一. 什么是Lambda
Yi)s=Q : 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Iqn
(NOq^[ 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,
*/_ 'pt ^\kH^ SH#*Lc
-(>Ch>O class filler
,,+4d :8$ {
8ICV"8( public :
6GPI
gPL, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wW/q#kc } ;
X/90S2=P c8Ud<M . Zd%wX<hU" 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:
XogCq?_m v;U5[ rGXUV`5Na RjTGm=1w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ZO%iyc% Hb::;[bm: iRlpNsN 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1_A_)l11 |$e'yx6j
Gk/cP` HZ2W`wo 二. 战前分析
GBWL0'COV 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
UV0[S8A 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
j;7E+Yp D6l.x]K "P54|XIJ\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gzqp=I[% /* --------------------------------------------- */
Wz"H.hf vector < int *> vp( 10 );
Kop(+]Q&n transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-zn_d]NV /* --------------------------------------------- */
5V\",PAW sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
JAP(J~ /* --------------------------------------------- */
B2P@9u|9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
CaO-aL /* --------------------------------------------- */
ZTz07Jt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|FM*1Q[1 /* --------------------------------------------- */
<Z<meB[g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'P" i9j g}W|q"l?i c-}[v<o % @+j@i`& 看了之后,我们可以思考一些问题:
QIevps* 1._1, _2是什么?
1JfZstT 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
0Ci/-3HV! 2._1 = 1是在做什么?
N$IA~) 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。
*B}O 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
V>$H\H e0(aRN{W Cl9 nmyf
三. 动工
3Jlap=]68S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4oueLT(zc 6hv.;n}; Bt(<Xj D h9CTcWGt template < typename T >
$7c,<= class assignment
3\Q 9>> {
ZV+tHgzlv5 T value;
: v;U7 public :
KXK5\#+L assignment( const T & v) : value(v) {}
dpscgW{M template < typename T2 >
(.V),NKG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
dXQ C}JA } ;
9A} * #Xox2{~ rzn,NFI 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\yFUQq: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
FX|&o>S(8 &JqaIJh
O>1Cx4s5 e@anX^M; class holder
)X[2~E {
/ +% public :
^Y%_{
template < typename T >
,!^5w,P: assignment < T > operator = ( const T & t) const
~'KqiUY {
0]iaNR
% return assignment < T > (t);
#Gg^QJ* }
\|HNFx T` } ;
.6azUD4 "O<ETHd0
v[^8_y}A` 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
~"#HHaBO# 9 %4:eTcp static holder _1;
;tZQ9#S Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
G%t>Ll``C PC<_1!M] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wN4#j}C 而不用手动写一个函数对象。
]lBCK C`ky= >20dK -|KZOea 四. 问题分析
PBCGC^0{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
=(D"(OsQ/ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
h )5S4) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&k%>u[Bo 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/G'3!S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
3U+FXK#6 E KV[cq 五. 问题1:一致性
tOLcnWt
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
~vt9?(h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q]/%Y[%| n*=#jL struct holder
w"s@q$}]8M {
FZj>N( //
\"nut7";2 template < typename T >
o?hr>b T & operator ()( const T & r) const
Lm2)3;ei {
&tAYF_} return (T & )r;
-R:_o1" }
cS9jGD92 } ;
3}8o 9 poxF`a6e+ 这样的话assignment也必须相应改动:
G_S>{<[ pcwYgq#5 template < typename Left, typename Right >
t'Wv?, class assignment
7
s5(eQI {
pOo016afmA Left l;
0zB[seyE Right r;
"O4A&PJD public :
]>VG}e~b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>- \bLr template < typename T2 >
r.\L@Y< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K8&;B)VT> } ;
% (y{Sca #6<1
=I'j 同时,holder的operator=也需要改动:
OpEH4X.Z ?e<2'\5v template < typename T >
}ARA K ^% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`{G&i\"n {
x~!|F5JbM return assignment < holder, T > ( * this , t);
&btI# }
~$g: nJ2x;';lA 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
P U/<7P* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
96(Mu% l 7*{f*({ return l(rhs) = r;
-9i7Ja 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
sE6>JaH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*c94'T cl Lr$Mk#'B template < typename Tp >
{4G/HW28 class constant_t
c
Rq2 re {
VIP7j(#t_g const Tp t;
T+F]hv' public :
0\= du constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
TB!I template < typename T >
-$Hu$Y}> const Tp & operator ()( const T & r) const
7t:RQ`$: {
yQD>7%x return t;
_xp8*2~- }
Mz(Vf1pi% } ;
0B]q /G( +y?Ilkk;j 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6(f'P_* 下面就可以修改holder的operator=了
.+/d08] d}[cX9U/ template < typename T >
ro{!X, _$, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+1!iwmch> {
Kf[d@L return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
x?+w8jSR }
'j6O2=1 T`ibulp 同时也要修改assignment的operator()
"0P`=n 20|`jxp template < typename T2 >
@i1e0;\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&Vz$0{d5 现在代码看起来就很一致了。
"%gsGtS ;/j2(O^ 六. 问题2:链式操作
>CqzC8JF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
E[]5Od5# 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
No'?8 +i 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
[X.bR$> 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。
vA1YyaB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
E+]9!fDy< N>!:bF template < typename T >
8Y?M:^f~ struct result_1
>1Z"5F7= {
'rcqy1-& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(j&: } ;
\!-BR0+y; N]A# ecm 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:
(jM0YtrD r!mRUw'u template < typename T >
?l0Qi struct ref
lir=0oq< {
T }}2J/sj typedef T & reference;
F)LbH&Kn } ;
5`QcPDp{z template < typename T >
t;e&[eg struct ref < T &>
~|V^IJZ22 {
faDSyBLo typedef T & reference;
`t~jHe4!Y } ;
2s\ClT `@/)S^jBau 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
m+TAaK 1UP=(8j/ template < typename T >
cuhp4!! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\HfAKBT {
]ordqulq1 return l(t) = r(t);
c{1;x)L }
^,>w`8 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。
o|kykxcq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5X) 8Nwbc fK J-/{| 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
@NiuT%#c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\CL8~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
fjh|V9H +5 调用divide的对象返回一个add对象。
C$OVN$lL`8 最后的布局是:
2%W;#oi? Add
H3A$YkK [ / \
2r,
c{Ah@D Divide 5
1qRquY / \
qb>41j9_t _1 3
*NmY] 似乎一切都解决了?不。
$C4~v 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
I\~[GsDY 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
s^wm2/Yw OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
B*(]T|ff< 53HA6:Q[ template < typename Right >
[FO4x` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c|&3e84U Right & rt) const
6hxZ5&;(* {
a+w2cN' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QNj]wm=mp }
Re$h6sh 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
G;Li!H 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。
Nd~B$venh 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。
KGz Nj% 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。
1/.BP 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。
A~?M`L>B 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?
l4bytI{63 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:
ig,.>'+l o*cu-j3 template < class Action >
d*@T30 class picker : public Action
e97G]XLR {
<xI<^r'C9e public :
|&; ^?M picker( const Action & act) : Action(act) {}
)4yP(6|lx // all the operator overloaded
8dGsV5" * } ;
BI1M(d#1L" ,>;21\D
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。
aZFpt/.d 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:
$DbnPZ2$ 17LhgZs& template < typename Right >
!GcBNQ1p+7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_olQ;{ U: {
<LHhs<M' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tW\yt~q, }
"r9Rr_,
> YKyno?m Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#[+# bw_6 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。
]I?.1X5d0 uO%0rKW template < typename T > struct picker_maker
SyWZOE%p {
I'/3_AX typedef picker < constant_t < T > > result;
K d&/9<{> } ;
d)o5JD/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\TQZZ_Z {
Q+:y typedef picker < T > result;
Br1R++] } ;
OUX7
*_ pgU[di 下面总的结构就有了:
=RoG?gd{R 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。
~iL^KeAp
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。
>B BV/C'9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
AGlBvRX7e 至此链式操作完美实现。
F.9}jd{ {{G)Ry*pb I2Xd"RHN 七. 问题3
TEtmmp0OD 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。
WtT;y|W HW@wia template < typename T1, typename T2 >
d$t"Vp ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w,UE0i9I {
[!'+} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<kh.fu@.Q }
PX:#+bq1 cgnNO& 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:
9vI~vl l -ng1RA> template < typename T1, typename T2 >
-f+#j=FX struct result_2
#:K=zV\ {
T{{:p\<]_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>F/^y O } ;
Y;i=c6 (3Db}Hnn 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?
<,i4Ua 这个差事就留给了holder自己。
I"Oq< _ c=m'I>A Pv -4psdw template < int Order >
W06aj ~7Z class holder;
at uqo3 template <>
}7 N6nZj` class holder < 1 >
<BR^Dv07U {
a4Q@sn;] public :
9"~ FKMN template < typename T >
epy2}TI struct result_1
\"lz,bT {
rXx#<7` typedef T & result;
P9v(5Z00|d } ;
ZW4f " template < typename T1, typename T2 >
#QNN;&L]R struct result_2
ug3\K83aj/ {
H& |/|\8F typedef T1 & result;
+%dXB&9x|Z } ;
wQxI({k@ template < typename T >
EPm~@8@"j? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vsGKCrLwh {
k^5Lv#Z return (T & )r;
sd%j&Su#4 }
tv#oEM9esl template < typename T1, typename T2 >
=uP?
?E typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^rWg:fb {
X[B P0:`t return (T1 & )r1;
PK|-2R"M }
$1f2'_`8~ } ;
=2\2Sp ;1k&}v& template <>
n!)$e;l class holder < 2 >
:i.@d? {
;V,L_"/X public :
W[2]$TwT template < typename T >
|UTajEL struct result_1
[.#nM {
c'oiW)8;A typedef T & result;
,s8/6n# } ;
?I+L template < typename T1, typename T2 >
\VpEUU6^U struct result_2
(&}[2pb! {
Xa`Q;J"h typedef T2 & result;
Giyh( DL } ;
M(X
_I`\E template < typename T >
.}==p&( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
__=53]jGE {
$1yy;IyR return (T & )r;
ifDWN*k6 }
1 Pk+zBJ$ template < typename T1, typename T2 >
2e_ Di(us typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hRf
l\Q[ {
"J(M. Y return (T2 & )r2;
DU^.5f }
'f( CN3.! } ;
yqN`R\d x^ `/&+m $Q*R/MY 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
f,G*e367: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=gVMt 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
M9iX_4 q T6y& return l(i, j) = r(i, j);
Ema[M5$R 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^KhJBM /Z 3x~7N return ( int & )i;
D ,kxB~ return ( int & )j;
Oiib2Ov 最后执行i = j;
#b ^6> 可见,参数被正确的选择了。
UarLxPQ T]th3* a_b#hM/c; Fb{N>*l. $1.-m{Bd 八. 中期总结
HV a9b; 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:
V0;"Qa@q 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7_\G|Zd 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!v8R( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$Cz2b/O s#^0[ Rt tVG;A&\,6 i-|N6J 7yE\, [*
<x) 九. 简化
d6n_Hpxw^ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
yrxX[Hg?@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Lm[,^k 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
M-@RgWvF 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ZID- ~
6 +-*/&|^等
71{Q#%5U~ 2. 返回引用。
~Dt$}l-9 =,各种复合赋值等
'g%:/lwA 3. 返回固定类型。
MT!Y!*-5
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
k[f2`o= 4. 原样返回。
f&<+45JI operator,
}ny7LQ 5. 返回解引用的类型。
#B\s'j[A" operator*(单目)
2"D4q (@ 6. 返回地址。
k
A3K operator&(单目)
toGiG|L 7. 下表访问返回类型。
w[X-Q+7p(t operator[]
}u;K<<h: 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
x,C8):\t`B operator<<和operator>>
LK} g<!o( %`i*SF(gV 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。
8\s#law 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
SJ]6_4=y* P!79{ 8 template < typename Left >
(_ G>dP_ struct value_return
E0!d c {
|y^=(|eM template < typename T >
-))S struct result_1
s4fO4.bn m {
4aArxJ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{py%-W } ;
T\9[PX< tK;xW template < typename T1, typename T2 >
SZH`-xb!+5 struct result_2
/B t!xSI {
26p[x'W typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!7DDPJ~ } ;
CHGa_ } ;
NF0_D1Goi p3vf7 eqn W5Jw^,iPd 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#1-WiweO K 4GuOl 下面我们来剥离functor中的operator()
o8X_uKEI 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ht>%O7 Q/g!h}>(. return l(t) op r(t)
y'm!h?8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,ayEZ#4.m return op l(t)
!=eNr<:V. return op l(t1, t2)
r#OPW7mhE return l(t) op
.e7tq\k return l(t1, t2) op
h/ n( return l(t)[r(t)]
=803rNe return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vCP[7KhGj qb[hKp5K6 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:
IL|Q-e}Ol 单目: return f(l(t), r(t));
Lf((
zk:pt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3RaW\cWzg 双目: return f(l(t));
~B|m"qY{i return f(l(t1, t2));
hEHd$tH06 下面就是f的实现,以operator/为例
PIU@}:} ]A2E2~~G struct meta_divide
B>nj{W<o {
X$5 template < typename T1, typename T2 >
(
unmf,y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/<) Vd {
KRL.TLgq) return t1 / t2;
j{lurb)y }
%M`48TW) } ;
"}v.>L<P 5QiQDQT}5 这个工作可以让宏来做:
!'H$08Ql} hdDT'+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'4uu@?!dVk template < typename T1, typename T2 > \
i2Wvu3,D3- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
c*r H^Nz 以后可以直接用
di/QJrw
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&jqylX 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
PcC@}3 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Dnd; N/9 Tc(=J7*r& Dizz ?O 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
nh4G;qdU 7_\F$bp` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!p+54w\ 2 class unary_op : public Rettype
4-.W~C'Q {
WGz)-IB!PE Left l;
k&ooV4#f6 public :
+51heuu[o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)'~Jsg- y.A3hV%6b template < typename T >
41<~_+-@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WnG2\(U {
bg Ux&3 return FuncType::execute(l(t));
$.vm n,:. }
3q73L<f *|S6iSn9R! template < typename T1, typename T2 >
{R ),7U8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k7iko{5D {
|^l_F1+w return FuncType::execute(l(t1, t2));
{V/>5pz4e }
\Wfw\x0. } ;
ES4Wtc)& ^:-GPr 6C&&="uww 同样还可以申明一个binary_op
<kFLwF?PM' [eD0L71[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[XY%<P3D class binary_op : public Rettype
J-
S.m( {
;(?tlFc Left l;
Dsm1@/"i|7 Right r;
] :;x,$k public :
K ~mUO binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
aG]>{(~cL pA*C|g
template < typename T >
w*6b%h%ww typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
74M 9z {
l$/pp return FuncType::execute(l(t), r(t));
GS>[A b+ }
]^C 8Oh< 1_TuA( template < typename T1, typename T2 >
qf(mJlU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ef#LRcG-Z {
d[_26. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
pbAL& } }
1x|3|snz) } ;
&MSU<S?1 lBbb7*Ljt< P)K$+oo 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
]QaKXg)3q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`sKyvPtG DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
m'NAM%$}J 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
!vnC-&G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
cR3d&/_,U 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
es*$/A 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Dylm=ZZa 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
F_*']:p 下面是修改过的unary_op
W q<t+E[ _4N.]jr5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
mU-2s%X<.^ class unary_op
w5 . ^meU {
G[mqLI{q Left l;
Lyhuyb)k5^ ?CAU+/ public :
[1vm~w' g.&B8e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q!P%duO 6axxyh% template < typename T >
==[(Mn,%d struct result_1
Ow4 _0l& {
s-IE}I?; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~Y/A]N86, } ;
_BP%@o Q|)>9m!tt template < typename T1, typename T2 >
!}!KT(%% struct result_2
:C_/K(Rkl {
(C.
$w typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1(Is
7 } ;
nNCR5&,q |Ml~Pmpp template < typename T1, typename T2 >
9F807G\4Qt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q("m*eMRt {
uU 7 <8G return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WPRk>j }
;JkIZ8! h*VDd3[# template < typename T >
j~N*T XkC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H=BI%Z {
s^zlBvr|. return OpClass::execute(lt(t));
IMWt!#vuY }
dT0W8oL sLA.bp.O } ;
:i!fPN n 'mZv5? 7
{92_xRL 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Dd1k? 好啦,现在才真正完美了。
<~dfp 现在在picker里面就可以这么添加了:
QG*hQh
aA4RC0' template < typename Right >
-
jZAvb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7"Xy8]i{z {
G%s O{k7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6vK`J"d{~D }
=CFjG)L 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
OH>.N"IG 9^!.!%6O$ 9YI@c_1 Q ;((t| 'KjH|u 十. bind
XdJD"|,h 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#.}0Te7 先来分析一下一段例子
iOZ9A~Ywy dLYM )-H`> ,&,%B|gT] int foo( int x, int y) { return x - y;}
1R}9k)JQ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
n=-vOa% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(LK@w9)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。
)r.Wge 我们来写个简单的。
m^oG9&"; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
LhAN( [ 对于函数对象类的版本:
1vq2`lWpx 9C \}bT template < typename Func >
]lA}5 struct functor_trait
2@MpWj4 {
RP2$(% typedef typename Func::result_type result_type;
jP<6J( } ;
8d*S9p,/ 对于无参数函数的版本:
r#WqXh_uk l0G{{R0Y template < typename Ret >
qK$O /g, struct functor_trait < Ret ( * )() >
P.>fkO1\ {
-F/)-s6#!' typedef Ret result_type;
FZgf"XM> } ;
Zw)=Y.y! 对于单参数函数的版本:
sFZdj0tQ4 $@6q5Iz!& template < typename Ret, typename V1 >
( 72%au struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
U)'YR$2< {
R>"pJbS;L typedef Ret result_type;
L<dh\5#p9Y } ;
#!_4ZX 对于双参数函数的版本:
N|mggz \'=svJ
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
P6%qNR/ x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$|7"9W}m* {
C)m@/w typedef Ret result_type;
r4u,I<ZbH } ;
]A[}:E 5} 等等。。。
M+")*Opq 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Wg %] }'vQUGu8z template < typename Func >
p*W{*wZ_^ struct func_return
r2f%E:-0G {
|d&Kr0QIV template < typename T >
c*#$sZ@YA struct result_1
d0T 8Cwcb {
15_"U+O(/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@B0fRG y } ;
@8\0@[] v3[ZPc;; template < typename T1, typename T2 >
Ew]&~:$Ki struct result_2
LntRLB' {
'\QJ{/JV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:JBtqpo2 } ;
W/RB|TMT } ;
GF@`~im >Ch2Ep 1WaQWZ:= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-ik$<>{X @[FO;4w template < typename Func, typename aPicker >
iaMl>ua class binder_1
t(UBs-t {
L7lpOy4k Func fn;
M`7lYw\Or! aPicker pk;
@ebY_* public :
.HTRvE`X D
Q4O template < typename T >
7&etnQJ{ struct result_1
*B4OvHi)' {
*pO`sC> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bfb9A+]3' } ;
~Q^.7.-T hH$9GL{H template < typename T1, typename T2 >
>8>s
K(S] struct result_2
Z!q$d/1 {
Jl\U~i typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\1?'JdN } ;
`+."X1 .5SYN-@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@(6P L^I iqoMQ7% template < typename T >
'4GN%xi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?W dY{;& {
KWYjN
h#* return fn(pk(t));
3it*l-i\ }
\u6.*w5TI template < typename T1, typename T2 >
q(46v`u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D
@wIbU {
%Ze7d& return fn(pk(t1, t2));
WOgkv(5KN }
Nj?Q{ztS } ;
Ei2M~/ Q4Wz5n1yp7 sWTa;Qi 一目了然不是么?
VeEa17g& 最后实现bind
)C\/ ( )`<&~>qp `p)U6J template < typename Func, typename aPicker >
25 U+L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=^zGn+@z {
T#e|{ZCbq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
N3Q
.4?
z9 }
Z>/
*q2 CZ^
,bad 2个以上参数的bind可以同理实现。
o*~=NoR 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。
Ke[`zui@? h0x'QiCc 十一. phoenix
r~|7paX! Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ifl
LY7j dBM{]@bZ for_each(v.begin(), v.end(),
^;{uop"DS (
hZ|0<u do_
+s7w@ [
jMX+uYx M cout << _1 << " , "
0e:j=kd)NH ]
6h)
&h1Yd .while_( -- _1),
c<Ud[x. cout << var( " \n " )
1JOoICjB )
>`yRL[c; );
j:8Pcx k8+U0J_{' 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:
SEWdhthP 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
k:mW ,s|a operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:"nh76xg< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
zII^Ny8D cl{mRt0 Q4L7{^[X template < typename Cond, typename Actor >
"fN
6_* class do_while
PgP\v -. {
1=X1<@* Cond cd;
qx0F*EH| Actor act;
1'\s7P public :
-) +B!"1 template < typename T >
}t|i1{%_ struct result_1
g^#,!e {
J_<6;# typedef int result_type;
X_3hh} = } ;
oZL# *Z(h l%u8Lq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
2J) 6@:<62!; template < typename T >
D)[( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yr.sfPnJK {
y34 <B)Wy do
5]kv1nQ {
XQOM6$~, act(t);
SY}"4=M?l }
$
\!OO) while (cd(t));
$&jVEMia return 0 ;
=<TJ[,h
et }
k O.iJcZg } ;
f"4w@X2F #g2&x sU XrXW6s;Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|v#rSVx 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
4T~wnTH0Xg 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
SoFl]^l 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
[CAFh:o 下面就是产生这个functor的类:
xNRMI!yv
`O%O[ L@?3E`4/v template < typename Actor >
wT,=C' class do_while_actor
va"bw!zXo* {
9@nd>B Actor act;
* vqUOh public :
[{>1wJ Pdj do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
g^jTdrW/s vr6YE;Rs template < typename Cond >
/z}b1m+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@W, <8 } ;
`Hu2a]e9 :/"5x iMV=R2t 2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:N_DJ51 最后,是那个do_
PH^Gjm (bB"6
#TI e)XnS ' class do_while_invoker
iG=Di)O {
}{&;\^i public :
CHCT
e template < typename Actor >
Q/h-Khmz do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+A$>F@u {
*q[;-E(fZ# return do_while_actor < Actor > (act);
eq<!
}
j0{Qy;wP ) } do_;
>V\^oh)t]t |GP&!] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5-&"nn2*}1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
b0x%#trA{ 最后来说说怎么处理break和continue
$e uI 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
PY+4OZ$ 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 ]