一. 什么是Lambda
o@_q]/Mh 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Oz75V|D 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,
7zl5yKN ]
7[
3>IN v8w q,CYV s-NX o class filler
mtpeRVcF {
.97])E[U public :
<jBF[v9*m( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+i6GHBn~J } ;
xBj9yu 1>.Ev,X+e \:P>le'1 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:
DcS+_>a\{l ob!P;]T _f7 9wx\B ,=uD^n: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
W Tcw4 c rQ8q;: h!,v/7= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;gD})@ %6t:(z av(6wht8 Ml`:UrU 二. 战前分析
e_^26^{q 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。
7kC^
30@T3 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
+Z,;,5'5G 2/U.|*mH #QZe,"C9` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5f rX /* --------------------------------------------- */
9v#CE! vector < int *> vp( 10 );
k<z)WNBf transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
xPdG*OcX! /* --------------------------------------------- */
\wmN sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.w:DFk^E]b /* --------------------------------------------- */
PgAf\.48a int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pP1|&`}ux /* --------------------------------------------- */
,S\CC{! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
S0$8@"~= /* --------------------------------------------- */
y1z4ik)Sd@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ufj,T7g^ AI2~Jp [=C6U_vU v<k?Vu 看了之后,我们可以思考一些问题:
; cNv\t 1._1, _2是什么?
y-Fo=y 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
^ G]J ,+ 2._1 = 1是在做什么?
-$\y_?} 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
}YQX~=" 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。
Xa[.3=bV? )Dms @ 8(q$ 三. 动工
,.S~
Y 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9p85Pv [M= 2'l'8 zg>zUe
bA SV4E0c> template < typename T >
C-xr"]#] class assignment
@b\$ yB@z {
`&qL(66 T value;
$yP*jO4i public :
5; C| assignment( const T & v) : value(v) {}
VCYwzB template < typename T2 >
,};&tR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#-rH1h3*q } ;
0^ _uV9r XoK:N$\}t $L`d&$Vh 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'JtBZFq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
P-[-pi@ /|w6:;$;mn `6;?9NI e
v}S+!|U class holder
+ SzU {
RIR\']WN public :
uuEV_ "X template < typename T >
6dQ-HI*Y# assignment < T > operator = ( const T & t) const
a9e>iU {
2B1q*`6R return assignment < T > (t);
P.se'z)E }
85= )lu
} ;
rCEyQ)R_} !"AvY y9 h#I>M`| 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
TJd)K$O> .D~;u-%|F static holder _1;
fy1|$d{' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Mc
lkEfn W_293["lS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S)(.,x 而不用手动写一个函数对象。
+ /G2fhE {L971W_L 2YL?,uLS +bxYGD 四. 问题分析
KRbvj 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
c2SO3g\"i 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
>dXGee>'M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e)IzQ7Zex 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2y\E[j A 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_rMg}F" AF{\6<m 五. 问题1:一致性
yZ7&b&2nLn 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
(y'hyJo 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zC:ASt b)#hSjWO# struct holder
-:^U_FL8un {
n)/z0n!\ //
ZmqKQO template < typename T >
QpH'PYy T & operator ()( const T & r) const
W-f=]eWg {
>gQ>1Bwvi return (T & )r;
uh_RGM& }
*tFHM &a } ;
"s-"<&>a( a~`eQ_ND 这样的话assignment也必须相应改动:
k8yEdi` Eh`7X=Z7E template < typename Left, typename Right >
Ufj`euY class assignment
,^r9n[M4M {
)iX~}7 Left l;
o#)C^xlQ Right r;
'c&Ed public :
T.F!+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QhFVxCA template < typename T2 >
"9uKtQS0o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3yme1Mb } ;
yF:1( 4 0JS?; fk 同时,holder的operator=也需要改动:
bRDYGuC e
,'_xV template < typename T >
OKZV{Gja assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
234p9A@ {
o 11jca| return assignment < holder, T > ( * this , t);
Xq4O@V }
`RT>}_j iXkF1r]i 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
&AMl:@p9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
urc|
D0n +QavYqPF return l(rhs) = r;
^0)g/`H^> 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
G't$Qx,IC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
f)rq%N & o|^3J{3G template < typename Tp >
%Xd[(Q) class constant_t
5ta `%R_ {
4B;=kL_f const Tp t;
M^Yh|%M public :
ja'T+!k constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,,.QfUj/& template < typename T >
6-
YU[HF const Tp & operator ()( const T & r) const
ZoqZap6e {
P[-E@0h)-t return t;
Kn{4;Xk\ }
u#fM_>ML } ;
GVr1`l TqQB@-! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/HEw-M9z 下面就可以修改holder的operator=了
j;Gtu N% B>M7-= template < typename T >
wu6;.xTLl assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Paq4 {
g-k|>-h return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
nAato\mM }
j_[tu!~ +E+p"7 同时也要修改assignment的operator()
",t?8465y
**0~K" ;\ template < typename T2 >
n6>#/eUH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'BxX0 现在代码看起来就很一致了。
AN m
d! >uB?rGcM 六. 问题2:链式操作
1\m[$Gs: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b_krk\e@S 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
aKDKmHd 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
;1=1:S8 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
<=&`ZH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
r<EY]f^`u R^fPIv`q template < typename T >
uMv,zO5 struct result_1
bWS&Yk( {
FxY}m typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3`?7<YJ } ;
T<>,lQs(a .43'HV 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Y-z(zS^1 zI uJ-8T" template < typename T >
=%O6:YM
struct ref
=I5>$}q_&, {
(L:>\m&NO typedef T & reference;
n&/
` } ;
DfD&)tsMQ template < typename T >
l&zilVVm struct ref < T &>
>|=ts {
H41?/U,{ typedef T & reference;
ty!`T+3 } ;
*>}@7}f E&w7GZNt 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
nFCC St$ ^DLfY-F+j template < typename T >
6|=f$a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2[yd> (` {
pllGB6X return l(t) = r(t);
d1T!+I }
RP|`HkP-2 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。
DCa^
u'f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-i|}m++ cVpp-Z|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
IP pN@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y.k~Y0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!BF;
>f` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
G_JA-@i% 最后的布局是:
372rbY Add
u#~RkY7s / \
; 2#y7! Divide 5
Jpq~ / \
t?gic9
q _1 3
$I>w] 似乎一切都解决了?不。
NxY#NaE:?4 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
^76]0`gS 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
re<{
> OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
="H%6S4' |Ez>J+uye( template < typename Right >
6MW{,N assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P+sW[: Right & rt) const
3?yg\ {
]EAO+x9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
i]4I [! }
n@i HFBb 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
WwFm*4{[o XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
q2j{tP# 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
>=>2m2z= 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
v?$:@9pAk 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。
:cECRm* 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?
o|:b;\)b 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:
"sCRdx]_ +\A,&;!SR template < class Action >
U)gH}0n& class picker : public Action
=WATyY:s {
;'K5J9k public :
w&#]-|$ picker( const Action & act) : Action(act) {}
&z3o7rif$ // all the operator overloaded
0d&6lqTo } ;
T -2t.Xs aXYY:; 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。
Y.UFbrv 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:
Vb_4f" ,4$>,@WW~ template < typename Right >
0OE:[pR picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x9g#<2w8 {
p6@)-2^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n\DV3rXI9 }
t:Q*gWRh Lq^)R Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%$L{R 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。
f}e`XA? ZBthU")? template < typename T > struct picker_maker
<'*LRd$1 {
]ieeP4* typedef picker < constant_t < T > > result;
;^*W+,4WB } ;
AkV#J,
3LC template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
eMsd37J {
u#.2w)!D typedef picker < T > result;
9A=,E& } ;
4HlQ&2O%# M2Qr(K| 下面总的结构就有了:
(A#^l=su 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。
`^&OF uee 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。
eauF~md, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0h_|t-9j 至此链式操作完美实现。
KRzAy)8 Yq
KCeg %u'ukcL7 七. 问题3
uXvtfc 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。
?tbrbkx wHy!CP% template < typename T1, typename T2 >
fZF@k5*\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HZge!Yp< {
}}~ |!8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C'x&Py/# }
:o3N;*o>)0 +e``OeXog 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:
L,!?Nt\ GTd,n= template < typename T1, typename T2 >
.k !{* struct result_2
MTn{d {
(<9u-HF# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]=BB# } ;
4hj|cCrO mzgfFNm^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?
Zy/_
E@C}u 这个差事就留给了holder自己。
;=z:F<Y @ 6vIap| 4WB0Pt{ template < int Order >
fJg+ Ryo class holder;
U K!(G template <>
n[rCQdM&U" class holder < 1 >
$UwCMPs X {
]f_p8?j" public :
bt?5*ETA template < typename T >
mfr|:i struct result_1
z{QqY.Gu{G {
~"!fP3"e typedef T & result;
B@ EC5Ap* } ;
N!}f}oF template < typename T1, typename T2 >
%N._w!N<5n struct result_2
]-#DB^EQ {
uY To9A typedef T1 & result;
W>r+h-kR } ;
J&_n9$ template < typename T >
Le^ n +5x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;xTpE2 -~ {
SXh-A1t return (T & )r;
"tK=+f`NM }
PKz':_| template < typename T1, typename T2 >
!N^@4* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m&3xJuKih {
gSj,E8-g return (T1 & )r1;
R;LP:,) }
+}AI@+
} ;
"AqB$^S9t ;^L(^Hx template <>
-~w'Xo # class holder < 2 >
$??I/6 {
H PVEnVn public :
2=}FBA,2 template < typename T >
QJ;2ZN, struct result_1
tuX|\X {
ueNS='+m typedef T & result;
*un^u-; } ;
u3D)M%e template < typename T1, typename T2 >
:`sUt1Fw. struct result_2
DY*N|OnqJ {
Y]a@j! typedef T2 & result;
%C]>9." } ;
zH
r_!~ template < typename T >
Z\sDUJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]4e;RV-B {
zt%Mx>V@ return (T & )r;
v$9y,^p@e
}
pgo$61 template < typename T1, typename T2 >
DmcZta8n] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8P`"M#fI {
eMzk3eOJ return (T2 & )r2;
5)40/cBe }
*qq+jsA6wH } ;
XWw804ir {;oPLr+Z J}t%p(mb 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> >。
:(%5:1W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
lTsjxw
o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"@ n%Z dh\P4 return l(i, j) = r(i, j);
=(^3}x
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
l^}c! b,@/!ia return ( int & )i;
l,).p return ( int & )j;
HaYo!.(Fv 最后执行i = j;
;*J 可见,参数被正确的选择了。
/L3: \)e'`29; 6LhTBV wIgS3K [F7hu7zY8 八. 中期总结
Bw
yx c 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:
-\MG}5?! 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
FI.\%x 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
X>^fEQq" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
v[<T]1=LRC 6u%&<")4HP 4M T 7 `sr qP
,EBE '"Nr, vQo gGuO 九. 简化
naNghGQ 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。
!@sUj 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2<6UwF 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:
p7~!z.)o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1;iUWU1@ +-*/&|^等
ry]l.@o; 2. 返回引用。
,%y/kS] =,各种复合赋值等
xD 7]C|8o 3. 返回固定类型。
/{2,zW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
OrW 4. 原样返回。
u?EN operator,
Y0> @vTUX 5. 返回解引用的类型。
n"8Yv~v*2j operator*(单目)
EX"yxZ~ 6. 返回地址。
^rz_f{c]- operator&(单目)
L},_.$I? 7. 下表访问返回类型。
:'ptuY operator[]
>mkFV@` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
jWgX_//! operator<<和operator>>
s#MPX3itK +|f@^- OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
YYS0` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
O0:q;<>z |BYRe1l6l template < typename Left >
iRBfx struct value_return
C,zohlpC {
)B*t
:tN template < typename T >
kf9X$d6 struct result_1
m[2gdJK {
Bp{Ri_&A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
bK7J} 8hH } ;
&3&HY:yF g{LP7D;6 template < typename T1, typename T2 >
)PZT4jTt struct result_2
V~#tuv {
d=^z`nt !R typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~Gw*r\\+ } ;
3XKf!P } ;
sq]F;=[5 <Z$J<]I ,//S`j$S 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7:~_D7n q\)-BXw: 下面我们来剥离functor中的operator()
T{'RV0%
首先operator里面的代码全是下面的形式:
! P4*+')M R#KU^]"( return l(t) op r(t)
@|!z9Y* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:KO2| v\ return op l(t)
Va8&Z return op l(t1, t2)
JS77M-Ac return l(t) op
6C)_ return l(t1, t2) op
9 $X- return l(t)[r(t)]
-qoH,4w return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8Y?;x} X?Au/ 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:
'q.!|G2U 单目: return f(l(t), r(t));
.^.z2
e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ce(#2o&` 双目: return f(l(t));
Ca\6vR return f(l(t1, t2));
N21smC} 下面就是f的实现,以operator/为例
;}t(Wnu. K^[?O{x^B struct meta_divide
Ho%CDz
z {
+[P{&\d4} template < typename T1, typename T2 >
Zc2PepIg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0YHFvy) {
Dh*n!7lD` return t1 / t2;
g&.=2uP }
I@3MO0V^ } ;
&{i{XcqH' NVs@S-rpX 这个工作可以让宏来做:
@pxcpXCy _4f;<FL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
aDCwI :Li( template < typename T1, typename T2 > \
v>56~AJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1eKT^bgM 以后可以直接用
"5
A!jq DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
r
:dTz 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
/<3UQLMa (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。。。)
1&2>LE/P fR|A(u#9 EQ ttoOO 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
Wjc'*QCPl e# bn# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g=rbPbu class unary_op : public Rettype
c`W,~[Q<O+ {
y)*RV;^ Left l;
H>C=zo,oiC public :
Cyp'?N
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x"~JR\yzKJ wS*E(IAl template < typename T >
Q.[0ct typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mfs?x
a {
N;gfbh] return FuncType::execute(l(t));
;\]@K6m/Ap }
*`U~?q} dRDnJc3 template < typename T1, typename T2 >
He)%S]RLk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q:(%*sY> {
h$*!8=M return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ls%MGs9PI }
w(rE`IgW } ;
_Y!IEAU/# 8-i#8'/x n| ;Im&, 同样还可以申明一个binary_op
6wxs1G *8Z32c+C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@.C2LIb class binary_op : public Rettype
% `3jL7| {
.u:GjL'$ Left l;
a
=QCp4^ Right r;
wj+*E6o-n public :
$^P0F9~0 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZW}_DT0 l,8##7 template < typename T >
MPV5P^@X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nR~(0G,H {
nK,w]{<wG! return FuncType::execute(l(t), r(t));
hQi2U }
}*-@!wc-N Uv.)?YeGh template < typename T1, typename T2 >
nlYNN/@" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OCUr{Nh {
kl`W\t F return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
HhpDR }
68
sB)R } ;
;fJ.8C TN.rrop`#g /\Ef%@ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
9UkBwS` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}}[2SH'nH DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~V-XEQA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
,'+kBZOv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+H.`MZ= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
FtZ?C@1/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
T|p"0b A 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
yLGRi^d# 下面是修改过的unary_op
N$DkX)Z *Uh!>Iv; template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
RpK@?[4s class unary_op
sRW<me; {
K8~d^G Left l;
+:f"Y0 hc1N~$3!G public :
`gJ(0#ac Gq6*SaTk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
TJN4k@\$2 Si7*& dw= template < typename T >
aYeR{Y] struct result_1
JLYi]nZ {
%RVZD#zr typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y(&Ac[foS} } ;
6mE\OS-I y2v^-q3 template < typename T1, typename T2 >
iwq!w6+ struct result_2
F:VIzyMq< {
+@UV?"d typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@ Qe0! (_= } ;
Z+SRXKQ \U0Q<ot/7 template < typename T1, typename T2 >
Jm@oDME_E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4H/OBR {
SbZ6t$" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[g,}gyeS( }
\V:^h[ad z?zL9 7H template < typename T >
!D6]JPX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$G>. \t {
|Tw~@kT@ return OpClass::execute(lt(t));
AA_%<zK }
7)m9"InDI b>k y } ;
M|-)GvR$J N`i/mP fA-7VdR`R 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
=N@t'fOr 好啦,现在才真正完美了。
}]TxlSp!; 现在在picker里面就可以这么添加了:
*hrd5na V&i;\ 9 template < typename Right >
CLSK'+l picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Xj*Wu_ {
hZ3bVi)L\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E`q_bn }
#$vEGY}1 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
8L XHk l G3]4A&h9v~ E7hhew zDp 2g) Z)!C'c b 十. bind
_@g;8CA 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
l,
wp4Ll 先来分析一下一段例子
5f /`Q e)ZUO_Q$ d _
e WcI int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q\)F;: | bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
p<2,=*2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?upM>69{ 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。
H]!"Zq k 我们来写个简单的。
598i^z{~0% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Al'3? 对于函数对象类的版本:
Bt#N4m[X*| ^{{ qV template < typename Func >
\9d$@V struct functor_trait
u>$t' {
*VeRVaBl typedef typename Func::result_type result_type;
]k(]qZ } ;
d3Rw!slIq 对于无参数函数的版本:
':W[ A HDKbF/ template < typename Ret >
] - .aL struct functor_trait < Ret ( * )() >
b[yiq$K/ {
7rA;3?p) typedef Ret result_type;
8Y3I0S } ;
y]imZ4{/ 对于单参数函数的版本:
}%z aT<q=DO template < typename Ret, typename V1 >
"ta x? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
R3!t$5HG {
jal-9NV)! typedef Ret result_type;
HThcn1u~^b } ;
~Z+%d9ode 对于双参数函数的版本:
KG@8RtHsQ 8f7>?BUS, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G
j1_!.T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7|D +Ihy; {
C7vxw-o|&p typedef Ret result_type;
!c-*O<Y } ;
fV:83|eQ 等等。。。
.o8t+X'G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&R siVBA q =Il|Nb> template < typename Func >
H[UlY?&+ struct func_return
.l|$dE/E {
ExM,g' 7 template < typename T >
I|J/F}@p struct result_1
DJ%PWlK5 {
|' . typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&?vgP!d&M } ;
i&k7-< vj*%Q(E6Pt template < typename T1, typename T2 >
P&q7|ST%N struct result_2
cFv8 Od {
qVPeB,kIz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rbQR,Nf2x } ;
<1pEwI~ } ;
}i2V.tVB- E e]-qN*8 B;WCTMy} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
q9NoI(]e _FEFx template < typename Func, typename aPicker >
Nluoqoac class binder_1
*qMY22X {
SB7c.H, Func fn;
[:V$y1 aPicker pk;
%UM
*79 public :
8X0z~& G\?YK.Y> template < typename T >
y==CTY@ struct result_1
$SE^S {
1.X@; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pNIf=lA } ;
y?:.;%!E xm@_IL&P template < typename T1, typename T2 >
qFNes)_r struct result_2
:ivf/xn {
j=J/x:w_e typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?rIx/>C9 } ;
g ci 0^ibNiSP binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2m[<]$ 6R5Qy]]E template < typename T >
;GI&lpKK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4aY|TN/| {
:@)>r9N return fn(pk(t));
MS]r:X6 }
[9 RR8 template < typename T1, typename T2 >
EZj9wd"u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3Y~>qGQwh {
9K&:V(gmw return fn(pk(t1, t2));
h}EPnC} }
AK#1]i~ } ;
'=6\v! ;\l,5EG "Pf~iwfw 一目了然不是么?
PuO&wI]: 最后实现bind
hL5|69E N !|wo: YF:L)0H'O template < typename Func, typename aPicker >
@vB!u[{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3 9|MX21k {
4H-'Dr=G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Tqk\XILG N }
iyp=lLk &w~d_</ 2个以上参数的bind可以同理实现。
FE{FGMq 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。
LDg?'y;2 /SrAW`;" 十一. phoenix
J'2X&2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6DWgl$[[ w-{c.x for_each(v.begin(), v.end(),
p"Z-6m~ (
eN~=*Mn(za do_
3{h_&Gbo'D [
,{q;;b9 cout << _1 << " , "
(b6NX~G-: ]
+KEWP\r .while_( -- _1),
)tpL#J cout << var( " \n " )
9$m|'$p3sG )
C/&-l{7 );
,=mS,r7 Jq^T1_iqn 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:
orvp*F{7[H 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
$2el&I operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;ZG\p TCA 那么我们就照着这个思路来实现吧:
65m"J' ?NP1y9Y]i rc>6.sM
% template < typename Cond, typename Actor >
\B
7tX class do_while
k: ;WtBC6j {
jZ3fKyp# Cond cd;
6Kb1~jY Actor act;
jb;hcraR public :
^Va1f'g template < typename T >
H$KTo/ struct result_1
i@R
1/M {
c7E11 \%&Z typedef int result_type;
OaZQ7BGq } ;
)tnh4WMh} ?KI,cl do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aoa)BNs F.v{-8GV template < typename T >
1&o|TT/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a+PzI x2 {
!7&5` q7 do
=iD3Yt {
13=.H5 act(t);
^w06<m }
uL/m u< while (cd(t));
Ji 0
tQV return 0 ;
FjI`uP }
1~QPG\cdIX } ;
u4|$bbig y<bDTeoo Iy3GE[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q8Z<{#oXu 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
ohGfp9H 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
AjgF6[B 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
[=^3n#WW 下面就是产生这个functor的类:
R+,u^;\ mju>>\9 LRMx<X8 template < typename Actor >
:TC@tM~Oy class do_while_actor
NL0n009"c$ {
q=qcm`ce Actor act;
Mzw X>3x public :
H ?y,ie#u do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?#YE`] {Fe[:\ template < typename Cond >
-{vKus picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
+V^;.P</ } ;
td3D=Y f!
.<$ih _aMPa+D=P 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Yr=Y@~ XL 最后,是那个do_
6;qy#\}2 r s?R:+ Ktm4 A O class do_while_invoker
0|\$Vp {
Uwx
E<=z public :
Y0K[Sm> template < typename Actor >
1,!(0
5H do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
W#C*5@ 8 {
[o5Hl^ return do_while_actor < Actor > (act);
A4<Uu~ }
m&?r%x } do_;
A1?2*W %lGfAYEM= 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
p >t#@Eu| 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JNUt$h 最后来说说怎么处理break和continue
&7wd?)s 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。
@\P;W(m.i 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 ]