一. 什么是Lambda
W^2Q"c#7F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kU8V,5 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,
1n! JfsU APT'2-I_ T/
CI?sn s D]W/ class filler
rsP3?.E {
|H.(?!nTb public :
q|,I\H5} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,Ty>sZ#/fz } ;
)*@Oz D<[4}og&] \A\a=A[ 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:
P-L<D!25 >Au]S` p~h=]o'i ui4H(A'} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=:U63 jg?B][ C#X0Cn0ln 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
A2z%zMlZc b|T}mn ;l_%;O5
;p"G<n 二. 战前分析
Z8$@}|jN 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
rN)T xH&*p 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
H#8]Lb@@: 4A%O`&eZ OHzI!,2] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S] Gw}d]4 /* --------------------------------------------- */
br"p D-} vector < int *> vp( 10 );
fbSl$jn. transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}-m/
'Q /* --------------------------------------------- */
o<e AZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
N}wi<P:*) /* --------------------------------------------- */
x`^~|Q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[{_JO+)+n /* --------------------------------------------- */
6uQfe?aD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9hI4',(rE /* --------------------------------------------- */
*1V}vJvi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
fmH$1C< !!ZNemXct$
#.0^;M5Nh /<Cl\q2
A 看了之后,我们可以思考一些问题:
c"%XE#D 1._1, _2是什么?
2.Ym 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。
w
.l2 2._1 = 1是在做什么?
7ZHM;_
- 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。
SX|b0S, 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。
t&u,Od $Q1:>i@I|g ([s}bD.9 三. 动工
F]3iL^v 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
KcVCA w,]cFT ,,oiL p"/1Kwqx template < typename T >
'DlY8rEGP class assignment
(F_Wys=6 {
i\G@ kJNnF T value;
6q?C"\_ public :
GVZ/`^ndM assignment( const T & v) : value(v) {}
|_aE~_ template < typename T2 >
z6bTcs"7h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
DY?`Y%" } ;
]j0v.[SX wo84V!"A bT>%
* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8QDRlF:;< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~=P&wBnJ 0X#tt`;
xfqgK D> gNl@T class holder
gOa'o< {
PdJtJqA8h\ public :
yowvq4e template < typename T >
JP9eNc[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
R{kZKD= {
wQ[~7 ,o return assignment < T > (t);
`!5ZF@Q>e }
Yd lXMddE } ;
{Q^P< i NzoDmE* -G]\"ZGi 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
O'U0Y8HN MuYr?1<q static holder _1;
V{;Mh
u`+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Y1txI [zIX&fPk$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\?h + 而不用手动写一个函数对象。
#B|`F?o }u5;YNmXxF {FraM,w: u&".kk 四. 问题分析
|vA3+kG 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。
T5,/;e 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。
S0 M-$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^]^Y~$u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
nX<!n\J T 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n NZq`M $zbm!._~DA 五. 问题1:一致性
<WtX>
\]l( 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?|
cnC&=6=a< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
iN5~@8jAzz cC1nC76[ struct holder
Qs8iu`' {
MOP
%vS //
e2UbeP template < typename T >
PX52a[wNDH T & operator ()( const T & r) const
"EF:+gi#" {
A1Mr return (T & )r;
wx
BQ#OE }
^o,Hu# } ;
eI; %/6# ;2kiEATQ
1 这样的话assignment也必须相应改动:
`,Q
uO "lx}. template < typename Left, typename Right >
o\1"ux;b class assignment
jwyJ=W- {
;o_4)+} Left l;
.
[+ObF9= Right r;
<_8\}! public :
' ~ lC85 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;2@MPx template < typename T2 >
{-J/
<a@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Wk$[;>NU3 } ;
tx Lo= KnbT2 同时,holder的operator=也需要改动:
/ _-?NZ b\"JXfw template < typename T >
2sjV*\Udf assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
k# ZO4 {
-o6K_R}R return assignment < holder, T > ( * this , t);
h|m h_T{+ }
52/^>=t "d/x`Dx 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
[zn`vT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Vd4x!Vk 5[]7baO)h1 return l(rhs) = r;
k4'rDJfB 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
.Gh-T{\V' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
thOQcOf0$ ;n00kel$ template < typename Tp >
?o$6w(]'' class constant_t
~0>g 4
D. {
zGj0'!!- const Tp t;
Uc!}D public :
-uqJ~g D constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Hwklk9U template < typename T >
F'*y2FC const Tp & operator ()( const T & r) const
Tf
Q(f? {
25t2tj@S return t;
zPWG^ }
>1T=Aw2Z. } ;
C]K@SN$ iE':ur<` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)}9Ef"v| 下面就可以修改holder的operator=了
^,
q\S L9Z:>i? template < typename T >
L qMH]W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]MfT5#(6h {
PZKKbg2S return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ox{)O/aj }
H5S>|"`e`e Q*ZqY 同时也要修改assignment的operator()
Z9cch-u~ iyc}a6g template < typename T2 >
qm4 Ejc< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;yqJEj_m( 现在代码看起来就很一致了。
ce.'STm= BOrfKtG\ 六. 问题2:链式操作
_S{HVc 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z^gf@r 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。
*^ \xH ,. 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。
F +D2
xN@ 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。
1mwb&j24n3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@E{c P%fv vK!,vKa. template < typename T >
F/tBr%RV struct result_1
4gG&u33RrE {
GQ[:vX` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
uwsGtgd& } ;
Z`o}xV [~`;
.7~ 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:
A 7'dD$9 J)oa:Q template < typename T >
cT`x,2 struct ref
(zwxrOS {
D@rOX (m typedef T & reference;
i{I'+%~R } ;
*Tl"~)'t~ template < typename T >
-d[9mS struct ref < T &>
6{8qATLR {
q*{i /=~ typedef T & reference;
)Uw
QsP } ;
:[#HP66[O5 B%6>2S=E 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'M=(5p Q6Vy} template < typename T >
T#DJQ"$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mLd=+&M {
UtIwrR[ return l(t) = r(t);
QzT )PtX }
;-~Wfh+ 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。
~QJD.'z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!sfOde)$ 8E H#IiP 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
sycN _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
u3R0_8
_.w _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"pa5+N&2- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+M$2:[xRT 最后的布局是:
TW(rK& Add
W @Y$!V< / \
\S[: Divide 5
, b
,`;I / \
1`Cr1pH _1 3
Q!7Er 似乎一切都解决了?不。
=O?<WJoK 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。
E}-Y@( [ 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。
Wo&MHMP 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:
J_
?;On5 +_|M*% template < typename Right >
Vl5}m assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
B=%cXW, Right & rt) const
U;Se'*5xv {
{xi$'r return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t/yGMR= }
_}:9ic]e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(=}U2GD* XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
M\ vj&T{k 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
XE[~!
>' 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
5?kJ]: 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ajq [ID 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1"RO)& 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
&~:b& \`;FL\1+W template < class Action >
|y)R lb#d class picker : public Action
AH{]tE {
!R-M:| public :
3kx/Q# picker( const Action & act) : Action(act) {}
i=OPl // all the operator overloaded
|!euty :: } ;
6AKH0t|4 u3(zixb Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Q@6OIE 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
G4{ zt3{ PCF!Y(l template < typename Right >
B4bC6$Lg picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*>h"}e41 {
p 2It/O return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x[U/
8#f& }
"X4OUk c}kZx1 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
A1Ia9@=Mf 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。
S75wtz)e hn{]Q@(I template < typename T > struct picker_maker
lZ.x@hDS {
h-+9Bv] typedef picker < constant_t < T > > result;
6QkdH7Qf= } ;
v:
cO+dQ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Uh'3c" {
jw?/@(AC6 typedef picker < T > result;
;:,hdFap } ;
k(+EY% N%v}$58Z 下面总的结构就有了:
mjO4GpG3 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。
.xS3,O_[ 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。
0%+S@_| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
dnTB$8& 至此链式操作完美实现。
#56}RV1 Eqc&iS~ TCYjj:/ 七. 问题3
-lV]((I& 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
``kiAKMy h}k)7 template < typename T1, typename T2 >
Eo
5p- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f=]+\0MQ {
Pc#8~t}2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
U+>!DtOYK }
X<dQq`kZ `CA-s 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
()e.J J@PwN^` template < typename T1, typename T2 >
~CIA6& struct result_2
wvBx]$SC {
CE]0OY typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:akEl7/& } ;
6Qnerd%Ec Yf:xM>.% 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?
};6[Byf 这个差事就留给了holder自己。
nAPSs]D {G&*\5W $"1Unu&P template < int Order >
Aw9se"d class holder;
z )s{>^D template <>
F$<>JEdX class holder < 1 >
Nd'+s>d0 {
XdE#l/# public :
M}=X/*T template < typename T >
"
2A`M~
struct result_1
Wew'bj
{
&
9}L +/, typedef T & result;
(jd)sf6Tj[ } ;
by!1L1[JTt template < typename T1, typename T2 >
j oDY struct result_2
*z
I@Htp {
KI)jP(( typedef T1 & result;
Oya:{d&= } ;
oE\Cwd template < typename T >
>
2_xRn<P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#=C!Xx& {
^kJ(bBY return (T & )r;
gEcRJ1Q;C }
hEla8L4Y template < typename T1, typename T2 >
rDFDrviW_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BwMi@r
= {
,rj_P return (T1 & )r1;
JAJo^}}{b }
hr3RC+ y } ;
Br^4N9 OXcQMVa
6 template <>
HwfBbWHr' class holder < 2 >
x}v]JEIf[Q {
VqGmZ|+8 public :
g(Q)fw template < typename T >
<%w)EQf4m struct result_1
Y3@\uM`2# {
=v^LShD2^ typedef T & result;
/$
Gp<.z } ;
Age template < typename T1, typename T2 >
"Kky|(EQ$$ struct result_2
A+Uil\% {
7^1yZ1( typedef T2 & result;
?pSb,kN}' } ;
L3}n(KAJj template < typename T >
p1~u5BE7O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3ht>eaHi {
n^vL9n_N return (T & )r;
fLkZ'~e! }
N
zrHWVD template < typename T1, typename T2 >
LpRl!\FY$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B-'oB>| {
(=#[om(A return (T2 & )r2;
u\-WArntc }
$Ro]]NUz| } ;
Su"9` T%0vifoQ_$ o[Ojl.r< 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> >。
I
ACpUB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.quui\I3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
U`YPzZp_ 99W-sV return l(i, j) = r(i, j);
7G6XK 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)@lZ~01~d 2?vjj:P+h return ( int & )i;
BG ]w2= return ( int & )j;
((KNOa5 最后执行i = j;
<zd_-Ysn 可见,参数被正确的选择了。
abog\0 %#5\^4$z|N X}"Ic@8 D*7JE Y)~Y; ;/G 八. 中期总结
Y:o\qr!Y 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
>4I,9TO 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Gg'sgn
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
JH3$G,:zM 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|5J'`1W Vyy;mEBg KmF"Ccc ,q9nHZG^ OYnxEdo7 o>Fc.$ngZ 九. 简化
cD^`dn%$ 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。
O5rHN;\_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
VycCuq&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:
)w.+( v( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4Js2/s +-*/&|^等
%63zQFk 2. 返回引用。
d yH<D5
=,各种复合赋值等
~!V5Ug_2 3. 返回固定类型。
=f48[= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9E`WZo^. 4. 原样返回。
LWH(bs9U operator,
Kjw==5)} 5. 返回解引用的类型。
qDSZ:36 operator*(单目)
ENx1) ] 6. 返回地址。
F7f psAt7 operator&(单目)
%E<.\\^% 7. 下表访问返回类型。
U%.%:'eV= operator[]
g+(Cs 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4KbOyTQ operator<<和operator>>
6_UCRo5h% @*Y"[\ "$ 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。
7(8i~} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:? uUh 31VDlcnE template < typename Left >
tW^oa struct value_return
gu1:%raXd {
X283 . ? template < typename T >
R_DstpsT struct result_1
[ADSGnw {
"+0Yhr ? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
CBkI!
In2 } ;
&*Sgyk
o` c >O>|*I template < typename T1, typename T2 >
g?7I7W~?` struct result_2
5{z muv: {
EWb'#+BP typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k<&zVV' } ;
XY_hTHJ } ;
<w,NMu" dnwTD\), RZY[DoF8u 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@Sr{6g*I {th=MldJ? 下面我们来剥离functor中的operator()
pA%}CmrMq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ru&>8Ln0 @p$Nw.{' return l(t) op r(t)
61aU~w11a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
XBr-UjQ return op l(t)
AfAlDM' return op l(t1, t2)
h0cdRi return l(t) op
LL0Y$pHV return l(t1, t2) op
K'6NW:zp~ return l(t)[r(t)]
'3i,^g0?t0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
mBwM=LAZ _YK66cS3E/ 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:
~vb yX 单目: return f(l(t), r(t));
9 HiH6f^5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
$q$G 双目: return f(l(t));
~cf*Oq return f(l(t1, t2));
^cz4nW< 下面就是f的实现,以operator/为例
AT:L&~O. i?3~Gog struct meta_divide
" jBc5* {
z [|:HS& template < typename T1, typename T2 >
Tqf:G4! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+GYO<N7 {
,J$XVvwxF return t1 / t2;
**G5fS.^W }
`iQ])C^d } ;
B,5kG{2! a 23XrX 这个工作可以让宏来做:
bo-AM] UR|Au'iu #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{}n]\zO % template < typename T1, typename T2 > \
3>'TYXs- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W?:e4:Q 以后可以直接用
/&i6vWMhP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R/WbcQ) 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Bs3M7zRG (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
j&N {j_M im&Nkk4n@ : MEB] } 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Q M) ob 5(\H:g\z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|Wg!>g! class unary_op : public Rettype
8}?wi[T {
2JhE`EVH Left l;
X
T<SR] public :
"!B\c9q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gTQc=,3l3 jhJ'fI template < typename T >
FX
%(<M typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v;sWI"Fv! {
|muZv!,E return FuncType::execute(l(t));
vf@toYc[E }
iAr]Ed"9| 3
,f3^A template < typename T1, typename T2 >
xxQgX~'x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-`A+Qp) {
]:r(U5 # return FuncType::execute(l(t1, t2));
hDf!l$e. }
*}'3|e4w} } ;
S]Qf
p, UrmnHc>}c S8,e`F 同样还可以申明一个binary_op
pSl4^$2XR pV(qan, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,@]*Xgt= class binary_op : public Rettype
rU
|% {
3^,p$D<T:, Left l;
0aqq*e'c Right r;
YD,<]q% public :
d6f T binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<dKHZ4 -y'tz,En. template < typename T >
w+Y_TJ% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dAr=X4LE {
2w;Cw~<=d return FuncType::execute(l(t), r(t));
H1d2WNr[ }
9]^q!~u emMk*l, template < typename T1, typename T2 >
m2\[L/W] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Vz]yJ: {
(XNd]G return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(5l'?7 }
_&RGhA } ;
fP/;t61Z w&>*4=^a #OwxxUeZ 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
wD92Ava
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"#.L\p{Zy DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+TC##}Zmb 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。
Rjn%<R2nW 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.1f!w!ltVR 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。。。
7po;*?Ox 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
tI<6TE'!p# 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)
N *,[(q 下面是修改过的unary_op
m>^vr7 %F87"v~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xQ!
Va class unary_op
ZfibHivz {
juA}7 Left l;
]$!7;P cp&1yB
public :
ge ]Z5E(1 *>k6n5% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KP_7h/e Gce[RB: template < typename T >
`0`#Uf_/$ struct result_1
7|k2~\@q {
e\._M$l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}Xb|Ur43 } ;
l%
p4.CX +bk+0k9k5 template < typename T1, typename T2 >
-Dwe,N"{2 struct result_2
{8556> \~ {
ybv]wBpM: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;!j/t3#a } ;
}O\g<ke:u `o0ISJeKp template < typename T1, typename T2 >
|\RN%w7E8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5&_R+g {
"iJAM`Hi return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$S^rKp# }
LhSXz>AX R@KWiV template < typename T >
xLP8*lvy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+hcJ!$J7 {
+I@2,T(eG return OpClass::execute(lt(t));
E( *S]Z[ }
{<zE}7/2- tILnD1q } ;
Ym#io] TA+#{q+a "?6R"Vk?: 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
f\;f&GI 好啦,现在才真正完美了。
m4^VlE,`Dh 现在在picker里面就可以这么添加了:
y\:,.cZ+TQ p7L6~IN template < typename Right >
Yc5<Y-W picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Pk5 %lu {
y!x-R!3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
MEOfVh }
;\]DZV4?)r 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。
KVHK~Y-G }Qh%Z) knzQ)iv&& ]''tuo2g8 _)~|Z~ 十. bind
&zPM#Q 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。
u1|v3/Q- 先来分析一下一段例子
W$`
WkR r<;Y4<,BZ F#o{/u?T int foo( int x, int y) { return x - y;}
5a/3nsup5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\5b<!Nl bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=nCV.Wf 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。
mo]>Um'F 我们来写个简单的。
wKJK!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:
fN
1:'d 对于函数对象类的版本:
iHWt;] y*8;T v| template < typename Func >
eTt{wn;6 struct functor_trait
1(kd3qX {
?[
D6|gp typedef typename Func::result_type result_type;
R=W$3Ue~, } ;
7N0m7SC 对于无参数函数的版本:
#Z]<E6<=9 vIFx'S~D template < typename Ret >
&WdP=E" struct functor_trait < Ret ( * )() >
>P6U0 {
! &V,+}>) typedef Ret result_type;
eXdH)|l,\ } ;
r<*Y1;7H' 对于单参数函数的版本:
HPK}Z|Vl XlGB`P>?KD template < typename Ret, typename V1 >
mHc2v==X\- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
^1ks`1 {
6,]2;' typedef Ret result_type;
C|rl",& } ;
w$Mb+b$ 对于双参数函数的版本:
e co=ia !Tu.A@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
l`];CALA4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!p)cP"fa {
Fh)YNW@ typedef Ret result_type;
=IIE]<z } ;
,=P0rbtK 等等。。。
Q?%v b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RHq r-% E
eCgV{9B template < typename Func >
@T-}\AU struct func_return
_"'-fl98* {
H/ub=,Ej* template < typename T >
(7v`5|'0 struct result_1
;"%luQA<w {
16I(S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B^1 Io9 } ;
GF
Rd:e ||?wRMV template < typename T1, typename T2 >
,qlFk|A| struct result_2
tWdP5vfp {
EtB56FU\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fVBRP[, } ;
I3?:KVa } ;
l1RFn,Tzr OZh+x`' # ,@2d4eg4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
< YuI}d~' K9Pw10g' template < typename Func, typename aPicker >
t{/
EN)J class binder_1
14\!FCe)! {
+'I8COoiv% Func fn;
.LNqU#a aPicker pk;
D%.<}vG public :
5{6ebq55" 1'* {VmM template < typename T >
Xgm9>/y struct result_1
;:gx;'dm5 {
vGPaW YV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)5bdWJ>l } ;
ZZ6F0FLXJ 9$'Edi=6 template < typename T1, typename T2 >
=j~}];I struct result_2
or]s {
on1mu't_; typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
K#p&XIY, } ;
FdJC@Y-#uA ?|Mmz@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Py,@or7n ?jzadC el template < typename T >
K#{E87G( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3'2}F%!Mv {
oApI/o return fn(pk(t));
l@YpgyqaL }
#$%gs] template < typename T1, typename T2 >
9/|i.2& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#Ryu`b {
k07) g:_ return fn(pk(t1, t2));
VbX$i!>8 }
}fs;yPl, } ;
)+9D$m=P; egi?Qg G8?<(.pi@ 一目了然不是么?
o[ %Q&u 最后实现bind
ss3fq} jW",'1h<n D 2Go,1 template < typename Func, typename aPicker >
p:ST$ 1 K picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
P-`^I`r {
osX23T~- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_.06^5o }
F]?$Q'U w }2|Do$5 2个以上参数的bind可以同理实现。
T}]Ao 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
(A&@
< .]H]H *wC 十一. phoenix
hOMFDfhU Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
o-Idr{ |/lIasI for_each(v.begin(), v.end(),
90aPIs- (
1,`x1dcO!A do_
%dT%r=%Y [
Pjb9FCA' cout << _1 << " , "
P [nWmY ]
|2 wff? .while_( -- _1),
xD?{Hw>QT# cout << var( " \n " )
,em6wIq, )
W@$p'IBwm );
(\/HGxv v|,H d 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
V^ GIWK 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
q%:Jmi> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pmW=l/6+V3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ft.BfgJ$ mQs'2Y6Oa JcVq%~{M template < typename Cond, typename Actor >
A# M class do_while
q=1SP@;\6 {
MthThsr7 Cond cd;
47K5[R Actor act;
V!U[N.&$ public :
lIFU7g template < typename T >
A^p $~e\) struct result_1
/l$noaskX {
Z|?XQ-R5 typedef int result_type;
V_W=MWs&+ } ;
^:)&KV8D| wbS++cF< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
610k#$ ^&rbI,D template < typename T >
z:G9Uu3H( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N~ozyIP, {
-5ec8m8 do
Y)
t}%62 {
.CpF0 act(t);
YYvs~?bAy }
6Rf5 while (cd(t));
oV!9B -< return 0 ;
^c7L!F }
]Ojt3)fB } ;
sk3;;<H 0?h .X=G J;kbY9e 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
jw[`_ 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。
O46/[{p+8 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。
vZDQ@\HrC 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。
,`7GI*Vq 下面就是产生这个functor的类:
Cp* n2 8Z!ea3kAT K/,lw~> template < typename Actor >
Le'\x`B class do_while_actor
j&mL]'Zy {
PYf`a`dH Actor act;
A{o{o++ public :
v:0i5h&M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-/qrEKQ0U? FTenXJ/c template < typename Cond >
dCK-"#T! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
HY:@=%R } ;
|#B"j1D,H T:&+#0< N.`]D)57 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@&W?e?O ~G 最后,是那个do_
C(P$,;6 ~<U3KB Z7/dRc
class do_while_invoker
{L eEnh- {
k
WtUj public :
>dl!Ep template < typename Actor >
bcs!4 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~z}au"k {
!T{g& f return do_while_actor < Actor > (act);
>D;hT*3 }
e`rY]X } do_;
^hgAgP{{ 80EY7#r@w 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l!=WqIZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;R!H\ 最后来说说怎么处理break和continue
`IoX'|C[h 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。
zef,*dQY 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 ]