一. 什么是Lambda
.D=#HEshk 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
zs-,Y@ZL 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,
e7Sg-NWV 'F1<m^ Hc0V4NHCaL x;7p75Wm class filler
<Lle1=qQ {
`1
Tg8 public :
}V+&o\4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
M7gqoJM'Q } ;
(elkk# @<S'f<>g T< <N U"n 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:
YL4yT`* ?I.bC "W}+~Sn h5; +5B}D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*;
6LX
-,"eN}P^ 8?o{{ay 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8L))@SA+uJ w (,x{Bg\ *ul-D42!U ^X*l&R_=R 二. 战前分析
p!(]`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。
K!G/iz9SB 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
Kku@!lv wD<W'K %(1y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oFu( J /* --------------------------------------------- */
ub{Yg5{3S\ vector < int *> vp( 10 );
aXD|XE% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
fqm6Pd{:( /* --------------------------------------------- */
`7
J4h9K sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
I"jub
kI=Z /* --------------------------------------------- */
WODgG@w int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
VBu6,6 /* --------------------------------------------- */
aFy'6c}
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]@msjz' /* --------------------------------------------- */
04E#d.o' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8rjiW# 2CPh'7|l sGJZG #|} EPD9$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
yu'@gg(
1._1, _2是什么?
5lm>~J!/^ 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。
qP[jtRIN 2._1 = 1是在做什么?
L8KMMYh[ 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。
){i
9,u") 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。
u+]8Sq s !HOrhV L q;=UE 三. 动工
kAk+Sq^n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
cfW;gFf ^{+_PWn ?w "zW6U Mg{=(No template < typename T >
}$'T=ay& class assignment
h\OMWJ~ {
@w[HXb T value;
0qo:M3 public :
D +9l$**a assignment( const T & v) : value(v) {}
~jOk?^6 template < typename T2 >
HS
1zA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+@yTcz } ;
~0gHh e:WKb9nT @avG*Mr^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n]WVT@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
vF$sVu|B V0F&a~Q ~fF;GtP iXuSFman class holder
H_ 7E K {
'WJ3q|o/
public :
^/$bd4,z template < typename T >
kt hy9<!$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
m2PI^?|e {
10e~Yc return assignment < T > (t);
1ihdH1rg[ }
Wr\A ->+ } ;
i(n BXV{ &\M<>>IB Zm/I & 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:
]9NA3U7F `KmM*_a static holder _1;
~~3 BV, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xEqr3( :PDyc(s{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E(Y}*.\]#s 而不用手动写一个函数对象。
\zyvu7YA OOj}CZ6 18gApRa 96S#Q*6+R 四. 问题分析
X< p KAO\ 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。
o0F&,|' 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。
5TS&NefM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W 33MYw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#w#:f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4:Id8rzz ?=0BU} 五. 问题1:一致性
WBY_%RTx 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?|
0ZJt 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
OS$^>1f" phqmr5s^H struct holder
QlK]2r9 {
5?1:RE(1 //
&`Ek-b!7 template < typename T >
FkY <I]F T & operator ()( const T & r) const
X_2pC|C {
) i=.x+Q return (T & )r;
,FDRU }
MON]rj7 } ;
)TzQ8YpO} 6ly`lu9 这样的话assignment也必须相应改动:
n]fMl:77 wj<fi template < typename Left, typename Right >
w>h\643 class assignment
Ni-@El99 {
g.T:72" Left l;
4|Ay;}X \ Right r;
#8qhl public :
.FpeVjR'' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?I332,,q template < typename T2 >
T43Jgk, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6_kv~`"t Z } ;
:pvJpu$] 9B?-&t 同时,holder的operator=也需要改动:
_%:$sAj M#;"7Qg template < typename T >
`D={l29H assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/mCE= {
o3=pxU* return assignment < holder, T > ( * this , t);
V3<H8pL }
CWw#0 b ]u01T- 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。
2nkymEPu
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$u
P'> db`L0JB return l(rhs) = r;
XsbYWJdds 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
`A ^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
:.aMhyh#* \2!1fN template < typename Tp >
;Bwg'ThT class constant_t
6tF_u D {
(rm*KD"] const Tp t;
M2lvD& public :
FE,BvNBZ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S^T
><C template < typename T >
]-"G:r const Tp & operator ()( const T & r) const
f O ,5
u; {
7oV$TAAf return t;
iR]K!j2 }
dpSNh1 } ;
=bJ7!& k{ ~0BK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
TP{2q51yM 下面就可以修改holder的operator=了
Wmc@:
(n p(Ux]_s% template < typename T >
+o-jMvK9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
???` BF[| {
,8G6q_ud return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@L?KcGD }
"."ow| D$Eq~VQ 同时也要修改assignment的operator()
yc+pNC)ue_ xM)6'= x6 template < typename T2 >
WT63ve T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?"$Rw32 现在代码看起来就很一致了。
V@rqC[on ->L> `<7( 六. 问题2:链式操作
A~}5T%qb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]p!)8[< 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。
QTC!vKM 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。
HT
."J 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。
Q@KCODi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
QtQbr*q@% l}SHR|7< template < typename T >
7>lM^ :A struct result_1
C?j:+ {
[h63* & typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5Mz:$5Tm } ;
F.),|t$\ pZz\o 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:
[ylRq7^e 7YFEyX10d template < typename T >
\{v e6`7Rn struct ref
lFl(Sww!\ {
#/B g5: typedef T & reference;
Bmt^*;WY+ } ;
iD*L<9 template < typename T >
-}_1f[b struct ref < T &>
d}Q%I {
pO92cGJ8 typedef T & reference;
LU/;`In } ;
EpH_v` jn(%v] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
RdBIbm u4j"U6"]M template < typename T >
_"*}8{| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6H=gura& {
$*|M+ofQ return l(t) = r(t);
:V1j*) }
S5V:H Rj{? 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。
>x>/}` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
%=!] 1 u'nQC*iJb 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
$,P:B%] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?lML+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%&S9~E
D +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.,20_<j%= 最后的布局是:
#q4uS~ Add
4*&k~0#t / \
Yt?]0i+ Divide 5
P0pBR_:o / \
6$[7hlE _1 3
U*b7 Pxq; 似乎一切都解决了?不。
Z?xRSi2~7 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。
IVY)pS"pR" 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。
@{W"mc+ 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:
R0%M9;>1 u"4B5D template < typename Right >
Evd|_ W- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
hH HQmK<r
Right & rt) const
tva=DS {
NBHpM}1xtU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yzv"sd[8N }
f,4erTBH 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`nKN|6o#x 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。
^=5x1<a9$ 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。
+IO>% 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。
'%82pZ,? 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。
Nte$cTjX 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?
#*:^\z_Jd 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:
$xWUzg1<U -]+pwZ4g template < class Action >
&O^-,n class picker : public Action
Z"RgqNf {
*~>p;* public :
iGkysU<wcp picker( const Action & act) : Action(act) {}
le]~Cy0 // all the operator overloaded
x x4GP2 } ;
N#2ldY * nwh @F1| Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
^sB0$|DU 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:
9!
/kyyU a{.q/Tbt template < typename Right >
I}m20|vv picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x Ek8oc {
u>n"FL'e return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A&bj l[s }
a]T&-#c,} z}B39L Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Mx$&{.LFJ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
W"^ =RY 5|nc^
12 template < typename T > struct picker_maker
<l$ d>, {
X.#)CB0c1Q typedef picker < constant_t < T > > result;
P6R_W } ;
RFyMRE!? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
yji[Yde;| {
{eV8h}KIl typedef picker < T > result;
Yu>DgMW } ;
Rh?bBAn8 tw>2<zmSi% 下面总的结构就有了:
zD79 M 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。
p*&0d@'r 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。
?UZt30|1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?)y^ [9 至此链式操作完美实现。
+)iMJ]> (rd
[tc Ca
PHF@6WN 七. 问题3
weSq|f 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。
kB> ~Tb0 IF|6iKCE template < typename T1, typename T2 >
yjg&/6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6FQi=}O 1 {
e[fOm0^.c return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1XMR7liE }
r~lZ8$KC 8s@N NjV 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
[YfoQ1 N);w~)MYh template < typename T1, typename T2 >
wOl?(w=| struct result_2
WXl+w7jr {
)&Oc7\J, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y8\P"qb } ;
/,I cs .mt%8GM 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
|zYOCDFf 这个差事就留给了holder自己。
o)/Pr7Qn 4=xi)qF/@ &(rWl`eTY` template < int Order >
`X6JZxGyd class holder;
&$F<]]& template <>
Jpj=d@Of70 class holder < 1 >
`t&{^ a&Y" {
|)29"_Kk5 public :
jC9us>b template < typename T >
yZ|"qP1 struct result_1
.h7s.p? {
o)AwM" typedef T & result;
s|]g@czan } ;
DAB9-[y+ template < typename T1, typename T2 >
[|DKBJ struct result_2
\ ;npdFy {
,vJt!}} typedef T1 & result;
HYmC3 } ;
l%0bF9\ template < typename T >
" B#|C' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Yf w>x[#e {
?m
|}}a return (T & )r;
GQqGrUQ*} }
6lSz/V; template < typename T1, typename T2 >
G^~[|a4` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Xv8-<Ks {
L>1hiD& return (T1 & )r1;
Y$ys4X }
*?rWS"B } ;
=|S%Rzsk 3/kT'r template <>
}}JMwT
class holder < 2 >
=?<WCR
C* {
`Vb public :
]:<!( template < typename T >
G<;~nAo?f0 struct result_1
$J`O-"M
{
h:YD$XE typedef T & result;
Cbw *?9d } ;
6pt_cpbR template < typename T1, typename T2 >
n|w+08c" struct result_2
mgq!) {
Fb5U@X/vE typedef T2 & result;
~RhUg~o } ;
GXtMX ha, template < typename T >
&S,D;uhF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!Zz;;Z {
.+9hm| return (T & )r;
,ks2&e }
MtLWpi u@[ template < typename T1, typename T2 >
J D\tt- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
kQ`tY`3F {
uJ!&T return (T2 & )r2;
v= 55{ }
^SdF\uk{?6 } ;
2Je$SE8 e
w^(3& xY^sC56Z 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
"yn~axk7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Kc/1LeAik 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<n2@;`D N9e'jM>Oos return l(i, j) = r(i, j);
q2qi~}l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
jEc_!Q +\/Q return ( int & )i;
NB-dlv1 return ( int & )j;
^|]&"OaB
Z 最后执行i = j;
1K72}Gj)ZL 可见,参数被正确的选择了。
(o^tmH* z5+Pi:1w sZ.<:mu[ 2;}leZ@U p@<Q? 八. 中期总结
D!<F^mtl 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
44]s`QyG 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
) `u17
{ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[);oj< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*Rgr4-eS %go2tv:|W o`U}uqrO jUe@xis<T 1'kO{Ge*p: 9^gYy&+>6] 九. 简化
48^-]}; 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
-^_m(@A<~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!`69.v 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
mw@Pl\= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
a)_3r]sv^ +-*/&|^等
e~r/!B5X 2. 返回引用。
5{c;I<0 =,各种复合赋值等
AjzTszByu 3. 返回固定类型。
S|85g1}t 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^Hd[+vAvR 4. 原样返回。
]l,BUf-O operator,
=|3BkmO 5. 返回解引用的类型。
6g(;2gY operator*(单目)
Y.^L^ "%dF 6. 返回地址。
N5Js.j>z operator&(单目)
|z-f8$ 7. 下表访问返回类型。
Hon2;-:]{] operator[]
8 Rx@_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*PJH&g#Ge operator<<和operator>>
?&B8:<qy;L f|[7LIdh- 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。
mdi!Q1pS 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i:lc]B s~M4. 06P template < typename Left >
?N#I2jxaD struct value_return
``MO5${ {
n,N->t$i template < typename T >
?<?Ogq"< struct result_1
XlppA3JON| {
g~lv/.CnA+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
v%tjZ5x } ;
<Q[%:LD 3Y#Q'r? template < typename T1, typename T2 >
`3TR`,= struct result_2
iZGbNN {
u 3WU0Z` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{X!vb } ;
) CGQ} } ;
=RoE=)1&- `<XS5h
h= }%g[1
#%( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xIdb9hm< JrP`u4f_ 下面我们来剥离functor中的operator()
)gpN
5TDd 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pdu1 kL .K
C*
(}- return l(t) op r(t)
O=K
lc+Oo return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{^]qaQ[5N return op l(t)
UZdnsG7 return op l(t1, t2)
u>XXKlW: return l(t) op
;
476t return l(t1, t2) op
h ldZA return l(t)[r(t)]
xP8/1wd. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0h-NT\m gtKih 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:
D*l(p5[ 单目: return f(l(t), r(t));
y?sz&*: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZCCCuB 双目: return f(l(t));
dc$zW^i return f(l(t1, t2));
Hav &vV 下面就是f的实现,以operator/为例
-rDfDdT g=:o 'W$@ struct meta_divide
#2=l\y-# {
={g"cx template < typename T1, typename T2 >
Et6j6gmif static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ey@^gHku\ {
|nMjv]# return t1 / t2;
01(U)F\ }
,Yag! i>; } ;
RDps{),E;d k>i88^kPV 这个工作可以让宏来做:
S|tD8A Z%~}*F}7X #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^B"LT>.[ template < typename T1, typename T2 > \
}T_"Vg q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W ?x~"-* 以后可以直接用
fh#:j[R4e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#JUh"8N' 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
Tv%7=P;r (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。。。)
8)>>EN8 R GcM1*)$ 4
Z~:)hwF 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
\Z.r Pq "rdpA[>L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
FM]clC;X? class unary_op : public Rettype
+|C@B`h {
:6n4i$ Left l;
VgPlIIHh5 public :
R0t!y3r&N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,e'r 0 /#9P0@Y template < typename T >
|=5zI6pT typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"8Dm7)nB {
lz^Vi!|p return FuncType::execute(l(t));
uh\G6s!4/ }
5K
Ij}VN :EW1I>}_ template < typename T1, typename T2 >
RFM;?!S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A6z2KVk {
S{llpp{E return FuncType::execute(l(t1, t2));
1
-Z&/3T] }
O0}uY:B } ;
8Hq4ppC p3_
Qx SX,$$43 同样还可以申明一个binary_op
X#1WzWk' 8kK L= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%XR(K@V class binary_op : public Rettype
0MpW!|E[b {
G
1{m" 1M Left l;
:@(1~Hm Right r;
6TRLHL~B public :
2UQF:R?LQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Zx8$M5 OX,em Ti template < typename T >
5$i(f8* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7,)E1dx -V {
I(UK9H{0$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Q``1^E' }
OcB&6!1u Av.`'.b template < typename T1, typename T2 >
1PVZGZxAgv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'qV lq5. {
G/
si( LK return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(YJ2-
X~ }
H2iIBGu|L } ;
k8G4CFg}wP PY|zN| ZQ"dAR/y 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
I484cR2. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
HRTNIx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Qfp4}a= 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。
^5Y<evjm 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7(5d$ W 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。。。
]prw=rD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&$ }6: 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)
!" FEp 下面是修改过的unary_op
|>P:R4P sc t3|H# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
75>%!mhM class unary_op
qo:Zc`t(R {
j7d^ga-` Left l;
xJ#O|7N 5X8 i=M; public :
?taC
!{ 'h ? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/@Jg [na ^G qO>1U template < typename T >
xqdkc^b struct result_1
A46dtFD{ {
YS4"TOFw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=f@71D1 } ;
/?BTET |5(CzXR] template < typename T1, typename T2 >
4]}d'x& struct result_2
p v4#`.m {
J<NpA(@^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZC$u8$+P } ;
t<+>E_Xw alxIc.[ template < typename T1, typename T2 >
~Y0K Wx4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U4Zx1ieCKH {
p%Q{Rqc) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a^G>|+8 }
']Czn._ 0(C[][a*u template < typename T >
vWW Q/^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/: -ig .YY {
U e-AF# return OpClass::execute(lt(t));
{y|.y~vW }
n\7>_ \{(cz/]G/ } ;
>y}> 5kv M~X~2`fFH g}?39?o4 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
8eCh5*_$ 好啦,现在才真正完美了。
amQiH!}8R 现在在picker里面就可以这么添加了:
'mv|6Y _x-2tnIxXv template < typename Right >
D41.$t[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'[[IalQ? {
Dir# [j return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
t&yuo E }
5s0`T]X- 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
+pv..\ i'ZnU55= u9 *ic~Nh G=Xas"| cri-u E? 十. bind
lBG5~<NT 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,S}wOjb@ 先来分析一下一段例子
u#ocx[ mmC MsBfL X#W6;?Z\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
B|>eKI bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
zYis~+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
R{B5{~m>W@ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
gYpFF=7j<@ 我们来写个简单的。
%~dn5t; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_Fkb$NJ"]Q 对于函数对象类的版本:
us#ji i.< |o_
N$70 template < typename Func >
-Lsl struct functor_trait
3D,tnn+J {
Ch=jt*0 typedef typename Func::result_type result_type;
+nYF9z2 } ;
3cH^
,F 对于无参数函数的版本:
KrTlzbw&p\ .%\R L/ template < typename Ret >
$ -]9/Ct struct functor_trait < Ret ( * )() >
u\K`TWb% {
lo7>$`Q typedef Ret result_type;
?+] } ;
L$]Y$yv 对于单参数函数的版本:
w~AO;X*Ke" >(gbUW template < typename Ret, typename V1 >
B.?@VF struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4E$6&,\ {
?R@u'4yK typedef Ret result_type;
V4*/t#L/ } ;
bM,%+9oz; 对于双参数函数的版本:
Z%{`j!!p [Z[ p@Ux template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
oC TSV struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
LD;!
s {
7U)w\A;~ typedef Ret result_type;
|pT[ZT|}G } ;
@ +>>TGC 等等。。。
cS",Bw\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5n=~l[O wWJM./y template < typename Func >
-+Ox/>k struct func_return
ocj^mxh=O {
tY`%vI [ template < typename T >
S8e ?-rC struct result_1
YB9)v5Nz( {
kc[<5^b5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.UUT@
w? } ;
`$] ZT>& \uOR1z template < typename T1, typename T2 >
_BND{MsX struct result_2
_y9NDLRs8 {
.|LY /q\A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9'O@8KB_ } ;
\k%j } ;
RPTIDA)) u0Opn=(_ 8J0#lu 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&*qAB)** ou\~^ template < typename Func, typename aPicker >
n?NUnFA class binder_1
{%v{iE> {
Yx"~_xA/u Func fn;
J'yiVneMw aPicker pk;
4='/]z public :
<xD6}h/ j2%M-y4E template < typename T >
(7|!%IO. struct result_1
-aM7>YR {
\~:_h#bW typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X> V`) } ;
!F)BTB7{< :
UDh{GQ* template < typename T1, typename T2 >
_3m\r*(vmQ struct result_2
'q{d? K {
"IzM: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e~G um } ;
6$5SS# O<+x=>_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Y-P?t+l xU;Q~( template < typename T >
K]>X31Ho typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R5rCCp {
l7S&s&W @ return fn(pk(t));
+{&++^(}a }
I*=
=I4qx template < typename T1, typename T2 >
z?g\w6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y.WEO> {
9y;8JO return fn(pk(t1, t2));
6z1>(Za7> }
<w0$0ku } ;
=\x(Rs3 IUwMIHq&sW aeTVcq
一目了然不是么?
iR{*XE
最后实现bind
MY z\ R
\ /~_,p,:aP uVLKR PY template < typename Func, typename aPicker >
1y6{3AZm< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
z5IdYF? {
c~n:xblv return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
),U>AiF] }
$w
,^q+ j%Z%_{6Ds* 2个以上参数的bind可以同理实现。
S!.H _=z%p 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
<iznB8@ oz?pE[[tm 十一. phoenix
W< :7z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4w(#`'I> 8Rd*`]@[pk for_each(v.begin(), v.end(),
(-hGb: (
5c6?$v/ do_
kTS#>uS [
~cW,B} cout << _1 << " , "
=LojRY ]
P~ODd( .while_( -- _1),
vUgMfy& cout << var( " \n " )
$g]'$PB )
0I"r*;9?K );
hd_<J]C oC1Nfc+ 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:
}^n346^ 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
4{Af 3N operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
qI5`:PH%n 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^z}$'<D9 5!iBKOl#D a X:,1^ template < typename Cond, typename Actor >
/nVGr]t_pj class do_while
|lVoL.Z,0 {
Q*8=^[x Cond cd;
NaYr$` Actor act;
MXGz_Db4' public :
&WoS(^ template < typename T >
Kz2s{y~? struct result_1
s|o+
Im {
4~mmP.c typedef int result_type;
^Qa!{9o[ } ;
xHi.N*~D m}o4Vr;" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
y6N }R hSF4-Vvb template < typename T >
_!Ir|j.A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;A;FR3=) {
"vN~7% do
l"1at eM3 {
QK@[b3-h1 act(t);
T6fm`uL&L }
rJ)8KY> while (cd(t));
OVa38Aucr3 return 0 ;
ZBl!7_[_ }
pkT26)aW } ;
*_CzCl^
xJ|_R,>.H 0`%Ask 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
We?cRb 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。
g]E>e 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。
CH+mzy 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。
A4hbh$ 下面就是产生这个functor的类:
O[<0\ /YT _~q=: ERz{, >G? template < typename Actor >
X>4qL'b:z class do_while_actor
hmM2c15T5 {
jltW@co2sV Actor act;
.p$tb2%r public :
{ bD:OF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p^THoF'~T ,)%$Zxng template < typename Cond >
vG'I|OWg picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*dmS'/ } ;
~3,k8C"pRq mo w 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Gx/kel[Y} 最后,是那个do_
@z1pE@7jK kYnp$8 ;X)b= class do_while_invoker
o*
C_9M {
.LA?2N public :
]o3K template < typename Actor >
\zM3{{mV/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
W 2T6JFv {
=--oH'P=M return do_while_actor < Actor > (act);
x#c%+ }
y`8bx94jB } do_;
iTIYq0u|#R nC(<eL 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=]m,7 v Rq 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
EUjA-L( 最后来说说怎么处理break和continue
jSd[ 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。
E)z=85;_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 ]