一. 什么是Lambda
\3Dk5cSDk+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
K(nS$x1G 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
)jyq{Jb O^9CV*]!n zL:&Q< ZV'$k\ class filler
lWx {
*jk3 \KaoV public :
&?.n2+T+
= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(C daE!I4Q } ;
48 W.qzC BBHK *16<M)7 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:
G2.|fp_}pG pheE^jUr GE1i+.+-. /g_9m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%#~((m1 n*4lz^LR ZgV~W#t 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&v^!y=Bt bIgh@= 2 o:2Q2+d Y3-gUX*w0 二. 战前分析
25 CZmsg 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。
t,
U)
~wi 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
*GQDfs`m pzp,t(%j `79[+0hL' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\K}-I
/* --------------------------------------------- */
d1v<DU>M vector < int *> vp( 10 );
L}'Yd' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&&=[Ivv /* --------------------------------------------- */
hAm/mu sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%2f//SZ: /* --------------------------------------------- */
NJtQx2Sd'H int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
wV(AT$ /* --------------------------------------------- */
_7U]&Nh99 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
X1+wX`f /* --------------------------------------------- */
J/2j;,8D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:Sr?6FPc ~+yZfOcw _V@WNo%B HBH$
看了之后,我们可以思考一些问题:
i
AdGgK 1._1, _2是什么?
X) V7bVW 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。
[4sEVu} 2._1 = 1是在做什么?
y$X(S\W 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。
(n,u|}8Y 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。
4({(i C{EAmv' oM!xz1kVL 三. 动工
:.kZR; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
07V8;A<, ,7W:fwdR {(
#zcK
bu>qsU3 template < typename T >
$B;_Jo\| class assignment
WJ|:kuF {
f`jc#f5+' T value;
nVE9^')8V public :
MtS3p>4 assignment( const T & v) : value(v) {}
v2Bzx/F: template < typename T2 >
dBSbu=^$ ) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
v,=v } ;
Lxv6!?v| a5@z:i >nzu],U 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
UiH!Dl}< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cvnB!$eji ,R?np9wc $&{ti.l =-NiO@5o class holder
:_5/u|{
{
<3TA>Dz public :
ndink$ template < typename T >
F>zl9Vi< assignment < T > operator = ( const T & t) const
|?d#eQ9a {
#sTEQjJ,J return assignment < T > (t);
5c5oSy+ }
pd3,pQ } ;
Y4E/?37j >@_im6 UDy(dn>J:J 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:
W3r?7!~ Kv37s0|g static holder _1;
g:7,~}_}^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j~E",7Q' 20b<68h$: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Fk"Ee&H)( 而不用手动写一个函数对象。
~
Vw9 RBwO+J53y ]}Z4P-"t ST5V!jz 四. 问题分析
-#In;~ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
QzOkpewf 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
mj&57D\fq 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0p(L' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
,HB2hHD 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|l0Ea b>\?yL/%+? 五. 问题1:一致性
8j5<6Cv_
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
JTU#vq:TY 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
vAb^]d FOwnxYGVf struct holder
{sVY`}p| {
c$:1:B9\ //
0nJE/JZ template < typename T >
iD`d99f8O T & operator ()( const T & r) const
+JRF0T {
+k\Uf*wh return (T & )r;
}|\d+V2On }
g7\,{Bw#E } ;
^T5X)Nu{=C h6_(?|:-( 这样的话assignment也必须相应改动:
69m
;XdkKz P 1XK*GZ template < typename Left, typename Right >
urBc=3Rz class assignment
rH8@69,B {
B9R(&<4 Left l;
^qGb%! l Right r;
kDvc"
,SD# public :
0NDftcB] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*\}}Bv+9 template < typename T2 >
[AU
II*:} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2P#=a?~[ } ;
#KxbM-1= d}'U?6ob 同时,holder的operator=也需要改动:
h `}} *&BnF\?m template < typename T >
V7d)S&*V assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*NFg;<:j {
)s_n return assignment < holder, T > ( * this , t);
cD*}..-/4 }
lot%N(mB` kIHDeo%K} 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。
<%.5hCTp97 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!Ucjax~ fhPkEvJ return l(rhs) = r;
Sr?#wev]rn 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。
]\-^>!F #K 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^I8Esl8 M<O{O}t< template < typename Tp >
Vd^g9 class constant_t
E`int?C! {
W>_]dPB S/ const Tp t;
?eH&'m}- public :
"@R>J?Cc+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>Y7a4~ufko template < typename T >
2H71~~ c const Tp & operator ()( const T & r) const
KmG {
T>TWU: return t;
PZxAH9 S? }
<+MyZM(z> } ;
]i(-I <` 8Jf.ECQT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9.'h^#C 下面就可以修改holder的operator=了
[(Xy.L7x 'c2W}$q template < typename T >
De7Ts assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=4V&*go*\ {
S/|,u`g- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:B3[:MpL} }
j',W 64 k@zy 同时也要修改assignment的operator()
*eI)Z=8 [Wd-Zn% template < typename T2 >
]Chj T} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`&\Q +W 现在代码看起来就很一致了。
X%z }VA +$4(zPs@ 六. 问题2:链式操作
dS^T$sz.co 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Vk<
LJ
S 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。
|*Z$E$k: 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。
?
WJ> p 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。
^`un'5Vk 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
S$KFf=0 >U F template < typename T >
f#+el
y struct result_1
3bO(?l`3h {
BA\/YW @ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u]}s)SmDk } ;
l/;X?g5+ B8E'ddUw 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:
4iSa7YqhBT RMMd#/A@} template < typename T >
W3`>8v1?o struct ref
zJe#m|Z {
f{SB1M typedef T & reference;
@`\VBW } ;
(&/2\0QV template < typename T >
dJ"iEb|4 struct ref < T &>
hW{j\@R {
*s@Qtgu typedef T & reference;
U
qG
.:@T } ;
+`3!I V_plq6z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+ QQS={ 06jqQ-_`h template < typename T >
*#TUGfwy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.<kqJ|SVi {
C9p"?vX return l(t) = r(t);
,{\Bze1fn }
t_mIOm)S% 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。
y:v, j42% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ySI~{YVM 9 \^|6k, 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
Mq';S^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
AwQ?l(iZ"p _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%,+leKs +5 调用divide的对象返回一个add对象。
k,euhA/& 最后的布局是:
H'Yh2a`!o Add
f/CuE%7BR / \
C6rg<tCH Divide 5
NcY608C / \
}9nDo*A"} _1 3
9"g6C< 似乎一切都解决了?不。
R8.CC1Ix 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。
K~ ;45Z2 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。
'\jd#Kn'h 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:
{Zp\^/ asJ)4ema template < typename Right >
L(X6-M: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
KK@.~'d Right & rt) const
N!*_La=TuH {
`^lYw:xA return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S_~z-`;h! }
qCv20#!"| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:;t
#\%L/ 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。
uc|45Zxt 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。
{rcnM7 S1L 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。
=y=cW1TG 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?
}NsUnbxT 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:
4H@Wc^K |HZTN" template < class Action >
pmX#E class picker : public Action
9c JH" {
?
w^- public :
&y<ZE picker( const Action & act) : Action(act) {}
jsNF#yE> // all the operator overloaded
Wh&8pH: } ;
L/"0ws_ 28
3H 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。
~F1:N>>_Cf 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:
j(~ *'&|( dDnf^7q/ template < typename Right >
[TNj;o5J picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
s: 3z'4oX {
_'#x^D
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Y@ZaJ@%9@ }
xU%w=0z< E= `6-H{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1T:Y 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。
6 PxW8pn @^uH`mc template < typename T > struct picker_maker
8uA,iYD
{
]THPSw_y8 typedef picker < constant_t < T > > result;
=|=.>?t6Z0 } ;
x]z2Z* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@BNEiOAZ# {
p019)X|vx typedef picker < T > result;
1Z,[|wJ } ;
_D|^.)=U| f
nI| 下面总的结构就有了:
bO<CR 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。
hTwA% 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。
'g9"Qv?0{` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[V}S<Xp 至此链式操作完美实现。
]D,MiDph 5aa<qtUjH j^`hzh3S 七. 问题3
(!:cen~|[ 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。
)Z %T27r,^ JAI)Eqqv] template < typename T1, typename T2 >
aH#l9kCb ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bMU(?hb {
z~A]9|/61v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@JRNb=?a }
3"{.37Q ~xoF6CF 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:
77Bgl4P pFJB'=c template < typename T1, typename T2 >
k#5}\w! struct result_2
c5mZG7- {
U"50_O typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]%!u7z|\6 } ;
?MQ.% J F-*2LMe 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?
?ByM[E$ 这个差事就留给了holder自己。
xz:J y_.!!@, QFIL)'K template < int Order >
h;j IYxj class holder;
(#;`"Yu template <>
%E_b'[8 class holder < 1 >
]G2uk` {
-J^(eog[6 public :
mLL340c#\ template < typename T >
1LJUr"6] struct result_1
{?`al5Sz {
-@ZiS^l typedef T & result;
m RZ:ie } ;
]f1{n template < typename T1, typename T2 >
YX*Qd$chZ struct result_2
OaL\w
D^ {
R-P-i0~ typedef T1 & result;
J"FC%\| } ;
: g.46dp4 template < typename T >
Sua[O$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+\r+n~w {
1J'3 g return (T & )r;
"al`$ %( }
)7:J[0ZiQ template < typename T1, typename T2 >
\8uIER5) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)+Oujt {
U#1bp}y return (T1 & )r1;
0T>H)c6:\ }
72veLB } ;
5 B=^v#m P#:?ok template <>
wRrnniqf8 class holder < 2 >
3T&6opaF {
?^j^K-rx public :
$m CarFV-T template < typename T >
4BwQA#zE struct result_1
~l2aNVv; {
LF0sH)e] typedef T & result;
vO;I(^Q } ;
]#.]/f
>- template < typename T1, typename T2 >
R
CkaJ3 struct result_2
{%#)5l) {
"4%"&2L typedef T2 & result;
*]i!fzI'] } ;
5 Qoew9rA template < typename T >
Oq3A#6~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0dh=fcb {
8 B**8yg. return (T & )r;
&*
E+N[ }
gqWupL
template < typename T1, typename T2 >
K|oacOF9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@2*]"/)*0 {
iH.$f /)N return (T2 & )r2;
|]Qg7m,O }
_uJ"m8Tl } ;
p^iRPI RQFI'@Ks +<prgP`v 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> >。
c`fG1s 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)yo
a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^V%rag
Wpc|`e< return l(i, j) = r(i, j);
:eZh'-c? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`CeJWL5{ *:O.97q@h return ( int & )i;
o!~Jzd.=h return ( int & )j;
hb{u'= 最后执行i = j;
1EyL#;k 可见,参数被正确的选择了。
N 75:5 `EtS!zD~b
U?!>Nd O 1oxZj
< A_;8IlW 八. 中期总结
j:w{;(1=W 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:
>><.3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
3~#h|? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
= P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
a
{ab*tM }^(}HBT ,j 5&6X=1M l$hJE;n S1U@UC 5Q=P4w!' 九. 简化
Pf F=m' 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
]x&u`$F 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
O+RP3ox" 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:
~y$ !48o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3v")J*t +-*/&|^等
}$\M{#C~ 2. 返回引用。
"z<azs =,各种复合赋值等
Va$Pi19 O 3. 返回固定类型。
-8N|xQ378 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
hd 0'u 4. 原样返回。
NvN~@TL28 operator,
Jl "mL 5. 返回解引用的类型。
n8hRaNHl2 operator*(单目)
y ?G_y 6. 返回地址。
)NR Q2 operator&(单目)
BA=,7 y&;j 7. 下表访问返回类型。
]m#5`zGK1| operator[]
IHp_A 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
I!wX[4p eg operator<<和operator>>
<58l;<0 [&*6_q"V 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。
2m>-dqg 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?`[NFqv_] ~}ET?Q7t template < typename Left >
LJ VG~Yeo struct value_return
A^2L~g[^Q {
L^^4=ao0 template < typename T >
Kq.:G% struct result_1
-VZRujl {
0[<~?`:) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5b/ojr7 } ;
Il`tNr U=8@@yE template < typename T1, typename T2 >
i*eAdIi struct result_2
TPE:e)GO {
+PK6-c\r typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,p;_\\< } ;
VYw%01# } ;
IcIOC8WC 2 3KyCV5 A?Wk
wf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\ (p{t ~ 7)A"t 下面我们来剥离functor中的operator()
saD-D2oj 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pb0E@C/R 1|8<H~& return l(t) op r(t)
vKoP|z=m return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1b9hE9a{j return op l(t)
6bBdIqGb} return op l(t1, t2)
E0oU$IB return l(t) op
rd3j1U return l(t1, t2) op
!AJ]j|@VBd return l(t)[r(t)]
Npn=cLC& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
H.G!A6bd KLC{7"6e) 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:
TzBzEiANn 单目: return f(l(t), r(t));
f f 7( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
V,EF'-F 双目: return f(l(t));
nY $tp return f(l(t1, t2));
iq*A("pU 下面就是f的实现,以operator/为例
UofTll)
_GqS&JHSf struct meta_divide
n-QJ;37\ {
0|D&"/.R#! template < typename T1, typename T2 >
z<]bv7V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
s=Q(C[%I {
^/Sh=4=G return t1 / t2;
CVXytS?@x }
#=}$OFg } ;
&W }<:WH~ ^6p'YYj"5 这个工作可以让宏来做:
9N[EZhW `B8tmW# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
nT#JOmv template < typename T1, typename T2 > \
x|eeRf| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s~26 以后可以直接用
}%n5nLU` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
f=J<*h 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
2>em0{e (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
,)~E>[=+ [&Hkn5yq f c6g 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
>u J/TQU x O7IzqY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rsa&Oo
D> class unary_op : public Rettype
A<YsfDa_d {
j;K#] Left l;
-Cid3~mX3 public :
+Zk,2ri unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ep(g`e U\+&cob. template < typename T >
5+X_4lEJK( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`"k9wC1 {
6@4n'w{" return FuncType::execute(l(t));
`#IcxweA }
}g f}eH `Iy4=nVb template < typename T1, typename T2 >
p
SN~DvR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b~7drf {
YnV/M,U return FuncType::execute(l(t1, t2));
g dj^df+2F }
+?`b=6e(` } ;
@kD8^,( oH 8(X0
: _|isa]u\z 同样还可以申明一个binary_op
wz -)1! 3]E(mRX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xk~Nmb} class binary_op : public Rettype
<M[U#Q~?~e {
$M"0BZQ?y! Left l;
O2-M1sd$ Right r;
kReG: public :
"PpjoM
~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\Mi#{0f+q #I`ms$j% template < typename T >
'b:Ne,< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dYOF2si~% {
gp|1?L54 return FuncType::execute(l(t), r(t));
i+M*J#' }
-.vDF?@G zXc}W*ymj template < typename T1, typename T2 >
xQt 3[(Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YRB%:D@u {
Fm j= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
g{pQ4jKF }
6*1$8G`$8, } ;
_py2kjA6 0kCQ0xB[a5 qjC_*X! 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
|#5 e|z5( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;MTz]c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
I>w^2(y 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。
9Yw]Y5l 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
J l7z|Q S 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。。。
H)JS0
G0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{sS_|sX 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)
K^i"9D)A 下面是修改过的unary_op
-a) T6:e hH+bt!aH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_GbE^ class unary_op
<lFY7'aY {
1
ycc5=. Left l;
QXk"?yT`E @oH[SWx public :
IbdM9qo7 , Fytk34 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<]#o*_aFP Q(\ wx template < typename T >
$@87?Ab struct result_1
\K`jCsT {
q6[}ydV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I5pp "*u } ;
t9*= <lld*IH template < typename T1, typename T2 >
*)PG-$6X& struct result_2
$N.`)S< {
tjb/[RQ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-Z?Ck!00 } ;
F RH&B5w lYQtv=q template < typename T1, typename T2 >
R#6H'TVE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y-&|VE2 {
Tt6{WDscZ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r>3^kL5UI }
TU%"jb5 0^\/ERK template < typename T >
o8D{dS>,PL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vw
rRZ"2 {
@6%gIsj<H return OpClass::execute(lt(t));
w#{l4{X| }
}GRMZh_8 h;n\*[fDc } ;
jyjQzt
>\ '?}R4w|) tP]q4i 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
%1jdiHTaL 好啦,现在才真正完美了。
rUFFF'm\*a 现在在picker里面就可以这么添加了:
U(3(ZqP 9A*rE.B+W template < typename Right >
DNho%Xk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
IgA.%}II} {
}vsO^4Sjc return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;tN4HiN }
[`bZ5*& 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。
$eCGez<E +wts 7,3 l4`^! ("F)
Kfd _uXL> 十. bind
j1F w
U 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。
]|BojSL_ 先来分析一下一段例子
E(/ sXji! Mryn>b`cB fv5C!> t int foo( int x, int y) { return x - y;}
T:n<db,Px bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
WJcVQMs bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8}K"IW 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。
4@))OD^ x 我们来写个简单的。
KZi'v6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
KZ4zF 对于函数对象类的版本:
1*#bfeoM \Jf9npz3 template < typename Func >
x,-S1[#X; struct functor_trait
??+:vai2 {
X4
Y typedef typename Func::result_type result_type;
$/.<z(F } ;
~1d!hq?/q 对于无参数函数的版本:
GMTor AI R{s7N template < typename Ret >
_y-B";Vmm
struct functor_trait < Ret ( * )() >
#ZF>WoC@e? {
n\*JaY typedef Ret result_type;
0k.v0a7% } ;
kXCY))vnn 对于单参数函数的版本:
)DRkS,I 4n4j=x]@ template < typename Ret, typename V1 >
\AHY[WKx struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
,M{Q}:$+4 {
Rj&qh` typedef Ret result_type;
@5GBuu^j } ;
cLHF9B5 对于双参数函数的版本:
edTMl;4 i9y3PP) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
a.CF9m5]c struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
${@q?iol {
qlEFJ5; typedef Ret result_type;
CX.SYr&!R } ;
t,1in4sN 等等。。。
"kU>~~y, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~r PYJ lJlZHO template < typename Func >
TIETj~+ struct func_return
1ThwvF%Qo {
>kZ6f 4 template < typename T >
{Wa~}1`Kl struct result_1
psu OJ- {
d<_NB]V&F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s`r-v/3l } ;
hRRkFz/0& O%prD}x template < typename T1, typename T2 >
NA=#>f+U% struct result_2
x!`b'U\ {
\w3%[+c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d4% `e&K]' } ;
]79~:m[C } ;
,zD_% ox **.:) h)^dB,~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
RA}U#D:$i RrKfTiK H template < typename Func, typename aPicker >
U>in2u9 class binder_1
/MhS=gVxM {
HLM;EZ Func fn;
_/ct= aPicker pk;
TZ:34\u public :
+8^5C,V 5St`@ template < typename T >
i,([YsRuou struct result_1
eQ$e*|}"m {
3;y_qwA typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0hFH^2%UY } ;
wZ$tJQO [7'#~[a~ template < typename T1, typename T2 >
@81-kdTx struct result_2
sRi?]9JIl {
_O"L1Let typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:fRmUAK% } ;
Z^{+,$H@ ix^gAot binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^Wif!u/HM VccM=w%* template < typename T >
hHCzj*5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7Pwg+| {
qw|JJ return fn(pk(t));
o>@=N2n }
.\Ul!&y template < typename T1, typename T2 >
kJI3`gS+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mm "Wk {
l6V%"Lo/) return fn(pk(t1, t2));
] xb]8] }
stX'yya } ;
Ica3 C/CN
' y+?=E g 一目了然不是么?
+mivqR~{{ 最后实现bind
:G^"e S|~i> yQ8M >H#J template < typename Func, typename aPicker >
;&If9O1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
O;UiYrXU {
u/_Gq[Q,u return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ri#,ec|J }
&}>|5>cJu ri"?,}( 2个以上参数的bind可以同理实现。
-T 2~W! 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。
O|?Z~ ?E%U|(S)=L 十一. phoenix
&aY/eD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5woIGO3X KLG6QBkj for_each(v.begin(), v.end(),
4sj9Z: (
+Y^-e.UO do_
'uPxEu4 >4 [
Sc% aJ1 cout << _1 << " , "
|~ z8< ]
+xn&K"]:3 .while_( -- _1),
chKF6n cout << var( " \n " )
Uy(vELB )
!O~},pp );
GEhdk]<a7 M_qP!+Y 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:
=>HIF#jU 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
#D/$6ah~m operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
's =Q.s 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`kqT{fs d|>9rX+f c zZrP" template < typename Cond, typename Actor >
I h5/=_n class do_while
$|>6z_3% {
X
QI.0L" Cond cd;
dK:l&R Actor act;
| \AbL!u public :
7J0 ^N7"o template < typename T >
!8wZw68" struct result_1
+A'}PXm*tu {
v>JB
rIb$ typedef int result_type;
5JQd)[Im } ;
`K$:r4/[ )3k)2X F do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
FI3sLA '
%bj9{(0 template < typename T >
lf?Z{^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TjKzBAX {
[P.@1mV do
g|tNa/ {
29R_n)ne act(t);
+#|'|}j }
;6DR.2}?> while (cd(t));
EZ:I$X return 0 ;
$
1ak I }
zb@L)% } ;
RH<@c^ S j)6@q@P/ /uy&2l 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@#bBs9@gv 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。
0|WOReskK 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。
],BJ}~v,X 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。
Xulh.:N} 下面就是产生这个functor的类:
0|],d?-h ,$hQ(yF SlH7-"Ag template < typename Actor >
,2=UuW"K class do_while_actor
,m #@%fa {
;s}-X_O< Actor act;
x(C]O, public :
H=JP3ID>{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^ %~Et>C 3&.TU5]`- template < typename Cond >
X;K8,A7` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e1f^:C } ;
uKLOh<oio V/QTYy1 p[ks} mca@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
jD&}}:Dj 最后,是那个do_
k#l'ko/X {q5hF5!`) o`<h=+a\ class do_while_invoker
9Q
SUCN_ {
S+` !%hJ public :
K9x*Sep
template < typename Actor >
dg!1wD do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
')C_An>X6 {
K1m!S9d`x return do_while_actor < Actor > (act);
]pM5?^<~ }
"k>{b:R| } do_;
b?+Yo>yF8 9*GL@_c 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
sg! =Q+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c]cO[T_gGa 最后来说说怎么处理break和continue
J@u!S~&r 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。
S>/I?(J 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 ]