一. 什么是Lambda
A5RN5`} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
H8zK$! 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
V)-+Fd,= m6K}|j '$IKtM`L _LUhZlw class filler
\0I_< {
,RI Gc US public :
VUGmi]qd void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I-)+bV
G } ;
4Zddw0|2 m@F`!qY~Y\ Q&ptc>{bH6 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:
x8\?}UnB y`5
9A Jr!JHC9i D~iz+{Q4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>d*@_kJM !bx;Ta. )Y0!~#
` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(ejvF):| &|ex`nwc0 y0.'?6k z}9(x.I 二. 战前分析
,vawzq[oSy 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。
0[#
3;a 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'W=\rl "1*:JVG VG#EdIiI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vjCu4+w($Z /* --------------------------------------------- */
zOIDU vector < int *> vp( 10 );
^4hO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1~`fVg /* --------------------------------------------- */
`pS9_NYZ} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
EhvX)s /* --------------------------------------------- */
%y[h5*y* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
NiK4d{E& /* --------------------------------------------- */
E \EsWb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
glxsa8 /* --------------------------------------------- */
TnA-;Ha for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
J#(LlCs?@c D&
i94\vVa }W8;=$jr e4_rC'= 看了之后,我们可以思考一些问题:
[;yOBF 1._1, _2是什么?
W:nef<WH 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。
On.{!:"I/ 2._1 = 1是在做什么?
rJTa 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。
q5+4S5R*^ 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。
RVmh6m EU;9*W< eHZws`W 三. 动工
(@VMH !3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
LEf^cM=> n\D&!y[]F P=Jo+4O 'ya{9EdlT template < typename T >
EGS)b class assignment
(gU!=F?#m {
T/~f~Z z T value;
Bahm]2 public :
|F[+k e assignment( const T & v) : value(v) {}
k5e;fA/w template < typename T2 >
50wulGJud T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]7BvvQ
} ;
`25yE/ {duz\k2 }C?'BRX 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2\{M:\2o 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7U"g3a)= itP,\k7>d *#|&JIEsi 783,s_ class holder
p38-l'{# {
JR21>;l#2 public :
HM1Fz\Sf template < typename T >
aFm_;\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
&`r-.&Y {
a#k6&3m& return assignment < T > (t);
&h)yro }
6;d*r$0Fc } ;
1(R}tRR7 R ZvX*t)VjTz *OsQ}onv 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
_6hQ %hv8 ;`{H!w[D static holder _1;
ueWEc^_> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
3(N$nsi NwvC[4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,/2Vt/lt 而不用手动写一个函数对象。
RSRS wkC An0|[ uWH \?-<4Bc@ 4k1xy## 四. 问题分析
J!(<y(l 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。
G>}255qY 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。
gZXi]m& 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
AV]2euyn 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:eCwY 下面我们可以对这几个问题进行分析。
JyK3{wYS 3;9^ 五. 问题1:一致性
cqkV9f8Ro 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?|
4F:\-O 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`/+>a8 u
c)eil struct holder
;JT-kw6l5K {
RbnVL$c //
=y*IfG9b template < typename T >
8dA~\a T & operator ()( const T & r) const
$%d*@'c {
oZgjQM$YP return (T & )r;
<n$'voR7] }
.~;\eW [ } ;
qe#tj/aZ $a]`nLUa 这样的话assignment也必须相应改动:
!f[_+CD 9cF[seE"0 template < typename Left, typename Right >
^^$s%{ep" class assignment
q3!bky\ {
#trK^( Left l;
S%>]q
s Right r;
dZ@63a>>@ public :
gr2U6gi assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2/^3WY1U template < typename T2 >
b8UO,fY q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
k4;7<j$ir } ;
(L&d!$,Dv CHX #^0m. 同时,holder的operator=也需要改动:
%tGO?JMkd 1))8
A@, template < typename T >
_G@GpkSe> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
lL3U8}vn {
24eLB?H return assignment < holder, T > ( * this , t);
q<1~ vA9 }
u6JM]kR >kVz49j 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。
T0)@pt7> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
TvbE2Q;/UL rV#ch( return l(rhs) = r;
#*Ctwl,T 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。
f
;n3&e0eC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
li.;IWb0+) sO@Tf\d template < typename Tp >
Q;rX;p^W class constant_t
~]2K^bh8& {
6i/(5 nQ const Tp t;
?UoBV$ public :
R\[e!g*I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[4f{w%~^ template < typename T >
&^jXEz; const Tp & operator ()( const T & r) const
> ~O.@| {
@j/a=4o[ return t;
s$j,9uRr }
tR$NRMZ. } ;
(sZ"iGn% 8":Q)9;% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M\BRcz 下面就可以修改holder的operator=了
WpvhTX ]Y&VT7+Z template < typename T >
abVmkdP_s assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?:0Jav {
ECmW`#Otb) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
w7L)'9 }
8}:nGK|kx CqC`8fD1 同时也要修改assignment的operator()
Ny/MJ#Lq VIf.q)_k template < typename T2 >
t]G:L}AOl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
JBZ@'8eqi] 现在代码看起来就很一致了。
I&5!=kR \ Cj7k^ 六. 问题2:链式操作
8&dF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?a]mDx>xh 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。
owv[M6lbD 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。
F!K>K z 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。
dPRra{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
a 1*p*dM# f|(M.U- template < typename T >
BMf@M struct result_1
dj%!I:Q>u {
9lE_nc typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
alb.g>LNPP } ;
|y!A&d=xYn ],].zlN 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:
d/@,@8: &%Tj/ Qx template < typename T >
ySI!d|_ struct ref
oP.7/*p {
poFg1 typedef T & reference;
}(u
ol } ;
P!k{u^$L template < typename T >
FVBYo%Ap struct ref < T &>
A+{VGP^ {
8dhUBJ0_ typedef T & reference;
*8XEYZa } ;
QmIBaMI# >LuYHr 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
B>.qd 4KrL{Z+} template < typename T >
5kXYeP3: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Aiea\jBv {
:Ux_qB return l(t) = r(t);
<54
S }
GPkpXVm 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Y
nZiTe@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`P ,d$H " PFK
'$ 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
:\U{_@?`% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;A!BVq _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
v*yuE5{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Sa5G.^XI 最后的布局是:
S21,VpW\ Add
5/z/>D; / \
\nqS+on] Divide 5
jF*j0PkNdb / \
KY]C6kh _1 3
^sg,\zD 'X 似乎一切都解决了?不。
~y[7K{{ ;T 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。
>yh2Lri 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。
00U> F 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:
/H+a0`/ q"_QQ~ template < typename Right >
\5cpFj5% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
GowH]MO Right & rt) const
Dn }Jxu'( {
ei5~& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h `.& f }
k-""_WJ~^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2VCI 1E 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。
W+1^4::+ 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。
3DG_QVg^v 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。
^y4Z+Gu[ 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。
:p6M= 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?
FNId; 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:
vSLtFMq^( !$>R j template < class Action >
9JKEw class picker : public Action
@$K"o7+] {
cPc</[x[W public :
5 + MS^H picker( const Action & act) : Action(act) {}
[;sRV< // all the operator overloaded
0'o:#- } ;
-RK- Fu<e 8kDp_si 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。
8qu6. 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:
^L&iR0 lCHO;7YHX template < typename Right >
xFg>SJ7] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
iMRwp+$ {
tIS<U(N; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ef13Q]9| }
0S$N05 =zs`#-^8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
57'4ljvYi 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
2jCf T>`3 7W.~ template < typename T > struct picker_maker
H~z`]5CN {
PRE|+=w$ typedef picker < constant_t < T > > result;
6Sn .I1Wy } ;
QUQ'3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`,*5wBC {
1D!<'`)AY typedef picker < T > result;
#
c^z&0B} } ;
LC!bIm5' }|5Pr(I 下面总的结构就有了:
m/EFHS49 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。
4#hSJ(~7S 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。
J`1rJ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
V,N%;iB} 至此链式操作完美实现。
t}tEvh G?Hdq; G9<X_ 七. 问题3
/fV;^=:8c 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。
q?/a~a T:W4$P template < typename T1, typename T2 >
w_u\sSQ`! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OJy#w{4 {
3>VL}Ui} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
CF5`-wj/# }
0>Z_*U~6 *%@h(js 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
=+d?x56 Vj>8a)"B5a template < typename T1, typename T2 >
sZF6h=67D struct result_2
gCY';\f! {
v0jgki4t typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]
{HI?V } ;
TBU&6M>{3 I`4*+a'q& 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
L4y4RG/SJ: 这个差事就留给了holder自己。
Nf1-!u7 k7usMVAA QGmn#]w\\ template < int Order >
SS.dY""89 class holder;
<B8!.|19 template <>
N_[*H class holder < 1 >
e'D&8z_; {
3WIk public :
O/(xj2~$J template < typename T >
vTw>JNVI struct result_1
GYUn6P {
'u<juFr typedef T & result;
RQu(Wu|m. } ;
$[=%R`~w template < typename T1, typename T2 >
J!U}iD@occ struct result_2
S\!ana]) {
ChXq4] typedef T1 & result;
#"iu|D } ;
[-oc>;`=l template < typename T >
9|CN8x- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LOV)3{m {
l3F6AlPql return (T & )r;
Jz
*;q~ }
\7'{g@C( template < typename T1, typename T2 >
$43qME typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&m:uO^-D {
/{--+
C return (T1 & )r1;
>]5P
3\AQV }
W#WV fr } ;
Sa;qW3dt3E tS8u template <>
:y jKL^G> class holder < 2 >
WWHoi{q {
_8UDT^?8, public :
L.0mk_& template < typename T >
]G< Vg5 struct result_1
a ]tVd# {
Px`!A EFd[ typedef T & result;
Q9G;V]./ } ;
xLH)P<^`C template < typename T1, typename T2 >
CooQ>f struct result_2
Y,t={HiclX {
,0HRAmG
typedef T2 & result;
F,)%?<!I } ;
j*TYoH1 template < typename T >
2Gaa(rJ5o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6]%sFy2 {
*U=s\ return (T & )r;
pYZ6e_j1~ }
'o>B'$ template < typename T1, typename T2 >
rK]Cr9W M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=CVB BuVy {
}"!I[Ek> y return (T2 & )r2;
q\p:X"j| }
tQYM&6g } ;
ILShd)]Rw RcU}}V ' x35=@ 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> >。
!s?nJ(p 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
I(7NQ8Hx 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Hm'=aff6A \WB<86+z return l(i, j) = r(i, j);
=\:qo'l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s?,Ek Opc
ZU{4b return ( int & )i;
J B]q return ( int & )j;
iaE^a^* 最后执行i = j;
H{?vbqQ 可见,参数被正确的选择了。
g0Gf6o>2 YRN06*hS v+#}rUTF OL,TFLn4 ^qQZT] 八. 中期总结
|My4SoOF 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:
FOy|F-j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8=uu8-l8g 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
x$Oq0d{T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
n!xt5=xP{ /Uy"M:|V1 ]B3=lc" Vi]W |bP kbMWGB%; OO*zhGD;[ 九. 简化
d,Yw5$i 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。
P&ptJtNg 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6'G6<8>- 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:
Jx](G>F4f1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
yS(fILV +-*/&|^等
8sM|%<$=j 2. 返回引用。
EL 8<U =,各种复合赋值等
l@+7:n4K0 3. 返回固定类型。
JJ2_hVU 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:hFIl0$,"3 4. 原样返回。
9s$CA4?HP operator,
[b>Fn%y 5. 返回解引用的类型。
>A"v ed8 operator*(单目)
DiwxXqY
6. 返回地址。
\T :i{.i operator&(单目)
6BbGA*%{ 7. 下表访问返回类型。
|G,tlchprs operator[]
"(z5{z?S 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
vyX\'r.~7 operator<<和operator>>
r6}
|hpJ8 Et/\xL OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
@As[k2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
c[4i9I3v `e|0g"oP template < typename Left >
<vh/4 struct value_return
kJzoFFWo$ {
'~[d=fwH template < typename T >
e2t-4}
ww struct result_1
QaS7z#/?. {
h
WtVWVNL typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
2ZMb<b4H } ;
e .2ib?8 {kCw+eXn? template < typename T1, typename T2 >
T| V:$D' struct result_2
IsM}'. {
]#l/2V1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o(LFh[ } ;
%gyLCTw } ;
&cHV7 o9%)D<4M bM!_e3ik; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?:8ido#- +*T7@1 下面我们来剥离functor中的operator()
Dhw(#{N 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;q:zT\A $M lW4&a| return l(t) op r(t)
Ax?y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
O%(fx!c` return op l(t)
_w/EP return op l(t1, t2)
D!NQ~'.a=2 return l(t) op
mdmvT~` return l(t1, t2) op
!tMuuK?IL= return l(t)[r(t)]
BJB^m|b) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
g -HN P+PR<ZoI{f 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Xti[[s J 单目: return f(l(t), r(t));
O[s{ Gk'> return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s'a/j)^ 双目: return f(l(t));
Z
X(z;|l45 return f(l(t1, t2));
Hl/
QnI! 下面就是f的实现,以operator/为例
BuWHX>H C8e
!H struct meta_divide
9S7kUl{ {
K[Kh&`T template < typename T1, typename T2 >
&7b|4a8B% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
TI#''XCB5 {
!\i\}feb return t1 / t2;
{7;8#.S72 }
UXugRk%d } ;
V_RTI.3p dC$Em@Nb 这个工作可以让宏来做:
d`nVc50 XZJ+h,f #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<2|O:G template < typename T1, typename T2 > \
Q6AC(n@:FV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
YN2sdG 以后可以直接用
wztA3ZL*W1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
H!nr^l'+ 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
`m>*d!h= (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。。。)
:x{NBvUIc S\5bmvqP" B}?5]N==] 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
(
Qcp{q ~ !
3I2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"
'6;/N class unary_op : public Rettype
qg!|l7e {
~j5x+yC Left l;
m~Bl*`~M public :
}L3 oR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]Nl=wZ#` 2viM)+ template < typename T >
:Jy'#c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C] 9p5Hs {
*R3f{/DK return FuncType::execute(l(t));
PBxCx3a{ }
6s\Kt3= .k9{Yv0 template < typename T1, typename T2 >
7J|VD#DE$Y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0-|byAh {
\B 0ywN? return FuncType::execute(l(t1, t2));
2Sp=rI }
pN9A{v( } ;
%8Dzo a{J,~2> NqEA4C 同样还可以申明一个binary_op
dBe`p5Z oiyzHx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A~+S1 class binary_op : public Rettype
s]mY*@a% {
dd%h67J2< Left l;
:
G`hm{ Right r;
>teOm?@U public :
\ZhfgE8{% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~r$jza~o( ]Xf% ,iu template < typename T >
UIAj] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x-<)\L& {
gV`=jAE_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
[],1lRYI9_ }
+|@rD/I6 l)w Hl%p template < typename T1, typename T2 >
J.dLPKU;- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t|!j2<e {
z=_Ef3`M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\,&co }
.G(llA} } ;
f0<%&2ym ]oV{t<0a QgD g}\P 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
P=+nB*hG 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)aao[_ZS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H_Kj7(=&> 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。
?wF'<kEH 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T<@ cd|` 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。。。
Fxqp-}: 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
n?ctLbg 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)
|'+eMl 下面是修改过的unary_op
#8bsxx!s o fMY,~w template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
U
uM$~qf/K class unary_op
;)I'WQ]Q {
NeBsv= [- Left l;
Ppt2A6W 80 Y\|) public :
<~X >[PK< gEhN3( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@]c(V%x ,i6RE
template < typename T >
`^Eae struct result_1
N2$I}q% {
c$`4*6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}KK Y6D|d> } ;
X3:XTuV V0(o~w/W%! template < typename T1, typename T2 >
z%7SrUj2 struct result_2
rVa?JvDO= {
6ubL1K typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fr}Eaa-{^ } ;
X _G| hx j:&4-K};Z` template < typename T1, typename T2 >
|*X*n*oI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K+)%KP {
zYv#:>C8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
|Uk"
{ }
q;D+ai F@!Td(r2 template < typename T >
qG/fE'(j& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hiv!BV| {
w pt='( return OpClass::execute(lt(t));
%?hsoj&k }
m8JR@!t7 Ty@=yA17 } ;
Rek
-`ki5F "ZHtR/; \[>9UC% 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
%|l8f>3[ 好啦,现在才真正完美了。
bo=ZM9 现在在picker里面就可以这么添加了:
!.<T"8BUpv H,<7G;FPT template < typename Right >
g3sUl&K picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b7\ cxgRq {
\zkw2*t return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
vF/ =J }
)|<_cwz 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。
4YMX|1wd) )Vk6;__ ";w}3+R xf>z @)e |nk3^;Yf 十. bind
l\!-2 T6Y 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。
]G}B 0u3 先来分析一下一段例子
Q2%QLM:., O:/yAc` 0l#)fJo int foo( int x, int y) { return x - y;}
RF!1oZ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9H]Lpi^OH bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=}fd6ea(o 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。
@C-dG7U.P 我们来写个简单的。
R,!Q
Zxmg 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
daAyx- 对于函数对象类的版本:
TfZ6F8|B ;#)mLsl template < typename Func >
JH]K/sC> struct functor_trait
|m?vVLq {
2~p[7?sp' typedef typename Func::result_type result_type;
q 'a } ;
"?GebA 对于无参数函数的版本:
ZDYJhJ. 0ZPV'`KGp template < typename Ret >
9kY[j2,+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
8g7,2f/ } {
kK~IwA typedef Ret result_type;
?vGffMm } ;
5lJ)(|_ 对于单参数函数的版本:
1GE|Wd Q1&P@Io$ template < typename Ret, typename V1 >
+>g`m)?p struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=KX<_;E {
=]Hs|{ typedef Ret result_type;
}98>5%Uv } ;
agOk*wH5 对于双参数函数的版本:
i!dv0|_ \H5Jk$* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*sfD#Bi] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
dd7 =)XT+ {
2#/p|$;Ec' typedef Ret result_type;
YY4-bNj[p } ;
7TX,T|>9 等等。。。
VLg
EX4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
*Wb=WM-. )yb+M ez template < typename Func >
SHqyvF struct func_return
=j
/hl {
I7\
&Z q template < typename T >
&,-p',\- struct result_1
#G,XDW2"w {
EkKnUD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_#qe# } ;
I(n* _bFq re,.@${H template < typename T1, typename T2 >
a%J6f$A# struct result_2
dyFKxn`, {
qG>DTKIU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I8op>^N" } ;
C@HD(..# } ;
c8QnN:n EH+~].PJd .1*DR]^` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#DP7SO 2Q$\KRE template < typename Func, typename aPicker >
f'dK73Xof class binder_1
7-9;PkGG.A {
=!-5+I#e Func fn;
~ |,e_
zA aPicker pk;
,R-Y~+! public :
h<[+HsI D)&o8D` template < typename T >
f@:CyB GQ struct result_1
j[S`^2 {
iTNqWU-o typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?:|YGLaB } ;
U?U(;nSR\A j/<??v4F4 template < typename T1, typename T2 >
uJ'9R`E ]1 struct result_2
A1,4kqmE {
`f ' C[a" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fEu9Jk } ;
+>3]%i-\ It
2UfW binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
qZG-Lh ,p,Du
F template < typename T >
U=o Z.\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WhUa^ {
"jU return fn(pk(t));
bBE^^9G=Z }
}g,X5v?W template < typename T1, typename T2 >
z=?0)e(H, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'rV2Bt, {
6hbEO-( return fn(pk(t1, t2));
C"T ,MH }
'}O!2W&Y]% } ;
PF ;YE6 |qL;Nu,d R/N<0!HZ 一目了然不是么?
l:tpL(% 最后实现bind
ofEqvoi@ {qAu/ixp '=%i, template < typename Func, typename aPicker >
`QCD$= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jCWu\Oe {
R;=6VH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
E0bFx5e5fu }
lgG8!Ja .D@/y uV 2个以上参数的bind可以同理实现。
!yCl(XT 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。
FYeEG [u\CD sX 十一. phoenix
px&=((Z7> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[>uwk``_ iy
3DX|] for_each(v.begin(), v.end(),
[oHOHp/V (
Pw#2<> do_
M-91
JOt~ [
~M[>m~8 cout << _1 << " , "
O&P>x#w ]
ag/u8 .while_( -- _1),
OX,F09.C cout << var( " \n " )
2?*1~ 5~I )
`t\z );
pFH?/D/q L9'- 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:
cd"wNH- 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
`1p?*9Ssn operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&(\@sxAyZ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
l_sg)Vr/b >\-3P$ Hrv),Ce template < typename Cond, typename Actor >
wL|7mMM, class do_while
zuj;T,R; {
I!
ITM<Z$l Cond cd;
&.*T\3UO Actor act;
<\xQ7|e public :
@{de$ODu template < typename T >
\1khyF' struct result_1
]*h&hsS0 {
|x[$3R1@ typedef int result_type;
r2)pAiTM* } ;
bn|DRy A@{ !:_55 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0kz7 >v f8F1~q template < typename T >
D99N#36PU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S%P3ek>3 {
`w(sXkeaI do
cl#OvQ {
`i{4cT8: act(t);
^"/Dih\_ }
9/QS0 while (cd(t));
GfQ^@Tl return 0 ;
!%)L&W_ }
n%8#?GC` } ;
V'$oTZ` ^8U6"O6|X ma`w\8a 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;C6O3@Q 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。
IM2/(N.% 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。
t"#lnG!G 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。
| )S{(#k 下面就是产生这个functor的类:
|<7i|J >T$7{
~ 3# :EK
M~! template < typename Actor >
2tlO"c:_/ class do_while_actor
'NRN_c9 {
G:){^Z? Actor act;
w-8)YJ Y public :
gtl;P_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
aSxG|OkKy Ny[s+2? template < typename Cond >
"Vq@bNtu+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
y>&VtN{E } ;
)<tzm'Rc 8:BQHYeJK !4!S{#<q 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6#/LyzZq| 最后,是那个do_
3 pHn_R U
&f#V=Rg CJtr0M<U+ class do_while_invoker
\_)02ZT: {
nN!vgn
j public :
la1D2 lM template < typename Actor >
MH2OqiCI do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<m:4g
,6 {
{m>~` return do_while_actor < Actor > (act);
sL;z"N@PK }
SIJ# ?0, } do_;
V&$ J; t
PAt? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Fj36K6!#? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'XG:1Bpm 最后来说说怎么处理break和continue
gA|!$EAM 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。
~&vA_/M 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 ]