一. 什么是Lambda
-ID!kZx 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
CEb .?B 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,
O7T wM Yh C)Hb= Yy8%vDdJO
jQ Of+ZE class filler
w1|YR {
`LCxxpHi| public :
_6Fj&mw(u void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}U7><I } ;
8I=migaxP M7n|Z{?( 1)wzSEV@ 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:
oNr~8CA` nc%ly * c-^\YSDMN K)t+lJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}))JzrqAe To19=,: [z`m`9Aq 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}c*6|B@f vc(6lN9> q9c:,k [.`#N1-@M 二. 战前分析
nA^UF_rD- 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。
B^uQv|m 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
{EGm6WSQ^ w`Js"_\ 9:l>FoXS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n,NKJt /* --------------------------------------------- */
*.0#cP7 " vector < int *> vp( 10 );
c~+l|r=u? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^++ec> /* --------------------------------------------- */
bI~(<-S~K sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Y r^C+Oyg /* --------------------------------------------- */
&llp*<
i7 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9rsty{J8 /* --------------------------------------------- */
Af>Ho"i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~;0J4hR /* --------------------------------------------- */
pV^hZ. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:K_JY /xRPQ| `P< m`* ,-*oc> 看了之后,我们可以思考一些问题:
ZKa.MBde 1._1, _2是什么?
Q2[D|{Z 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。
VZ8HnNAbX 2._1 = 1是在做什么?
Ni[2 p 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。
@cZNoD 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。
Yxt`Uvc(^h SD^6ib/]b xI7;(o" 三. 动工
P=V=\T<4_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#:?vpV#i !fcr3x|Y~M 1[vmK,N=E %vO b"K$X template < typename T >
w%[`'_[ class assignment
T7=~l)I {
PuhFbgxy T value;
:n&n"`D~ public :
.q1OT> assignment( const T & v) : value(v) {}
48BPo,nWR template < typename T2 >
|:i``gFj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@^$Xy<x } ;
6
2r%q^r`i r}y]B\/ .^S#h
(A 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
tc@([XqH 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
AtN=G"c>_ ^\uj&K6l <tbsQ3 9ci=]C5o3K class holder
m4~Co*]w {
`\:92+ public :
X|F([,o template < typename T >
'o2x7~C@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
$b/oiy!=|3 {
^MesP:[2 return assignment < T > (t);
b:nHcxDU< }
Y.qlY3iBp } ;
Cu0N/hBT }Zwse%; o5\nqw^ 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:
$gN1&K
^t=Hl static holder _1;
mT8($KQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~/6m|k 0k5;Qf6A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sW B;?7P
而不用手动写一个函数对象。
)}
y1 !' No5 vb-L "S?kC (ROurq" 四. 问题分析
|:s4#3 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。
[}|-%4s 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。
sV/#P<9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
42?X)n> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
J}qk:xGL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c_]$UM[7L aU3
m{pE 五. 问题1:一致性
9Kw4K#IqQ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-So&?3,\A@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
'~ 3a(1@8 Z_Ox ' struct holder
O1Gd_wDC/i {
SB1\SNB //
mKwhd} V template < typename T >
dQR2!yHEq T & operator ()( const T & r) const
x )wIGo {
XX5 ):1 return (T & )r;
%Lexu)odW }
50oNN+;=R } ;
] }XK rHu # 这样的话assignment也必须相应改动:
`J^J_s 9KVeFl template < typename Left, typename Right >
=j 6amk- class assignment
sAIL+O {
6|m1z Left l;
x[3kCa|4A Right r;
N0GID-W!/~ public :
2P8JLT*Tj assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lM C4j template < typename T2 >
u2^oXl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]BU,*YaB } ;
ik77i?Hg &3mseU 同时,holder的operator=也需要改动:
MPMJkL$F^ .9WJ/RKZ\D template < typename T >
UK2Y<\vD assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
KE+y'j#C3 {
8@|_];9#. return assignment < holder, T > ( * this , t);
>b#z
o, }
qx<`Kc4 yOGaW~ 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。
KL!k'4JNY 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
A+3@N99HeH [1'`KJ] return l(rhs) = r;
x2.G1 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。
MI|DOp 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
C_?L$3 U0 ]`&EB~K&NY template < typename Tp >
|C@)#.nm[ class constant_t
ho2o/>Ef3 {
n*%<!\gJ const Tp t;
34
W# public :
2i#wJ8vrF constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\pB"R$YZ6 template < typename T >
?'p`Qv const Tp & operator ()( const T & r) const
eMVfv=&L<3 {
b&A+`d return t;
Xvm.Un<N }
I+w3It } ;
|HJdpY>Uu q[Hxy 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Nhn5 iN1* 下面就可以修改holder的operator=了
?@l9T)fF EXg\a#4[' template < typename T >
s,N%sO; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Qv,|*bf {
D Y($ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,)XT;iGQe }
JQ'NFl9< dfGdY"& 同时也要修改assignment的operator()
umYq56dw EkM? Rs template < typename T2 >
q(e&{pbM) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;Aiuy{< 现在代码看起来就很一致了。
|x2>F
0]{h,W3]@[ 六. 问题2:链式操作
bV&/)eqv 现在让我们来看看如何处理链式操作。
XRKL;|cd 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。
,IxAt&kN 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。
iCao;Zb 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。
zuWj@YG\. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xj)*K%re ,:G.V template < typename T >
7_d gQI3y struct result_1
DIH.c7o {
Ttb@98 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
p8Di9\} } ;
Ec[=~>;n{l ($'rV!} 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Zgt, 'T Miqu template < typename T >
0O+s3#"?@ struct ref
b~ {
bT*MJ7VVm typedef T & reference;
S&8gZ~B } ;
+?[TH?2c+ template < typename T >
Z,qo
jtw struct ref < T &>
[ECSJc&i {
@$gvV]dA typedef T & reference;
iDlIx8PI } ;
%F9%t zFqH)/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&4sUi K" RO=[Rr! template < typename T >
AQU4~g
mI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
li8l+5d q {
kWc%u-_ return l(t) = r(t);
.B{3=z^
}
,(}7 ST 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。
hAHl+q)w? 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
bKYLBu: [Oe$E5qv)] 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
uz".!K[,wE _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%YM4x!6 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
FAJ\9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
4\x'$G 最后的布局是:
aJ8 8U69 Add
muo(bR8 / \
t=NPo+fm Divide 5
~4'e)g.hG / \
>,Zjlkh3 _1 3
u^|XQWR$: 似乎一切都解决了?不。
@>B#2t& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
cBBc^SR 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
/$'tO3 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:
(]^9>3{| $)vljM<< template < typename Right >
FF6[qSV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|8c3%jve Right & rt) const
o*eU0 {
}H!c9Y return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4K[ E3aA }
a[]=*(AZI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<s2IC_f<+ 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。
Bjq1za 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。
O9oYuC :q 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。
t@QaxZIlt; 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。
;RB]awE 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?
(Ybc~M)z 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:
iKN~fGRc Mi,yg=V template < class Action >
}|%dN*', class picker : public Action
[94A?pn[z {
;U<;R public :
q|b#=Af]g picker( const Action & act) : Action(act) {}
'}e_8FS // all the operator overloaded
S=~[ 6;G } ;
h^D?G2O M9HM: 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。
(BEGt'7 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:
O&V}T#8n O;9u1,%w template < typename Right >
*?Nrx=O* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
MzL^u8 {
|)* K#%j return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f)l:^/WP+ }
8s-y+M@. msM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"6 |j
0?Q 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。
S3EY9:^C _?M34&.X template < typename T > struct picker_maker
tisSj ?+ {
No>XRG+ typedef picker < constant_t < T > > result;
M' e<\wqm } ;
m.pB]yq& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jB!p,fqcb {
%B}Q .' typedef picker < T > result;
jOa .h } ;
?OW
4J0B' u n\!K 下面总的结构就有了:
+%7v#CY
& 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。
'FgBYy/ 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。
_t||v picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X0Y1I}gD 至此链式操作完美实现。
7n9&@D3:P ,dhJ\cQ~ L15?\|':Y 七. 问题3
'#!nK O2< 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。
K'%2 'd zsFzF`[k template < typename T1, typename T2 >
;{EIx*<d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}(A`aB_ {
yG)xsY V return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
T$%r?p(s }
n^B9Mh@ 3}(6z"r 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:
1K?RA*aj ;>np2K<` template < typename T1, typename T2 >
GK.^Gd struct result_2
!TvNT}4 Z {
H )hO/1m typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
L[lX?g?Ob } ;
g"ha1<y< yiO!ZT 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?
rR]U Ff 这个差事就留给了holder自己。
cWjb149@) V
6I77z n75)%-
template < int Order >
<}t~^E, class holder;
FlGU1%]m template <>
H
xs'VK* class holder < 1 >
9uR+ {
]<L(r,@, public :
g%Bh-O9\ template < typename T >
/N= }wC struct result_1
?C)a0>L {
fn.KZ typedef T & result;
B|pO2de } ;
?+av9;Kg template < typename T1, typename T2 >
)Tjh
struct result_2
*N>n5B2 {
b.I_ typedef T1 & result;
Z,zkm{9* } ;
EP,j+^RVf template < typename T >
X3e&c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2[~|#0x {
W[c[ulY& return (T & )r;
c?5?TJpm }
@<kY,ox@~ template < typename T1, typename T2 >
! yqez typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"Vh3hnS~ {
A,67)li3 return (T1 & )r1;
-Zq\x' }
-yOwX2Wv5; } ;
b S-o86u bGw56s'R5~ template <>
` _aX>fw class holder < 2 >
_U.|$pU {
G0#<SJ,) public :
SU,G0. template < typename T >
(P!r^87 struct result_1
fg$#ZCi {
(
jAC Lo typedef T & result;
GuK3EM*_ } ;
P5Lb)9_Jw template < typename T1, typename T2 >
Zt_~Zxn3 struct result_2
(4o<U%3kGq {
&!P' M typedef T2 & result;
&Va="HNKt } ;
E{;F4wT_@ template < typename T >
v[;R(pt? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)
>;7"v {
}NjZfBQW` return (T & )r;
Ri>4:V3K }
nTsKJX%\ template < typename T1, typename T2 >
Pi+pQFz5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%k%%3L, {
umT * return (T2 & )r2;
9|D*}OY> }
>$$z 6A[ } ;
|I[/Fl: . ;rE4B o6tPQ (Vi 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> >。
9xi nX-x;n 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5P Zzaz< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
E5aRTDLq K;z$~;F return l(i, j) = r(i, j);
(E;+E\E 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ez8k.]q u *+OS;R1< return ( int & )i;
|`ya+/ff+ return ( int & )j;
?(Se$iTZ 最后执行i = j;
OZc4 -5 可见,参数被正确的选择了。
}y%c. 8)lrQvZ apOXcZ xKR\w!+Z' *b'4>U 八. 中期总结
C@`rg ILc 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:
6k_Uq.<X 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
i0:1+^3^U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7s0\`eXo/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
=cpUc]~ },n? q9:g lZAXDxhnT =oBlUE rD+mI/_J` 九. 简化
VV;%q3}: 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。
Rk,'ujc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
beaSvhPU 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:
=t^jlb 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
O1D|T"@ +-*/&|^等
rFUR9O.{E 2. 返回引用。
G9^xv =,各种复合赋值等
?7>"ZGDe> 3. 返回固定类型。
Ptz##o'{5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
FsO_|r 4. 原样返回。
q<j9l'dHG operator,
wn^#`s!]U 5. 返回解引用的类型。
?3lAogB operator*(单目)
+Xp1=2Mq 6. 返回地址。
zuu<;^/R operator&(单目)
a^={X<K|/ 7. 下表访问返回类型。
MyZVx|7E operator[]
ZIKSHC9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,Nt^$2DZW operator<<和operator>>
t~7OtPF (dfC}x(3h OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
TjDtNE 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'hE'h?-7 qA;Gl"HF template < typename Left >
uu9IUqEq2 struct value_return
(\D E1q {
=A!rZG template < typename T >
ta6>St7. struct result_1
l\F71pwSI {
V@g v typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[YP{%1*RM } ;
/ej[oR NVghkd template < typename T1, typename T2 >
CY*o"@-o5) struct result_2
-)Bvx>8fq- {
MVnN0K4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>23$_'2 } ;
*|<T@BXn } ;
r<'DS9m #}Yrxf -#v1/L/= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
x3g4 r_ J/fnSy 下面我们来剥离functor中的operator()
%&_^I* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!zvjgDlZv PtYG%/s return l(t) op r(t)
IITUM) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6I: 6+n return op l(t)
,jEc4ih4 return op l(t1, t2)
HCsd$M;Hbv return l(t) op
5x%Blkx return l(t1, t2) op
d#TA20` return l(t)[r(t)]
K-~g IlbQ` return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
JO*/UC>" 7nNNc[d*= 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
CIz0Gjtx6m 单目: return f(l(t), r(t));
Q^ZM| (s# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]Zt ]wnL+ 双目: return f(l(t));
F)KR8( return f(l(t1, t2));
I 1n,c d[ 下面就是f的实现,以operator/为例
(BFwE@1" UOsK(mB struct meta_divide
}NoP(&ebz* {
gyD ;kn\CP template < typename T1, typename T2 >
H<[~V0= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)l$}plT4 {
p J_+n:_{ return t1 / t2;
R|}N"J _ }
yq49fEgc@U } ;
r8@]|`j ~5`oNa 这个工作可以让宏来做:
jQzl!f1c3 Db<#gH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@J&korU template < typename T1, typename T2 > \
X3a 9- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'prHXzi(h 以后可以直接用
(De{r| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]VxC]a2 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
PWyf3 (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。。。)
c\2rKqFD8 MW6z&+Z DrKB;6 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
}rI:pp^KS iX6>u4~( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Vn4wk>b}$2 class unary_op : public Rettype
:u./"[G {
GE(~d ' Left l;
*s*Y uY%y public :
')!X1A{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Oo@o$\+v i4,p\rE0 template < typename T >
BH1h2OEe# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/ n_s"[I4 {
!}z'"l4i return FuncType::execute(l(t));
Q8%_q"C }
dgF%&*Il]O ^\AeX-q2v' template < typename T1, typename T2 >
uyxYCc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z,G_&5|f% {
hp)^s7H return FuncType::execute(l(t1, t2));
Cl`i|cF\ }
_yv#v_Z } ;
c%C6d97q >i,_qe?V:w 1*9.K' 同样还可以申明一个binary_op
&K\80wGK /O}<e TR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s{Y4wvQyB class binary_op : public Rettype
'1:) q {
WN+i 3hC Left l;
!Fp %2gt| Right r;
/T)E&=Ds public :
/7 Tm2Vj8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0o=HOCL\ ^"X.aksA template < typename T >
U_(>eVi7F typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qU7_%Z {
Z-Qp9G'
return FuncType::execute(l(t), r(t));
2Qp}f^ }
![\-J$ QM F template < typename T1, typename T2 >
iyl
i/3| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RkYn6 {
:.,9}\LK return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]alc%(= }
t` "m@ } ;
G n]qh(N> &bW,N uqC#h,~
0 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
Y/kq!)u;%L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hc3hU DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Nv7-6C6< 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。
}+9?)f{?@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KOS0Du 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。。。
H\Ra*EO~j 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8u+kA
mI 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)
N s +g9+<A 下面是修改过的unary_op
e~SK*vR%] Nnl3r@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
YpDJ(61+ class unary_op
z6iKIw
$ {
aDKb78 1d Left l;
TwPQ8}pj? [34N/;5 public :
Cf=H~&`Z [i` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LpU}. HU $"o6ap template < typename T >
;o!p9MEpz; struct result_1
T;/GHC`{Y {
|#@7$#j typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U =.PL\ } ;
G;l7,1;MU: v_!6S|
template < typename T1, typename T2 >
2h struct result_2
MjMDD {
KGy3#r;Q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G%erh}0~ } ;
,Z@#( =f ( 2HM"Pd template < typename T1, typename T2 >
4k;FZo]S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f8]sjeY {
#{8IFA return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\X8b!41 }
*y*tI} " CT}34l template < typename T >
N-M.O:p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Tn}`VW~ {
6h;(b2p{ return OpClass::execute(lt(t));
)hZ7`"f,ZN }
t )zd'[ DXiA4ihr= } ;
%bDxvaftT MxsLrWxm (F4e}hr& 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
%#x4wi 好啦,现在才真正完美了。
$jN.yNm0 现在在picker里面就可以这么添加了:
/MF
7ZvN. o&?c,FwN template < typename Right >
<b:%o^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Hb=#` {
jSY[Y:6md return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
VsQ|t/|# }
] 3{t}qY$A 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。
5*YoK)2J ENTcTrTn aOzIo- iS$[dC ?N
>2s4BV[( 十. bind
G?W:O{n3 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Rd#R}yA 先来分析一下一段例子
Y !<m8\ W{}$c`,R P1eSx#3bR int foo( int x, int y) { return x - y;}
+F;2FD$ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Cr5ND\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4[gmA 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。
+:FXtO>n" 我们来写个简单的。
lMFR_g?r 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[3m\~JtS 对于函数对象类的版本:
68tyWd} <Ua~+U(FR0 template < typename Func >
3B1\-ry1M struct functor_trait
pDR~SxBXr {
{"ST
hTZ typedef typename Func::result_type result_type;
)eyzHB,H } ;
yLa@27T\A 对于无参数函数的版本:
Y
Zj-%5 L`+[mX&2B template < typename Ret >
*()['c#CC struct functor_trait < Ret ( * )() >
k~>(XG[x& {
C%o|}i v" typedef Ret result_type;
mU/o%|h } ;
*g(d}C! 对于单参数函数的版本:
hFIh<m=C?Y cbJgeif template < typename Ret, typename V1 >
`|'w]rj:"+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`nPdZ. {
H/D=$)3op typedef Ret result_type;
F!vrvlD`s } ;
,h*gd^i 对于双参数函数的版本:
N*Aw-\Bk N<)CG,/w[M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@>8(f#S% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7Nq<
o5 {
V[tebv! typedef Ret result_type;
@;/Pl>$|'G } ;
?H=YJK$k 等等。。。
sVFO&|L 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
P#O"{+` cE\w6uBR1 template < typename Func >
K.
;ev struct func_return
t#NPbLZ {
{T4_Xn -I template < typename T >
/@9Q:'P struct result_1
pv]@}+<Dt {
g NI1W@) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q[$>\Nfg>B } ;
ytcLx77`: <XeDJ8
' template < typename T1, typename T2 >
N^;lp<{6? struct result_2
HWjJ.;k}a {
iXWHI3
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uKJ:)oyaCP } ;
4$Ai!a } ;
B{Cm`f8E R$:-~<O @@Q4{o 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cC*WZ] 7P{= Pv+ template < typename Func, typename aPicker >
6r~9$IM class binder_1
b^W&-Hh {
IL@yGuO, Func fn;
!:+U-mb* aPicker pk;
,HjJ jpE public :
P
y'BMk Z518J46o template < typename T >
[+[W\6 struct result_1
lS=YnMs6a {
<-`bWz=+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ufL,Kq4 } ;
g#I`P& ;j0.#P:a template < typename T1, typename T2 >
Q6
*n'6 struct result_2
{\$S585 {
>k
@t.PeoV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4!!|P } ;
maap X/J G@s:|oe binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
c^|8qvS$ Z!v,;MW template < typename T >
]5'*^rz ^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<$nPGz)} {
Q=Q+*oog return fn(pk(t));
d!I%AlV }
+k=*AQt^8 template < typename T1, typename T2 >
]@U?hD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SqAz(( {
nDkG}JkB! return fn(pk(t1, t2));
(Q{JI~P }
e{8C0= } ;
V
FM[- I gJu/{:y^ o#FctM'Z 一目了然不是么?
#hBqgG:> 最后实现bind
#c|l|Xvq2 LNL}R[1(
*RY}e template < typename Func, typename aPicker >
'bfxQ76@sa picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
m0G"Aj {
xbiprhdv return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?"b __(3 }
wG O-Z']i H;=yR]E 2个以上参数的bind可以同理实现。
Yyk~!G/@ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
sD3Ts;k }%KQrlbHJl 十一. phoenix
"|6(.S+o Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yK{P%oh) RlfI]uCDM for_each(v.begin(), v.end(),
{r&r^!K; (
&wNr2PHd# do_
cJSNV*< [
W@}@5,}f> cout << _1 << " , "
B+FTkJ0t+G ]
+aL6$ .while_( -- _1),
x.gz sd cout << var( " \n " )
3g7]$} )
1=]#=)+ );
$bp'b<jx D u<P^CE 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
~Dg:siw 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@.e4~qz\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
42`Uq[5Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
iu{y.}? @G&oUhS `y'%dY}$n template < typename Cond, typename Actor >
]`-o\,lq class do_while
jzi%[c<G {
*r>Y]VG;S Cond cd;
1drg5 Actor act;
K`=U5vG^ public :
mcwd2) template < typename T >
# l1*# Z struct result_1
",YNphjAn {
qLBQ!>lR
typedef int result_type;
8Ogg(uS70' } ;
Ez
<YD a[t"J*0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
jhT/}"v DI{Qs[ template < typename T >
#~Kno@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j\#)'>" {
C4E* q3[Y do
D[T\_3W {
L{sFR^-G act(t);
HmXxM:[4; }
Njo.-k while (cd(t));
L `2{H%J` return 0 ;
dsEvpa$? }
F, =WfM\ } ;
xqT} 9, r 8N<<^ g9GPyU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
=j_4!^ 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。
!rx5i 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。
nJH'^rO!C 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。
<MxA;A 下面就是产生这个functor的类:
Y}vV.q c7rC !v
+o.#']}Pl template < typename Actor >
0>,i]
|Y class do_while_actor
j;Z
hI y {
n~,6!S Actor act;
='#7yVVcs public :
\hJLa do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
pE1uD4lLb * R&77 o7 template < typename Cond >
Vl7V?`_4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^(*eo e } ;
)x5w`N]lm #,jm3Mqj 3&X5*-U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'fb&3 最后,是那个do_
]<},[s ziAn9/sT %AMF6l[ class do_while_invoker
_=w=!U&W {
CS^|="Zs public :
787i4h:71 template < typename Actor >
?r0>HvUf!l do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
V g7+G( , {
* se),CP!s return do_while_actor < Actor > (act);
~@^ pX*%i }
OoOwEV2p_ } do_;
<SRSJJR|( Ze`ms96j{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
pfk)_;>, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kDKfJp&a 最后来说说怎么处理break和continue
]{-ib:f~ 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<L"D/ 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 ]