一. 什么是Lambda
qf<o"B|_9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\9od*y 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,
Az#kE.8b*A -;qK_x p-rQ'e [C~N#S[] class filler
",,.xLI7 {
Q^l!cL| { public :
Ah5o>ZtcO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
T-kHk( } ;
w-v8P`V 1 <lfo^B 2\+N<-(F5 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:
2.v`J=R aM,g@'.= M\IdQY-c oblw!) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
n:s _2h(u mc@Z+t' 1Ak0A6E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
een62-` VAyAXN~ ~YviXSW j>v8i
bS( 二. 战前分析
{CVZ7tU7] 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。
C$LRX7Z`o 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
X9^q-3&60 bmKvvq k][{4~z
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0D `9 /* --------------------------------------------- */
4Sdj#w vector < int *> vp( 10 );
pjSM7PhQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$ >].;y?$ /* --------------------------------------------- */
QAZs1;lU sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]2iIk=r$ /* --------------------------------------------- */
3!#FG0Z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9Q\B1Q /* --------------------------------------------- */
_25PyG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=>A}eR1Y /* --------------------------------------------- */
<&)zT#" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
t 0p '9<8<d7? +G7[(Wz(z 7suT26C 看了之后,我们可以思考一些问题:
q%/.+g2-\ 1._1, _2是什么?
92b}N|u 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。
Tpkt'|8 2._1 = 1是在做什么?
G#uB%:)&0u 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。
.6bo 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。
0 EA3>$; v"Ryg]^_ \]\GDpu[ 三. 动工
c@4$)68 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2t{Tz}g* XZ8]se"C 6KN6SN$ zd F;! template < typename T >
e-lc2$o7{ class assignment
!I91kJt7 {
0YoV`D,U T value;
'^_^o)0gp public :
tBsvi%F assignment( const T & v) : value(v) {}
^ ~Tn[w W_ template < typename T2 >
;vpq0t` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W}(T5D" 3x } ;
j4=\MK ;LKYA?=/V x&EMg! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
rO/Sj<0^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
b!"FM/% !)}z{,Jx
X]GodqL\ 6W;`}'ap class holder
X2Q35.AB {
qpa}6JVQ+j public :
O\%0D.HEz template < typename T >
v&f\ Jv7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
<fMQ#No {
zP c54>f return assignment < T > (t);
PVmePgF
}
"`Xbi/i } ;
YNp-A.o
W@ Ou
f \%E< eOZ~p 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:
8N<mV^|} $!\L6;: static holder _1;
.I^Y[_.G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-Wre4^,v 7.kH="@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$8[JL\ 而不用手动写一个函数对象。
"`a,/h' PdRDUG{Jy L,,*8 rQpQqBu 四. 问题分析
f&$$*a 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。
-7Kstc- 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。
P4E_<v[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l)EtK&er(} 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4>Nig.# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_C'VC#Sy /}CAd 五. 问题1:一致性
FL0yRF5 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?|
rK'O 85)eU 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
("<4Ry.u Fa #5a'}I struct holder
$lUz!mjG {
vrvi]
Y8 //
a5w E{K template < typename T >
kpQN>XV# T & operator ()( const T & r) const
OE}c$!@ {
,wyEo>>4) return (T & )r;
wDBU+Z }
D<*)^^ } ;
Q7mikg=1- ZA'0q 这样的话assignment也必须相应改动:
-KqMSf&9 'loko#6 template < typename Left, typename Right >
/c7jL4oD class assignment
(^<skx> {
=#&+w[4?&. Left l;
N)KN!! Right r;
T@n};,SQ public :
;YBk.}
% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9h6siK(F template < typename T2 >
/-=h|A#Kh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
V.ae 5@; } ;
HisH\z/i5) Enp;-wG:- 同时,holder的operator=也需要改动:
y+Bxe)6^V )cm^;(#pV template < typename T >
)R"UX:Q> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
zzT4+wy` {
,V;HMF.
return assignment < holder, T > ( * this , t);
bGlr>@;-r }
(!Fu5m=<8 ~P*{%= a 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。
aQj6XGu 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
H*",'`|- W4nhPH( return l(rhs) = r;
;g<y{o"Q3p 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。
OgCNqW
d- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SkU9iW(k N#X*
0i" template < typename Tp >
i> {0h3Y class constant_t
@U =~c9 {
gaE8\JSr const Tp t;
[o
6 public :
J@ 8OU constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g}*p(Tp9: template < typename T >
)k4&S{= const Tp & operator ()( const T & r) const
~!/a gLwY {
?H8dyQ5" return t;
]tmMk7 }
veS)
j?4 } ;
"R%
RI(
y{ xhMAWFg| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
o9OCgP`Y 下面就可以修改holder的operator=了
NezE]'} 9]I{GyH template < typename T >
mCQ:<# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~/2OK!M {
B}N1}i+
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r(zn1;zl }
t&_X{!1X"w &(|x-OT 同时也要修改assignment的operator()
U8<C4 s/P+?8'9 template < typename T2 >
cSmy
M~[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
iaRCV6cl 现在代码看起来就很一致了。
"Sw raq GX*9R> 六. 问题2:链式操作
r<Q0zKW!jN 现在让我们来看看如何处理链式操作。
pK0@H "$8 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。
LFvZ 7M\\ 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。
9)4_@rf% 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。
jQ-2SA O 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+Y>oNX1KN ]y"=/Nu-Ja template < typename T >
.P ??N struct result_1
,!P}Y[| {
bb-u'"5^] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
O! _d5r&, } ;
KNOVb=#f_ .k|\xR 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:
caV DV OLqynY template < typename T >
^szi[Cj struct ref
P5lk3Zg' {
U7-*]i k typedef T & reference;
f#gV>.P;h\ } ;
4"\%/kG template < typename T >
@\a~5CLN struct ref < T &>
U+!&~C^y {
WDt 6{5T typedef T & reference;
*0<)PJ T } ;
F]s:`4 x1}Ono3"T 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Uyd' uC F;BCSoO4 template < typename T >
,}wFQ9*|W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^S!;snhn {
xRqA^Ad return l(t) = r(t);
MXDUKh7v3 }
Ms-)S7tMz 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。
"ZFH_5< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#WAX&<m a TPq1u 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
v3<q_J'qT _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^Ww5@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g1Osd7\o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
s3VD6xi7 最后的布局是:
2)-4?uz~ Add
?MS!t6 / \
>oC{YYcK Divide 5
YoWXHg!U / \
/NxuNi;5 _1 3
"|V}[ 2 似乎一切都解决了?不。
8O[l[5u& 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。
be?Bf^O> 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。
5gb:,+ 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:
uJ0Wb$% }^^c/w_ template < typename Right >
flOXV
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R]0`-_T Right & rt) const
FW{K[km^P {
'"'RC O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$KlaZ>Dh }
d$Y_vX< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(;-_j/ 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。
p8Z;QH* 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。
#L57d 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。
&2I8!Ia 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。
F@zTz54t 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?
Oz)/KZ 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:
lr@w1* VCvf'$4(X template < class Action >
VmRfnH" class picker : public Action
9mjJC {
m7i(0jd
+ public :
}{Ra5-PY picker( const Action & act) : Action(act) {}
+[4y)y` // all the operator overloaded
U]g9t<jD } ;
P!!O~P kfZ(:3W$ 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。
0|8cSE<
i
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:
D|^N9lDaQ [a?bv7Kz template < typename Right >
A;o({9VH`Z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ge^,hAM' {
^66OzT8A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=YD<q:n4 }
ukRmjHbLf Mc$rsqDz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
E[4
vUnm- 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
L!,@_ =d]}7PO~ template < typename T > struct picker_maker
( GoPXh {
}}k*i0 typedef picker < constant_t < T > > result;
5u3KL
A } ;
?Mn~XN4F_ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{dn:1IcN {
l}&2A*c. typedef picker < T > result;
M0OIcMTv } ;
F/3L^k] B+Ft
> 下面总的结构就有了:
}w-M. functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
~$hR:I1 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。
C%CgWO`Xj picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%5nEyZOq 至此链式操作完美实现。
%~,Fe7#p R.vOYzo yO,Jgn 七. 问题3
i
^2A:6}? 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。
AlkHf]oB N">#fYix template < typename T1, typename T2 >
o$V0(1N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'f.k'2T {
WWo"De@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
e,lLHg }
5% }!z~8Y4 Rw FA 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:
]lqZ9rO rBy0hGx template < typename T1, typename T2 >
AjoIL struct result_2
%d%?\jV b {
0Ub'=`]5a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
E> $_
$' } ;
pZ3sp! He}?\C
Bo 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?
[-\U)>MY(p 这个差事就留给了holder自己。
.D\oKhV( [IAk9B.\ b;#_?2c template < int Order >
$)BPtGMGo class holder;
lyyf&?2 template <>
\7pEn class holder < 1 >
^:}C,lIrG {
y6x./1Nb}< public :
FK94CI template < typename T >
`!(%Rk struct result_1
aw~h03R_Z {
p<}y'7( typedef T & result;
,v#n\LD` } ;
dUl"w`3 template < typename T1, typename T2 >
kqxq'Aq)d struct result_2
@^ *62 {
X%kJ3{ typedef T1 & result;
^u1Nbo } ;
8#- Nx]VM template < typename T >
uXLZ!LJo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%e3E}m> {
V0W4M% return (T & )r;
" a,4E{7 }
!$>b}w' template < typename T1, typename T2 >
9!Jt}n?!g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PHY!yc-LjV {
`'k2gq& return (T1 & )r1;
N&kUTSd }
9F?-zn;2s } ;
CQ^(/B^c <t*<SdAq>` template <>
Vsw:&$ class holder < 2 >
8oXp8CC {
qswC>Gi public :
z@pa;_ template < typename T >
ZkQ6~cM struct result_1
VmN 7a6a {
P8|ANe1
v typedef T & result;
yFQaNuZPC } ;
%*wEzvt* template < typename T1, typename T2 >
HW,v" struct result_2
x?0K' {
l^B4.1rT typedef T2 & result;
)pT5"{ } ;
;aX?K/ template < typename T >
\%.oi@A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jYFmL_{ {
t u{~:Z( return (T & )r;
?!/8~'xA6 }
wU<j=lY?f template < typename T1, typename T2 >
n:) [%on typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GKSF(Tnj {
F4WX$;1 return (T2 & )r2;
gsM^Pu09ud }
|G$-5
7fk } ;
sPeTW*HeR Ip=QtNW3\ rqdN%=C 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> >。
q(^iT~} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_KxR~k^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
I"x|U[*B /j4G} return l(i, j) = r(i, j);
Mx`';z8~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
aX6}:"R2C J'7;+.s( return ( int & )i;
GEh( pJ return ( int & )j;
VKX|0~ 最后执行i = j;
x=Oy 6" 可见,参数被正确的选择了。
D1 v0`od' -PGxG 8S S-Vj$asv! 0)~c)B:5 $@71 w~y 八. 中期总结
QRBx}!:NZ# 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
N[Ei%I 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
g52)/HM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
JJSE@$",\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
C58o="L3S ~9vK6;0 ujmIS~" j|K;Yi r<!nU&FPD: a|oh Ad 九. 简化
Yk|.UuXT 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。
w4\
3* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#{J~
km / 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:
N#"l82^H* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
I^ ![)# FC +-*/&|^等
JJ}DYv 2. 返回引用。
r hucBm =,各种复合赋值等
Og1vD5a 3. 返回固定类型。
YW/V}C'> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
U4K ZPk 4. 原样返回。
Cb+$|Kg/"b operator,
.udLMS/_ 5. 返回解引用的类型。
>c<xy>N operator*(单目)
UdM2!f 6. 返回地址。
;R#RdUFH operator&(单目)
Rk#'^} 7. 下表访问返回类型。
y2s(]#8 operator[]
j=M%*`@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
BSgT
6K operator<<和operator>>
?2Z`xL9QT 6Q]c} OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Z@&%"nO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
tUc<ExvP, M."/"hV`- template < typename Left >
([>__c/Nd struct value_return
2sk7E'2( {
``:[Jr& template < typename T >
NQ 6oyg@& struct result_1
1v`|mU}i, {
E7? n'!= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j<0;JAL } ;
{2P18&=
qmFbq<& template < typename T1, typename T2 >
.nrbd#i- struct result_2
la-:"gKC {
*!&?Xy%\"j typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,pGA|ob } ;
4}/gV) } ;
f)z(9JJL E wFq1~ q6C`hVMl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z7`|N`$Z#s NFEr ,n 下面我们来剥离functor中的operator()
iz`>'wpC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
hB.8\-}QMq #\m.3!Hcr return l(t) op r(t)
z`E=V return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K2xHXziQ return op l(t)
: q%1Vi return op l(t1, t2)
tNzO1BK return l(t) op
HB5-B XBU return l(t1, t2) op
eQ#i.% return l(t)[r(t)]
>L4F'#I return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8&"Jlz
| l$9k:#\FD 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
!0Nf`iCQ( 单目: return f(l(t), r(t));
i)X~L4gn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+<F3}]] 双目: return f(l(t));
PLs`Ci|` return f(l(t1, t2));
tR'RB@kJ 下面就是f的实现,以operator/为例
hZ
e{Ri 5yoi;$~}_0 struct meta_divide
M NwY
{
j;_ template < typename T1, typename T2 >
?i#x13 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
fv8x7l7 {
@XzfuuE] return t1 / t2;
k@|px#kq }
SQ[D2v } ;
bRm;d_9zC lD[@D9 这个工作可以让宏来做:
@U5gxK* 9]IZ3
fQX #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z!bT^_Cc0 template < typename T1, typename T2 > \
hwXsfh | static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
h?SRX_ 以后可以直接用
fTy:Re DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
l5H5!$3~ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
+)q ,4+K%} (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
MT>(d*0s *,lDo9 :g63*d+/G 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
67Pmnad Lv%t*s2$/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E#(e2Z= class unary_op : public Rettype
4uoZw3O {
QH(&Cu, Left l;
k $gcQ:| public :
eu$VKLY* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9 CZ@IFS _^GBfM. template < typename T >
MjC<N[WO>N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TCyev[( {
o<!H/PN return FuncType::execute(l(t));
:h34mNU }
v {HF}L CS~onf<xz template < typename T1, typename T2 >
=Vs?=|r typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PA,aYg0f {
m-Jy
4f# return FuncType::execute(l(t1, t2));
+yfUB8Xw }
UG`~RO } ;
0$Rn|yqf% ~\NQkaBkY |Vz)!M 同样还可以申明一个binary_op
ms}o[Z@n \X*y~)+K` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LZ_VLW9wE class binary_op : public Rettype
,S`n?.&& 7 {
5O]tkHYR Left l;
xJ/)*?@+ Right r;
unn2I|XH public :
p! :oT1U binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^|Fy!kp _dk[k@5W{' template < typename T >
Pa d)| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vf.MSk?~ar {
7 "'PfP4c return FuncType::execute(l(t), r(t));
A8mc+ Bf( }
UwS7B~ Iga+8k template < typename T1, typename T2 >
Y2l;NSWU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8o|C43Q_ {
;AOLbmb)H4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=bD.5,F) }
ya~;Of5 } ;
nsi?.c&0! OjlX<y. E%v0@ 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
*> nOL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sv%E5@ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p#P<V% 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。
QjSWl,{
$D 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
P<&bAsje 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
LhAW|]; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3h.,7,T 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
eJ45:]_%I@ 下面是修改过的unary_op
N(4y}-w$ }gXhN" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
JGvhw,g class unary_op
3;Yd" {
qdpi-*2 Left l;
3)W_^6>bM L)U*dY public :
ER9{D$ BrSvkce unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(kY0< qQ)1+^ template < typename T >
-|}?+W struct result_1
9rz$c, Y( {
'q:7PkN!p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LRu*%3xx } ;
/YZMP'v ;[
Dxk$" template < typename T1, typename T2 >
iQ
Xlz]' struct result_2
Yn [
F:Z {
{c3FJ5: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/Q7q2Ne^* } ;
aG;F=e H:hM(m0?q template < typename T1, typename T2 >
Dmi.@. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZHZxr {
, 2#Q> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
dO z|CfUhI }
E]n]_{BN] HEFgEYlO template < typename T >
T8g\_m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ot47.z {
? Pi|`W return OpClass::execute(lt(t));
VS ECD;u4c }
uZL,%pF3A
K!9K^ h } ;
/77cjesZ9 S[$9_J f _PPC?k{z! 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
I^f|U 好啦,现在才真正完美了。
{"~[F 2qR 现在在picker里面就可以这么添加了:
&S+*1<|`K z6J12tu template < typename Right >
K!ogpd&X& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$#n9C79Z@ {
IxUj(l1Fm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
oh$"?N7n1 }
:^`j:B 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。
n6Uh%rO7S| c3l(,5DtH T5}3Y3G,6 ,sc#l<v xV+\R/)x
十. bind
?K pDEH~\ 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。
46)[F0,$r 先来分析一下一段例子
C TG^lms V2?{ebx` yc]_ ?S>9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
nHbi{,3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T=pP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_J\zj 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
U3B&3K} ~ 我们来写个简单的。
"zNS6I?rzE 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qh6b;ae\x 对于函数对象类的版本:
r1IvA^X *jc
>?)k template < typename Func >
NVkYm+J# struct functor_trait
6<\dQ+~ {
rMJ@oc typedef typename Func::result_type result_type;
~.^:?yCA } ;
m=E/um[D 对于无参数函数的版本:
:kI[Pf!z vgtAJp+p* template < typename Ret >
;sYDs71y struct functor_trait < Ret ( * )() >
P]^8Enp {
B0yGr\KJ typedef Ret result_type;
1t/c@YUTy } ;
XN
t` 4$L 对于单参数函数的版本:
Q?j '4 0&NM=~ template < typename Ret, typename V1 >
R?lTB3" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mB0`>?#i {
R&t2 typedef Ret result_type;
<75x@! } ;
uy"i3xD6- 对于双参数函数的版本:
NMw5ixl
c %Y*XJ' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@6DKw;Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|b='DJz2 {
dbEXlm typedef Ret result_type;
-}T7F+ } ;
K'8?%&IQ 等等。。。
4IW90"uc 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#
{k$Fk Gl{'a1 template < typename Func >
o92BGqA>& struct func_return
t OnOzD {
/KnIU|; template < typename T >
o-_,l
J7o^ struct result_1
*$VeR(QN {
'.pGkXyQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]5*H/8Ke7 } ;
n3V$Xtxw M-Vz$D/aed template < typename T1, typename T2 >
R$}Hv struct result_2
D8w.r"ne {
`xv Uq\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lws.;abm%n } ;
!}P^O(oY } ;
[m< jM[w{ [W[awGf aW|=|K 最后一个单参数binder就很容易写出来了
EqD@o "S{GjOlEDF template < typename Func, typename aPicker >
0nI*9 class binder_1
;A"i.:ZT {
q2B'R Func fn;
wH=7pS"s aPicker pk;
b?Q$UMAbH public :
wDiq~! 0#yH<h$ template < typename T >
||cI~qg struct result_1
4>Ht_B<< {
;H%'K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m>[G-~0?kI } ;
JT6Be8
Gz\wmH&rVz template < typename T1, typename T2 >
=Ldf#8J struct result_2
p|0SA=?k" {
>3 p8o@: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*hFJI9G } ;
874j9ky[ j";L{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
e5FF'~A%] uW}M1kq?+l template < typename T >
~QE?GL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{Ho _U&< {
x` wUi*G return fn(pk(t));
7PfNPz<4+ }
a&mL Dh/ template < typename T1, typename T2 >
buKkm$@w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A;/,</ {
H,/=<Th;i return fn(pk(t1, t2));
`7`` 1TL }
_q-k1$o$ } ;
%ID48_>*
's"aPqF? 0 >(hiTy< 一目了然不是么?
W1M Bk[:Q 最后实现bind
4ee-tKH 0Iyb} = =KDr0|G template < typename Func, typename aPicker >
VL\Ah3+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>W:kTS< {
,Wd+&|Q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[8DPZU@ }
- sq=| .UK`~17! 2个以上参数的bind可以同理实现。
^'sy hI\ 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。
*gwo.s X"f] 十一. phoenix
vvG*DGL)qL Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
A}uWy^w ~-yq,x for_each(v.begin(), v.end(),
z^KBV^n (
n?^oQX}.\ do_
aNICSxDN [
\H PB{
; cout << _1 << " , "
sA"B/C|(g ]
\<}e?Yx% .while_( -- _1),
gZz5P>^ cout << var( " \n " )
|hvclEu, )
x f:|lQf );
tOQnxKzu /I`- 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:
>IKIe 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
6SAYe%e operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
zP!j {y4w 那么我们就照着这个思路来实现吧:
dHn,;Vv^6 R C!~eJG! $U^ Ms!'L template < typename Cond, typename Actor >
V1,4M _Z class do_while
xiC.M6/ {
@&Af[X4s Cond cd;
){tTB Actor act;
gHH[QLD=I public :
IV`+B<3 template < typename T >
)\izL]=!t struct result_1
@zsqjm {
_ ^0UK|[ typedef int result_type;
y&F&Z3t } ;
*@ S+J$ 2) Q/cH\g do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
y 5Kr<cF^ vF{{$)c template < typename T >
*APTgXYR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SQG9m2 {
qHYoQ.ke do
oHethk {
ukee.:{ act(t);
-zm-|6[Wi }
#.@D}7y5 while (cd(t));
kbx4I? return 0 ;
+=L^h9F }
R8,
g^N } ;
m8 *)@e N<HJ}geC" \q|<\~A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ch&2{ng 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
?ieC>cr 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
bqZ5GKUo 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
[_tBv" z 下面就是产生这个functor的类:
mw${3j~& R6irL!akAd HAcC& s8 template < typename Actor >
MF5o\-&dN class do_while_actor
HhqNpU {
Bc?KAK Actor act;
cs Gd}2VE public :
yt`K^07@ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$?|$uMIafp tNDv[IF template < typename Cond >
srIt_Wq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^#z* } ;
e6'y S81 ;<K#h9#*7
C.VU"= - 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
GaOM|F'> 最后,是那个do_
6L&_(/{Uw yT C+5_7 ?wZ`U
Oi class do_while_invoker
7MwS[N%# {
qZh}gu*> public :
PCiwQ4~ template < typename Actor >
*)qxrBc0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\
UiITP< {
rIAbr5CG return do_while_actor < Actor > (act);
qL!pDZk }
1xb1?/n1# } do_;
k :`yxxYIh .QM>^(o$Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}m.45n/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
GsNZr=;C 最后来说说怎么处理break和continue
KyRcZ" 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。
/qPhptV 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 ]