一. 什么是Lambda
B~yD4^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#q(BR{A>t
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,
6L'cD1pu :8yrtbf$ Kxh)'aal \1ys2BX class filler
F#Z]Xq0r {
q2&&n6PYW public :
rQN+x|dKMb void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%+xh } ;
lT1*e(I 7o0ej# 5orA#B 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:
izmL8U
?t an0@EkZ T*|?]k
8@* V
+*Vi^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QBai;p{ .:l78>f .Uha %~% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u&2uQ-T0 [C
P V5\2 =xai 7iM ?8YHz 二. 战前分析
zSDiJ$Xk 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
>d#B149 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
9FH=Jp 93[`1_q7\ LOR$d^l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/DZKz"N /* --------------------------------------------- */
kf&id/|
vector < int *> vp( 10 );
;)cSdA9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~A>3k2N/e /* --------------------------------------------- */
{lx^57v sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4'G<qJoc /* --------------------------------------------- */
Lr40rLx;u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|Z#)1K /* --------------------------------------------- */
3U1xKF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
oA_AnD?G+ /* --------------------------------------------- */
|F9/7 z\5+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
B@.U\. [rE,fR l&;#`\s!V z}u 看了之后,我们可以思考一些问题:
c>=[|F{{e 1._1, _2是什么?
wyvs#T 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。
6i=m1Yk 2._1 = 1是在做什么?
?%*Zgk!l7 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。
+!.=M8[ 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。
{#Mz4s`M 5x4(5c5^ 8%vk"h:u: 三. 动工
1fEV^5I 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
V"T;3@N/4 cnhYrX^ vV8y_ kmo3<'j{ template < typename T >
-L1{0{Z class assignment
;Q?
Qwda {
UAUo)VVi" T value;
)v0m7Lv#/ public :
A%%WPBk{O assignment( const T & v) : value(v) {}
ExY
~. template < typename T2 >
zF\k*B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
wzP>Cq } ;
!oM1 }3M\&}=8 &d9";V"E 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*hFT,1WE=+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
vF1]L]z:? LD]XN'?"W gd/W8*NFR l,,5OZw class holder
9K
FWa0G {
L!-T`R8'c public :
k\zN h<^ template < typename T >
>E[cl\5$E assignment < T > operator = ( const T & t) const
6M259*ME {
j
YO# return assignment < T > (t);
v3.JG]zLpP }
eUx|_*` } ;
pkBmAJb@ el- %#0 XZIj' a0d 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
y*|"!FK Be0P[v static holder _1;
=,,!a/U Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
WAkKbqJV mA3C)V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S%g`X 而不用手动写一个函数对象。
'0/t |V< 8[2^`g 5
EDGl *.W![%Be 四. 问题分析
sq&$ 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。
7lf*
v qG 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。
gnx!_H\h< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
vY}/CBmg 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
SP5/K3t-* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u@[D*c1!H NfDg=[FN[ 五. 问题1:一致性
o}Dy\UfU 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?|
RzFv``g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
O6lj^
DoNbCVZ struct holder
G|IO~o0+ {
I:bi8D6 //
h-Ffs template < typename T >
VmV/~- <Z T & operator ()( const T & r) const
|BF4F5wC? {
D{ @x return (T & )r;
F.^1|+96 }
GC#3{71 } ;
b!ot%uZZ 5?%(j!p5 这样的话assignment也必须相应改动:
iI&J_Y{1a_ ^'6!)y# template < typename Left, typename Right >
WPCaxA+l class assignment
hSo\ {
l;F3kA Left l;
MXSPD#gN Right r;
7 45Uo' public :
YYZE-{ % assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
![{> f6{J template < typename T2 >
>&Y8VLcK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
SWPr5h } ;
Abd&p N a
0Hzf 同时,holder的operator=也需要改动:
Xr6UN{_- _{C:aIl[2 template < typename T >
*:aJlvk assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
aQ46euth {
Y(-4Agq return assignment < holder, T > ( * this , t);
b jZcWYT }
G>d@lt [#M^:Q 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。
,*}SfCon 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
mp+
%@n.; 4}gqtw: return l(rhs) = r;
q.g<g u] 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。
o!gl
:izb 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~4`LOROC
ZGH2 template < typename Tp >
7rbl+:y2 class constant_t
^<.mUaP {
?8)_, const Tp t;
m}'kxZTOm public :
CAX|[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g3Xq@RAJ c template < typename T >
DnMfHG[< const Tp & operator ()( const T & r) const
@K3<K( {
HYZ94[Ti return t;
(/-2bO }
/{."*jK } ;
9~SfZ,( A<ur20 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
wFnI M2a, 下面就可以修改holder的operator=了
?m}vDd Q]uxZ;}aF template < typename T >
`h+ sSIko assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!X
e {
pGc_Klq return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^%VMp>s }
V{HP8f91 \/xWsbG\ 同时也要修改assignment的operator()
'+hiCX-_ y9cW&rDH template < typename T2 >
XkDjA#nx` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
J'G 6Z7 现在代码看起来就很一致了。
)[.FUx vSb$gl5H 六. 问题2:链式操作
/bjyV]N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7hlgm7^ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
{0 IEizQ|i 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
6FFQoE|n 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Z@nWx]iz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l{[{pAm k|(uIU* ] template < typename T >
<5%x3e"7u struct result_1
D(yU:^L {
bS=aFl# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-aK_ } ;
^oDC F OSY$qL2 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:
hsr,a{B%$ 2R66 WKQ template < typename T >
kTZ`RW&0 struct ref
L #c*) {
|75>8; typedef T & reference;
u/-ul } ;
FR"yGx#$ template < typename T >
q1Gc0{+) struct ref < T &>
8 h {
e"Kg/*Ji1 typedef T & reference;
'id]<<F } ;
N/IDj2C4 K: hZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
b9b384Q1O Q}zAC2@L template < typename T >
=aR'S\< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
COvcR.*0F {
s$ZzS2d return l(t) = r(t);
WsO'4~X9 }
@Cg%7AF 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
"5:^aC] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GG@GjP<_ j:ze5F A+ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
ntK#7(U' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,rkY1w- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pD;'uEFBQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2
u:w 最后的布局是:
?XOl>IO Add
3<">1] /, / \
_nW{Q-nh Divide 5
r: Ij\YQ / \
[l"|x75- _1 3
R
<Mvwu 似乎一切都解决了?不。
za$v I?ux 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。
#2AKO/ 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。
i~1bfl 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:
"%^T~Z(_j B'sgCU template < typename Right >
rZ[}vU/H` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_OR@S%$ Right & rt) const
dZ]['y% {
IXQxjqd^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H$G`e'`OZ }
[3KP@'52k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
m3Ma2jLWC XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
G_m$W3 zS 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。
m[l[yUw# 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。
mQ~0cwo) 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。
@ ={Hx$zL 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
uB&um*DP 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
c_p7vvI&c0 W.67};', template < class Action >
QY)hMo=|o8 class picker : public Action
PRTn~!Z0 {
~6bf-Wg'X public :
uu5L9.i9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
L_ &` // all the operator overloaded
jPu m2U_ } ;
eW"L") VgBZ@*z(x Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
on0MhW 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
6!& DH#M cJ^:b4j template < typename Right >
cUB+fH<B2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3$TU2-x;g {
s28t' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qL;T^lj P }
N?Nu' 39!$x[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I=;.o> 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
IH2V.>h 8*$HS.Db' template < typename T > struct picker_maker
Qo%IZw$l {
:"im2J typedef picker < constant_t < T > > result;
Q"(*SA+-| } ;
iL48 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|mS-<e8LY4 {
dX^d\
wX typedef picker < T > result;
;"R1>tw3) } ;
K6BP~@H_D (gQr?K 下面总的结构就有了:
v9_7OMl/x functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
o1k
X` Eu picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
#s}& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:svKE.7{ 至此链式操作完美实现。
>@ : m#d zKllwIfi 9!>Ks8'.d 七. 问题3
\GP0FdpV 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
.{8?eze[m Xus TU template < typename T1, typename T2 >
T=W;k<P\k ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s`$YY_ {
mzGMYi* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0nu&JQ }
b;2[E/JKB +qiI;C_P\ 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:
#-<n@qNg[ FPC^-mD template < typename T1, typename T2 >
4))5l9kc. struct result_2
*U}cj A:ZN {
W|I<hY\X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:G8:b. } ;
]IM/R@ /hv2=A 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?
.[Nr2w:> 这个差事就留给了holder自己。
O,_k.EH oa"_5kn, \&,{N_G#L. template < int Order >
12TX_ 0 class holder;
yBYZ? gc template <>
v~AD7k2{8 class holder < 1 >
kBlk^=h<:w {
:<
*x G& public :
8iwH^+h~ template < typename T >
n5z";:p struct result_1
b.#0{*/G {
"">{8 typedef T & result;
>V$
S\" } ;
o ?`LZd:{ template < typename T1, typename T2 >
jFH wu* struct result_2
x
T{s%wE {
z 0-[ RGg typedef T1 & result;
%c-T Gr, } ;
HbZFL*2x3 template < typename T >
y8Oz4| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T$&vk#qr {
KfkU_0R+~v return (T & )r;
vo!QJ }
9 .3?$( template < typename T1, typename T2 >
4SNDKFw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~RU-N%Kn {
mhv ;pM6 return (T1 & )r1;
jG^f_w }
^$x1~}D } ;
M'sq{K9 ZQI;b0C template <>
+]$c+!khj class holder < 2 >
(/e[n.T {
Lz:Q6 public :
N;|:Ks#! template < typename T >
@@ =e-d struct result_1
h~-cnAMt {
=jD9oMs typedef T & result;
r=Od% } ;
' &<saqA template < typename T1, typename T2 >
>mUSRf4 struct result_2
lDVw2J'p {
}Q-%ij2 typedef T2 & result;
^tRy6zG } ;
l",X template < typename T >
R^Y>v5jAe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F [S'l {
Prqr, return (T & )r;
SG{&2G }
<gLq?~e|A template < typename T1, typename T2 >
^EZ?wdL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mXJ`t5v^l {
_`d=0l*8 return (T2 & )r2;
D`hg+64} }
8\BYm|%aa } ;
d8N4@3 CkL N@3&e;y Tr$37suF 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
3hPp1wZd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
K0^Tg+U($p 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?!;i/h*{ N+CcWs!E return l(i, j) = r(i, j);
z"$huE>P6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[ n2)6B\/ 4Pkl()\c return ( int & )i;
j%ux,0Y return ( int & )j;
L5n /eg:Q 最后执行i = j;
<Url&Z 可见,参数被正确的选择了。
7$A=|/'nSA -/LB-t yo]8QO]97 B]wfDUG dz,4);Mg 八. 中期总结
1pJ?YV 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:
5$%CRm 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~zcB@; : 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
CJf4b:SY@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"Ax#x p.RSH$] aSH =|Jnc @tVl8]y +x)x&;B)/ 3bZ:*6W.6 九. 简化
:IRQouTf:, 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。
TLT6z[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]>oI3&6s 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:
v])R6-T- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?(E?oJ)( +-*/&|^等
K/|qn) 2. 返回引用。
hO..j =,各种复合赋值等
tvR|!N } 3. 返回固定类型。
TSKR~3D# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4mwLlYZ 4. 原样返回。
}cd-BW operator,
ROj9#: 5. 返回解引用的类型。
?a{>QyL operator*(单目)
=g<Y[Fi2 6. 返回地址。
N7#,x9+E operator&(单目)
Dy^A??A[E} 7. 下表访问返回类型。
U{ZKxE operator[]
}ZkGH}K_} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[5wU0~>' operator<<和operator>>
ucX!6)Op ~NZ}@J{00_ 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。
7~2V5@{< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2O
"
~k
dEK bB template < typename Left >
gjc[\"0a5h struct value_return
&O|qx~( {
UmOK7SPi template < typename T >
pL`)^BJ struct result_1
z2god 1" {
91:TE8?Z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Pw/$
}Q9X } ;
NY\-p=3c7= n*y@3. template < typename T1, typename T2 >
=e| struct result_2
'$Fu3%ft {
)mE67{YJh~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
mL]5Tnc } ;
eGi|S'L' } ;
Ep8 y MURHv3 V
u1|5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
d;E
(^l ^=,N]
j 下面我们来剥离functor中的operator()
L,*# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Dt
Ry%fA_ '[Z.\ return l(t) op r(t)
b*dEX%H8sf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Lo
uYY:Q return op l(t)
Qvm[2mb return op l(t1, t2)
~RIa),GVX return l(t) op
{^6<Ohe4j return l(t1, t2) op
_v +At;Y return l(t)[r(t)]
QR*{}`+l return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ahrtl6@AS rj-Q+rgup 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
lCK|PY* 单目: return f(l(t), r(t));
4<y|SI! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
E9#.!re|^ 双目: return f(l(t));
WkSv@Y, return f(l(t1, t2));
eN-lz_..7 下面就是f的实现,以operator/为例
S\W&{+3 c*Q6k<SKR struct meta_divide
apd"p{ {
GdtR /1 template < typename T1, typename T2 >
ErY-`8U" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f$]ttU U {
</33>Fu) return t1 / t2;
( Y)a`[B }
ah|`),o(k } ;
cDqj&:$e <hzuPi@ 这个工作可以让宏来做:
A]AM|2 D ^5~)m6=2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$Y<(~E$FX template < typename T1, typename T2 > \
T(iL#2^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
axLO: Q, 以后可以直接用
C5&+1VrP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mBWhC<kKs 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
<7yn : (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。。。)
A:YWXcg <PTi>C8;r g].v 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
.Af H>)E V|G[j\]E< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6uubkt class unary_op : public Rettype
gfmaO] {
eW zyydl Left l;
r!HB""w public :
Uiu9o]n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V SUz+W >TddKR@C template < typename T >
FaA7m typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GN
?1dwI {
V9<CeTl' return FuncType::execute(l(t));
(]*!`(_b }
2W q/_: kG|pM54:^ template < typename T1, typename T2 >
[Se0+\,& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8!VFb+ {
jG~UyzWH; return FuncType::execute(l(t1, t2));
V'XvwO@ }
J&jig?t } ;
aFV d}RO0 >? ({ W.VyH|? 同样还可以申明一个binary_op
2Ik@L, X^ZUm template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i"U<=~ class binary_op : public Rettype
XIJ{qrDr {
P'q ._U Left l;
`8N],X Right r;
<|_b: public :
jj*e.t:F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7COJ.rA Mv^G%zg2 template < typename T >
?jRyw(Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7z4u?>pne* {
6N]V.;0_5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
1[r; }
{qkd63X o= N_0. template < typename T1, typename T2 >
,Jh('r7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C*fSPdg? {
b6~MRfx`7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
XG_Iq , }
kFF)6z:2 } ;
W_z?t; (8/Qt\3jv -(YdK8 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
aok,qn'j 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
JdW:%,sv DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
60St99@O 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。
13:0%IO 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
1F_ 1bAh$ 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。。。
zPT!Fa` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%xWscA%^u 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)
!%_H1jk 下面是修改过的unary_op
ua!g}m~ h2C1'+Q{9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0kB!EJ<OdG class unary_op
,-[dr|. {
,"!P{c Left l;
6X.lncE@p !rMl" Y[ public :
4$<-3IP, ^>f jURR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WxFrqUz %aeQL;# V template < typename T >
r`T(xJ!) struct result_1
ET7(n0*P}] {
4? a!6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2!^[x~t } ;
`X7ns? M1f^Lx template < typename T1, typename T2 >
v|v^(P,o struct result_2
JV#)?/a$z {
e!(0y)* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ck0R%| } ;
Z 7M%}V% gB?~!J? template < typename T1, typename T2 >
~CB6+t> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iEf6oM {
Eb<iR)e H= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
= ?hx+-' }
]8X Y"2b vQ}'4i8( template < typename T >
S6sw) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U-#t&yjh# {
O}!L;? return OpClass::execute(lt(t));
=*YK6 }
K"sfN~@rT[ _~`\TS8 } ;
]<;m;/H Svmyg] b:}`O!UBw 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
Z Tx~+'( 好啦,现在才真正完美了。
Pb|'f( 现在在picker里面就可以这么添加了:
LyB$~wZx~@ EMe6Z!k template < typename Right >
Gd~Xvw,u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
PIuk]&L^ {
L/w9dk*uv return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:fr 2K }
`1NxS35u 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
:I5]|pt OT9\K_ rZy38Wo gq6C6 [Pdm1]":( 十. bind
r'p;Nj. 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,0#5kc*X 先来分析一下一段例子
jG0{>P#+ +_?;%PKkuF FV/X&u8~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
N2VF_[l bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+OF(CcA^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zJ#e3o . 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
B(mxW8y 我们来写个简单的。
EO,;^RtB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
A`7uw|uO$ 对于函数对象类的版本:
'r%`(Z{~ daaEN( template < typename Func >
QY2!.a^q struct functor_trait
<=V2~
asB {
KLXv?4! typedef typename Func::result_type result_type;
l{4=La{?j } ;
^)b*"o 对于无参数函数的版本:
!+.|T9P w.cQ|_ template < typename Ret >
!UD62yw~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
zVs_|x=" {
Hi{c[; typedef Ret result_type;
"RH2% } ;
_VR Sdr5 对于单参数函数的版本:
!GMb~ n]x4twZ template < typename Ret, typename V1 >
2F3IC struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Mz<4P3"H {
9o P8| <+ typedef Ret result_type;
J?-"]s`J } ;
%#NaM\=8v 对于双参数函数的版本:
sb_>D`> `-4c}T template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
HB\y [:E struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!cLX1S {
:>'^l?b'WX typedef Ret result_type;
w&v_#\T } ;
3skq%;%Wsk 等等。。。
v I]|
W 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r]km1SrS A5Yfm.Jy template < typename Func >
O!sZMGF$p struct func_return
]?^m;~MQZ {
(]>c8;o#b template < typename T >
6Pl$DSu struct result_1
'M+iVF6 {
!1dCk/D&)8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zb~!>
QIz{ } ;
lMp)T** -<}_K,Ky` template < typename T1, typename T2 >
qSMSTmnQ struct result_2
El0|.dW {
Og%qv
Bj 6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DI9x]CR } ;
5_M9 T3 } ;
f6^H
Q1SSt c3!d4mC: ?YX2CJ6N 最后一个单参数binder就很容易写出来了
g!D?Yj4 Bfaj4i;_ template < typename Func, typename aPicker >
uI-te~] class binder_1
"sf8~P9qy {
/l0\SVwa> Func fn;
Ve7[U_" aPicker pk;
>t?;*K\x" public :
" 9 h]P^ (C,PGjd template < typename T >
V?HC\F- struct result_1
O} QTg {
+=Crfvt typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z)q9O_g9 } ;
r_I7Gd J`uV $l: template < typename T1, typename T2 >
(2QFwBW] struct result_2
//>f#8Ho {
+K;(H']Z<- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`pm6Ts{, } ;
A%oHx|PD a7nbGqsx binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(<(8(}x 2>.B*P template < typename T >
DK&J"0jz, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uOs
8|pj, {
%Ox*?l _ return fn(pk(t));
?A2#V(4 }
5X nA.?F^ template < typename T1, typename T2 >
{G/4#r
2> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?H0 #{!s {
&I:5<zK{ return fn(pk(t1, t2));
mE%H5&VSI }
m/JpYv~ } ;
EP'2'51 B:a&)Lwp0 :Y0*P 一目了然不是么?
U=QV^I Qm 最后实现bind
=5oE|F% -j`tBv) 5"c#OU template < typename Func, typename aPicker >
7$a,pNDw picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
B~V^?." {
O]~ cv^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7<mY{!2iF? }
h:<pEL !BP/# 2个以上参数的bind可以同理实现。
"D2`=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。
,*Tf9=z .4Jea#M&x 十一. phoenix
`Ou\:Iz0u Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M8ZpNa \eT0d< for_each(v.begin(), v.end(),
U{} bx (
9h<]; do_
fl!8 \4 [
g[0b>r7 cout << _1 << " , "
ib0M$Y1tIS ]
-{>JF .while_( -- _1),
u=5&e)v3 cout << var( " \n " )
<6)Ogv", )
F>%~<or );
* h!gjbi {PnvQ?|Z 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
S2kFdx*Zf 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
[,3o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=66dxU?} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(g`G(K_ 0hnN>? !=3[Bm G template < typename Cond, typename Actor >
/9,!)/j class do_while
2)Grl;T]s {
uwXquOw Cond cd;
U
]`SM6 Actor act;
eqb8W5h' public :
3J32W@}.K template < typename T >
']WS@MbJ struct result_1
uK6R+a {
MxD,xpf typedef int result_type;
@Z&El:]3> } ;
KbQ UA$gL= )pJ}
$[6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-hiG8%l5 O; 7`*}m template < typename T >
?{NP3
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zt/b S/ {
?'Y\5n/*$ do
Ly"u }e {
eY)ugq>' act(t);
pwtB{6)VH{ }
!}<d6&!py while (cd(t));
S}f3b N return 0 ;
rG|lRT3-K }
{?!=~vp } ;
_dky+ E I`^
7Bk.r Ua\]]<hj" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
47 xyS%X 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。
b
R> G%*a 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。
"SJp9s3 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。
[KR|m,QWp 下面就是产生这个functor的类:
? C1.g'}7 8/F}vfKEN +!h~T5Ck template < typename Actor >
{+%|nOWV class do_while_actor
l2vIKc {
dmI~$* Actor act;
@iwVU]j public :
YRa{6*M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
g X75zso @M-i$
q[4 template < typename Cond >
xl8=y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e&sZ]{uD } ;
:,Z'/e0& >-J%=P _;L%? -2c 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}Q&zYC]d 最后,是那个do_
h\| ~Q.kG ^YG'p?r.s (8T36pt~ class do_while_invoker
`Sgj!/!F {
"Zm**h.t public :
& mwQj<Z template < typename Actor >
d5Hp&tm do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+a1Or {
H3\4&q return do_while_actor < Actor > (act);
.'foS>W=t }
eB%hP9=:x } do_;
XrP'FLY o ;w>Dqem 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
vP6NIcWC3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(K9pr>le 最后来说说怎么处理break和continue
\ OPJ*/U 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。
x-27rGN 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 ]