一. 什么是Lambda
P`xQL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p?v. 42R:z 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,
w4fz!l] [ <,i}z +M=`3jioL <lo\7p$A class filler
.*Mp+Q}^ {
~stJO]) a public :
$,)PO
Z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
IGQcQ/M } ;
j*'+f~A p"UdD L<62-+e` 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
o<8('j
e>] gCa =+z +`ot NtfzAz/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
aVvma= Id}/(Pkq {gkzo3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
R ~ZcTY[8 /L yoTBG BtA_1RO Rl/5eE8 二. 战前分析
5w+KIHhN| 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
r&y0`M 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
31^Jg tSVWO]< [Xyu_I-c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H _0F:e /* --------------------------------------------- */
VchI0KL? vector < int *> vp( 10 );
4Y5lP00!} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
YLsOA`5X /* --------------------------------------------- */
2if7|o$= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
MfA@)v /* --------------------------------------------- */
h4#y'E!,Z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
F(?O7z"d /* --------------------------------------------- */
-Lhq.Q*a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
B{ A b# /* --------------------------------------------- */
QJ,[K_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5(=5GkE)> o"!C8s_6 XU y[l e~U]yg5X- 看了之后,我们可以思考一些问题:
teKx^ 'c' 1._1, _2是什么?
*671MJ9 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。
, UsY0YC 2._1 = 1是在做什么?
i$5<>\g 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
OU
esL9 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
{ MV,>T_ hGy[L3{ 1.tAl6] 三. 动工
?Xl;>}zj 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
vR3\E"Zi xwF mY'o 21$E.x 6 0,/I2!dF? template < typename T >
zub"Ap3 class assignment
ZuFcJ?8i {
V1&qgAy~ T value;
L</k+a?H! public :
RY
.@_{ assignment( const T & v) : value(v) {}
.He}f,!f< template < typename T2 >
^6On^k[|fw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
l0 8vF$k|d } ;
02_+{vk! mCyn:+ D3B] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
45?%D} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?g9:xgkF
^ d9& `/O AgV"` a$j ~YUG_ class holder
)qRH?Hsb7 {
"Ccyj / public :
16ZyLt template < typename T >
`Gj(>z* assignment < T > operator = ( const T & t) const
dEZUK vo {
lrAhdi return assignment < T > (t);
-VeCX] }
'451H3LC0 } ;
b'W.l1]<- Q5^ #:uZ ^TtL-|I 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:
3vs{*T" 0|Xz-Y static holder _1;
N=PSr 4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=C2KHNc vc :% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/&c2O X|Z 而不用手动写一个函数对象。
g#MLA5%=u Gp{,v p$t|eu
q;}iW:r&Q 四. 问题分析
\_ V*Cs 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。
_u+ 7> 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。
Mj{w/' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Pa6pq;4St 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[#9i@40 下面我们可以对这几个问题进行分析。
* bd3^mP $J^fp XO 五. 问题1:一致性
t/}NX[q 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
^v`naA( 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ftG3!} 9QaE)wt struct holder
@c- {
=W &Mt //
V2!0),]B template < typename T >
!> =ybRe T & operator ()( const T & r) const
64mg :ed& {
m8=n `XI return (T & )r;
?=ffv]v| }
J#48c' } ;
>.6|\{*sG *E*oWb]H 这样的话assignment也必须相应改动:
{zWR)o .= TF%Xb>jy[ template < typename Left, typename Right >
c"v75lW-J class assignment
6\ yBA_z {
[ /YuI@C,@ Left l;
\ )=WA! Right r;
xorafL public :
{fnx=BaG assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W|D
kq template < typename T2 >
^nK<t?KS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
x9,jXd } ;
.[}G{%M~[ F#>00b{Q 同时,holder的operator=也需要改动:
{vGJ}q?Sd" +U1
Ir5Lx template < typename T >
a%e` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<:V~_j6P0 {
tEL9hZzI return assignment < holder, T > ( * this , t);
veHe
}
p]%di8&;N =C2sl;7~* 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
[lg!* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vjq2(I)u )Xh}N return l(rhs) = r;
]q.%_ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
-?-XO<I 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
h7E~I
J g_1#if& template < typename Tp >
fO$){(]^ class constant_t
ICb!AsL {
v,S5C const Tp t;
58Ce>*~ public :
ov,|`FdU^T constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8ix_<$% template < typename T >
{$,\Qg const Tp & operator ()( const T & r) const
t|$jgM {
$8)XN-%( return t;
~g\~x }
rNR7}o~ qo } ;
&yvvea] F)(^c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
gLB(A\yG 下面就可以修改holder的operator=了
%W"u4
NT7 uMEM7$o template < typename T >
vY-CXWC7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
a$"nNm D? {
g5|~i{"0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
oGRk/@ }
=nGFLH6) HbegdbTJ 同时也要修改assignment的operator()
3l~+VBR_ BYB4-, template < typename T2 >
$G-<kC}8: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
KGYbPty} 现在代码看起来就很一致了。
4LKpEl.= :Ln)j%& 六. 问题2:链式操作
T@tsM|pI 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(T_-`N| 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
hO]F\0+ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
b3^:Bh9 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
`*3A7y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bGCC?}\ ==OUd6e} template < typename T >
>jX" struct result_1
&t^*0/~ {
-67Z!N typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2n,z`(= } ;
&{V |%u}v gS5REC4I/ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
!?nO0Ao-$ Hw o _;fV template < typename T >
LUbj^iQ9 struct ref
DjM*U52Yfj {
sfyLG3$/ typedef T & reference;
LN|(Z* } ;
5rows]EJJl template < typename T >
Jy)=TJ!y struct ref < T &>
w'K7$F51 {
CefFUqo4 typedef T & reference;
Q>, &@ } ;
z2iMpZ (oGYnN,2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`NNP<z+\ ryL1<u
~ template < typename T >
:C*}Yg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]E-/}Ysz {
^OKm ( return l(t) = r(t);
?6CLUu|7n }
w7Yu} JY^ 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。
KL'1)G"OH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
QPVi& *8_ N4vcd=uG# 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
EB}B75)x _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h$&Tg_/'#D _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
CPJ21^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
@Chl>s 最后的布局是:
`;j1H<L Add
uO]D=Z\S( / \
+MX~1RU+ Divide 5
zR<{z / \
)#m{"rk[x, _1 3
,<U=
7<NU 似乎一切都解决了?不。
98Vv K? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
p(n0(}eVC' 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
f)*?Ji|5F OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
vwT1bw . J@2jx4 template < typename Right >
Zi~. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ESCN/ocV Right & rt) const
[c3!xHt5O {
#kv9$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8g0 #WV }
mD9Iao%4~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]`$6=)_X 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。
IU8zidn& 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。
7Mh'x:p 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。
a51(ySC}<s 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。
;0dH@b 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?
$mPR)T 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
nLm'a_ ZWCsrV*; template < class Action >
a fa\6]m class picker : public Action
=FzmifTc {
!igPyhi,hl public :
@&m [w'tn picker( const Action & act) : Action(act) {}
NPH(v` // all the operator overloaded
FEk9a^Xyx } ;
rN&fFI ^aB;Oo Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
g$uiwqNA% 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:
wO,qFY +ywz@0nx template < typename Right >
jr`T6!\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]Ozz"4Z {
zeMV_rW~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@ym:@<D }
nk|(cyt) C1;uAw?\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<9]"p2 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。
2E-Kz?,:[ TgcCR:eL= template < typename T > struct picker_maker
1'hpg>U {
"q?(rx; typedef picker < constant_t < T > > result;
5$U 49j } ;
0aY|: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
oO
tjG3B({ {
&E]) sJ0 typedef picker < T > result;
;-1KPDIp` } ;
dzIBdth s]m]b#1!r 下面总的结构就有了:
%72# tY functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
rPB Ju0D" picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
t%mi#Gh( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
MEI&]qI 至此链式操作完美实现。
RhJ 3>DL \*MZ1Q*x aUMiRm- 七. 问题3
cUug}/!I 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
!\'w>y7 y;ey( template < typename T1, typename T2 >
c\.)vH ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F7} yt {
Ue9d0#9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|}77'w : }
glch06 bD
v&;Z 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Ge)G.> c (1=@.srAzK template < typename T1, typename T2 >
|Gq3pL<jkC struct result_2
{%wrx'< {
#`@)lU+/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_Q #[IH9 } ;
%{ U (y# @^0}w k 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
!v3d:n\W8 这个差事就留给了holder自己。
|$tF{\ f:8!@,I -qSGa;PJ template < int Order >
@[D5{v)S class holder;
C,ldi"| template <>
lGet)/w;c class holder < 1 >
ZW))Mx#K=T {
Mprn7=I{Tg public :
*vNAm(\N template < typename T >
GfgHFv struct result_1
&x (D%+ {
iu=@h>C typedef T & result;
=glG | } ;
+ $M<ck?Bo template < typename T1, typename T2 >
klmbbLce struct result_2
Cno[:iom {
uaD+G:{[ typedef T1 & result;
aAcQmq TT } ;
s|WcJV template < typename T >
QfjoHeG7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]@_|A, ] {
?z.
Z_A& return (T & )r;
Z{u]qI{l }
`m V(: template < typename T1, typename T2 >
rxxVLW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Eb,M+c? {
oVl:g:K40 return (T1 & )r1;
b 2\J<Nw }
eLH=PDdO } ;
A
_7I0^ G=e'H- template <>
"Ml#,kU<T class holder < 2 >
,H|K3nh {
pw))9~XU public :
u$qasII template < typename T >
VaonG]Ues struct result_1
;Zf7|i`R3 {
<'T DOYb typedef T & result;
9AWP`~l` } ;
ga'G)d3oS template < typename T1, typename T2 >
{#=o4~u%;H struct result_2
. Z`xNp {
U4"&T,'lTL typedef T2 & result;
)REegFN@ } ;
55b/giX template < typename T >
;Gu(Yoa}y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"MPS&OK {
=g%<xCp return (T & )r;
8&hxU@T~ }
AO-~dV template < typename T1, typename T2 >
9G1ZW=83 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P(\x. d: {
'0Q/oU return (T2 & )r2;
sCf)#6mI }
ow+_g R- } ;
D3tcwjXoW_ $;";i:H` O*F= xG 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
N+]HJ`K 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[pt U} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[$]-W$j+ D7IhNWrgj return l(i, j) = r(i, j);
B_@p@6z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\^cXmyQ <% !(S.7#-r return ( int & )i;
oh:.iL}j return ( int & )j;
Nbf>Y 最后执行i = j;
(s+}l? 可见,参数被正确的选择了。
tI0D{Xrc dF&@q, DEPsud ; (nkiuCO N7q6pBA"E 八. 中期总结
B90fUK2g 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
qus%?B{b} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ubKp
P%Z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'v(b^x<ZS 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
wgQx.8 h> :VR%I;g ; f]Zj"Tt- Yru,YA
*aYuuRx 6ZXRb 九. 简化
a!j{A?7Kw. 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
bdBLfWe 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
V_4=0( 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
4?_^7(%p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
YvUV9qps~ +-*/&|^等
-|:mRAe 2. 返回引用。
Q}^qu6 =,各种复合赋值等
I
'ha=PeVn 3. 返回固定类型。
=+VDb5= TV 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
z
wn#E 4. 原样返回。
:@Ml-ZE operator,
JGYJ;j{E] 5. 返回解引用的类型。
gP ^A operator*(单目)
I!Fd~g9I4 6. 返回地址。
Vc8w[oS operator&(单目)
`Gg,oCQg 7. 下表访问返回类型。
5p7i9"tgn operator[]
KO))2GET 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
e[QEOx/-h2 operator<<和operator>>
b-J6{=k^ [t?:CgI)E OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
9
H>JS 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Ih5CtcE1'd /i"1e:cK template < typename Left >
OP``+z> struct value_return
WuQ;Da0+_F {
|QyZ:`0u template < typename T >
h.xtkD)Y~ struct result_1
cf\GC2+"^$ {
-^>7\]
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_!yUr5&,Br } ;
U_wIx \O*W/9
+ template < typename T1, typename T2 >
7#PQ1UWl struct result_2
(ul_bA+ {
%y+v0.aWH+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
bc6|]kB: } ;
&'m&'wDt: } ;
+[V.yY/t|> pWeD,!f MZ^(BOe_ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ZQsVSz( 1 IRsyy\[kp8 下面我们来剥离functor中的operator()
cOdgBi 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f5*hOzKG6 -S%Uw return l(t) op r(t)
RV@mAw.T return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7Y
4! return op l(t)
G#. q%Up return op l(t1, t2)
(Wn^~-`=+ return l(t) op
Xz'o<S return l(t1, t2) op
p-6T,') return l(t)[r(t)]
5[`f(; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*n9=Q9 e'3y^Vg 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:
K{iC'^wP 单目: return f(l(t), r(t));
%\1W0%w return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
O~5*X f 双目: return f(l(t));
!!)NER-dv return f(l(t1, t2));
r:t3Kf`+E- 下面就是f的实现,以operator/为例
> q8)~ riSgb=7q9 struct meta_divide
M
~6$kT {
/b."d\ template < typename T1, typename T2 >
.6pVt_f0/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
nR,QqIFFw {
'On%p|s)H return t1 / t2;
N LSJ
D }
Aot9^@4]) } ;
m :2A[H+ p|w0
i[hc 这个工作可以让宏来做:
oUL4l=dj. rotu#?B #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
CE|rn8MB template < typename T1, typename T2 > \
Lr*\LP6jx3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[$`%ve 以后可以直接用
.|KBQMI DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/Uni6O)oc 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
OyIIJ!( (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。。。)
dlioa Yc d*LW32B@ zCmx 1Djz 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
.i3_D?? rb]?"lizi template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|}o3EX class unary_op : public Rettype
/PE L[Os {
:CP,DO Left l;
ka*#O"}L8 public :
-7VQ{nC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yXCHBz 6& 2k^'}7G% template < typename T >
|Zdl[|kX typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}qBmt># {
5I/lF oy7 return FuncType::execute(l(t));
fN6n2*wr( }
z2 mjm `r&]Ydu: template < typename T1, typename T2 >
vywpX^KPv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IJD E{) {
>LW}N!IBy return FuncType::execute(l(t1, t2));
~P'i
/*: }
qTe@?j } ;
M[QQi2:& 4-oaq'//BT 0CK3jdZ+X 同样还可以申明一个binary_op
k\-h-0[| ur[^/lxx0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kG`&Z9P class binary_op : public Rettype
L.: 8qY {
ipS:)4QFxJ Left l;
;KT5qiqYH Right r;
&W{v(@ public :
wJh/tb=$o binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?HeUU <,y> W! template < typename T >
es< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TrBW0Bn>p {
U|x#'jGo' return FuncType::execute(l(t), r(t));
[gj>ey8T }
@]Lu"h#u= LX#gc.c template < typename T1, typename T2 >
1o?uf,H7O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;*WG9Y(W {
-!
^D8^s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
rl]K:8* }
Y}
6@ w } ;
5t-,5 \jx3Fs:Q mp
z3o\n 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
~JO.h$1C 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
<jBRUa[j_ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
@4n>I+6*& 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
WWATG= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
S q{@4F}d 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
-_XTy!I 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/y(0GP4A 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
q}W}) 下面是修改过的unary_op
HEw&' ~ 7<M6F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
I+
Y{_yw"f class unary_op
BAtjYPX'w {
jwP5pu Left l;
3cF8DNh /*MioaQB}p public :
5GGO: 1x%B`d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
UqNUX?( n}c~+0`un template < typename T >
bAwKmk9C struct result_1
L@Q+HN {
8 [D" typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qw{`?1[+ } ;
x_r*<?OZ hw(\3h() template < typename T1, typename T2 >
lnRL^ } struct result_2
-!}3bl*(7 {
n#@ Qd!uzM typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;%;||?'v } ;
lc3Gu78 A/ ^b.#4i(v template < typename T1, typename T2 >
6[SIDOp*^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b`@J"E} {
7VL|\^Y `q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@_1cY#! }
m.<u!MI Qxk & J template < typename T >
?'_6M4UKa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gtePo[ZH.P {
-&=dl_m return OpClass::execute(lt(t));
Nd&UWk^ }
XK})?LTD
Keem\/ } ;
X-#&]^d V1~@ DTSf[zP/ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#'0Yzh]qc 好啦,现在才真正完美了。
6q6xqr:W 现在在picker里面就可以这么添加了:
72 |O&`O 5~j#Z (}u template < typename Right >
>##Z}auY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
YV!hlYOBi {
2;0eW&e return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
N$x&k$w R }
kw
E2V+2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
} `5k^J$x tym:C7v%~ ?)186dp lRb>W31" T6QRr}8`/J 十. bind
uxB` 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。
ex6R=97uA 先来分析一下一段例子
hzRKv6 E&eY79 ;j7G$s9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
f 9Kt>2IN bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|<5F08]v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6uT*Fg-G 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。
*mbzK*
我们来写个简单的。
Gx6%Z$2n 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zRou~Kxi 对于函数对象类的版本:
gdA2u;q =/`]lY& template < typename Func >
oeB'{bG struct functor_trait
cR_ pC
9z {
D}LM(s3li7 typedef typename Func::result_type result_type;
6 dV )pJd } ;
R TpNxr{[ 对于无参数函数的版本:
P^Owgr=Y
-0x Q'1I template < typename Ret >
x7U=1y( struct functor_trait < Ret ( * )() >
L!lmy&1 {
P_w4
DU typedef Ret result_type;
".N+nM~ } ;
p @nj6N.-- 对于单参数函数的版本:
{:|3V 7X %1.F;-GdsW template < typename Ret, typename V1 >
YO$D- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%9a3$OGZX {
BdF/(Pg typedef Ret result_type;
yCvtglAJ4 } ;
brs`R#e \ 对于双参数函数的版本:
ninWnQq 7HBf^N. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&i(Ip'r struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
KE@+I.x {
5a$EXV typedef Ret result_type;
Hd\V?#H } ;
V`1{*PrI@L 等等。。。
`SsoRPW&$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7XK0vKmW3 8hD[z} template < typename Func >
Cj<8r S4+ struct func_return
tP7<WGHd/ {
{MSE}|A\V template < typename T >
4P k%+l struct result_1
XFvl {
t`+A;%=K] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6UuN-7z!" } ;
t4[q:[1 HyVV,q^E template < typename T1, typename T2 >
ws+ '*7 struct result_2
,>h"~X {
o+'|j#P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y~85Z0l } ;
gS5MoW1 } ;
_ERtL5^ G<n75! $3G^}A" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
O5 73AA 3Iv^ template < typename Func, typename aPicker >
K F_fz class binder_1
n@RmH>" {
9hfg/3t(' Func fn;
suwR`2 aPicker pk;
WSu6chz) public :
kpIn_Ea Z%]K,9K template < typename T >
(.cA'f?h struct result_1
r|u[36NmA {
TA-2{=8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:LY.C<8 } ;
JM|HnyI jJ$B^Y"4 template < typename T1, typename T2 >
!SW0iq[7j struct result_2
<@KIDZYC {
<&l$xn typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MmN{f~Kq9 } ;
#0aBQ+_8H E6TeZ%g binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
V%r`v%ktF /DHgwpJ template < typename T >
hbH~Ya=+S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CF{b Yf^% {
&/]en|f" return fn(pk(t));
vS>'LX }
>X$JeME3 template < typename T1, typename T2 >
'NhQBk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E(4c& {
P\7*ql` return fn(pk(t1, t2));
FT-.gi0 }
)bOfs*S } ;
z/1$G" =#Sw.N C!*!n^qA 一目了然不是么?
= 'o3 <} 最后实现bind
0w3c8s. FfJ;r'eGs MF4( template < typename Func, typename aPicker >
B@&sG
5ES picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
W/!P1M n {
djOjd, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3y}E*QE }
d^aVP P[
:_"4U 2个以上参数的bind可以同理实现。
OB(oOPH 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
x950,`zy _Hv+2E[4Z 十一. phoenix
PR.3EL Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4=([v;fc Q%JI-&K for_each(v.begin(), v.end(),
[P`e@$ (
mZR3Hl$ do_
2e1KF=N+ [
+)sX8zb*gY cout << _1 << " , "
f$xXR$mjf ]
n^4R]9U .while_( -- _1),
2Cz haO cout << var( " \n " )
(?|M'gZ )
p"ytt|H
);
aV'bI ;t{q]"? W 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:
?uq`| 1` 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
ApCU|*r) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]$@a.#} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xak)YOLRV }L_YpG7 Lb/GL\J) template < typename Cond, typename Actor >
JI5o~;}m class do_while
t@qf/1 {
9=>fx Cond cd;
N y'\Q"Y] Actor act;
.T'@P7Hdx public :
Z10Vx2B template < typename T >
1hG# struct result_1
0kkDlWkzo {
Q1,sjLO-a typedef int result_type;
WA`A/`taT } ;
U N9hZ>9 0B`X056|"| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y,}_LS$f @j/2 $ template < typename T >
nq M7Is typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}D#:NlMp {
Y MX9Z|| do
"h sT^sy {
.e~"+Pe6b act(t);
o!M8V ^vW }
9ddrtJ] while (cd(t));
6zi>Q?] 1 return 0 ;
;g|Vt}a&4 }
&W2*'$j"_ } ;
Oidf\%!mvR 4ijtx)SA YZol4q|ic 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
T`&zQQ6F' 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。
;k <dp7^ 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。
bKQho31a'
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。
\2\{c1df 下面就是产生这个functor的类:
VfoWPyWD# V(7,N( $YSXE
: template < typename Actor >
g>lZs class do_while_actor
\Vyys[MMY8 {
6Tl6A>%s Actor act;
R;< q<i_l public :
4>KF`?%4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
KdVKvs[ l=~!'1@L} template < typename Cond >
YF5}~M ymF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M>AxVL } ;
7L!JP:v 9d5$cV I|@+O# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/DQYlNa 最后,是那个do_
gEh/m.L7 da$FY7 zxyl+tU & class do_while_invoker
:`bC3Mr {
XM$~HG public :
gmGK3am template < typename Actor >
$Z]&3VxxY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"=h1gql' {
xcB\Y:
return do_while_actor < Actor > (act);
vSgT36ZF }
P?0X az } do_;
t<H"J__& At Wv9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@*6fEG{,q 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\x<8 最后来说说怎么处理break和continue
g) X3:=[' 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。
\[MAa:/ 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 ]