一. 什么是Lambda
qg6Hk:^r 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
i`8!Vm 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,
:eQxdi' 3g2t{% ZLKS4 <WBGPzVZE class filler
8gBqur{ {
+I\bs.84 public :
S_2I8G^A void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e@^}y4
C } ;
uNhAfZ ZVIBmx iJrscy- 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
ohf)) +bf%]
|klL KX& 6nGDoW# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
rzaEVXbz1 ! 2Y,
a l/rhA6kEU 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gYzKUX@ R?|_`@@A N}FG%a !FpMO`m 二. 战前分析
//Tr=!TQu 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。
$9QVl 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
JBUJc "
31C8 <O\z`aA'q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FT(EH /* --------------------------------------------- */
[V jd)% vector < int *> vp( 10 );
vlj|[joXw transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4?yc/F=kI /* --------------------------------------------- */
={L:q8v) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
dnIBAe /* --------------------------------------------- */
g\*gHHa int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'pm2C6AC /* --------------------------------------------- */
(vj2XiO^+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
zLh ~x /* --------------------------------------------- */
rX{|]M":T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*.nqQhW ^*{xTB57 @#Xzk?+ 3UN Jj&-` 看了之后,我们可以思考一些问题:
!&'xkw ` 1._1, _2是什么?
b$Uwj<v 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。
%W&=]&L 2._1 = 1是在做什么?
A&t'uY6 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。
swLgdk{8n 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。
:&or'Yi} :sPku<1is 8v]{ 5 三. 动工
TyBNRnkt 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hU=J^Gi0 Z(}x7j zW x(=kh%\; ap6Vmp template < typename T >
fnmZJJ,Q class assignment
WX\%FJ {
)Y
*?VqZn T value;
*V"cu public :
ZXUe4@qfl assignment( const T & v) : value(v) {}
l
E&hw template < typename T2 >
s*8hN*A/, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
RD_;us@&&* } ;
-dvDAs{X ;!~;05^iD dIpt&nH&$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
G8;S`-D1a, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
rf`Br\g8 nL:vRJr-$ &%*S MW4dPoa class holder
} 1XLe {
j{;3+LCo* public :
?&GMp[ template < typename T >
f^%E]ki assignment < T > operator = ( const T & t) const
-91l"sI {
y2qESAZ%k} return assignment < T > (t);
SY$%!!
@R }
.e"jnP~ } ;
U|Jo[4A 6/-!oo {!/y@/NK2 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:
V.-?aXQ * <m6Xh^Ko; static holder _1;
pJv? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
C`jP8"-
i
Lm1l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]Z84w!z 而不用手动写一个函数对象。
&iGl)dDr H]!y |p W?l .QQk vfbe=)}[ 四. 问题分析
K4F!?# 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。
b?bYPN+ 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。
G/8xS= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
?X9
=4Z~w 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{&<}*4D 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k0YsAa#6V Y(:OfC? 五. 问题1:一致性
O)5PUyC:H 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?|
3w9
]@kU 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
sTA/2d =3zn
Ta } struct holder
@NHRuk+ {
'0O[ dN //
eB\r/B] template < typename T >
]8_h9ziz T & operator ()( const T & r) const
H3c=B /+ {
w7Pe<vT return (T & )r;
RYV6hp)| }
>=`c [=:Z_ } ;
bMUIe\/v[ vV[dJ% 这样的话assignment也必须相应改动:
5"gRz9Ta` 0%qUTGj template < typename Left, typename Right >
(En\odbvt class assignment
#VOjnc/rW {
(wlsn6h Left l;
z8j(SI;3 Right r;
qE`=^
public :
Fm;)7.%
> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@\DD|o67 template < typename T2 >
{''|iwLr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'iVo,m[yKU } ;
BH-[q9pf *QG3 Jz 同时,holder的operator=也需要改动:
YMi(Cyja& }]~}DHYr template < typename T >
)*A,L% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'<0q"juXE {
q%k+x) return assignment < holder, T > ( * this , t);
TN
%"RL }
bSr 'ji 6oP{P_Pxi 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。
Z M+Hb_6f 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
tRy
D@} ZmULy;{<) return l(rhs) = r;
`Q&]dE= 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。
&1p8#i 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+r0eTP=zf 4{DeF@@ template < typename Tp >
)R^Cq o' class constant_t
Jrk^J6aa {
}R1`ThTM const Tp t;
2ZO'X9 public :
j>o +}p?3I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bJ|?5 template < typename T >
<]'"e] const Tp & operator ()( const T & r) const
@g75T` N {
N4To#Q1w return t;
0H3T'J%r }
Q@2tT&eL } ;
GVEWd/:X( u!uDu,y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.UrYF 0 下面就可以修改holder的operator=了
W"kw>JEt VM]IL%AN template < typename T >
1qC:3
;P assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%]ayW$4 {
,z1!~gIal return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,w%oSlOu }
*|HZ&} j/9QV 同时也要修改assignment的operator()
=4e=wAO(i p{a]pG+3 template < typename T2 >
8'lhp2#h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
DLYZsWA, 现在代码看起来就很一致了。
nr>{ uTa cU*lB! 六. 问题2:链式操作
H\I!J@6g 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<8)s 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
RW7oL:$dt 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。
c[ony:6 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。
=$8@JF' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[S]!+YBK }IN_5o(( template < typename T >
{TncqA struct result_1
c,q"}nE8w {
HJ qQlEq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F4rKFMr } ;
q{GSsDo-:V p%"yBpSK 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:
b;L>%; }E5#X R template < typename T >
)_v\{N struct ref
)@qup _M@ {
*e<Eu>fW#& typedef T & reference;
fcICFReyV } ;
W3/ 7BW` template < typename T >
5)yOw|Bd struct ref < T &>
ChTXvkdH {
,iVPcza typedef T & reference;
+SQjX7]% } ;
kV ,G,wo h1XMx'}B 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|:9Ir^ 5}eQaW48 template < typename T >
cVay=5]. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-@L's{J{M {
"]m*816' return l(t) = r(t);
^%8qKC`Tt }
`x}
Dk<HF 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。
3}4p_}f/[4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zq;DIWPIoJ h/Hl?O8[ 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
XocsSs _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!\0F.* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
OB6J.dF[% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7%9)C[6NSs 最后的布局是:
"#twY|wW Add
xP/OsaxN / \
pDq#8*q+v Divide 5
ku9@&W+ / \
nlzW.OLM _1 3
ALd]1a& 似乎一切都解决了?不。
]jc_=I6) 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。
j
u*fyt 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。
A)hhnb0o 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:
!7*(!as O4EIE)c template < typename Right >
.Z=Ce! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8geek$FY x Right & rt) const
YOV : {
%X4-a%512 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dk_,YU'z }
d(fPECv( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
gF[6c`-s 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。
M!gBmQZ1 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。
mz\NFC< 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-pH Quu3 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。
gg-};0P- 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?
?MC(}dF0 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:
Xsd$*F@< \+k, :8s/ template < class Action >
^/>Wr'w class picker : public Action
4\N_ G
@ {
J/'M N public :
#JA}LA"l picker( const Action & act) : Action(act) {}
5"JU?e59M // all the operator overloaded
F7{R~mS; } ;
c>ad0xce6 1")FWN_K/T Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
p9-0?(] 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
M8';%=@ G#H9g PY template < typename Right >
!4R>O6k picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
74K)aA {
X JY5@I. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^qxdmMp)l }
A&?}w_|9 x;]x_fz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<EMkD1e 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
=m}TU)4. ^m*3&x8 template < typename T > struct picker_maker
]gu1# {
6Rcua<;2P typedef picker < constant_t < T > > result;
~TDzq -U) } ;
;XG]Q<S\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
BhKO_wQ?:J {
L=,OZ9aA typedef picker < T > result;
&1wpGJqm } ;
qZaO&"q Xv0F:1 下面总的结构就有了:
D?e"U_ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
+W9]ED picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
JO2xT#V picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
`=79i$,,t
至此链式操作完美实现。
Ap%O~wA' fk>l{W}e) Z>F@nTzb> 七. 问题3
.o}%~g <d 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。
%[wTz$S" 1otspOy template < typename T1, typename T2 >
=7 VCtd/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:NuR>~ {
c/
_yMN return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-vV'Lw( }
3DW3LYo{ 2F1ZAl 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
*g1L$FBG *Bs^NU. template < typename T1, typename T2 >
ic-IN~J- struct result_2
P@gtdi(Q {
Ep mJWbU typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+Hj/0pp } ;
jYWw.g< e*:}$u8a 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
{"m0)G,G 这个差事就留给了holder自己。
p1D()- FI{AZb_' HT"gT2U+ template < int Order >
EKuSnlTXba class holder;
IIxJqGN: template <>
e_/x&a(i8 class holder < 1 >
s~J=<)T*6 {
Seda } public :
XJSa]P^B1 template < typename T >
%c X"#+e struct result_1
>,"sHm}l% {
,=|4:F9
typedef T & result;
Vl<9=f7[ } ;
ne4c%?>t template < typename T1, typename T2 >
CWi8Fv struct result_2
< Dd% {
W"Q!|#;l. typedef T1 & result;
_ h9o@ } ;
',ZF5T5z@ template < typename T >
;
0ko@ \Lq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%/T7Z;d {
o G_C?(7> return (T & )r;
:p>hW!~ }
Ma6W@S template < typename T1, typename T2 >
ZenPw1 - typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S`iR9{+& {
ewnfeg1 return (T1 & )r1;
rbyY8
bX }
"MnSJ2 } ;
YT=eVg53 & Kmy}q
template <>
yNa;\UF class holder < 2 >
^Kqf~yS% {
Au.:OeJm public :
I@\+l6&#; template < typename T >
5G(E&>~ struct result_1
t> .
Fl- {
3b!,D typedef T & result;
gnLn7? } ;
40#9]=;} template < typename T1, typename T2 >
SEM8`lnu struct result_2
C\Vg{&' {
2z_2.0/3 typedef T2 & result;
{38\vX,I(w } ;
Z\? E3j template < typename T >
?Elg?)os typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V8PLFt; {
"DQ'C%sL9 return (T & )r;
^Ga&}- }
%=Tr^{i template < typename T1, typename T2 >
;..o7I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1 ] #9
{
K
|*5Kwi return (T2 & )r2;
G[Tl%w }
cozXb$bBY } ;
gU1 #`r>[) ,9of(T(~ :243 H 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> >。
~R]35Cp-# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"A3dvr 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)TJS4? 2e1]}wlK return l(i, j) = r(i, j);
x83a!9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)oU)}asY W5pb;74| return ( int & )i;
^Q.,\TL01 return ( int & )j;
{0v*xL_O^ 最后执行i = j;
qlsQ|/'D 可见,参数被正确的选择了。
O1P=#l iYX qOy=O
[+9 j9R6ta3\l `tEo]p mdbp8,O 八. 中期总结
+?m0Q;%b 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:
]lBGyUJn 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6bO~/mpWT~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
a~]bD 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'g)n1 { U|@V
74 d=3'?l` _yH`t[ }-DE`c izZ=d5+K 九. 简化
06mlj6hV 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。
h|;qG)f^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{i [y9 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:
OB-Q /?0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Dg>^A +-*/&|^等
=!b6FjsiG 2. 返回引用。
s9)8b$t] =,各种复合赋值等
LM)`CELsYc 3. 返回固定类型。
f{&bOF v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?GT@puJS- 4. 原样返回。
@T-p2#& operator,
`>lzlEhKV 5. 返回解引用的类型。
Pm{*.AW1 operator*(单目)
)2e#HBnH 6. 返回地址。
4QHS{tj operator&(单目)
g"_C,XN 7. 下表访问返回类型。
<skajQQ operator[]
HMGB> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,IHb+ K operator<<和operator>>
0?DC00O 'LE"#2Hu OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
';B#Gx 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,&^3Z ,)FdRRj template < typename Left >
aA'TD:&p1 struct value_return
B4Y(?JTx {
#*%q'gyHT template < typename T >
tY|8s]{2 struct result_1
Nw_@A8-r {
G}d-(X typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
m#!=3P7T } ;
YB( Gk;] Qdk6Qubi! template < typename T1, typename T2 >
BU Z
_) struct result_2
H^%lDz {
L1{GL #qV typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*fMpZ+;[m } ;
AyKMhac } ;
NAC_pM&B p=Q0!!_r 7- d.ZG 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wK_]/Q-L Z8O n%Mx{" 下面我们来剥离functor中的operator()
c}Z6V1]QP 首先operator里面的代码全是下面的形式:
r,1e 'd: fV>CZ^=G return l(t) op r(t)
k?B[>aQn.0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)!bUR\ return op l(t)
|SZo'
6 return op l(t1, t2)
%r\n%$@_ return l(t) op
21X`h3+= return l(t1, t2) op
Dim>
7Wbh return l(t)[r(t)]
4BL;FO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
#6v27:XK 'dG%oDHX]P 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:
;bzX%f?|G 单目: return f(l(t), r(t));
2F{hg% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gV;H6" 双目: return f(l(t));
e}Vw!w return f(l(t1, t2));
/^SAC%PD 下面就是f的实现,以operator/为例
XN=67f$Hw ,_.I\EY[ struct meta_divide
}Db[ 4 {
s8"8y`u template < typename T1, typename T2 >
{P%9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yF}OfK?0f {
))kF<A_MK return t1 / t2;
zG }? }
f"G- } ;
CvSIV7zYo 8`>h}Q$ 这个工作可以让宏来做:
5zJj]A ^FmU_Q0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>eQr<-8 template < typename T1, typename T2 > \
7"F*u : static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#AkV/1Y 以后可以直接用
h0--B]f@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@}p2aV59 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
(tah]Bx (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。。。)
8I20*# GG064zPq7 wcSyw2D 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
Bs+(L [Z h`
U?1xS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
- O98pi class unary_op : public Rettype
>2$5eI {
v,-{Z1N%m Left l;
J?@DGp+t public :
O4\Z!R60g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U@ ?LP ;h6v@)#GX template < typename T >
_
nA p6i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k(>h^ {
{e[%;W%c& return FuncType::execute(l(t));
=!O*/6rz }
/tV/85r 'FlJpA} template < typename T1, typename T2 >
b5$JfjI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[ylsz? {
nkxzk$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q?ahr~qo }
B[=(#W } ;
(fNUj4[ CTt vyr 6R-&-4 同样还可以申明一个binary_op
YBYZ=,"d K8n4oz#z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t*z~5_/ class binary_op : public Rettype
'E/*d2CDM( {
0iULCK Left l;
H9h@ sSg Right r;
IEKU-k7}Z public :
#_lt~^6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C{sLz9 S(S# template < typename T >
/MY9
> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z,qRcO& {
~<<nz9}o_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
/,!qFt }
pi=-#g(2 Vd".u'r template < typename T1, typename T2 >
b KTcZG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tQZs.1=z {
E$W{8?:{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Y2xL>F }
@L.82p{h } ;
A(?\>X
9g 1(|D'y# IG(?xf\C 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
X37 L\e[c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
,yd
MU\so( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]| N3eu 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
^~{$wVGa 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:[ k4Z]t8 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。。。
+k
dT(7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(P&4d~)m 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)
rl9.]~ 下面是修改过的unary_op
g{W;I_P^9 x~.:64 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
wi9DhVvc 0 class unary_op
0ye!R
{
u0P)7~% Left l;
.sQ=;w/ZA R[49(>7H4 public :
d,8mY/S>w "ZTTg>r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|
8qBm bSVlk` template < typename T >
:2njp% struct result_1
e]jH+IR:> {
Bo<>e~6P typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R!l:O=[< } ;
u:aW 8 TCT57P#b template < typename T1, typename T2 >
SQeRSz8bK4 struct result_2
YF+n
b.0. {
dw.F5?j`b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Wf{O[yL* } ;
V([~r, P&Pj>!T5
template < typename T1, typename T2 >
mv5n4mav typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yLsz8j-QJ {
V5p=
mmnA, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
n}s~+USZX }
3Tn)Z1o 5 H#W[^s" template < typename T >
\rVQQ|l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7'
S @3 {
0afei4i~N return OpClass::execute(lt(t));
3!5Ur& }
O?<&+(uMTT _EF&A-kX|u } ;
Oy 2+b1{ w.&1%X(k '#(v=|J 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
)K'N(w 好啦,现在才真正完美了。
aZEn6*0B 现在在picker里面就可以这么添加了:
zG e'*Qei /r12h| template < typename Right >
""s]zNF} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
K}=|.sE9 {
#2`D`>7456 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1SrJ6W @j[ }
4%1D}9hO6 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。
?<6CFH] l4TpH|k 'ejvH;V3i " R8KQj Hcc"b0>}{ 十. bind
%Th>C2\ 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。
@iEA:?9uX 先来分析一下一段例子
rHP%0f9: f]7M'sy | q5>v'ZSo int foo( int x, int y) { return x - y;}
F @Te@n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
iD= p\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>Z1q j> 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。
&qS[%K ) 我们来写个简单的。
w`l{LHrR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&K/FyY5 对于函数对象类的版本:
S$2b>#@UJ K(XN-D/c template < typename Func >
_gD
pKEaY struct functor_trait
&YDK (&> {
JsO
*1{6g typedef typename Func::result_type result_type;
"bDs2E+W } ;
d~h:~ 对于无参数函数的版本:
>a3p >2 V5 U?F6 template < typename Ret >
vSonkJ_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
3_q3Bk {
6rS$yjTX! typedef Ret result_type;
.rPn5D Y } ;
%r4q8- 对于单参数函数的版本:
6i0A9SN ZylJp8U template < typename Ret, typename V1 >
7OjR._@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+nQw?'9Z {
8( btZt typedef Ret result_type;
z"*/mP2 } ;
7z~_/mAI 对于双参数函数的版本:
-R{V- h[Gg}N! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^[15&T5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ew3ibXD {
8BvonYt=8 typedef Ret result_type;
M`6y@< } ;
h5yzwj:C? 等等。。。
:UJ a&$) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
wCk~CkC? P]z[v)} template < typename Func >
]jpu,jz: struct func_return
%p
X6QRt? {
gNG r!3*)w template < typename T >
g R
nOd struct result_1
t#!yrQ..'G {
sZ?mP;Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@,XSs } ;
2 1PFR:lP7 ![f ![l template < typename T1, typename T2 >
/t-fjB{=G struct result_2
+{]xtQB=,{ {
H~ u[3LQz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6=N`wi } ;
:rP#I#,7w
} ;
.CSS}4 ?bw4~ KR"M/# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~ H6r.:] _4 cvX template < typename Func, typename aPicker >
<_(/X,kBK class binder_1
c)0amM {
\
u_ui Func fn;
z#F.xVg' aPicker pk;
DS|KkTy3 public :
S>.F_Jl 2Hum!p:1 template < typename T >
$4MrP$4TI struct result_1
~zHg[X*
{
>c-fI$] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E\; ikX&1 } ;
+/D>|loRC >3u]OSb template < typename T1, typename T2 >
rWh6RYd<T struct result_2
Q?AmOo-a {
N$[$;Fm: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lgpW@g } ;
_bD/D!| ~afg)[( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ddVa.0Z!< G^"Vo x4 template < typename T >
KN"S?i]X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$Ci0I+5w {
!`bio cA return fn(pk(t));
,7XtH>2s }
_ pO ` template < typename T1, typename T2 >
H'F6$ypoS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>%E([:$A {
m0{ !hF[^ return fn(pk(t1, t2));
) _ I,KEe }
5d@t7[] } ;
5PcJZi^.l kF7V.m/~o G|8%qd 一目了然不是么?
.WQ<jZt> 最后实现bind
,<DB&&EV8 m`6Yc:@E W(RF n`g\ template < typename Func, typename aPicker >
Xtq{% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?X?&~3iD% {
i
ZL2p> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
c"!lwm3b }
09o~9z0 }IEbyb 2个以上参数的bind可以同理实现。
aCV4AyG 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。
L!_ZY >+5?F*`\D* 十一. phoenix
;V<iL? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
DP/J(>eG
$hxNhI for_each(v.begin(), v.end(),
>!6i3E^ (
)EyI0R] 5 do_
+jC*'7p@ [
OdI\B cout << _1 << " , "
4(l?uU$ ]
htY=w}> .while_( -- _1),
C6_@\&OA cout << var( " \n " )
_if|TFw;h )
`bKA+c,f );
D\/xu-& NrDi 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:
@5)
8L/[l 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
xyr+_k-x&q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
(wmBjQ]B< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
wiX ~D
hC_Vts[v/ ,%bhyww< template < typename Cond, typename Actor >
U=sh[W class do_while
i~J;G#b {
YGc^h(d Cond cd;
?t@v&s Actor act;
h;lirvO| public :
*b}>cn)<v
template < typename T >
(yo;NKq,@ struct result_1
<ktzT&A {
)x#5Il
H typedef int result_type;
j\RpO'+} } ;
Pag63njg? a'\By?V]
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!2:3MbtR iAMtejw template < typename T >
6{d6s#|% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U-wLt(Y< {
~{>?*Gd&T do
t"j|nz{m {
B@Nt`ky0* act(t);
h?\2_s }
b=a!j=-D while (cd(t));
ea=83 Zj return 0 ;
Wi n8LOC }
cD1o"bq } ;
&$`hQgi {+zJI-XN/ *5$&`&, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
AgF5-tz6x 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。
o-7>eE}+ 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。
!\[+99F# 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。
~`Qko-a& 下面就是产生这个functor的类:
M^rM-{?<
>95TvJ 3-40'$lE template < typename Actor >
+w|9x.&W class do_while_actor
V's:>; {
XC15 K@K Actor act;
FDFH,J`_ public :
puJ#w1!x` do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!/K8xD$ :<#`_K~' template < typename Cond >
gM;}#>6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~$O1`IT } ;
09M;}4ev&7 o7&4G$FX~ BdbJ< Is 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
FqA3{ 最后,是那个do_
D
y6$J3 r sPNfbCOz (g :p5Rl class do_while_invoker
M/V(5IoP( {
+V v+K(lh$ public :
dTEJ=d40 template < typename Actor >
jj\ [7 O* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*.y' (tj[ {
aI#4H+/ return do_while_actor < Actor > (act);
#`tD1T{; }
yeD_j/ } do_;
'Tb0-1S? c-XLI 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
FYPz 4K 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YTY%#"
最后来说说怎么处理break和continue
4YbC(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。
e/e0d<(1 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 ]