一. 什么是Lambda
Ux/|D_rlf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
xM+_rU
M|h 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,
g)3HVAT Vx
Vpl@ (^{tu89ab '3i,^g0?t0 class filler
]2_b_ok {
_ww>u""B~ public :
Za110oF void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~M c'~:{O } ;
]NEr]sc-"F cD%_+@GaU S|jE1v"L 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:
A,'F`au W>E/LBpE4 \ 4`:~c 5wE+p<-KX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
74w Df cj64.C = :/4) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
x]Pp|rHj >eC>sTPQ{ \PzJ66DL! *HONA>u
二. 战前分析
hl/) 1sOIR 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。
F HK{cE 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
A3uF 0A XsEotW '=WPi_Z5:C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ke)}JU^" /* --------------------------------------------- */
6"L,#aKm^ vector < int *> vp( 10 );
G`e!Wv C transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5(\H:g\z /* --------------------------------------------- */
cr`NHl/XF sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'% if< / /* --------------------------------------------- */
W]W[oTJ5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
A"}Ib' /* --------------------------------------------- */
&} rmDx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Z}AhDIw!G /* --------------------------------------------- */
<r1/& RW, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
c;B: o FokSg[)5 (&KBYiwr u9*7Buou^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
Y6E0-bL@Fe 1._1, _2是什么?
*'n L[] 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。
.WVIdVO7 2._1 = 1是在做什么?
3Fg{?C_l 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。
'Ul^V 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。
lD#S:HX xE5VXYU b{Bef*`/ 三. 动工
Djr/!j 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,Dy9-o 6pdek3pOCt 20
Z/Y\ i*)BFV_- template < typename T >
VZ]}9k class assignment
tc|PN+v; {
CklIrD{ T value;
d6f T public :
^4~?]5Y\ assignment( const T & v) : value(v) {}
]^0mh[" template < typename T2 >
ANRZQpnXQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
LL_@nvu}M } ;
>H,5MM!
WjsmLb:5 6ltV}Wt- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_oE 7< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=X;h _GQ m2\[L/W] Vz]yJ: (XNd]G class holder
(5l'?7 {
2@Zw#2|] public :
pM-mZ/? template < typename T >
7P:/ (P assignment < T > operator = ( const T & t) const
NpH:5hi {
Se.qft?D%( return assignment < T > (t);
r@c!M|m@ }
+TC##}Zmb } ;
Hbl&)!I .1f!w!ltVR 7po;*?Ox 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:
\HL66%b[ RN2z/FUf static holder _1;
m>^vr7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
G2dPm}s ZG nH}V:C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(7C$'T-ZK 而不用手动写一个函数对象。
@GWlo\rM6^ p+;;01Z+_ 5Y>fVq{U?; b( ~#CHg 四. 问题分析
-HvJ&O.V$ 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。
ZmvtUma 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。
DFQ`<r&! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&-L9ws 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ao"Z%#Jb~ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pQoZDD@B$ @o6! 五. 问题1:一致性
Xb@dQRVX 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?|
+bk+0k9k5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3$3%W<&^ bD=R/yA struct holder
%3yrX>Js {
~xJ^YkyH //
`o0ISJeKp template < typename T >
epI~w T & operator ()( const T & r) const
ddY-F
}z~ {
t!59upbN}3 return (T & )r;
.M s$)1 }
R@KWiV } ;
w{riXOjS4 #n+sbx5~7 这样的话assignment也必须相应改动:
Of#"nu 0x#
V template < typename Left, typename Right >
s
>k4G class assignment
%reW/;)l{ {
PHMp,z8 Left l;
!1mAq+q! Right r;
Li+|%a public :
|M EJ)LE7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@h\i<sh!^ template < typename T2 >
E)]emeGd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_8 l=65GW } ;
Q6n8 ,2* KVHK~Y-G 同时,holder的operator=也需要改动:
1pqYB]*u_ P0rdGf 5T template < typename T >
*-'`Ea assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
D>kkA|> {
UMH~Q`" return assignment < holder, T > ( * this , t);
tPDB'S:&3 }
X^C $|: ]j.!
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
w$`u_P|@E: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I.o3Old ltHuN;C\ return l(rhs) = r;
n.A*(@noe 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。
xOZvQ\% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~]BR(n )+.AgqxI template < typename Tp >
"WqM<kLa class constant_t
qz 29f {
hDbZ62DDN const Tp t;
1?r$Rx<R public :
1(kd3qX constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
?[
D6|gp template < typename T >
{X W>3 " const Tp & operator ()( const T & r) const
7N0m7SC {
#Z]<E6<=9 return t;
`KE(R8y }
(JiEV3GH } ;
Si|8xq$E; 7A 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
FYK}AR<= 下面就可以修改holder的operator=了
ve4QS P *T{KpiuP template < typename T >
Q8DKU assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)EG-xo@X {
xH-} <7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ltd'"J/r }
iz-O~T/^ *}LQZFrnX 同时也要修改assignment的operator()
_K~?{". R xWD>: template < typename T2 >
bL5dCQxty T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S1!_ IK$m 现在代码看起来就很一致了。
os(}X(
,->
P+m5 六. 问题2:链式操作
&HJ~\6r\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Z8pZm`g)T 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
u[!Ex=9W 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=PoPp 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
qche7kg!a 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7p18;Z+6>X *kDV ^RBfq template < typename T >
Q1
vse struct result_1
6:\z8fYD {
w2tkJcQ3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
.gI9jRdKw } ;
,-BZsZ0~ gwYTOs^ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<7X+-%yb; 4_S%K& template < typename T >
Zn'y"@%t[ struct ref
T0}P 'q {
~0 n9In% typedef T & reference;
!i6 aA1' } ;
::8E?c template < typename T >
CY9`HQ1 struct ref < T &>
FD}>}fLv {
g/,O51f' typedef T & reference;
J15$P8J } ;
dk2o>jI4; v aaZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[g*]u3s u"a$/ template < typename T >
;D<rGkry typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,<-a 6 {
&nZ.$UK< return l(t) = r(t);
j8p'B-yS }
?r~](l 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。
]9pcDZB 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
k4nA+k<WI` #kGxX@0 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
8%9OB5?F6 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
K#p&XIY, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dzMI5fA<_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
4^B:Q9B) 最后的布局是:
B6vmBmN Add
';7|H|,F / \
cl-i6[F Divide 5
}(XvI^K[^ / \
c[0$8F> _1 3
z'X_s.9F 似乎一切都解决了?不。
:ui1]its4 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
N:/$N@"Ge 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。
**O4"+Xi8 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:
H\!u5o&}` cjO,#W0&f template < typename Right >
`+/[0B=. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
h Tn^:%( Right & rt) const
)O%lh
8fI {
9uREbip return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-nT+!3A8 }
3/@'tLtN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)u&_}6z 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。
9~mi[l~ 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。
`0Q:d' 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。
7+u%]D! 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。
OiY2l;68 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?
0?t!tugG 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:
@w:sNXz- ;h3*MR template < class Action >
Xc5[d`] class picker : public Action
:<IW' {
ikRIL2Y public :
M+^K, picker( const Action & act) : Action(act) {}
7"JU)@ U] // all the operator overloaded
6YU2
!x } ;
C5RDP~au uf)W?`e~ 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。
L ou4M 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:
.^.UJo;4G 90aPIs- template < typename Right >
1,`x1dcO!A picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%dT%r=%Y {
{Q(6
.0R return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P [nWmY }
|2 wff? NV-9C$<n2! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/9w}[y*E 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
|H_)u ;+b}@e template < typename T > struct picker_maker
]:E]5&VwV} {
'\*Rw]bR| typedef picker < constant_t < T > > result;
c[y=K)<Z } ;
FVQWz[N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%#QFu/l {
v,i:vT\~ typedef picker < T > result;
kdYl>M } ;
#1bgV RLHe;-*b]I 下面总的结构就有了:
IfXLnD^|| functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
fF[ g%?w picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
rw\4KI@ L picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{M~!?#<K 至此链式操作完美实现。
hy )RV=X j'J*QK&Q \+AH>I;vO 七. 问题3
5PL,~Y 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
n
~3c<{coZ t+(CAP|, template < typename T1, typename T2 >
I3x}F$^ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xBG1up<z {
"\=_- ` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>aWJ+ }
,6buo~?W: gq@."wHU 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:
N8{>M, _5LlL#) template < typename T1, typename T2 >
F_Pd\Aq8 struct result_2
t@HE.h {
anwn!Eqk" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7z,M`14 } ;
pq&c]8H _INUJc 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?
t2SZ]|C 这个差事就留给了holder自己。
5#F+-9r `cv:p|s 5UM[Iz template < int Order >
5,((JxX$ class holder;
H5I#/j template <>
zXC In class holder < 1 >
tj&A@\/ {
=%
JDo public :
sq^"bLw template < typename T >
M#>GU<4" struct result_1
} R/ {
W[m_IY typedef T & result;
yN o8R[M } ;
HY:@=%R template < typename T1, typename T2 >
|#B"j1D,H struct result_2
7A|jnm {
4>E2G: typedef T1 & result;
@&W?e?O ~G } ;
C(P$,;6 template < typename T >
~<U3KB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t}FMBGo[ {
+J4t0x return (T & )r;
!jW32$YTR }
"%]dC{ template < typename T1, typename T2 >
Vwqfn4sx?i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>?'FH +2K {
;~bn@T- return (T1 & )r1;
>D;hT*3 }
e`rY]X } ;
>8tuLd*T yi?&^nX@9, template <>
7a<qP=J class holder < 2 >
dW`D?$(@, {
\}=b/FL=U public :
p o`$^TB^+ template < typename T >
lBdF9F< struct result_1
Mt Z(\&~ {
f.$o|R=v typedef T & result;
z)~!G~J] } ;
Em;b,x*U template < typename T1, typename T2 >
]`XuE-Uh struct result_2
4Dia#1$:J {
}BrE|'.j' typedef T2 & result;
gNd
J=r4 } ;
YeLOd template < typename T >
Sv@p!-m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1#<E]<='t {
}(K6 YL return (T & )r;
hI8C XG }
g4X,*H template < typename T1, typename T2 >
#U}U>4' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d/>,U7eS[+ {
?Q3~n ^ return (T2 & )r2;
ks;w c"k" }
H=#Jg;_w } ;
1znV>PO! 2>k)=hl: R6XMBYK^ 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> >。
m4wTg
8LJ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
["<(\v9P) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
jTr4A-" ;NeP&)Td return l(i, j) = r(i, j);
o
z{j2% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
syf"{bBe Zg&\K~OC return ( int & )i;
uFWgq::\ return ( int & )j;
tJPRR_nZv 最后执行i = j;
WtfOE@h 可见,参数被正确的选择了。
:(`>bY CJixK>Y^ ~bTae =FP -<!17jy YXVJJd$U 八. 中期总结
3{:<z4>{ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
rcmAVl:$> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;
,<J:%s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}>~>5jc/Pg 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&2=KQ\HO d %W}w. E$Pjp oQTf AsLjU#jn M%s$F@ ~vV)| 九. 简化
[?@wCY4= 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。
bV*zMoD# 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
A9Wqz"[ 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:
l6c%_<P| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Lu 39eO6 +-*/&|^等
\%Rta$O?S 2. 返回引用。
F^t?*
=,各种复合赋值等
,l .U^d6> 3. 返回固定类型。
N%A`rY}u 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9[{>JRm. 4. 原样返回。
`L#?eQ{ operator,
chmJ| 5. 返回解引用的类型。
j&
iL5J; operator*(单目)
Q@wq
}vc! 6. 返回地址。
P`dHR;Y0 operator&(单目)
@) ZO$h 7. 下表访问返回类型。
`F\:XuY operator[]
mv*T=N8fC 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kj!7|1i2 operator<<和operator>>
Au} ;z6k ^;$a_$| 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。
]Y&)98 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|;9 A{#zM !u{"] T: template < typename Left >
Z/kaRnG[@t struct value_return
p_qm}zp
{
:LiDJF template < typename T >
Z3So|M{v struct result_1
xY'qm8V {
CEuk1$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
M:Y*Tb6w } ;
tNuC xb- Ogke*qM template < typename T1, typename T2 >
Lp`<L -s struct result_2
aXbNDj
][ {
OZ'.}((?n typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)d(0Y<e@ } ;
kq%gY } ;
=ym 4^[}]'w dH2]ZE0V 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Cld<D5\|f+ 6{ +_T 下面我们来剥离functor中的operator()
,3]?%t0xe 首先operator里面的代码全是下面的形式:
w"a 9'r ]LBvYjMY return l(t) op r(t)
r*N~. tFo return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|3,yq^2 return op l(t)
5+bFy.UW return op l(t1, t2)
yMbcFDlBr return l(t) op
S -6"f/ return l(t1, t2) op
";_K x={ return l(t)[r(t)]
PG6L]o^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J7ktfyQ0W 6I&j
cHH 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:
a#Kmj0 单目: return f(l(t), r(t));
S@c\|
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
x'2 ,sE 双目: return f(l(t));
4" ,
)zDk return f(l(t1, t2));
7.$]f71z 下面就是f的实现,以operator/为例
1]>$5 1Q Qb?y@>-[ struct meta_divide
AGEZ8(h {
ByhOK}u;P4 template < typename T1, typename T2 >
'je8k7`VA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
gj[ >p=Wn {
WbQhlsc: return t1 / t2;
mX@j }
mNx,L+3 } ;
*9dV/TT~f[ gp$EXJ= 这个工作可以让宏来做:
W1?!iE~tO 2{mY:\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
C!7U<rI template < typename T1, typename T2 > \
@1<omsl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#.)xm(Ys 以后可以直接用
9V=<| 2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8>Du 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
d<^_w!4X} (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。。。)
[_
M6/ -_2Dy1 dd\bI_ 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
'!wPnYT@D ^V<J69ny|9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6%ZHP? class unary_op : public Rettype
H_?;h-Y] {
1UW s_|X! Left l;
e(}oq"'z public :
\;-=ODC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iN<(O7B; G-\<5]k] template < typename T >
[i(Cl} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UsLh)#}h {
"JzfL(yt return FuncType::execute(l(t));
/&D'V_Q`* }
j`2B}@ 2 MV0<^/p| template < typename T1, typename T2 >
4ef*9|^x# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a9#W9eP {
20rN,@2< return FuncType::execute(l(t1, t2));
n> MD\ZS }
N@cMM1 } ;
5mI?pfm 6Cl+KcJH v]WH8GI 同样还可以申明一个binary_op
9U2Px$E ElQJ\% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
uQ:Qb| class binary_op : public Rettype
6oj4Rg+( {
DUZQO{V Left l;
!Z
U_,[ Right r;
"?i>p z public :
Az
U|p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MxY50^}( tCZpfZ@+= template < typename T >
`GvA241 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tCWJSi`IJ {
<^#P6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
T?H\&2CLT }
ZJ^s} 0SJ{@* template < typename T1, typename T2 >
_/|8%]) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G$cxDGo {
HG3.~ 6X return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8W-]t1O%! }
}US7Nw } ;
uyL72($ &}zRH}s; w`M]0'zls 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
OYBotk]{1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
d4ic9u*D DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(JevHdI*V 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。
+->\79<#V( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4$%`Qh>yA 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
65lOX$*{- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
pz$_W 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
-{!&/;Z 下面是修改过的unary_op
:tKbz
nd/ ZR1+
O8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
LPq2+:JpS class unary_op
j,}4TDWa {
[FB&4>V/ Left l;
!\aV0, rwoF}} public :
q1UBKhpnH 5+`=t07^et unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}W1^t
LlU'_}> template < typename T >
'#H&:Htm;L struct result_1
{b(rm,% {
?LM:RADCm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h>dxBN } ;
?4:rP@ O-Dc[t% template < typename T1, typename T2 >
gyC^K3} struct result_2
HH7[tGF {
<R>Q4&we( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
NvcHv7, } ;
9KXym } QS\Uq(Ja\ template < typename T1, typename T2 >
H]BAW *} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SAP;9*f1\ {
8AryIgy>@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
D^nxtuT* }
?J<T n9DbiL1{ template < typename T >
~+<<bzY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g+.0c=G( {
T\jAk+$Jo return OpClass::execute(lt(t));
mIRAS"Q!m }
C}9Kx }q .U<F6I:<md } ;
C]/&vh7ta FK6K6wU52m 9MT3T?IS 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
3#9uEDdE 好啦,现在才真正完美了。
RXM}hqeG 现在在picker里面就可以这么添加了:
rxs8De B9}E
{)T? template < typename Right >
M=W
4:H,gx picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
YtMlqF {
)qmFK
.;% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
goB;EWz }
gd
K*"U 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。
J8J!#j. w3d34*0$ ^eobp.U |Hfl&3 =C#*!N73 十. bind
G&jZ\IV 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。
a/34WFC 先来分析一下一段例子
5.dl>, KhrFg1| *(icR int foo( int x, int y) { return x - y;}
Z&A0hI4d bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
TQ?#PRB bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
X>}@EHT 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。
bGu([VB 我们来写个简单的。
6i| ~7md, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!j{CuA/ 对于函数对象类的版本:
iyc$)"w O)`Gzx*ShU template < typename Func >
v[VC2D struct functor_trait
e]+7DE {
}Fm\+JOS
typedef typename Func::result_type result_type;
hD*(AJ } ;
&5d\~{; 对于无参数函数的版本:
/w0w*nH ,aWCiu} template < typename Ret >
T~h.=5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
t?HF-zQ {
# v+;: typedef Ret result_type;
FJ}gUs{m } ;
-qfnUh 对于单参数函数的版本:
$,@JYLC2 y`6\L$c template < typename Ret, typename V1 >
Gp8psH struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
fQO
""qh {
U:\p$ hL9 typedef Ret result_type;
BtzYA" } ;
F*,5\s< 对于双参数函数的版本:
mVt3WZa ncj!KyU template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#hy+ L struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
AC'lS
>7s {
>P<'L4; typedef Ret result_type;
zC#%6@P\ } ;
2
ZK%)vq0 等等。。。
m2Q$+p@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
tJAnuhX L ?Cjo4xS template < typename Func >
l/QhD?)9 struct func_return
&y\igX1 {
(Igu:= template < typename T >
#n#HzbT struct result_1
>x*)GPDa {
FllX za) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3
1k } ;
>4M<W4
>MPa38 template < typename T1, typename T2 >
DL1
+c`d struct result_2
~U3Seo } {
w{r8kH typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Cg^:jd } ;
TA| s@T{ } ;
?9Ma^C;} E>"8/ 5D
L,U(Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8gAu7\p} )P%4:P template < typename Func, typename aPicker >
E<k^S{ class binder_1
<%&_#<C) {
hX3@f;[B2 Func fn;
QvJZkGX aPicker pk;
=|"=l1 public :
w&5/Zh[~~L ntZ~m template < typename T >
"[.ne)/MC struct result_1
+KP_yUq[ {
xh r[A typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}#bZ8tm& } ;
GMw)* *Dc@CmBr template < typename T1, typename T2 >
YD9!=a$ struct result_2
X.eB ;w/} {
e5 3,Rqi)@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
TRy^hr8~ } ;
Fpf><Rn G A EZY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7"a4/e;^ "koo` J template < typename T >
cJ/4Gl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]!faA\1 {
Zw24f1iY return fn(pk(t));
8i[LR#D) }
N|<bVq% template < typename T1, typename T2 >
[<S^c[47U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5*+I
M*c {
gyFr"9';c return fn(pk(t1, t2));
\Z'/+}^h }
shzG
Eb } ;
uJ8x #j.FJFGX #R<G,"N5 一目了然不是么?
b5S7{"<V 最后实现bind
mLaCkn 61>f(?s N iISJWk6' template < typename Func, typename aPicker >
`;/XK,m- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uY]T:UVk {
]5)"gL%H` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.<.#aY;N }
cmIT$?J WGMb8 /{$P 2个以上参数的bind可以同理实现。
s`1^*Dl%+ 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。
/=/
HB ](nH{aY! 十一. phoenix
AAo0M/U' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
&?r*p0MQC snq;:n! for_each(v.begin(), v.end(),
j%WY ,2P (
Q1]Wo9j do_
*{nunb>WO [
O4!9{ cout << _1 << " , "
xEC2@J ]
$P;UoqG<& .while_( -- _1),
8W$L:{ez cout << var( " \n " )
H `5Ct )
x=vK
EyS@ );
BUDGyl/= X|Dpt2A= 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:
0e\y~#- 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
j/'
g$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
s>r ^r%uK 那么我们就照着这个思路来实现吧:
QoWR@u6a Y$+QNi lvPpCAXY template < typename Cond, typename Actor >
wE4;Rk1 class do_while
`@MPkCy1 {
T5q-"W6\ Cond cd;
r,"7%1I Actor act;
:$2Yg[Zc3 public :
#h{Nz/h+ template < typename T >
r@Nl2 struct result_1
bs P6\'\4 {
IX.sy typedef int result_type;
N3Z@cp } ;
yf?W^{^| ^}hZ'<PK do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
])=H m3luhGn template < typename T >
AA2ui% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y{92Lym {
C#h76fpH do
i pwW%"6 {
qw2)v*Fn act(t);
XECikld> }
s6/cL|Ex while (cd(t));
2m_H*1HJ return 0 ;
0mVuD\#=! }
mtIMW9 } ;
0Nt%YP 3;A$<s nd;O(s; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
kU1 %f
o 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。
7JS#a=D# 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。
PU"S;4m 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。
K.%z;(U 下面就是产生这个functor的类:
?Nu#]u- NZfd_? 3 'QR4~`6I template < typename Actor >
ET3,9+Gj class do_while_actor
!]G jIT]Oh {
0JyqCbl Actor act;
l@#b;M/ public :
K#@K"N= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r_q~'r35 _ }H; ]k-) template < typename Cond >
XHZLWh"gS picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8;0^'Qr8 } ;
~T7\8K+ $ 7BS/T GBW 7Y 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9>IsqYc 最后,是那个do_
'f8
p7_F kR_E6Fl m
EFWo class do_while_invoker
[?|5oaK {
pj+tjF6Np public :
4L!e=>as"1 template < typename Actor >
[d\#[l_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
E}t-N {
OoSa95#x return do_while_actor < Actor > (act);
=@%MV( }
=^by0E2 } do_;
cmae&Atotw *%nX#mwz 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@YsL*zw 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4 #G3ew 最后来说说怎么处理break和continue
[XxA.S)x3 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。
*50ZinfoG 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 ]