一. 什么是Lambda
Z#+{ksU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
xHA6 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,
;W/K7} (-RZ|VdYg 4oY<O @E(_H$|E class filler
,9(=Iu-?1 {
w3,1ImrXp public :
{Z529Ns void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}mz6z<pJ_ } ;
r[>=iim /EN3>25"# ZB+N[VJs) 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
v4?qI >/ k/"^W.B aj 's.cwB: # &a'H vQV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
B,@<60u v<*ga7'S (QO8_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
L(p{>Ykcc j89C~xP6
H %Cb ` ^rN"\ 二. 战前分析
e|`QW|9 . 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
%gF; A* 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
E>/kNl 2wHvHH! S,K'y?6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YLr<^G-v /* --------------------------------------------- */
iIOA5 4!o vector < int *> vp( 10 );
RXMzwk transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
E]^wsS>= /* --------------------------------------------- */
g]'RwI sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?2Q9z-$ /* --------------------------------------------- */
PT9,R^2T! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O!0YlIvWv /* --------------------------------------------- */
mA ^[S.! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;TaR1e0 /* --------------------------------------------- */
z9@Tg=#i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%i7bkdcwk C%s+o0b -&PiD CM}1:o<<N 看了之后,我们可以思考一些问题:
n:hHm, 1._1, _2是什么?
`+IB;G1 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。
ohK_~ 2._1 = 1是在做什么?
0KW@j>=jK 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。
E *[dc 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。
2OXcP!\Y /~w!7n<7 W/(D"[:l% 三. 动工
()< E?D= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'cs!(z-{x XIM!] ^CIO,I ]0`*gKA template < typename T >
(1~d/u?2\ class assignment
k z|2PP {
7H$0NMP T value;
OH` |
c public :
o,| LO$~ assignment( const T & v) : value(v) {}
T#;W5<" template < typename T2 >
/ S32)=( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_[zZm* } ;
uSZCJ#'G fj2pD Cic %2 A-u 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
a;=)` 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
z/IA
@ CqMm'6;$a} r)ni;aP pGQP9r% class holder
:}QBrd {
==zt)s.G(+ public :
d~i WV6Va template < typename T >
+D[|Mi assignment < T > operator = ( const T & t) const
S6k
R o^2 {
K gN=b return assignment < T > (t);
~7!=<MW }
@J`o
pR } ;
{M`yYeo 1&zvf4 $]V,H" 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
lSMv9:N s} 2TJa static holder _1;
@ |bN[X L Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
vNMndo! 9q
+I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2nNBX2o&_ 而不用手动写一个函数对象。
HaJs)j MQs!+Z"m> ChvSUaCS 4LG[i}u.N 四. 问题分析
[NG~FwpRf 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
?]*WVjskE 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
/_WAF90R? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&cZQ,o 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9v\x&h 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~lBb%M 1M1|Wp 五. 问题1:一致性
noSkKqP 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
#Hn<4g"AjM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Rz sgPk L/ L#[ struct holder
s$%t*T2J> {
{Ad4H[]|] //
KT5amct template < typename T >
6tx5{Xl-o T & operator ()( const T & r) const
U yb -feG {
*5|;eN return (T & )r;
.uh>S!X, ] }
/M,C%.- } ;
<{ER#}b:O _i3?;Fds 这样的话assignment也必须相应改动:
tPp9=e2[s l|kGp~ template < typename Left, typename Right >
N8[ &1 class assignment
?\Bm>p%+ {
A#o ~nC< Left l;
o+],L_Ab Right r;
<<FBT`Y[ public :
w@![rH6~F
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+YJpVxYmZ template < typename T2 >
g=gM}`X% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z|M+
FHl$ } ;
JT,[; T1-.+&< 同时,holder的operator=也需要改动:
}'KHF0 `i `F$ ; template < typename T >
qWdob>u assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
67tB8X {
7&hhKEA return assignment < holder, T > ( * this , t);
`o4%UkBpM }
LJgGX,Kp 6"oG
bte 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。
p!o?2Lbiw 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;RW0Dn)Q qNuBK6E#4 return l(rhs) = r;
8{-
*Q(=/ 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。
6M#}&Gv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
TpGnSD 9
df GV!Z template < typename Tp >
u|+Dqe` class constant_t
Yn_v'Os2 {
oWLv-{08 const Tp t;
MqAN~<l [ public :
[*K.9}+G_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>^~W'etX| template < typename T >
8x`EUJ const Tp & operator ()( const T & r) const
rYCIU {
-NPX;e$< return t;
+C36OcmT~ }
&?H`MCvt } ;
pf`vH`r WB.w3w[f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_[pbfua 下面就可以修改holder的operator=了
B!x7oD9 3rj7]:Vr template < typename T >
veAdk9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,Ma%"cWVC {
Ez+8B|0P return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0i>>CvAl} }
em9nuXG pS~=T}o 同时也要修改assignment的operator()
$}JWJ\-] 2Ah B)8bG template < typename T2 >
HE:]zH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
MmQk@~ 现在代码看起来就很一致了。
6Zx)L|B f<;eNN 六. 问题2:链式操作
/[I#3| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
E/hO0Ox6 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
4vi[hiV 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
gLwrYG7@ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
eyuQ}R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,0@QBr5P eWr2UXv$ template < typename T >
+W"DN5UV struct result_1
{n{-5Y {
M Al4g+es typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`h~- } ;
ub]s>aqy y=2nV 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:
z:;yx hm0MO,i" template < typename T >
|`' WEe2 struct ref
<q`|,mc {
ZU;nXqjc typedef T & reference;
M9.FtQhK/ } ;
jt0f*eYE8 template < typename T >
0lU
pil struct ref < T &>
SNC)cq+{ {
L0qL\>#ejr typedef T & reference;
yeLd,M/I } ;
mM'uRhO+ i)(-Ad_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
13A~."b GHQm$|3I template < typename T >
C[CNJ66 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hV NT {
^fP5@T*f return l(t) = r(t);
;P^}2i[q>[ }
l4YTR4D 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
P"|-)d 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
h>A~yDT[ T2 TWb 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
fs2y$HN _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cvC 7#i[G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=3=8oF x8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
4!A(7
s4t 最后的布局是:
7
b{y Add
7 iQa)8, / \
s14ot80) Divide 5
_$yS4= . / \
(8(P12l _1 3
Ej<`HbJ'Q 似乎一切都解决了?不。
FAq9G-\B 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
|<#yXSi 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
\q"vC1,9 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
'/3\bvZ w$aejz`[ template < typename Right >
rnC<(f22 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Wf=hFc1_@ Right & rt) const
2>)::9e4 {
$PMD $c return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{( Ba }
K<v:RbU|[1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
B3p79j 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。
of>H&G)@ 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。
x5k6"S"1, 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。
_xM3c&VeG 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。
SKo*8r 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?
Ci?RuZ" 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:
{*X|)nr -ug-rdXV template < class Action >
'\P+Bu]6& class picker : public Action
!3\(
d{ {
G%T<wKD< public :
{"_V,HmEF+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
1$ENNq#0 // all the operator overloaded
*rC%nmJwk! } ;
CIQ9dx7> ew,g'$drD 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。
%V92q0XW 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:
(]$&.gE.F 3m"9q template < typename Right >
33NzQb picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9Yji34eDZ {
v"dl6%D" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MpJ]1 }
/p)y!5e MX7$f (Hy Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
E :UJ"6 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。
pZ 7KWk4 z=TuUl@ template < typename T > struct picker_maker
\n-.gG {
R".*dC,0'B typedef picker < constant_t < T > > result;
C+0BV~7J<< } ;
Q.SqOHeJ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
vZIx> {
o3.b='HAm typedef picker < T > result;
BWzo|isv } ;
{mA#'75a# =64Ju Wvo 下面总的结构就有了:
*!,k`=.([# 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。
FwDEYG 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。
l(~NpT{=V picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
+`TwBN,kp- 至此链式操作完美实现。
i7`/"5I $
3R5p $~T|v7Y% 七. 问题3
6W)#FO` 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
G4"[ynlWV 'L2[^iF9 template < typename T1, typename T2 >
8%;]]{(B ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/ 16 r_l {
d4LH`@SUZ- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Rc~63![O. }
2~@Cj@P] J!iKW 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
jC'Diu4|Q B`|H}KU template < typename T1, typename T2 >
m!:sDQn{3 struct result_2
Lasi)e=$< {
?DC;Hk< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
P,7beHjf } ;
:BUr8%l /?:q9Wy 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?
OZno 3Hn 这个差事就留给了holder自己。
<#e!kWGR? *YWk. CoM?cS S template < int Order >
*"j3x}
U< class holder;
D__*?frWpW template <>
BtKbX)R$J class holder < 1 >
_8OSDW*D5t {
Bmi9U public :
Wp//SV template < typename T >
kDWvjT struct result_1
#mc6;TRZO {
9TV1[+JWe typedef T & result;
Ai5D[ykX } ;
t<znz6 template < typename T1, typename T2 >
CDWchY struct result_2
;h7O_|<% {
{_X&{dZLX typedef T1 & result;
"@@Z{ } ;
7R>Pk9J template < typename T >
F vHd` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q#.+P1"U {
CR`}{?2H return (T & )r;
3 ~\S] }
]f3R;d template < typename T1, typename T2 >
;Y`k-R:E6A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PA>su)N$ {
Y> PC> return (T1 & )r1;
[HQ Bx`3TS }
q%k _C0 } ;
R5MY\^H/A 5w@Q %'o`I template <>
w-?Cg8bq< class holder < 2 >
GsC4ty {
>A1;!kGE# public :
G:{\-R' template < typename T >
*\F,?yU struct result_1
#[NNb?`F {
VseeU;q typedef T & result;
"6o5x&H } ;
F[==vte| template < typename T1, typename T2 >
JbEQ35r struct result_2
Y,s@FGI2 {
F(;C \[Ep typedef T2 & result;
g(F? qP_K } ;
pN7 v7rs template < typename T >
'Mm=<Bh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]$?\,` {
=E'
.T0v return (T & )r;
+@5*_n\e` }
j-wz7B template < typename T1, typename T2 >
,{u'7p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wT-@v,$ {
Com`4>0>I return (T2 & )r2;
dLy-J1h\ }
nV&v@g4Tt } ;
hDHIi\% $(eqZ<y #[ch?K 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
lF.yQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f/RDo4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}?XNA.Wz ,7|Wf
%X return l(i, j) = r(i, j);
B5fF\N^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
WHvU|rJ 7H5t!yk|9 return ( int & )i;
1rQKHC:| return ( int & )j;
m kHcGB!~ 最后执行i = j;
,?zOJ,wl 可见,参数被正确的选择了。
RTRi{p %H'*7u2 <P4*7:jX g?d*cwtU bjYaJtn 八. 中期总结
>*cg
K}!@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
[W2GLd] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
UAq%Y8KA 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J{bNx8.& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
auT'ATW7i 7JHS8C<] |8YP8o t?:Q "ZLujpZcG Z-B b,8 九. 简化
zm('\KvT 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
'4}c1F1T_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
I~.d/!>Z 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
K:g:GEDgf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
@"E{gM@B +-*/&|^等
:[ AP^ 2. 返回引用。
Zc9j_.?* =,各种复合赋值等
,dO$R.h 3. 返回固定类型。
n%YG)5; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
--9Z 4. 原样返回。
SJdi*> operator,
2>bV+[@B 5. 返回解引用的类型。
-d8||X[ operator*(单目)
$ZOKB9QccC 6. 返回地址。
+\ O[)\ operator&(单目)
Y!tjaL 9D 7. 下表访问返回类型。
/NDuAjp[@ operator[]
\1p5$0z 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Ft)Z'&L
operator<<和operator>>
6b8@6;&LI @~l?hf OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
r\-25F<e5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fx783 GqrOj++> template < typename Left >
23;e/Qr struct value_return
WZ<kk T {
2%DleR'i template < typename T >
j_r7oARL struct result_1
<XHS@| {
G2,r%|7ta typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{vJ)!'Eh } ;
gAY%VFBP0 @-ma_0cZQ template < typename T1, typename T2 >
dWI.t1`i struct result_2
weOzs]uc {
[?$| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`>q|_w\e } ;
v0dFP0.;& } ;
=!#iC?I ^!*?vHx: Vd{h|=J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'1}rQq Z B9Dh^9?L 下面我们来剥离functor中的operator()
/Jc?;@{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$J |oVVct a*pZcv< return l(t) op r(t)
|-zwl8E return l(t1, t2) op r(t1, t2)
jj)9jUz return op l(t)
sJlX]\RLQ return op l(t1, t2)
,qRSB>5c return l(t) op
LaZF=<w( return l(t1, t2) op
%;0w2W return l(t)[r(t)]
a .5s5g)8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}eX_p6bBw ?;,Al`/^ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
|<.b:e\4 单目: return f(l(t), r(t));
v`hv5wQ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*x|
<\_+ 双目: return f(l(t));
^gFjm~2I return f(l(t1, t2));
a{h(BI^~ 下面就是f的实现,以operator/为例
lxK_+fj
q ED/-,>[f struct meta_divide
T^a {#B {
t.pg;# template < typename T1, typename T2 >
Q;P ~' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D^PsV {
9ok|]d P return t1 / t2;
=tcPYYD }
Xh]\q) } ;
H/V%DO z1+rz% 这个工作可以让宏来做:
LM'` U-/e$ +^+wS`Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
A!k} template < typename T1, typename T2 > \
ud:?~?j&w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<nsl`C~6g0 以后可以直接用
(?\ZN+V) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zs"AYxr 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
f
5i`B*/ (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。。。)
%FFw!eVi LO61J_J< QBsDO].J< 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
o33{tUp' t=\V&, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;oFaDTX] class unary_op : public Rettype
ga^<_;5< {
)+t5G>yKK Left l;
xdo{4XY^*W public :
<Awx:lw. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N2&aU?`e L)nVNY@Mc template < typename T >
4_.k Q"'DH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
paBGJ~{= {
h/TPd] return FuncType::execute(l(t));
'fAD Dh} }
>qF KXzI ` 4EOy:a
template < typename T1, typename T2 >
x#8=drh.:C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MZjiJZaO:L {
hTG
d Uw] return FuncType::execute(l(t1, t2));
_SP
u`=~K }
UiZ61lw } ;
pn $50c |16
:Zoq 1UM]$$:i 同样还可以申明一个binary_op
ygfqP {hg$?4IyQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*>'R
R< class binary_op : public Rettype
"tj#P {
^p7( Left l;
qBNiuV;* Right r;
,xh9,EpBk public :
2@&|hd=- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KncoIw -KNJCcBJ template < typename T >
blN1Q%m6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gj ^bz'2 {
Np-D:G return FuncType::execute(l(t), r(t));
:> q?s }
ibuI/VDF }1W$9\% template < typename T1, typename T2 >
r#Fu<so, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`P5"5N\h {
xqtjtH9X return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
kxmS }
YQ)m?=+J } ;
%xfy\of+Nk $KKaA{0- +i>q;=~ 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
$ B9=v 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
tQ~B!j] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
bvx:R ~E$ 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。
I7~|!d6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9>#|~P&FE 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。。。
'oHR4O* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"P{&UwMmh 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)
4r. W:}4: 下面是修改过的unary_op
uf^:3{1 bevT`D template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1 ~7_! class unary_op
*02( J {
RrHnDO' Left l;
cBI)? =eqI]rVj^ public :
'/H(,TM [KH?5C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vs. uq cWc)sb template < typename T >
<yS"c5D6 struct result_1
V</T$V$ {
pNlisS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pD# "8h } ;
ElXe=5L\# uB1!*S1f template < typename T1, typename T2 >
k^pu1g=6I struct result_2
hzLGmWN2j8 {
nEm7&Gb typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W6O.E } ;
@WHd(ka! -YV4
O template < typename T1, typename T2 >
^qqHq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i8YgG0[) {
zt2-w/[Q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WdqK/s<jM }
qm=F6*@} t4_K>Mj+d template < typename T >
6\Vu#r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1ckw[ 0d {
G=cH61 return OpClass::execute(lt(t));
k6L373e#Q }
iwJ-<v_:h %_MR.J+m2 } ;
X&s\_jQ `_U0>Bfg; |/^aLj^u 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
Zfv(\SI 好啦,现在才真正完美了。
!otq
X- 现在在picker里面就可以这么添加了:
m=\eL~h S1juAV= template < typename Right >
|D`b7h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4VJzs$ {
}r~l72
` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{2k<
k(, }
(l8r>V 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。
Zmbz-##HQ qb>r\bc BMWeD E'S;4B5? a/<pf\O 十. bind
wu!_BCIy 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。
:.[5(' 先来分析一下一段例子
Gx_`|I{P O;BMwg_7 <<On*#80w
int foo( int x, int y) { return x - y;}
/W$y"!^)J1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
v#%>uLl bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*_/eAi/WG 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
8pL>wL
&C 我们来写个简单的。
Na 9l# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
VWA -?%r 对于函数对象类的版本:
f+TBs_ yCkW2p]s,K template < typename Func >
)-?uX.E{ struct functor_trait
fo\J \ {
}RN=9J typedef typename Func::result_type result_type;
S5E,f?l } ;
XJlDiBs9=Q 对于无参数函数的版本:
qe6C|W~n N7$DRG/<b template < typename Ret >
18p3 struct functor_trait < Ret ( * )() >
v`+n`DT {
~?`9i>3W~ typedef Ret result_type;
K jn& } ;
oY2?W 对于单参数函数的版本:
H&yFSz}6a :S99}pgY template < typename Ret, typename V1 >
4&]To@> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
AYPf)K;% {
'tV"^KQHI typedef Ret result_type;
$-fj rQ } ;
^=izqh5S 对于双参数函数的版本:
[Z5}2gB& 3h[:0W!C] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Xs%R]KOwt struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
cEdz;kbUM {
LN~N
Fjs typedef Ret result_type;
Bgk~R.l } ;
}W@#S_-e8 等等。。。
#zSi/r/=1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
K.#,O+-Kg` `hK>bHj template < typename Func >
{?
K|(C struct func_return
CFkW@\] {
K.V!@bPlw9 template < typename T >
,Y g5X struct result_1
hk"9D<&i>b {
l?@MUsg+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`b^#quz } ;
gc,J2B]61 eHR&N.2 template < typename T1, typename T2 >
OXIu>jF struct result_2
$/<"Si&( {
A"\P&kqMV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tyn?o } ;
9*-pden
l } ;
xJ=ZQ)&] F=
_uNq as\<nPT{Fj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Xc8= 2n [D<RV3x9 template < typename Func, typename aPicker >
KlVi4.] class binder_1
(E"&UC[ {
Gs_*/E7, Func fn;
pIZLGsu[ aPicker pk;
u_}`y1Xu# public :
3r~>~ueZ gtaV6sD template < typename T >
;PfeP;z struct result_1
pIID=8RJ. {
|dl0B26x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
||{T5E-.F } ;
Gsds!z$ cW81 template < typename T1, typename T2 >
G8^0^@o struct result_2
*<`7|BH 3 {
_Hz~HoNU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iX8h2l } ;
G*P[z'K= N`,7 FI} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
936Ff*%(l ]k[Q]:q template < typename T >
I!|y;mh:it typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V;>9&'Z3 {
wFK:Dp_^ return fn(pk(t));
CTh1+&Pa }
& cM
u/ } template < typename T1, typename T2 >
/#-,R,Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K)<Wm,tON {
2x-'>i_|g return fn(pk(t1, t2));
Gkdm7 SV }
gIV3n#-{L } ;
g8%MOhg !7A"vTs 6@"Vqm|HD 一目了然不是么?
(\Rwf}gyR 最后实现bind
8ku?
W I#i?** +90u!r^v template < typename Func, typename aPicker >
<T(s\N5B= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.yZK.[x4 {
o `b`*Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Iv'RLM }
B1|?RfCe xL9:4'I 2个以上参数的bind可以同理实现。
X}3P1.n: 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。
]O6KKz ?RZq =5Um& 十一. phoenix
[yO=S0 e Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
zl0;84:H TcR=GR*cJ for_each(v.begin(), v.end(),
dVvZu% DFp (
o^6jyb!j do_
Z+Kv+GmqH [
WLE%d]'%M cout << _1 << " , "
_GE=kw;: ]
2>\b: .while_( -- _1),
\BLp-B1s cout << var( " \n " )
-<8B, )
YKc>6)j );
%_>Tcm= - o4@#p> > 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:
DP|TIt ,Rl 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
)X7e$<SU* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
OWqrD@ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
cZ^wQ5= P=c?QYF k}X[u8A template < typename Cond, typename Actor >
*U
M!( class do_while
f(!E!\&n^ {
FH4u$g+ Cond cd;
{W-5:~?" Actor act;
Sc$gnUYD{ public :
Dzo{PstM% template < typename T >
'c#IMlv struct result_1
dl:-k r8 {
Jth=.9mrM typedef int result_type;
3u*82s\8T } ;
Ky *DfQA ;xhOj<: do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[ne"
T 'm[6v} template < typename T >
L1rwIOgq^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U{"f.Z:Ydo {
'6O|H do
,6DD=w 0r {
b"Zq0M0l act(t);
*_PPrx5 }
)AJ=an||5 while (cd(t));
!5&%\NSv return 0 ;
~> PgJ^G }
]dq5hkjpU } ;
IJ0#iA. T \2j|=S6 \04mLIJr9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
t}VwVf<K 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。
JIMWMk;ot 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。
+ZclGchw 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。
b_|u< 下面就是产生这个functor的类:
BMpF02Y|4 ~\[?wN 9s(i`RTM template < typename Actor >
Fom>'g* class do_while_actor
q4k.f_{ {
PS$k >_=t Actor act;
nS.2C>A public :
5/ * >v do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/=TH08 IM=+3W;ak template < typename Cond >
HxZ.OZbR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
E?cZbn*>` } ;
:Jk33 N4y0 ) "[HZ/ g_vm&~U/' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
p,;mYm s 最后,是那个do_
bK4&=#Zh 6{.J:S9n
U(*yL- class do_while_invoker
%'0&ElQ {
ybE[B}pOeZ public :
@\jQoaLT$_ template < typename Actor >
hVM2/j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
SO3cY#i
z" {
,Kw5Ro`I: return do_while_actor < Actor > (act);
8_a3'o%5 }
|` "? } do_;
Za%LAyT_s 7Cy<mS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}Eh*xOta 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
EnJ!mr 最后来说说怎么处理break和continue
=|,A%ZGF$ 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。
PS@ *qTin 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 ]