一. 什么是Lambda
"t{|e6
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>4zH\T! 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,
B@Ae2_; m 8Q[+_:$H YXR%{GUP[ j^g^=uau class filler
Vko1{$}t {
W* XG9 public :
d +]Gw void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
5jpb`Axj# } ;
%Q}T9%Mtj <Q4yN!6 -qPYm?$ 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:
d@:4se-q+ s5s'$|h" Z"# /,?|3@ 6+MZ39xC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gZFtV H^N@fG<*dh Z.Sq5\d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
kO]],Vy` H'L~8> )<D(Mb2p| r&G=}ZMO 二. 战前分析
6%K,3R-d 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
!;YmLJk;hN 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
%CxrXU S}=euY'i .H,wdzg) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`XwFH#_ /* --------------------------------------------- */
%lw!4Z\gg vector < int *> vp( 10 );
S
z3@h" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
FQbF)K~e /* --------------------------------------------- */
6S;-fj sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
f$lf(brQ: /* --------------------------------------------- */
Ol,Tw=? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qc*z`Wz: /* --------------------------------------------- */
SWX;sM
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
PKT/U^2X] /* --------------------------------------------- */
(W7cQ> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$)5F3a| L{hP&8$k K%) K$/A _?M71>3$. 看了之后,我们可以思考一些问题:
'NM$<<0 1._1, _2是什么?
+v 9@du 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
'g8~ uP 2._1 = 1是在做什么?
(z}q6Lfa 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
~*|0yPFg Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
26YY1T\B) `&.]>H)N* vwZrvjP2 三. 动工
-?A,N,nnX 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#6[7q6{4 k{/2vV[`] {xm^DT +gG6(7&+= template < typename T >
V@0Z\& class assignment
QMGMXa {
!$&3h-l[ T value;
Z7<N< public :
;:nO5VFOg assignment( const T & v) : value(v) {}
t7rz]EN template < typename T2 >
}c>[m,lz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
D\~*| J } ;
RcUKe, -q9`Btz `ySmzp 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
o(,u"c/Or 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ncEOz1u {L[n\h.4. J?\z{ ;qa x[Xj[O class holder
b(lC7Xm {
C3Mr) public :
5B[kZ?> template < typename T >
>&K1+FSmyJ assignment < T > operator = ( const T & t) const
H\tz"<*`` {
7xAzd#
c?= return assignment < T > (t);
zi~_[l- }
"Jw6.q+ } ;
VmLV:"P}^ AP=mj %;UEyj 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:
2.=3:q!H<% @ \ip?= static holder _1;
U[\aj;g) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
YKwej@9, J]8nbl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sy+o{] N 而不用手动写一个函数对象。
r40#-A$ HFD5*Z~M $ig%YB 7dl]f#uZU 四. 问题分析
JV|GEn\@N 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
C<CE!|sfr 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
k$nQY 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
RsJj*REO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
o/EA%q1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8UArl3 FyN@mX 五. 问题1:一致性
*bu/Ko] 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?|
0Zkb}F2- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~8AcW?4Z K9co_n_L struct holder
gTRm {
B JDe1W3;' //
9.R)iA template < typename T >
($^XF: #5 T & operator ()( const T & r) const
3 }Z[d {
(KaP=t} return (T & )r;
V.PbAN }
?C
} ;
GH2D5HVN +Ok R7bl 这样的话assignment也必须相应改动:
'`^<*;w -[?q?w!? template < typename Left, typename Right >
,o-BJ
069 class assignment
H"W%+{AR {
:&Xy#.un Left l;
CK1Xdyf_S Right r;
4CO:*qG)o public :
(9x8,f0z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)P\Vd # template < typename T2 >
,mH2S/<}S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]Lq9Ompf(t } ;
cCN[c)[c| YK#bzu ,! 同时,holder的operator=也需要改动:
}?xu/C 1,fjdd8OM; template < typename T >
9,y*kC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#"%=7( {
Hk%m`|Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
O.S(H1z<G }
`i0RLGze %7q,[g8 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。
<\c5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Hs<vCL \ 3X,9K23T return l(rhs) = r;
H)1< ;{: 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。
/!,>P[Vx 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
S2/c2 |S#)[83*3 template < typename Tp >
4`uI)N(}* class constant_t
| Euf:yWY {
a?%X9 +1A const Tp t;
GbG!vo public :
S5]rIcM constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
s<x2*yVUA template < typename T >
?}y?e}y*xZ const Tp & operator ()( const T & r) const
uN V(r" {
ipfiarT~) return t;
\:C@L&3[ }
iF2/:iP } ;
y8jk9Tv +~Ri CZt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
b8v?@s~ 下面就可以修改holder的operator=了
a2fV0d6*l *,!6#Z7 template < typename T >
$d.UF!s assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
2w93 ~j {
'Uqz , return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
R+IT)2 }
gTZ1LJ '~A~gK0 同时也要修改assignment的operator()
.x7d!t:(D ~0r:Wcj x template < typename T2 >
bY7d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
D]resk 现在代码看起来就很一致了。
5=/H2T!F i[A$K~f 六. 问题2:链式操作
75}BI&t3k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Yd:8iJA 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。
EI6K0{'&X 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。
::N'tcZ^2 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。
"#^11 o8 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=xFw4D9 62Yi1<kV@ template < typename T >
9r!psRA:`) struct result_1
<<K G S {
Ul7)CT2: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
VqLqj$P } ;
W#E-vi+l TG'_1m*$ 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:
^B~z .F
i g|8G!7O template < typename T >
ZFh2v]|! struct ref
WPiQ+(pt {
4M'y9 ( typedef T & reference;
82Dw,Cn } ;
%JmSCjt`G template < typename T >
GBIa Ul struct ref < T &>
PX}YDC zP$ {
!lp*0h(7 typedef T & reference;
Y##ft Q } ;
N=lFf+ |]sh*<:?, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
GZQy~Uk~ B$"CoLC7+ template < typename T >
F?xbVN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_U;z@ {
hb'S!N5m return l(t) = r(t);
&m_4# }
.zO/8y(@ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
\wqi_[A 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&wr0HrE\ ^@e4 mO 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Vr0-evwfo _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pTPWToKh _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
21x?TZa +5 调用divide的对象返回一个add对象。
W>+\A" 最后的布局是:
E$dPu Add
VeidB!GyP / \
:hB/|H*= Divide 5
~#+ Hhc( / \
JSCe86a7<E _1 3
G4][`C]8c 似乎一切都解决了?不。
5]DgfwX 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。
#@Yw]@5M 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。
uH S) 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:
&u0JzK HTuv_kE template < typename Right >
@DG$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6Pc3 ;X~ Right & rt) const
\zCT""'i {
=n|n%N4Y return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/9<zG}:B }
C5GO?X2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;:NW 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。
`b 6j7 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。
,,vl+Z<& 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。
gB,~Y511 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。
1:5jUUL8 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?
#]pFE.o 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:
T7_i:HU%
eSNi6RvE template < class Action >
v {E~R class picker : public Action
J P'|v" {
v1wMXOR public :
!2>MaV1, picker( const Action & act) : Action(act) {}
Kk|uN#m // all the operator overloaded
/ghXI"ChI } ;
Lq.aM.&;# ibo{!>m 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。
U{Xg#UN 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:
^\:"o JG-\~'9 template < typename Right >
+Zgh[a picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
R:8\z0"L* {
S?n, O+q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jt5en;AA[ }
| wuUH eCHT)35u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
6'+;5 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。
C,$$bmS= Q^=drNV template < typename T > struct picker_maker
w3oh8NRs_ {
Ux5pw typedef picker < constant_t < T > > result;
cC@B\Q } ;
k4Ed 7T- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<RQ\nU {
H<bYm]a% typedef picker < T > result;
jt9fcw } ;
*m$P17/C SJ4[n.tPI 下面总的结构就有了:
KneCMFy functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
uM|*y-4 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
L}r#KfIb picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_qwKFC 至此链式操作完美实现。
eP6`"<UM /, T@/ uR#aO'' 七. 问题3
P:,@2el 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
GSck^o2{ wJ
0KI[p(S template < typename T1, typename T2 >
(Q~ p"Ch ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8{QN$Qkn {
|/rms`YQ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)xKZ)SxV }
imGg3' vhe[:`=a 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:
#w_cos[I a'3|EWS
? template < typename T1, typename T2 >
K1i@.`na/$ struct result_2
BllS3I}V {
X6hm,0[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@K{1O|V } ;
"'Bx<FA "N'|N., 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?
prJ]uH, 这个差事就留给了holder自己。
xLID@9Hbu \v|nRn,`- |]s/NNU template < int Order >
9eG{"0) class holder;
AunX[X9 template <>
#m
%ZW3 class holder < 1 >
S.G"*'N {
_Z9HOl@ public :
954!ED|F( template < typename T >
B{x`^3qR struct result_1
tb#9TF {
LBO3){=J typedef T & result;
\PHbJN:BI } ;
3W&f^* template < typename T1, typename T2 >
#Tm^$\*h\] struct result_2
;!RS q'L1 {
1#]0\Y( typedef T1 & result;
:.2Tcq } ;
}K<% h template < typename T >
^?-SMcUHB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3mmp5 d {
,tZJSfHB return (T & )r;
no~Yet+<" }
OD;-0Bj template < typename T1, typename T2 >
PIo8m f/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$_ &Lp\ {
.k_>
BD]; return (T1 & )r1;
Z{Si`GA }
H]zi>;D } ;
6R`q{}. B<V8:vOam template <>
KM'*+.I class holder < 2 >
VaV(+X {
|+-D@22y public :
*O5Ysk^| template < typename T >
|{STkV] struct result_1
oSAO0h>0N {
"xr=:[n[ typedef T & result;
-XuRQ_)nG } ;
/=y _#l template < typename T1, typename T2 >
%$'YP struct result_2
.()|0A B&g {
6ct'O**k*& typedef T2 & result;
'MWu2L!F } ;
XWuHH;~*L template < typename T >
VLL CdZ% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w!GPPW( {
)qbjX{GZ7 return (T & )r;
-gq,^j5, }
|(evDS5 template < typename T1, typename T2 >
F]fBFDk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.m;5s45O{ {
m|/q
o return (T2 & )r2;
g`n5-D@3 }
< 2mbR } ;
K[j~htC{I" VKZZTFmV2) vq?aFX9F 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> >。
P5$L(x%~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
b23 5Zm 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6g6BE^o\ hxT{!g return l(i, j) = r(i, j);
Hv3<gyD 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;ZasK0 y;$
!J return ( int & )i;
@,9cpaL3 return ( int & )j;
)iU@P7W= 最后执行i = j;
sY%nPf~9q' 可见,参数被正确的选择了。
9 SBVp6' _Hp[}sv4) G\PFh& ]YF_c,Q ukInS:7 八. 中期总结
#a$k3C 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:
lx)Bj6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EE,57( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$~h\`vF& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Vw@?t(l > gfPR3%EXs uXm_ pQpF
%fF0<c^-U eX0due A,u}p rwH 九. 简化
nS`
:)#; 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
'v~%rhq3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x("V+y* 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
!k}]` z^d 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GKg&lM!O$ +-*/&|^等
Y9w^F_relL 2. 返回引用。
|ctcY*+ =,各种复合赋值等
\F'tl{'\@ 3. 返回固定类型。
#GVf+8" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
02F\1fXS 4. 原样返回。
0!5w0^1 operator,
Vx#n0z 5. 返回解引用的类型。
UVUoXv)N operator*(单目)
,ozgnhZY 6. 返回地址。
eKv{N\E operator&(单目)
u$MXO].Q 7. 下表访问返回类型。
4\pUA4 operator[]
Tw]].|^f- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n#dvBK0M operator<<和operator>>
t/KH` ETMF.-P OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
{kdS t1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
AEw~LF2w T4e-QEH template < typename Left >
IwZe2$f
struct value_return
vxt<}h5J/! {
+#LD@)G template < typename T >
Q|]
9 struct result_1
mh :eUFe {
Fu$JI8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
huTWoMU } ;
n ]<>$ Xf/qUao template < typename T1, typename T2 >
1$toowb"Zy struct result_2
:H8`z8=0f{ {
)r`F}_CEL typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
( kFg2kG } ;
{+N7o7 } ;
WW[G ne %h^ f?.(: NN"!kuM 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
k@=w? m \ 0J&^C 下面我们来剥离functor中的operator()
8Rr ic[v 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?Mj@;O9>' .ZVADVg\ return l(t) op r(t)
Pq<]`9/w^w return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)ePQN~#K} return op l(t)
lG/h[ return op l(t1, t2)
d>-k-X-[ return l(t) op
0)HZ5^J return l(t1, t2) op
AD0pmD return l(t)[r(t)]
cd3;uB4\, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZGgM-O1 L; (J6p]h 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
uk<JV*R= 单目: return f(l(t), r(t));
_I<LB0kgf. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ef"M e( 双目: return f(l(t));
/s|4aro return f(l(t1, t2));
+)U>mm, 下面就是f的实现,以operator/为例
&Z%|H>+;T tjWf`#tH>H struct meta_divide
oRZ--1oR_ {
IM 8lA template < typename T1, typename T2 >
rI;84=v2&9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%7[Z/U= {
h$U(1B return t1 / t2;
;%V)lP "o }
E%np-is{1 } ;
-+,3aK<[ Jd-u? 这个工作可以让宏来做:
7>$&CWI :@c\a99Kx #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fKQq]&~
H template < typename T1, typename T2 > \
Q3P*&6wA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
En:/{~9{F 以后可以直接用
>og-
jz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
W"&Y7("y 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Qk#`e (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Y!*F-v@ Fo$'*(i d"~-D; 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
{~a+dEz 4O1[D?)`x template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E(/M?>t- class unary_op : public Rettype
9TZ4ffXV* {
@q<F_'7is Left l;
m|%ly public :
l/ :23\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ow f:Kife T/Fj0' template < typename T >
;lU]ilYv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
")i>-1_H {
"4[8pZO/ return FuncType::execute(l(t));
i-E/#zni }
hY[Vs5v :W*']8 M- template < typename T1, typename T2 >
R0DWjN$j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'A)r)z{X {
w\(;>e@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Xn3
\a81 }
x!^u$5c } ;
CTh!|mG ReZ&SNJ ZgH(,g,TU 同样还可以申明一个binary_op
RM `zxFn XPd@>2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
r.#"he_6!. class binary_op : public Rettype
_+NM<o#A {
YfZ96C[a Left l;
lq*{2M{[ Right r;
EI!e0V1! public :
3V)NM%Aw binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/+zzZnLl-M 7%F8 template < typename T >
6>R|B?I% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9aKt (g6 {
c2fqueK|:W return FuncType::execute(l(t), r(t));
ml\2%07 }
,,o5hD0V9 MbJ|6g99 template < typename T1, typename T2 >
Jh!'"7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pon0!\ZT= {
wr{ [4$O return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K! e51P }
*p=a-s5- } ;
NU{`eM N "Mw1R4 T]0H&Oov 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
qG?svt 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
W1;u%>Uh DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
c
D0-g=&
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。
6
~LCj" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8P[aX3T7G 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。。。
<V_P)b8$1 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
HLsG<# 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
O;m@fS2%3 下面是修改过的unary_op
lOJ3_8 f'28s*n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
QxS=W2iN class unary_op
Qqn9nO9 {
q{E44
eQ7F Left l;
ObIL w w/UZ6fu public :
J_ y+.p-
5 (// f"c]/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Gr}lr gP S ~4'AnoD1w template < typename T >
hCFgZiH2 struct result_1
[8$K i$; {
QnN cGH typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!,z==Qp|v } ;
1xsIM'& s%xhT template < typename T1, typename T2 >
e_Un:r@) struct result_2
@?E|]H!S] {
B?pNF+?'z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T**v!Ls } ;
4Ow0g-{ IqrT@jgN- template < typename T1, typename T2 >
/@qnEP% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5kbbeO|0G {
W<sa6,$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(W'.vEl }
iB0#Z_ M*n@djL$\~ template < typename T >
h =E)5&Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GX-V|hLaGX {
Z?"f# return OpClass::execute(lt(t));
'PK;Fg\ }
|'ML
)`c[ Fx6]x$3 } ;
?vn9HhTD i0/RvrLc jPc"qER! 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
gR\-%<42 好啦,现在才真正完美了。
u zgQ_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
%TUvH>;0 M|DVFC template < typename Right >
;FfDi*S7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3 jR I@ {
K0xka[x=( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YggeKN }
&'KJh+jJ
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
4M,Q{G|e (u:^4,Z 'ugc=-0pd 0tb%h[%,M +0Z,#b 十. bind
|f IIfYE 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
t]14bf$*Q 先来分析一下一段例子
IF~E; ZlG|U]mM5 Ef~Ar@4fA int foo( int x, int y) { return x - y;}
6>=yX6U1q^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
bbe$6x wi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
mi]bS
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
:XFr"aSt 我们来写个简单的。
!9p;%Ny` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0s'h2={iI 对于函数对象类的版本:
1=U NA :t< 8gn12._x template < typename Func >
d.3cd40Q struct functor_trait
@]F1J {
cN3!wE typedef typename Func::result_type result_type;
CyXFuk!R } ;
'nRoa7v( 对于无参数函数的版本:
/?*GJN#
dYxX%"J template < typename Ret >
O3K TKL] struct functor_trait < Ret ( * )() >
-g\ ;B {
s{9G// typedef Ret result_type;
CR8szMa } ;
>h3m/aeNC 对于单参数函数的版本:
scQnL'\ '^!#*O template < typename Ret, typename V1 >
9,c_(%C struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tN1xZW: {
fPBJ%SZ typedef Ret result_type;
Uu_Es{@ } ;
@
Cd#\D| 对于双参数函数的版本:
-~] q?k? A~)# template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
AC&)FY struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
m xEniy {
fK{m7?V typedef Ret result_type;
Em ;2fh } ;
)eD9H*mq 等等。。。
(J 1:J 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
'B\7P*L"p f Hd|tl template < typename Func >
VSjt|F)t struct func_return
(|9t+KP {
G$mAyK: template < typename T >
/P%OXn$i/ struct result_1
5_7y 1 {
Aw$+Ew[8 2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~J:]cy)Q } ;
cw"Ou% B?
Z_~Bf& template < typename T1, typename T2 >
9T#${NK struct result_2
%EH{p@nM&- {
lW|`8ykp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W+Q^u7K } ;
SxI-pH' } ;
kt2W7.A5 (Cb;=:3G \"pp-str 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/Os6i&; MAQ(PIc>T template < typename Func, typename aPicker >
]_(J8v class binder_1
G
_-JR {
hN^,'O Func fn;
.]w=+~h aPicker pk;
K1$
public :
F}~qTF;H vzFo" template < typename T >
b.j$Gna>Q struct result_1
alH6~ {
=&I9d;7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IOT-R!.5V } ;
4$+1&+@ ] `?G&w.Vs template < typename T1, typename T2 >
,GF]+nI89 struct result_2
b4&l=^:e= {
?DGg.2f typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HA74s':FN } ;
0[]) wl &u2H^ j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
xn=#4:f %uw7sGz\ template < typename T >
-v! ; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(YM2Cv{4 {
6Ts[NXa return fn(pk(t));
1ixBwnp? }
}qT{" *SC template < typename T1, typename T2 >
[vqf hpz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;ObrBN,Fu {
F0kdwN4; return fn(pk(t1, t2));
k+BY 3a }
+rJDDIb } ;
:s*t\09V7 K7R!E,oPg 2m^qXE$ 一目了然不是么?
I0*N
"07n 最后实现bind
X-*LA*xbN fjCFJ_ a<J<Oc! template < typename Func, typename aPicker >
iPdS>ee picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
lAR1gHhJ {
iURSYR return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
C8W_f( i~ }
NvC @ $zM \Jd 2个以上参数的bind可以同理实现。
g/frg(KF 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
;nrkC\SYh: t$
97[ay 十一. phoenix
*q"1I9zvT Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
G.r .Z0 6l:uQz9 for_each(v.begin(), v.end(),
Dn)B19b (
B@v
(ZY do_
#jJ0Mxg [
ZUD{V cout << _1 << " , "
P?^%i ]
=ld!=II .while_( -- _1),
$_3)m cout << var( " \n " )
6"?#E[ #[ )
X.sOZb?$ );
g&{CEfw& SAiaC _ 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:
V qcw2 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
5`@yX[G operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-g:i'e 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g}S%D(~ f:t j
6q8PLyIp template < typename Cond, typename Actor >
r9*6=*J| class do_while
65nK1W`i {
EEMRy Cond cd;
E62_k
0q Actor act;
Ls+vWfF=# public :
=J"c'Z>. template < typename T >
aK_k'4YTm struct result_1
}u1h6rd ` {
'Fc$?$c\ typedef int result_type;
byTHSRt } ;
tt
CC]
Q r&ys?@+G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
VoQhzp6& {6%-/$LX template < typename T >
scTt53v^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kGL3*x {
Z
+O<IF% do
<EdNF&S- {
w+Gav4 act(t);
2R
^6L@fw }
_0ZU I^# while (cd(t));
_T7XCXEk return 0 ;
}346uF7C }
Bz|/TV?X( } ;
e+<| ktRGl>J *yY\d.6( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
GZHJ4|DK 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
sCmN|Q 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
aK]AhOG 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
sl"H!cwF 下面就是产生这个functor的类:
tK?XU9o 7G7"Zule*j pe>?m ^gz[ template < typename Actor >
TA8 class do_while_actor
OOXP1L {
-%Ce Actor act;
rg=Ym. public :
h(GSM'v do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,b5vnW\ IxG7eX! template < typename Cond >
)/Gi-:: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
O<$j}?2 } ;
GctV us8HXvvp{ d{7)_Sbky 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0P!Fci/t 最后,是那个do_
/"8|26 y&eU\>M UR S=1+ class do_while_invoker
rQ6>*0xL_ {
kBnb9'.A1 public :
Rlm28 template < typename Actor >
HuKOb4g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g$vOWSI+ {
|/$954Hr#< return do_while_actor < Actor > (act);
.JJ50p }
"zz b`T[8 } do_;
~=t9-AF- hs:iyr]@9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
SSyARR+;c 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
sTep2W.9 最后来说说怎么处理break和continue
1)qD)E5&cf 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。
}W(t>> 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 ]