一. 什么是Lambda
=(p]L 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}x?2 txuu 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,
U
oG+du[ $5J~4B"%3 I{uwT5QT- Ydh+iLjhx class filler
sf'+; {
GvT ~zNd public :
oNIt<T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
IF<<6.tz } ;
kZ<"hsh,Y' >
ZKHjw g I@I.=y 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
`fq# W#Pu 1YvE/<6 YG#.L}X@C ac#I$V- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
VK^m]??s_ ?m:,hI 75*q^ui 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
# 4;(^`? 9=p/'d8 0z`-fQfK ^(T_rEp 二. 战前分析
;;7:l,vy 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。
d\j[O9W> 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
!ZzDSQ; K7}]pk,AG 6w4}4i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[F}_Ime /* --------------------------------------------- */
[IPXU9&Q vector < int *> vp( 10 );
2#`9OLu8X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
cxn*!TwDs /* --------------------------------------------- */
!9vq"J~hz" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
C=<PYkt,L /* --------------------------------------------- */
W&;,7T8@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
H.*aVb$ /* --------------------------------------------- */
+VRM:& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+`l)W`zX /* --------------------------------------------- */
2HF_kYZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Y3?)*kz% XSe\@t~&g &W$s-qf". &a?k1R> 看了之后,我们可以思考一些问题:
GVUZn// 1._1, _2是什么?
+9R@cUr 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
bDT@E,cSi 2._1 = 1是在做什么?
y.Y;<UGu 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3&KRG}5 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
}C<$q 9UE)4*5 7~m[:Eg6[s 三. 动工
v)%0`%nSR 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
tDn:B$*}W, 1Y(NxC0P=g 4)NbQ[ ,<!v!~Iy template < typename T >
S)=3%toS> class assignment
VrnZrQj< {
Ktn:6=, T value;
#-8%g{ public :
'0
J*9 assignment( const T & v) : value(v) {}
"-:-!1;Ji template < typename T2 >
vhKHiw9L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
cE+Y#jB } ;
IT:8k5(L5j r!y3VmJ'm <7Ry"z6g; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
B2l5}"{` 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
W*^_Ul| PHxNo) Vi'zSR28Z Tga%-xr+ class holder
%ZM"c {
1}ws@hU public :
-xL^UcG0 template < typename T >
|wGmu&fY assignment < T > operator = ( const T & t) const
EClx+tz;` {
\x<i6&. return assignment < T > (t);
T*jQzcm~? }
6}>CPi# } ;
i>%A0.9 (DY&{vudF ]\(Ho
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:
\IO<V9^L AfvIzsT0 static holder _1;
\%|%C Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
sMgRpem; O 4'/C]B2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ky@ZEp= 而不用手动写一个函数对象。
=[nuesP' e3,@prr n<e1=L mKuY=#R P 四. 问题分析
<ZjT4>< 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。
\Sv8c}8 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。
@Io@1[k j 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'9@AhiNV 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#T++5G 下面我们可以对这几个问题进行分析。
K8RV=3MBLD l-$5CO 五. 问题1:一致性
U<I]_] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
_f"KB=A_x 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
rVZl v3 tP4z#0r2 struct holder
9xaieR {
REWW(.3o //
;L[N.ZY! template < typename T >
[,sm]/Xlc T & operator ()( const T & r) const
^X ~S}MX {
ti!kJ"q return (T & )r;
2B b,ZC* }
Hq#q4Y } ;
z-_$P)[c ~Z' /b|x<3 这样的话assignment也必须相应改动:
~-
eB E?S template < typename Left, typename Right >
m{f+! class assignment
aRy" _dZ2 {
|J$Bj? Left l;
?D;7ut$~ Right r;
I(>j"H)cAF public :
m
;yIFO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3v~[kVhoG template < typename T2 >
Q'rgh+6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lP*p7Y ' } ;
Og7^7)) $},_O8R 同时,holder的operator=也需要改动:
a%r( F 1>L8EImx]V template < typename T >
Dg*'n assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
QYc/f"9 {
W:hTRq return assignment < holder, T > ( * this , t);
Mh]4K"cs }
j937tn!Q .f&Z+MQ 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。
Hi nJ}MF 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
-?w3j9kk> y+h/jEbM</ return l(rhs) = r;
Yf_/c*t\5 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。
-J>f,zA 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
d)GR]^=r 5E^P2Mlc template < typename Tp >
(dwb{+HW class constant_t
RQU-]qQ8BM {
!uP8powO const Tp t;
pZKK7
public :
!m8T< LtMl constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2=,d.1E3d template < typename T >
;gLOd5*0 const Tp & operator ()( const T & r) const
Cz6bD$5 {
.>1vN+ return t;
?(M$r\\ }
E:Ul_m8 } ;
e5(c,,/ .|0$?w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^%O$7* 下面就可以修改holder的operator=了
<Ok7-:OxA }U?:al/m template < typename T >
o1thGttVDg assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[9yd29pQ] {
]e$n ;tuW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9<.8mW^68 }
?}HZJ@:lB G"ixw 同时也要修改assignment的operator()
#'.
' |z ZB]234`0 template < typename T2 >
NR"C@3kD]o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xVTl 现在代码看起来就很一致了。
5b->pc -@Z9h)G| 六. 问题2:链式操作
{4*5Z[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
' pIC~ 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。
{LT2^gy= 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# -\*
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。
B<ZCuVWH: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
D;z!C
ys 9{0%M template < typename T >
c3WF!~1r struct result_1
i!eY"|o {
&%tW typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
oJ|m/i) } ;
G=l:v xl Q]"sm1 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:
%Vfr#j$= Y=,9 M template < typename T >
iLN O}EUL struct ref
tMXNi\Bj {
7!;zkou typedef T & reference;
=i6k[ rg } ;
8mt#S template < typename T >
fKO@Qx] struct ref < T &>
,+X:#$ {
J!">L+Zcx typedef T & reference;
I8|"h8\ } ;
9*XT|B Q_dMuoI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
PKd'lo 2b Fr8FUt- template < typename T >
rr>6; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
zjSHa'9* {
_Ud! tK*H return l(t) = r(t);
qRz /$|. }
w|NI d,#f 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。
uX%$3k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w-C%,1F,/ =E-o@#BS 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
O\6gw$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5BK3ix*L _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Cxe(iwa. +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1$^r@rP 最后的布局是:
/FjdcH= Add
G-,0mo / \
OLV3.~T Divide 5
>CwI(vXn / \
Eo6qC?5< _1 3
$LcMG,8%_ 似乎一切都解决了?不。
b1G6'~U - 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
CWJN{ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
f{uS OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
;f=.SJF GL,[32~C template < typename Right >
e
[6F }."c assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ggy?5N7P Right & rt) const
N^AlhR^ {
#w8.aNU+] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HVzkS|^F }
jy_4W!4a 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I!Mkss xc XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
4N=
gl( 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
&wN}<Ge6 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
r%NzKPW' 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
&|' NDcp 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
irP*:QM 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
:^`WrcOJ FYb]9MX template < class Action >
d[nz0LI|mk class picker : public Action
U* uMMb}$ {
b *3h}n; public :
\HQ.Pwr 6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
Ocn@JOg // all the operator overloaded
qEVpkvEq } ;
P+C5
s Z v*uUe 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。
AYfe_Dj 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:
s,l*=< BuUM~k&SY template < typename Right >
F&B E+b/# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
m=Mk@xfQ# {
y=jZ8+M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
RD;A }
O^ 5C ;jO+<~YP! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|;^$IZSsz 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
s6#e?5J hZ.](rD template < typename T > struct picker_maker
kKY,&Fn- {
LabI5+g typedef picker < constant_t < T > > result;
3#GIZL}!x } ;
*I}_g4 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hS>=pO+y {
66$hdT$ typedef picker < T > result;
C~'.3Q6 } ;
Vr;>Im +_QcLuV, 下面总的结构就有了:
UIU6rilB 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。
J3B+WD] 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。
.9Dncsnf,` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sGpAaGY> 至此链式操作完美实现。
S,f#g?V 4Lz[bI } :gi<#-:G 七. 问题3
Xg\unUHa 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。
%b~ND?nn- @\>7
wt_' template < typename T1, typename T2 >
NLUO{'uUW ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'-$cvH7_ {
2L51H( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+Fh,!` }
zsR5"Vi= ^upd:q 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
gv i!|!M= +8"P*z, template < typename T1, typename T2 >
:"b :uQ struct result_2
a4Z e!l( {
Vi0D>4{+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ic l]H } ;
JxEz1~WK & Dd-a*6|x 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
s0Z)BR # 这个差事就留给了holder自己。
%c%`<y<~L "D
KrQ,L ->7zVAX template < int Order >
uc|ej9N class holder;
d<WNN1f template <>
Vl>KeZ+ class holder < 1 >
rfzzMV {
hF`<I.z} public :
T21?~jS template < typename T >
iOL/u)
struct result_1
koE]\B2A6 {
<'7s3 typedef T & result;
wM3m'# xJ } ;
TmM~uc7mj template < typename T1, typename T2 >
Q}a(vlZ struct result_2
Z%=A[`5] {
5w+&plIJ typedef T1 & result;
PtzT>< } ;
~[~#PO template < typename T >
Pv3G?u=4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#\ysn|!J, {
_+~&t9A! return (T & )r;
>hV2p/D }
VWzuV&;P template < typename T1, typename T2 >
b):aqRwP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qZv@ULluc {
Kltqe5 return (T1 & )r1;
Wt=@6w& }
v"o@q2f_ } ;
3preBs#i ` K0PLxSv template <>
SZ7; }
r8 class holder < 2 >
Z+[W@5q {
f/4DFs{ public :
iun_z$I<+Z template < typename T >
joZd struct result_1
8pp;"
"b {
KGI<G typedef T & result;
UIht`[(z } ;
r6:e
423 template < typename T1, typename T2 >
Y>~jho struct result_2
W/CZ/Mc {
ta
PqRsvu typedef T2 & result;
vb`aV<MhH } ;
Q~P|=* template < typename T >
GhjqStjS&l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>m{>0k(^` {
[nrD4 return (T & )r;
QXl~a%lB }
jpTk@ template < typename T1, typename T2 >
oL<5hN*D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!-
5z 1b) {
4mpcI return (T2 & )r2;
G|"m-.9F }
UISsiiG( } ;
.3cD.']% % I2JS gFfKK`)}D' 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> >。
-%{+\x2 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9U=6l]Np 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
=A$d)& *19a\m=>oi return l(i, j) = r(i, j);
q9a6s{, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
sOS^ TqOH(={ return ( int & )i;
J(=y$8xje return ( int & )j;
(N)>?r@n` 最后执行i = j;
&!M6{O=~ 可见,参数被正确的选择了。
Rtl1eJ- JeA_mtSQ| K]|hkp& mQ:YHtHE.F a$bE2'cb 八. 中期总结
)p:+!sX( 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:
&n0Ag]$P 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=Mxu,A 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/g!Xe]Ss 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}qZ^S9 tAujm*|& aH8]$e8_,\ ;W FiMM\ ez5>V7Y k72NXagh 九. 简化
YNKvR 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。
y|3("&)"S 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*O)i)[" 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:
pE X Q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1&9w]\Ae7l +-*/&|^等
wByTNA7 2. 返回引用。
6VJS
l%X =,各种复合赋值等
40dwp*/! 3. 返回固定类型。
*!3qO^b? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
pZt>rv 4. 原样返回。
Hc8!cATQk operator,
J6rWe 5. 返回解引用的类型。
%,aSD#l`f operator*(单目)
}LLQ+ 6. 返回地址。
5 [4{1v operator&(单目)
Re'3 bs:+ 7. 下表访问返回类型。
soX^$l
operator[]
W%o! m,zFM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A0v@L6m-O operator<<和operator>>
2d
YU E]^n\bE% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
LZE9]Gd 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jJ,y+o ,wv>G]v template < typename Left >
<i`s)L struct value_return
X;#Ni}af {
7-\wr^ll3 template < typename T >
~d ~oC$=TC struct result_1
B7oUS}M {
2=1qmQE typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
kqq1;Kd } ;
s;]"LD@ jX*gw6! template < typename T1, typename T2 >
+[$Td%6 struct result_2
jyidNPLm4 {
;M\Cw.%![ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&4l!2 } ;
[MKt\( } ;
}h8U.k?v Lc "{ePFh ZU2D.Kf_: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ejbtdU8N< !X-ThKEq 下面我们来剥离functor中的operator()
eiRVw5g 首先operator里面的代码全是下面的形式:
WHfl|e Vf=,@7 return l(t) op r(t)
l\d[S] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
E33x)CP return op l(t)
ng6E&<Z return op l(t1, t2)
)M(//jX return l(t) op
b!nA.`T return l(t1, t2) op
~*Y/#kPY return l(t)[r(t)]
!<b+7A return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\{ C
~B;= q^<;B Y 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:
:R$v7{1 单目: return f(l(t), r(t));
f2v~: u return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(#>Q#Izr 双目: return f(l(t));
,jD-fL/: return f(l(t1, t2));
.f!:@fX>= 下面就是f的实现,以operator/为例
G%h+KTw #]^M/y
h struct meta_divide
s5MG#M 9 {
'RNj5r template < typename T1, typename T2 >
&lxMVynL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LJt5?zQKrW {
,">CPl] return t1 / t2;
}wEt=zOJ }
0G+qF96 } ;
qP=a:R- t$R0UprK 这个工作可以让宏来做:
GSH,;cY BAT.> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
GpR,n2 template < typename T1, typename T2 > \
%%h.`p1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m93{K7O2e 以后可以直接用
)5o6*(Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
uOZSX.o^ 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
'kg~#cf/+ (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。。。)
U2\k7I H;Gs0Qi; L[Wi[S6=)g 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
2o W'B^- HPo><u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~uB@o KMru class unary_op : public Rettype
V=Bmpg {
d/YQ6oKU Left l;
&rc
r>- public :
sp0_f;bC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KQ(S\ K;TTGK template < typename T >
2t=&h|6EW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LVL#qNIu {
4~WSIR- return FuncType::execute(l(t));
1Eryw~,,9i }
VHL[Y l[nf"' template < typename T1, typename T2 >
(F:|tiV+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|UcF%VNnz1 {
x"Ij+~i{l return FuncType::execute(l(t1, t2));
V@1,((,l }
c5[~2e } ;
CwO$EL:[` E6- ~ .wtYostv 同样还可以申明一个binary_op
$u)#-X;x |Y2n6gkH[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bW3Ah?0N class binary_op : public Rettype
q1|@v#kH6 {
;\T~Hc}&; Left l;
e.!~7c_z? Right r;
sq8O+AWl public :
ksYPF&l binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A=*6|1w; dcE(uf template < typename T >
`_J>R typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t*c_70|@k {
HLE%f; return FuncType::execute(l(t), r(t));
CY!H)6k }
Nk9w;
z& aZta%3`) template < typename T1, typename T2 >
a6/E TQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LM!@LQAMY {
!VvM return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`0R>r7f)H }
#"o`'5 } ;
X8XE_VtP 2nSz0 . @,pn/[ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
H\|H]: CE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Jb8%A@Z+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Q:Y`^jP 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
"YVvmCp 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Hqu?="f= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
7TZ,bD_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Uz`OAb 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
+#@2, 下面是修改过的unary_op
ORfMp'uP= `3dGn.M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
H.[(`wi!I class unary_op
pJQ_G`E {
ip*UujmNyR Left l;
cs]3Rp^g c{i\F D public :
q6P5:@ D:N\K/p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
pEb/ yIT" T<mP.T,$! template < typename T >
*o=( w5
struct result_1
M7(]NQ\TQ {
Lcs?2c:% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cvV8; } ;
,B,0o*qc{K BR~+CBH template < typename T1, typename T2 >
asYUb&Hz88 struct result_2
_^F%$K6 {
=jRC4]M}) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nA+gqY6 6| } ;
1]7v3m _P=L| U#C template < typename T1, typename T2 >
QU@CPME typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-Z:nImqzc {
,k,+UisG return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LlbE]_Z!U% }
ESkhCDU [iN\R+: template < typename T >
kg$w<C@#" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sg_%=; {
,{#L i return OpClass::execute(lt(t));
-.UUa }
*47%|bf` +3-f$/po } ;
FF30VlJ /I0}(;^y %nj{eT 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
sfCU"O2G 好啦,现在才真正完美了。
^<Sy{KY 现在在picker里面就可以这么添加了:
t\-;n:p- sTECNY=l template < typename Right >
EB5^eNdL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
x<) T,c5Y {
ODPWFdRar return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lZD"7om }
C)ebZ3 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
-$(2Z[ 0C0ld!>r ~*RBMHs l>@){zxL j.29nJ 十. bind
gCW
{$d1= 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
ujbJ&p
先来分析一下一段例子
ZJ|&t <{k8 K6 OJ)XJL int foo( int x, int y) { return x - y;}
Cvtz&dH bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
iZ2nBiQ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
R|!4klb 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
N-Sjd%Z 我们来写个简单的。
3}i(i0+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
TiSV`V q 对于函数对象类的版本:
* l-F ~P+;_ template < typename Func >
Kl*/{&,P struct functor_trait
m%i!;K"{s {
:n$?wp typedef typename Func::result_type result_type;
gPy}.g{tH$ } ;
lAPPng` 对于无参数函数的版本:
G8OnNI o1rH@ D6/- template < typename Ret >
=tqChw
struct functor_trait < Ret ( * )() >
EZ)GW%Bm2 {
.\|}5J9W typedef Ret result_type;
QQX7p!~E } ;
vA0f4W 8+ 对于单参数函数的版本:
\.{ZgL5" #|acRZ9
} template < typename Ret, typename V1 >
Rj/ y.g struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
78FK{Cr {
C'fQ Z,r-v typedef Ret result_type;
rJc=&'{&)N } ;
*&rV}vVP^ 对于双参数函数的版本:
fBct%M 3 B7nm7[V template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4>te>[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
NpF)|Ppb{ {
P<IZ%eS3B typedef Ret result_type;
6g%~~hX } ;
,\0>d}eh! 等等。。。
F;)qM|7
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
p (x<h 3Cl&1K #5 template < typename Func >
420yaw/": struct func_return
^97\TmzP{ {
l =^ ^l` template < typename T >
]YwvwmZ struct result_1
D>"!7+t|@a {
iLJBiZ+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ox"SQ`nSj' } ;
%1%@L7wP> M0"}>`1lJ template < typename T1, typename T2 >
u#v];6N struct result_2
Y .\<P*iO {
d0N/!; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H4g1@[{|0O } ;
1_G5uHO } ;
;2iDa ]d50J@W
c (,2U?p 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_}:#T8h e^Glgaf template < typename Func, typename aPicker >
Ky6 d{|H class binder_1
ak]H|D" 9 {
>Gxh=**F Func fn;
%vjfAdC aPicker pk;
A7sva@}W public :
_&/2-3]\B 6eAJ>9@x template < typename T >
=FXq=x%9+ struct result_1
t{Gc,S!]5 {
\xexl1_; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'7>Yrzq } ;
OiMr, zr[|~- template < typename T1, typename T2 >
DO9_o9' struct result_2
CeW}zkcT {
l08JL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
BMovl4*5 } ;
xY1@Ja h9WyQl7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+"Mlj$O HWi: CDgm template < typename T >
2+qU9[kd| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(pkq{: Fs {
t
gHXIr}3 return fn(pk(t));
C?lZu\L }
yU< "tg E template < typename T1, typename T2 >
]5j1p6;(` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uw9w{3]0f {
<l"rn M% return fn(pk(t1, t2));
fIm=^}?fwK }
`& }C*i" } ;
}-15^2 cK~VNzsz 3pI) 一目了然不是么?
299uZz}Y 最后实现bind
%n:ymc
$} "c0Nv8_G +}.S:w_xQ template < typename Func, typename aPicker >
[p&2k&.XYe picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
PBp+(o- {
_cD-E.E% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{^*D5 }
f^9ntos| E8PlGQ~z{d 2个以上参数的bind可以同理实现。
xzOM\Nq?O 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
`Fs- z ^DOQ+ 十一. phoenix
B5H=# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:`20i* BF+i82$zo for_each(v.begin(), v.end(),
8c0ugM (
[Cf{2WB:7 do_
>19j_[n@VC [
V( SRw cout << _1 << " , "
SH#!Y ]
]8ob`F`m, .while_( -- _1),
vC ISd
cout << var( " \n " )
*d$r`.9j )
xmbFJUMH );
Xe> EK<ly"S. 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:
NGOyd1$7N 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
j`ybz G^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
tboc7Hor4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
=y WHm f`"@7-N p-,(P+Np template < typename Cond, typename Actor >
$qy ST class do_while
f,QBj{M, {
+a!uS0fIJi Cond cd;
co [ Actor act;
Onj)AJ9M0r public :
mUjM5ceAXO template < typename T >
o`}(1$a> struct result_1
Trt1M {
>*S ;z+!& typedef int result_type;
!=rJ~s
F/{ } ;
x|q|> dPB T~b6Zu6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#CTHCwYo /eNDv(g)M template < typename T >
( t59SY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mVdg0 {
p| o?nI do
L#9g ~>~ {
Vf] ;hm act(t);
`CF.-Vl3J# }
;;lOu~-*$p while (cd(t));
%hH@< <b(s return 0 ;
D!nx %%q }
JWo). } ;
\2NT7^H# N(=\S: 19 <Lgr 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*ci%c^}V 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
d td}P~ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
^.~m4t`U 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
;P!x/Ct 下面就是产生这个functor的类:
r>3y87 ]gG&X3jaKq (H-}z`sy/@ template < typename Actor >
~e#QAaXD#5 class do_while_actor
w-?|6I}T {
ua]?D2 Actor act;
iK3gw<g public :
!J-oGs\ u do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Yi+$g z`KP
}- template < typename Cond >
8bI;xjK^Q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
pA?2UZ } ;
w~l%xiC ?Q G?F9? t'im\_$F 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
c&;Xjy 最后,是那个do_
w!~85"" DZ5QC aA v"J7VF2 class do_while_invoker
"Iwd-#;$; {
i*2l4 public :
(4oO8aBB template < typename Actor >
8lfKlXR78 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2(iv+<t {
u RPvo}!=1 return do_while_actor < Actor > (act);
%% A==_b }
*e}1KcJ } do_;
-G@:uxB _rj B. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
X>kW)c4{b 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kb2M3%6V 最后来说说怎么处理break和continue
%"g; K 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。
3?:?dy(3z 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 ]