一. 什么是Lambda
toq/G,N Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
X"4 :#s 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
B-oQ 9[~ rd*`8B 5`TbM RZ(*%b<C class filler
%h}Q f&U_ {
,buSU~c_Q public :
S(B$[)( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~$I9%z7@ } ;
WrA!'I uwQ~4 k<.$7Pl3U 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Zj+S"`P jL
}bGD ;Y6XX_ nx
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<EhOIN7@*D v r=va5 #?OJ9pyG' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*oby(D"p {8TLL@T4 oO0dN1/ 7U9*-9 二. 战前分析
,Wv@D"4? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
|/qwR~ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
?z
hw0 q 9e(YX> &d%\&fCm( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q,i&% /* --------------------------------------------- */
*^ZJ&. vector < int *> vp( 10 );
KKBrw+)AJ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
B(pxyv) /* --------------------------------------------- */
\;!}z3W w sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
J?wCqA /* --------------------------------------------- */
TANv)&,|9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
i;flK*HOZ9 /* --------------------------------------------- */
-w dbH`2Z" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9QQiIi$74U /* --------------------------------------------- */
Dias!$g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Wc*jTip V-{3)6I$hG D6$*#D3U x%v[(*F#y 看了之后,我们可以思考一些问题:
e3#0r 1._1, _2是什么?
H[S}&l\D4 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
,QeJ;U 2._1 = 1是在做什么?
-> ^Ex` 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
uc<JF= Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
kxanzsSr9 Y>/T+ub (-no`j 三. 动工
bu?4$O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L">\c5ca rD\)ndPv ]c9\[Kdq}H x>cl$41!W template < typename T >
YE*%Y[" class assignment
HBdZE7.x)3 {
CN{xh=2qY[ T value;
pjN4)y>0 public :
}T5
E^ assignment( const T & v) : value(v) {}
fN_qJm#:$y template < typename T2 >
P=[_W;->} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7es<%H } ;
6~!QibA|P S8j!?$` C09rgEB\B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|JL?"cc 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^ Fnag]qQ w;{= S4_C8 gkM Q=;Nn class holder
e7Sp?>-d {
"5!T-Z+F public :
+a'LdEp template < typename T >
1KUM!DUD assignment < T > operator = ( const T & t) const
V0<g$,W= {
3;O4o]` return assignment < T > (t);
yPd6{% w }
8FIk|p|l^ } ;
&RHZ7T '8yC wk j S4\; 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
/V{1Zw= |iA8aHFU static holder _1;
&7XsyDo6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'5m4kDs FNw0x6,~R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dC<2%y 而不用手动写一个函数对象。
#z1/VZ r j.X" k\TP3*fD Ygbyia| 四. 问题分析
[[#R ry 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
3&!v"ms 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Eq?U$eE 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
bzXeG;c<7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:4r{t?ytXw 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>B<#,G @__m>8wn 五. 问题1:一致性
9/`3=r@ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
*iN5/w{VG 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&qzy?/i8 Y?qUO2 struct holder
\ iA'^69 {
jL7r1pu5 //
D#D55X^6* template < typename T >
mKqXB\< T & operator ()( const T & r) const
^;9<7h[l {
%L|xmx!c return (T & )r;
95E# }
R/xT.EQ(N } ;
2 :4o`o o%,?v
9 这样的话assignment也必须相应改动:
y`i?Qo3 D<`M<:nq template < typename Left, typename Right >
vGnFX0?h class assignment
25Ro
)5 {
k. NJ+ Left l;
bzr QQQ Right r;
Hr7?#ZX;e public :
-<ome~| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|[0Ijm2 template < typename T2 >
[1Aoj| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
T/.U Mw } ;
O^!Bc}$
"D'rsEh 同时,holder的operator=也需要改动:
~.4y* & &lgzNC9g% template < typename T >
~Zn|( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
AmZW=n2^ {
}[=)sb_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
ULhXyItL }
B]NcY&A 9q+W>wt 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
${rWDZ0Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
k 1a?yH)= Ai"MJ6) return l(rhs) = r;
2+/r~LwbK 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
dW22v! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
fk9q 3 <5"&]!
. template < typename Tp >
&8pGq./lr= class constant_t
+_{cq@c {
{ P,hH~! const Tp t;
%gQUog public :
cs7^#/3< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2$MoKOx8$ template < typename T >
Fe
%Vp/ const Tp & operator ()( const T & r) const
vcCNxIzEG {
B9Mp3[ return t;
d>NO}MR }
d&AO4^ } ;
^<Gxip XdmpfUR,13 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
P*B@it 下面就可以修改holder的operator=了
a~J!G:( 5}Id[%.x template < typename T >
;5.<M<PH assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jo0XF] {
LEOri=?RF return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
T*gG <8 }
`K:n=hpF eEfGH 同时也要修改assignment的operator()
_BY+Tfol 4Y}Nu template < typename T2 >
IdMwpru( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*>"NUHq 现在代码看起来就很一致了。
%6%mf>Guf }K@m4`T 六. 问题2:链式操作
)-ojm$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B'Jf&v 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
4:S]n19nq 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
&ds+9A
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
2 S~( P 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2@lGY_O!m !*L)v template < typename T >
$U.| struct result_1
w;{Q)_A {
OF={k[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M 87CP=yc } ;
G[JWG N UvVhy]{ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
#rF`Hk: _WvVF*Q"k template < typename T >
J}[[tl struct ref
$./aKJ1B {
FNuE-_
typedef T & reference;
1x=x,lcL } ;
7V8k = template < typename T >
^"p. 3Hy struct ref < T &>
Ynvf;qs {
]Ml typedef T & reference;
)XavhS~Ff } ;
z/+{QBen8 T*SLM"x 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_k26(rdI@- .D ^~!A template < typename T >
akNqSZwj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
r180vbN$ {
L%(NXSfu7 return l(t) = r(t);
Pzq^x] }
9Q}g
Vqn 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
j`"!G*Vh 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,mHUo4h1O 8C8S)
; 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
.{c7 I!8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=]-z?O6^` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ye=4<b_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8Th,C{ 最后的布局是:
O1c:X7lHc Add
HV)aVkr/& / \
I/O/*^T Divide 5
Z#Kf%x. / \
&PRoT#, _1 3
J,) ytw] 似乎一切都解决了?不。
h2T\%V_j 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
/{`"X_.o 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
&.?E[db"h OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
tm5)x^7 `*B0n>ol, template < typename Right >
d1\nMm}v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
" (O3B Right & rt) const
)dX(0E4Td/ {
,3 /o7 ' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Sx QA*}N }
RG'76?z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(m,H 5 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
[
5}Q 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
5v)bs\x6 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
o
?vGI= 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Q17dcgd 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
|@'O3KA 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
/P@%{y cZ?$_;= template < class Action >
3k9n*jY0 class picker : public Action
L55UeP\ {
S}VS@KDO public :
3~tu\TH6d picker( const Action & act) : Action(act) {}
i(;`x // all the operator overloaded
Lu.+J]Rz } ;
{CI4AT!?W t!3N|`x Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
u-,}ug| 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
lTqlQ<`V DbH;DcV7 template < typename Right >
^_|kEvk0 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<C&|8@A0 {
]}N01yw|s return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)h]#:,pm }
$~.YB\3 KH;~VR8"/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
O6G'!h\F 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]$Z:^"JS3 s2G9}i{ template < typename T > struct picker_maker
N$]er'` {
\\<=J[R.M typedef picker < constant_t < T > > result;
&Q~W{. } ;
iOURS template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w'(/dr {
Xj/z), typedef picker < T > result;
*"8Ls0! } ;
B+`4UfB]Z} ? /z[Jx. 下面总的结构就有了:
vHpw?(] functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
(?\+ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
5\b GCf picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
g) oOravV 至此链式操作完美实现。
Mz6(M,hkq NUltuM dJ6fPB|k 七. 问题3
0,t%us/q 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
W]ca~%r g) u%?T template < typename T1, typename T2 >
Vz/w.%_g ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_=s9o/Cn] {
-Y/i
h(I^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
O+=%Mz(l }
4kM/`g6?,q U*$P"sS` 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
xrg?{*\ Y)X7*iTi'j template < typename T1, typename T2 >
E@ U]k$M struct result_2
bJ!\eI%ld {
X"r)zCP+t typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
EYq?NL=' } ;
[UzD3VPg ~#*C,4m 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
*pJGp:{6V? 这个差事就留给了holder自己。
^)gyKl:E' 8mreHa o2ggHZe/=@ template < int Order >
dyWp'vCQs\ class holder;
(CxA5u1|l template <>
:uo1QavO@, class holder < 1 >
$gBQ5Wd {
ZiJF.(JS public :
C!5A,| DX template < typename T >
p5fr}#en struct result_1
:'Qiwf& {
`sYFQ+D#O typedef T & result;
M@A3+v%K } ;
F$?Ab\#B template < typename T1, typename T2 >
;yt6Yp.6e struct result_2
?N<My&E {
;9T}h2^`B typedef T1 & result;
%f1%9YH } ;
h$l/wn template < typename T >
D9oNYF-V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
tbRW6 {
V|MGG return (T & )r;
={:a
N) }
.Ix3wR9 template < typename T1, typename T2 >
X=$Jp. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_AX9Mu] {
'V:Q : return (T1 & )r1;
:x\[aG9 }
6^"QABc } ;
P9cx&Hk9 -&8( MT* template <>
&R72$H9C8i class holder < 2 >
S:_Ms{S {
YO7U}6wBt public :
EJkHPn template < typename T >
QO'Hyf t struct result_1
:X;G]B
. {
4qOzjEQ typedef T & result;
!wy _3a } ;
i<Vc~!pT template < typename T1, typename T2 >
m@2E ~m struct result_2
\cIN]=# {
b&z#ZY typedef T2 & result;
X8|H5Y: } ;
FQ<-Wc template < typename T >
7]h %?W! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]ZY2\' {
$xbC^ k return (T & )r;
9pp+<c }
;28d7e} template < typename T1, typename T2 >
*r`=hNr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v/`D0g-uX) {
A5XMA|2_ return (T2 & )r2;
(0$~T}lH }
}\"EI<$s } ;
3Zb%-_%j ]" 'yf;g @Po5AK3cy 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
iE~!?N|a3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g&Vhu8kNIA 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}Ce9R2
7OV^>"S return l(i, j) = r(i, j);
YJJ1N/Z1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
fq7#rZCxX "Oxr}^% i return ( int & )i;
hLO)-ueb return ( int & )j;
yE$PLM 最后执行i = j;
%6m/ve 可见,参数被正确的选择了。
uwNJM 9p{4-] /7AHd ; nQF&^1n Qd}n4KF\ 八. 中期总结
@Kpm&vd( 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
;vH2r~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0]DOiA 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8?yIixhw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
kuEXNi1l `a83RX_\ n2U
&}O %F*9D3^h ]>n{~4a (t4i&7- 九. 简化
7H7
Xbi@ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
6$`< Y? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[EAOk=X 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
0,Ds1y^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
bfxE}> +-*/&|^等
5nG\J
g7 2. 返回引用。
/JD}b[J$ =,各种复合赋值等
wLV,E,gM 3. 返回固定类型。
ng1E'c]0@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F @PPhzZ 4. 原样返回。
iQG!-.aX operator,
tr0b#4 5. 返回解引用的类型。
W5|{A])N operator*(单目)
%BI8m|6 6. 返回地址。
P3oYk_oW operator&(单目)
Xb_
V\b0 7. 下表访问返回类型。
S:xXD^n#H operator[]
L!Jx`zM^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Y+-yIMt$r operator<<和operator>>
2I.FSR_G? y1V}c, OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
PR{ubMn 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
a5a
;Fp r:QLU]
template < typename Left >
;z:Rj}l struct value_return
_J,**AZ~z {
uo:RNokjJ template < typename T >
E?w#$HS struct result_1
&CG94 {
mv9D{_,pD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-)A:@+GF } ;
t^#1=nK f|> rp[Gk template < typename T1, typename T2 >
YU,zQ V' struct result_2
yFE0a"0y {
N8sT? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[L%Ltmx } ;
xQ9t1b|{e } ;
Tuvs} *DJsY/9d}' WIWo4[( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b_+o1Zy` `m 5\ 下面我们来剥离functor中的operator()
Es=G' au 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[@K'}\U^+ & 9e return l(t) op r(t)
+)c<s3OCE return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q;K]NP-_p return op l(t)
@&*TGU return op l(t1, t2)
%Wtf24'o;v return l(t) op
=ejcP&-V/ return l(t1, t2) op
|~9jO/&r return l(t)[r(t)]
eaRa+ <#u return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
HNZ$CaJh iM .yen_vp 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
VwR\"8r3 单目: return f(l(t), r(t));
!}=eXDn;A_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
a~KtH;7< 双目: return f(l(t));
IADSWzQ@ return f(l(t1, t2));
B>u`%Ry& 下面就是f的实现,以operator/为例
8@3=SO >?+Rtg|${ struct meta_divide
!.h{/37] {
ruaZ(R[ template < typename T1, typename T2 >
b: (+d"S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^B.Z3Y {
-^NW:L$| return t1 / t2;
RE!WuLs0" }
+*.*bo } ;
)Kx.v' 8GkWo8rPk 这个工作可以让宏来做:
A
rE~6X UP#@gxF #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Q<>u)%92@ template < typename T1, typename T2 > \
TG=A]--_a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/ Xnq0hN 以后可以直接用
l>*X+TpA, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
L|[i<s; 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Od.@G ~ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+}jzge" /`cy4< DN^+"_:TB 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
=p|IWn{P 3[#^$_96b template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:[a*I6/^ class unary_op : public Rettype
F-kjv\ {
j+!u=E Left l;
'@t,G,FJ public :
C
b'| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\BBs;z[/ kQI'kL8> template < typename T >
%@QxU-k_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QFTiE1mGH {
Pll%O@K return FuncType::execute(l(t));
0d[O/Q` }
#8jiz+1 _ I=DVMG| template < typename T1, typename T2 >
G)0
4'|W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L#`X
]E {
J@_M%eN return FuncType::execute(l(t1, t2));
Qi\]='C }
g_4%M0&AX } ;
x)80:A} `n,RC2yo h.-L_!1B7 同样还可以申明一个binary_op
&. _"rhz `K VSYC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
39^+;Mev class binary_op : public Rettype
)EMlGM'2q {
5CnNp?.t^ Left l;
`U0XvWPr[ Right r;
tnpEfi- public :
IV~)BW leT binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C32*RNG?U f)vnm*&- template < typename T >
~v&Q\>' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B\D)21Ik}% {
XK~HfA? return FuncType::execute(l(t), r(t));
USART}Us4 }
jR\pYRK /%&5Iq\:vA template < typename T1, typename T2 >
6[t(FcS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7 @\i5 {
p` ~=v4;b return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"3_X$`v"! }
t=lDN'\P } ;
w[a(I}x 5_A*IC] Na`>
pH 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
(x%
4* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
AQ
FnS&Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
FVNTE+LW 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
S/Ic= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
lDBAei3iB 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
YuuTLX%3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^coCsV^CW" 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
(Jb#'(~a 下面是修改过的unary_op
+Zi+
/9Z(H )Q9Qo)D T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[1GwcXr class unary_op
o(}%b8 K {
C D6N8n] Left l;
z,ryY'ua/I &qY]W=9uK public :
F<h+d917 {$t*XTY6R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1q=Q/L4P _{): w~zi template < typename T >
|WUM=g7PC struct result_1
,e|"p[z~T {
B0 A`@9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7"Nda3 } ;
^EN
)}:%Z 0"j:-1 template < typename T1, typename T2 >
^$dbyj` struct result_2
ElTB{C>u {
7Wv.-LD6 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$S>bcsAy } ;
*Mg@j;+5s ).HA#!SE template < typename T1, typename T2 >
He8]Eb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W.s8!KH: {
;d>n2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K:9AP{+ }
IkmEctAU k|>yFc template < typename T >
q'trd};xR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M_+W5Gz< {
8wO4; return OpClass::execute(lt(t));
vr"Pr4z4i }
k:7Gb7\ a:GM|X } ;
ic}TiTK o6w8Y/VPu zrSYLG 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
CN` ~DD{ 好啦,现在才真正完美了。
22ySMtxn 现在在picker里面就可以这么添加了:
PI$i_3N yX*$PNL5w template < typename Right >
g :B4zlKG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}UcdkKq {
mc`Z;D/mt return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'+l"zK]L- }
L1+s0g> 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
k$5l kP. Q)XH5C2X cjhwJ"`H k:V9_EI= hl0X,G+@ 十. bind
mw^>dv? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
R<I#.
KD 先来分析一下一段例子
z.(DDj lq.]@zlSO k(7Q\JKE int foo( int x, int y) { return x - y;}
rS!@AgPLE bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*MlEfmB( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
PepR]ym 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
g/68&
M 我们来写个简单的。
gREk,4DAv 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'Qg!ww7O 对于函数对象类的版本:
g-! *@^@7`W template < typename Func >
cGm?F,/` struct functor_trait
[;yH.wn#5 {
V=fh;p typedef typename Func::result_type result_type;
AB3OG*C9 } ;
sMVk]Mb 对于无参数函数的版本:
WZHw(BN{+ 8JQ\eF$ma template < typename Ret >
B1FJAKI); struct functor_trait < Ret ( * )() >
C6F7,v62 {
:J@3:+sr typedef Ret result_type;
`#W+pO } ;
IYtiX 对于单参数函数的版本:
F#L1~\7 mA.,.<xE@ template < typename Ret, typename V1 >
6~jAh@- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1_!?wMo:f {
:_xfi9L~W0 typedef Ret result_type;
7f
k)a } ;
m rsmul{ 对于双参数函数的版本:
}pf|GdL +w.$"dF! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
XUVj<U struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
31 <0Nw;l {
S"?fa)~ typedef Ret result_type;
N<b2xT } ;
IUEpE9_ 等等。。。
#^]vhnbN 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_OjZ>j<B. Xm|~1 k_3 template < typename Func >
){)-}M struct func_return
=Yl ea,S {
dR_6j} template < typename T >
Nr]Fh struct result_1
Lj GZp"&{ {
1,h:| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
djnES,^%9 } ;
W,H8B%e }.'rhR+ template < typename T1, typename T2 >
2ry@<88 struct result_2
4'`P+p"A {
i\^4EQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>W >Ei(f } ;
ORF:~5[YS` } ;
z7sDaZL?_ (p12=EB< '@@!lV 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$+n6V2^K)7 `)cH(Rj template < typename Func, typename aPicker >
Q~0>GOq* class binder_1
ff R%@ {
Y-y yg4JH Func fn;
573,b7Yf aPicker pk;
%1jcY0zEQ public :
pZ\7!rON ~ffT}q7^ template < typename T >
R)*DkL! struct result_1
-L]-u6kC[ {
9)W &yi typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OqciZ@#5n } ;
x>##qYT _ {wP:dI " template < typename T1, typename T2 >
)kI**mI} struct result_2
7p]Izx8][ {
Ic_NQ<8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q! 'p } ;
_h#I}uJ~ <,GVrVH=t" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3Ji$igL g6lWc@]F template < typename T >
7mdd}L^h
Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K.mxF,H {
yj_> G return fn(pk(t));
6*>Lud }
@j}%{Km]Y template < typename T1, typename T2 >
MaHP):~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;9h;oB@ {
%EVgS F!r return fn(pk(t1, t2));
D@68_sn }
#I453 } ;
w5%i =HsE:@ 300w\9fn& 一目了然不是么?
VSDua. 最后实现bind
2 HQ3G~U LYRpd
HrsG^x template < typename Func, typename aPicker >
#L+:MA7H picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
h,m 90Hd+ {
rq8 d}wj return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lcm[l }
Z#H<+S( _7;:*'>a4 2个以上参数的bind可以同理实现。
3rKJ<(-2/ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
]'(D*4 %2zmc%]r 十一. phoenix
gHstdp_3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9ZJ 8QH =8?Kn@nMN for_each(v.begin(), v.end(),
zX&SnT1~ (
?BfE*I$\h do_
(VjU ,'h [
1\&j)3mC cout << _1 << " , "
X@DW1<wEt ]
jO&*E'pk .while_( -- _1),
v}Ju2 }IK cout << var( " \n " )
h5@GeYda )
gd*Gn" );
b@;Wh-{d [TFJb+N& 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
X^ Is-[OvE 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
V9v20iX operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XhM!pSl\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pzz*>Y 87 s *lS gk%@& TB/ template < typename Cond, typename Actor >
rYr*D[m] class do_while
|M?vFF]TN {
b[<RcM{r} Cond cd;
:HO5
T Actor act;
z2uL[deN'" public :
Fa )QDBz) template < typename T >
*$<W"@%^J struct result_1
[^5;XD:%&l {
@9B*V~ < typedef int result_type;
\CMZ_%~wU } ;
A<X?1$ )?$[iu7 s do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
D:_W;b) c[,h|~K/_? template < typename T >
6UeY Z g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v.jxG{~. {
T^1
Z_|A do
8#7qHT;cx {
+
t5SrO!` act(t);
Tf86CH=)5 }
pZ.b
X while (cd(t));
CP~ZIIip" return 0 ;
\x}\)m_7M< }
cg MF?;V } ;
sF{aG6u 9RJF h)HEexyRg 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
H&)}Z6C" 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Mqr_w!8d 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
3T2]V? 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
@b,Az{EH 下面就是产生这个functor的类:
9 %T??- "=djo+y 5G f@n/M" template < typename Actor >
T+<.KvO- class do_while_actor
-!j6& {
q<dG}aj Actor act;
*5%vU|9b public :
nF,F#V8l do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
T-en|. ^viabkf C template < typename Cond >
_p-e)J$7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&J>e;X } ;
N*o{BboK; D:1@1Jr JLoF!MK} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%f;dn<m=c 最后,是那个do_
E~%n-A h1w({<q*ov 8:,($a/KF class do_while_invoker
kFn/dQ4| {
V*giF`gq public :
Q/+`9z+c template < typename Actor >
Dr3_MWJ+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,vR?iNd:q[ {
rAH!%~ return do_while_actor < Actor > (act);
l P F326e }
h_%q`y , } do_;
.^Sglo VeYT[Us" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"v8p<JfB` 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V?uT5.B2 最后来说说怎么处理break和continue
@+gr/Pul^ 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
J}#gTG( ' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]