一. 什么是Lambda
*~
I HVU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ZKrK>X 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,
@,1_CqV %T>@Ldt &iw,||# HdtGyh6X0 class filler
l (rm0_ {
j[i*;0) | public :
p5E
okh void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!yj1X
Ar } ;
ij:a+T @C@9Tw2Y QyL]-zNg 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:
oy
jkk vkJyD/;= `:7r5}(^ W=A0+t%XC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Tv7W)?3h |DW^bv BMO,eQcB 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
jt}oq%Bf SujEF`" VtzZ1/JE &TRKd)w d 二. 战前分析
aWimg6q 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。
|-vyhr0 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
'fK=;mM 1J1Jp|j. *A!M0TK?i, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A4(L47^ /* --------------------------------------------- */
r6\g#} vector < int *> vp( 10 );
DZL(G [ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i7T#WfF /* --------------------------------------------- */
:tO?+1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!]s=9(O /* --------------------------------------------- */
<<S4l~"o int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cd,'37 pZ /* --------------------------------------------- */
cHr]{@7Cs for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
='D%c^;O8' /* --------------------------------------------- */
bE%
Hm! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'X+aYF}Ye >CKa?N; 5K9W5hA:D (9( xJ) 看了之后,我们可以思考一些问题:
SE(<(w 1._1, _2是什么?
*IbDA 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。
Y<POdbg 2._1 = 1是在做什么?
z5({A2q 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。
hoBFC1 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。
l+6@,TY1U 4d@0v n{ M6MxY\uM 三. 动工
mQ}\ptdfV 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Eyf17 74
ptd, 0P$19TN XdIno}pN template < typename T >
`m1stK(PO class assignment
{=I,+[( {
RgFpc*.T T value;
"fNv(> -7s public :
n5xG4.#G assignment( const T & v) : value(v) {}
anz7ae&P'K template < typename T2 >
`::j\3B&Y- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Us "G X_ } ;
JYjc^m H4v%$R;K o+OX^F0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*tZ3?X[b 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
UE_>@_T BSy4
d> :W&klUU" GPAC0K^p class holder
H"pYj {
}T902RL0 public :
"o;%em*Bc template < typename T >
J.2BBy assignment < T > operator = ( const T & t) const
Yy[=E\z {
oIE(`l0l return assignment < T > (t);
y'f-4E< }
}1CO>a< } ;
/-<]v3J 1: cq\Y Zq1> M'V; 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:
,9=P=JH =fBr2%qK static holder _1;
G@ybx[_[@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
KYcc jX b2F1^]p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
25, [<Ao 而不用手动写一个函数对象。
;ACeY O{]}{Ss 4byh,t )}w-;HX 四. 问题分析
h*P0;V`UX 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。
+f]I7e:qp 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。
]6=opvm 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+W>tdxOh 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
aM[fag$c 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&U.y): H-5f!>) 五. 问题1:一致性
e!i.u'z 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
=|- xj h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,aWfGh#$ nYRD>S?uz struct holder
Pd
6 {
*=E4|>Ul, //
I GcR5/3 template < typename T >
S9/\L6Rmf T & operator ()( const T & r) const
[MC}zd'/ {
8^-g yx' return (T & )r;
Z.>?Dt }
!})3Fb } ;
5U<o%+^El q|D*H9[ke 这样的话assignment也必须相应改动:
;NJM3g0I wAb_fU&* template < typename Left, typename Right >
y7*^H class assignment
BYS>" {
hW cM. Left l;
MT&q~jx* Right r;
\v9<L'NP) public :
e8]mdU{) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H~*[v" template < typename T2 >
&P8Q|A-u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
x2f_>tu2 } ;
T?5F0WKi `+r5I5 同时,holder的operator=也需要改动:
IZ4jFgpR +n`^W( template < typename T >
yFP#z5G assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
inGH'nl_ {
~u-`L+G"6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
tQ?}x#J }
e''Wm.>g(+ gwF@'Uu 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。
@1[LD[< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9=~jKl%\vJ )=D9L return l(rhs) = r;
7
~ Bo*UM 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。
lu.2ZQE 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Ki@8 X4*/h$48 w template < typename Tp >
C[$<7Mi|; class constant_t
Nb{oH +$b {
qm}7w3I^ const Tp t;
1-gX=8]] public :
C{S6Ri constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ma*9O |v^ template < typename T >
z#*GPA8Em: const Tp & operator ()( const T & r) const
kQBVx8Uq] {
1r w>gR return t;
%s)E}cGH }
~GY;{ } ;
@49^WY 9k"nx ," 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_H3cqD 下面就可以修改holder的operator=了
-)<Nd:A %BHq2~J template < typename T >
h;unbz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CGg6n CB {
pV-.r-P return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ri-wbYFaP }
?
8!N{NV ->#7_W 同时也要修改assignment的operator()
@o^sp|k ! AU$5"kBE template < typename T2 >
%I=J8$B]f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
42Ffx?Qmv 现在代码看起来就很一致了。
{5z?5i ?D KJkcmF}Q 六. 问题2:链式操作
"Ii!)n, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{S&&X&A`v 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。
i\eykYc, 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。
XAFTLNV> 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。
n<$I, IRE 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%E!0,y,: fu&]t8MJC template < typename T >
G`W+m*[U+M struct result_1
vA{[F7 {
Wl2>U(lj typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[E /3&3 } ;
Mo<p+*8u: %`\{Nxk 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
nz&JG~Qfm J/*[wj template < typename T >
e
O}mZN struct ref
&\K#UVDyhh {
~5#7i_%@E} typedef T & reference;
J\0YL\jw1K } ;
y@z#Jw< template < typename T >
^b.J z} struct ref < T &>
\5l}5<| {
\
a<Ye
T typedef T & reference;
?d%}K76V< } ;
ixkg, 0nd<6S+fs 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
MLb\:Ihy G j:| template < typename T >
A,/S/_Q= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P$QfcJq&c* {
3WVHI$A9 return l(t) = r(t);
X[[=YCi0 }
m1hf[cg 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
*\>2DUu\` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}bTMeCgI ,5*4%*n\ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
j?(QieBH _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fe$WR~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*dl@)~i +5 调用divide的对象返回一个add对象。
f<'C<xnf 最后的布局是:
G7<X l} Add
Tk:y>P!%a / \
.PxM
#;i2 Divide 5
_Owz% / \
nNKL{Hp _1 3
L$Q+R' 似乎一切都解决了?不。
1 &<@(S< 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
VQ;=-95P 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Xz@>sY>Jc OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
"8I4]' l]Sui_+ZU template < typename Right >
8K/lpqw assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D.e*IP1R Right & rt) const
ZjK~s)RC {
90!Ib~7zH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+A3H#' }
.,,73" 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U8mu<) XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
8FITcK^ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
A0ToX) |C 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
BSY#xe V 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
m @%|Q; 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
wMoAvA_oS 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
@!da1jN +9J>'oe'D template < class Action >
on\\;V_/Q class picker : public Action
>R<fm {
[C6?:'}FA public :
%r"GL picker( const Action & act) : Action(act) {}
9vu8koL // all the operator overloaded
'3Ie0QO]"% } ;
s$_#T K36B9<F 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]#Wve 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:
_;{-w%Vf qg/5m;U template < typename Right >
gib]#n1!p picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/["T#` {
^d*>P|n*@e return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M)7enp) F. }
V]}b3Y!( Vvj]2V3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;GSJnV 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。
*&]l 2LU'C,o? template < typename T > struct picker_maker
cIp h$@ {
i`$rzXcS typedef picker < constant_t < T > > result;
)QD}R36Ic } ;
`9l\~t(M
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
pS;dvZ {
D.b<I79bX typedef picker < T > result;
val<N293L> } ;
(T01hR& j+hoj2( 下面总的结构就有了:
v"+EBfx 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。
(&,R1dLo 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。
v_0!uT5~NE picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
KoJG!Rm 至此链式操作完美实现。
r
`dU
(T! Tt|6N*b' *
U4:K@y 七. 问题3
o=QF>\\ 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。
*lAdS]I !%r`'|9y template < typename T1, typename T2 >
Rjl __90
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:F=nb+HZ {
`WS_*fJ5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2\de |' }
~*Qpv&y) m9@n 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:
17oxD ($>0&w template < typename T1, typename T2 >
;7k7/f: struct result_2
>>zoG3H! {
KCE-6T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@/L. BfTz } ;
|$2N$6\SP J
*?_SnZ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Vz]=J;`Mz 这个差事就留给了holder自己。
C:MGi7f x~^I/$ |81N/]EER template < int Order >
6~WE#z_ class holder;
o q)"1 template <>
V&v~kzLr+ class holder < 1 >
T(^8ki {
gq3OCA!cX public :
GuvF template < typename T >
a|uZJ* struct result_1
f"N3;,Oc {
{PtTPz typedef T & result;
8 {%9%{ } ;
L"%eQHEC& template < typename T1, typename T2 >
z
5+]Z a~ struct result_2
+lJ]-U|P {
8T
)ELhTj typedef T1 & result;
JSK5x(GlH } ;
-U[`pUY?f template < typename T >
Fjt, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P%HyIODS {
%nf=[f return (T & )r;
g8A{aHb1} }
q.Z#7~6`3 template < typename T1, typename T2 >
v=1S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i!x5T%x_ {
@|%ICG c return (T1 & )r1;
eh4"_t }
S@NhEc } ;
M|e
n>P (Gc`3jJ template <>
l zPS
RT class holder < 2 >
luk2fi<$ {
1e&b;l'*= public :
![ID0}MjJ template < typename T >
-Bv1}xf=6 struct result_1
dt&Lwf/ {
l(\8c><m typedef T & result;
=2]rA } ;
VQjFEJ template < typename T1, typename T2 >
1";e'?^x struct result_2
X3iRR{< @ {
D s,"E#? typedef T2 & result;
i}F;fWZ` } ;
6@;L$QYY-V template < typename T >
_|wY[YJ[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x~Ly$A2p {
Z)T@`B6
return (T & )r;
?V:]u3 }
[3sxzU!t~ template < typename T1, typename T2 >
Y_>-p(IH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~V"cLTj" {
C|IQM4 return (T2 & )r2;
Qwo9>ClC }
wDMB } ;
4m[C-NB!g cW\Y?x
Yk@s"qm3 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> >。
c0Ro3j\p 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q=%
C ( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y1aF._Z `=$jc4@J return l(i, j) = r(i, j);
Z6([/n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wp*&&0O! ( WtE`f;Q return ( int & )i;
_6S
b.9m return ( int & )j;
>c\v&k>6. 最后执行i = j;
)F#<)Evw 可见,参数被正确的选择了。
$]U5 ]op^dW1;0_ bo !] r]O@HVbt$ E(3+o\w 八. 中期总结
&G|jzXE 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:
YEPG[W<kg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2{]S_. zV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`NWgETf^# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
IL2Gsj)M QDgEJ%U- QD;f~fZ (6#yw`\ H0b6ZA%n ivUsMhx>S, 九. 简化
!0csNg! 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。
K9O,7h:x 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
FDd>(!> 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:
E<#4G9O< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9H, &nET +-*/&|^等
&G@-yQ 2. 返回引用。
Kg TGxCH =,各种复合赋值等
kl3S~gE4@ 3. 返回固定类型。
MLD>"W 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"kBqY+:Cn 4. 原样返回。
P2Qyz}!wo operator,
r{B,uj" 5. 返回解引用的类型。
0.BUfuuh operator*(单目)
2HK 6. 返回地址。
kGuk
-P operator&(单目)
$sL|'ZMbS 7. 下表访问返回类型。
q>|[JJ*6_N operator[]
&A9A#It 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#C,f/PXfaB operator<<和operator>>
bu"68A;> #u<oEDQ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
51ajE2+X& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
U_}A{bFG sAD P~xvU
template < typename Left >
ADv"_bB:h struct value_return
Oz#EGjz {
_[{:!?-? template < typename T >
,7fc41O3V struct result_1
'=Kof1 {
C/CfjRzd typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#?$'nya*u } ;
<`p75B APtselC template < typename T1, typename T2 >
7tfivIj)e struct result_2
,y8I)+ {
<jRFN&"h} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6mF{ImbRbS } ;
{r].SrW9s9 } ;
#[U9(44, fr'huvc Hr<C2p^a 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-wfRR>)d io9xI3{ 下面我们来剥离functor中的operator()
l\=-+'Y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NHFEr Bd[L6J) return l(t) op r(t)
a:-)+sgHw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
aZawBU.: return op l(t)
ANFg]g.Az return op l(t1, t2)
.?i-rTF: return l(t) op
C'8!cPFVv return l(t1, t2) op
EOBs}M; return l(t)[r(t)]
jI{~s]Q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
RhV:Z3f`6 &G
pA1 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:
znQ'm^ h 单目: return f(l(t), r(t));
Q9yGQu return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
=~\]3g 双目: return f(l(t));
Xb<DpBrk return f(l(t1, t2));
I NPYJ#% 下面就是f的实现,以operator/为例
\=w'HZH#+ 4j=<p@ struct meta_divide
V{T{0b"\U {
h"PS-]:CD template < typename T1, typename T2 >
S7UZGGjTk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ib(>vp$V {
SvX=isu!. return t1 / t2;
oTF^<I-C }
TDAWI_83- } ;
.B 85!lCF P>{US1t 这个工作可以让宏来做:
42V,PH6o X/E7o92\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Z@uTkqG) template < typename T1, typename T2 > \
%qS]NC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bSrRsgKvT 以后可以直接用
w\o)bn DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+
%MO7vL 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
(Pk"NEP (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。。。)
Ue{vg$5|| Sg. +`xww3 }xkLD! 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
?~aZ#%*i8 $Wr\[P: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tLD~ class unary_op : public Rettype
1jH7<%y {
6WE&((r^ Left l;
^s^JzFw public :
@,x_i8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6%gB
E }A4nJ>`tq template < typename T >
i\=z' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x7P([^i {
Sc1+(z return FuncType::execute(l(t));
>
$w^%I }
Q;$
9qOF W NwJM template < typename T1, typename T2 >
s;fVnaqG: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f{y] {
/OQK/
t63 return FuncType::execute(l(t1, t2));
:vc[/< }
<i_>
y~v` } ;
x],8yR)R dSOlD/c
6X@mPj[/ 同样还可以申明一个binary_op
10C 2= ;YK!EMM4!h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Aautih@LX class binary_op : public Rettype
gEZwW]r- {
NXzU0 Left l;
?xtt7*'D Right r;
kAZC"qM%i public :
CY*ngi & binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
EKZ$Q4YE s<A*[ template < typename T >
Q~fwWp-J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yv)Bj {
yWj9EHQU[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
5/& 1Oxo }
`%-4>jI9- X^zYQ6t template < typename T1, typename T2 >
g3|BE2? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#*!+b {
Vh"MKJ'R^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9o-!ecx} }
kWB, ;7 } ;
Ya}T2VX 3g4e']t NH'1rt(w 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Eo%UuSi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+yzcx3< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\'n$&PFe 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。
X'cf&>h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
r%0pQEl 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。。。
[NYj.#,oR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]e^R@w 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)
:
@'fpN 下面是修改过的unary_op
p/r~n'g$ {mNdL J template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
TE3*ktB{N class unary_op
(# JMB) {
@Z?7E8( Left l;
WK
pUn8&N
g[/^cJHQ public :
mO#I nTO ]#F q>E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Mv|vRx^b p1+7<Y: template < typename T >
9160L qY struct result_1
b.QpHrnhtK {
vFTXTbt'h typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
A2Q[%A } ;
M]c7D`%s YzVN2f!n template < typename T1, typename T2 >
"37*A<+f struct result_2
#nKRTb+{ {
g^1r0.Sp{8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j5kA^MTG } ;
^w>&?A'! f2NA=%\ template < typename T1, typename T2 >
p~h4\.*` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t) LU\! {
Q/p(#/y#b return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IWQ&6SDW$z }
+Y7Pg'35 M~-h-tG template < typename T >
<nBo}0O} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PNf&@ {
Y+FP return OpClass::execute(lt(t));
XTV0Le\f }
&`\ ep9 9qEOgJ } ;
[6H}/_nD ]3}feU+ :AZp} 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
dsV ~|D6: 好啦,现在才真正完美了。
3c b[RQf 现在在picker里面就可以这么添加了:
=nzFd-P %*6RzJO6 template < typename Right >
sc%dh?m7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
{ih:FcI
{
L_^`k4ct return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
cv= \g Z }
zhX;6= X2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
7{-@}j` W,Ty=:qm* 3Y`>6A= zO%w_7w )!A 2> 十. bind
NEMEY7De2 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
\7yJ\I 先来分析一下一段例子
#pX8{Tf[ PB+\jj 5C B%=iL{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
g92dw<$> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Hq?& Qo bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yxvjg\!& 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。
PcB{=L 我们来写个简单的。
usy,V"{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
UeA2c_
5 对于函数对象类的版本:
zj{(p Z1 I0iY+@^5 template < typename Func >
_lP4}9p struct functor_trait
7,h3V=^)Q {
};rm3;~ eg typedef typename Func::result_type result_type;
)6=gooe] } ;
GMdI0jaG# 对于无参数函数的版本:
AFGwT%ZD KSc~GP_ template < typename Ret >
^sV|ck struct functor_trait < Ret ( * )() >
.Vmtx {
~T 02._E typedef Ret result_type;
+`| mJa } ;
<7^Kt7k 对于单参数函数的版本:
3p_b8K_bG @bT3'K-4 template < typename Ret, typename V1 >
dQ<(lzS~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_s*!
t {
ra]:$XJ5=a typedef Ret result_type;
%K?iNe } ;
.fEwk 对于双参数函数的版本:
Ukc'?p,* jn$j^51`C template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
wWTQ6~Y%d struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'0RRFO {
Ff<)4`J typedef Ret result_type;
B'p5M.6d#: } ;
4\ FP 等等。。。
|'<vrn 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xl8#=qmCD nWGR5*e: template < typename Func >
*Tp]h 0 struct func_return
vTd-x>n {
>jMH#TZaX template < typename T >
"15=ET struct result_1
]G*$W+G] {
/lJjQ]c;> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
59i] } ;
PBrnzkoY 2ce'fMV template < typename T1, typename T2 >
O&V[g>x"U struct result_2
&Mj1CvCv {
BFh$.+D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/cfHYvnz } ;
Rg&19}BU } ;
-NzTqLBn gI{ =0 <HF-2?` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
bMmra.x4L 9|=nV|R'6 template < typename Func, typename aPicker >
qlUzr.^- class binder_1
B+46.bIH {
!
=WcF5 Func fn;
H)5QqZ8 aPicker pk;
tpo>1| public :
#ZWl=z5aBi ]fE3s{y
&- template < typename T >
.S_QQM}Q struct result_1
U5<@<j(@ {
o/1JO_41 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RZh}: } ;
X+iK<F$ !M(:U,?B template < typename T1, typename T2 >
0`n
5x0R struct result_2
8=F %+ {
jDTUXwx7V typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hnzNP\$U] } ;
c~+l-GIWm "w&/m}E,[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O]{*(J/t _|<BF template < typename T >
m7m
\`; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5UOk)rOf {
"8HE^Po/pn return fn(pk(t));
s$GF 95^ }
ET-Vm >] template < typename T1, typename T2 >
_-%d9@x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M|r8KW~S) {
i03gX<=* return fn(pk(t1, t2));
t`u!]DHv }
~@P )tl> } ;
j=ihbR^]Tl h8=h >W- Qra> }e%* 一目了然不是么?
&{W^W8,% 最后实现bind
WZ?!!
bulboyA pjN:Y] template < typename Func, typename aPicker >
*Jt8 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?9e] {
}bMWTT return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2xTT)9Tq* }
?@UAL.y V@Wcb$mgk 2个以上参数的bind可以同理实现。
uV~e|X
"9s 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。
:woa&(wN;1 <Wy>^<` 十一. phoenix
3eKQ<$w Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}q'WC4. GuO`jz F for_each(v.begin(), v.end(),
f1Zt?= (
kCA5|u do_
cNj*E
=~; [
io4aYB\ cout << _1 << " , "
D1Yh,P<CF\ ]
;+`uER .while_( -- _1),
e<5Y94YE cout << var( " \n " )
<Tx C!{< )
lLCdmxbT );
#T \ 0M8.U 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:
&+r4 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
El6bD% \G operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
g$3>~D 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>}SRSqJu JD~a UB% gj+3y9 template < typename Cond, typename Actor >
L'9N9CR{i class do_while
*IZf^-=Q {
HarFE4V Cond cd;
R0<< f] Actor act;
U:|H9+5 public :
s, XM9h>P4 template < typename T >
Gzm$OHbn struct result_1
o~C('1Fdb {
U CY2]E typedef int result_type;
)#`H."Z } ;
AyTx' u m;/i<:` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
FFe)e>bH m mw-a0 template < typename T >
g:gB`8w? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^\wl2 {
inF6M8
A1 do
n}J^6:1 {
SxMj,u%X/ act(t);
o6|-=FcvC }
0H:dv:#WAI while (cd(t));
f=I:DkR return 0 ;
R]QpMj%o }
C5n?0I9 } ;
5I,$EGG Ze
?
g 0ar=cuDm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|F!F{d^p 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。
E
_iO@ 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。
mU G
%LM 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。
8QF`,oXQO 下面就是产生这个functor的类:
gb 4pN nGrVw& ;nB2o-% template < typename Actor >
bPd-D-R class do_while_actor
-7`-wu {
Sz0+<F#5 Actor act;
.nZ3kT` public :
qY(:8yC36 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
T9)wj][ . ,7,;twKz template < typename Cond >
9*}gl3y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,{{SI } ;
dr})-R o&-L0]i| T-8J 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
77Q}=80GU; 最后,是那个do_
(0jr;jv #":a6%0Q JJf<*j^G class do_while_invoker
L11L23: {
UK3a{O[5 public :
`WlE|
G[ template < typename Actor >
/f3m)pT do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
#`/QOTnm2c {
`Q%NSU? return do_while_actor < Actor > (act);
|E|6=%^ }
SS8ocGX } do_;
3"rkko?A Lk.h.ST 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7BFN|S_l 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
agsISu( 最后来说说怎么处理break和continue
6Rz[?-mkLO 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。
GGE[{Gb9 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 ]