一. 什么是Lambda
Nw'03Jzx_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
R`cP%7K 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,
N"G aQ /3,Lp-kp <-!1`@l> W\k8f+Ke class filler
X)[tb]U/Wx {
><
$LV& public :
<;S$4tux void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)^ Y+Vn } ;
)rK2%\Z zo(#tQ-'m ^sD
M>OHp 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
WJOoDS!i ^iMr't\b C~B ]@xxK) Q+=pP'cV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&
"&s, 3$nK
uqC#h,~
0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
V_gl#e# /ooGyF :J`@@H cK+TE8ao 二. 战前分析
RJ{$`d 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。
=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
$]We | |nZ^RCHog RW L0@\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cjEqN8 /* --------------------------------------------- */
m!/TJhiQ vector < int *> vp( 10 );
D=-}&w_T" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Hw]E#S /* --------------------------------------------- */
;7lON-@BI sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.J)TIc__|A /* --------------------------------------------- */
HrBJi int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
U =.PL\ /* --------------------------------------------- */
{h?pvH_> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2h /* --------------------------------------------- */
}`B
.(3n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
G%erh}0~ >ou=}/< JXK\mah ETdXk&AN 看了之后,我们可以思考一些问题:
\)6glAtN 1._1, _2是什么?
e^Zm09J 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。
\Fz9O-jb4 2._1 = 1是在做什么?
4!/JN J 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。
R |c=I}@F 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。
DXiA4ihr= JN0h3nZ_ (F4e}hr& 三. 动工
?G,4N<]Nu 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
VL9wRu; q-JTGCFl &kg^g%% H#TkIFo] template < typename T >
0^ODJ7 class assignment
iS$[dC ?N {
S<i$0p8J; T value;
J/je/PC public :
=0)|psCsM assignment( const T & v) : value(v) {}
-tg|y template < typename T2 >
(;l@d|g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
E3uu vQ#| } ;
BsQ;`2 NI V}hf YF UM7@c7B? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4\;zz85E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Mn0.!J
" \OwF!~& 54_}9_g &6x(%o| class holder
C%o|}i v" {
#A/OGi public :
OIblBQ! template < typename T >
B.8B1MFm assignment < T > operator = ( const T & t) const
V\L;EHtc$ {
nrl?<4_ return assignment < T > (t);
?v2_7x& }
W'./p"2g } ;
f;e#7_ h.\I
tK{) hfwJZ\_60 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:
;+ hh|NiQ cE\w6uBR1 static holder _1;
hG1$YE Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
S2$E`'
J ]v
${k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g NI1W@) 而不用手动写一个函数对象。
T)! }Wvv kF|$oBQ EG{+Sz 7<j!qWm0 四. 问题分析
4$Ai!a 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。
`cGks 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。
F-;J N 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
bQaRl=:[: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Id=20og 下面我们可以对这几个问题进行分析。
w~]2c{\Qz n_QuuUB 五. 问题1:一致性
k\OZ'dS 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?|
$[T~<I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
yX
rI ufL,Kq4 struct holder
KMhrw s{&B {
ktU:Uq //
534pX7dg template < typename T >
iA[T'+.Y T & operator ()( const T & r) const
<exCK*G {
QytO0K5
return (T & )r;
>@N.jw>#T }
^A ]4 } ;
e#}t
am =]@Bc
7@ 这样的话assignment也必须相应改动:
G"r{!IFL Q4mtfpiDx template < typename Left, typename Right >
YdI6|o@vc class assignment
u$w.'lK {
ckX8eg!f Left l;
#hBqgG:> Right r;
S1r{2s& public :
ic G 9x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
SrA6}kS template < typename T2 >
Md6u4c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
wG O-Z']i } ;
H [+'>Id: {JWixbA 同时,holder的operator=也需要改动:
t_/qd9Jv 9^Xndo]y template < typename T >
%Vo'\| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4H;g"nWqO {
3\2&?VAjR return assignment < holder, T > ( * this , t);
#mH28UT }
WDNj7 0,0WdJAe 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。
v0'z''KM! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_~Lu% *r>Y]VG;S return l(rhs) = r;
ufR|V-BWx 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。
eI|FrBq% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~&/Nl_# uJ"#j
X template < typename Tp >
Vb 36R_u class constant_t
:MDFTw~ | {
jhT/}"v const Tp t;
G>dXK,f<B0 public :
.t^1e constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!le#7Kii template < typename T >
@>`N%wH' const Tp & operator ()( const T & r) const
pDC`Fi {
1xxTI{'g[ return t;
<a
CzB7x }
b#709VHm } ;
axG%@5 !rx5i 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0>Kgz!I 下面就可以修改holder的operator=了
Y}vV.q o &b\bK%E template < typename T >
uxW |&q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
iR4"I7J {
$hM9{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
J^kSp }
pE1uD4lLb eT F s9$ 同时也要修改assignment的operator()
98}l`J=i #,jm3Mqj template < typename T2 >
j1JdG<n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
zPvTRW~H\ 现在代码看起来就很一致了。
H2_6m5[&, @C'qbO{ 六. 问题2:链式操作
=+e;BYD#! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V g7+G( , 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。
dDe$<g5L4 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Ud-c+, xX 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Ze`ms96j{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>wV2` 6 ]{-ib:f~ template < typename T >
5t-(MY struct result_1
7r3EMX\#Qm {
f+Bv8 g typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}g.)%Bw! } ;
O sIvW'$\ =rNI&K_< 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:
Yu%ZwTvw Oi!uJofW template < typename T >
U,9=&"e b struct ref
r-}C !aF] {
~RM_c typedef T & reference;
}5gQ dj[Y } ;
uY)|
template < typename T >
}
AHR7mu= struct ref < T &>
9H%L;C5< {
u_)'} typedef T & reference;
@}e5T/{X}T } ;
-[lOf *Q3q(rdrp 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
E7Pz~6 nrZZk QNI template < typename T >
s4\_%je<v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)e\IdKl= {
<yEd'Z return l(t) = r(t);
/`B:F5r }
"\Nn,3qp 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。
7gbu7"Qc 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
IsiCHtY9 *p%=u>?& 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
20RI S j _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v+`gQXJ"G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^&8xfI6? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!.5,RIf 最后的布局是:
[,ns/*f3R Add
d#3E'8 / \
Hk|wO:7Be Divide 5
U>
1v oc / \
xrl!$xE
GX _1 3
QPpC_pZh 似乎一切都解决了?不。
w57D qG> 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。
kC-OZ VoO 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。
{`1gDKH 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:
^NiS7 )FX b$1W> template < typename Right >
3N 5b3F assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6{PlclI ! Right & rt) const
La'XJ|>V {
S U$U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z |CL:)h }
J PK(S~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|.Y}2>{ 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。
P+nd?:cz 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。
aqzIMOAf 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。
;/g Bjp]H 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。
8!(09gW'> 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?
{]6Pd`- 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:
/KH,11)yc "WE*ED template < class Action >
8%D 2G i class picker : public Action
3c.,T {
wXnluE public :
ii:E>O(0B picker( const Action & act) : Action(act) {}
?m>!P@
M // all the operator overloaded
&;]KntxB } ;
Tweku}D7 5ps7)] 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。
OkaNVTB 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:
^TF71uo %DR8M\d1~H template < typename Right >
W2F *+M picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cg]>*lH {
oi:!YVc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1Vy8TV3D }
:sL?jGk\ :7[20n}w Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>q7/zl 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。
Qaeg3f3F3 wYAi-gdOi template < typename T > struct picker_maker
kI|7o>}< {
n3Q Rn^ typedef picker < constant_t < T > > result;
nA?Ks!9T } ;
lrL:v~g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
gJC~$/2 {
.ZK^kcyA typedef picker < T > result;
vle`#c. } ;
(764-iv( o!-kwtw`l 下面总的结构就有了:
zo>@"uH4 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。
C_ 4(-OWq 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。
$4ZjN N@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
y1c2(K>tu 至此链式操作完美实现。
6k- a*(,ydF|L eN{ewn#0. 七. 问题3
Qf#=Y j 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
=dM'n}@U
,\Uc/wR template < typename T1, typename T2 >
s i=m5$V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x=%wPVJ {
O.Xhi+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NA;OT7X[ }
aF]cEe F9PXQD( 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:
xjK@Q1MJ eOU v#F template < typename T1, typename T2 >
3s
B9t X struct result_2
k|D =Q {
eRm 9LOp typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6O0CF}B* } ;
DT#F?@LG( G'IRqO*] 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?
GMW,+ 这个差事就留给了holder自己。
]7DS>%mY( LzGSN
'LW~_\ template < int Order >
bTep TWv class holder;
(F=q/lK$ template <>
"l[ c/q[ class holder < 1 >
`*-rz<G {
7+;CA+; public :
Bh
,GQHJ template < typename T >
N SkIzaNY struct result_1
!}I+)@~\w {
/:-Y7M* typedef T & result;
SodYb } ;
HyGu3 template < typename T1, typename T2 >
:TkR]bhm struct result_2
/w
"h'u {
h;DLD8L typedef T1 & result;
)PCh;P0C } ;
|!hN!j*) template < typename T >
Hkzx(yTi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C7Ny-rj}IA {
b`&
:` return (T & )r;
Zg=jDPt} }
Wi<g template < typename T1, typename T2 >
K.r
"KxCm| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XpIl-o&re {
f=paa/k0 return (T1 & )r1;
G3${\'< }
QA=mD^A } ;
2}0S%R( /vNHb_- template <>
B2T=O % class holder < 2 >
[DD#YL\P {
lcfX(~/m^ public :
jeWI<ms template < typename T >
5fY7[{2 struct result_1
^E]y >Y {
;/ASl<t, typedef T & result;
OOZxs?pR } ;
^?R8>97_? template < typename T1, typename T2 >
8fWk C<f} struct result_2
X[J? {
vM?jm!nd typedef T2 & result;
"1z#6vw5a } ;
m5
l,Lxj template < typename T >
U#g,XJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
JIU8~D {
cxz\1Vphd return (T & )r;
@&9 ,0x }
RfQ*`^D template < typename T1, typename T2 >
TxP8&!d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LXS)(-& {
T7LO}(I.& return (T2 & )r2;
{66P-4Ev( }
OJT%?P%@{ } ;
_fjHa6S ^8V8,C) /Y0oA3am 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Lq]t6o] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
LO@o`JF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
bzyy;`;6Q~ bsv!z\} return l(i, j) = r(i, j);
]S7>=S 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NudY9~ 'cPE7uNT return ( int & )i;
,;)_$%bHc return ( int & )j;
:wY(</H 最后执行i = j;
q!y!=hI 可见,参数被正确的选择了。
Nin7AOO 89P'WFOFK E~
+g6YlT ub9,Wd"^ T;sF@? 八. 中期总结
&Y jUoe 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:
8;$zD]{D1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
B\\M%!a> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
O&evv8 6L 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
MuF{STE>-> X86r`} ZZrvl4h ~S~4pK e/R$Sfj] qCy
SL lp0 九. 简化
D_M73s!U 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。
Kb~i9x& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z<OfSS_]R 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:
GQ6~Si2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
#'8'5b +-*/&|^等
HQGH7<=Om 2. 返回引用。
TT^L)d =,各种复合赋值等
KJi8LM 3. 返回固定类型。
NeR1}W 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
N)
'|l0x0 4. 原样返回。
b8&z~'ieR operator,
?/}-&A" 5. 返回解引用的类型。
r1[#_A`Yn operator*(单目)
!|~yf3 6. 返回地址。
,SH^L|I operator&(单目)
p9[gG\ 7. 下表访问返回类型。
!@[@&. operator[]
e'2w-^7 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_Lgi5B% operator<<和operator>>
( "wmc"qH zxC~a97` 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。
C&f{LpB` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
OZ4% 6/ `>u^Pm
template < typename Left >
m[<z/D struct value_return
O |0V mm
{
6+/BYN!&4 template < typename T >
n!h952" struct result_1
d,E2l~s {
#D^(dz* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
VJS1{n=;k } ;
"0m\y+%8 s&M#]8x;x template < typename T1, typename T2 >
r#(*x 2~, struct result_2
4[rX\?^e {
Lklb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Bpp(5 } ;
WDF6.i ? } ;
<q:2' 4o 8TCbEPS@Q ZM_-g4[H 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$|VD+[jSV '5\?l:z 下面我们来剥离functor中的operator()
eA-$TSWh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
o,!W,sx_ / !aVv return l(t) op r(t)
GpXU&A'r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
zU";\); return op l(t)
:nS p
return op l(t1, t2)
~j[mM E} return l(t) op
!RwMUnp return l(t1, t2) op
Dv}VmC"" return l(t)[r(t)]
l} W">
yQ0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
YLp#z8 1e I@ D<rjR 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:
3XhLn/@ 单目: return f(l(t), r(t));
Z9zsvg return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&:#"APX 双目: return f(l(t));
m6o o-muAr return f(l(t1, t2));
;-VXp80J 下面就是f的实现,以operator/为例
H(DI /"N gH/(4h struct meta_divide
<*z9:jzQ {
a 1~@m[ template < typename T1, typename T2 >
b$Q#Fv&P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
__i))2 {
Q#pgl return t1 / t2;
}@vf=jm> }
NW~`oc)NS } ;
?tkd5kE 8xx2+ 这个工作可以让宏来做:
F@1Eg p*|Ct #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+@MG$*}Oz template < typename T1, typename T2 > \
i([|@Y= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
sPRs;to- 以后可以直接用
^]9.$$GU\A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
JPq' C$ 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>cY! (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。。。)
/\m>PcPa nBtKSNT#Q te+r.(p 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
xd!GRJ<I K}tC8D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a.up&g_$
class unary_op : public Rettype
&,'CHBM {
rhC
x&L Left l;
2[1lwV public :
35Fs/Gf-n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>+Y@rj2
m">2XGCn template < typename T >
i)@H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`Gh#2U {
^"+Vx9H"{ return FuncType::execute(l(t));
/e7BW0$1 }
6f&qtJQ<A
\1?: template < typename T1, typename T2 >
U?j[
8z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!DXK\,;> {
43Ua@KNi return FuncType::execute(l(t1, t2));
PDpDkcy|QM }
_.5ABE } ;
dQI6.$? T_oL/x_; M!
uE#| 同样还可以申明一个binary_op
R!2E`^{Wl vpoJ{TPO
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
14yzGhA class binary_op : public Rettype
{$'oKJy* {
U\6Ee-1#_ Left l;
h-5] nL3 Right r;
`A$zLqz)Vm public :
T<U_Iq binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
34t[]v|LD h 2C9p2. template < typename T >
Oox,4& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Duq.`XO {
$;j{?dvm. return FuncType::execute(l(t), r(t));
TTo5"r9I8 }
te&p1F ?e[]UO template < typename T1, typename T2 >
.|GnTC q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uk)D2.eS, {
9.Yn]O return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.> ^U
mM }
9Qn*frdY, } ;
vn ^* 6 IKi*} I~25}(IDZ" 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
]_2<uK}fg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"*N]Y^6/A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
6QNO#!; 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。
%=5 m!"F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:7pt=IA 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[T F 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
p&ZLd`[ 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)
S=X_7V
下面是修改过的unary_op
yOyuMZo6 Y|aaZ|+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
o.])5i_HV class unary_op
2Y%E.){ {
J pKCux Left l;
L[lS
>4eN wZ/b;%I! public :
[#/@v/`
qIk(ei unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iH)-8Q bP{uZnOM2P template < typename T >
~4M?[E& struct result_1
d*Kg_He- {
=p&uQ6.i+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IvM>z03 } ;
:jGgX>GG TTz_w-68 template < typename T1, typename T2 >
[+b&)jN*2 struct result_2
%^bN^Sq
- {
y@\J7 h: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2UEjn>2 } ;
&Tk@2<5= @!%HEs!# # template < typename T1, typename T2 >
h
F *c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Fy^MI*}BZ {
YBQ{/"v%| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
?$%2\"wX~7 }
dA$qzQ K"VRHIhfg template < typename T >
|%fM*F^7/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6='x}Qb \H {
!p(N
DQm return OpClass::execute(lt(t));
Ky)*6QOw }
^zR*s |1Q {Zf 9}
!qF } ;
_yc&'Wq >\Ml\CyL 2E0$R%\ 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
Hs(U|BXU 好啦,现在才真正完美了。
{GS$7n 现在在picker里面就可以这么添加了:
P]`m5 N u-HBmL template < typename Right >
pSS8 %r%S' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w~WW2w {
|:5[` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1D)=q^\I }
?Z"<&tsZ 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。
X!f` !tZ:{ 9oxn-)6JC qp2&Z8S\D Vnnl~|Xx O
718s\# 十. bind
w>6cc#>q 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。
Mtq^6`JJ' 先来分析一下一段例子
2Z*^)ZQB a
VIh|v 6>F]Z)]} int foo( int x, int y) { return x - y;}
<CGJ:% AY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N3?hu} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#~6au6LMC 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。
5U<;6s 我们来写个简单的。
nSB@xP#& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
JI|MR#_u 对于函数对象类的版本:
td(4Fw||1y ]BY<D`$$P template < typename Func >
;<nQl,2N struct functor_trait
n{xL1A=9 {
;7N~d TBQ typedef typename Func::result_type result_type;
"$PX[: } ;
wak'L5GQE 对于无参数函数的版本:
^THyohK `*--vSi template < typename Ret >
Q ;$NDYV1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
obSLy
Ed {
GJn ~x typedef Ret result_type;
?TY/'-M5 } ;
;BYv&(#u1q 对于单参数函数的版本:
@Jr@
fF} ?a'P;&@7 template < typename Ret, typename V1 >
#]lK! : struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]%I|C++0 {
t(=Z@9)]4F typedef Ret result_type;
CL<m+dW%* } ;
xc_-1u4a9 对于双参数函数的版本:
TV*@h2C"i E{}Vi>@V? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
287)\FU;3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
jQ9i<-zc {
e\'=#Hw typedef Ret result_type;
^/7L(
} ;
)G@/E^ySM 等等。。。
70yM]C^ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
MUvgmJsN tqicyNL template < typename Func >
7q'T,'[ struct func_return
0M 5m8 {
FmC
[u template < typename T >
{}N=pL8MS struct result_1
n_@cjO {
pEX|zee typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
><"0GPxrx } ;
do=s=&T HiTj-O template < typename T1, typename T2 >
>PONu]^ struct result_2
esK0H<] {
*e
*V%w~75 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_q3|Ddm2LN } ;
P%Tffsl
} ;
;B6m;[M+ Pm!/#PtX U$^ $7g 3 最后一个单参数binder就很容易写出来了
tzdh3\6F DI7g-h8` template < typename Func, typename aPicker >
IHvrx:7 class binder_1
CyD)=e{ {
5nv1%48Ri Func fn;
nbdjk1E`~ aPicker pk;
6$LQO),, public :
xoyH5ZK@ *{s
3.=P. template < typename T >
zE1=*zO` struct result_1
ZA.i\
;2 {
Jj,fdP#\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hvOl9W> } ;
I#9q^,,F =w2_1F" template < typename T1, typename T2 >
/'Q2TLy= struct result_2
xBg.QV {
":V,&o9n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\2VYDBi?| } ;
y sFp` [WW ~SOJe binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(I\qTfN4 %3mh'Z -[f template < typename T >
d{*e0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D);w)` {
; )rXQm return fn(pk(t));
*g!7PzJ' }
Qs7*_=+h template < typename T1, typename T2 >
x5%x""VEK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G'f5MP1 {
C}Ucyzfr,p return fn(pk(t1, t2));
l{4rKqtX }
)k6kK} } ;
'O[0oi& h#(J6ht p-JGDjR0G 一目了然不是么?
2tI ,`pSU 最后实现bind
@tg4rl <T+{)FV -&JQdrs template < typename Func, typename aPicker >
j6DI$tV~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
p^*A&7d:P {
Q$8&V}jVW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
z`(">J }
0UOjk.~b oJe`]_XZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
_q=ua;I& 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。
p}K.-S`MQ %hCd*[Z}j 十一. phoenix
$c }-/U 8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,f^ICM rWNywxnT for_each(v.begin(), v.end(),
osZ]R (
Lf+"Gp do_
B\Uocn [
lL"ANlX-P cout << _1 << " , "
V2LvE.Kj ]
}0idFotck .while_( -- _1),
|ZtNCB5{^j cout << var( " \n " )
W$Sc@!M3{ )
MZ"|Jn );
s"B+),Jod )%vnl~i! 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:
#dDM
"s 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
][`% vj9r operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
E_T!|Q. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@^Yr=d ba 3{9d5p|\i }va>jfy template < typename Cond, typename Actor >
yoG*c%3V? class do_while
4}F~h {
yZkS
Cond cd;
{3!E8~ Actor act;
t[o_!fmxZ public :
a6!|#rt template < typename T >
t4Pi <m:7 struct result_1
e\r%"~v {
?@CbaX~+K typedef int result_type;
P(cy@P,D } ;
)W*A[c
2 #Fz/}lO do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
M.\V/OX 4/AE;yX template < typename T >
ip!-~HNwJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$rm/{i_7 {
0t7vg#v| do
Z7p!YTA {
8\Bb7* act(t);
K/M2L&C }
A\<W x/ while (cd(t));
3<HZ)w^B return 0 ;
4d\V=_);r }
Ui.S)\B } ;
DB3qf>@? nM|F
MK^ VhN 6
oI 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1P?|.W_^1 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。
Z}S7%m 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。
H{hzw&dZ<P 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。
v?_L_{x;W 下面就是产生这个functor的类:
(D0\uld9 tE,&
G-jU EYA=fU template < typename Actor >
'}$$0S.DC class do_while_actor
8p]9A,Uq& {
i!)\m0Wm Actor act;
oI-,6G} public :
**JBZ \' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
sO{TGk]* f$ 7C 5 template < typename Cond >
%~L"TK`? picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~z)JO'Z$
} ;
#mkf2Z=t- MUSsanCA Q89fXi0Ivb 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
FG^lh 最后,是那个do_
sE&1ZJ]7 HI7w@V8Ed -5JN` class do_while_invoker
["[v {
)]kxLf# public :
3S"
/l template < typename Actor >
,B'fOJ.2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.y<u+) {
|}b~YHTs return do_while_actor < Actor > (act);
7}vI/?r }
kpXxg: c } do_;
zd/kr me@)kQ8M 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
DTG-R>y^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SDB \6[D 最后来说说怎么处理break和continue
Bj<s!}i{[ 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。
4:5M,p 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 ]