一. 什么是Lambda
b_|u< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.A(i=!{q 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;D VRtO; F tfA}`*$s 2
Kla8 class filler
8bt53ta {
nS.2C>A public :
PyFj@n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9_UN.] } ;
'y.JcS!| =e{.yggE L7}i
q0 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
lVoik*,B 7TpRCq# 84^[/d;! IC/Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
' S ,2 )|MJnx9 G mA!Mo 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7}%H2$Do y(}Eko4u5 B?3juyB`-- h>klTPM> 二. 战前分析
Xpl?g=B&u 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. . 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
K6B4sE ;&
|qSa' qjAh6Q/E` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,{8v4b- /* --------------------------------------------- */
bi$VAYn.^ vector < int *> vp( 10 );
=|,A%ZGF$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
PS@ *qTin /* --------------------------------------------- */
)Gb,^NGr sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7W|Zq6pi /* --------------------------------------------- */
DP*@dFU" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
XYAmJ /* --------------------------------------------- */
rwgsXS8W6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[PWL<t::c /* --------------------------------------------- */
mmP U
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
si(cOCj/ *
t!r@k 8r^ ~0nm d!V$Y}n 看了之后,我们可以思考一些问题:
%4,?kh``D 1._1, _2是什么?
@G*.1;jO 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。
6(KmA-!b(O 2._1 = 1是在做什么?
BJ5}GX! 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。
eW50s`bKY Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
C-w5KW Cj^{9'0 >emcJVYV`[ 三. 动工
`@XehSQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t&}6;z 3 62\&RRB
i Lgi[u"Du PJ
q yvbD template < typename T >
/!T> b:0 class assignment
%e_"CS {
&HDP!SLS T value;
!p[`IWZ public :
zwr\:Hu4 assignment( const T & v) : value(v) {}
CdZ BG template < typename T2 >
XUmR{A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
e;ty !)] } ;
qZ X/@Yxz Tlodn7%", X?o(
b/F- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XG 0v 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hfrnxeM#~ !')y&7a~ FWY2s(5p (OmH~lSO. class holder
AK-}V4C/A {
)/|6'L-2 public :
<Q5Le dN template < typename T >
g^~Kze assignment < T > operator = ( const T & t) const
xf,5R9g/ {
z`U Ukl}T return assignment < T > (t);
`G$1n#& }
]Pc^#=(R0 } ;
;[$n=VX` kXc25y'blP A6"Hk0Hf 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:
nH[+n `{o pq!%?m] static holder _1;
B'weok Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
80B>L (@sp/:`6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f CcD&<% 而不用手动写一个函数对象。
-?a<qa?$ ,mFsM!| P?ep] eon!CE0 四. 问题分析
"Ty/k8? 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。
mpay^.(% 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。
uCP>y6I 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7Z,/g|s}z 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
t?)pl2!A 下面我们可以对这几个问题进行分析。
olYsT**' D'[Uc6 五. 问题1:一致性
nU
z7|y 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?|
t+TYb#Tc 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
W WG /k17 "ZMkL)'7- struct holder
H-5<S@8 {
Iy7pt~DJ, //
+cB&Mi5 template < typename T >
~H6;I$e[ T & operator ()( const T & r) const
XvGA|Ekf< {
%y`7);.q return (T & )r;
@y|_d }
Q(@IK&v } ;
!.HnGb+ C;rG]t^% 这样的话assignment也必须相应改动:
#Gf+=G Ob<W/-%5tH template < typename Left, typename Right >
xFFr class assignment
3Rv7Qx {
{rH9grb Left l;
mDMt5(. Right r;
+8P,s[0<R_ public :
^ @=^;nB assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rR{,)fX; template < typename T2 >
n&XGBwgW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=hH.zrI6e } ;
2y GOzc fnu"*5bE 同时,holder的operator=也需要改动:
/!&R9!6
: :14i?4Fd template < typename T >
mxG ]kqi assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:
mGAt[Cc {
dE=Ue#1U@5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
`sHuM* }
iU2KEqCm i76 Yo5 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
VM=+afY5M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(M-ZQ
- x^= M6;: return l(rhs) = r;
{U11^w1"3 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
qN|
fEO> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kJK,6mN &XLD S=j template < typename Tp >
y9HK | class constant_t
7,$z;Lr0S {
TYgQJW? const Tp t;
S 01wwZ public :
'` CspY constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
5i So8*9} template < typename T >
'?*g%Yuz const Tp & operator ()( const T & r) const
f|7u_f {
9h,u6e return t;
Xh+ia#K }
J{"kw1Lu } ;
CC >=UF 3TuC+'`G 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/\d$/~BFi 下面就可以修改holder的operator=了
f^Bc S[:xqzyDg template < typename T >
gQWd&)'muf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V_^@ {
i, n D5@# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'W. Vr4 }
T)CzK<LbR 4/>Our 5 同时也要修改assignment的operator()
xl4=++pu) +FFG#6e template < typename T2 >
-7-['fX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
e&It 现在代码看起来就很一致了。
JN3cg (zo^Nn9VJ 六. 问题2:链式操作
@$@mqHI} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
D vkxI<Xa 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。
q`|CrOzO 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。
Fw4* 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
b%(6EiUA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wzcai
0y* wOgE|n template < typename T >
m@xi0t struct result_1
N> Jw {
yWIm&Q: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3HV%4nZLf } ;
*tQk;'/A] 0&Gl@4oZ" 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:
9|r* pK[ 8s}J!/2 template < typename T >
US&B!Q:v struct ref
>%b\yl%0 {
;]D(33)( typedef T & reference;
jB$SUO`* } ;
8pZ<9t' template < typename T >
IfdI|ya struct ref < T &>
`d]Z)*9 {
%B2XznZ: typedef T & reference;
$+=
<(* } ;
C"<s/h czWw~'." 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
LC69td& qojXrSb"y template < typename T >
T`YwJ6N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jRZ%}KX {
N_wp{4 0/ return l(t) = r(t);
_ *(bmJM }
%n?vJ#aX% 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
h^|5|l 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V-W'RunnW :>
-1'HC 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Se^^E.Z,W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`x8Bn" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cSD{$B: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6Z:YT&,f 最后的布局是:
fjz) Gp Add
5>0.NiXGf' / \
Un=a
fX?j Divide 5
M].8HwC + / \
_2Py\+$ _1 3
2!&pEqs 似乎一切都解决了?不。
3}Xc71|v 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。
0%C^8%(x 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。
HOW7cV'X 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:
D0bnN1VP =]>%t] template < typename Right >
{ISE'GJj assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%e%7oqR? Right & rt) const
19u =W( {
i?}>.$j return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4YA./j%' }
0{rx.C7| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)/t6" " 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。
Cnh|D^{s 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。
{[OwMk 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。
D_D,t8_Y 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。
APBK9ky 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?
MiGcA EF; 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:
#6> 6S;Ib -;c template < class Action >
KX+ey8@[ class picker : public Action
MWwJzVL8 {
K b(9)Re public :
LsTffIP picker( const Action & act) : Action(act) {}
XAic9SNu; // all the operator overloaded
05e>\}{0 } ;
DZ`k[Z.VZ ,@CfVQz 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。
mUXk9X%n 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:
wK5_t[[ v <h;Di@ template < typename Right >
S7sb7c'4 k picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^X?D#\ {
szq+@2: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2<6j1D^jM }
3)E(RyQA3 zJl_ t0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
y:so
L:(F 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。
h}Ygb-uZ X#J6Umutm template < typename T > struct picker_maker
~<O,Vs_C/ {
'EX4.h
a5 typedef picker < constant_t < T > > result;
J_"3UZ~& } ;
avNLV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&?<AwtNN {
`BT^a
=5 typedef picker < T > result;
&YX6"S_B } ;
Rt4di^v $h[Yz l 下面总的结构就有了:
Q1V2pP+=@ 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。
i?>Hr| 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。
Rc9<^g` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[thboP.? 至此链式操作完美实现。
+TX/g~ G11cNr>* j#igu#MB* 七. 问题3
^ KOzCLC 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。
42@a(#z(U LknVqZ|k template < typename T1, typename T2 >
$c=&0yt5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1uM/2sX {
fN[n>%)VO< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wZ>Y<0, }
(#u{ U= !;WbOnLP 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:
(j N]OE^ :~-i&KNk template < typename T1, typename T2 >
!R{em4 8D struct result_2
;1E_o {
6ZgNHARS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
j+0.=#{?? } ;
ZKQo#!} :uvc\|:s 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?
V.j#E1 P 这个差事就留给了holder自己。
b%<jUY R0IF' MPG+B/P& template < int Order >
%8<2> class holder;
npj5U/
template <>
RAOKZ~` class holder < 1 >
L9J;8+ge {
4k*qVOBa6R public :
sH@ &* template < typename T >
kA,4$2_o struct result_1
B$`d&7I;D {
wRi~Yb? typedef T & result;
Cz[5Ug'V } ;
`axQd%:AC template < typename T1, typename T2 >
`&,_xUA struct result_2
1:5P%$?b {
+7^w9G typedef T1 & result;
w= B } ;
8E-Ip>{> template < typename T >
wOM<XhZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o{g@Nk'f {
<>?^ 4NC<M return (T & )r;
,i;9[4QMX }
.Nk6 template < typename T1, typename T2 >
BiE$mM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K)N)IZ1q {
]%||KC!O return (T1 & )r1;
+> ^[W~[2 }
F*.
/D~K } ;
9QZ}Hn`p ec#_olG% template <>
e00RT1L class holder < 2 >
+Bn?-{h= {
VAt>ji7c public :
P2 |}*h5( template < typename T >
Ipg\9*c` struct result_1
69-$Wn43< {
}il%AAI9}r typedef T & result;
% hNn%Oy:E } ;
z3ZuC{ template < typename T1, typename T2 >
65uZLsQ struct result_2
>*Sv0# {
d{?)q typedef T2 & result;
s^obJl3 } ;
#qPVQt template < typename T >
%odw+PhO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YdPlN];[ {
KqFmFcf| return (T & )r;
FU^Y{sbDg }
y+l<vJu template < typename T1, typename T2 >
zkH<aLRB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
bL+sN"Km {
7eTA`@v5A return (T2 & )r2;
zj%cd; }
O^y$8OKEi, } ;
K~P76jAe$ zf}rfn DrW/KU,{+( 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> >。
1a \=0=[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(2n3exx 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
t!NrB X hU |LFjc return l(i, j) = r(i, j);
<?{ SU
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
no eb f *4zoAs lU1 return ( int & )i;
9
Wxq) return ( int & )j;
C,V|TF.i2 最后执行i = j;
r7zf+a] 可见,参数被正确的选择了。
^!N;F" mm3zQ!2j. n\~"Wim<b /^nP_ID xKRfl1 八. 中期总结
i(dXA(p 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:
NHst7$Y< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
r9U[-CX:" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
z1z=P%WK 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;Of?fe5: **"zDY*?W fo/(() '5&B~ 1& k
i~Raa/e Yqq$kln 九. 简化
18l~4"|fk 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。
`K1PGibV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
P#M<CG9 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:
B'<O)"1w 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
I_{9eG1w? +-*/&|^等
pZNlcB[Qn- 2. 返回引用。
Iwd"f =,各种复合赋值等
2}W6{T' 3. 返回固定类型。
l%v hV& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L>|A6S#y8/ 4. 原样返回。
G5C#i7cpm operator,
Pj^k
pjV 5. 返回解引用的类型。
4kN:=g operator*(单目)
D(W7O>5vQ2 6. 返回地址。
qCv}+d) operator&(单目)
.>cL/KaP 7. 下表访问返回类型。
QZeb+r operator[]
oQE_?">w 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2g`uC} operator<<和operator>>
aTsy)=N HvL9;^! 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%?|br 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]Y/pSwnV @5POgQ8 template < typename Left >
)xXrs^ struct value_return
YjMbd?v {
a-o
hS=W template < typename T >
\p_8YC struct result_1
/-cX(z
7 {
h_}BmJ h_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=h1 QN } ;
^U|CNB%. q,19NZ template < typename T1, typename T2 >
}tg:DG struct result_2
+RKE|*y {
Ii2g+SlQDa typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_a:!U^4 } ;
N
NXwT0t } ;
%)!~t8To g#bfY=C X_Of k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2v;
7ohK B[k+#YYY 下面我们来剥离functor中的operator()
p{pzOMi6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[sh"? <]SSgQ9/" return l(t) op r(t)
-n$rKEC4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ny&Fjzl return op l(t)
d1LTyzLr return op l(t1, t2)
>@92K]J return l(t) op
R,b O{2O return l(t1, t2) op
Yi! >8 return l(t)[r(t)]
wh[:wE]eX return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Z[A|SyZp 77[;J 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:
q?'gwH37 单目: return f(l(t), r(t));
"vHAp55B{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%BP)m(S7 双目: return f(l(t));
5In8VE
!P return f(l(t1, t2));
h,RUL 下面就是f的实现,以operator/为例
, $F0D bT6)(lm struct meta_divide
jnLo[Cf,H8 {
"rlSK >` template < typename T1, typename T2 >
GeW$lA I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i{x0#6_Y {
hF%~iqd return t1 / t2;
1ROgUJ; }
;<ma K*f\S } ;
("@V{<7(t @ %B!$\] 这个工作可以让宏来做:
.Yv.-A=ZIg S5JR`o
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_=M'KCL*) template < typename T1, typename T2 > \
Hbj:CViYq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
GZ>% &^E 以后可以直接用
jtOsb91c} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9Q5P7}%p 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
Pj5#G0i% (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。。。)
"+JwS *"bp}3$^^ ^XB8A=xi 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
3B|-xq;]I D{d$L9. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KO;6 1y: class unary_op : public Rettype
av$_hEjo|D {
r4>I?lD Left l;
F0(Sv\<:: public :
]O `
[v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P
T.jR* <R8Z[H:bV template < typename T >
*U^hwL typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hCoLj6Vx {
wef^o"aP return FuncType::execute(l(t));
4gNRln- }
^W05Z!} "8
mulE, template < typename T1, typename T2 >
%4KJ&R
(>[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qg.:w {
P&^7wud-sb return FuncType::execute(l(t1, t2));
>Ga1p'8FtU }
lH>XIEj } ;
Cb-E<W&2D ABDUp: %$KO]
同样还可以申明一个binary_op
0>MI*fnY" 9o'6es..@Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#Kr.!uD class binary_op : public Rettype
j7+t@DqQ {
u@'zvkb@ Left l;
GLF"`M /g Right r;
i)3\jO0&GU public :
gQDK?aQX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W>nb9Isp X($SBUS6 template < typename T >
B9-[wg#0G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z!eq / {
%.U{):lNx return FuncType::execute(l(t), r(t));
6|Q'\ }
r2'rfpQ wO%:WL$5 template < typename T1, typename T2 >
]w_)Spo. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;qK6."b`; {
ZHasDZ8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
h'KtG<+ }
5^/[] * } ;
d vxEXy ;BVhkWA PlUjjJU 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
"6QMa,)D 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`%p6i|
_Q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
e6'O,\ 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。
$'*BS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b{Ss+F 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
L{pg?#\yC 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
-rlX<(pl) 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
D .`\ ^a 下面是修改过的unary_op
o |iLBh$) c<e\JJY5? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
H/Q)zDP class unary_op
n#cN[C9 {
I|z#Aoc Left l;
>t(@?*ZFT ,[L$ public :
R2W_/fsG !g"9P 7p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2,0F8=L hh&y2#Io template < typename T >
ppKCY4 struct result_1
C<XDQ>? {
U^\~{X typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I_7EfAqg( } ;
AAgA]OD, &
jvG]>CS' template < typename T1, typename T2 >
EQC struct result_2
GYxI$y0: {
ze N!*VG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Iq\oB } ;
uD5yw#` cU|jT8Q4H template < typename T1, typename T2 >
&y\2:IyA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
89mre;v` {
ypo=y/! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&Sa~Wtm|* }
MDt?7c 7:'>~>' template < typename T >
<t{AY^:r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IxBO$2 {
>/bK?yT< return OpClass::execute(lt(t));
ZRGZ'+hw }
Qpf]3 _1Gut"!{\ } ;
S\gP= .G z-gG( Ct+% 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
va2A@U 好啦,现在才真正完美了。
A"iD4Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
>]8.xkQq REBDr;tv template < typename Right >
i]%"s_l picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
m]q!y3 {
-$z " 74 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>Fk`h=Wd }
^VPl>jTg 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>Yd\(`K /+O8A} <OSvRWP) u?Mu*r? tN> B$sv 十. bind
2_b'mepV 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。
>I~z7JS 先来分析一下一段例子
pu*u[n })vr*[ Vp"Ug,1 int foo( int x, int y) { return x - y;}
pF+wHMhUe bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
z}2e;d 7 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
g_c)Ts( 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。
-8 =u{n 我们来写个简单的。
8Flf,"a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
166c\QO 对于函数对象类的版本:
o
0ivja i/~QJ1C template < typename Func >
C-^%g[# struct functor_trait
810<1NP
{
8'WMspX typedef typename Func::result_type result_type;
RTBBb:eX } ;
T&"dBoUq>G 对于无参数函数的版本:
h21(K} TM}'XZ& template < typename Ret >
m&0BbyE.z struct functor_trait < Ret ( * )() >
;s.5\YZ"k {
aX'g9E typedef Ret result_type;
]N <] } ;
VN-#R=D 对于单参数函数的版本:
T_tDpq_| `pd template < typename Ret, typename V1 >
Yj7= T%5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
rspoSPnY1 {
Y\Qxdq typedef Ret result_type;
%i
-X@.P } ;
6`baQ!xc. 对于双参数函数的版本:
~73i^3yf C6V&R1" s template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
; (0(8G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Zjic"E1 {
ml33qXW: typedef Ret result_type;
cov#Z
ux } ;
"i{_<;p O 等等。。。
DkF2R @ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eMl]td rI >6l ;/J template < typename Func >
kuj12 struct func_return
,*nZf| {
$,e?X}4 template < typename T >
j
#I:6yA3 struct result_1
_95}ifSVm {
L740s[,`o# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yg+IkQDf4U } ;
3q|cZQK!1 2^ ,H_PS template < typename T1, typename T2 >
g#'fd/?Q struct result_2
29iIG
'N {
BU]WN7]D$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Rg?{?qK\K } ;
U%^eIXV| } ;
EAD0<I<>
7edPH3 \>Ga-gv6/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(,Ja
j
FPU
zB" template < typename Func, typename aPicker >
X<Th{kM2 class binder_1
XYb^Cs; {
G !1~i*P$u Func fn;
1qLl^DW aPicker pk;
KM/U?`6>: public :
A{aw<
P|+ J+71FP`ZH template < typename T >
UR1JbyT struct result_1
5oU`[&=Ob {
tM^;?HL] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SE;Tujwhqi } ;
RG l=7^M U/X|i / template < typename T1, typename T2 >
W,HH *! struct result_2
4fw1_pv_D {
#+K
Kvk typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=% q?Cr } ;
m"gni # {Ax)[<i binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Pt6hGSo. 0%xR<<gir template < typename T >
L$+d.=] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m]FaEQVoE {
""1#bs{n return fn(pk(t));
gppBFS }
1B)Y;hg6& template < typename T1, typename T2 >
Iv$:`7|crX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K*R)V/B/l {
$!YKZ0)B'0 return fn(pk(t1, t2));
2;r]gT~ }
|SGgy|/a# } ;
.FIt.XPzv }P<Qz^sr_ uY^v"cw/F 一目了然不是么?
(jU/Wj!q 最后实现bind
]y3pE}R 8tb6 gZz #yW.o'S+ template < typename Func, typename aPicker >
xGYSi5}z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
J DLTOLG {
Lw*;tL<, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
WnD^F> }
A<4_DVd@@
-Y*VgoK% 2个以上参数的bind可以同理实现。
h ?uqLsRl 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
3gb|x? wgCvD 十一. phoenix
8 YNu< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yiiyqL*E :w@F?:C for_each(v.begin(), v.end(),
i 3m3zXt (
6}ce1|mkg/ do_
C>.e+V+': [
p6`Pp"J_tr cout << _1 << " , "
B?+.2 ]
!X^Hi=aV .while_( -- _1),
>A-<ZS*N cout << var( " \n " )
k!5m@'f )
<lUOJV{&\ );
XMGx^mn g3Z:{@m 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
))!Bg?t- 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
{J (R operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[`d$X^<y; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O7%2v@j|8 -K"4rz P`
#QGZ> template < typename Cond, typename Actor >
gw"~RV0 class do_while
2K;#Evn'j {
F*M|<E= Cond cd;
S='
wJ@?; Actor act;
*I0Tbc
O public :
qz 9tr template < typename T >
syv$XeG=} struct result_1
} ^i b {
EFAGP${F typedef int result_type;
'Gjq/L/x } ;
%JtbRs(~q -T7xK/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
qos`!=g?
B$^7h! template < typename T >
{XgnZ`* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'_dzcN,z {
Zk&h:c do
r[s!F=^
{
9GgA 6# act(t);
[$\z'} }
- hzjV| while (cd(t));
1S0pd-i return 0 ;
Y#FO5O%W }
jij<yM8$g } ;
N
L'R\R /-4$7qd ]u#JuX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?7[alV ~ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Ri#H.T<' 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
u=r`t(Z1H 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
r[_4Lo@G 下面就是产生这个functor的类:
1zftrX~v!X BI2; ex Z{R[Wx template < typename Actor >
S[,8TErz class do_while_actor
; |L<:x/ {
ZDx@^P y Actor act;
Q7gY3flg public :
LO:fJ{ - do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
TZRcd~ 5$ T*~H m template < typename Cond >
06*rWu9P3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
}LP!)|E } ;
s%pfkoOY% [zkikZy Q;u SWt<{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
DJ@|QQ 最后,是那个do_
|3hY6aty xJZ@DR,# 7=XL!:P class do_while_invoker
>dzsQ^Nj {
_qXa=|}V. public :
/`npQg- template < typename Actor >
vuQ%dDxI do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Avlz=k1* {
27F~(!n return do_while_actor < Actor > (act);
gEQNs\Jn
L }
_7T@5\b:; } do_;
P
u0uKE x]|+\1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l8h&|RY[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
C0*@0~8$9 最后来说说怎么处理break和continue
,)!u)wz 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。
)yK[ Zb[ 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 ]