一. 什么是Lambda
z Yw;q3" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@#RuSc 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,
v(DwU! q7X}MAW .L9']zXc` KH7VR^;mk class filler
!FTNmyM~F {
>+cSPN'i> public :
:e*DTVv8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XC[]E)8 } ;
&
_; y.! aaDP9FW9e L7'%;?Z 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:
gtiE hCF2W z{9=1XY /;?M?o"H N0i!l|G6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
5?WYsj"
vCw<G6tD 9lf*O0Z&n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~q)u(WC| +`@M*kd uG!:Z6%p ,`k_|//}= 二. 战前分析
x H-X|N 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。
>M]6uf 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
qve
./ "#yJHsu] j~;;l!({i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
MJ`N,E[ /* --------------------------------------------- */
^W~p..DF vector < int *> vp( 10 );
6i.gyD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
NYwR2oX /* --------------------------------------------- */
IOL L1ar sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
oH^(qZ8W /* --------------------------------------------- */
xl(@C*.sC1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5G(3vRX|1 /* --------------------------------------------- */
[}OgSP9i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
rq sdE /* --------------------------------------------- */
rYY$wA@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{`(>O"_[Q .Obn&S Y4E/?37j 8S]". 看了之后,我们可以思考一些问题:
R x7X_A} 1._1, _2是什么?
(-0ePSOG 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
)[L^Dmd, 2._1 = 1是在做什么?
?^i1_v7 Bi 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
5!I4l1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?WUF!Jk a2w T6jY VA] e 三. 动工
#*9-d/K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)? =YT ?m7:if+y b>\?yL/%+? fpWg R4__ template < typename T >
{D`'0Z1" class assignment
\25/$Ae}c {
7%MbhlN. T value;
&Lm-()wb public :
GOT1@.Y assignment( const T & v) : value(v) {}
4dawg8K`9 template < typename T2 >
^/U27B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-d+aV1n } ;
]:(W_qEA @L/o\pvc aE"[5*a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^EELaG 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Yd
EptAI 0 (U#) gF?[rqz{ '1?\/,em class holder
JyL a#\ R {
#KxbM-1= public :
ko;>#:: template < typename T >
QaIjLc~W assignment < T > operator = ( const T & t) const
*N'K/36; {
$
_j[2EU return assignment < T > (t);
cD*}..-/4 }
x5}'7,A } ;
%`MQmXgM >Fio;cn? sm,VYYs 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:
7?j;7.i
s( 9,uhfb^] static holder _1;
:W#rhuzC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%nN `|\ zGKyN@o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c'uhK8| 而不用手动写一个函数对象。
k.<]4iS :x.7vZzxs -fhN"B) SIO&rrT. 四. 问题分析
o#) {1<0vg 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。
&Z(K6U#. 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。
T|J9cgtS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
kiUGZ^k\s 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2M#M"LHo 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k@zy W} WI; cI 五. 问题1:一致性
XO#/Fv! 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?|
:w}{$v}#D; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
valtev0< Xq'cA9v=$J struct holder
!cKz7?w {
?
WJ> p //
7Q\|=$2 template < typename T >
kEwaT$ T & operator ()( const T & r) const
U*90m~) {
]7-&V-Ct* return (T & )r;
HhO".GA }
=*p/F } ;
"KcA ; ^t{Il'j 这样的话assignment也必须相应改动:
pv|Pm fXrXV~'8 template < typename Left, typename Right >
(&/2\0QV class assignment
OL4z%mDZi {
vJAZ%aW Left l;
Kw#so; e Right r;
o7IxJCL=Q public :
jzU.B u. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.<kqJ|SVi template < typename T2 >
l7&$}x- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
y%
:4b@< } ;
j*~T1i 9UvXC)R1 同时,holder的operator=也需要改动:
~-wPP{! wAnb
Di{W template < typename T >
k,euhA/& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
v4@Z(M {
4CGPOc return assignment < holder, T > ( * this , t);
Z7 E }
$9?cP`hmi R8.CC1Ix 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。
iNMx"F0r 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
JxyB( )BRKZQN return l(rhs) = r;
6e7{Iy 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。
ca+[0w@S 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
fS^!ZPe1 qCv20#!"| template < typename Tp >
~c6} class constant_t
xe/( {
ou
%/l4dC const Tp t;
g2unV[()_ public :
_{M\Bs2< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CKA;.sh template < typename T >
6~*9;!th const Tp & operator ()( const T & r) const
y-CX}B#j {
t(="h6i return t;
xLx]_R() }
7'OtruJ } ;
< y*x]} vf8\i-U= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
S4=R^];l 下面就可以修改holder的operator=了
ne^imht s|D>- template < typename T >
!+:ov'F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1h.)#g?{ {
KoS*0U<g6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'?({;/L }
t=xOQ8 ^ "\R\COQ 同时也要修改assignment的operator()
*3D%<kVl bO<CR template < typename T2 >
1
E22R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
e)?Fi 现在代码看起来就很一致了。
Q);n<Z:X~ {aM<{_v 六. 问题2:链式操作
O iFS}p
现在让我们来看看如何处理链式操作。
pJ
?~fp 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。
?-Vjha@BO 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。
p6vKoI#T 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。
VM0j`bs'K* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[xKd7"d/n pFJB'=c template < typename T >
8|$3OVS struct result_1
~(]0k.\ {
z,|{fKtY} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C{d7J'Avk } ;
LzCw+@-umw 1@lJonlF 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
T\r@5Xv r/*=%~* template < typename T >
`~cuQ<3Tn
struct ref
2W$cFC {
-J^(eog[6 typedef T & reference;
@&}q}D } ;
>fIk;6<{ template < typename T >
07hF2[i struct ref < T &>
^H6<Km
l/V {
K!KMQr` typedef T & reference;
@}:uu$OH } ;
)>c>oMgl [g2;N,V# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
i.:. Y uWrQ&}@ template < typename T >
_$>pw< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{f{ZHi| {
U#1bp}y return l(t) = r(t);
l
(3bW1{n }
x1ztfJd 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。
n k2om$nN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
J6jwBo2m gI8Bx ] 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Uw4>v: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
UswZG^Wh _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P<fnLQ9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
YA&g$! 最后的布局是:
i>_u_)- Add
5 Qoew9rA / \
Q#IG; Divide 5
X(7qZ
P~ / \
,y%3mR_~ _1 3
oc^Br~ Th 似乎一切都解决了?不。
jM:Y'l] 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。
|!F5.%PY 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。
_uJ"m8Tl 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:
&ZTr jVH|uX"M5Y template < typename Right >
1xc~`~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rcGb[=B f Right & rt) const
".dZn6"mI {
@JW@-9/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*:O.97q@h }
?3O9eZY@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4H+Ked&Oq 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。
#Mg]GeDJ{ 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。
#6!5 2 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
7$rjlVe 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
apk4j\i?5 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
!pJeA)W; 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
!d&C>7nb +1~Z#^{& template < class Action >
|+$%kJR= class picker : public Action
_GKB6e% {
S\CRG> public :
pMs
AyCAk picker( const Action & act) : Action(act) {}
5E0eyW // all the operator overloaded
ejA%%5q } ;
$x6$*K(F Va$Pi19 O 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。
]qB:PtX 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:
NvN~@TL28 _sy'.Fo template < typename Right >
X{kpSA~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>q7BVF6V| {
+-B^Z On return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IHp_A }
2Dd|~{% uGs;}<<8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
MZ+e}|!4, 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。
mA7m $F.kK%-* template < typename T > struct picker_maker
ESoAzo,u {
V]S1X^ typedef picker < constant_t < T > > result;
?RzD Qy D } ;
Eq:2k)BE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
k0Ek:MjJr {
4Z*U}w) typedef picker < T > result;
r ]>\~&?^F } ;
NU(AEfF VYw%01# 下面总的结构就有了:
b6E<r>q functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
5(
_6+'0 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
A>VX*xd picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Dr;iQkGP
至此链式操作完美实现。
IHC1G1KW=A 71C42=AU !jqWwi 七. 问题3
gh6d&ucQ^ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
\C5%\4 H.G!A6bd template < typename T1, typename T2 >
x7T+> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2l5KJlfj>k {
@DC)]C2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^Y{D^\}, }
Lhh;2r/?78 V^Rkt%JY 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
V[a[i>,Z YDmWN# template < typename T1, typename T2 >
&Np9kIMCB struct result_2
sCl$f7" {
4e9q`~sO typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~2u\ } ;
6#A:}B<? `:M^8SYrL 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?
X5g[ :QKP7 这个差事就留给了holder自己。
SK$Vk[c] VhEM k\ ngi<v6 i template < int Order >
P%X-@0) class holder;
8O1K[sEjui template <>
3]JZu9# class holder < 1 >
/)uM[ dnai {
p2x [p public :
!NKmx=I] template < typename T >
D&hqV)d4R struct result_1
;K:8#XuV {
|dadH7 typedef T & result;
A[UP"P~u/ } ;
UBO^EVJ template < typename T1, typename T2 >
N<z`yV struct result_2
kpob b {
bdh(WJh% typedef T1 & result;
'PdmI<eXQ } ;
wz -)1! template < typename T >
;_<)JqUh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<M[U#Q~?~e {
hv)7H)|l~] return (T & )r;
L&Qi@D0P }
e&X>F"z2 template < typename T1, typename T2 >
(&&87( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+lO'wa7|3 {
kRIB<@{ return (T1 & )r1;
B94
&elu }
s ?l%L! } ;
HW7FP]NH F'J [y"~_ template <>
6*1$8G`$8, class holder < 2 >
nJ3vi}` {
CdhSp$> public :
r!/0 j) template < typename T >
tGqCt9;< struct result_1
)@:l^$x {
xDrV5bg typedef T & result;
&^ I+s^\= } ;
V;9 }7mw template < typename T1, typename T2 >
Qd8b-hg struct result_2
+ Oobb-v {
rH}fLu8,;Q typedef T2 & result;
@oH[SWx } ;
4'At.<]jL template < typename T >
LR$z0rDEM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E5x]zXy4 {
.1ddv4Hk return (T & )r;
>,g5Hkmqr }
N
<pbO#e template < typename T1, typename T2 >
kG3!(?: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r#~K[qb {
F ! )-|n} return (T2 & )r2;
|6B6?' }
}bfn_ G } ;
=l|>.\- <NQyP{p {$TZ}z"DA 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
E#h~V5Tf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.Dv=pB,u 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3&J&^O ?6:cNdN return l(i, j) = r(i, j);
q`loOm=y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
:Ee ?K ],?pe return ( int & )i;
.98.G4J> return ( int & )j;
M]ap: 最后执行i = j;
u:4["ViC 可见,参数被正确的选择了。
tyXl}$)y dF2@q@\.+ W]LQ &f <3#<I)# :,C%01bH|l 八. 中期总结
utd:&q|} 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:
+L6" vkz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
rdI]\UH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-lp"#^ ; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:J%'=_I&H %1jdiHTaL #uWE2*') b{HhS6<K? Qu_EfmN| /oDpgOn 九. 简化
9qeZb%r& 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。
PdM*5g4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
'(9YB9 i 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:
] piM/v\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.v7`$(T +-*/&|^等
6~:+:; 2. 返回引用。
>x?2Fz. =,各种复合赋值等
\L#QR 3. 返回固定类型。
}*-u$=2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
5vGioO 4. 原样返回。
j1F w
U operator,
]|BojSL_ 5. 返回解引用的类型。
E(/ sXji! operator*(单目)
104!!m 6. 返回地址。
T/7vM 6u operator&(单目)
!c_u-&b) 7. 下表访问返回类型。
iwkJ~(5z operator[]
p)z-W( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`G0*l|m> operator<<和operator>>
#[,= 1Od(q V(I7*_ZFl 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。
@$ftG 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/yt7#!tm+ {tmKCG template < typename Left >
,]U[W struct value_return
l qXc {
Ge~,[If+ template < typename T >
|Pf(J;'[ struct result_1
7%tR&F -u {
THr8o V5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c'~[!,[b< } ;
Ut':$l= ~%KM3Vap template < typename T1, typename T2 >
Uir*%*4: struct result_2
?+Hp?i$1 {
#'c%
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_2; ^v`[ } ;
U%n,XOJ } ;
}Qb';-+;d ;fkSrdj 9IOGc} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Wv NI=> &!OGIYC( 下面我们来剥离functor中的operator()
fK);!Hh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
w=5 4y1> return l(t) op r(t)
zw<
4G[u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-3\7vpcdN return op l(t)
"]w!`^'_ return op l(t1, t2)
+>u>`| return l(t) op
h$|3dz N return l(t1, t2) op
pIvfmIm return l(t)[r(t)]
3)xb nRk return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8T<@ @6`T >6k}HrS1V 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:
"'~|}x1Uv 单目: return f(l(t), r(t));
quY " return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
htV#5SUx& 双目: return f(l(t));
]2LXUYB return f(l(t1, t2));
2aFT<T0 下面就是f的实现,以operator/为例
[jy0@Q9 ">4PePt.n struct meta_divide
TZj[O1E {
qj`,qm
P template < typename T1, typename T2 >
@+$cZ3, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
U @)k3^ {
z'T=]-
D return t1 / t2;
uFC?_q?4\ }
NWb}
OXK/ } ;
p %L1uwLG .hc|t-7f 这个工作可以让宏来做:
?Q;kZmQl _/ct= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
pFEZDf}: template < typename T1, typename T2 > \
\WiqN*ZF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Q:pzL
"bT 以后可以直接用
):^ '/e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ka!Bmv) 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
LSSW.Oz2L (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。。。)
%V31B\]Nz7 r?>V x- Ut]2` 8- 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
6zv;lx0<D& amMjuyW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
GKiq0*/M class unary_op : public Rettype
A*a7\id!y {
Z(KmS( Left l;
qFrt^+@ public :
"/Om}*VhD unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{K<uM'ww> IF5sqv template < typename T >
'/ihL^^@L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I/Sv"X6E {
KUF$h Er return FuncType::execute(l(t));
d3Y(SPO }
.N/GfR`0/< r|*:9|y{"/ template < typename T1, typename T2 >
R$Zv0a& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|MR%{ZC^i {
3R'.}^RN return FuncType::execute(l(t1, t2));
B*y;>q "{U }
h (qshbC} } ;
P87ld._ "\4]X"3<+ `'kc|!%MUq 同样还可以申明一个binary_op
mm_^gQ,` C/CN
' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kxygf9I!; class binary_op : public Rettype
qx Wgt(Os {
IY V-*/
|
Left l;
3\7'm] Right r;
>vHH public :
Z"-ntx# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4pLQ"&>}80 f( ]R/'o template < typename T >
mPckf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(L`l+t1 {
;0;3BH A return FuncType::execute(l(t), r(t));
GXarUj s }
+d@v
AxP 3aEt>x template < typename T1, typename T2 >
v>rqOI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y>@v>S {
Ok*VQKyDLH return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`@4 2jG}* }
:-$cdZ3E } ;
2IKxh tDEXm^B2Sv 9cVn>Fb 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
Km[]^;6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Y=5!QLV4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
w}IL
8L(D 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。
4Sg<r,G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\H,V 9!B 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。。。
+]A+!8%Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,D:iQDG^ 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)
$/NGNkl[ 下面是修改过的unary_op
C]yvK} o~Bk0V= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
zA2UFax= class unary_op
L.SDM z {
9+]ZH.(YE Left l;
;n3uV`\ sXSj OUI public :
[Xs}FJ Coga-: 2vu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yonJd QV`X?m
template < typename T >
OI'uH$y struct result_1
u86J.K1Q {
^fA3<| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JOA%Y;`<# } ;
:X3rd|;kc \%w7D6dEZ template < typename T1, typename T2 >
\B*k_W/r@ struct result_2
#rh0r` {
{fAh@:{@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$~
pr+Ei } ;
F?}m8ZRv j09mI$2y67 template < typename T1, typename T2 >
6&g!ZE'G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
38"8,k {
O{;M6U8C\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
RA*_&Ll&!C }
M\:"~XW ?whRlh template < typename T >
3c1o,2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2z.k)Qx!Z {
^AovkK(p return OpClass::execute(lt(t));
#nU@hOfg }
Wwn5LlJ^ 0z#l0-NdQ } ;
j zxf"X- 5"76R
Gw= ,\|n=T, 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
*D,v>( 好啦,现在才真正完美了。
wo,""=l 现在在picker里面就可以这么添加了:
MuCQxzvkhf `77;MGg* template < typename Right >
uKLOh<oio picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
OhA^UP01- {
p[ks} mca@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
rC=p;BC@dD }
;cS~d(% 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
G:E+s(x }0k"SwX "uV0Oj9: +=n
x|:no -L^0-g 十. bind
Mft0Dj/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
9`nP(~ 先来分析一下一段例子
,gFL Wb`B' HB/
_O22 &%_y6}xIw int foo( int x, int y) { return x - y;}
7?kXgR[#d bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#C;#$|d bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2:smt)f 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。
pl1EJ < 我们来写个简单的。
Z'*G'/* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
t[H _6) 对于函数对象类的版本:
|Fh`.iT%c (P]^8qc template < typename Func >
-9tXv+v? struct functor_trait
=y,yQO {
\K4CbZ,. typedef typename Func::result_type result_type;
IkE'_F } ;
ve64-D 对于无参数函数的版本:
PuUon6bZ 7|{%CckN
template < typename Ret >
ByB0>G''. struct functor_trait < Ret ( * )() >
mCEKEX {
8KtF<`A) typedef Ret result_type;
I&Eg-96@ } ;
N#2nH1C 对于单参数函数的版本:
%8z+R m,Ot 37ri b template < typename Ret, typename V1 >
8V53+]c$Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
skmDsZzw
{
P /f ~ typedef Ret result_type;
h!JjN$ } ;
z=8_%r 对于双参数函数的版本:
X*p:&=o #nMP(ShK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%(O^as struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
K4VPmkG {
Is,*qrl : typedef Ret result_type;
RY'\mt"W2 } ;
<O`q3u'l 等等。。。
'%JMnU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RmCn&-i 5. +$v4 template < typename Func >
aaqjE
struct func_return
*$WiJ3'(m {
?tal/uC template < typename T >
]i_):@ struct result_1
$48[!QE {
i,U-H\p& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^/5E773 } ;
^*owD;]4_ JzS^9)& template < typename T1, typename T2 >
EC\rh](d
1 struct result_2
v#AO\zYKd {
T_;G))q' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DrVbx } ;
F4aJr%!\6S } ;
Zj /H3,7 y(p:)Iv "b+3 &i| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ud~VQXZo BYA=M*f template < typename Func, typename aPicker >
;R-
z3C class binder_1
A~~|X {
brhJ&|QDE Func fn;
hzf}_1 aPicker pk;
, K"2tb public :
0UAr}H.: ph|2lLZ template < typename T >
ph$&f0A6Xc struct result_1
(x*2BEn| {
1>O0Iu typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lu$:,^ C } ;
{t IoC;Y n6-!@RYr template < typename T1, typename T2 >
fPuQ,J2= struct result_2
oqm{<g?2 {
":#A>L? l typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\Jj'60L^ } ;
bKTwG@{/k )8A=yrTIT binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A<G ; V1+o3g{} template < typename T >
{7MgN'4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:-jP8X {
mm9S#Ya return fn(pk(t));
cB{;Nh6" }
o@V/37! template < typename T1, typename T2 >
B2+_F"<; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q~A|R {
5'}!v return fn(pk(t1, t2));
F@*r%[S/ }
?wiq
3f 6 } ;
jzOMjz~:) *~aI>7H CI]U)@\U 一目了然不是么?
AXv3jH,HF 最后实现bind
7*8nUq j2&OYg :r|P?;t( template < typename Func, typename aPicker >
p`V9+CA picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
j?` D\LZhf {
?9.? w-Q' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
N7|W.( }
"i5AAP?_]{ <P)%Ms 2个以上参数的bind可以同理实现。
orN2(:Ct7 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
,2L,>?r6 tYxlM! 十一. phoenix
qb/!;U_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Y&:\s8C }jy7,+ for_each(v.begin(), v.end(),
Iw-6Z+ 94 (
%4g4 C# do_
hD~/6bx [
hCx#H eh cout << _1 << " , "
ViC76aJ ]
vf'jz`Z .while_( -- _1),
UgBY
){< cout << var( " \n " )
,}xC) > )
5Szo5 );
HrcnyQ`Q0 'aSORVq^e[ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
oFA$X Y 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
*h8XbBZH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
P6Ol+SI#m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Y- 9j2.{ pF{Ri Z|7I }i template < typename Cond, typename Actor >
f#JF5>o class do_while
!{- 3:N7 {
x-P_}}K 79 Cond cd;
~1z8G>R Actor act;
NxRiEe#m public :
1JY90l$ME template < typename T >
t5[JN:an struct result_1
J-,X0v"
{
J!qEj{ typedef int result_type;
@o.i2iG } ;
.oOt(K+ }LVE^6zyk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WxI]Fcb< IQ`aDo-V template < typename T >
Lgw@y!Llij typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kxiyF$
9 {
(W6\%H2u do
m^&mCo, {
*^m.V= act(t);
#rL@
}
0>J4O:k while (cd(t));
o?x|y return 0 ;
W5yu`Br }
+2enz!z#k } ;
r/w@Dh]{_ -&^( T {nWtNyJpS 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
D%}o26K.C 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。
&l)v' 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。
Hw3E S 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。
, 0ja _ 下面就是产生这个functor的类:
?~9X:~6\ F>nrV 3m9E2R, template < typename Actor >
B}bNl 7
~ class do_while_actor
k0=y_7
=(5 {
PhL5EYn Actor act;
2]KPW*V public :
:D7!6}% do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
DO*C] Icb;Yzt template < typename Cond >
v2<gkCK^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IWd*"\L } ;
%&S]cEw 0|k[Wha# /9gMcn9EB 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
JVCgYY({KQ 最后,是那个do_
*)sz]g|d eesLTyD2_ yr DYw T class do_while_invoker
66;O 3g' {
R9HS%O6b6 public :
e/%YruzS template < typename Actor >
rx)Q] do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-B! TA0=oJ {
k18V4ATE] return do_while_actor < Actor > (act);
vK/Z9wR*05 }
WWzns[$f } do_;
oMf h|B l$@lk?dc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y$W3\`2q 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZPFTNwf 最后来说说怎么处理break和continue
V,,iKr@TG 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。
f2XD^:Gc 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 ]