一. 什么是Lambda
Ty?cC** 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
N#_H6TfMG 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,
`4J$Et%S K\Wkoi5 iOghb*aW p?OoC class filler
Dw.J2>uj {
k1~&x$G public :
cOJo3p;& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
jvL[
JI,b } ;
NH4# IHac:=*Q rglXs 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:
~q.F<6O p8O2Z?\ $7ZX]%<s x|Bf-kc[#Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1.GQau~ O,f?YJ9S <iC(`J$D 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
i-_mTY&M M5X&}cN6 %ntRG! /$?}YL, 二. 战前分析
Xl#ggub? 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。
A?P_DA 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
r),kDia IOmfF[ .t!x<B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+I|vzz`ZVr /* --------------------------------------------- */
KkbD W3- vector < int *> vp( 10 );
7Ovi{xd@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^jZbo{ /* --------------------------------------------- */
Ow,w$0(D sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
[RhO$c$[\ /* --------------------------------------------- */
|/{=ww8| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SY\ gXO8k /* --------------------------------------------- */
",; H`V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~B?y{ /* --------------------------------------------- */
8cIKvHx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ve; n}mJ? /
zPO @qAS*3j ;?p>e' 看了之后,我们可以思考一些问题:
V**~m9f 1._1, _2是什么?
VU3upy< 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。
$<EM+oJ|ER 2._1 = 1是在做什么?
p_%Rt"! 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。
8(~h"]`! 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。
%dVZ0dl H<,gU`&R $'M!HJxb 三. 动工
iqWQ!r^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
on`3&0,. 6LIJQ HIZe0%WPw W^l-Y%a/o template < typename T >
2E'UZ
m class assignment
!%c\N8<>GD {
)jP1or T value;
Yc?*dUV public :
e(t\g^X assignment( const T & v) : value(v) {}
`X&gE,Ii template < typename T2 >
/a4{?? #e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4|DWOQ': } ;
(O3nL. -uf|w? F={a;Dvrn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
UP,c | 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
83#mB:^R }o`76rDN (f"4,b^] yY q,*<G class holder
[{,1=AB {
SO!8Di public :
C LRdm^B template < typename T >
SwMc
pNo assignment < T > operator = ( const T & t) const
XwaXdvmK {
q(84+{>B return assignment < T > (t);
fNFY$:4X }
C~/a- } ;
&F~T-i>X 4.t-i5 H/M@t\$Dc 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:
3[*}4}k9 . $vK&k static holder _1;
_oeS Uzq. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
oOFVb5qoFU fz
"Y CHe for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
61U09s%\0 而不用手动写一个函数对象。
= dN@Sa/ N;`n@9BF 8Zd]wYO =T7.~W 四. 问题分析
0o&5]lEe 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]D\D~!R 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
VI*$em O0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l*G[!u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
X"%gQ.1|{j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yJIscwF o }m3y 五. 问题1:一致性
9hyn`u. 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?|
;RlxD 4p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
jmG~Un M CU!Dhm/U struct holder
b&U62iq {
c7H^$_^ = //
}0y"F template < typename T >
pMM8-R'W- T & operator ()( const T & r) const
]7A'7p$Y {
!j-Z Lq:; return (T & )r;
G 01ON0 }
A,!-{/w c } ;
&$H!@@09|w =7UsVn#o 这样的话assignment也必须相应改动:
J#83 0r(- cFX p template < typename Left, typename Right >
[dz _R class assignment
B%68\ {
I7]8Y=xf Left l;
N?8!3&TiV Right r;
f
_:A0 public :
Zv{'MIv&v assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n `Ac 3A template < typename T2 >
#KvlYZ+1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
CWKm(@"5 } ;
;$Jo+# {P-): 同时,holder的operator=也需要改动:
1|=A*T-<M |Y.?_lC template < typename T >
{M)Nnst"~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
&H+xzN {
'Pbr
v return assignment < holder, T > ( * this , t);
rPm x }
yB!dp;gM{ x4O~q0>:Le 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。
+kD
R.E: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`WS&rmq&'
v"0J&7!J return l(rhs) = r;
DHRlWQox 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。
-Lg
Ei3m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
lU]nd[x R.3q0yZ
wF template < typename Tp >
cWm$;`Q#\ class constant_t
# f\rt
{
FP>2C9:d const Tp t;
%z$#6?OK^ public :
0n'_{\yz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cZ3v=ke^ template < typename T >
_yT Ed"$
const Tp & operator ()( const T & r) const
1\.pMHv/ {
?V=CB,^ return t;
Iu6
}
W%w~ah|/] } ;
0*v2y*2V Gq P5Kx+= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$:^td/p J 下面就可以修改holder的operator=了
,#K'PB4 E [D1Up template < typename T >
19] E 5'AI assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ee=D1 qNu; {
+w~oH = return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@(lh%@hO }
l+b~KU7~l |vC~HJpuv' 同时也要修改assignment的operator()
E" vS $ 2KZneS` template < typename T2 >
;F Eqe49 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[fyLV` 现在代码看起来就很一致了。
K)P%;X Tj- s4x 六. 问题2:链式操作
O".=r} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
QsW/X0YBv 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
TXioDs=_ 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。
"Y.y:Vv; 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。
V.2_i* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e}W)LPR! phz&zlD template < typename T >
FGkVqZ Y2? struct result_1
|l!aB(NW {
'hf8ZEW9' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
yDh6KUK } ;
D/' dTrR +H2Qk4XFB 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:
4Po_-4 C9;kpqNG#u template < typename T >
c*M}N?|6 struct ref
," ql5Q4 {
"Rl}VeDY typedef T & reference;
K<J9~ } ;
DaVa} template < typename T >
LIrb6g&xj_ struct ref < T &>
F:ELPs4" {
.G\7cZ typedef T & reference;
: E?V. } ;
#A.@i+Zv 54qFfN8O 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
fc@A0Hf 13wE"- template < typename T >
048kPXm` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
XX~,>Q}H= {
M^I(OuRMeI return l(t) = r(t);
hv+zGID7 }
PI<vxjOK` 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。
1YMh1+1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2T`!v =R\]=cRbg 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
rM"l@3hP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
OrG).^l _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[S<";l8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
i6N',&jFU 最后的布局是:
S
tyfB Add
.|=\z9_7S8 / \
E} .^kc[(4 Divide 5
.
]M"#
\ / \
92-I~
!d _1 3
A)KZa"EX 似乎一切都解决了?不。
NuI9iU 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。
y> (w\K9W 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。
8>%hz$no= 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:
(iGTACoF ~{gqsuCCL template < typename Right >
zMJT:7*`| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Wez5N Right & rt) const
Q=:|R3U/ {
BORA(, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U;I9 bK8 }
Aa]" 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
t:c.LFrF 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。
CH/rp4NeSy 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。
"h ^Z 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。
)CyS#j#= 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。
F&Hrk|a 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?
F<w/PMb 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:
ZG@q`<:j IM+o.@f- template < class Action >
LIdF 0 class picker : public Action
h1(4Ic {
Np)lIGE public :
:i7;w%B picker( const Action & act) : Action(act) {}
]N[ 5q=A5 // all the operator overloaded
)_NO4`ejs/ } ;
Q7A MRrN |D.ND%K& 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。
;=UsAB] 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:
WjjB<YKzF {_dvx*M template < typename Right >
U%<Inb}ad picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
d5l UGRg {
QdC<Sk!G return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
a}uSm/S }
.[ mRM *9i{,I@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KGpA2Nx 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。
s9d_GhT%- FGQzoS template < typename T > struct picker_maker
v9UD%@tZ {
#o2[hibq typedef picker < constant_t < T > > result;
Q5_o/wk } ;
o`RKXfCq template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
o?
$.fhD
{
6`-jPR typedef picker < T > result;
{zFMmPid } ;
[fIg{Q 7[wieYj{ 下面总的结构就有了:
3[f):
u3" functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
<^uBoKB/f picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
3D(0=$W picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<Ok3FE.K 至此链式操作完美实现。
VD\=`r)nT e0 T\tc A +)`ZTuO 七. 问题3
dq[xwRU1 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。
qyNyBr? "wHFN>5B template < typename T1, typename T2 >
E+JqWR5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tRfo$4#NY {
2 Vrw return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PiYxk+N }
OBAi2Vw )>- =R5ZV 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:
O0y_Lm\ O8.5}>gDn. template < typename T1, typename T2 >
WeiFmar struct result_2
puM3g|n@ {
@|%2f@h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Wiu"k%Qsh } ;
'6Q=#:mc\ uRr o?m< 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?
|H+Wed| 这个差事就留给了holder自己。
ZJ[
??=Gz abLnI =W` 8pgEix/M5o template < int Order >
Vy,DN~ag class holder;
}!C)}.L< template <>
>
"=>3 class holder < 1 >
igR";OQk {
7x4PaX( public :
J
S_]FsxD template < typename T >
/d<P-!fK struct result_1
Tyf`j,= {
fx>4 typedef T & result;
9 j9TPyC/2 } ;
~O&:C{9= template < typename T1, typename T2 >
<<R*2b struct result_2
q(2'\ _`u {
)f<z%:I+Z typedef T1 & result;
3x'|]Ns } ;
$@"g^,n template < typename T >
h{HHLR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lv+TD!b {
]F'e
aR return (T & )r;
`,TzQ }
6MMOf\
template < typename T1, typename T2 >
JHTSUq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-0x
# {
=mp;.k95 return (T1 & )r1;
l#Y,R 0 }
U/l&tmIVY } ;
'Xq|Kf ( o]M5b;1 template <>
DwE[D]7o class holder < 2 >
8i#2d1O {
!58@pLJw public :
!\.pq 2 template < typename T >
jQ^|3#L\ struct result_1
R3&Iu=g {
wHMX=N1/ typedef T & result;
DjQFi } ;
'=8d?aeF template < typename T1, typename T2 >
'XP7"
N47O struct result_2
MJ
[m {
LR.<&m%~. typedef T2 & result;
41?HY{&2 } ;
/zVOK4BqN+ template < typename T >
B; h"lv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.jT#:_ {
9c,'k#k return (T & )r;
YvyNHW& }
mQ26K~ template < typename T1, typename T2 >
=Qj{T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
c>:wd@w {
9} M?P return (T2 & )r2;
Hp!-248 S }
k],Q9 } ;
rgtT~$S =BAW[%1b 0e ~JMUb 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> >。
Z!zF\<r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f=gW]x7'R+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
V/
uP%'cd '3DXPR^B6 return l(i, j) = r(i, j);
F {4bo$~> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PB`Y
g xvl#w return ( int & )i;
3z9d!I^>k return ( int & )j;
&n}f? 最后执行i = j;
qCpp6~]Um 可见,参数被正确的选择了。
}1i`6`y1 gANuBWh8T J^5So e9 5Lo+:f (WO]Xq< 八. 中期总结
<~'"<HwtK 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
vB|hZTW 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a PfO$b: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J1RJ*mo7, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
J76kkW`5 QIvVcfM^ hl (hJfp ju8q?Nyhs A _
N;
;jvBF4Lb> 九. 简化
l2rd9-T 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。
#;qdY[v 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
lN?qp'%H` 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:
=eXU@B 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Yi+wC}
+-*/&|^等
`nv~NLkl 2. 返回引用。
OXSmt
DvJ =,各种复合赋值等
\lf;P?M^ 3. 返回固定类型。
x_6[P2"PP 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?o4C; 4. 原样返回。
FR4QUk operator,
pW@Pt 3u 5. 返回解引用的类型。
wb5baY9 operator*(单目)
`maKN \; 6. 返回地址。
,+vy,<e& operator&(单目)
R_ ,U Mt 7. 下表访问返回类型。
Ug t.&IA operator[]
K'Tm_"[u 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kmsb hYM) operator<<和operator>>
I{9QeRI &5spTMw8 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。
O-~7b(Z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
AJ?r,!) wh\}d4gN template < typename Left >
2"kLdD struct value_return
YY((V@|K {
1 s2>C!\ template < typename T >
EQyC1j struct result_1
RO VW s/ {
C] eSizS. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4Lh!8g=/ } ;
eJVjuG %C'?@,7C template < typename T1, typename T2 >
DV+xg3\(>1 struct result_2
+xSHL|:b {
^aMg/.j typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5uNJx5g } ;
YX7L?=;.@ } ;
DiScFx|rE KRLQ #,9 3yY}04[9< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(GuzN nntuLuW 下面我们来剥离functor中的operator()
pV
+|o.<C 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+0%w ;'9z c74.< @w return l(t) op r(t)
`d
+Da=L return l(t1, t2) op r(t1, t2)
YTX,cj#D^& return op l(t)
-MO#]K3< return op l(t1, t2)
./k/KSR return l(t) op
@ ZwvBH return l(t1, t2) op
=wHVsdNCN return l(t)[r(t)]
Zq|I,l0+E return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w d^': eV"h0_ox 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:
YTpSHpf@ 单目: return f(l(t), r(t));
)uIe&B
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
KB,j7
~V 双目: return f(l(t));
;|5F[ return f(l(t1, t2));
zh`<WN&H 下面就是f的实现,以operator/为例
wj<6kG /y#f3r+*2 struct meta_divide
=Z3 F1Cq? {
mpEK (p template < typename T1, typename T2 >
Sh~dwxp*" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}6}l7x {
r
CHl?J return t1 / t2;
)!Z*.? }
-M~:lK]n } ;
dulI&_x GR.^glG?6 这个工作可以让宏来做:
kr5">"7 }b"yU#`Q\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
He/8=$c% template < typename T1, typename T2 > \
qu6D 5t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;Ax
}KN7 以后可以直接用
C12Fl DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
uR4z&y 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
PbgP\JeX (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
"f2$w 9:[ 9v S6M}WR^, 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
Mj?`j_X /-qNh>v4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:&rt)/I class unary_op : public Rettype
H8zK$! {
B=T'5& Left l;
nH'e?>x~e public :
Z1f8/?`W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D~fl JR b-?gw64# template < typename T >
sPQQ"|wU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wY%} {
\?ZB]*Fu return FuncType::execute(l(t));
sA/D]W.P }
fS:&Ak
]; Y%aCMP9j~9 template < typename T1, typename T2 >
l^-];|Y
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YQ)kRhFA {
TG?brgW return FuncType::execute(l(t1, t2));
e/&{v8Hmb }
]BZA:dd.G } ;
q[ZT Hd.- =tn)}Y.<e 6qpJUkd 同样还可以申明一个binary_op
N7QK>
"a ,vawzq[oSy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"'.UU$]d class binary_op : public Rettype
Z'W=\rl {
"1*:JVG Left l;
VG#EdIiI Right r;
vjCu4+w($Z public :
3E]plj7$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^4hO Xp% v.M template < typename T >
"5!oi]@>( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uc\Kg1{ {
KYhw OGN return FuncType::execute(l(t), r(t));
b<ZIWfs }
PO^ij2eS '<xXK@=KEI template < typename T1, typename T2 >
"ycJ:Xv49 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P%VSAh\|n {
({)+3]x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
mb3"U"ohs }
4Uo&d#o)C- } ;
cn3\kT* su(1<S} rJTa 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
F6|]4H.3Q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
RVmh6m DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
EU;9*W< 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。
eHZws`W 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(@VMH !3 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。。。
70nqD>M4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L,`LN> 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)
X-Kh(Z 下面是修改过的unary_op
T!kN)#S q`a'gJx#y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1#2 I class unary_op
MUc$j& {
@ioJ]$o7 Left l;
[ 5b--O [ /b2=> public :
j0aXyLNX y9GoPC`z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]^7@}Ce_ ^|(LAjet template < typename T >
5d^sA;c struct result_1
5m 4P\y^a {
=R|HV;9 h typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]|ag } ;
A,<E\ fOGFq1D template < typename T1, typename T2 >
P>D)7V9Hh struct result_2
mdDOvm:& {
Sy_G,+$\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'KL0@l } ;
v$v-2y'% -f^tE,- template < typename T1, typename T2 >
6l
x>>J!H
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eJ-xsH*8 {
p)-^;=<B3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,^< R{{{-A }
&h)yro ED( Sg template < typename T >
..5CC;B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+ GN(Ug'R {
]Q1yNtN return OpClass::execute(lt(t));
_6hQ %hv8 }
1n8/r}q'H U9 s& } ;
?e4YGOe. -@2iaQ(5a2
ltSU fI 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
k]|~>9eY] 好啦,现在才真正完美了。
$8h%a
8I 现在在picker里面就可以这么添加了:
o5PO=AN 9Q.Yl&A template < typename Right >
xLajso1g69 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
o:'MpKm {
)dw'BNz5hT return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*:7rdzn }
v!-pSa)3 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
qYQl,w !9e=_mY ~G&dqw/.-U `/+>a8 \*?~Yj# 十. bind
^z*t%<@[Q 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Wvh#:Z 先来分析一下一段例子
_4~+{l+ Q3~H{)[Kq Nh|uO?&C6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
; DR$iH-F bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
t{9GVLZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0Mm)`!TLSW 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。
eo?bL$A[s 我们来写个简单的。
oZgjQM$YP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_jVN&\A]mC 对于函数对象类的版本:
^{`exCwMx q.bSIV| template < typename Func >
'H>^2C iM struct functor_trait
5C]x!>kX {
,&.!?0+ typedef typename Func::result_type result_type;
!;A\.~-!G } ;
%sP*=5?vA 对于无参数函数的版本:
"&u@d~`-n H*R"ntI?w template < typename Ret >
Bsvr?|L\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
IEi^kJflU {
U7F!Z(
9 typedef Ret result_type;
90rol~M& } ;
=UQ3HQD 对于单参数函数的版本:
\}b%E'+_T vvMT}-! template < typename Ret, typename V1 >
CAhXQ7w'Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
gr2U6gi {
FW4<5~'
typedef Ret result_type;
W{+2/P } ;
3nQ`]5.Q
w 对于双参数函数的版本:
#c!lS<z Qw*|qGvy^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
C&%_a~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{VRf0c {
CHX #^0m. typedef Ret result_type;
Wac&b } ;
XpHrt XD 等等。。。
va@Lz&sAE% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
k4J+J.| !F$6-0% template < typename Func >
gwMNYMI struct func_return
F$]Pk|, {
=:pJ template < typename T >
d#FQc18v}k struct result_1
bY:x8fl {
XRi8Gpg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q197mN+0 } ;
73;GW4, CD~.z7,LC template < typename T1, typename T2 >
Xx:"4l.w. struct result_2
L="}ErmK {
>y3=| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)Aqtew+A& } ;
h2R::/2. } ;
7{*>agQh gM:".Ee (\x]YMLH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
k9!{IScq F JyT+ template < typename Func, typename aPicker >
q_58;Bv class binder_1
(!WD1w {
xb8!B Func fn;
`|q(h Ow2 aPicker pk;
~]2K^bh8& public :
5rik7a)Z] kxv1Hn"`{E template < typename T >
YaqJ,"GlT struct result_1
7kEn \ {
.Q2V}D85 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j\M?~=*w } ;
L!xi Gd85kY@w7 template < typename T1, typename T2 >
gcT%c|. struct result_2
?Ir:g=RP* {
ym1Y4, typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@q)d } ;
P&Vv/D nu%*'. binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
wibNQ`4k cvL;3jRo template < typename T >
=I_'.b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3JR+O<3D {
S
f#
R0SA return fn(pk(t));
<a3WKw }
"w<#^d_6 template < typename T1, typename T2 >
R:qW;n%AF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZN0P:== {
~P-mC@C return fn(pk(t1, t2));
w7L)'9 }
4Z0]oIX } ;
v]UwJz3< /)O"l @ }U ~k5W@`"W 一目了然不是么?
JxU5 fe 最后实现bind
Q7CsJzk~)
[$UI8tV t]G:L}AOl template < typename Func, typename aPicker >
X:{!n({r= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@H8EWTZ {
-KbYOb return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!&E-}}< }
:ShT|n7 jPkn[W#
6 2个以上参数的bind可以同理实现。
aN3;`~{9 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。
e\/w' J'r^/ 十一. phoenix
+=)+'q]S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
jebx40TA3 qH_Dc=~la for_each(v.begin(), v.end(),
"m>81-0 (
u*9V&>o do_
rytyw77t( [
1o>xEWt:0K cout << _1 << " , "
veECfR; ]
(/]
J3 .while_( -- _1),
\~ wMfP8 cout << var( " \n " )
d0>
zS )
G3v5KmT );
>yDZw!C />>\IR 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:
hi[pVk~B) 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
*VN6cSq operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
a8Wwq?@ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xgtR6E^k }Y4qS 8q7b_Pq1U template < typename Cond, typename Actor >
3G4-^hY< class do_while
c:.eGH_f {
&%Tj/ Qx Cond cd;
,R|BG Actor act;
93hxSRw public :
oP.7/*p template < typename T >
ddR>7d}N struct result_1
Z3!`J& {
Ek}A]zC typedef int result_type;
u]@['7 } ;
_SkLYL!=9 akQ7K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}ad|g6i` [Vt\$ template < typename T >
8dhUBJ0_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i!Ga5 v8n: {
<a+Z;> do
|Q>IrT {
a'IdYW0 act(t);
?
=+WRjF }
E_LN]v while (cd(t));
teVM*- return 0 ;
4KrL{Z+} }
dgePPhj
} ;
T[A69O]v D1;QC <9
;!3xG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{l>hMxij 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。
jZ;
=so 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。
qIqM{#' ^ 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。
bN@
l?w 下面就是产生这个functor的类:
<0?W{3NqI DlNX 3 |^H5^k "Bv template < typename Actor >
_J [P[(ab class do_while_actor
xkR0 {
GuL<Z1<c Actor act;
>F&47Yn public :
Sa5G.^XI do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)\^-2[; pD]OT-8 template < typename Cond >
X\F|Tk3_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5/z/>D; } ;
=nHgDrA_ gPc=2 t&DEb_"De 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ti&z1_u 最后,是那个do_
8HdAFRw -|\ZrE_h ^sg,\zD 'X class do_while_invoker
C"enpc_C/ {
W*w3[_"sr public :
WMP,\=6k0 template < typename Actor >
kO-(~]; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S 6,.FYH {
B?o7e<l[ return do_while_actor < Actor > (act);
Xb,3Dvf }
BFW&2 } do_;
+d-NL?c OK
gqT! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
76` .Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,,|^%Ct'] 最后来说说怎么处理break和continue
ei5~& 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。
n?K 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 ]