一. 什么是Lambda
H:2#/1Oz> 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[$f 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
aO6w:IO }fdo
Aid~ d'q,:="c :Fu.S1j$ class filler
dy`K5lC@ {
!bRoNP public :
fn]f$n*` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O6 bB CF; } ;
$3w a%" Y2HF }GRZCX> 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
)BmK'H+l ZXlW_CGO {L4ta~2/T ~{/"fTif for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{ LZ` _1D wgp{P>oBX 1>|2B&_^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
09HlL=0q :>+}|(v j&(aoGl@ 1U^;fqvja 二. 战前分析
/J9|.];%r 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
h0_od/D1r 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
2= S;<J t Y'fFz^Ho "Y-_83 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y|stxeOC /* --------------------------------------------- */
#0GvL=}k vector < int *> vp( 10 );
w7+3?'L transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[Wf% iwB /* --------------------------------------------- */
ER-X1fD sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
L"e8S%UqX /* --------------------------------------------- */
AXFQd@# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[+j}:u /* --------------------------------------------- */
^}8qPBz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#6* j+SX^ /* --------------------------------------------- */
MROe"Xj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
XA PqRJ*Z 3g
ep_aC wA$ JDf)Vg }g&A=u_2 看了之后,我们可以思考一些问题:
%s&l^&ux 1._1, _2是什么?
F5s Pd 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。
0&wbGbg(W 2._1 = 1是在做什么?
vM5yiHI(jb 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。
Q#M@!& 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。
&![3{G"+>l M5\$+Tu {^(h*zxn 三. 动工
2nz^%pLT 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
;@/^hk{A #O<, U4s)3jDw |0^~S template < typename T >
wX/0.aZ | class assignment
csK;GSp} {
xNAX)v3Z T value;
Q^trKw~XNy public :
?/3'j(Gk assignment( const T & v) : value(v) {}
d0U-:S- template < typename T2 >
m!#'4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ykMdH: } ;
2;2FyKF ( :}0>IPW-V V$o]}| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
R^*%yjy9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:[\M|iAo b';oFUU>Q ^L4"X~eM E!"N}v class holder
{f1iys'Om {
(Y!{ UNq5 public :
6> DmcG:. template < typename T >
@y1:=["b assignment < T > operator = ( const T & t) const
u7(<YSOs {
CNMcQP return assignment < T > (t);
y\?NB:=% }
yor6h@F1 } ;
Q h~ 2p|ed=ly% +Z7:(o< 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
|X47&Y H3#rFO"C* static holder _1;
{J~VB~(' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4"^v]&I Yx[B*] 2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5do49H_ 而不用手动写一个函数对象。
2QIx~Er 'f_[(o+n XP%/*am &*j# [6 四. 问题分析
GtLnh~) 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
!-AK@`i. 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
WJU[+|J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
328gTP1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_=YHO. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\%/Y(YVm 5}Z_A?gy 五. 问题1:一致性
[cso$Tv 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?|
a8}!9kL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1| XC$0 XMlcY;W struct holder
+yd{-iH {
zBjbH= //
pq +~| template < typename T >
M$Or|HTG T & operator ()( const T & r) const
~5:-;ZbZ {
BTnrgs#[ return (T & )r;
Lq#$q>!K }
~0V,B1a } ;
k#"}oI{<
6 v|IG
G'r 这样的话assignment也必须相应改动:
Q@ghQGn# ItxC}qT template < typename Left, typename Right >
\Xpq=2` class assignment
jM[]Uh {
I><sK-3 Left l;
hZtJ LY Right r;
!SAR/sdXf public :
A(1dq assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zlhI \jRdc template < typename T2 >
~]78R!HJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
9jf2b } ;
~8tb^ mvXIh"; 同时,holder的operator=也需要改动:
94'0X cz;gz4d8 template < typename T >
4l~B/"} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`VXC*A
{
GF17oMi return assignment < holder, T > ( * this , t);
Sp\
7 }
wPQRm[O| 8)V6yKGO 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。
8/T,.<5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
S*' J_N`D+m return l(rhs) = r;
XAb-K?) 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。
!8}x6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8dCa@r&tz dPb@[k template < typename Tp >
uoMDf{d class constant_t
8omk4 ; {
9 #)& const Tp t;
}gtkO& public :
(4"Azo*~![ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
hx:"'m5 template < typename T >
p -wEPC0 const Tp & operator ()( const T & r) const
!_pryNcb {
H q."_i{I return t;
g3kF&+2i }
XHYVcwmDz- } ;
eGk`Z> n+H);Dg<8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-J(93@X9 下面就可以修改holder的operator=了
"2>_eZ#b TW!>~|U)y template < typename T >
$94l('B6H assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
c~v(bK {
egh_1Wg2a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
H-'~c\) }
=plU3D2 tY0C& u2 同时也要修改assignment的operator()
s* UO!bH a !fK9YW(Im template < typename T2 >
99u9L) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
n81z0lnr 现在代码看起来就很一致了。
|iGfWJ^+ xSL%1>MrN 六. 问题2:链式操作
ctT6va 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4t< mX 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。
i5CBLv 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。
Ika(ip#]= 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。
Jwe9L^gL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+lED6]+% :}3;z'2]l template < typename T >
(f>~+-IL struct result_1
m+'vrxTY {
jblj]/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@`H47@e } ;
25m!Bf JVt(!%K}& 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:
az;o7[rI^ Ln@n6*%(/ template < typename T >
Y/Q/4+ struct ref
-Gn0TA2/C {
=x^b typedef T & reference;
4.qW
~W{ } ;
I+g[
p template < typename T >
E'wJ+X9 + struct ref < T &>
FCPiU3 {
x/^,{RrPk typedef T & reference;
PHv0^l]B } ;
6%t>T~x iU9> qJ] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3+d_5l;m) UCL aCt - template < typename T >
8}<4f|? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t182&gpd` {
b@m\ca return l(t) = r(t);
1GI/gc\ }
|}KNtIX\G 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。
NZ=`iA8)X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9>1Gj-S2: c ]!Yb- 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
N;.}g*_+} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
d/!R;,^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ncCgc5uP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/
+9o?Kxya 最后的布局是:
1@vlbgLr@ Add
+ew9%={zB / \
;8J+Q0V Divide 5
xI b^x=|h / \
b$k|D)_| _1 3
(S=RFd 似乎一切都解决了?不。
R0_O/o+{ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
ZQ'bB5I 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
mH\eJ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
5^7q
2". sm>5n_Vw template < typename Right >
B`i5lD assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*eb2()B% Right & rt) const
Mpu8/i
gX, {
AHl1{*
[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5}"@$.{i }
/swNhDQ"o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6x 8P}? 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。
M9s cZuj 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。
Od5I:p]N 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。
\C eP.,< 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。
1w/Ur'8we 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?
Z<^TO1xs9B 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:
]|PDsb"e o2vBY]Tj template < class Action >
: ZWKrnG class picker : public Action
g&oAa;~o {
jt? .g' public :
i9Tq h picker( const Action & act) : Action(act) {}
x{.+i' // all the operator overloaded
DpZO$5.Ec+ } ;
y_e$W3bON, wSwDhOX= 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。
H:jx_ 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:
+'f+0T\) p3R: 3E6p template < typename Right >
s%c>Ge picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
j68_3zpl {
gvLzE&V} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xG|T_|? }
$VRVMY [q +dgHl_,i Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
HX&G
k 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。
1#m'u5L 01^+HEbm template < typename T > struct picker_maker
/suW{8A(E {
o<Z typedef picker < constant_t < T > > result;
G&LOjd2 } ;
~ WO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
HZDeQx`*s {
Ub_!~tb}? typedef picker < T > result;
2@~hELkk/E } ;
1O{(9nNj Zl4X,9Wt 下面总的结构就有了:
h]{V/ 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。
7yM "G $ 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。
{#o0vWS> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
do$+ Eh 至此链式操作完美实现。
_9<nM48+t &uMx*TTY 4
[K"e{W3 七. 问题3
v%2 @M 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
xB<^ar [)wLji7MK template < typename T1, typename T2 >
=}1)/gcM ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*?v_AZ {
b:6NVHb% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
DY(pU/q }
suF<VJ)&s %&[=%zc 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
4v?}K 818,E template < typename T1, typename T2 >
c`E0sgp struct result_2
|@*3
nb8 {
)nM<qaI{ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+$;*" o } ;
618k- BJNZH# " 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?
L%Mj{fJ>Wm 这个差事就留给了holder自己。
;b6h/*;' !+(c/ gwBh !-cK@>.pE template < int Order >
m*f"Y"B.1I class holder;
$3'xb/3| template <>
&`^PO$ class holder < 1 >
]H$Trf:L {
ARd*c?Om public :
49iqrP' template < typename T >
nQaryL struct result_1
"PePiW(i+ {
E gD$A!6N8 typedef T & result;
WZ6'"Cz` } ;
vBLs88 template < typename T1, typename T2 >
4Wk`P]?^ struct result_2
]*]#I?&'Hx {
[fZhfZ)< typedef T1 & result;
]]^r)&pox } ;
%+: $uk[ template < typename T >
9~5LKg7Ac typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{\u6Cj x {
O/b1^
Y
return (T & )r;
/)*si }
eZdFfmYW^R template < typename T1, typename T2 >
qF3s&WI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JH+uBZh6 {
9'Cu9nR return (T1 & )r1;
dh-?_|" }
cES8%UC^i } ;
E@J}(76VS 3S=$ng template <>
E0*62OI~O class holder < 2 >
k!0vpps {
@>q4hYF public :
.Mxt
F\ template < typename T >
8'-E>+L struct result_1
"BA& {
fi typedef T & result;
Xk?Y } ;
5h[<!f= template < typename T1, typename T2 >
^~kfo| struct result_2
RHu4cK!5 {
orZwm9#]. typedef T2 & result;
)CoJ9PO7 } ;
>>T,M@s-: template < typename T >
_Rk>yJD7s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*]>~lO1 {
(gEz<}Av. return (T & )r;
@g]>D }
'-V[tyE template < typename T1, typename T2 >
Z5`U+ ( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p>1Klh:8.' {
q22@ZRw return (T2 & )r2;
L.x`Jpq(3 }
+HF*X~},i } ;
$AF,4Ir-b+ T~naAP H)pB{W/ 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> >。
~)#xOE} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>a)6GZ@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
BYZllwxwTE q@d6P~[-gj return l(i, j) = r(i, j);
SD .c9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M5`wfF,j vpP8'f. return ( int & )i;
7!A3PDAe return ( int & )j;
J@RV ^2 最后执行i = j;
^)1!TewCY 可见,参数被正确的选择了。
oR}'I ]8|peo{ F>ps&h BFPy~5W Tl
S904' 八. 中期总结
U(\ ^!S1 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:
DIWcX<s 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7,ffY/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
fvM|Jb 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
G\Q0{4w8 0c]3 ,# ee*E:Ltz\ `_E@cZ4 $`txU5#vs '_%`0p1 九. 简化
y2@8? 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
%5/h;4
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ol@LLT_m 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
o%l|16DR 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'+iqbcUd, +-*/&|^等
2@f?yh0 2. 返回引用。
ILT.yxV =,各种复合赋值等
|r/4
({n 3. 返回固定类型。
''wF%q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\"Aw
ATQ 4. 原样返回。
bEl)/z*gy/ operator,
?q hme 5. 返回解引用的类型。
(\ Gs7 operator*(单目)
"kkZK=}Nv 6. 返回地址。
_.BX#BIF operator&(单目)
H:`[$
^ 7. 下表访问返回类型。
vDVE#Nm_ operator[]
c{cJ>d 0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Ng1uJa[k!d operator<<和operator>>
y0cB@pWp 84YZT+TEN 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。
>TwL&la 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^
,yh384 ns9a+QQ template < typename Left >
#AUa'qBt struct value_return
]z5gC`E0 {
{9YNv<3 template < typename T >
4&^BcWqA*f struct result_1
Wj#Gm {
uNG?`>4> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9`v[Jm% $m } ;
&ajpD sz; s9b 6l,Z template < typename T1, typename T2 >
@Xq3>KJ_)H struct result_2
R{A$hnhW6 {
MYF6tZ* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
yXL]uh#b } ;
tS&rR0<OW } ;
+)l6%QKcW 1U;p+k5c
{;XO ' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m\?H
<o0 Hm55R 下面我们来剥离functor中的operator()
Rjz~n38. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d}RR!i`<N q$6Tb return l(t) op r(t)
E0a &1j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
"Rv],O" return op l(t)
isR|K9qf^ return op l(t1, t2)
x"QZ}28(t return l(t) op
&ZUV=q%g9n return l(t1, t2) op
%#,EqN return l(t)[r(t)]
a'2^kds return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sZ9VXnz24 QL_9a,R'r 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
cN\Fgbt 单目: return f(l(t), r(t));
=g+Rk+ jn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
l gzA) ( 双目: return f(l(t));
+nT(>RJR return f(l(t1, t2));
/htM/pR 下面就是f的实现,以operator/为例
e4/Y/:vFO P85@G
2 struct meta_divide
f]Q`8nU {
NLA/XZ template < typename T1, typename T2 >
xf]_@T; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+*aZ9g {
;VAHgIpx; return t1 / t2;
oWo/QNw9 }
U%nLo[k } ;
3/q)%Z^= xLmgr72D 这个工作可以让宏来做:
Dw6mSsC/ V O=
o)H\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
mE}@}@( template < typename T1, typename T2 > \
d`+@
_)ea static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^*=.Vuqy 以后可以直接用
n6Qsug$z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%}=:gF 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
s35`{PR (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。。。)
c_#+xGS!7 l@OY8z-_ H<`<5M 8 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
vz-O2B_u )IH|S5mG? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d1rIU6 class unary_op : public Rettype
:]hNw1e {
H${5pY_M Left l;
?' :v):J} public :
qXw^y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~d072qUos 6,q}1- template < typename T >
$)O=3dNbo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j aEUz5 {
KtO|14R: return FuncType::execute(l(t));
HDY2<Hzc }
rV0X*[]J> Oe/\@f0bLT template < typename T1, typename T2 >
@z-%:J/$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NM{/rvM {
f6r~Ycf,f return FuncType::execute(l(t1, t2));
i=^!?
i }
4Lb!Au|Y } ;
Jb (CH4|7 >3MzsAH\ %qYiE!%& 同样还可以申明一个binary_op
5u89?-UD +338z<'Z! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
._i|+[ class binary_op : public Rettype
_P{f+HxU {
!Enq2 Left l;
H-|%\9&{S Right r;
W Y] public :
:[r/
Y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
NrK.DY4 5Y(<T~ template < typename T >
N a$eeM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MoX~ZewWR {
e>] gCa return FuncType::execute(l(t), r(t));
o#~Lb9`@U }
]~K&b96( f)x(sk template < typename T1, typename T2 >
. \t8s0A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k:QeZn( {
fFYfb4o return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
BtA_1RO }
@$aGVEcU$ } ;
p.^qB]% J6[V7R[\ J{!U;r!6 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
u _mtdB' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
JJZu%9~[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>_J9D?3S 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。
S
T1V 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Mm)yabP 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。。。
MfA@)v 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?` lD|~ 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)
1p5n}| 下面是修改过的unary_op
qeUT]*
w K'_qi8Z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
B%^W$7
q class unary_op
%;eD.If} {
ZQk!Ia7 Left l;
9?XQB%44 SNJSRqWL/ public :
cE;n>ta"F PS}'LhZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W=:AOBK \47djmG- template < typename T >
:o 8XG struct result_1
48IrC_0j {
3Cw}y55_y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Xwo%DZKN } ;
XkPE%m_5D :N^+!,i template < typename T1, typename T2 >
|z7V1xF struct result_2
`y|_hb {
:pfLa2f+ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-tZ~&1" } ;
R*=88ds d%za6=M template < typename T1, typename T2 >
M ui\E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@C|nc&E2s {
U4.$o]58 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
M$48}q+ }
yAiO._U 4_`(c1oA template < typename T >
ysj5/wtO0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bp!Jjct {
Vel}lQD return OpClass::execute(lt(t));
=%B5TBG }
4{@{VsXN PjD9D. } ;
p0[+Zm{#l /9e?uC6 Q5^ #:uZ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
l*?_ @ 好啦,现在才真正完美了。
]"&](e6* 现在在picker里面就可以这么添加了:
<2E|URo,# rz0)S
py6 template < typename Right >
o! l Ykud picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
mqj-/DN6* {
" Lh&s<[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_6SAU8M, }
QC?~$>h!? 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。
-&COI-P8 UE{$hLI?g [#9i@40 P6&%`$ AhD C5ue= 十. bind
F"bz<{ 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。
oOLey!uZw 先来分析一下一段例子
Z\$M)e8n W6Mq:?+ D !~&&&85 int foo( int x, int y) { return x - y;}
o{6q>Jm bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~o>Gm>5!HH bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/)T~(o|i 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。
?G5,}% 我们来写个简单的。
{#:31)P 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{zWR)o .= 对于函数对象类的版本:
'zM=[#!B cGiL9|k template < typename Func >
*i}X(sfe struct functor_trait
^DN:.qQ {
n>?D-)g typedef typename Func::result_type result_type;
CxTmW5l } ;
>1(J 对于无参数函数的版本:
V"Z8-u 5Yhcnwdm! template < typename Ret >
f"KrPx!^b struct functor_trait < Ret ( * )() >
{9yf0n {
~_-]>
SI typedef Ret result_type;
(c>g7d<>n } ;
Kp6 @? 对于单参数函数的版本:
#R{>@]x` WFiX=@SS template < typename Ret, typename V1 >
}b1FB<e] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#]x3(}3W {
wS);KLe3 typedef Ret result_type;
h7E~I
J } ;
=KUmvV*\ 对于双参数函数的版本:
At"$Cu!k 8[KKi ~A template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
b?l>vUgAg struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{g!7K {
c7jmzo typedef Ret result_type;
{u/1ph- } ;
Lxwi"ndP 等等。。。
?0_<u4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7IkPi?&{ 9H/>M4RT template < typename Func >
|ZL?Pqki struct func_return
\c
-m\| {
R>*z8n template < typename T >
.P$m?p# struct result_1
'< U&8?S {
)"S%'myj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E=N$JM } ;
W!wof-1 Xj
1Oxm42 template < typename T1, typename T2 >
8i154#l+\ struct result_2
:Ln)j%& {
393c |8M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Sv T0%2 } ;
3uocAmY } ;
,7LfvZj4[ "esuLQC F(yR\)!C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pL"{Uqi k1<^Ept template < typename Func, typename aPicker >
hBjU(}\3 class binder_1
dS ojq6M {
]~aj Func fn;
4<i#TCGex3 aPicker pk;
r8s>s6vm public :
-N*[f9EJB Jy)=TJ!y template < typename T >
f6%k;R.Wz struct result_1
"pM>TMAE {
+@Qr GY typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`eMZhYo } ;
2iG+Ek-?" J'}+0mln template < typename T1, typename T2 >
[)Nt;|U struct result_2
_y~6b{T {
s<zN`&t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?6CLUu|7n } ;
pi?/]}: LDr?'M!D binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^%$IdDx k|/VNV( =0 template < typename T >
Y~vk>ZC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5@2Rl>B$ {
&<N8d(
return fn(pk(t));
,^([aK }
UjI./"]O template < typename T1, typename T2 >
h9QM
nH' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f)*?Ji|5F {
(%X *b.n= return fn(pk(t1, t2));
!-lI<$S: }
I{89chi } ;
pTCD1) R!M' g>VtPS5 y 一目了然不是么?
|Q/LC0? 最后实现bind
^*}D*=>\ nnyT,e% ~^2w)-N template < typename Func, typename aPicker >
;\7`G!q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
JTKS5r7? {
nLm'a_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4;6"I2;zfG }
y~+LzDV M7/5e3 2个以上参数的bind可以同理实现。
9
Zo s; 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
|KhpF1/( %@PcQJg U< 十一. phoenix
X%YZQc9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
gX{j$]^6G8 U2A-ub>7 for_each(v.begin(), v.end(),
HIc;Lc8$ (
^UvL1+ do_
6|EOB~| [
nOPB*{r| cout << _1 << " , "
vFe=AY<Rt| ]
MGF!ZZ\ .while_( -- _1),
DghyE` cout << var( " \n " )
r ~{nlLO} )
D9g*+KM& );
u0wu\ /R B%m8@; 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:
:rr<#F 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
2?ue.1C operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
)zWu\JRp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%72# tY ":eyf3M ~;HASHu template < typename Cond, typename Actor >
{Vu=qNx class do_while
W>' DQB {
YMw,C:a4 Cond cd;
\l=A2i7TQ Actor act;
iYLg[J" public :
t 9(,JC0 template < typename T >
'{,JuX"n struct result_1
SVa^:\"$[ {
\ ERBb. typedef int result_type;
<@M5 C-hH } ;
]4O!q}@Cd !"hlG^*9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
eV_",W i`i`Hu> template < typename T >
IYe[IHny1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HHx5VI {
_&HFKpHQ do
%Ok#~>c {
-n@,r%`UK act(t);
=&g:dX|q8 }
fbI5!i#lz while (cd(t));
x6aVNH= return 0 ;
)E",)}Nh }
vo#$xwm1 } ;
GB+$ed5@< c
CjN8< "S@]yL
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]Y,V)41gCE 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。
#}1yBxB<= 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。
y@}WxSK*0 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。
zq5N@dF 下面就是产生这个functor的类:
"'+/ax[{ ]@_|A, ] .D7Gog3^< template < typename Actor >
,wr5DQ class do_while_actor
D{7sfkcJ {
W<#Kam:8e Actor act;
kJ* N`= public :
f/
3'lPK^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
U7LCd+Z5X pl}W|kW} template < typename Cond >
XcbEh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
J^WX^".E } ;
\]FPv7! >d;U>P5. T2?.o.&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。
7iy 2V;} 最后,是那个do_
:MYLap&L& 1 )u,% ,A#gF_8 class do_while_invoker
0{!-h {
L{ej<0 yr public :
\0*dKgN template < typename Actor >
uv$utu><
* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8&hxU@T~ {
ZXj*Vu$_4 return do_while_actor < Actor > (act);
P e}
T }
vqF=kB"P } do_;
,-n_(U t[HsqnP 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6EY0Fjsi 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
O*F= xG 最后来说说怎么处理break和continue
M )v='O<H8 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。
5IgO4 <B 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 ]