一. 什么是Lambda
@V*dF|# / 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6TW7E}a. 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,
>aVgI<
7QsD"rL *|AQV: o
<q*3L5 class filler
E8#
>k {
OBWWcL- public :
^LMgOA(7 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
p>B2bv+L } ;
[*',pG eTuqK23 r`O
Yq 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:
ukWn@q* &3Zq1o 9@
tp# Y9+_MxC" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3z+l-QO8 k +-w% g$nS6w|5H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vi,hWz8WB ~e{ @ 5.g `%C -7D'? 9njl,Q: 二. 战前分析
HK@ij,px 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
cl4E6\?z 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
j6rN t| V
;T :Q% 4qQ,1&!]S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PMzPj, /* --------------------------------------------- */
g52a
vG vector < int *> vp( 10 );
3nxG>D7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
zCx4DN` /* --------------------------------------------- */
[{x}# oRSE sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>L7s[vKn /* --------------------------------------------- */
;5[KZ8j6Y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
F!omkN /* --------------------------------------------- */
ym%UuC3^w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8Lo#{` /* --------------------------------------------- */
*r7vDc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
FKa";f" {Cx5m k:@DK9
"^ ?e7]U*jEU 看了之后,我们可以思考一些问题:
.fA*WQ!lb 1._1, _2是什么?
ud1M-lY\U 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
3*b5V<}'| 2._1 = 1是在做什么?
HgI!q<) 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
]-fkmnmWX Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
\o9 \ikR u;#]eUk9} 9"[;ld < 三. 动工
@-N` W9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
vF$i"^;tJ; N##` .g*j]!_] MK$u}G template < typename T >
Tb/TP3N class assignment
I[\~pi, {
eI
#Gx_mg T value;
yV30x9i!2 public :
eL!41_QI assignment( const T & v) : value(v) {}
1H)mJVIKkB template < typename T2 >
4w4B\Na>l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
VJh8`PVX } ;
`?Rq44= :!ya&o 6%D9;-N) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
d_RgKdR )k 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
JTlk[c r-2k<#^r s0kp(t!fiu OMGggg class holder
D7Q+w {
G)3I+uxn public :
1+o]+Jz| template < typename T >
6|TSH$w_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
}Q7y tE {
3Ob.OwA return assignment < T > (t);
9g9 2eKS }
u8e_Lqx? } ;
L9x-90'q,
&)eg3P)7 @KG0QHyiU 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:
s-i|P Jh[0xb static holder _1;
HpwMm^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?KT{H(rU q76POytV| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0=d2_YzSf 而不用手动写一个函数对象。
_ k-_&PR QFh1sb)]d) _z5/&tm_H 5dBftTv? 四. 问题分析
*zfgO pK 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。
$ /VQsb 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。
UA[`{rf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=TB_|`5;j 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
xn8KOwX% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j!;LN)s@? <,d550GSm 五. 问题1:一致性
mh
}M|h5Im 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?|
|diI(2w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Uj@th lFBdiIw struct holder
m0HK1' {
=w2 4(S //
K+g[E<x\= template < typename T >
Hq@+m! T & operator ()( const T & r) const
sJHVnMA {
_k84#E0 return (T & )r;
^@fD{]I }
/qpSmRL } ;
4vhf!!1 ^BsT>VSH6 这样的话assignment也必须相应改动:
>KKWhJ m*0YMS>Y | template < typename Left, typename Right >
=?sG~ class assignment
*D5 xbkH=. {
yR[6s#F/h Left l;
L G}{ibB Right r;
D:P(; public :
9#8vPjXW}. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jP@ @<dt template < typename T2 >
0Tj,TF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}T5@P {3P3 } ;
72HA.!ry `[ZswLE 同时,holder的operator=也需要改动:
A;AQw %ms%0% template < typename T >
lyn%r assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y6(PG:L {
-L2.cN_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
3(YvqPp& }
osC?2. @]uqC~a^ 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。
yT^x0?U 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
tE*BZXBlm bWSN]]e1# return l(rhs) = r;
!'f7;%7s 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*k7 @[rSv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
g`fG84 dsTX?E<R template < typename Tp >
YRZ\nun class constant_t
8Vu@awz{L {
2D 4,#X const Tp t;
fA=Z):w public :
0`/G(ukO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=<]`'15"V template < typename T >
vQWmHv\P const Tp & operator ()( const T & r) const
s'HsLe0| {
2z>-H595az return t;
{FIzoR" }
c4z&HQd } ;
\Qml~?$@lH ?Y"%BS+pt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
TzL|{9 下面就可以修改holder的operator=了
Q-x>yau" 20Zxv! template < typename T >
zx@!8Z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
IQ&PPC {
Vr2A7kq return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N+&uR!:.C }
|E+.y&0; CR4O#f8\ 同时也要修改assignment的operator()
Vh-8pFt HZ3;2k template < typename T2 >
77\+V 0cF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
f:PlMv!{ 现在代码看起来就很一致了。
fHiL%]z \$ 9C1@B@ 六. 问题2:链式操作
o z*;q] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
s;A7:_z#7 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
8Lgt 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
HK)m^!= 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
il^;2`]& 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
v_KO xV:<` !wp1Df[ template < typename T >
A]c'TT@6 struct result_1
ixA.b#!1 {
TcZ.5Oe6h# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
T)P)B6q } ;
[!uzXVS3 !!\}-r^y% 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
@c^ Dl L:HvrB~ template < typename T >
\'~
E%=Q struct ref
[}szM^ {
s)Y1%# typedef T & reference;
_}R9!R0O } ;
Sp>g77@ template < typename T >
,rMDGZm? struct ref < T &>
}y6)d. {
3sr_V~cZ9 typedef T & reference;
"$(+M t^ } ;
\3hA_{ w xM%4/QE+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ROFZ*@CH< |Gic79b template < typename T >
vM/*S
6[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9gg{i6 {
rZ?:$],U! return l(t) = r(t);
7^><Vh"qV }
Cd*h4Q]S 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Y,s EM% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
t"$~o:U&) tA#Pc6zBuC 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
[v~,|N>w _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*73gp
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l@);U%\pS +5 调用divide的对象返回一个add对象。
o-6d$c}{f 最后的布局是:
Gd!-fqNa'x Add
-PV1x1| / \
X%b1KG|#( Divide 5
irQ'Rm[ / \
ZR!8hw8 _1 3
^Wld6:L{I 似乎一切都解决了?不。
4<Vi`X7[F 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。
V}V->j* 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。
necY/&Ld- 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:
iaL@- dg vh\i ^ template < typename Right >
e \Qys<2r assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
h~>1-T8 Right & rt) const
t9`{^<LH {
.HZ d.* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$0[T<]{/? }
ZN8j})lE 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=2&\<Q_Fi 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。
3%*igpj\) 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。
%"`p&aE: 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。
4K^cj2X 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。
\dHqCQ 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?
B''yW{ 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:
%DSr@IX _9>,9aL template < class Action >
}<WJR Y6j class picker : public Action
eu5te0{G {
)|*Qs${tF public :
Nk9=A4=| picker( const Action & act) : Action(act) {}
p-$C*0{ // all the operator overloaded
[+o{0o> } ;
d[t0K] 9p8ajlYg, 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。
o"JHB 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:
o(ow{S@=4 i~Tt\UA> template < typename Right >
J#`7! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,g?ny<#o {
>7BP}5`.; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
e]1=&:eX#d }
C@Wzg GXZ="3W | Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0#NMNZ
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。
eP2Q2C8g K#A& template < typename T > struct picker_maker
o'lG9ePM| {
"[ LUv5 typedef picker < constant_t < T > > result;
E6GubU } ;
4(\1z6?D template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^x&x|ckR! {
).kU7;0 typedef picker < T > result;
O
?T~>| } ;
b]]k\b 9SeGkwec?$ 下面总的结构就有了:
_ %mm 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。
2- L-=0 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。
|Kd6.Mx picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1tXc7NA< 至此链式操作完美实现。
k
Fl*Im MLr L"I" O5du3[2x7a 七. 问题3
}F1Asn 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。
iY>xx~V F-@yH template < typename T1, typename T2 >
s-*N_Dv ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KdR\a&[MA {
<@`K^g;W return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5S? "<+J' }
yHM29fEZk cMi9 Z] 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:
=pe O% Yaq0mef0 template < typename T1, typename T2 >
RCqL~7C+ k struct result_2
ruqE]Hx9( {
r;f\^hVy typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
R&s/s`pLW } ;
6Hc25NuQZ akw:3+` 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?
.~'q
yD2V 这个差事就留给了holder自己。
Q3lVx5G>4 y3*IF2G JBQ>"X^ template < int Order >
yMNOjs'c { class holder;
$.DD^ "9 template <>
3!;o\bgK class holder < 1 >
O'SxTwO {
s5 Fn("h]n public :
,[m4+6G5 template < typename T >
-'W:P'BG struct result_1
=L$RY2S" {
7.5\LTM>9e typedef T & result;
K6<1& } ;
hy"p8j7_ template < typename T1, typename T2 >
etW-gbr struct result_2
RkdAzv!Y7 {
7Ph+Vs+h typedef T1 & result;
Z?",+|4 } ;
Q[O U` template < typename T >
S4O:?^28 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
XeBSHvO_ {
4ri)%dl1 return (T & )r;
Pb D|7IM }
;rta#pRn template < typename T1, typename T2 >
= &aD!nTx typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8<^6<c {
D+_PyK~jc return (T1 & )r1;
[laX~(ND{ }
fs]Zw mA^ } ;
K[TMTn Tf[-8H< template <>
]i]sgg[ class holder < 2 >
f{Y|FjPp=E {
*t |j+*c}
public :
u&I~%s template < typename T >
uJp}9B60_ struct result_1
<F.Ol/'h {
Ez1*} typedef T & result;
qV$',U*+T } ;
t_VHw'~" template < typename T1, typename T2 >
%J%gXk}] struct result_2
?R{?Qv {
f,a4LF typedef T2 & result;
WE~3(rs#X# } ;
\M532_w template < typename T >
7<:w- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
et ~gO!1:* {
z=Vvb return (T & )r;
&%r#eB?7 }
FfgJ
2y template < typename T1, typename T2 >
xNqQbkF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Sf'5/9<DW+ {
A>g$[ return (T2 & )r2;
gX _BJ6 }
|8`;55G } ;
r;T/ v#+w<gRq IP;@unBl 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> >。
qtH&]Suu, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9f6TFdUi"y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*_wef/== )|a9Z~#x return l(i, j) = r(i, j);
XZ&v3ul 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PC_4#6^5 zB$6e!fc return ( int & )i;
ge oN4 return ( int & )j;
_Usg`ax- 最后执行i = j;
G!;[If:<e 可见,参数被正确的选择了。
a*[\edcHU |)-:w? &P3vcB e`Yns$x KRZV9AJ 八. 中期总结
:Y3?, 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:
K)@}Ok"#\4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pzr-}>xrZ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
w$ { 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
B~#@fIL G]1pGA; //@=Q!MW 7$=@q|$ xH[yIfHkG@ \^4$}@*] 九. 简化
@GtZK 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
vNSf:5H$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>2
qP 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:
!S-U8KI| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1[`<JCFClc +-*/&|^等
.A/H+.H; 2. 返回引用。
9Ol_z\5 =,各种复合赋值等
}z+"3A| 3. 返回固定类型。
uP2a\C,$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,P@-DDJ 4. 原样返回。
0QqzS operator,
J6ShIPc 5. 返回解引用的类型。
MjC%6%HI operator*(单目)
<SZO-
-+lB 6. 返回地址。
CZRo{2!?U operator&(单目)
f {Z%:H 7. 下表访问返回类型。
i%4k5[f.: operator[]
?(8%SPRk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>1G*ya) operator<<和operator>>
8G] m7Z eI rmD 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。
E2H<{Q
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;OU>AnWr(& {FY[|:Cp template < typename Left >
A=d$ir
K[ struct value_return
)2Ru!l# {
R 0HVLQI template < typename T >
2RUR=%C struct result_1
)NmlV99q {
<Iyot]E typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[RPAkp } ;
KI@ E+ 3yN\X( template < typename T1, typename T2 >
(2bZ] struct result_2
]'!xc9KGR {
"=\_++ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
oXlxPN39 } ;
fCf#zV[ } ;
W#jZRviyq! .n&
Cq+U; ~/jxB)t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
/E{dM2 \btR^;_\A 下面我们来剥离functor中的operator()
;[KriW 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ca/o#9:N`: nOal7BNN return l(t) op r(t)
d9-mWz(V+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
k/_8!^:' return op l(t)
Uy59zB2|= return op l(t1, t2)
^/C$L8# return l(t) op
Go\} A:|s return l(t1, t2) op
}x?H ~QQT return l(t)[r(t)]
p37zz4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
MO~~=]Y' +eBMn(7Cgv 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:
=qp}p'BYe 单目: return f(l(t), r(t));
c/=y*2,zo return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9jMC|oE 双目: return f(l(t));
7O+Ij9+{n return f(l(t1, t2));
@Xve qUUU 下面就是f的实现,以operator/为例
;;YcuzQI3 ?{"XrQw struct meta_divide
7bonOt
Y {
,ykPQzO template < typename T1, typename T2 >
3"'# |6O9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
lk[G;=K:. {
~IlF*Zz#}6 return t1 / t2;
){+[$@9 }
'T )Or,d } ;
msc 1^2 DHm[8 Qp 这个工作可以让宏来做:
~*7O(8 3tT|9Tb@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
c Q(}^KO template < typename T1, typename T2 > \
7_Ba3+9jpa static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
3:[!t%Yb 以后可以直接用
(px*R~} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Yzj%{fkh 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
G&x'=dJ (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。。。)
jDlA<1 T!l
mO? Q L w>-7) 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
VLcyPM@"Q! r=fE8[, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8To7c class unary_op : public Rettype
j\2]M {
XnBm`vk?V! Left l;
sS,
zzx< public :
`[WyHO|8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<fNGhmL luW
<V> template < typename T >
(E!%v`_0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RK?jtb=&A {
U?8i'5) return FuncType::execute(l(t));
H}vn$$
O }
"E.\6sC K<c2PFo)Q template < typename T1, typename T2 >
%VzYqj_P" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:I2H&,JT {
!0`lu_ZN return FuncType::execute(l(t1, t2));
{3_Gjb5\\4 }
mv{<' } ;
M9gOoYf,~ >yX/+p_ WPIZi[hBs 同样还可以申明一个binary_op
Q\H_t)- JlUb0{8PE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q*gnAi&.# class binary_op : public Rettype
(}G!np {
4iwf\# Left l;
|7y6
pz Right r;
L${m/@9 public :
Uls+n@\! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MZ WmlJ E${J template < typename T >
#00D?nC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K!p,x;YX {
0*/kGvw`i return FuncType::execute(l(t), r(t));
Y17hOKc` }
Y~}5axSPH ul$,q05nb template < typename T1, typename T2 >
nWk e#{[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H;QA@tF>5 {
:5jexz."M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
P].eAAXnP }
9mDnKW } ;
0'`S, `Ug tvo eeW`JG-E 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
?_%u)S*g 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
n}JPYu DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ALXTR%f 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
b1xpz1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|NJ}F@t/5 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
w^Ag]HZN 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~>g+2]Bn>$ 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}iU& 3S 下面是修改过的unary_op
g5Hr7Km R5(F)abi template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
n1,S_Hs class unary_op
:RiF3h( {
k"0;D-lTZ> Left l;
8vSIf+ @PX\{6&
public :
wXbsS)#/ Xb,T{.3@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"}zt`3 Q|c|2byb template < typename T >
X{\jK]O struct result_1
ix&'0IrX* {
`*_CElpP" typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T$mbk3P } ;
8:dQ._#v p$XKlg& template < typename T1, typename T2 >
i\Wdo/c-H struct result_2
s`;f2B/| {
iKAusWj typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|8U;m:AS } ;
o35fifM` [Y/:@t"2y template < typename T1, typename T2 >
L'E^c,-x~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>cgpaj x* {
rQr!R$t/[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Z
a(|(M H }
z9
($. {/ 2E*|W~I template < typename T >
L0"~[zB]N typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Dl,`\b@Fw3 {
RN9;kB)c return OpClass::execute(lt(t));
(kw5>c7 }
|He=LQ}0 T?wzwGp-[ } ;
qLK?%?.N< 3)N\'xFh@ l,`!rF_ 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
rx!=q8=0R 好啦,现在才真正完美了。
[TTSA2 现在在picker里面就可以这么添加了:
z&}-8JykH DBgMC"_ template < typename Right >
L%h/OD picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
eV};9VJ$F {
~Xv=9@,h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
m%r/O&g }
Zv!{{XO2; 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。
K=\O5#F?3 K8[DZ)rO;Z
%X1x4t] (z7+|JE. egR-w[{ 十. bind
tWPO]3hW 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。
r4XH = 先来分析一下一段例子
N#z~ q3w1GD
EbQa? int foo( int x, int y) { return x - y;}
X[3}?,aqL bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9pSUIl9|j bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|U'I/A 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。
m`A%
p 我们来写个简单的。
E-2eOT 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
A%bCMP 对于函数对象类的版本:
2N [= b/("Y.r= template < typename Func >
$'wq1u struct functor_trait
``K#}3 {
F7}-! typedef typename Func::result_type result_type;
^QXbJJ } ;
1NLg _UBOK 对于无参数函数的版本:
~/#1G.H PAF8Wlg template < typename Ret >
gE7L L=x struct functor_trait < Ret ( * )() >
b1?xeG# {
\IM4Z|NN" typedef Ret result_type;
p*3; hGp6 } ;
PL=^}{r 对于单参数函数的版本:
KLWDo%%u BOVPKX template < typename Ret, typename V1 >
Dt}rR[yJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?}P5p^6 {
z? ]G3$i( typedef Ret result_type;
19e8 } ;
6sfwlT 对于双参数函数的版本:
fz_nsVD Yl cbW0'c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
N_C;&hJN$w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'fd1Pj9~$ {
()T[$.( typedef Ret result_type;
15\Ph[6g } ;
*?p|F&J 等等。。。
0ezYd S~o 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+>f<EPGn W&Y"K)` template < typename Func >
(=x"Y{% struct func_return
S_(d9GK< {
je,}_:7 template < typename T >
|,C#:"z; struct result_1
Av J4\ {
I3b"|% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xl9aV\W } ;
D=f7NVc >Q YvL?j template < typename T1, typename T2 >
$rB3m~c| struct result_2
]jMKC8uz {
El_Qk[X|A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N3BL3:@O } ;
y^>Q/H\
} ;
h!@,8y[B kh$_!BT PG%0yv% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
IXLO>>` Z4TL6]^R template < typename Func, typename aPicker >
.1 )RW5|c class binder_1
~`8hwR1&z {
xg`h40c Func fn;
/lhz],w aPicker pk;
F t&+vS public :
unl1*4e+ V)M1YZV{ template < typename T >
+]xFoH
struct result_1
y8Xv~4qQW {
>T3H qYX5W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6SM:x]`##, } ;
;#+0L$<t >>Ar$ template < typename T1, typename T2 >
FjfN3#qlg struct result_2
0*%&> {
y7\"[<E`(V typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n^(A=G } ;
bKVj [r8D~ K<sC F[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$& ~;@*[
,<,:8B template < typename T >
#G]! % typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e;YW6}'} {
7^TV~E# return fn(pk(t));
4NR@u\S }
a~LC+8|JW template < typename T1, typename T2 >
<G8w[hs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&NZfJs {
|+IZS/W" return fn(pk(t1, t2));
E4.SF|=x }
h~Q)Uy5N(D } ;
uYG^Pc^v neF]=uCWnT <-Bx&Q 一目了然不是么?
yR~-k?7b 最后实现bind
1t[j"CG(o {NM+Oj,~' V:NI4dv/R template < typename Func, typename aPicker >
U!w1AY| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>k7q
g$ {
$K~LM8_CKy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$3+PbYY }
,"}Rg1\4t N6oq90G 2个以上参数的bind可以同理实现。
SU _SU". 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
4pz|1Hw7 }f>H\iJe 十一. phoenix
8t"~Om5sG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
CR<`ZNuWz s$h]
G[x for_each(v.begin(), v.end(),
p^m5`{1]x (
-5G)?J/* do_
uUR~&8ERX [
%%%fL;-y cout << _1 << " , "
Pj#'}ru! ]
wYsZM/lw .while_( -- _1),
5m$2Ku cout << var( " \n " )
|w}w.% )
em@EDMvI );
Wa/g`} P3tx|:gV 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
TTNkr` 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
E|"=.
T operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i?;r7> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
wz8PtfZ y k161\ t/i5,le template < typename Cond, typename Actor >
L7Dh(y=;7 class do_while
r~[vaQQ6L {
ig"uXs Cond cd;
[}mA`5 Actor act;
rWtZj}A public :
uw\1b.r'B template < typename T >
[ANuBNF struct result_1
6x{<e4<n {
I lR\
# typedef int result_type;
yQS+P8x&|] } ;
wl=61Mb sf}Dh do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
JD>d\z2QC Ha>*?`?yI template < typename T >
xk~IN%\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EfLO5$?rm {
< O*6T%; do
.uo.N {
`WEZ"5n act(t);
9D\4n }
2U
kK0ls while (cd(t));
G%p~m%zIK return 0 ;
K?x,T8<aW }
>r/rc`Q } ;
txql 2 mwv(j_ 0X2@CPIFf 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;#G oGb4AM 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。
| aQ"3d 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。
_:n b&B 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。
FUK3)lT 下面就是产生这个functor的类:
gJt`?8t jdeV|H} u stl 1QO(h template < typename Actor >
# M, 7 class do_while_actor
h+.{2^x {
0X8t>#uF Actor act;
!{et8F@d| public :
%m,6}yt do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
})xp%<` <`X"}I3ba template < typename Cond >
$\o{_?}1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
a?}
.Fs } ;
oeSN9O FLal}80.o: p;)" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$w)~O<_U 最后,是那个do_
s..lK
"b N/YWb y=H G2 ]H6G$M class do_while_invoker
[%~
:@m {
(YBMsh public :
yw[ # template < typename Actor >
+;BAV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Tm^89I]L {
#1c]PX return do_while_actor < Actor > (act);
h2z_,`iS7 }
=@Dwlze } do_;
fy@avo9 <99M@ cF 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7A\Cbu2tf 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
`
8W* 最后来说说怎么处理break和continue
g
6]epp[8 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。
.Xm(D>>k 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 ]