一. 什么是Lambda
)e#KL$B)v 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~0}gRpMW 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,
i!H)@4jX &|/@;EA$8 4o+SSS 1J`<'{* class filler
#6t 4 vJ1 {
1u?h4wC public :
#w%d void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9q
+I } ;
{{hp;&x pbfIO47ZC ]><K8N3Z 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
1D*oXE9Ig fL0dy[Ch@ 9((BOq ~m/nV81 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Xk9mJ]31LC A
-C.Bi;/ wM$N#K@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`ChS$p"A mf~JolucJ a
~s:f5S> j6!C/UgQ 二. 战前分析
"_LDs(& 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。
Rz sgPk 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
v|!u]!JM ;rgg O0Y jeKqS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|j 9d.M /* --------------------------------------------- */
<z'Pj7c[ vector < int *> vp( 10 );
sj9j47y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
FEC`dSTI /* --------------------------------------------- */
^T?zR7r sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/"(`oe< /* --------------------------------------------- */
z3n273W>6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y4\(ynk /* --------------------------------------------- */
JfOBZQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
a&^HvXO(>( /* --------------------------------------------- */
+9^V9]{Vo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Vy.gr4Cm Mh=yIx</ /M,C%.- yL2sce[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
;;4>vF#* 1._1, _2是什么?
'99rXw 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。
O/XG}G.x| 2._1 = 1是在做什么?
C F,-l
B 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。
9"W 3t] 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。
Yvi.l6JL O{vVW9Q JXx[e 三. 动工
Mb!b0
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w3n6md W
u C2LM OO?;?? 1>c^-"#e^ template < typename T >
RJ\'"XQ class assignment
#&k`-@b5| {
539fB, T value;
;\'d9C public :
7@W}>gnf assignment( const T & v) : value(v) {}
w@![rH6~F
template < typename T2 >
`4SwdW n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
n 3eLIA{ } ;
~=P#7l\o1 mm
dQ\\ WMw|lV r 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
vVbBg; { 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
A!^
d8#~. @u>:(9bp gzMp&J U/#X,Bi~ class holder
wsKOafrV {
gAudL)X public :
qWdob>u template < typename T >
r!N> FE assignment < T > operator = ( const T & t) const
[g/ &%n0^ {
1zc aI^e# return assignment < T > (t);
B>;`$- }
+s j2C } ;
`o4%UkBpM ykS-5E` DqJzsk'd3 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:
"C]v c]/X
>8; static holder _1;
B*@0l: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F(;=^w e"d-$$'e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&cpqn2Z
而不用手动写一个函数对象。
-=InGm\Y z%q)}$O <#ng"1J l!*!)qCB(S 四. 问题分析
&*Z"r* 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Z?f-_NHg 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
O}-+o 1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
D_Zt:tzO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
7~qyz]KkE 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Yq-Vwh/ YlC$L$%Zd. 五. 问题1:一致性
:^En\YcU 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
[*K.9}+G_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?:Sqh1-z K^Ho%_) struct holder
PJ))p6
9 {
3P *[!KI //
|W\U9n template < typename T >
v.6K;TY. T & operator ()( const T & r) const
iu iVr$E {
+C36OcmT~ return (T & )r;
5v[2R.eT- }
nIqNhJ+ } ;
NX&Z=ObHu} 6hO]eS 这样的话assignment也必须相应改动:
WB.w3w[f ce<88dL template < typename Left, typename Right >
s$Vz1B class assignment
TtWWq5X| {
>sGiDK @ Left l;
fyF8RTm{ Right r;
gl~9|$ivj> public :
r'<!wp@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,Ma%"cWVC template < typename T2 >
NtG^t}V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
-PCFOm" } ;
#G]g ~,Kx"VK 同时,holder的operator=也需要改动:
@M*oq2U; $EnBigb! template < typename T >
AQGl}%k_ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2AXf'IOqE {
':7gYP*v return assignment < holder, T > ( * this , t);
W.(Q
u-AE( }
> ofWHl[- WS.lDMYE7 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。
f~?kx41dq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
J(5#fo{Q.g T2}X~A return l(rhs) = r;
=<X4LO)C 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。
XC!Y {lp 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
f_z]kA
+H 2f5YkmGc"; template < typename Tp >
f&I5bPS7} class constant_t
}BWT21'-Y {
#'5{
?Cb const Tp t;
629ogJo8 public :
(H;,E- constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
PQrc#dfc| template < typename T >
8'Iei78Ov const Tp & operator ()( const T & r) const
O$7r)B6Cs {
07G'"= return t;
r<[G~n }
hf:\^w } ;
hz+c]K S|O#KE 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ap<r)<u 下面就可以修改holder的operator=了
D$Ao-6QE
W ;0o%
hx template < typename T >
fwi
- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
m#^;V {
c6cB
{/g return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
z:;yx }
t]hfq~Ft YJ}9VY<}1K 同时也要修改assignment的operator()
t8ORfO+ Prrz> template < typename T2 >
0.&-1pw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;!B,P-Z"g 现在代码看起来就很一致了。
Ud_0{%@ xk7VuS* 六. 问题2:链式操作
_Mi*Fvj 现在让我们来看看如何处理链式操作。
> .K 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。
qb$M.-\ne 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。
$U"pdf 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
W)AfXy
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:)F0~Q '>GPk5Nq77 template < typename T >
Q[9W{l+ struct result_1
_~ 3r*j {
p2hPLq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zFr#j~L" } ;
v}. ~m) Lb~'
I=9D 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
%GGSd0
g GHQm$|3I template < typename T >
|<JBoE]3B struct ref
De\Ocxx {
-0+h&CO typedef T & reference;
63VgQ } ;
^sF(IV[> template < typename T >
p:
u@?
k struct ref < T &>
$XcuU
sG {
}"STc&1 typedef T & reference;
Qx8O&C?Ti } ;
}[y_Fr0 l)f 2T@bHl 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
T2 TWb jxZ_-1 template < typename T >
|=[._VH1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@xr}(. {
5Vr#>W return l(t) = r(t);
=3=8oF x8 }
C_&ZQlgQ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
tlgg~MViS 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^*F'[!. p zqLOwzMlLx 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
{[bB$~7Eu _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
U.1&'U* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%>1C($^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_$yS4= . 最后的布局是:
@v/
8}n Add
|$[.X3i / \
'M
fVZho{ Divide 5
8peK[sz / \
9O\yIL _1 3
q:mqA$n 似乎一切都解决了?不。
*JO%.QNg 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。
'`&b1Rc 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。
|eksvO'~ 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:
+*G<xW :M $\L=RU!c} template < typename Right >
]?_V+F assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ue=1NnRDkA Right & rt) const
->W rBO {
[f?x,W~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0y%s\,PsT }
mcWN. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
b@B\2BT 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。
j rg B56LL 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。
OpmPw4?} 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。
OG^#e+ 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。
10tt' : 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?
=cI> { 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@Z ;".]W;I*O template < class Action >
ufN`=IJ% class picker : public Action
x5k6"S"1, {
`82^!7 ! public :
GD4+f|1.* picker( const Action & act) : Action(act) {}
LAuaowE\v // all the operator overloaded
>[<f\BN| } ;
o`nJJ:Cxq- !!6g<S7) 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。
H< 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\p[5 fo e)_ template < typename Right >
`~1#X picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
JTTI`b2l_ {
e09QaY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G%T<wKD< }
Bpv"qU7 ?Skv2!X| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[@0Hmd7 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。
EE*FvI` )H{OqZZYD template < typename T > struct picker_maker
;pG5zRe {
*s?C\)x typedef picker < constant_t < T > > result;
yS4nB04`= } ;
hmI>
7@& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%V92q0XW {
uCj)7>}v{M typedef picker < T > result;
2,p= % } ;
*Tq7[v{0*| `eKFs0M. 下面总的结构就有了:
'&Tz8.jp~ 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。
nM`pnR_ 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。
7lAn GP.; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q5.5%W 至此链式操作完美实现。
\7Fp@ .S3 5Z[HlN|-! "F?p Y@4 七. 问题3
|al'_s}I 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。
zS `>65}e W\O.[7JP template < typename T1, typename T2 >
O`.IE? h# ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l?KP/0` {
VW:Voc return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R".*dC,0'B }
[k=LX+w@ ,9W!cD+0 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:
.19_EQ>+ =!=DISPo template < typename T1, typename T2 >
D;Y2yc[v struct result_2
sbV_h;< {
g8]$BhRIfr typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
BWzo|isv } ;
GX N:= {%z5^o1) 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
<\L=F8[ 这个差事就留给了holder自己。
+`TwBN,kp- p9eTrFDy? nu6v@<<F> template < int Order >
[-1Yyy1}
class holder;
]F4|@+\9 template <>
Jg@eGs\* class holder < 1 >
ORt)sn&~d {
U-#vssJhk public :
]u%Y8kBe template < typename T >
wfM|3GS+. struct result_1
dEfP272M {
[UB]vPXm$ typedef T & result;
h[gKyxZ/t } ;
&usum~@ template < typename T1, typename T2 >
9iGp0_J struct result_2
)>!y7/3 {
B &)wJG typedef T1 & result;
8-)@q| } ;
0fx.n template < typename T >
*4g:V;L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\5F
{MBx ! {
nk+9J#Gs return (T & )r;
cN|
gaL }
(E \lLlN template < typename T1, typename T2 >
ExSy/^4f typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NJ(H$tB@ {
%kiPE<<x return (T1 & )r1;
i",oPz7 }
hFDo{yI } ;
`YK#m4gc :Q>{Y template <>
f6%7:B d class holder < 2 >
tZA%^Y {
fCi1JH; public :
"XKd#ncP template < typename T >
kDWvjT struct result_1
CK1gzIg> {
=T|m#*{.L typedef T & result;
\_|r>vQ } ;
J\\o#-H template < typename T1, typename T2 >
{(^%2dk83C struct result_2
]ru
UX {
Ufe@G\uyI typedef T2 & result;
'h;x>r } ;
<O]B'Wc [ template < typename T >
8#15*'Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PYW> {
3 ~\S] return (T & )r;
;r3|EA35 }
{iVmae template < typename T1, typename T2 >
#l_hiD`;r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F6-U{+KU$! {
G0v<`/|>} return (T2 & )r2;
2R`}}4<Z }
n;*W#c } ;
3+iQct[ S$i3/t @]B
7(j<'R 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> >。
C9E@$4* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ozs&YZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>A1;!kGE# |BA<> WE return l(i, j) = r(i, j);
>y
iE} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
kB;!EuL of?0 y-LT% return ( int & )i;
+v"%@lC}; return ( int & )j;
w}``2djR'W 最后执行i = j;
S$Fq1 可见,参数被正确的选择了。
!<j)D_ '1Q [& =bB7$#al 73kL>u v(z2,?/4 八. 中期总结
&Ch~$Wb^ 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:
c9R|0Yn^J 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)>rHM6-W 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[;hCwj# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
SDICN0X* Y!lc/[8 5 _
a-nWQ j-wz7B JM Ikr9/$ S*?x|&a 九. 简化
RaLc}F)9 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。
6T{SRN{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z+%74O"c 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:
2Jc9}|, 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?u_O(eg +-*/&|^等
#Vh$u%q3 2. 返回引用。
~F=,)GE =,各种复合赋值等
Z|qUVD5Ic 3. 返回固定类型。
cp<jwcc! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9aZ^m$tAt 4. 原样返回。
}uk]1M2= operator,
lF.yQ 5. 返回解引用的类型。
!0
-[}vvU operator*(单目)
'7TT4~F 6. 返回地址。
d3K-| operator&(单目)
Q!"W)tD 7. 下表访问返回类型。
3eP7vy operator[]
SjB#"A5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]<?7CpP operator<<和operator>>
mL[Y{t#N *IBCThj 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。
k>q}: J9V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?br 4 wl [u}2xsSx template < typename Left >
&%`Y>\@f struct value_return
3Mt Alc0xp {
It3. template < typename T >
=
~^
struct result_1
MJ0UZxnl {
(YH/#n1"{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(GI]Uyn } ;
#Do#e
{=+ t`y*oRy template < typename T1, typename T2 >
o:"^@3 struct result_2
,=Fn6' {
yCG<qQz typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7O.{g } ;
FkJX) } ;
8'6$t@oT9w $(U}#[Vie
*.ZU" 5e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=j{r95)|u K:g:GEDgf 下面我们来剥离functor中的operator()
'{(/C?T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
uepL"%.@7| Lb}
cjI: return l(t) op r(t)
ZT'Sw%U: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1_z6O!rx return op l(t)
Nu%:7 return op l(t1, t2)
%">
Oy&3 return l(t) op
gYy9N=f+ return l(t1, t2) op
U\\nSU return l(t)[r(t)]
+\ O[)\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
b-XC\ AZTn!hrU 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
']]&<B}mz 单目: return f(l(t), r(t));
e;/C}sK: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8xEOR!\!`k 双目: return f(l(t));
4:
<=%d return f(l(t1, t2));
sUP!'Av 下面就是f的实现,以operator/为例
>.-$?2 m*^|9*dIC struct meta_divide
k v}<u {
23;e/Qr template < typename T1, typename T2 >
&MlBpI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,t]qe {
EdPN= return t1 / t2;
Twj?SV }
;I+"MY7D } ;
I:qfB2tL)O dTV:/QM 这个工作可以让宏来做:
g}-Ch# r_kw "9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[?$| template < typename T1, typename T2 > \
5w#*JK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
BU="BB/[ 以后可以直接用
/~LXY<-( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
P~+?:buqc 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
IFX|"3[$ (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。。。)
; YaR|)B Qw$"W/&X J\%<.S> 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
')9%eBaeK G=8w9-Ww template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(Jw[}&+ class unary_op : public Rettype
Te8BFcJG {
FNDLqf!j Left l;
%;0w2W public :
,<lxq<1I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K;f'&9-+i, fJCh template < typename T >
y0qE::/H$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UZdE^Q[ {
NEO~|B*oDU return FuncType::execute(l(t));
`~(C\+gUp }
Siw9_c r2T?LO0N{ template < typename T1, typename T2 >
LoG@(g&) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@"s\eL,r {
5Ag>,>kJ6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Xl6)& }
4[3T%jA } ;
D^PsV [&*$!M {K'SOhH4? 同样还可以申明一个binary_op
8m A6l0 F$ .j|C1a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$UjSP class binary_op : public Rettype
L\og`L)5\ {
B>?Y("E Left l;
&Jj> jCg Right r;
E|9LUPcb public :
.bl0w"c^qq binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7o
z(hO~ Ut-6!kAm template < typename T >
>B~jPU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*:.0c {
i,")U)b return FuncType::execute(l(t), r(t));
<nsl`C~6g0 }
l1cBY{3QD LbR/it'} template < typename T1, typename T2 >
RQ,(?I*8\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>`NY[Mn {
`Ik}Xw return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
73~Mq7~8 }
}WGi9\9T& } ;
F.8{
H9` w=e,gNO N0RFPEQ~ 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
*Kzs(O 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ga^<_;5< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
24N,Bo
3 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。
Dlj=$25 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
xdo{4XY^*W 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。。。
^y6Pkb
P 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E2*"~gL^, 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)
,.`^Wx6F 下面是修改过的unary_op
6 qKIz{; !v;r3*#Nky template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UuT[UB=x5 class unary_op
Sw1]]-Es {
N~>?w#?J Left l;
CJKH"'u3^ Z `\7B e public :
^}1RDdQ"U oh@r0`J]x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3`9*Hoy0c PYHm6'5BtB template < typename T >
$PS5xD~@ struct result_1
qk,cp},2K {
qfYb\b typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<Z8] W1) } ;
hTG
d Uw] pO+1?c43 template < typename T1, typename T2 >
2FVKgyV struct result_2
h5F'eur {
}ZmdX^xB typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UdI>x 4bI } ;
DpS6>$v8t omjLQp[% template < typename T1, typename T2 >
rFy9K4D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Na~_=3+a {
wO!hVm,Ta return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Y!7P>?)`,X }
k(qQvn ai`:HhE template < typename T >
S-/#3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qx,G3m[} {
3QHZC0AY return OpClass::execute(lt(t));
Q~@8t"P }
g^C6"rsnl |"-,C}O } ;
a,4g`? \fKE~61 `P5"5N\h 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
.~U9*5d 好啦,现在才真正完美了。
l46F3C| 现在在picker里面就可以这么添加了:
0/gcSW
b ;Pa(nUE@ template < typename Right >
*=7[Ip<X picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6'%]6"&M4 {
e"CLhaT return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+-nQ,
fOV }
,pASjFWi 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。
$ vjmW!
O h[8y$.YsC #CS>A#Lk lX4p'R-h 1}uDgz^ 十. bind
z )pV$ 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。
I7~|!d6 先来分析一下一段例子
=z3jFaZ op-#Ig$# b
tu:@s8ci int foo( int x, int y) { return x - y;}
(Lo2fY5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
709eLhXrH bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=R'v]SXj 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。
=e;wEf%` 我们来写个简单的。
fEjW7 c 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
LNZ#%R~r 对于函数对象类的版本:
V3o AZ34) 1 ~7_! template < typename Func >
C#~MR+; struct functor_trait
oSl>%} {
RrHnDO' typedef typename Func::result_type result_type;
EDo@J2A } ;
@(cS8%wK 对于无参数函数的版本:
xB(:d'1| x]ti3?w template < typename Ret >
6b/b}vl struct functor_trait < Ret ( * )() >
':V_V. : {
wF uh6!J typedef Ret result_type;
&FrB6y } ;
9^ r 对于单参数函数的版本:
C'._}\nX iW?9oe template < typename Ret, typename V1 >
1,j9(m2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
QP B"EW {
^PQV3\N typedef Ret result_type;
_")h
%)f } ;
|&Pl 4P 对于双参数函数的版本:
OD]J@m "AouiZkh template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$)3PF struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5 DB>zou
{
WO-WoPO typedef Ret result_type;
^eW.hNg } ;
?X'*
p<` 等等。。。
?i~/gjp
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}BJ1#< 5Mr;6
]I< template < typename Func >
{_Qxe1^g struct func_return
/ D ]B {
2]9<%-=S template < typename T >
U_- K6:tr struct result_1
^,K.)s {
Z]TVH8%|k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WdqK/s<jM } ;
j#,M@CE p^rX.?X template < typename T1, typename T2 >
t4_K>Mj+d struct result_2
(u&yb!` {
:WIf$P?X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WWcm(q= } ;
AtlR!IEUb } ;
_CJr6Evs %GbPrlu ?ev G=S4> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.p9h$z^ P$/A! r template < typename Func, typename aPicker >
/Q8A"'Nk class binder_1
1K9?a;. {
[|n-x3h Func fn;
a<'$` z|s aPicker pk;
-0SuREn public :
$pfe2(8 $D s]\j* template < typename T >
8.Ef 5-m struct result_1
?gwbg* {
UT<bv}(J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Gd6 ;'ZCmY } ;
wT~;tOw~ ,DuZMGg template < typename T1, typename T2 >
s<_LcQbt{ struct result_2
[RFK-E {
?VZXJO{^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(vsk^3R[6 } ;
}0*ra37z> sq(Ar(L< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
E'S;4B5? dU>R<jl!$ template < typename T >
06 Esc^D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OO\biYh o {
p:<gFZb return fn(pk(t));
b/,!J]W }
cvV?V\1f template < typename T1, typename T2 >
3b)T}g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VgsCwJ9w {
2<o[@w return fn(pk(t1, t2));
*!]Epb }
199hQxib: } ;
_2X6bIE [{p?BTs - )a_ub 一目了然不是么?
8pL>wL
&C 最后实现bind
Ky9No"o >)J47j7{c (zJ$oRq template < typename Func, typename aPicker >
o*wC{VP_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
yCkW2p]s,K {
%{~mk[d3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-?w v}o }
%Di7u- x <aSLm= 2个以上参数的bind可以同理实现。
_h=<_Z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
AV[P QI JIbzh?$aD 十一. phoenix
S,Wl)\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
b8{h[YJL2 b!5tFX;J for_each(v.begin(), v.end(),
t:"=]zUU (
{`Fx~w;i do_
18p3 [
U??f< cout << _1 << " , "
4`! ]
]i,Mq .while_( -- _1),
OU.9 #|q U cout << var( " \n " )
1|~#028 )
5lHN8k=mm2 );
)'
x/q H&yFSz}6a 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:
\|pK Z6*s 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
wO_pcNYZ8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A.$VM# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
RZ)vU'@kx Tu=eQS|' V>>) 7E:Q template < typename Cond, typename Actor >
h*\TCl) class do_while
1YIux,2\ {
cfC; eRgq~ Cond cd;
g3|Y$/J7P Actor act;
^E<~zO=Z public :
)0n29 template < typename T >
{b-0_ struct result_1
# McK46B z {
(ju
aDn) typedef int result_type;
N1+4bR } ;
r>Qyc rq'##`H do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
im4e!gRE .sJys SA\ template < typename T >
^Z-.[Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$ gr6 {
B'KXQa-$O do
P$(WdVG {
QSn;a 4f act(t);
[TbG55 }
M\y~0uZ while (cd(t));
?HEtrX,q return 0 ;
J:~[j }
XC7Ty'#"KX } ;
l?@MUsg+ "
g0-u(Y qUEd
E`B 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iJdrY6qd 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。
EG(`E9DZ 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。
^:cb
$9F 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
wv7p,9Z[ 下面就是产生这个functor的类:
hyk|+z`B H)j[eZP _>jrlIfc template < typename Actor >
e}](6"t`5 class do_while_actor
i3M?D}(Bs {
]uStn Actor act;
AT%*
~tr public :
As6)_8w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Yhc6P%{Z^ "UhK]i*@l template < typename Cond >
Z0()pT picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;"d ,~nLn } ;
`Ct'/h{
%?]{U($? "o^bN 9= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
nl)_`8= 最后,是那个do_
"q9~C NRHr6!f> ,u?wYW; class do_while_invoker
>}dTO/ {
Gs_*/E7, public :
Lo|NE[b:G template < typename Actor >
hapB! ~M? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
TdNuD V {
Xb(CH#*{z return do_while_actor < Actor > (act);
5eiZs }
q9>Ls-k } do_;
b!4N)t>gl 2d5}`> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#sz]PZ\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2A*X Hvwb 最后来说说怎么处理break和continue
bk\dy7 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。
;xW8Z<\- 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 ]