一. 什么是Lambda
l|c# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,dM}B- 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
{ ke}W
mPy=,xYyC G92Ya^` pPNU0]/ class filler
Q^qdm5}UkW {
R7)2@;i public :
6ZCSCBW void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
PO,mg?JG( } ;
\/Z?QBFvz '7UW\KEB[} M}]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:
4#o Lf1 ppjS|l*` 4]F:QS%
x n -P)X<\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
#G;0yB:76 J1Ay^*qRU ?n 9<PMo 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
yaiw|j`A M~Tx4_t t<Iy`r71 F|t3%dpj 二. 战前分析
}6;v`1Hr 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。
Z9MT,
" 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
-^i[ IXaF(2> MY]Z@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
a&3pPfC /* --------------------------------------------- */
l0^~0xlED vector < int *> vp( 10 );
Gy+/P6 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Gf(|?"
H /* --------------------------------------------- */
T(UPWsj sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Hy _ ( /* --------------------------------------------- */
w^e5" og] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>}tm8|IHoo /* --------------------------------------------- */
cN}Aeo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@j/UDM /* --------------------------------------------- */
:`~;~gW< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
BB&7VSgc- <<,YgRl2 95
7Cr 8.S&J6 看了之后,我们可以思考一些问题:
.Du-~N4\ 1._1, _2是什么?
T2Q`Ax7 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。
}pOem} 2._1 = 1是在做什么?
1'O++j_%y 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。
T)ZO+} 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。
21b .DzFtc v##k,R.d 三. 动工
$IZ02ZM$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
PyOj{WX>W n&? --9r D<-MbK^S j06q3N" template < typename T >
n-/{H4\ class assignment
cO]_5@#f'8 {
$e
bx T value;
|yqL0x0\l public :
'G6g
yO/K assignment( const T & v) : value(v) {}
I\%a< template < typename T2 >
S?ypka"L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'&XL|_Iq } ;
w}wABO Y8c#"vm( WInfn f+' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ws!pp\F 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qhFWQ1W mBQA~@} T$p!IRPt 7r F )fKW class holder
m&o6j>C {
xc4g`Xi public :
N:"S/G>r ; template < typename T >
=UGyZV:z5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
4<j)1i=A {
N-
!>\n return assignment < T > (t);
v}vwk8 }
=;hz,+ } ;
4 f)B@A- |ia#Elavo ]LcCom:] 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:
wZ&l6J4L q5@N//<DNN static holder _1;
)Z.v fc Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
3sh}( 2P`Z>_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:5YL!D/& 而不用手动写一个函数对象。
DZ-2Z@{PX C;mcb$@ Pv- i. reBAxmt 四. 问题分析
~pv| 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Y(a0*fh 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
>s5i 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i?{cB!7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
16J"QUuG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
><t4 f(d 8>\tD 五. 问题1:一致性
J@CKgE 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
F.]D\"0` 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
M<nKk#!+h ';>]7oT` struct holder
&xAwk-{W {
T[M:%vjYF //
VLdQXNg9W" template < typename T >
y.iA]Ikz T & operator ()( const T & r) const
wFe?0u {
@%aU)YDwi return (T & )r;
Q%_QT0H9Kz }
dH5 Go9`~R } ;
4l2/eh]Hc( H
~VeY\:w
这样的话assignment也必须相应改动:
bS1?I@ )#(6J template < typename Left, typename Right >
>}"9heF class assignment
-nHt6AbqP {
K:<j=j@51 Left l;
[w1 4hHnq Right r;
pXoD*o b public :
ktA5]f; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x6qQ
Y<> template < typename T2 >
Whd\Ub8( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
u~]O #v } ;
uK6'TJ #YiphR& 同时,holder的operator=也需要改动:
51sn+h<w :637MD>5lO template < typename T >
MWl2;qi assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)z".lw {
%X5p\VS\7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
mqt$'_M }
~; V5*t L?Fb} 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。
H Q_IQ+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
++gWyzD 762c`aP_( return l(rhs) = r;
_
SuW86 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。
:{g;J 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&1 BACKu 6zZT5
Kn template < typename Tp >
)/p=ZH0[ class constant_t
D\4pLm"!v {
Pg''>6w> const Tp t;
hy]8t1894 public :
at
)m* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2FE13{+f template < typename T >
;%ng])w=; const Tp & operator ()( const T & r) const
6?BV J {
~LfFLC return t;
@'~7O4WH }
+{r~-Rn3 } ;
_k|k$qxE w$evAPuz^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5qL;@Y 下面就可以修改holder的operator=了
znkc@8_4 Ux!q(9<_ template < typename T >
<Od5} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(g*mC7 HN {
y0R9[;b07 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%(X^GL }
:'$V7LZ5 yt4sg/]: 同时也要修改assignment的operator()
.',d*H))E7 _kZ&t_] template < typename T2 >
,Qh9}I7;C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.3
S9=d? 现在代码看起来就很一致了。
!^x;4@Ejm P-_2IZiz 六. 问题2:链式操作
_qf$dGqc
现在让我们来看看如何处理链式操作。
p[8H!=`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。
_g]h \3 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。
= e"RE/q2 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。
_, r6t 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!q[r_wL d1>L&3HKx template < typename T >
<*@!>6mS struct result_1
Htm;N2$d {
9}|t`V" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1]wo } ;
(RBB0CE wlEmy.)H 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
2~y<l +'"NKZ.>TT template < typename T >
= tY%k!R struct ref
89YG
` {
7csMk5NU'< typedef T & reference;
er0y~ } ;
S^:7V[=EgI template < typename T >
=KW~k7TaN struct ref < T &>
3>#io^35 {
y;VmA#k` typedef T & reference;
!E~czC\p6 } ;
K9_@[}Ge lhBu?q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(J5M+K\H +ZJ1> n template < typename T >
>*1YL)DBT\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
QD;:!$Du {
N+zR7`AG8 return l(t) = r(t);
y(yBRR }
mNPz%B 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。
rebWXz7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!a7YM4D Y?4N%c_; 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
j-k]|0ea} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
lbj_if; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
303x|y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
4vMjVbr 最后的布局是:
/_V4gwb}|- Add
r:Ok z / \
5gZ* Divide 5
*lBX/O`= / \
l}XnCOIT, _1 3
%g7B*AX] 似乎一切都解决了?不。
,xg(F0q 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。
;0nL1R]w( 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。
C4|H5H 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:
yaK4% k _m#P\f'p template < typename Right >
?#|in} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
suFO~/lRno Right & rt) const
`##^@N<P {
,H@ x. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|6w{%xC?" }
PcEE@W9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jP )VTk_ 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。
;tWi4iT+. 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。
_53NuEM1 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。
(BZd%! 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。
4Ep6vm X 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?
,L;%-}#$ 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:
G8@LH S20E}bS:> template < class Action >
wT&P].5n class picker : public Action
13MB1n {
g]PC6xr38 public :
3|vZ`} picker( const Action & act) : Action(act) {}
4=ZN4=(_[ // all the operator overloaded
tREC)+*\ } ;
S!g0J}.z S*(ns<L 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。
(2'q~Z+>' 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:
?dQ#%06mn )'e9(4[V1 template < typename Right >
wQrD(Dv(yA picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wiM-TFT~ {
!UX7R\qu| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FK,Jk04on }
dRXdV7-! ;s w3MRJ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'ExTnv ~ 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。
ZnRE:= ke5_lr( template < typename T > struct picker_maker
WbHI>tt {
4FcY NJq typedef picker < constant_t < T > > result;
Yp6%
@c6\ } ;
2-DJ3OL]k template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)"&\S6*! {
.!Q?TSQ+{! typedef picker < T > result;
"/zDcZbL; } ;
E)%r}4u> )B5(V5-!| 下面总的结构就有了:
|&\cr\T\r 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。
l1D"*J 2` 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。
DTM
xfQdk picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~.TKzh'eB 至此链式操作完美实现。
ziG]BZ S3Sn_zqG Kz9h{Tu4 七. 问题3
@EGUQ|WL^ 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。
LO;Z3Q>#0 d<>jhp5el template < typename T1, typename T2 >
J7$JW3O ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T`r\yl} {
<UBB&}R0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Q=.j>aM+_ }
R\>=}7 .6y(ox|LL 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
k+As#7V tzSg`7H! template < typename T1, typename T2 >
?KXgG'!! struct result_2
& <Jvaf_= {
9|&%"~6' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.>|]Lo(=l } ;
M{M?#Q =RQ\i6Y 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
uf}Q{@Ab 这个差事就留给了holder自己。
rR3(yy0L z9P;HGuZ }Oh@`xTxt template < int Order >
etLA F class holder;
a?ii)GGq template <>
=U<6TP]{ class holder < 1 >
I
DtGtkF {
Zmr*$,v<y public :
sp&)1?!M template < typename T >
gj<Y+Dv> struct result_1
p/%B>Y> {
CsW*E,|xyP typedef T & result;
8CN0Q&| } ;
S1a}9Z| template < typename T1, typename T2 >
xN]88L}Tn struct result_2
4XsKOv {
2Uq4PCx! typedef T1 & result;
I\oI"\}U } ;
OA\
*)c+F template < typename T >
bF{14F$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8A3!XA {
]Qb85;0) return (T & )r;
Q]2v]PJ6" }
_9Y7.5 template < typename T1, typename T2 >
d&[.=M\E8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ex3V[v+D( {
@&E{
L return (T1 & )r1;
*Zi:^<hv }
C#x9RW } ;
c=A)_ZFg LG3:V'| template <>
%$.]g class holder < 2 >
{Tym# {
p?+*R@O public :
Xv1mjHZCC template < typename T >
PgF7ug%,@C struct result_1
h>[][c(b {
-jOCzp typedef T & result;
|XdkJv] } ;
7L\kna< template < typename T1, typename T2 >
v3{[rK} struct result_2
h(VF {
p 6FPdt) typedef T2 & result;
W2\Q-4D } ;
TWFi.w4pY template < typename T >
^@0-E@ {c
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+r
2\v {
WSPlM"h return (T & )r;
`&-)(# }
yhi6RDS template < typename T1, typename T2 >
235wl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
56R)631]p {
8!uqR!M<C return (T2 & )r2;
'WW[' }
.^J7^Ky, } ;
yAt,XG3 \.7O0Q{ E5}wR(i,4 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> >。
l;gj],* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
NFQR 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"Lp"o .`ppp!:a4 return l(i, j) = r(i, j);
,`lVB#| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^%qhE8 .g6DKjy> return ( int & )i;
M~1 n# return ( int & )j;
x>yeF,q1 最后执行i = j;
8 O5@FU
3 可见,参数被正确的选择了。
'F665 + ^9;<>P i+z;tF` 0$9I.%4jAJ CdN,R"V0$@ 八. 中期总结
@Yy:MdREA 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:
mjd9]HgN 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D>c-h)2| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
oqOXRUy 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
E'g2<k >{dj6Wo mfNYN4Um6 dU~DlaEy( Fq<;- 2-3|0<` 九. 简化
6jIW)C 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。
jBvZ>H+w~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*qLOr6 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:
){.J`X5r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
IiV#V +-*/&|^等
G
39 2. 返回引用。
Tmo+I4qoL =,各种复合赋值等
ktr l | 3. 返回固定类型。
Hlw0ia 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,DT=( 4. 原样返回。
cQaEh1n operator,
W~1MeAI 5. 返回解引用的类型。
Z-!W#
operator*(单目)
#z\{BtK 6. 返回地址。
?V}AwLX} operator&(单目)
^'|\8 7. 下表访问返回类型。
VvO/
operator[]
Wkk=x& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
hk O)q|1 operator<<和operator>>
+C{ %pF [akyCb 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。
Us]Uy|j 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
cXO_g!&2A c !ybz{L template < typename Left >
"/)}Cc,L struct value_return
'S
f {
ZR3x;$I~4 template < typename T >
^%v<I"<Uq5 struct result_1
xpf\S10e {
3eV(2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
43mV ~Oj } ;
J jCzCA:K_ uxq!kF'Ls template < typename T1, typename T2 >
$h Isab_ struct result_2
Z' 0Gd@/ {
$?OuY*ZeY9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
a/.O,&3
} ;
eTc0u;{V } ;
)p MZ5|+X G;+hc%3y -L/5Nbup 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Sdc;jK 9d! $+Hv5]/hb 下面我们来剥离functor中的operator()
5Dy800.B2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~%4#R4& &8Cuu$T9) return l(t) op r(t)
KUfk5Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0VV 1!g return op l(t)
N~-N Q return op l(t1, t2)
%^=fjJGV{~ return l(t) op
Fc;)p88[ return l(t1, t2) op
`A\
!Gn? return l(t)[r(t)]
y?-wjJS> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T|p$Ddt`+ 'iN8JO> 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
877>=Tp| 单目: return f(l(t), r(t));
<R:KR(bT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
T8.@}a 双目: return f(l(t));
OC'cP[$ _ return f(l(t1, t2));
H~c+L'= 下面就是f的实现,以operator/为例
dG|srgk+ !U$ %Jz struct meta_divide
~9qDmt,i {
|52VHW8c template < typename T1, typename T2 >
vm+EzmO,! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
BCya5!uy {
_Gy*" ;E return t1 / t2;
'}c0:,5 }
t_YiF%}s } ;
3\FiQ/? ;o\0:fzr 这个工作可以让宏来做:
[IxZweK J=/|iW #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j0sR]i template < typename T1, typename T2 > \
voaRh@DZ%/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
F!VC19<1O8 以后可以直接用
17G7r\iNYq DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$Q|66/S^ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Nuk\8C (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
FuaGr0] EOV<|WF> =o=)EU{~ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
p/WEQ2 @4_CR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9dw02bY` class unary_op : public Rettype
||7r'Q
{
Zx<s-J4o=w Left l;
Z{RgpVt public :
L[+65ce%* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8|7fd|6~ VLtb16| template < typename T >
SDV} bN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"P< drz< {
_y`'T;~OY return FuncType::execute(l(t));
C,-V>bx g }
1K,bmb xRt qO>BF/)a( template < typename T1, typename T2 >
2:i`, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*D]/V U {
kaUH#;c>_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
=#1iio&
}
D6_16PJE } ;
33couAP# }?>30+42: }(J6zo9(x 同样还可以申明一个binary_op
1S\q\kz->D |U$oS2U\m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,Mc}U9)F class binary_op : public Rettype
&nj@t>5Bs$ {
$|z8WCJ Left l;
=bf-+gZD Right r;
~v9\4O public :
g<KBsz!{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Czb@:l%sc P 2;j>=W template < typename T >
g;=jZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ep[7#\}5 {
SL:o.g(>4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
?{cF'RB. }
!e.@Xk.P6 Tb}`]Y`X template < typename T1, typename T2 >
V# w$|B\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?mRU9VY {
IcPIOCmOc return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$9*Xfb/ }
L3X>v3CZ5 } ;
ykl./uY' 1NN99^q "v jFL9 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
yBauK-7*c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
PWL Mux DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)F]E[sga 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。
sP5PYNspA 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
2#6yO`?uo 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。。。
|;{wy 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.'+Tnu(5q 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)
$CHri| 下面是修改过的unary_op
_l}&|: ^N`ar9Db template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
tB}&-U|t[~ class unary_op
y| @[?B {
FL0(q>$*8 Left l;
yZ 6560(q A#2Fd7& public :
n`0}g_\q 3boINmX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+Medu?K
` F7# template < typename T >
x1$fkNu struct result_1
aQ]C`9k {
gjvKrg typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vlm&)DIt } ;
R(r89bTQ bNY_V;7Kw` template < typename T1, typename T2 >
~;il{ym struct result_2
mm\J]Cc` {
`IkWS7| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?8b?{`@V } ;
`dn|nI2 U`IDZ{g template < typename T1, typename T2 >
GvF~h0wMt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&`pd&U{S* {
Mh[;E'C6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LJfd{R1y+ }
!4]wb!F yYp!s template < typename T >
e<9IwS!/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<.s[x~b\` {
vDv:3qN7( return OpClass::execute(lt(t));
~WehG<p v[ }
vkASp&a HeNg<5v%Y } ;
vM1f-I-
. sgV 4mQ:i7~ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
29 Yg>R!/ 好啦,现在才真正完美了。
^yu0Veypy 现在在picker里面就可以这么添加了:
p_)V@7 K.",=\53 template < typename Right >
HPg@yx"U picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
80&JEtRh {
"^Tb8! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;
R&wr_% }
tO)mKN+
( 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
2^E.sf$f |.)oV;9 arrNx|y JN$v=Ox{ 2jOh~-LU 十. bind
m/Q@ - 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。
[- a2<E 先来分析一下一段例子
%'%ej^s-R 75jq+O_: r|{h7' int foo( int x, int y) { return x - y;}
xCEEv5(5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
!WR(H&uBr\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0.~QA+BD:S 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。
r-9P&*1 我们来写个简单的。
SZzS$6t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4T{+R{_Y1 对于函数对象类的版本:
&BFW`5N m@u!frE, template < typename Func >
=^|^"b struct functor_trait
Zq}w}v {
V ;
Yl:* typedef typename Func::result_type result_type;
z\sy~DM;> } ;
8G6PcTqv" 对于无参数函数的版本:
-sh S?kV ZXY5Xvt:v template < typename Ret >
"<Dn%r struct functor_trait < Ret ( * )() >
i"_)91RA {
%r=uS.+hrF typedef Ret result_type;
|Z0? } ;
m$NBG w 对于单参数函数的版本:
Yo/U /dB "
2Dz5L1v template < typename Ret, typename V1 >
N&]v\MjI62 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
SsIy ;l {
<%8j#@OdZ typedef Ret result_type;
cuO(*%Is1 } ;
9gZMfP 对于双参数函数的版本:
C},;M@xV ra0:Lg' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Vl%AN;o struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1`^l8V( {
aEo!yea typedef Ret result_type;
o8-BTq8 } ;
] QGYEjW 等等。。。
wc*5s7_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
j&6,%s-M`a mSp- template < typename Func >
*`mPPts} struct func_return
zH0%;
o} {
[ >O4hifq template < typename T >
9z$]hl struct result_1
WS/^WxRY {
n#uH^@#0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OL4I}^*, } ;
KkP}z 1P.
W 34 template < typename T1, typename T2 >
^VK-[Sz& struct result_2
:9Zu&t {
nm'sub typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{>H#/I8si } ;
6vbWe@#U/ } ;
nfJ|&'T 0 #pjfc `: kTb.I;S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<W~5;m (o~f6pNB, template < typename Func, typename aPicker >
M#LQz~E class binder_1
}S<2({GI {
LZch7Xe3 Func fn;
jJkM:iR aPicker pk;
hb9e6Cc public :
guz{DBlK KE1S5Mck> template < typename T >
PVP,2Yq! struct result_1
Fq!12/Nn {
F1JSf&8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%Koc^
pb) } ;
4:q<<vCJv kMWu%,s4 template < typename T1, typename T2 >
3UU]w`At struct result_2
o,[~7N {
#H{<nVvg^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JZQkr } ;
] e!CH
<N c9-$td& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
f{xR
s-u] EAn}8#r'(8 template < typename T >
}YW0?-G.$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DQ :w9 {
E1IRb': return fn(pk(t));
A ${b] }
kq6S`~J^R template < typename T1, typename T2 >
@[#U_T- I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;>QED {
Rq gH,AN return fn(pk(t1, t2));
|:$D[= }
y3F13 Z@% } ;
1@q~(1-o vCyvy^s-I #DApdD9M 一目了然不是么?
#P.jlpZk 最后实现bind
py`RH) Ja>UcE29 cN0|! nm* template < typename Func, typename aPicker >
1|bu0d\] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
eZ5UR014 {
"~Twx]Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
jY
EB`& }
DnvJx!#R Vo}3E] 2个以上参数的bind可以同理实现。
|};]^5s9 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。
@P#uH5U %ANo^~8 十一. phoenix
.yE!,^j.gB Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
AN7WMX OLJb8kO for_each(v.begin(), v.end(),
'c<vj
jIg (
,cPNZ-% do_
?jbE3fW [
*(YtO cout << _1 << " , "
Yr@_X ]
2ME"=!&5 .while_( -- _1),
0JQy-hpF cout << var( " \n " )
:_JZn`Cab )
IG0$OtG );
:VP4|H#SP })!d4EcZf 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
G3n* bv 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
/AV
[g^x2 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Mnyg:y*= 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T0s7aw[zm %^[45e sY+U$BYB> template < typename Cond, typename Actor >
Kdh(vNB> class do_while
}1]/dCv {
:bI4HXT3 Cond cd;
*6^|i} Actor act;
3#huC=zbf public :
fL.;- template < typename T >
=MDir$1Z struct result_1
]UKKy2r. {
U^vQr%ha typedef int result_type;
s^ rO I~ } ;
ZOc1 vj fiOc;d8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
8T92;.~( 7)$U>|= template < typename T >
";}Lf1M9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x3=W{Fv@4 {
^6[KzE#* do
}uo5rB5D {
8v@6 &ras@ act(t);
B3K!>lz }
1}#v<b$ while (cd(t));
@?iLz7SPk return 0 ;
I Gv_s+O-* }
/]"&E"X" } ;
>JwdVy^ r@FdxsCnGM +qq,;npi 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9 tkj:8_ 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。
Af1izS3 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。
Cnd70tbD ) 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。
$'e;ScH 下面就是产生这个functor的类:
_H}y7 %])-+T xEQ2iCeC template < typename Actor >
txQyHQ)@ class do_while_actor
H
.)}| {
EQ`;=I3J9y Actor act;
HmKvu"3 public :
Yao>F--? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5x?eun (UDF^ template < typename Cond >
5w"f.d' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]\5@N7h } ;
uMa: GDh7 .z&V!2zp m76**X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6g4CUP'Y 最后,是那个do_
#%z--xuJL #Z<pks2
y 5r"BavA class do_while_invoker
wGa0w*$ {
^;+lsEW public :
B%gk[!d}8 template < typename Actor >
='u'/g$'& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ha {
[0.>:wT return do_while_actor < Actor > (act);
W"Hjn/xSS }
kwNXKn/ } do_;
[M_pf2Y ! P/ ]o 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=<fH RX` 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
H6E@C}cyM 最后来说说怎么处理break和continue
,Hh7'` 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。
lnL&v'{ 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 ]