一. 什么是Lambda
,JEFGI{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
beu\cV3 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,
;W^o@*i{> #cCL.p"] B|&"#Q EcCFbqS4W class filler
IqD_GL)Ms {
M-giR:, public :
`3hSLR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|0%+wB } ;
X3V'Cy/sy fF V!)Zj OdB?_.+$ 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:
f4PIoZ e Grk@dZI :at$HCaK Bn(W"=1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
H V;D?^F qIAoA. gwWN%Z" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>b]S3[Q( t>[KVVg
W (4Zts0O\ /\WQxe 二. 战前分析
<0PT"ij 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
,.qMEMm 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
r9ww.PpNk# f?'JAC* ]._LLSzWhg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n8DxB@DI /* --------------------------------------------- */
%C=]1Q=T) vector < int *> vp( 10 );
B!\;/Vk transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7%{ | /* --------------------------------------------- */
*7wAkljP sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
=F;.l@: /* --------------------------------------------- */
:bC40@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Z>^pCc\lH /* --------------------------------------------- */
`2PLWo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ed
,D8ND /* --------------------------------------------- */
'GL*u#h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*Otg*,\ mI>,.&eo -P]sRl3O; 2[r^M'J 看了之后,我们可以思考一些问题:
[Ts"OPb%~ 1._1, _2是什么?
V@\%)J'g 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
@`,1: 2._1 = 1是在做什么?
-%I2[)F< 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
B0ndcB- Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
QQV~?iW{~ izx#3u$P 37RLE1Yf 三. 动工
"|HDGA5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
HuVJ\%. R%c SJ8O# @-&s: Qli 7ek&[SJ>,/ template < typename T >
MG{YrX) oi class assignment
HX6Ma{vBk {
&|`C)6[C T value;
kGN+rHo public :
"&%#!2 assignment( const T & v) : value(v) {}
E]6z8juO6 template < typename T2 >
&c*^VL\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
jr`Es s } ;
59Gk3frk( B.L]Rk\4 b? j< BvQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U2%.S&wS,e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"5, dzkw$m^@^ 0]jA<vLR t2r?N}"P class holder
~jb"5CX {
]J#9\4Sq public :
vC5n[0 template < typename T >
i}~SDY assignment < T > operator = ( const T & t) const
jH6&q~# {
J;prC return assignment < T > (t);
@ G4X }
+Lnsr\BA } ;
ku..aG` D91e\|] 3q?\r`
a 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
T]?n)L,2 e0$=!QlPr static holder _1;
rgOfNVyJG< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
STJJU]H > z^# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HdLH2+|P;D 而不用手动写一个函数对象。
<2nZ&M4/s{ {iq3|x2[ : -<_Ww\%8M ?SC[G-b 四. 问题分析
#-GJ&m8 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。
XduV+$03 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
E(i[o? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+z$pg 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
O%ug@& S{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
W\L`5CW M5trNSL&u 五. 问题1:一致性
Tdc3_<1 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?|
hbcuK& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"C*B,D*}: w`DW(hXJ struct holder
JO@|*/mL {
LE%7DW( //
,<Q~b%(3 template < typename T >
W'on$mB5< T & operator ()( const T & r) const
-D^}S"' {
5IbJ return (T & )r;
UQ.7>Ug+8s }
ZlojbL@|4 } ;
.E@|D6$D RO3oP1@B 这样的话assignment也必须相应改动:
5H9r=a C-?!S template < typename Left, typename Right >
Q*XE
h class assignment
q}FVzahv {
{vE(l' Left l;
aceZ3U>W Right r;
B7Tk4q\;Q public :
. ]8E7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n\ Hs@. template < typename T2 >
sk|=% }y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
| 0,vQv } ;
^Eo=W/
;zdxs'hJ 同时,holder的operator=也需要改动:
>dM8aJzC K2<~(78C template < typename T >
z~\t|Z]G,| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
l)-Mq@V {
@K:N,@yq return assignment < holder, T > ( * this , t);
1>Q'R }
A4QcQ" W8g'lqc| 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},oF!, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
U/NBFc:[y: JO'>oFv_W return l(rhs) = r;
c)7j QA 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。
A$WZF/x 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~xIjF1Z LA[g(i 7 template < typename Tp >
jp+_@S> class constant_t
Pe2w sR"_U {
9*:gr#(5 const Tp t;
(7DXRcr< public :
5ZY)nelc constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_xLHrT!y template < typename T >
X1vNF|o~ const Tp & operator ()( const T & r) const
nPUqMn' {
k'X;ruQ:tF return t;
="d*E/## }
1J?dK|% b } ;
}!i` 0p Y[SU&LM 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|/ }\6L] 下面就可以修改holder的operator=了
y3<Y?M4 1h7+@#<:a template < typename T >
]/cd;u assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
vOgC>_x7 {
*x>3xQq& return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j(#%tIv }
D?M!ra xE-7P|2 同时也要修改assignment的operator()
*XWq?hi \VSATL:] template < typename T2 >
-@&1`@):{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/b;K 现在代码看起来就很一致了。
j!z-)p8hy q_Lo3|t i 六. 问题2:链式操作
nmjm<Bu 现在让我们来看看如何处理链式操作。
jw
,izxia 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。
S.|FL%; 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。
drq hQ 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。
=IKEb#R/ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
oK9' Pj?Dmk~
template < typename T >
st'D struct result_1
gf)t)- E {
3^=+gsc typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
jKIc09H| } ;
bqx0d=Z~[ q*)+K9LRk 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:
OJ4SbI Wn|&cG9 template < typename T >
xdy^^3" struct ref
5y4u5Tm-% {
y/c%+Ca/ typedef T & reference;
+{53a_q } ;
F&;
template < typename T >
8%RI7Mg struct ref < T &>
D,ly#Nn {
-p-0;Hy typedef T & reference;
->lu#;A5 } ;
H
g5++.Bp =22ALlxk 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
A 699FQ nF)uTk template < typename T >
[XlB<P=|> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"'Z- UV {
[*m2 return l(t) = r(t);
1f(DU4h }
k6\^p;!Y 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。
C+NF9N 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{w^uWR4f 8X&Ya = 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
"?.~/@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<1~^C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%"A_!<n@*` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[{&jr]w`| 最后的布局是:
\0FT!}
L Add
~9$X3.+ / \
7k=fZ$+O Divide 5
?PPZp6A3L= / \
v@EQ^C2.& _1 3
yy(A(} 似乎一切都解决了?不。
eR!G[C w- 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。
@=uN\) 1 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。
$1*3!}_0 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
gH:ArfC DHfB@/q# template < typename Right >
7uI#L}y assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t"s5\;IJ Right & rt) const
UU@fkk {
8}BB OD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PoD^`()FR{ }
QYThW7S 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~S(^T9R XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
mgkyC5)d 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
pvXcLR)L+3 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
^i_Iqph= 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
{8NwFN. 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
eXy"^xp^ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
XrN- 2HTV B/eaqJ template < class Action >
_|,{ ^m|d class picker : public Action
=K$,E4* {
F;D1F+S public :
mrZ`Lm#>pS picker( const Action & act) : Action(act) {}
LAZVW</ // all the operator overloaded
(a{ZJI8_ } ;
>xd<YwXZ Rf[V)x 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。
RazBc .o< 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:
.gT4_ YL^Z4: p template < typename Right >
C}CKnkMMD picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
V,LVB_6 {
m4/}Jx[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J4yt N3 }
QB1M3b %<}=xJf>1 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
m)f|:MM 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。
?y-s20Kd A0#Y, 1 template < typename T > struct picker_maker
Jyu`-=It {
mtw9AoO typedef picker < constant_t < T > > result;
e.X@] PQJQ } ;
n,KA&)/s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3ps,uozj {
C{Blqf3V0 typedef picker < T > result;
D@vMAW } ;
\f"?Tv-C' N8+P 下面总的结构就有了:
8wF#e\Va0 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。
&=-PRza%j 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。
o'qm82*
= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(fXq<GXAn/ 至此链式操作完美实现。
l\}25
e GNghB( /PC` 0/b 七. 问题3
#%cR%Z 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。
F 1} 'TX M{RGw template < typename T1, typename T2 >
*]{=8zc2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EUwQIA2c8N {
r'd/qnd return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K+mU_+KRp }
R`Qpd3 (2%>jg0M 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:
5\G)Q<A]*L ]_2yiKv& template < typename T1, typename T2 >
? ICDIn struct result_2
/J;]u3e| {
qeMv
Vf typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
od,tfLw4 } ;
p\+6"28{_~ ~V$ f#X 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?
@"8~Y|L93 这个差事就留给了holder自己。
8_iHVc;< ;](h2Z`3s #>q[oie1e template < int Order >
:r39wFi class holder;
I*c;hfu template <>
}jcIDiSu class holder < 1 >
Opry`}5h {
n2E4!L|q public :
MF|*AB|E template < typename T >
a4u ^f5)@ struct result_1
5&qY3@I7l {
#PH#2/[ typedef T & result;
X2P``YFV{ } ;
{_as!5l template < typename T1, typename T2 >
B"[{]GP BY struct result_2
bm6hZA| {
Bbs5f@E typedef T1 & result;
f+^c@0que } ;
>
Z++^YVE template < typename T >
.Qk{5=l6P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=kO@ Gk? {
=phiD&= return (T & )r;
fKYKW?g;)Z }
H PTHF template < typename T1, typename T2 >
"GLYyC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x-4J/tm {
LT(?#)D
return (T1 & )r1;
TMY{OI8 a }
&oc_a1R } ;
5U;nhDmM r./z,4A` template <>
#4q1{)= class holder < 2 >
+{Gw9h"5g* {
N&N 82OG public :
=g[H]-Ee template < typename T >
{]@Qu" M struct result_1
-3`Isv {
9;pzzZ typedef T & result;
^Yr|K } ;
(NM6micc template < typename T1, typename T2 >
<>&89E%j' struct result_2
c&A]pLn+x {
8L{$v~ + typedef T2 & result;
:@WLGK*u. } ;
{a@hRY_ template < typename T >
HIrEv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`~|DoSi^d {
`%%?zgY return (T & )r;
-7,vtd[h }
gb9[Meg' template < typename T1, typename T2 >
>eu
`!8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8k%H[Smn: {
Yd.02 7 return (T2 & )r2;
X-v~o/r7 }
UCn.t } ;
5{HtJ?sKc5 UXQb={ }`4K)(>4nG 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
SCI1bMf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&EGY+p|2Y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
n)Hk8)^8 @n>{&^-c return l(i, j) = r(i, j);
GA7u5D"0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^xmZ|f- 2!{N[*) return ( int & )i;
rEg+i@~ return ( int & )j;
<gR`)YF7 最后执行i = j;
bt0djJRw 可见,参数被正确的选择了。
Gk{W:866 V!H(;Tuuo ]}/mFY?7 O<bDU0s{M z,M'Tr.1| 八. 中期总结
n~9 i^ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
GPMrs)J*! 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2h5tBEOX.s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\!m!ibr 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
,v|CombIc. v)%[ [Yn;G7cK N*HH,m& u1wg
C# kz$(V(k< 九. 简化
8>2&h 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。
ws.?cCTpt 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"h QV9 [2\ 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:
S ]vW&r3` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
6xyY+ +-*/&|^等
KQ- ,W8Q5 2. 返回引用。
a (P^e)< =,各种复合赋值等
P_v0))n{ 3. 返回固定类型。
}FHw"
{my 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F
ZM2 4. 原样返回。
l&vm[3 operator,
K*0aXr? 5. 返回解引用的类型。
jGJ.Pvc>i operator*(单目)
;gdi=>S_ 6. 返回地址。
S!u6dz^[$X operator&(单目)
Al=(sHc' 7. 下表访问返回类型。
ip<15;Z operator[]
_r~!O$2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
G OH operator<<和operator>>
,0BR-# U8EJC
.e&O OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
;5-R=e(KA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]s f2"~v zoJ_=- *s template < typename Left >
Wk7L:uK struct value_return
P=&'wblm? {
2%`^(\y template < typename T >
D!c1;IHZ struct result_1
wwo(n$!\ {
j!6elzg typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
n9N#&Q"7m
} ;
B:B8"ODV a|8|@, template < typename T1, typename T2 >
,LoMt ]H struct result_2
&b5T&-C< {
vYYS.ve typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
dK[* } ;
?s1u#'aO } ;
s*aH`M7^0
+Gk!
t]dy '2wXV;` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,}eRnl\ Y;'VosTD 下面我们来剥离functor中的operator()
F_ ,L2J 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;r g H}r t|go5DXz4 return l(t) op r(t)
AD~~e%
s= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5{8x*PSl return op l(t)
dDsjPM;2 return op l(t1, t2)
'bZMh9| return l(t) op
*?EO n - return l(t1, t2) op
w> Tyk#7lw return l(t)[r(t)]
IXbdS9,>F return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
IlcNT_
5a8 Pd)K^;em 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:
z\xiACIc 单目: return f(l(t), r(t));
D?iy.Dg return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
b*btkaVue 双目: return f(l(t));
fO[Rf_ return f(l(t1, t2));
Cf.pTYSl 下面就是f的实现,以operator/为例
NvQY7C 73&]En struct meta_divide
l,imT$u {
#]5&mKi template < typename T1, typename T2 >
y%{*uH}SL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
V}vl2o {
k7:GS,7 return t1 / t2;
&&]"Y!r - }
=-OCM*5~S } ;
t}5'(9 ,:0Q1~8 这个工作可以让宏来做:
%E4$ZPSW 7$g*N6)Q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^U-vD[O8 template < typename T1, typename T2 > \
yq/[ /*7^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
NmH}"ndv+ 以后可以直接用
2E@C0Ha L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A6@+gP< 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
C ffTv (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
7V9%)%=h| nu\ wJapGc! 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
GVjv**U D=i0e8D!+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d[s;a. class unary_op : public Rettype
9f@#SB_H {
5QqJI#4~ Left l;
kGB#2J public :
()+jrrK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W
/~||s hN>('S-cq template < typename T >
^BF@j4*~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wc<2Uc {
]7#^])> return FuncType::execute(l(t));
LV}UBao5n }
OhSt6&+ M3ecIVm8( template < typename T1, typename T2 >
ir?Uw:/f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}vXA`)Ns {
1Y H4a|bc return FuncType::execute(l(t1, t2));
N:UDbLjw~ }
{u(}ED#p } ;
*eJhd w* oyKt({ az:~{f*- 同样还可以申明一个binary_op
?:#>^eWYe7 Ez7V>FN X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hO+O0=$}wN class binary_op : public Rettype
-(4E {
|x _-I#H Left l;
_|^&eT-u Right r;
d&[M8( public :
beN>5coP%A binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"6`)vgI~ wu&|~@_s@ template < typename T >
C:tSCNH[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H#1*'e> {
Ux%\Y.PPI return FuncType::execute(l(t), r(t));
1cHSgpoJ }
%S(#cf!HP 6k@% +<1 template < typename T1, typename T2 >
T!=20 !I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I:uQB! {
}\PE { return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'gk81@| }
zJy 89ib' } ;
h+zkVRyA .J<qfQ "lv:hz 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
1OiZNuI:E 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j{7ilo(i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)CwMR'LV 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。
r2E>sHw 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6*(h9!_T1 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。。。
^ RcIE ( 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8ACYuN\ 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)
@MlU!oR& 下面是修改过的unary_op
<WHs
"a0u-}/D template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~kSnXJv class unary_op
V(''p{ {
H/^TXqQ8 Left l;
lH,]ZA./ +AgkPMy public :
!"Oj$c
- ^?K?\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2d>d(^ :YRzI(4J template < typename T >
!5E%W[ struct result_1
XW&8T"q7 {
Q[ 9rA typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,/w852|ub } ;
[FAOp@7W lE2wkY9^/ template < typename T1, typename T2 >
[)J49 struct result_2
Vlp*'2VO {
[MQJ71(3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[o[v"e\w } ;
cmr6,3_ |4p<T!T template < typename T1, typename T2 >
)/+eLRN5G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@KXz4PU {
08K.\3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3@Zz-~4Td }
SqA+u/"j2 ?ck^? p7 template < typename T >
1EAVMJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jy__Y=1} {
@E"+qPp.3 return OpClass::execute(lt(t));
FSYjp{z5 }
@]ptY* %<ptkZK# } ;
^7s6J{< :#W>SO H s4zJk 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
P^_d$ 好啦,现在才真正完美了。
r"u(!~R 现在在picker里面就可以这么添加了:
'Qs3 %:be{Y6 template < typename Right >
RZ/+K= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Og;$P'U {
C5s N[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'+q' H }
>;' 1k' 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。
;@ll m)[wZP*e h@>rjeY@ 5rHnU<H@y &J&w4"0N' 十. bind
'/yx_RK2? 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。
$Op/5j 先来分析一下一段例子
{^$"/hj HDW\S# 1:;&wf int foo( int x, int y) { return x - y;}
LnRi+n[@7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
A]SB c2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!7NzW7j 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。
xBI"{nGoN 我们来写个简单的。
E~Up\f 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
aIt
0;D 对于函数对象类的版本:
Am=PUQF$ k0e|8g X template < typename Func >
#Mem2cz struct functor_trait
1:{O RX[; {
jXDzjt94J typedef typename Func::result_type result_type;
Uhx2 _ } ;
RJ@e5A6_ 对于无参数函数的版本:
n xh/&% G`9F.T_Z^) template < typename Ret >
IrwF
B struct functor_trait < Ret ( * )() >
seD+~Y\z {
xX4^nem\G typedef Ret result_type;
z`r4edk3 } ;
*}iT6OJ 对于单参数函数的版本:
Wn,g!rB^@ o2e h)rtB template < typename Ret, typename V1 >
Ko]h r struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tv=FFfQ {
E?q'|f typedef Ret result_type;
1'U%7#;E } ;
p_40V%y^ 对于双参数函数的版本:
%{VI-CQ %"KWjwp template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
DIu72\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`SS~=~WY {
I{g2q B$6 typedef Ret result_type;
?e_}X3{ } ;
R?9Plzt5 等等。。。
WlLZtgq 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
lSbM)gL zQ|x>3 template < typename Func >
U/&qV"Ih struct func_return
NMY!-Kv 5 {
&qI5*aQ8T template < typename T >
o Jp_c struct result_1
mlw BATi {
$XU$?_O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BLH3$*,H } ;
Lp]C![\>U (uK), *6B template < typename T1, typename T2 >
BiLreZ~" struct result_2
p*&LEjaVM4 {
:ktX7p~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!/(}meZj } ;
O>F.Wf5g } ;
I8%'Z>E( B)cb}.N: ieF 0<'iF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.-26 N6S dSOn\+ template < typename Func, typename aPicker >
S+xGHi) class binder_1
?
A#z~;X@ {
:pjK\ Func fn;
gLxyRbVI aPicker pk;
z4fK{S public :
ds[Z=_Ll kuud0VWJ template < typename T >
adE0oXQH" struct result_1
lRK?%~ {
sF3
l##Wv typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PWD]qtr } ;
:8L61d2( gV44PI6h template < typename T1, typename T2 >
R]sjG< struct result_2
GQ)cUrXQz {
m)RxV@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b2f2WY |z> } ;
VM|)\?Q .MPOUo/e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O
xaua p[VCt" j template < typename T >
EGr5xR- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<gzMDX[^M {
5.HztNL return fn(pk(t));
& ~G }
<4HuV.K template < typename T1, typename T2 >
F%$Ws>l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
00wH#_fm {
]Oh>ECA|D return fn(pk(t1, t2));
2}\sj'0& }
^B=z_0 * } ;
H.~+{jTr g^^m
a}i C4TD@ 一目了然不是么?
^O:RS
g9 最后实现bind
_r)nbQm& 2xBGs9_Y JJOs
L!@ template < typename Func, typename aPicker >
2-2LmxLG picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3lgyX/?o {
/38Pp% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
UiN ^x }
by ee-BU F+-MafN7Y 2个以上参数的bind可以同理实现。
2p.+C35c=j 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。
8>+eGz| }(O
kl1 十一. phoenix
1L9
<1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@].aFhH`) |8+rUFkU8 for_each(v.begin(), v.end(),
L| qY (
ArKrsI#H- do_
zMg^2{0L [
~2;y4%K cout << _1 << " , "
Dp'af4+%$ ]
;b2>y>?[ .while_( -- _1),
RaqrVC cout << var( " \n " )
{lw
ec"{ )
B|w}z1. );
$jL.TraV7 uty]-k 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
L)"w-,zy 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
2a}_|#* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@WUCv7U 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Gwk@X/q 3p#^#1/_ JsdEA template < typename Cond, typename Actor >
../(gG9 class do_while
|'(IWU {
h 'CLf] Cond cd;
SK2pOZN Actor act;
t/c^hTT public :
#Z5~a9rO template < typename T >
"lMWSCas struct result_1
#jR?C9&!( {
6n4S$a typedef int result_type;
\EqO;A%< } ;
,peFNpi 0(.C f.B~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
of<OOh%3 DvKMb-*S template < typename T >
Cu5
- w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U_04QwhK7 {
A]slssE+ do
N* QI>kzU {
#`EMK act(t);
L>*|T[~ }
;!Mg,jlQ while (cd(t));
yw^,@' return 0 ;
_z<q9: }
Cr"hu; } ;
svII =JB Xp@OIn {rr\hl-$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
E_#&L({|@ 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。
q9Wtu7/ 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。
tp0*W
_<4 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。
=Ih_[$1dw 下面就是产生这个functor的类:
oWT0WS GR9F^Y) K{ ^Y!`wp2vn template < typename Actor >
w-m2N-"=' class do_while_actor
|hAGgo/03 {
(yVI<Os{a Actor act;
dv:&N public :
jk?(W2c#{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<aS1bQgaU qz):YHxT]n template < typename Cond >
b ;b1V picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/_HL&|N_5 } ;
F.6SX (x Z7/lFS'~N ('Pd
GV4V 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
bEJZh%j! 最后,是那个do_
}s9J+m 7eyh9E!_I GQQ6 t class do_while_invoker
/vU31_eZt {
A1@a:P= public :
C .Yz<?;S template < typename Actor >
0
$r{h}[^c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
eAEVpC2 {
U bXz`i return do_while_actor < Actor > (act);
xC]/i(+bA }
aeIR}'H| } do_;
x3
<Lx^; G#>nOB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
s4\2lBU? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-u(#V#}OV? 最后来说说怎么处理break和continue
yCVBG 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。
: nn'> 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 ]