一. 什么是Lambda
1]"S? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
juQ?k xOB 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,
!1#=j;N` jxZ_-1 h#Z~x S&F;~ class filler
4MoxP {
++BQ==@ public :
K@?K4o
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7
b{y } ;
C?]+(P or(P?Ro aZmac'cz{ 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:
_$yS4= . *t`=1Ioj >6|Xvtf l - ~PX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
q:mqA$n j2oU1' b ~BgNMO;| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U%)*I~9 m,Mg ]?_V+F } a!HbH 二. 战前分析
=WK's8FB;8 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。
{5(M 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
d~y]7h | b@B\2BT ,Y@4d79 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{( Ba /* --------------------------------------------- */
EQX?Zs?C vector < int *> vp( 10 );
:M.]- +( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/}(\P@Z /* --------------------------------------------- */
juMHc$d17 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
A`V:r2hnb /* --------------------------------------------- */
vb$i00? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
)Ut9k /* --------------------------------------------- */
LAuaowE\v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5s<.qDc /* --------------------------------------------- */
Vg7BK% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z& bIjp GK{~n 1_>w|6;e nMOXy\&mI 看了之后,我们可以思考一些问题:
58]t iP" 1._1, _2是什么?
EV_u8?va 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。
+<3e@s& 2._1 = 1是在做什么?
!(sL 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。
Q@rlqWgU
~ 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。
-Zqw[2Q4 ,S1'SCwVdJ <<&SyP 三. 动工
FLQ^J3A,I 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Wv30;7~ c#a>> V =91f26c!~ Zig3WiD& template < typename T >
PUC:Pl77 class assignment
x";4)u= {
d6A+pa'2 T value;
c1 1?Kq public :
Nk?L<' assignment( const T & v) : value(v) {}
US&:UzI. template < typename T2 >
/p)y!5e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
nr%P11U\c } ;
W\O.[7JP I9YMxf>nI ~uuM0POo 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
T5aeO^x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
e*39/B0S \n-.gG 6\m'MV`R! ]C>h_,EZc class holder
Kk>va->R {
p+Fh9N<F9 public :
UM. Se(kS template < typename T >
UC!"1)~mt` assignment < T > operator = ( const T & t) const
:-j/Y'H_ {
4qyPjAG return assignment < T > (t);
sd
|c/ayh~ }
G.qjw]Llf } ;
6t4{aa!L|9 "gt*k# r:,"k:C 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:
1+Bj` ACP ,DCrhk static holder _1;
C{YTHNn Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
]gVW&3ZW dDqT#N?Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(~^KXJ{-> 而不用手动写一个函数对象。
]F4|@+\9 ;eP.B/N Fb^,%K: RY~mQ 四. 问题分析
E\VKlu4 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。
Jy0(g T 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。
{QIdeB[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K# h7{RE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9iGp0_J 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2&:nHZ) s+a#x(7{ 五. 问题1:一致性
V/J-zH& 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?|
mnM$#%q;% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#G("Oh _x<7^^VT struct holder
n;r
W {
D#11
N^-K //
@Cl1G template < typename T >
Lasi)e=$< T & operator ()( const T & r) const
/z4n?&tM {
0;" >. return (T & )r;
P,7beHjf }
Sp@{5 } ;
a7e.Z9k! _@sSVh$+ 这样的话assignment也必须相应改动:
OZno 3Hn G V% @A template < typename Left, typename Right >
gm}zF%B" class assignment
(Uk\O`)m {
zl$z> z ) Left l;
`YK#m4gc Right r;
z?(QM: public :
yu=(m~KX
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K[9{]$(Z template < typename T2 >
19i [DR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
't3nh } ;
z5t"o ! :JzJ(q/ 同时,holder的operator=也需要改动:
7G23D nPjN\Es6 template < typename T >
6"La`}B(T8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
n#)kvr {
v;IuB return assignment < holder, T > ( * this , t);
rq^VOK|L }
JPkI+0 LS4E.Xdn 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
ASaNac-3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;V4f6[<]'z 3NgyF[c return l(rhs) = r;
{_X&{dZLX 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
NV9H"fI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
e `Tssa+ pv,I_" template < typename Tp >
F vHd` class constant_t
VY "i>Ae {
CI@qT}Y_ const Tp t;
p}h9>R public :
x: 2 o$+v3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
usI$ template < typename T >
Xldz&&@ const Tp & operator ()( const T & r) const
KJ8Qi+cZ {
xu*dPG)v return t;
6q~*\KRk }
J.n-4J#@ } ;
IJofbuzw: JAI ;7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
aTPmW]w6 下面就可以修改holder的operator=了
s%t =*+L\ iPt{v5}] template < typename T >
s
F3M= uz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@]B
7(j<'R {
4GqE%n+ta~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ri1:q.:I] }
Vc|uQ8Mi jW_FaPW(p 同时也要修改assignment的operator()
r#/Bz5Jb* =s1Pf__<k template < typename T2 >
FY <77i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:faB7wduW; 现在代码看起来就很一致了。
+U,>D+ N1u2=puJY 六. 问题2:链式操作
- x]gp5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
!7aJfs2 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。
1<3! 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。
O_y?5 3X 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。
Zcxj.F(, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=bB7$#al ?\![W5uuXG template < typename T >
pN7 v7rs struct result_1
a1#
'uS9W {
"3:TrM$|A
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
K!_''Fg } ;
}A'Ro/n Y!lc/[8 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:
O,?aVgY ?FwjbG< template < typename T >
Zywx.@! struct ref
'.d]n(/lZd {
t'L#8MJ typedef T & reference;
(Y$48@x } ;
2Jc9}|, template < typename T >
,N`D{H"F struct ref < T &>
${)s
~[ {
nW`EBs typedef T & reference;
+~1~f'4J } ;
2K$#U|Qi oY0`igH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
lF.yQ uQtwh08i template < typename T >
yaKw/vV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
X"3Za[9j {
N3rQ]HZiP return l(t) = r(t);
My JG2C#R }
]<?7CpP 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。
YR}By;Bq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(w{C*iB Bwg\_:vq 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
_=;lt O _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6b9&V` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3Mt Alc0xp +5 调用divide的对象返回一个add对象。
It3. 最后的布局是:
'ai!6[|SD Add
\]+57^8r / \
\cRe,(?O Divide 5
qb1[-H / \
g?d*cwtU _1 3
KHJk}]K 似乎一切都解决了?不。
ZP^7`q)6 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。
uw`fC%-xh 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。
[W2GLd] 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:
O)Mf/P' qmM%MPv template < typename Right >
eGh7 ,wngH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
p7kH"j{xD Right & rt) const
+F3`?6UXz {
T&PLvyBL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mFXkrvOf, }
' 5%`[& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8}(ul 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。
#8[iqvE 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。
a#o6Nv 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。
K{x FhdW 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。
%:WM]dc 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?
,,KGcDBj 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:
O FCA~sR WbP*kV{ template < class Action >
.&Ok53]b class picker : public Action
wz(D
}N5 {
j1{\nP/ public :
bxA1fA; picker( const Action & act) : Action(act) {}
`[zd // all the operator overloaded
I_h{n{,sr } ;
p3YF czv )D\* 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。
--9Z 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:
5pI=K/- eX@7f!uz template < typename Right >
+)gXU Vwd picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~8
w(M {
Ud8*yB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&`J?`l X }
p* b-XC\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
QP?Deltp 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。
11Hf)]M
^,M&PP6 template < typename T > struct picker_maker
)QvuoaJQ {
^3:DeZf!u typedef picker < constant_t < T > > result;
f!"Y"g:@E } ;
%g<J"/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
J|BZ{T}d {
pt!Q%rXm typedef picker < T > result;
\O7Vo<B&D } ;
_7M! b9oA hIr$^% 下面总的结构就有了:
4JD 8w3u/ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
o-D,K dY picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
i!=28|_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.V\M/q\Tv 至此链式操作完美实现。
_2,eS[wP 2%DleR'i 3koXM_4_{) 七. 问题3
*KXg;777 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
QFfKEMN G2,r%|7ta template < typename T1, typename T2 >
(cj3[qq ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(BA2
{
n6a*|rE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s;0eD5b>x }
/@.c
59r P"g
Y|}| 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
I'[hvp D-8>?`n\ template < typename T1, typename T2 >
Gkr^uXNg# struct result_2
L#`9# Q {
r12{XW?~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
yq?_#r } ;
0KF)+`CC> N&0MA 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
_uO#0
)l 这个差事就留给了holder自己。
elgCPX&:W ; YaR|)B YORFq9a{R template < int Order >
Qn7l-:`? class holder;
LxGE<xj|V% template <>
!7g
E class holder < 1 >
xmDX1sL** {
G=8w9-Ww public :
r]{fjw(~ template < typename T >
S%ri/}qI[{ struct result_1
LaE;{ jY {
vl@t4\@3 typedef T & result;
Hr$oT=x[ } ;
)r2$/QF9 template < typename T1, typename T2 >
lK^Q#td:` struct result_2
~EU[? {
hG,gY;&[6 typedef T1 & result;
}eX_p6bBw } ;
ndm19M8Y| template < typename T >
-?b@ 6U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G5Ci"0 {
I`%=&l[v_5 return (T & )r;
1>*]jj} }
J{mP5<8>b template < typename T1, typename T2 >
K)qbd~<\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wS2iyrIB {
Ss u{Lj return (T1 & )r1;
Siw9_c }
\2<2&=h? } ;
k~Pm.@,3o B-[SUmHr template <>
J1<fE(X class holder < 2 >
Yf:utCvv {
D^PsV public :
co3H=#2a template < typename T >
h6x+.}} struct result_1
| 4I x2GD {
|Z;wk& typedef T & result;
.;tO;j|6 } ;
7/vr!tbL`p template < typename T1, typename T2 >
FGx_qBG4| struct result_2
Hcd> \0 {
}bznx[4?I typedef T2 & result;
l@*/1O)v } ;
2al~` template < typename T >
ud:?~?j&w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MatC2-aV1 {
~+>M,LfK return (T & )r;
"|DR"rr'j }
RQ,(?I*8\ template < typename T1, typename T2 >
16N8h]l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^qbX9.\ {
/^[)JbgB return (T2 & )r2;
ID+'$u& }
&SN$D5U' } ;
N0RFPEQ~ [/uKo13 t=\V&, 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> >。
A?}OOjA 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
CES FkAj~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
lO $M6l K=5_jE^e return l(i, j) = r(i, j);
a`pY&xq:: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
pjj
5 MF\n@lX return ( int & )i;
xYu~}kMu return ( int & )j;
=w A< F 最后执行i = j;
e3>Re![_. 可见,参数被正确的选择了。
h.=B!wKK 3n:<oOV G0s:Dum ~POeFZ 'fAD Dh} 八. 中期总结
u
F*cS&'Z 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:
1yB;"q&Xd 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[!R%yD; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b"FsT 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<uTsXv y]jh*KD[ H9)uni @&ZTEznbyt )ql?} }ZmdX^xB 九. 简化
H4:TYh 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
$m=z87hX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:s'%IGy>: 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:
mTP.W#N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
dY-a,ch"8p +-*/&|^等
Y!7P>?)`,X 2. 返回引用。
j=AJs< =,各种复合赋值等
ewY[vbF 3. 返回固定类型。
;W+-x]O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^p7( 4. 原样返回。
FoG<$9 operator,
@E>^\!nH 5. 返回解引用的类型。
GC\/B0! operator*(单目)
yX~[yH+Pn 6. 返回地址。
RrZjC operator&(单目)
Fp]8f&l8 7. 下表访问返回类型。
4AM*KI operator[]
$~YuS_sYg 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
j%}Jl operator<<和operator>>
J9 =gv0 g7P1]CZ} OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
lewDR"0Kx 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l =yHx\ 0/ Ht;( template < typename Left >
o/zCXZnw# struct value_return
gCJ'wv)6|% {
u
.2sB6} template < typename T >
mCGcM^21-x struct result_1
R,\
r{@yrz {
kUUq9me&o typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
}m H>lN } ;
?W
n(ciO ^8m+*t
template < typename T1, typename T2 >
ZYsFd_ struct result_2
eFio, {
|u{QI3#' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]p!J]YV ]0 } ;
Rpk`fxAO } ;
_6m3$k_[MJ wF uh6!J S0+zq< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
QRlzGRueR& [j?<9 下面我们来剥离functor中的operator()
>>$|,Q-. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
QVW6SY ^PQV3\N return l(t) op r(t)
]CZLaID~
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>D/~|`=p return op l(t)
z\tJ~ return op l(t1, t2)
OkZ! ZS
h return l(t) op
X6.O; return l(t1, t2) op
lAk1ncx return l(t)[r(t)]
6EU4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<dL04F C.E>) 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
(@E#O$' 单目: return f(l(t), r(t));
{_Qxe1^g return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6Qb)Uq3}] 双目: return f(l(t));
gJ.6m&+ return f(l(t1, t2));
@(c<av? 下面就是f的实现,以operator/为例
3~</lAm; HzV+g/8>A struct meta_divide
^qqHq {
n:'BN([]o template < typename T1, typename T2 >
^qx\ e$R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M:M>@|) {
]7t\%_
return t1 / t2;
RuNH
(>Eb }
? SP7vQ/ } ;
z[%v_S Q)BoWd 这个工作可以让宏来做:
O{#Cddt:r ZPsY0IzLo #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_CJr6Evs template < typename T1, typename T2 > \
|u"R(7N* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
K=x1mM+RK 以后可以直接用
)_e"Nd4 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
iFG5%>5F 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
wmE,k1G (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。。。)
[|n-x3h j{R|]SjW2H Zk#i9[g9* 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
)ek 5 s66XdM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j!MA]0lTM class unary_op : public Rettype
e K1m(E.= {
K}`p_)( Left l;
,,_K/='m public :
~_db<!a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
= )l: ^+q $lAb6e$n template < typename T >
{2k<
k(, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%4|}&,%%r {
#D/ }u./ return FuncType::execute(l(t));
*<1x:PR }
e1^{ hf^`at template < typename T1, typename T2 >
J=SB/8tQ)T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VgsCwJ9w {
K:
o|kd return FuncType::execute(l(t1, t2));
|z|)r"*\4 }
<6b\i5j } ;
vYR=TN=Z4
@~#79B"9& Sd$]b>b4O 同样还可以申明一个binary_op
*CY6
a
$
lsRg:J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(zJ$oRq class binary_op : public Rettype
f+TBs_ {
Q`p}X&^a Left l;
2}`V c{\ Right r;
-?w v}o public :
tct5*.| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/zG-\e U 4R*<WdT( template < typename T >
N 1f~K.e\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XJlDiBs9=Q {
hXQg=Sj return FuncType::execute(l(t), r(t));
l`FR.)2h }
.)^3t~ 18p3 template < typename T1, typename T2 >
@t;O"q'| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0]eh>ab> {
jU4)zN/`r return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K jn& }
5lHN8k=mm2 } ;
!/Bw,y ri< 8~s-t :S99}pgY 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
W:{PBb"x8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!w#ru?L{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3
!> L? 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。
Sp`fh7d.( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
x U13fl 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。。。
J!A/r< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
k$0|^GL8 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
7\0|`{|R@ 下面是修改过的unary_op
g3|Y$/J7P 7<QYT+6xV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{GX
&)c4 class unary_op
=Qj+Ug' {
:L [YmZ Left l;
q]iKz%|Z/ iUxDEt[t* public :
}W@#S_-e8 -@ UN]K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^Z-.[Y >Oi2gPA template < typename T >
jsqUMy- struct result_1
ek(kY6x: {
RQ*|+~H typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[TbG55 } ;
VM<oUKh_3 %7C%`)T] template < typename T1, typename T2 >
*fQ?A|l!x struct result_2
XC7Ty'#"KX {
mV**9-" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O{")i;v@ } ;
gc,J2B]61 \~z?PA.$ template < typename T1, typename T2 >
C>JekPeM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OXIu>jF {
Z/NGv return OpClass::execute(lt(t1, t2));
75\RG+kQ }
U+9-li \N`fWh8& template < typename T >
{m_A1D/_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c#\ah}]Vo {
xJ=ZQ)&] return OpClass::execute(lt(t));
_A;vSp.` }
;"d ,~nLn |c06ix;). } ;
Xc8= 2n To# E@Nw C;d|\[7Z 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
$,; ;u:- 好啦,现在才真正完美了。
(E"&UC[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
teq^xTUF[ G!!-+n< template < typename Right >
S{^6iR picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Nl=m'4@` {
-!'Oy%a# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ueWR/ }
b!4N)t>gl 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
t-*VsPy Tsm)&$JI8 9atjK4+o ;xW8Z<\-
LaIW,+ 十. bind
RsqRR`|X? 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。
)XmCy"xx 先来分析一下一段例子
T@K7DkP@ 45Nv_4s *<`7|BH 3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
P[Y{LKAbb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'L>&ZgLy bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,h%D4EVx 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
G*P[z'K= 我们来写个简单的。
(TT3(|v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
b lRY7 对于函数对象类的版本:
Hk<X ffmG~$Yh_ template < typename Func >
UC8vR>e\ struct functor_trait
x !#Ma {
GN:Ru|n typedef typename Func::result_type result_type;
k%EWkM)? } ;
-:)DX++ 对于无参数函数的版本:
ttK,((=@ wFK:Dp_^ template < typename Ret >
nuf@}W>y struct functor_trait < Ret ( * )() >
}Kvh`@CiJ {
c[(yU#@ typedef Ret result_type;
V+qFT3?- } ;
-kG3k> by_ 对于单参数函数的版本:
b\SXZN)Be VqcBwJ!?p template < typename Ret, typename V1 >
/~H[= Pf struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<u6c2!I{ {
-vyIOH, typedef Ret result_type;
G"G{AS } ;
:.C+?$iuX 对于双参数函数的版本:
JfI aOhKs] tP}Xhn` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
P_,v5Qx"- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
d4jVdOq2 {
R^jlEt\&P typedef Ret result_type;
XHWh'G9 } ;
_oQtk^fp 等等。。。
=}~NRmmF 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^7i^ \w0 DY)D(f/&3 template < typename Func >
=jJ H^Y2 struct func_return
0L!er%GM {
y<O@rD8iA template < typename T >
%)zk..K{l struct result_1
PYdIP\<V {
l_^T&xq8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?F!EB4E\y} } ;
whV&qe;sw "V: template < typename T1, typename T2 >
wY' "ab struct result_2
XxmJP5 {
eeZIa`.sX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\9046An } ;
99J+$A1 } ;
CkRyzF t[%x}0FP-F U5|B9%:& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BmJkt3j." u8|@|t template < typename Func, typename aPicker >
y:qx5Mi class binder_1
1v;'d1Hg; {
WLE%d]'%M Func fn;
lo"j )Zt aPicker pk;
P;j&kuW|zL public :
^Y$QR] \BLp-B1s template < typename T >
`Ac:f5a struct result_1
E|Q{]&$;Z" {
ZH\0=l) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%_>Tcm= } ;
66/Z\H^d |a%B|CX template < typename T1, typename T2 >
9X!ET! struct result_2
Y
[4vRzc {
$"/UK3|d typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ojX%RU } ;
3voW Kl2}o|b binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
IDj_l+?c U9x4j_.q template < typename T >
g8KY`MBnC& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+yGY785b {
>J.Qm0TY( return fn(pk(t));
I=U+GY: }
Sc$gnUYD{ template < typename T1, typename T2 >
-<xyC8$^$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YbzM6u2 {
yDzdE; return fn(pk(t1, t2));
i[PvDv"n }
AU/#b(mI } ;
`(3SfQ- F{;;
: tzPC/? 一目了然不是么?
A1Ka(3" 最后实现bind
y">fN0{< kQy&I3 :"V ujvFX template < typename Func, typename aPicker >
sA3UeTf picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
6nc0=~='$ {
?<!
nm&~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
MvBD@`&7 }
:VJV 5f{ h!v/s=8c 2个以上参数的bind可以同理实现。
B "*`R!y 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。
ZBF1rx? m*`cuSU|o 十一. phoenix
!5&%\NSv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{$0&R$v3 +GYS26 for_each(v.begin(), v.end(),
YwGHG{?e (
O"\nR:\ do_
'[Xl>Z[ [
xHHV=M2l(s cout << _1 << " , "
+tIz[+u ]
*o!l/>4g .while_( -- _1),
,7<DGI_y cout << var( " \n " )
yQ'eu;+] )
vu<#wW*9 );
9^au$KoU {M[~E|@D 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:
D;jK/2 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
'#A:.P operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ocwE_dR{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
VRtO; F
.1LPlZ Z["BgEJ template < typename Cond, typename Actor >
+TF8WZZF.d class do_while
g,=^'D {
+RS$5NLH Cond cd;
qi&D+~Gv! Actor act;
S7CV
w,2 public :
/=TH08 template < typename T >
=-Nsc1& struct result_1
ab@=cL~^ {
@; ;G88= typedef int result_type;
L<=) @7 } ;
N
xFUO0O3 4%J|D cY2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g8l5.Mpx GD&htob( template < typename T >
;%Q&hwj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=U"dPLax {
=m9 i)Q do
!R6ApB4ZI {
&\^rQi/tf act(t);
{fU?idY)c }
=!CU $g while (cd(t));
P6YQK+ return 0 ;
?mU\
N0o }
~RInN+N# } ;
4H-j
.|e |1Hc& ,9\Snn 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1"YpO"Rh 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
|` "? 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
c+2sT3).D 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
W#{la`#Bu 下面就是产生这个functor的类:
B |&F%P0: ,{8v4b- -zKxf@" template < typename Actor >
g<a<*)& class do_while_actor
yFjVKp'P {
H\#:,s {1 Actor act;
0x ~`5h public :
X;VQEDMPU do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
pj;
I)-d/ 'zxoRc-b@N template < typename Cond >
hcyO97@r picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
h e&V# # } ;
J +q|$K6 "!KpXBc,> 5)M2r!\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
si(cOCj/ 最后,是那个do_
`!i-#~n 9i%9
{G*OR,HN class do_while_invoker
$r79n- {
%4,?kh``D public :
#epy%> template < typename Actor >
`R+,1"5 = do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
cAEok P {
9$RIH\* return do_while_actor < Actor > (act);
IzUo0D*@ }
BQ#L+9% } do_;
Uc&iZFid2K H;S%Y`V 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Gx'TkU= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
nIBFk?)6 最后来说说怎么处理break和continue
hs(W;tR@W 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。
Hg+
F^2<y 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 ]