一. 什么是Lambda
EcR[b@YI 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
vl`St$$| 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,
>FFp"%% )>rYp
) W"~"R H]dN'c- class filler
Cb|R {
'o8,XBv- public :
ARJtE@s6Y void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]'#^ ~. } ;
2C_I3S~U d|
{<SRAI }6__E;h#J 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:
OtZtl*5 !cO<N~0*5x )Ps<u- V M;z )c|Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.D=#HEshk b3=XWzK5 Pl|*+g 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
e7Sg-NWV naY#`xig nrTCq~LO( WK SWOSJ 二. 战前分析
mL@7,GD 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。
LKud' 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
!?B2OE ~W gO{@Mw r_V^sX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4
$)}d /* --------------------------------------------- */
b Sg]FB aW vector < int *> vp( 10 );
&3 ~R-$P transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(WGEX(| /* --------------------------------------------- */
n>lQ:l~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2ZxZ2?.uJ /* --------------------------------------------- */
DY87NS*HF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
bOlb /* --------------------------------------------- */
XOZ@ek)LY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Bo*Wm
w /* --------------------------------------------- */
4Gh%PUV# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
p!(]`N cPl$N5/5 cc3+Wx_ _ =(v? 2:? 看了之后,我们可以思考一些问题:
K+U0YMRmz 1._1, _2是什么?
cn
;2& 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。
ns[h_g!j; 2._1 = 1是在做什么?
T,4REbm^ 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。
P9# }aw+ 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。
<
$rXQ J\ ? ][T>052v 三. 动工
q[.,i{2R} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=co6.Il 04E#d.o' e0o)Jo.P O FlY"OS[ template < typename T >
&Mh]s\ class assignment
2CPh'7|l {
T
"t%>g T value;
SM`n:{N( public :
T!H }^v assignment( const T & v) : value(v) {}
4V5h1/JPm template < typename T2 >
Nu%MXu+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
sTYA } ;
<(o) * Zmo z`y^o*qc] ){i
9,u") 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
u+]8Sq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
s !HOrhV L q;=UE kAk+Sq^n Czd)AVK
class holder
^pvnUODW[ {
^{+_PWn public :
?w "zW6U template < typename T >
Mg{=(No assignment < T > operator = ( const T & t) const
1&YkRCn0 {
pU@&- return assignment < T > (t);
$C&E3 'O }
SfwNNX% } ;
~$ "P\iJ )m(?U R-Z)0S'ZR 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:
$)M5@KT 7brC@+ZD static holder _1;
RZ:='; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&B ^LaRg -xU4s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,tHV
H7[ 而不用手动写一个函数对象。
6t`cY 5+iXOs< UJQGwTA W ;XGO@*V5T 四. 问题分析
lyyRyFfQ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
)Es|EPCx! 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
sxU
0Fg 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#uH%J<U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(wZ/I(4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
S8)6@ECC Jm*wlN
[> 五. 问题1:一致性
rTtxmw0 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
B["C~aF 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2G BE=T .OSFLY#[? struct holder
.0'FW!;FV {
&^^V*O //
O/PO?>@-/ template < typename T >
p6W|4_a? T & operator ()( const T & r) const
`-82u :" {
J0x)NnWJ return (T & )r;
Meo.
V|1 }
/~;om\7r } ;
D1f}g w|8T6W|w 这样的话assignment也必须相应改动:
jB%aHUF; -1tiy.^$F template < typename Left, typename Right >
L+2<J,
class assignment
Ex$i8fO( {
W(,3j{d2i Left l;
$~<]G)*Z Right r;
'/QS
sZR public :
NuC+iC$_/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{:c5/
,7c; template < typename T2 >
BBlYy5x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^;a~_9
m- } ;
2"!s8x1$ <]h?_) 同时,holder的operator=也需要改动:
!juh}q&}| <K zEn+ template < typename T >
,FDRU assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
MON]rj7 {
*'h J5{U return assignment < holder, T > ( * this , t);
6~c:FsZ) }
:[.**,0R 'yR)z\) 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。
BDz7$k] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
x3Ze\N8w &-hXk!A return l(rhs) = r;
^K'@W 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
yw+LT,AQ. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)>U7+ Me MC;2.e` template < typename Tp >
h@yn0CU3. class constant_t
.*Ylj2nM {
)@[##F2 const Tp t;
?_nbaFQK3 public :
:SvgXMY@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;HoBLxb P
template < typename T >
~l"]J'jF"H const Tp & operator ()( const T & r) const
<3C/t|s {
~"nF$DB return t;
JBt2R= }
'Uu!K! } ;
1j?+rs+o- ,v$Q:n| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
P:&X1MC 下面就可以修改holder的operator=了
= 4 wf ?Es(pwJB template < typename T >
YML]pNB assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
bfXyuv {
u4vyj#V return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
uJ
T^=Y }
@p ZjJ<9QM omzG/)M:O 同时也要修改assignment的operator()
K26`wt Zi=/w template < typename T2 >
1U6z2i+y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_kXq0~ 现在代码看起来就很一致了。
K$/&C:,Q !\5w<*p8 六. 问题2:链式操作
liU8OXBl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]I'dnd3e 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。
O QGKH6q 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。
y,s`[=CT 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。
7m:ZG 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(NC]S E.eUd4XG template < typename T >
_9:r4|S struct result_1
2mEvoWnJ {
mLm?yb: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7!U^?0?/ } ;
`i<omZ[aT @|([b r|O 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:
:T )R;E@ 1V.oR`&2E template < typename T >
?"$Rw32 struct ref
V@rqC[on {
->L> `<7( typedef T & reference;
LR#BP}\b' } ;
%%FzBbWAO template < typename T >
QTC!vKM struct ref < T &>
HT
."J {
Q@KCODi typedef T & reference;
we8aqEomr } ;
?kdan Kv9Z.DY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
6GA+xr= &&g02>gE template < typename T >
f~ wgMp.W0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
f0&% {
Q$(Fma 4a return l(t) = r(t);
ZeLed[J^xJ }
,49Z/P 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。
bEm9hFvd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8PR\a!" L3=5tuQ[5 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
Qk72ra) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+/ rt'0o _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C),i#v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Z+=M_{`{ 最后的布局是:
1Li*n6tLX` Add
slzB# / \
y9b%P]i Divide 5
jn(%v] / \
R.!.7dO _1 3
%Ai' 6 似乎一切都解决了?不。
_&%FGcAS 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。
T@A Qe[U'v 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。
XY#.?<"Q8 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:
X|-[i hp; RqX^$C8M template < typename Right >
F3hG8YX assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
McpQ7\*h Right & rt) const
"VDMO^ {
Al=ByX @ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B"8jEYT5 }
T'{9!By,P 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
k/(]1QnW XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
NfUt\ p* 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
k!Q{u2 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
eR0$CTSw 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。
c?N,Cd~q 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
#_{Q&QUk 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:
}R11G9N. Z&O6<=bg! template < class Action >
tzthc*-< class picker : public Action
jD${ZIv {
SA7(EJ95 public :
Re&"Q8I.8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
[Q+k2J_h // all the operator overloaded
L7hRFf-o } ;
G[1\5dK*uR (zh[1[a Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
tva=DS 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
NBHpM}1xtU C~R
?iZ.&U template < typename Right >
f}J(nz>Sh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
FgL892[ {
7i!Vg V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!I.}[9N }
Ptf(p` a>x6n3{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/ywP
0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
e[16
7uU vd)zvI template < typename T > struct picker_maker
Q;J(
5; {
?xrOhA9 typedef picker < constant_t < T > > result;
7B)1U_L0H } ;
5VJe6i9; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
le]~Cy0 {
uKXNzz typedef picker < T > result;
7[w<v(Rc } ;
vFB^h1k~.M ZP5 !O[Ut 下面总的结构就有了:
IzJq:G. functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
B0%=! & picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
x Ek8oc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
u>n"FL'e 至此链式操作完美实现。
bMxK @$G~ |-G2 pu; 4e Y?#8 七. 问题3
!nCq8~# 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。
N-]/MB8 W"^ =RY template < typename T1, typename T2 >
5|nc^
12 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<l$ d>, {
X.#)CB0c1Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
P6R_W }
RFyMRE!? y;uR@{ 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:
31@Lr[! c~?Zmdn: template < typename T1, typename T2 >
r`.N? struct result_2
[IQ|c?DxpL {
msM1K1er typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|PlNVd2 } ;
Rh?bBAn8 ~y2zl 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?
>a,D8M? 这个差事就留给了holder自己。
c%J6!\ JD~;.3$/k ,_fz)@) template < int Order >
"GZieI
D class holder;
!~Uj 'w template <>
AoeRoqg class holder < 1 >
3_~iq>l {
>
:IWRc2 public :
lU%}_!tp3/ template < typename T >
L]|mWyzT struct result_1
6FQi=}O 1 {
n+Kv^Y`qxO typedef T & result;
-g]Rs!w' } ;
L"NHr~ template < typename T1, typename T2 >
XS [L-NHG struct result_2
Ch_rV+ {
8s@N NjV typedef T1 & result;
b1.*cIv} } ;
w_xca( template < typename T >
~DI$O[KpR% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:Iv;%a0 - {
)&Oc7\J, return (T & )r;
\ph.c*c }
>w@+cUto template < typename T1, typename T2 >
=O![>Fu5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t82'K@sq {
BzP,Tu{, return (T1 & )r1;
6t6Z&0$h~ }
|4Q*4s } ;
<4"-tYa La;G S template <>
Aw |;C class holder < 2 >
}OL"38P {
`t&{^ a&Y" public :
b}3"v( template < typename T >
e "A" struct result_1
3}0\W.jH {
6'r8.~O typedef T & result;
DPTk5o[ } ;
.$%p0Yx+ template < typename T1, typename T2 >
X#lNS+&=' struct result_2
(~=.[Y {
En?V\|, typedef T2 & result;
//U1mDFT } ;
?)xIn)#ls template < typename T >
4^tSg#!V{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lmvp,BzC {
h'):/}JPl return (T & )r;
2Wz8E2. }
<U@N^# template < typename T1, typename T2 >
[y[d7V9_o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u dZOg {
;Y$>WKsV return (T2 & )r2;
&12KpEyf }
_\ToA9 m } ;
amu;grH qN)y-N.LI( ~#A}=,4> 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
+jGHR&A t 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
pk/#RUfT+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H\67Pd(Z6 Az`Aa0h]7 return l(i, j) = r(i, j);
u0q$`9J 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4wl1hp>, /\I6j;$z return ( int & )i;
;]>kp^C# return ( int & )j;
E-bswUVaEE 最后执行i = j;
QJGGce 可见,参数被正确的选择了。
"is( 9\?OV@ B `~EA] d ^Xk!wJ I&;>(@K 八. 中期总结
.f\LzZ-I: 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
H}^ ' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5p;AON 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#DTKz]i? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!eLj +0 SB_Tzp Zd*$^P,| CLR1CGnn7 yn4T!r " xM*_1+<dT$ 九. 简化
"O&93#8 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。
,fkvvM{mq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
I"07x'Ahq3 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:
^\\3bW9}H 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:!`"GaTy +-*/&|^等
e
w^(3& 2. 返回引用。
[XfR`@ =,各种复合赋值等
/{i~CGc;" 3. 返回固定类型。
_4ag-'5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6>>; fy2 4. 原样返回。
-aoYoJ ' operator,
rf.pT+g.P 5. 返回解引用的类型。
]?eZDf~ operator*(单目)
q2qi~}l 6. 返回地址。
6j<9Y operator&(单目)
M tN>5k c 7. 下表访问返回类型。
CVj^{||eF operator[]
oaY_6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;O"?6d0 operator<<和operator>>
TR"C<&y$j 3[YG
BM( 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。
v, $r.g; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
O\5%IfB'" Ot=jwvw template < typename Left >
#@XBHJD\# struct value_return
dGIdSQ~ _ {
Rn1oD3w template < typename T >
.Ro/ioq struct result_1
LD$5KaOW {
Z*,e<zNQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Av X1* } ;
N'Gq9A XHr*Rs.[= template < typename T1, typename T2 >
w+M/VsL struct result_2
Wh[QR-7Ew {
[BWq9uE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
54
lD+%E } ;
]%\,.&=hT } ;
+>ju,;4WK fqNh\~kja [GwAm>k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-9Q(3$} Lkt4F 下面我们来剥离functor中的operator()
LU1I
`E 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:ym?]EL4o SeX ]|?D return l(t) op r(t)
!FEc:qH return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wq)*bIv return op l(t)
W^(zP/ return op l(t1, t2)
b IDUa return l(t) op
48^-]}; return l(t1, t2) op
qt"D!S_ return l(t)[r(t)]
A2_ut6&eb return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
om3
%\ E)"19l|}B 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:
k[6J;/ 单目: return f(l(t), r(t));
/]0qI return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
nzq
双目: return f(l(t));
rTPgHK]?l return f(l(t1, t2));
J2mHPVA3 下面就是f的实现,以operator/为例
uYJS=NGNA sS D8Sx/ struct meta_divide
AjzTszByu {
-<W?it?D template < typename T1, typename T2 >
|23F@s1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
wi(Y=?= {
]vrZGX
a+ return t1 / t2;
ER0
Yl }
;kFD769DLw } ;
ClG%zE&i 2qMiX|Y 这个工作可以让宏来做:
wQ_4_W ~#_~DqbMZ5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:@A&HkF template < typename T1, typename T2 > \
b--=GY))F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/K=OsMl2b8 以后可以直接用
O<u=Vz3c~0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
S{c/3k~ 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
*a9cBl'_ (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。。。)
*"%TAe7?~+ ]\,?u / ["-rDyP 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
z0"t]4s <Ap_# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X! d-"[ class unary_op : public Rettype
Gh;\"Qx {
l;?:}\sI= Left l;
{u'szO}k public :
o`T.Zaik, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X+X:nL.t yD\q4G template < typename T >
1w,_D.1' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c<lp<{; {
RS5<] dy return FuncType::execute(l(t));
f:o.[4p2 }
~_ THvx1 M2$/x`\-~ template < typename T1, typename T2 >
0~|0D#klB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fSo8O {
i~@gI5[k+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
\CB^9-V3 }
!np_B0` } ;
|t,sK aL $BqiC!~ T:^.; ZY 同样还可以申明一个binary_op
ak(s@@k AHf 9H? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`<XS5h
h= class binary_op : public Rettype
'+Dsmoy {
xIdb9hm< Left l;
JrP`u4f_ Right r;
QiCia#_ public :
6pt,]FlU binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7HkO:/ TWP@\ BQ template < typename T >
>AEp\* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D
T5d]MU {
$^x=i;>aK. return FuncType::execute(l(t), r(t));
Fh~9(Y# }
*5'8jC"2g "4b{YWv template < typename T1, typename T2 >
o&JoeKXor typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,!=
sGUQ) {
5Tsz|k return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"x$@^ }
oj 8r* } ;
X5WA-s(?0 [P2>KQ\ SKG
U)Rn; 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
pY&6p~\p 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3u@,OE DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#}A"yo 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。
={g"cx 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Et6j6gmif 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。。。
Ey@^gHku\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yg\QtWWM 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)
D+T/ Z) 下面是修改过的unary_op
G|cjI* ,Yag! i>; template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
RDps{),E;d class unary_op
k>i88^kPV {
S|tD8A Left l;
3M#x)cW "&_+!TBg, public :
M$x,B#b xQR/Xp!h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
; _%zf5;' It*U"4lgi template < typename T >
aB%.]bi struct result_1
T{prCM {
|
BaEv\$K typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yY]x''K } ;
&dB@n15'A \Z.r Pq template < typename T1, typename T2 >
PqspoH
0OI struct result_2
rtPo)#t {
)xp3
ElH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QL0q/S1* } ;
jV%
VN +9/K|SB{$ template < typename T1, typename T2 >
8UB2 du@? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}$)~HmZw {
yp~z-aRa return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wOH:'sk[" }
Q g/Rw4[ E8C8kH] template < typename T >
(XK,g;RoEn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w,hm_aDq {
gY+d[3N return OpClass::execute(lt(t));
?;#Q3Y+ }
`yR/M"u6T bAlty}U } ;
HOi~eX1d %XR(K@V 0MpW!|E[b 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
L IKuK# 好啦,现在才真正完美了。
[C!*7h 现在在picker里面就可以这么添加了:
hUpour
|b q:_:E*o template < typename Right >
iKq_s5|sW picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
CLND[gc {
A":=-$) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YM#'+wl}` }
"s@Hg1 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。
"=2\kZ 'qV lq5. G/
si( LK p*K #s1 +wG
*qI 十. bind
M._h=wX{} 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。
t!4 (a0\$F 先来分析一下一段例子
@l3&vt2=J :TVo2Zm[@ FOD'&Yb& int foo( int x, int y) { return x - y;}
FM%WMyb[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UhR^Y{W5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'*[7O2\%/ 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。
5NkF_&S_1 我们来写个简单的。
eP (*. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
q AVypP?J 对于函数对象类的版本:
|>P:R4P [`|t( E' template < typename Func >
-qpvVLR, struct functor_trait
H M(X8iNt {
hxdjmc- typedef typename Func::result_type result_type;
kM-8%a2i } ;
vEjf|-Mb9 对于无参数函数的版本:
R;,5LS&*a shGUG; template < typename Ret >
_I)TO_L; struct functor_trait < Ret ( * )() >
9t`yv@.>N {
5xT, O typedef Ret result_type;
Ud"_[JtGM } ;
<|'ETqP<+ 对于单参数函数的版本:
mR2"dq;U #Br`;hL<T template < typename Ret, typename V1 >
ZYB5s~;eB" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Gy+c/gK {
yfwR``F typedef Ret result_type;
+% <kcc3 } ;
ZK?V{X{"; 对于双参数函数的版本:
|5(CzXR] Lww&[|k. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
,aWI&ve6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
%-YWn`yEm {
G;u 6p typedef Ret result_type;
J<NpA(@^ } ;
ZT"vVX-)G 等等。。。
o^5UHFxTCB 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
g[y&GCKY!= `4ga~Ch template < typename Func >
[6\O
<-? struct func_return
bs}SFT L {
Rhlm template < typename T >
d~.hp struct result_1
#_Uo^Mw {
<bn|ni|c" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7aRy])x } ;
;Ym6ey0t )%9:k9 template < typename T1, typename T2 >
+-x+c:
IxA struct result_2
.R)Ho4CE {
I+Y Z+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
RYl{89 } ;
ui"`c%2n } ;
1C=42ZZ&2 gjiS+N[ EGRIhnED# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@<OsTF L -0'<7FSQ template < typename Func, typename aPicker >
@6[aLF]F class binder_1
R0w~ Z
{
*?Oh%.HgF Func fn;
Mu.tq~b > aPicker pk;
e\#aQ1?" public :
xt@v"P2Ok (RUc>Qi template < typename T >
.|:(VG$MfI struct result_1
SXXO# {
\HMuVg'Q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pcd?6jh8 } ;
V[8!ymi0 .K_50%s template < typename T1, typename T2 >
uI)z4Z struct result_2
ee<'j~{A {
EE9eG31|r typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q@mZ0D- } ;
@Us#c 7/ Sw{rNzh%$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mmC MsBfL X#W6;?Z\ template < typename T >
B|>eKI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QVb{+`.7 {
GB*^?Ii return fn(pk(t));
!bW^G}
<t }
W9G jUswv! template < typename T1, typename T2 >
3;//o< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P=ubCS' {
j;_E0j# return fn(pk(t1, t2));
1"l48NL L| }
3! KyO)8 } ;
*TL3-S? So NgDFD wG 5H^>6u> 一目了然不是么?
|>JRJ"CFE 最后实现bind
E0A[{UA -t*P=V|@ q)"yP\ template < typename Func, typename aPicker >
M VE:JNm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#E/|WT {
+D h?MQt? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=4/K#cQ }
Z4k'c+ (>\4%(pnD 2个以上参数的bind可以同理实现。
;M O,HdP; 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。
=EHKu|rX~ 4E$6&,\ 十一. phoenix
?R@u'4yK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
V4*/t#L/ f 0/q{* for_each(v.begin(), v.end(),
_k)EqPYu@ (
}o=s"0 a do_
`:gXQmt [
UE/iq\a> cout << _1 << " , "
oJc v D ]
m.yt?` .while_( -- _1),
,_'Z Jlx cout << var( " \n " )
@
&GA0;q0t )
RHI?_gf& );
y<ZT~e 4g+o/+6!4 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
1mv8[^pF 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
/p{$HkVw operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\NL*$SnxP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q] '2'"k dsZ-|C KctbNMU]k template < typename Cond, typename Actor >
ATD4%|a9h class do_while
\uOR1z {
_BND{MsX Cond cd;
_y9NDLRs8 Actor act;
.|LY /q\A public :
9'O@8KB_ template < typename T >
\k%j struct result_1
RPTIDA)) {
?[8s`caK. typedef int result_type;
?2S<D5MSb } ;
Cyp%E5b7 'Y5l3xQk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
nsXyReWka n?NUnFA template < typename T >
)jH|j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%bB:I1V\ {
Yx"~_xA/u do
J'yiVneMw {
4='/]z act(t);
Ix.Y_} }
bl8y
o4 while (cd(t));
E(an5x/r return 0 ;
`G>BvS5h }
EE~DU;p;] } ;
AgJPtzs
DLEHsbP{$ 5"7lWX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
i)MJP * 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。
NvJ}|w,Z 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。
oazy%n(KZ 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。
q[~+Zm 下面就是产生这个functor的类:
8sU}[HH*1 IoxdWQ4]A iRI7x)^0"z template < typename Actor >
x3=SMN|a class do_while_actor
$$---Y {
:w26d-QR( Actor act;
3W@ta1 public :
;TCT%j`^o do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3\?yjL^ tzG.)Uqs template < typename Cond >
0?,%B?A8O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=R||c } ;
}b]z+4Ua( X8 xY`$j'u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0'II6,: 最后,是那个do_
\r&9PkHWo Ehg(xK i/q1> class do_while_invoker
R?J=5tO {
`>\>'V<& public :
Kfs|KIQ>= template < typename Actor >
VuA)Ye do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6cTd
SE {
Eh.NJI( return do_while_actor < Actor > (act);
@l@erCw@ }
+r 8/\'u- } do_;
?&$BQK e/y\P&"eI 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y(=$z/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ck#MpQ!An 最后来说说怎么处理break和continue
JX2@i8[~ 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。
nCdxn#| 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 ]