一. 什么是Lambda
nE-=7S L 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%o4d43uZ 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,
!^axO #bu`W!p} @YwaOc_% D~f.)kkC4 class filler
-I=}SZ {
">fgoDQ public :
Q X@&~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
j{_MDE7N } ;
M/V
>25` +G/~v`Bv 3"[ KXzn 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:
s*9tWSd <i`EP/x c<&+[{| !.t'3~dUf$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!hH6!G >Dtw^1i zm8m J2s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%aw/Y5 tDN-I5q !y] Y'j ZQBo|8* 二. 战前分析
uaDU+ywL 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。
6l_8Q w*5I 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
l3g6y9; 30H:x@='9 %\b5)p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+}+hTY$a /* --------------------------------------------- */
WZO#(eO` vector < int *> vp( 10 );
r LfS9H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}Xc|Z.6 /* --------------------------------------------- */
CKBi-q FH sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Mx r# /* --------------------------------------------- */
{iQ<`,)Y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/asyj="N7 /* --------------------------------------------- */
&H4UVI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
u|:VQzPd- /* --------------------------------------------- */
#kb(2Td for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!-MG"\#Wq V)(pe #P w@:o:yLS )d.7xY7! 看了之后,我们可以思考一些问题:
;%k%AXw 1._1, _2是什么?
t#pY2!/T3 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Gc 8 2._1 = 1是在做什么?
.`h+fqa 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
O3BU.X1'% Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
to?"{ hXrvb[6 pP/o2 三. 动工
#ASu
SQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
lmc-ofEv 8v6rS-iHP `UJW:qqW v'@LuF'e8 template < typename T >
^#t<ILUa class assignment
SQ1&n;M}f {
sIy$}_ T value;
AMm O+E? public :
#&5\1Qu assignment( const T & v) : value(v) {}
r=[}7N template < typename T2 >
9=}/t9k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/6.b>|zF } ;
JWdG?[$ /nmfp&@ mn4;$1~e>H 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ut,"[+J 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
L%8"d6 plIx""a^h 'K"*4B^3 7> ]C2! class holder
~
dk1fh {
Ce)Wvuh public :
, XR8qi~ template < typename T >
P4AdfHk assignment < T > operator = ( const T & t) const
$ta#]>{ {
p}!pT/KmpH return assignment < T > (t);
e^an` </{ }
UCWU|r<s, } ;
ropiyT9; k %rP*b* e/3hb)#; 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:
$.cGRz |S}*M<0 static holder _1;
gjWH
}(K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
a[!d)Y:zx ;7A,'y4f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"O
'I 而不用手动写一个函数对象。
;C<A} n)H0;25L )K6{_~Kc\ '[E_7$d 四. 问题分析
xr2:bu 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。
}<S2W\,G 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。
#lC{R^SL 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
x M[#Ah) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
sP
|i' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=>J#_Pprn [P,nW/H 五. 问题1:一致性
]mh+4k?b 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?|
]>,|v,i
= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]z%9Q8q' 1mV0AE538 struct holder
Y|~>(
{
c2f$:XiM //
&40]sxm template < typename T >
b#U%aPH T & operator ()( const T & r) const
$F%?l\7j {
,m8*uCf return (T & )r;
"F}Ip&]hAG }
Oe!&Jma*> } ;
h:NXO' !;a<E: 这样的话assignment也必须相应改动:
i5" q1dRQ iD`XD\.? template < typename Left, typename Right >
mTgn}rXk class assignment
@$R a {
;$Jvqq|T Left l;
. gJKr Right r;
4#9-Z6kOk public :
w1b
<>A?87 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2Qj)@&zKe# template < typename T2 >
\#r_H9&s6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`ahXn } ;
2cl~Va= *ZGN!0/ 同时,holder的operator=也需要改动:
0}V'\=F454 "!?bC#d#( template < typename T >
S@)bl assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
XEEbmIO*<9 {
<hbbFL}|% return assignment < holder, T > ( * this , t);
U8KY/!XZ }
[
_$$P* >xKRU5 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。
t@n (a 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<k6xScy$} ]IV;>94[ return l(rhs) = r;
O :^[4$~ 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[kAy 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
qI^jwl|k -c@ 5qe> template < typename Tp >
PgAfR:Y! class constant_t
Ke'2"VkQt {
9iCud6H,h const Tp t;
6%#'X public :
tV9C33 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
a)Ek~{9 template < typename T >
I>#ChV)(# const Tp & operator ()( const T & r) const
<UdD@(iZ# {
~S!kn1&O return t;
)}!'VIe^! }
T7~v40jn| } ;
AUde_1hi )S;ps 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"r"An" 下面就可以修改holder的operator=了
~7a BeD &7&*As template < typename T >
6DW|O<k^j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
R
<\Yg3m8 {
9m4rNvb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
s=
fKAxH }
@#c6\$ m!g8@YI 同时也要修改assignment的operator()
J|24I4 iXRt9)MT{ template < typename T2 >
VAE?={- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
x^2/jUc#B 现在代码看起来就很一致了。
DG?\6Zh TWEqv<c 六. 问题2:链式操作
i%8&g2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
qL.Y_,[[ 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。
U(4_X[qD 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。
KBe { 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。
!
hr@{CD 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(Nb1R"J` >L`mF_WG template < typename T >
;_5
=g struct result_1
}{oBKm9_p {
86F+N_>Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ZMg9Qt } ;
7`@?3? 0\nhg5]? 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:
5yi q# .@-]A template < typename T >
SkRQFm0a~ struct ref
[+,U0OV, {
G%R`)Z]8& typedef T & reference;
O>5 u5n } ;
NOp=/ template < typename T >
&(^u19TKl struct ref < T &>
X]"OW {
1>x@1Mo+K typedef T & reference;
Vzvw/17J } ;
g*r;( H>e B^~Bv!tHWr 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_hL4@C gr{Sh`Cm- template < typename T >
3|r!*+. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
pY>-N {
91d`LsP return l(t) = r(t);
/~cL L }
VhI IW"1 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。
gD+t'qg$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
59BHGvaF c$:=d4t5$ 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
Nw&}qSN _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^GaPpm _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~.`r( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ny7=-]N4{" 最后的布局是:
nL07^6( Add
OVSq8?L / \
&\`a5[ Divide 5
QN&^LaB<T / \
R&_\&:4f _1 3
gJ8 c]2c 似乎一切都解决了?不。
,bp pM 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。
<O)X89dFM 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。
fA0=Y,pzv 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:
JgKZ;GM:W NV(4wlh)y template < typename Right >
B%:9P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
YGV#. Right & rt) const
m&~Dj#%(w {
@mRrA#E#{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
aa%&& }
n9fA!Wic 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fy>And* 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。
bok 74U] 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。
yP9wYF^A\ 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。
!Fg4Au 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。
EQOP?>mWx! 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?
p't:bR 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:
4FE@s0M, >AX~c
jo template < class Action >
;(0$~O$3u class picker : public Action
AD%D ,l {
Dzjt|U0ru9 public :
\j})Kul picker( const Action & act) : Action(act) {}
_ u|FJTk // all the operator overloaded
c^bk:=uj } ;
H?(SSL KPd C9H Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
"zIq)PY 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
D62
NU <6O_t,K] template < typename Right >
>aC\_Mc picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
kxqc6 {
r{2].31' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V52C,]qQH }
l8AEEG8> ZIL|
.<8I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
i@R$g~~-D 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。
/<7C[^h{- PWN'.HQ template < typename T > struct picker_maker
;,vL {
P9TBQW2G{ typedef picker < constant_t < T > > result;
^0tf1pV2 } ;
L8]{B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1H,tP|s {
TFYT vUn typedef picker < T > result;
G!VF*yW8 } ;
u!3]RGJ K7xWE,y 下面总的结构就有了:
$FusDdCv3 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
d
O46~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
|*c\6 : picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o|;eMO- 至此链式操作完美实现。
=Wk/q_. e_~fJ >AzWM
.r 七. 问题3
7}cDGdr 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
D@\;@(
| H9san5{ template < typename T1, typename T2 >
|!?WQ[ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s\C8t0C {
it\DZGsg return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D_n}p8blT }
ZAX0n!db3 w0j/\XN2s 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
yB4H3Q ) p;u 1{ template < typename T1, typename T2 >
./&zO{|0] struct result_2
,s><kHJ {
Vl 19Md typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
95^i/6Gl!P } ;
Gkv~e?Kc~^ VwOG?5W/ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
puS&S
* 这个差事就留给了holder自己。
m
UWkb =0PRAc w &|R5Q template < int Order >
"o{)X@YN] class holder;
I& M36f template <>
jH&_E'XMX class holder < 1 >
JpxbB)/ {
z{@R.'BD public :
*|k;a]HT template < typename T >
>^yc=mM(g3 struct result_1
/j' B\, {
F?8BS*r_ typedef T & result;
@ 2!C^}d3F } ;
.;HIEj zq template < typename T1, typename T2 >
J}(6>iuQY? struct result_2
{+"g':>< {
.5Knb c typedef T1 & result;
)XP#W|; } ;
-.{oqs$ template < typename T >
4N~+G ` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,'C30 A*p {
v.Xoq return (T & )r;
gE@$~Q>M }
\+iu@C template < typename T1, typename T2 >
_^ q\XPS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eB=v~I3 {
a(@p0YpKT return (T1 & )r1;
=9pw uH }
Pknc[h}, } ;
|As2"1_f Il{^
j6 template <>
(S
k#x class holder < 2 >
U!c]_q {
,\o<y|+`S public :
b4Cfd?' template < typename T >
~^I\crx,U% struct result_1
g/8.W {
)RwBg8 typedef T & result;
?0rOcaTY } ;
v<;: 0 template < typename T1, typename T2 >
hojHbmm4 struct result_2
|e*Gz D {
OE'K5oIM typedef T2 & result;
)?w&oIj5 } ;
g.x=pt template < typename T >
2yN%~C?$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2wx!Lpr<i_ {
P</s)"@ return (T & )r;
_+twqi }
60GFVF]'2 template < typename T1, typename T2 >
u12zRdn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8RdP:*HY {
y(bsCsV& return (T2 & )r2;
yjEI/9_ }
$ph0ag+ } ;
[kbC'Eh* -IBO5;2_ x*.Ye5Jb 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
|9>*$Fe" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0Injyc*bMF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\\jIl3Z ;rd6ko return l(i, j) = r(i, j);
\bhOPK>w 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
24| T H|?X0b return ( int & )i;
N-[n\}' return ( int & )j;
"JkZJ# 最后执行i = j;
ZCm1+Y$ 可见,参数被正确的选择了。
31~hlp; wms1IV%; 2~f6~\4GL+ a{h%DpG Zj qA30! 八. 中期总结
NuU'0_")/ 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:
_u>t3RUA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
f1A_`$> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_N98 vf0o 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Oqpp=7 RCzV5g $[,l-[-+ vXephR' W1vCN31 Fse['O~ 九. 简化
eY
T8$ 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。
M[~Jaxw% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b SQRLxF 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:
O -G1})$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TWUUvj`. +-*/&|^等
AzZJG v]H 2. 返回引用。
1e/L\Y=m =,各种复合赋值等
l '/N3&5 3. 返回固定类型。
3[VWTq)D= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\M9h&I\7 4. 原样返回。
[*Q-nZ/L operator,
! ,@ZQS 5. 返回解引用的类型。
'Q5&5UrBr operator*(单目)
L[rpb.'FG 6. 返回地址。
r*chL&7 operator&(单目)
9qpU@V! 7. 下表访问返回类型。
[[w2p operator[]
*8PN!^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Km,*)X.-5 operator<<和operator>>
m%pBXXfGYj >8|+%pK8< 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。
SET-8f 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
LP9)zi ),=@q+{E{ template < typename Left >
SG:bM7*1' struct value_return
[Eu]; {
]=x\b^ template < typename T >
n$4|PO$X struct result_1
/PXioiGcs {
~].ggcl`w typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+dw!:P& } ;
OEnDsIhq ]dG\j^e| template < typename T1, typename T2 >
Ql &0O27 struct result_2
NG" yPn {
h*3{6X#(/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_ij$f< } ;
F~6#LT } ;
=1Z;Ma<; B76 v}O: H-I{-Fm 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
R{?vQsLk (#|{%4g@> 下面我们来剥离functor中的operator()
EB!daZH, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]\Xc9N8w 6;+jIkkD) return l(t) op r(t)
_dU8'H return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}HRK?.Vj: return op l(t)
7?nJ4x1 return op l(t1, t2)
c2 *`2qK# return l(t) op
R J~%0 return l(t1, t2) op
tHh HrMxO return l(t)[r(t)]
{q3:Z{#>7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
a}gkT] lw[e*q{s. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Kesy2mE 单目: return f(l(t), r(t));
Qx)Jtb0`V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
J!TBREK 双目: return f(l(t));
l&W;b6L return f(l(t1, t2));
(qBvoLkF9N 下面就是f的实现,以operator/为例
347eis' 4woO;Gm struct meta_divide
~@4'HMQ {
bMKL1+y( template < typename T1, typename T2 >
6CCbBA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*5VXyt2 {
?LaUed' return t1 / t2;
7dOyxr"H- }
u~1o(Zn
= } ;
feX^~gM bAwl:l\` 这个工作可以让宏来做:
:I1_X T
vtm`Yk\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+jP~s template < typename T1, typename T2 > \
p$E8Bn%[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7~1IO|4t 以后可以直接用
atF?OP|{,w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q|.dez' 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
TDt Amk (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。。。)
+q<B.XxkA MJ{%4S{K,p 1.U`D\7mb 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
c#/H:?q?a V5`^Y=X(% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&M/>tEZ) class unary_op : public Rettype
P\nC?!Q%c {
"xJ 0 vlw Left l;
%9v@0}5V public :
<Fz~7WVd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(C;I*cv HQP}w%8x template < typename T >
vZj`| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,u9M<B<F {
3< Od0J return FuncType::execute(l(t));
~lAKJs#{ }
%@"!8Y(j "&.S&=FlI template < typename T1, typename T2 >
_~u2: yl( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)!BsF'uVQ {
bi4f]^hQz return FuncType::execute(l(t1, t2));
!p/%lU65 }
Vr[czfROz' } ;
M$4[)6Y pCh2SQ(Q> ]i<[d, 同样还可以申明一个binary_op
e= vsuqGT gKz(= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L"jY+{oLIJ class binary_op : public Rettype
XW{>-PBg: {
Q6gt+FKU9 Left l;
bHLT}x/Gw Right r;
@yd4$Mv8% public :
t\P<X^d% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"tFxhKf <JMcIV837 template < typename T >
css64WX^0c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E%oY7.~- {
p'7*6bj1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
eW5SFY. }
h$eEn l} (C4fG@n template < typename T1, typename T2 >
3(TsgP>` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y!iZW {
}_=eT] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@36u8pE }
V%$/#sza } ;
;XM{o:1Y[ F}Vr:~ 2'=T[<nNB 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
ctE\ q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uqz]J$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
SBA?^T 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。
g&/T*L 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
aQ:5d3m0 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。。。
y.KO :P?5{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rZ8`sIWQt 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)
PkI:*\R 下面是修改过的unary_op
ca+5=+X7 F:x [ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;a:[8 Yi class unary_op
k)EX(T\ {
boDt`2= Left l;
]_N|L|]M >/|q:b^2r public :
)GHq/:1W pK0"%eA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E>l~-PaZY `OSN\"\ad template < typename T >
@S|XGf struct result_1
,v"YqD+GC5 {
-GxaV #{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UFMA:o, } ;
|1j["u1 X&kp;W template < typename T1, typename T2 >
1I:+MBGin struct result_2
vN;mPd~g
{
P&f7@MOV.P typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~@}Bi@* } ;
%7|9sQ: Ofs<EQ template < typename T1, typename T2 >
Yw-G' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(!:,+*YY {
hIT+gnhh return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&q9T9AOS }
vam;4vyu |p ,P46I template < typename T >
\.-bZ$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FYpzQ6s~ {
q#%xro>m return OpClass::execute(lt(t));
ZP(f3X@ }
`x*Pof!Io tS6qWtE
} ;
wfH^<jY)E a^I\ /&aw' aht[4(XH5 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
cz8T 好啦,现在才真正完美了。
p^w;kN 现在在picker里面就可以这么添加了:
lNYt`xp JJN.ugT}1 template < typename Right >
M<v%CawS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
t7aefV&_, {
HMNLa*CL' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2fL;-\!y( }
'DCTc&J[' 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。
%iQD /iT5 8)_XJ"9)G JxM]9<a=4 MDn ua =c\>(2D 十. bind
(,0(
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。
GBPo8L"9 先来分析一下一段例子
FOE4>zE <eWf< ^'PWI{ O int foo( int x, int y) { return x - y;}
vbZ}Z3f_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b0Ps5G\ u bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
3`DQo%< 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。
g,!L$,/F 我们来写个简单的。
VAHh~Q6 ;e 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\"P%`C 对于函数对象类的版本:
V2wb%;q sBT2j~jhJ template < typename Func >
[M=7M}f; struct functor_trait
ig/xv {
cK( C&NK typedef typename Func::result_type result_type;
GjvOM y } ;
N5lDS 对于无参数函数的版本:
Pd_U7&w,5 8}O lL,fP template < typename Ret >
at,XB.}Z] struct functor_trait < Ret ( * )() >
4O^xY
6m {
8;JWK3Gv typedef Ret result_type;
'-Vt|O_Q } ;
hcsP2
0s 对于单参数函数的版本:
*`5.|{<j{ A P?R"% template < typename Ret, typename V1 >
D2Kp|F; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tEvut=k' {
*0Skd typedef Ret result_type;
12b(A+M
} ;
r@H /kD 对于双参数函数的版本:
"#2a8# n FHUy9q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^ B fC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)q8p k2 {
K0|FY=#2y typedef Ret result_type;
d:C 'H8 } ;
#A JDWelD 等等。。。
RbOUfD(J4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}C"%p8=HM V^bwXr4f template < typename Func >
I-]?"Q7Jz struct func_return
.ypL=~Rp {
$9_xGfx} template < typename T >
$r@zs'N struct result_1
6]WAUK%h {
98IJu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-b9\=U[ } ;
@=}0`bE l<58A7 template < typename T1, typename T2 >
he;dq)-e9 struct result_2
+V ;l6D {
61C7.EZZ; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4DI8s4fi } ;
2*;~S44 } ;
H)kwQRfu 9<6;Hr,>G q 376m-+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
un mJbY;t O:;w3u7;u template < typename Func, typename aPicker >
c_$=-Khk class binder_1
l*(8i ^ {
K_|k3^xx" Func fn;
NX*Q F+ aPicker pk;
%S960 public :
t&C1Oo}=3 _7Ju template < typename T >
] vHF~|/- struct result_1
>
PRFWO {
JE "x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q$d>(vbq } ;
AUG#_HE]k [6Izlh+D template < typename T1, typename T2 >
BO?%'\ struct result_2
gV's=cQ {
=7=]{Cx[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_aSxc)? } ;
EH J.T~X :%=Xm binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Ko<:Z)PS b|:YIXml template < typename T >
PJ|P1O36a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T4Uev*A {
lgL%u K) return fn(pk(t));
lfow1WRF }
IVY]Ek EG~ template < typename T1, typename T2 >
2*& ^v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q~
w|# {
rH Lm\3 return fn(pk(t1, t2));
tCH!my_ }
F0TB<1 } ;
-=Q*Ml#I m.rmM` z2~til 一目了然不是么?
eF$x 1| 最后实现bind
L~OvY m=:9+z ?dg[:1R} template < typename Func, typename aPicker >
}j)e6>K]) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jvL[
JI,b {
EI%89i`3^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IM'r8V }
U?Zq6_M& +mj y<~\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
4xje$/_d
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。
7>%8eEc *L^,| 十一. phoenix
g*_& Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|0b`fOS Xl#ggub? for_each(v.begin(), v.end(),
aB&&YlR=n< (
IOmfF[ do_
uo8YP<q [
gR;i(81U cout << _1 << " , "
R&k<AZ ]
yNBfUj -L .while_( -- _1),
{4Cmu;u cout << var( " \n " )
^hM4j{|&M )
,#9PxwrO );
zRr*7G aX'*pK/- 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:
`Ggbi4), 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
3F2w-+L operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
hRhe& ,v 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$'M!HJxb x'<X!gw ^u ~Q/4 template < typename Cond, typename Actor >
hz@bW2S. class do_while
/y}xX {
oap4rHk} Cond cd;
-FaJ^CN~ Actor act;
e(t\g^X public :
h S&R(m template < typename T >
aqk!T%fg struct result_1
k5pN {
#@Jq~$N| typedef int result_type;
tGa8W } ;
cVF"!. &Z%?!.4j@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`[i r}+S T_4/C2 template < typename T >
2J BR)P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fNFY$:4X {
"4{r6[dn do
pv|G^,># {
4.t-i5 act(t);
H/M@t\$Dc }
3[*}4}k9 while (cd(t));
. $vK&k return 0 ;
Q\Vgl(;lX }
=UWI9M*sz } ;
Cw&KVw* \'O"~W =t?F6)Q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
UkFC~17P 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。
$IpccZpA 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
.7X^YKR 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
j0q&&9/Jj 下面就是产生这个functor的类:
o }m3y cw
<l{A h/Y'<: template < typename Actor >
b&U62iq class do_while_actor
^U/O!GK {
do'GlU oMC Actor act;
!j-Z Lq:; public :
;!Fn1|) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
G' 1'/ cH2K )~ template < typename Cond >
1< ?4\?j picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=?8@#]G+ } ;
C;yZ Zv{'MIv&v &UFZS94@r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:g/tZd$G5 最后,是那个do_
{P-): \Vk:93OH21 UPGtj"2v- class do_while_invoker
'Pbr
v {
BnY&f public :
|I=T@1_D template < typename Actor >
m]&SN z= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
o4WDh@d5S {
* v#o return do_while_actor < Actor > (act);
@2#lI }
izR"+v } do_;
# f\rt
vP,n(reM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!VzC&>'v^9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
J .<F"r> 最后来说说怎么处理break和continue
2fS:-
8N 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。
9-
#R)4_ 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 ]