一. 什么是Lambda
a%/D~5Z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
F<b/)<Bm= 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,
*y', eB @}pcj2K# 9CAu0N5< Z29LtKr class filler
^oR
qu
{
~V0 GRPnI public :
<d O~; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(\nEU! Y } ;
l| y.6v ihekON": 7a=ul: 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:
yCuLo` ;.^!
7j KGc!#C ^^< C9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
BAi`{?z$< V+r&Z<& [("2=Uz; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FL4BdJ\ (?ULp{VPFl 14A(ZWwq9 3!%-O:! 二. 战前分析
9_8\xLk 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。
(" +clb` 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
|kD69
}sG hj{)6dBX% AMASh* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<"}t\pT] /* --------------------------------------------- */
QO>';ul5 vector < int *> vp( 10 );
#XG3{MGX[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.jiJgUa7 /* --------------------------------------------- */
Db !8N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fs-LaV
0 /* --------------------------------------------- */
\<dg int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
k7j[tB# /* --------------------------------------------- */
X|D-[|P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Q [C26U /* --------------------------------------------- */
:X:s'I4J
D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
IZiS3 |Y?<58[!) unKl5A[h <4<y 看了之后,我们可以思考一些问题:
mU"Am0Bdjq 1._1, _2是什么?
?\(qA+iP0 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。
C+"c^9[ 2._1 = 1是在做什么?
E" >` 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。
KN"u PW 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。
lrL:G[rt 6 EfBz o!U(=:*b 三. 动工
G e5Yz.Qv 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
cd=|P?Bi cB36w$n8 )=`DEbT
U@CAQ? template < typename T >
fM|s,'Q1x class assignment
&:u3-:$:9 {
u;!h T value;
OU}eTc(FeC public :
>B=s+}/ME assignment( const T & v) : value(v) {}
,zr,>^v template < typename T2 >
*wY+yoj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
m#i4_F=^b } ;
iSR"$H{ R9Wr? q @O 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
w!v^6[! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/U0Hk>$~( |K;9b-\ = :zPT;K .'Q*_};W class holder
VzIZT{ {
!8T04988j public :
%<+uJ'pj template < typename T >
pL}
F{G. assignment < T > operator = ( const T & t) const
*s-s1v {
`LLmdm 6i return assignment < T > (t);
kB=B?V~# }
"C&>$h_% } ;
j|`lOH8 <[-{:dH,5 }9W[7V? 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:
0#Pa;( %&VI-7+K static holder _1;
1gcWw, / Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8~t8^eBg
YVvE>1z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M!mw6';k 而不用手动写一个函数对象。
qyFeq]) iY?#R& wB'!@>db P0(LdZH6u 四. 问题分析
hmOGteAf- 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。
LAnC8O 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。
On~KTt3Mp 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zLJmHb{( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?Js4\X!uJ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ZzTkEz > U^
,! 五. 问题1:一致性
L(cKyg[R 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
>B~?
}@^Gk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^BRqsVw9 V!Sm,S( struct holder
vqQ)Pu?T {
,%N[FZ`| //
fe`_0lxj template < typename T >
RXcN<Y&
T & operator ()( const T & r) const
|[mmEYc {
7NWkN7:B return (T & )r;
g[t paQ }
~Js kA5h|& } ;
ezY^T CadIux^ 这样的话assignment也必须相应改动:
AkW>*x 1W\wIj. template < typename Left, typename Right >
bHx@ class assignment
3 )#Nc| {
hDSf>X_*_G Left l;
GH-Fqz Right r;
yhbU;qEG9 public :
WwZ3hd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}0]uA|lH* template < typename T2 >
Me?I8:/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_6,\;"it?8 } ;
] dJ"_ |94o P>d 同时,holder的operator=也需要改动:
Nb
!i_@m%s 0&I*)Zt9x template < typename T >
cAwqIihZ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~+t@7A= {
_4L6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
5VOw}{Pt }
$.d,>F6 %s+'"E"E 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。
BLaNS4e 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%CvVu)tc 9DM,,h<` return l(rhs) = r;
9{Et v w 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
R_+:nCB@, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\ HUDZ2 s M@h"FuX: template < typename Tp >
f"j9C%'* class constant_t
Q
Kr/ {
Cx/J_Ro# const Tp t;
!i (V.A public :
V-go?b` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_L~ 3h template < typename T >
eCN: const Tp & operator ()( const T & r) const
fw,,cu`YA {
UxHI6,b return t;
?K:\WW }
)}N:t:rry } ;
5rck]L' j_}:=3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0%L:jq{5 下面就可以修改holder的operator=了
`f&::>5tD =0EKrG template < typename T >
S g1[p#U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
SZr c-f_ {
^ }5KM87 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
fu~iF }
f9>pMfi:@ >I~Q[ 同时也要修改assignment的operator()
H^S<bZ A_U=`M=- template < typename T2 >
W&9qgbO] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,qp8Rg|3j 现在代码看起来就很一致了。
3]JJCaf }1k?t h 六. 问题2:链式操作
*Us}E7/"' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L(Twclrb 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。
{vW0O &[ 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。
\rUKP""m 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。
8VQ!&^9!U# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5;/q[oXI -A<@Pg template < typename T >
1DAU*^- struct result_1
g7hI9(8+ {
m`8{arz2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J>T98y/)) } ;
JS m7-p|E 0H4|}+e 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:
)Z/w|5< P
nE7} template < typename T >
9{A4> struct ref
$#5'c+0 {
aL&egM* typedef T & reference;
vO9=CCxvq } ;
Y0lLO0' template < typename T >
4V,p\$; struct ref < T &>
hwe6@T.# {
7Rtjm typedef T & reference;
@o?Y[BR } ;
7.G"U rWNe&gFM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[c1Gq)ht )O+Zbn template < typename T >
R8lja%+0$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?d?.&nt {
%$ o[,13= return l(t) = r(t);
= )3\B }
)_j(NX-C: 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。
Wm"#"l4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zJ}abo6rVw k.54lNl 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
U%@C<o
" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
N3#^Ifn[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3D@3jyo: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
c9jS
!uDMK 最后的布局是:
p JF
9Z Add
Y{dX[^[ / \
T&6>Eb0{ Divide 5
Dl0{pGK~ / \
.3_u5N|[=W _1 3
.7Yox1, 似乎一切都解决了?不。
; (}~m&p 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。
Y[PC<-fyf 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。
L{IMZ+IB2| OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
X)RgXl{ q!U$\Q& template < typename Right >
5cA:;{z];g assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-"H$&p~ Right & rt) const
oKz!Xu%Hl {
~};q/-[r return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&J9 + 5L8 }
{y5 L 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
H2[0@|<< 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。
[8Z#HjhQ 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。
SzeY?04zj: 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。
|[#Qk 4Ttf 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。
{*8G<& 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?
CflyK@ 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:
6Ktq7'Z@ +{;wOQ. template < class Action >
1D[>oK\ class picker : public Action
&CXk=Wj {
t&x\@p9 public :
pd,d"+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
/TB{|_HbW // all the operator overloaded
^A\(M%*F } ;
]FvGAG.* "B +F6 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。
Pz
D30VA 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:
4IY|< ]3 GO_tL template < typename Right >
?9eiT:2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/4 Kd {
tD#) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#Q=c.AL{ }
/G]/zlUE L|(U%$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2-UD^;0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
$g VbeQ =tA;JB template < typename T > struct picker_maker
H~fF;
I {
'ks .TS& typedef picker < constant_t < T > > result;
6q`)%"4k } ;
8n2;47 a template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<f.Eog {
Q qj9o2 typedef picker < T > result;
>e-0A } ;
w3b?i89 G9jf]Ye; 下面总的结构就有了:
)'7Qd(4WT functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
?A .ah picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
"8?Fl&=Q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Dz2Z
(EXI~ 至此链式操作完美实现。
eYkg4 O' Pq{p\Qkj S{MB$JA 七. 问题3
Hc|cA(9sh9 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。
)OQ<H.X ?0sTx6x@ template < typename T1, typename T2 >
%Q}(.h%M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ld|GY>rH {
6,~1^g* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X$Q.A^9 }
Vep41\g^ 726UO#* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
3PLA*n+% WLVkrTvX template < typename T1, typename T2 >
8a8D0}' struct result_2
Ie _{P&J {
rhaq!s38: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
WL,2<[)Ew } ;
c8Q2H ]b1>bv% 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
N|"kuRN# 这个差事就留给了holder自己。
jyyig% b9T6JS j <|G!Qn?2- template < int Order >
{w"Cr0F, class holder;
EvY^]M_U template <>
`@,Vbn^_ class holder < 1 >
{<}Hut:a {
\WdSj public :
c`S+>: template < typename T >
v,~fG>Y} struct result_1
+`mI\+y, {
2Ir*}s2{ typedef T & result;
e$Yvy>I'tS } ;
fJk'5kv template < typename T1, typename T2 >
Sj/v: struct result_2
CZ$B2i6 {
~FXq%-J typedef T1 & result;
&e*@:5Z:k } ;
Hdd3n6* template < typename T >
'?_~{\9< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fTK84v"7_ {
4eSFpy1 return (T & )r;
*6=9 8C4I }
{wz_ngQ template < typename T1, typename T2 >
s!MD8ia typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<*u^8lCA {
@;hdZLG]`& return (T1 & )r1;
`*kl> }$ }
i<tJG{A= } ;
!SnLvW89Z H*f2fyC1\ template <>
/e|qyWs class holder < 2 >
4
540Lw'A {
${wp}<u_ public :
&?xmu204 template < typename T >
cuy9QBB
: struct result_1
K:AP 0Te {
Nx*1m
BC typedef T & result;
;qWSfCt/^ } ;
"VoufXM: template < typename T1, typename T2 >
;g2UIb?{6 struct result_2
+7_U(|gO {
0fUsERr1* typedef T2 & result;
&U}8@; } ;
W|n$H`;R template < typename T >
-rgdKA@)( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yUxz,36wZ {
Q^@7Yg@l return (T & )r;
N@!PhP }
Ix@B*Xz:` template < typename T1, typename T2 >
gsa@ci typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G'dN<Nw6 {
:mf&,? return (T2 & )r2;
NNE(jJ`/ }
u.?jW vcv } ;
3qH1\ O1DUBRli!q 7d|1T' 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> >。
)z4eRs F| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
4UzXTsjM7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
E:A!tu$B N{@~(>ee^ return l(i, j) = r(i, j);
iAXGf V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L?&&4%% L=C#E0{i return ( int & )i;
9v3n4=gc return ( int & )j;
t6\--lk_ 最后执行i = j;
#mK?:O\-1 可见,参数被正确的选择了。
`GCK%evLG OTJMS_IT hJk:&!M=T q0vZR"y X*5N&AJ 八. 中期总结
Pv\8 \,B9 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:
\l
8_aj 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`Gl[e4U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?gvu
E1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
E_Y!in
70 eU e, P lq,]E/<& kDM?`(r r{SDJa 87!m l 九. 简化
l7 @cov 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。
8]1,E E< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
e#3RT8u# 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:
Acd@BL* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h5-yhG +-*/&|^等
p
Tz]8[^ 2. 返回引用。
fy|I3 =,各种复合赋值等
m@w469&<(q 3. 返回固定类型。
RQ^
\|+_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
W@'*G*f 4. 原样返回。
BB(v,W operator,
DVKb`KJ" 5. 返回解引用的类型。
T,vh=UF%] operator*(单目)
`P*BW,P'T 6. 返回地址。
|90X_6( operator&(单目)
du#f_|xG 7. 下表访问返回类型。
Rr[Wka9[ operator[]
<63TN`B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aD_7^8> operator<<和operator>>
a1%}Ee wrX n|aV 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。
}_^ vvu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
3#>%_@< Qc PU{#6 template < typename Left >
NPM2qL9&J struct value_return
>Q[ Z{ {
SB .=x template < typename T >
Ld/6{w4ir struct result_1
^=1u2YdVw {
U0{)goN. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#5'@at'1 } ;
hdSP#Y'- qfxEo76' template < typename T1, typename T2 >
LXhR"PWZM\ struct result_2
`ah|BV {
oGl<i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
.c0u##/0 } ;
6iF&!Fd>J } ;
ki/Cpfq40* O|^J;fS: X7`-dSVE 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
vH1,As ^Qn:#O9 下面我们来剥离functor中的operator()
o8hE.pf& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
dG]B-(WTC ?K:.Pa return l(t) op r(t)
iSW<7pNq0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^yq}>_ return op l(t)
g;nLR<] return op l(t1, t2)
v2p0EOS return l(t) op
n"D` = return l(t1, t2) op
Q4a7g$^ return l(t)[r(t)]
V3r)u\ o' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
_<Ij)#Rq7 g`fMHU7 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:
!cM<&3/ 单目: return f(l(t), r(t));
YhfQpe return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
i'"#{4I 双目: return f(l(t));
ZZTf/s* return f(l(t1, t2));
]FIIs58IM 下面就是f的实现,以operator/为例
~K<h~TNP ,r]H+vWS struct meta_divide
-38"S;M8 {
.>.GQUr template < typename T1, typename T2 >
#=33TvprR2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
G +41D {
\b8#xT} return t1 / t2;
m6$&yKQ-=h }
qBh@^GxY), } ;
e.%I#rNI {#4a}:3 这个工作可以让宏来做:
m{X{h4t >wt.)c?5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
H.'9]* template < typename T1, typename T2 > \
XM
w6b*O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Y&U-d{" 以后可以直接用
dh [kx DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ecoI-@CAI 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
{Bk` Zlki (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。。。)
xRhGBb{@s {k-_+#W" UIU:^g0 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
S Z/yijf -s`Wd4AP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8Q<Nl=g>' class unary_op : public Rettype
Mog [,{w {
]w _&%mB Left l;
_|0# public :
rOt{bh6r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zF[Xem %aK[Yvo6 template < typename T >
eLORG(;h4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;nW;M 4{ {
,\P|%yv return FuncType::execute(l(t));
eaDZ^Z
Er }
0|tyKP|J Kb<c||2Nh5 template < typename T1, typename T2 >
/*Q3=Dse] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2#lpIj {
g_P98_2f.k return FuncType::execute(l(t1, t2));
r/a@ x9 }
JU^Y27 } ;
qp6'n&^& Is3Y>oX X;6;v] 同样还可以申明一个binary_op
:'C?uk ? ro<w8V9.a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
f&^}yqmuE class binary_op : public Rettype
&`n:AR` {
z8}QXXa Left l;
\9#f:8Q Right r;
+[uh);vD`G public :
1
Vt,5o5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>h#juO" mkyYs[ template < typename T >
lV^:2I/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ejkUNCKQt {
/ZabY return FuncType::execute(l(t), r(t));
|g^YD;9s. }
*kK +Nvt8s /N*<Fq7w~ template < typename T1, typename T2 >
Aqf91
[c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KNQj U-A {
U9b[t return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SUMfebW5 }
e\[q3J } ;
dazML|1ow |&WYu,QQ4 _oBx:G6E 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
E`^D9:3:) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
P}gtJ; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vjm? X 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。
,JK0N_= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t/O^7)% 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。。。
?;P6#ByR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
pn(i18x 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)
]3*w3Y!XK 下面是修改过的unary_op
AhOBbss]q H'YK j' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
F1$XUos9 class unary_op
l}^ziY! {
H9TeMY Left l;
'\8YH+%It CckfoJ 9 public :
]Bf1p HiK+}?I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Hn)?
xw]x X4hz\={ template < typename T >
K*Ba;"Ugeg struct result_1
$X)|`$#pL# {
?OnL,y| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(NR( )2 } ;
(_}q>3 zB+e;x f | template < typename T1, typename T2 >
@]~.-(IMh struct result_2
a6z0p%sIZ {
~1*37 w~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xV14Y9 } ;
I(BJ1 8F$ k^K76m B template < typename T1, typename T2 >
S#p_Y^A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_,K[kVn {
xh#_K@ 8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
td\gk }
JleClB(2n/ .0U[nt6 template < typename T >
OzC%6;6h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
85|u;Fxf {
b}Im>n! return OpClass::execute(lt(t));
&I'J4gk[ }
FPK=Tr:b VK*H1EH1 } ;
.tfal9 rf+}J_ ak:f4dEd 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
FYC]^D 好啦,现在才真正完美了。
.,S`VNU 现在在picker里面就可以这么添加了:
yCkc3s|DA; e&ZTRgYdi template < typename Right >
Txe*$T,( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>{Mv+ {
U5cbO{\3I return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
INk|NEX }
/03Wst 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
#H~$^L @0H0!9' L)7{_s Bmt8yR2 ia
/#`#. 十. bind
&l-d_dh 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。
5HbJE' 先来分析一下一段例子
9'|k@i: nHXPEbq-g o^d|/; int foo( int x, int y) { return x - y;}
7bGt'gvv bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
c-.F{~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$'!n4}$} 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。
d= vD Pf 我们来写个简单的。
+W-b3R:1> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!](Mt?e 对于函数对象类的版本:
_m
a;b<I/< Q>w)b]d~c template < typename Func >
Ut1s~b1 struct functor_trait
]5ibg"{S {
67Tu8I/r typedef typename Func::result_type result_type;
I%j]p Y4 } ;
=''*'a-P 对于无参数函数的版本:
xTcY& wt_ae|hv template < typename Ret >
h"2^`
)!u struct functor_trait < Ret ( * )() >
[5b[ztN% {
!#olG}#[ typedef Ret result_type;
G[zy sxd } ;
NLgeBLB 对于单参数函数的版本:
)kKeA &s\,+d0 template < typename Ret, typename V1 >
F?y
C= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5':j=KQE_ {
>u
.u#d e typedef Ret result_type;
`I|Y7GoUO } ;
l,b_'
m@ 对于双参数函数的版本:
TUp%Cx zFwO( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
= j
l(Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
RC/&dB {
f,-'eW/j typedef Ret result_type;
]HG>Og } ;
6H|T ) 等等。。。
c8cGIAOY) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7tY~8gQel L{c\7 template < typename Func >
D@iS#+22 struct func_return
_9/Af1X {
1<M~# template < typename T >
U4e9[=q`' struct result_1
x1#6~283 {
3ZYrNul" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2l8z/o 7v } ;
(L<G=XC Vf(n template < typename T1, typename T2 >
{JcMJZ3 struct result_2
Fi+,omB& {
f%STkL) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-]MZP:s } ;
hN1{?PQ } ;
@ v}M\$N? OgyHX>}bH 8GT{vW9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Jz_`dLL^w e(-Vp7vXG template < typename Func, typename aPicker >
gf|&u4D class binder_1
M5LqZyY {
54&&=NVs| Func fn;
}j#c#''i aPicker pk;
Z9PG7h public :
9t0NO-a X]%n#\t,] template < typename T >
, @6_sl struct result_1
"1$hfs {
sX=_|<[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e5cvmUF_W } ;
Hh<}~s 0o&7l%Y/ template < typename T1, typename T2 >
+P
9h%/Yk struct result_2
I!,FxOM|$ {
J$i5A9IUr typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
c5tCw3$t } ;
UR.l*+<W7 cH\.-5NQ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'${xZrzmt "zBYhZr template < typename T >
GbZqLZ0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,Tc598D {
TW?A/GoXI return fn(pk(t));
>`c-Fqk }
*4F6U template < typename T1, typename T2 >
a-7T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ojZvgF {
(y!<^Q return fn(pk(t1, t2));
ey>V^Fj }
0')O4IHH } ;
Vi1=
E]) 3]1uDgfr -*Z;EA- 一目了然不是么?
ohe0}~)V 最后实现bind
*XZlnO =tE7XC3X_ eE/E#W8 template < typename Func, typename aPicker >
L<**J\=7M picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
V.*0k~ {
|+Fko8- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O_jf)N\pi }
Una7O] IirXF?&t 2个以上参数的bind可以同理实现。
A\7qPfpG 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
*u4h+P QK3j.Ss 十一. phoenix
HG/`5$L
+} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
G'sEbw'[ 2Po e-= for_each(v.begin(), v.end(),
A[@xTqs{{ (
prx)Cfv do_
:NJ(QkTZv [
3~7X2}qU cout << _1 << " , "
mPy=,xYyC ]
? LA>5 .while_( -- _1),
`$*cW1 cout << var( " \n " )
jF}u%T)HL )
+&7D
;wj= );
{uQp$` b3z{FP 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:
yrnIQu*Uu 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
#R<ErX)F operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%4/>7 aB]Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
fP>*EDn@xg ?n 9<PMo y3 vDKZ template < typename Cond, typename Actor >
G{,X_MZ% class do_while
2aef[TY {
+5|wd6 Cond cd;
zoUM<6q Actor act;
df=G}M( public :
Gy+/P6 template < typename T >
VfK8')IXk struct result_1
G(2(-x"+ {
%z}{jqD&:X typedef int result_type;
D\}A{I92F4 } ;
TmZ%
;TN {_GhS% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
a9h K8e Sl,\<a template < typename T >
7$8YBcZ6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"Zo<$p3] {
h/7m.p] do
Bg"KNg {
Z=P]UD act(t);
+}eGCZra
}
rq;Xcc while (cd(t));
T2Q`Ax7 return 0 ;
z@Klj qN }
8J}gj7^8 } ;
5 *8V4ca u|v2J/_5Y ,i>{yrsOh 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@+OX1-dd/w 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。
8reis1]2S 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。
V&i/3g 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。
^W&qTSjh 下面就是产生这个functor的类:
9~
[Sio~ >}& :y{z~ IQ$cLr-S template < typename Actor >
5%+M:B
class do_while_actor
hG~TqH^}B {
gLyXe,Jp Actor act;
`1AVw]k public :
tVB9kxtE do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]kXiT Yg :qfP>Ok template < typename Cond >
i%M6$or picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
T$p!IRPt } ;
)=KD p_^Jr*Mv it
Byw1/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
k0@b"y* 最后,是那个do_
`7v"( ;\[n{<
re]e4lZ class do_while_invoker
d:j65yu {
s7"NK" public :
Pdq}~um3{ template < typename Actor >
~pv| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M>eMDCB\ {
AQx:}PO return do_while_actor < Actor > (act);
^Z
dDs8j }
}Kt`du= } do_;
{WYJQKs8 8-s7^*! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-2o_ L? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?@*hU2MTC 最后来说说怎么处理break和continue
|Ok@:Au 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。
<8 $fo 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 ]