一. 什么是Lambda
q)K-vt)98 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`d}W;&c 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,
qa
6=W
^i{,z*vi 2!{_/@I\Y 'GV&] class filler
ER~T'-YMS {
\#\`!L[1 public :
F* 3G_V void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
TnN^2:cU } ;
E1c>nrnh* 9,S,NvSq q4sl=`L5Sp 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:
lSn5=^]q ~a'nHy1 lq>*x=< 457fT | for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
tXf}jU} 2j8Cv:{Nn% sTKab
: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'v'`
F*6 xNC* ]8d }': EJ~H /{fZH,!L 二. 战前分析
F3r S6_ 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。
9USrgY6_ 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
Rz.i/wg} "t5
+* " 2ZI oa!^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u{g]gA8s /* --------------------------------------------- */
?JuX~{{.L vector < int *> vp( 10 );
~8jThi
U transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
KH>Sc3p /* --------------------------------------------- */
`xISkW4 % sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2-8YSHlh /* --------------------------------------------- */
!(W[!% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
beJZpg /* --------------------------------------------- */
nnfY$&3A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
v$t{o{3 /* --------------------------------------------- */
2yl6~(JC+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\#
7@a74 E/:+@'(k e.h~[^zg a4yOe*Ak,F 看了之后,我们可以思考一些问题:
tW:W&|q 1._1, _2是什么?
xh{mca>?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。
sEoZ1E 2._1 = 1是在做什么?
N1YgYL 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。
S#P+B*v 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。
^Lsc`<xC ~J%R-{U9 L&:M8xiA~$ 三. 动工
|2qR^Hd&5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@ L\-ZWq ~@%(RMJm& C}Rs[ z8g=;>< template < typename T >
btUq class assignment
jVX._bEGX {
s0gJ f[ T value;
<Cu'!h_nL public :
;JAK[o8i assignment( const T & v) : value(v) {}
i B%XBR template < typename T2 >
NV:>a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Mx^y>\X)v } ;
kXigX- b+W)2rFO ah 4kA LO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*]FgfttES 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
'n>K^rA $X`bm* Mg#`t$u U%Dit class holder
%'$f ?y {
IZ+*`E public :
d
"2wO[ template < typename T >
lrCm9Oy assignment < T > operator = ( const T & t) const
,r@xPZPz:e {
s5Pq$< return assignment < T > (t);
b([:,T7 }
y^9bfMA } ;
I9;xz ES >g=^,G}y TKK,Y{{ 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:
1d`cTaQ- Ny[QT*nV static holder _1;
(viWY Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=ntftSH j(&GVy^;? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HB%K|&!+ 而不用手动写一个函数对象。
QQ*gFP.Ao 6j_ 678 ol50d73B aXC!t 四. 问题分析
B@d1xjp)'] 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。
SK?I. 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。
VXiui'/( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
WmNA5;<Q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
PVhik@Yoh 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@]*[c})/ `4_c0q)N4 五. 问题1:一致性
B\f"Iirw 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?|
g-XKP 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
N5yJ'i~,M
l@xWQj9 struct holder
=`JW1dM {
cbfDB^_ //
;;M"hI3@ template < typename T >
]7*kWc2 T & operator ()( const T & r) const
;3mL^ {
>8%M*-=p return (T & )r;
Ha?G=X }
lHcA j{6 } ;
C(}^fJ6r JT}.F!q6E 这样的话assignment也必须相应改动:
E!uJ6\ emA.{cVr! template < typename Left, typename Right >
AH|Y<\ class assignment
h
5Hr[E1 {
k; ;viT Left l;
fSbS(a Right r;
'(tj[&aL public :
@`6}`k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X6'H`E[ template < typename T2 >
jKS!'? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QPX`l0V } ;
Z4#v~! oooS s&t 同时,holder的operator=也需要改动:
},&h[\N{6 9976H\{ template < typename T >
.8K6C]gw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
=x1Wii$` {
Z/gsCYS3F return assignment < holder, T > ( * this , t);
76_<xUt{ }
)y`i@S}J Yc|uD-y 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
7_KXD# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*U_S1>0n =PZWS&(L return l(rhs) = r;
z{=v)F5y 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
[z2eCH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
S!`:E VNO'="U template < typename Tp >
\X5 3|Y;= class constant_t
';Nu&D#Ph {
St+ "ih% const Tp t;
XC2FF&B& public :
,m:L2 -J@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ch t%uzb, template < typename T >
b4)k &*dfR const Tp & operator ()( const T & r) const
O:._W< {
2$tQ @r return t;
yyjw?#\8 }
F{\=PCZ>7 } ;
@y5= J`@= 0yaMe@&, 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
57<Di!rt 下面就可以修改holder的operator=了
x}|+sS,g I>aGp|4 template < typename T >
+j.qZ8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Q ?^4 \_ {
t3a#%'Dv return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
e^8BV;+c }
*7Xzht&f z0
\N{rP& 同时也要修改assignment的operator()
O@wK[(w^ \2 >3Opt template < typename T2 >
#|?8~c;RWG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(0R2T"/ 现在代码看起来就很一致了。
Im+7<3Z XhN{S]Wn 六. 问题2:链式操作
</=3g>9Z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
5{X*a 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。
IJ_ m 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。
m]P/if7 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。
d8o ewkiR 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b]i>Bv vY_eDJ~' template < typename T >
q/x/N5HU struct result_1
~)?|J {
nmg{%P typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
c]NN'9G!{ } ;
#)]E8=} j8a[
( 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:
g YUTt 7 >bMzdH template < typename T >
"mA1H]r3 struct ref
+>}o;`hPe {
R$d7\nBG typedef T & reference;
P#;Th8k{K2 } ;
kC`Rd:5 template < typename T >
zN")elBi struct ref < T &>
X}W)3v {
^1 ;BiQ typedef T & reference;
P,ydt } ;
^V.'^=l 'Wp@b678 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G "brT 5: >f@ G>H)+ template < typename T >
y\,f6=%k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
" #v%36U {
3[VNsX return l(t) = r(t);
;7j,MbU }
* |KVN 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。
x<>YUw8` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^{[[Z.&R? ,hvc``j
S8 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
|r !G, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
f3#X0.': _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
KUKI qAA +5 调用divide的对象返回一个add对象。
bo>E"< 最后的布局是:
]r959+\$ Add
Dr+ Ps / \
12OlrU Divide 5
30d#Lq / \
Mk5RHDh _1 3
$3\,h;y 似乎一切都解决了?不。
YlKFw|= 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Y.-S=Y 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
T5e^J" OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
T1zi0fa' P=gJAE5 template < typename Right >
_ZyT3P& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
u"Y]P*[k Right & rt) const
Nfaf;;J} {
[K:29N9~4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=:~(m }
N|Habua<Xw 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
DFy1 bg XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
!_x*m@/ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
n&d/?aJ7a\ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Nog(VN4I& 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
zPE$ 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?
x{hn2]6+eB 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:
l1r_b68 9/3;{`+[a template < class Action >
d.r Y-k class picker : public Action
{7X~!e|w {
a+
GJVJ public :
iLtc
HpN picker( const Action & act) : Action(act) {}
#jP/k. // all the operator overloaded
yU_9a[$V } ;
L~&" aF/b zy>}L # Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
.8H}Lf\ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
(0C&z/ AC4 l<:Yh template < typename Right >
x~+-VF3/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
mi^hvks< {
sE9Ckc5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jQ$BPEG&X }
zP nC=h|g h(N=V|0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
vgThK9{m; 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。
9@y3IiZ"} 6+PGwCS template < typename T > struct picker_maker
W[|[;{ {
<L&eh&4c typedef picker < constant_t < T > > result;
u-.L^!k } ;
;k}H(QI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~L'nzquF {
f#OQ (WTJE typedef picker < T > result;
i@,]Z~] } ;
*U_oao 1X&B:_ 下面总的结构就有了:
vGN3 YcH 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。
;J=:IEk 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。
R|Y~u* D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:-Wv>V\t 至此链式操作完美实现。
8&.-]{Z 7>,rvW:] 1VLLo~L% 七. 问题3
3dm'xetM 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。
P4 6,o ~ 5"J( template < typename T1, typename T2 >
j)L1H*
S% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/s`;9)G]9 {
j-32S! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
MGybGbd }
@a(oB.i 784;]wdy\ 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:
?D=8{!R3 qd(hQsfqYU template < typename T1, typename T2 >
|M E{gy`5 struct result_2
yekRwo| {
8*Zvr&B,G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
x)R0F\_ } ;
?v.Gn9Z& plXG[1;&G 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?
.Dx2 ;lj 这个差事就留给了holder自己。
}cW#045es T 2|:nC)@ J"&y|;G template < int Order >
4_Y!el H) class holder;
5;Ia$lm=y template <>
%6i=lyH- class holder < 1 >
`~nCbUUee {
8 u:2,l public :
|-61(X. template < typename T >
%nQmFIt struct result_1
O<X
)p`,` {
38wq ( typedef T & result;
sX'nn } ;
w-FHhf template < typename T1, typename T2 >
]^'ZiyJX struct result_2
Q52bh'cuU {
C #aFc01B typedef T1 & result;
SRWg[H } ;
o4~kX template < typename T >
or.\)(m#( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B_&^ER5j {
rzT{-DZB[4 return (T & )r;
kM`7EPk }
]M\q0>HoJ template < typename T1, typename T2 >
e5OVq
, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q|//Z {
{US>)I return (T1 & )r1;
!*bdG(pK }
j_c+.iET } ;
`M]BhW) PL@7KDQ template <>
UABbcNW class holder < 2 >
a_%>CD${t {
Q>%E`h public :
o9+Q{|r template < typename T >
aAcKwCGq\ struct result_1
})7K S? {
/7vE>mSY typedef T & result;
0WXVc } ;
**HrWM%?8o template < typename T1, typename T2 >
!NA`g7' struct result_2
6t$N78U {
.vaJ Avg typedef T2 & result;
5!h<b3u>] } ;
NWnWk template < typename T >
U8[Qw}T P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G?ZC9w]rA {
mATH*[Y return (T & )r;
3'^S3W% }
?i%nMlcc template < typename T1, typename T2 >
AY;<q$8j%, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zq=&4afOE {
;qb Dbg return (T2 & )r2;
uMpl#N p }
ay-9c2E } ;
>~wu3q cNeiD@t3V& KBj@V6Q 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> >。
W0?JVtq0Z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|*1xrM:v~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%I}'Vb{C >#?iO]). return l(i, j) = r(i, j);
D-D# ` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I4:rie\hjC _.-#E$6s#q return ( int & )i;
8})|^%@n return ( int & )j;
tWX7dspx/ 最后执行i = j;
z}3di5+P 可见,参数被正确的选择了。
ZQ|gt* `#p< rfe z L8J`W h[y*CzG !mae^A1 八. 中期总结
]_\AHnJ 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:
q|Fjm]AF 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
C (U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
AoU_;B\b% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q#m!/wod J@gm@ jLc "u5KbJW $E @ouX? jJ<;2e~OW AHWh}~Yi 九. 简化
X98#QR#m 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
BjB&[5?z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r;'i<t{P 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
6"%@L{UQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Wt"ww~h`( +-*/&|^等
z6 a,0&;-L 2. 返回引用。
Q!`)e @r =,各种复合赋值等
iel-<(~ 3. 返回固定类型。
6N?#b66 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8XlU%a6x 4. 原样返回。
BPh".R J operator,
HM
90Sb 5. 返回解引用的类型。
~;!BDLMC6 operator*(单目)
V07VwVD 6. 返回地址。
@ "0uM?_)- operator&(单目)
#)FDl70S8 7. 下表访问返回类型。
.Nk}Z9L]k operator[]
Ej{+U 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
J ZA*{n2 operator<<和operator>>
R qnWtE e) ]RA?bF OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
S7Znz@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
blUY.{NN3 l\_x(BH template < typename Left >
m^'~&!ba struct value_return
:q(D(mK {
5
>'66gZ template < typename T >
]I8]mUiUH struct result_1
NtqFnxm/ {
&jt02+Hj' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x
~wNO/ } ;
3`xsK[ jmSt?M0.xV template < typename T1, typename T2 >
z+ uL "PG[ struct result_2
qg|Ox*_od" {
& \JLTw typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
MCM/=M'y } ;
O/(3 87= U } ;
k{_1r; 0u>yT?jP +)?, {eE| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
gji*Wq Qg[heND 下面我们来剥离functor中的operator()
b$dBV}0 L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/q T E b-2pzcK{# return l(t) op r(t)
::v;)VdX+* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z>X9J(= return op l(t)
uW )
\, return op l(t1, t2)
ijE<spG return l(t) op
CcBQo8!G return l(t1, t2) op
ccRlql( return l(t)[r(t)]
)4@M`8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J`4Z<b53 w<Zdq}{jO 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:
*3!(*F@M, 单目: return f(l(t), r(t));
EN)YoVk return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
KuIkul9^% 双目: return f(l(t));
y2U/$%B)G return f(l(t1, t2));
:2 _0L 下面就是f的实现,以operator/为例
=n)JJS94 EK^JLvyT struct meta_divide
s;anP0-O {
UVz=QEuYb template < typename T1, typename T2 >
=sxkr ih static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J0&zb'1 {
Tc9&mKVE%( return t1 / t2;
,?Ok[G!cm }
TFNUv<>X } ;
j[_t6Z )uANmThOz 这个工作可以让宏来做:
_L8Mpx*E C(f$!~M4b #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_c[|@D template < typename T1, typename T2 > \
3xRM
1GgO static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n/xXQ7y 以后可以直接用
|!{z?
i DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
KrJ 5"1= 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
5BrU'NF (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。。。)
lq~GcM B.V?s,U t-'I`I 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
Vp|2w lFE- Y,3z-Pa=@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u9esdOv class unary_op : public Rettype
`Q:de~+AM{ {
H~~7~1"x Left l;
bjuYA/w< public :
F(J\ctha unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-PcS( Cw6>^ template < typename T >
qsD?dHi7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!>CE(;E>z {
2O?Vr"
A return FuncType::execute(l(t));
g7.7E6%H }
=n> iQS 3X,]=f@_ template < typename T1, typename T2 >
vEu
Ka<5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xylpiSJ {
~C%2t{" return FuncType::execute(l(t1, t2));
f+*J
ue }
7bctx_W&6 } ;
x*NqA(r d-9uv|SJ _Ngx$ 同样还可以申明一个binary_op
> .a+: <]Ij(+J; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
FgXu1- class binary_op : public Rettype
2 9&sydu {
^wvH,>Yo Left l;
Gtj( Right r;
3?!G- public :
1_N~1Ik binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6\; 4
4,3 ;M%oQ>].[ template < typename T >
u)<Ysx8G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!Sh^LYqn {
h`z2!F4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
@WhZx*1 }
*jYHd#UZx4 Dm7Y#)%8 template < typename T1, typename T2 >
5LDQ^n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pWWL{@ J {
%4?SY82 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZC3tbhV }
<m?GJuQ' } ;
*LY~l L!CX& hB|H9+ 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
(%``EIc<8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_<Hb(z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Xjs21-t% 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。
+AE&GU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)2iM<-uB 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。。。
A8=e?% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[5>S-Z 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)
`,F&y{A 下面是修改过的unary_op
u5xU)l3 >wz;}9v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
y#hga5 class unary_op
<;2P._oZ {
8QkWgd7y Left l;
kvMk:. <'PR;g^# public :
08TaFzP81 !!?+M @ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y|{r
vBKjf -ET*M< template < typename T >
$=e&q struct result_1
:z0s*,QH {
LydbP17K} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ek<PISlci } ;
hQgk.$g FRl3\ZDqrb template < typename T1, typename T2 >
'hwV struct result_2
U%mkhWn {
*u|lmALs typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>P6^k!R1y } ;
/'8*aUa Sqp;/&Ji template < typename T1, typename T2 >
Q3<bC6$r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,!o\),N {
XM$5S+e return OpClass::execute(lt(t1, t2));
m#5|J@] }
;n( #b8r9 ]`#xR*a template < typename T >
4A\BGD*5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U^E {
p9FA_(`^ return OpClass::execute(lt(t));
uE,i-g0$Id }
blKDQ~T2 N0y;PVAGu } ;
J6@(X8w{j ^4xlZouCb &&(4n?
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
%Y)PH-z 好啦,现在才真正完美了。
e.)yV'%L 现在在picker里面就可以这么添加了:
}};j2 1kB'sc3N! template < typename Right >
x&hvFG3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Hrd5p+j {
H(5S Kv5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}aHB$}"! }
_~X8/p/Qh 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
^%K1R; ]Ks]B2Osz B$} wF<`k7 rd&*j^? 8{}Pj 十. bind
ZI2K-z'e 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。
gmF_~"^34 先来分析一下一段例子
ZYwBw:y}y %5Q7 #xU i#pjv'C int foo( int x, int y) { return x - y;}
Mr5('9% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
WL
IDw@fv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nvO% 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。
EuKrYY] g 我们来写个简单的。
;#5-.z 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7AGZu?1]M 对于函数对象类的版本:
L:t)$iF5+ %KJ"rvi4K template < typename Func >
(c|$+B^* struct functor_trait
tMD^$E"C {
U<ku_(2"# typedef typename Func::result_type result_type;
x*loACee. } ;
"W?l R4 对于无参数函数的版本:
x*,q
Rew Hm+6QgCs template < typename Ret >
ZXssvjWQV} struct functor_trait < Ret ( * )() >
4*N@=v {
[3{:H"t typedef Ret result_type;
M(.uu`B } ;
)[y!m9Vn 对于单参数函数的版本:
CI~hmL0 wS F!Xx0 template < typename Ret, typename V1 >
#K<=xP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uZqu xu. {
qHC*$v#.V? typedef Ret result_type;
SHXa{- } ;
0,vj,ic*WX 对于双参数函数的版本:
:|3"H&FWK C1#o<pv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
t?%}hs\! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
nK?k< {
DU*g~{8T$ typedef Ret result_type;
.v
#0cQX+. } ;
8T>3@kF 等等。。。
y]QQvCJr3d 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|*]X\UE zCj*:n template < typename Func >
]Vf8mkDGO struct func_return
W[[YOK1T {
&P,4EaC9; template < typename T >
=B/s HN struct result_1
(?*mh? {
T;:',T[G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DiGUxnP } ;
-tK;RQYax AXNszS%4 template < typename T1, typename T2 >
a!^-~pH: struct result_2
EvH(Po h {
7b7%( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(_%JF[W } ;
$dVgFot } ;
hZss %WJ{IXlz bY"eC i{K 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ol/2%UJXL *mK);@pL template < typename Func, typename aPicker >
*s<dgFA' class binder_1
Vne.HFXA {
\J3v>&m<7 Func fn;
8,H#t@+MT aPicker pk;
?4wehcZz public :
X."h Tha5 dp// p)B> template < typename T >
psyH?&T struct result_1
0+2Matk>. {
O'&X aaZV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fdCxMKlu; } ;
<Hr@~<@~ 3*2&Fw!B template < typename T1, typename T2 >
{Gb)Et]< struct result_2
gk_X u {
&>) `P[x typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A\PV@w%Ai } ;
.f.j > ZAnO$pA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4Ow
Vt& o{-USUGj7 template < typename T >
.U(SkZ`6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+}G>M=t:: {
k. ?
T.9 return fn(pk(t));
8tFyNl`c }
$CQwBsYb= template < typename T1, typename T2 >
EbwZZSds1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(PT?h>|St {
RfKxwo|M< return fn(pk(t1, t2));
Bu>yRL=* }
'bY|$\I } ;
<1'X)n&Kw$ 5f`XFe$8 cnUU1Uz> 一目了然不是么?
Nh7!Ah 最后实现bind
<,]CVo |z<wPJ,;2 ]BS{,sI template < typename Func, typename aPicker >
ae(]9 VW picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
f@.Q%+!4 {
6'sFmC return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x_H7=\pX] }
PEQvEruZ} rbJ)RN^. 2个以上参数的bind可以同理实现。
5@&i:vs5y 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
yg[Oy#^ 3xCA\* 十一. phoenix
C;:1CK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%ucmJ-<y# ##+8GLQM for_each(v.begin(), v.end(),
WbD C (
ofrlTw&o do_
;|$]Qq [
A'AWuj\r2R cout << _1 << " , "
oWaIjU0 ]
Xde=}9 .while_( -- _1),
r;6YCI=z cout << var( " \n " )
0R^(rE"2# )
VV}fW"_ND );
iN9!?Ov_ _~#C $-T 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
:c/=fWM% 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
vM3|Ti>a' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2.&V 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1oW]O@R uA}FuOE6 ?KuJs9SM template < typename Cond, typename Actor >
fN%5D z-e class do_while
*1$~CC7 {
m"m;(T{ v Cond cd;
h}:5hi Jw Actor act;
{R8P $
public :
jeuNTDjeL template < typename T >
.STf struct result_1
NwuBe:"@ {
xg5@;p typedef int result_type;
au}0PnA; } ;
u$/2XO ib=^tK do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fF]&{b~wk Gt%?[ template < typename T >
Qs[EA_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
om39;nk!} {
N*oJ$:# do
pYvF}8
{
waq_ d. act(t);
iU+,Jeu }
-Aym+N9 while (cd(t));
8JO\%DFJ return 0 ;
G.E~&{5xQ }
Hf]}OvT>Z } ;
AA%g^PWpR S@2Jj>3D? NeZYchR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Zu73x#pI 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。
3bL2fsn5 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。
WoG 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。
Oy`\8*Uy__ 下面就是产生这个functor的类:
=xWW+w!r <EN[s (2(;u1 template < typename Actor >
7XC}C+ class do_while_actor
pQ`L=#WM {
*8eh%3_$h Actor act;
1ZW'PXUZ public :
m<LzB_G\ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:<3;7R'5 $zA[5}{ZtQ template < typename Cond >
q'-l;V| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jN{xpd } ;
Jj!tRZT ;HwJw\fo T
]nR
XW$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Vw@x 最后,是那个do_
8r| F7u%oLjr (=B7_jrl class do_while_invoker
^
/eSby {
|2` $g public :
6 FxndR; template < typename Actor >
KFG^vmrn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
e7AI&5Eg{ {
JV{!Ukuyp+ return do_while_actor < Actor > (act);
t7%Bv+Uo }
`X03Q[:q"[ } do_;
uXa}<=O R,Uy3N 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@!HMd{r 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w|*G`~l09 最后来说说怎么处理break和continue
T<,tC" 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。
z9c=e46O 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 ]