一. 什么是Lambda
L@?Dmn'v 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
84P^7[YX> 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,
87EI<\mP );$Uf!v4
'{kNXCnZ pTZPOv#?Q class filler
0CY_nn#3 {
%"
$.2O@ public :
#{(?a.: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!mpRLBH } ;
D8_m_M|P xMtl<Na
?n/:1LN, 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
h 88iZK _jef{j yhEU*\: V_U$JKJ1= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
D0PP
U;Hu:q* TJ`E/=J! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
hC}A%_S ^BjwPh4Z# DVD} O7j$bxk/^ 二. 战前分析
J{$C}8V 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。
BW:&AP@B 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
5L|yF"TI# qB@]$ [8Ub#<]] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
uf`o\wqU /* --------------------------------------------- */
~/[cZY@ vector < int *> vp( 10 );
OM]p"Jd transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{AIP\ /* --------------------------------------------- */
<(d^2-0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1*?IDYB /* --------------------------------------------- */
N!;Y;<Ro_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=,-80WNsX /* --------------------------------------------- */
6fPuTQ}fY> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,e>C)wq; /* --------------------------------------------- */
i>T{s-3v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
IJq$GR ^/R@bp#< -'{ioHt&X/ \WouTn 看了之后,我们可以思考一些问题:
KK]AX; 1._1, _2是什么?
7*^\mycv 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
sx8mba( 2._1 = 1是在做什么?
n_v c}ame 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
'.atbl Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
WKBPqfC 9R>A,x( /j
-LW1:N 三. 动工
i1vBg}WHN 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
o&*1Mx<+ N&S:=x:$S 3w{4G<I 3-32q)8 template < typename T >
&4"(bZ:LO class assignment
t> &$_CSWK {
ceVej' T value;
@)VJ,Ql$Y public :
O:r<es1 assignment( const T & v) : value(v) {}
CJjma=XH template < typename T2 >
DXKk1u?Tq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3`#sXt9C } ;
|Y/iq9l
#zrD i @[zPN[z. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ca+d
?IS 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,Q(n(m' bLu6|YB GOH@|2N .XLe\y class holder
L)Un9&4L {
+aP%H
public :
*KxV;H8/ template < typename T >
}E8 Y,;fTD assignment < T > operator = ( const T & t) const
PhKJ#DRbr {
tDEpR return assignment < T > (t);
'ycs{}' }
`{F8# } ;
Gpe h#Q4x QHMXQyr( ?ZlwRjB\ 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:
P;hjr; 3m7$$N| static holder _1;
_PNU*E%s< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O|7q,bEm^ /;HytFP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3h0w8(k; 而不用手动写一个函数对象。
FD_0FMZ9, 0%FC;v0 ?\$77k s.zH.q, 四. 问题分析
F\-qXSA 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。
?3KI}'}EM 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。
]o,) #/' $ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
aM? 7'8/ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
X:8=jHkz 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J_rCo4} EF)kYz!@ 五. 问题1:一致性
e;rs!I!Yw 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?|
&??(EA3
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5Odi\SJ& ODv)-J struct holder
n6Q 3X
{
cY\-e?`=4 //
?_<ZCH template < typename T >
:Oq!.uO T & operator ()( const T & r) const
B TcxBh {
WHE*NWz>q return (T & )r;
zKfb }
G-"#3{~2 } ;
*#UDMoz< -fUz$Df/R 这样的话assignment也必须相应改动:
T'Jw\u>"R ml?+JbLg0 template < typename Left, typename Right >
V7rcnk# class assignment
@gxO%@@ {
puXJ:yo( Left l;
y"@~5e477$ Right r;
[>"qOFCr#: public :
#B+2qD>E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
& k1Ez template < typename T2 >
I
&{dan2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ZP%^.wxC } ;
5^*
d4[&+ X*S|aNaLWW 同时,holder的operator=也需要改动:
C8&)-v| @ULr)&9 template < typename T >
Grjm9tbX} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
CUxSmN2[ {
#+Vvf return assignment < holder, T > ( * this , t);
o`RTvGXk }
l[\[)X3$ Ap}:^k5{ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
p[Q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1q\U
(^ %gw0^^A return l(rhs) = r;
t~U:{g~ 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。
NO* 1km[# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
deeOtco$LT EO'3;mo, template < typename Tp >
xZ,g6s2o class constant_t
P?TFX.p7 {
Hk6Dwe[y const Tp t;
^=R>rUCmv public :
]4z?sk@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{L q
uOC1 template < typename T >
O^:Rm=,$ const Tp & operator ()( const T & r) const
d(To)ly. {
_v2FXm return t;
K bwWrf> }
8swj'SjX } ;
2^UFP+Yw ]^Q`CiKd 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x5PQ9Bw, 下面就可以修改holder的operator=了
U4LOe}Ny aNXu"US+Sp template < typename T >
%X[|7D- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_Dk;U*2 {
=BX<;vU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
nHT2M{R }
vV=$N"bT~ SrHRpxy 同时也要修改assignment的operator()
?J<4IvL/ X0U{9zP template < typename T2 >
cm7aL%D$c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
vhhsOga 现在代码看起来就很一致了。
uOW9FAW `+*
M r 六. 问题2:链式操作
pOS.`rSK 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~9'VP}\ 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。
l|N1u=Z 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。
&p4q# p7, 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。
z),l&7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
T+2?u.{I =AR'Pad template < typename T >
$fC= v struct result_1
'MG)noN5 {
mH}AVje{
` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
q"]-CGAa } ;
XM8C{I1 0c:CA>F 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:
-?e~S\JH roRZE[ya template < typename T >
Q) FL| struct ref
g7d) YUc {
Wigm`A=,r typedef T & reference;
/- kMzL } ;
gQ/zk3?k template < typename T >
L:B&`,E struct ref < T &>
-M[5K/[ {
k`TEA?RfQ typedef T & reference;
eKLxNw5 } ;
PU-;Q@< E U15Hq*8Z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cQ+V4cW
Z [_H9l) template < typename T >
$9ON3> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
B>~E6j7[Mp {
bJ/~UEZw return l(t) = r(t);
<y`yKXzBUV }
T8qG9)~3 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Q7#Q6-Q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Vr5a:u' Lw!@[;2 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
TWxMexiW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,P9B8oIq _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!})+WSs'"s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
GH:Au 最后的布局是:
k,q` ^E8k Add
O
gycP4z[ / \
~8|$KD4I Divide 5
][qZOIk@ / \
&|9?B!,` _1 3
h!)(R< 似乎一切都解决了?不。
%7V?7BE 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。
jP}N^ 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。
R\X=Vg 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:
Dy8Go4 ?mF-zA'4] template < typename Right >
mXa1SZnE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
du47la 3 Right & rt) const
'l<kY\I!% {
[x)BQX' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F]YPq }
TYLf..i< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
orL7y&w(v: 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。
wBmbn=>#S 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。
wePMBL1P* 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。
w|$;$a7) 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。
JXvHsCd? 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?
&=s{ +0 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:
DpTQP u9 T mUn/ template < class Action >
-98bX]8 class picker : public Action
Y3-15:- {
o]k[l; public :
n}._Nb
5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
(r7~ccy4 // all the operator overloaded
V#sANi?mpo } ;
+/UInAM Ya,>E@oc 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。
]n!pn#Q 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:
`d8$OC tU?lfU[7 template < typename Right >
,,,5pCi\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}RM?gE {
G%4vZPA return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VoP(!.Ua>7 }
[c3hwogf: ^TB%| yZ _ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
EcP"GO5 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
eQYW>z'%, 2>s:wABb / template < typename T > struct picker_maker
Ou,B3kuQ+ {
&Cdd typedef picker < constant_t < T > > result;
mWka!lT } ;
mk[=3!J template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O0~[]3Y[= {
F v(zql typedef picker < T > result;
7eu7ie6 } ;
7]
~'8 B%r)~?6DM 下面总的结构就有了:
LR`/pet functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
aP4r6lLv+ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
I-+D+DhRx picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
WxIP~ 至此链式操作完美实现。
P:CwC"z>sS L18Olu McA, 七. 问题3
@n})oAC, 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
d)q{s(<; b}k`'++2, template < typename T1, typename T2 >
T\2cAW5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a*vi&$@`Z1 {
Y}F+4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sd#a_ }
t1Cyyb m#8mU,7 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:
YMm Fpy =FdS'<GM template < typename T1, typename T2 >
QvqX3FU struct result_2
v`nodI {
T#h`BtET[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"9R3S[ } ;
UG1^G07s u*PN1E 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?
=1LrU$\ 这个差事就留给了holder自己。
;2&(]1X $'kIo*cZ
E#ti template < int Order >
m-ZVl j class holder;
fq\E$'o$ template <>
?;}2Z) class holder < 1 >
&4p:2,|r9 {
=X>?Y, public :
B \[ P/AC template < typename T >
5qUyOkI struct result_1
<!4'?K -N {
T;.#=h typedef T & result;
4.R
>mN[ } ;
&~uzu{ template < typename T1, typename T2 >
? NVN&zD] struct result_2
pGUrYik4 {
p?5`+Z typedef T1 & result;
E+[K?W5 } ;
L# (o(4g2 template < typename T >
iv3NmkP1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p6I@o7f {
-,}f6* return (T & )r;
+ZXk0sP_< }
VxaJ[s3PQ& template < typename T1, typename T2 >
.pG_j] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/ 1E6U6 {
rN_\tulOF return (T1 & )r1;
=j}]-! }
C\
9eR } ;
uiO8F*,!&r q[**i[+% template <>
XCQ=`3f class holder < 2 >
LLV:E{`p {
<C]s\"o-` public :
:8\z 0 template < typename T >
6fQQKM@a| struct result_1
i!sKL%z} {
7e>n{rl typedef T & result;
r!j_KiUy } ;
~eE2!/%9 template < typename T1, typename T2 >
z l@
<X0q struct result_2
{n2jAR9nq {
|)yO]pB: typedef T2 & result;
;/
WtO2 } ;
o{nBtxZ" template < typename T >
aElEV
e3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iv:[]o {
57rc|]C return (T & )r;
2;U(r:] }
,in`JM<o template < typename T1, typename T2 >
zTm&m#){3A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ocGqXDg3 {
I`zn#U' return (T2 & )r2;
!V#(g ./W }
U")bvUIL } ;
E*j)gj9 n1!0KOu/N U(.Ln@sq 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> >。
CGny#Vh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
'I\bz;VT 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'+5*ajP< d5UdRX]* return l(i, j) = r(i, j);
9xN4\y6F 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FdzsWm G-9]z[\# return ( int & )i;
mGwBbY+5n return ( int & )j;
7WKb|
/#; 最后执行i = j;
_}{C?611c 可见,参数被正确的选择了。
.$L'Jt2X h@@2vs2 D3|y|Dr @e3O=_m- 8v5cQ5Lc 八. 中期总结
##EMJi 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
vRYfB{~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
*Xn{{ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*oKc4S+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b~WiE? bK<'J=#1 Mb"i}Yt{ J*5 )g m ['UV2 rAM{< 九. 简化
MCjf$pZN] 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。
_cQTQ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
jV#{8 8 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:
(O"Wa 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
o{37}if +-*/&|^等
G?#f@N0.5p 2. 返回引用。
U#G0 =,各种复合赋值等
bb}|"m. 3. 返回固定类型。
:l'61$= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}L'BzSU@G 4. 原样返回。
Z9E[RD operator,
~bf-uHx 5. 返回解引用的类型。
'n6D3Vse operator*(单目)
sy0|=E*;8" 6. 返回地址。
Fr`"XH operator&(单目)
PsjSL8] 7. 下表访问返回类型。
,W'`rCxJ operator[]
6f v{?0| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-M/DOTc operator<<和operator>>
DW\';" ~Uz,%zU#3 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
B>AmH%f/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[D=ba=r0X EuOrwmdj template < typename Left >
xRuAt/aC struct value_return
iOYC1QFi? {
mG*[5?=r template < typename T >
F\^9=}b_i struct result_1
ifHQ2Ug9 {
#/=s74.b
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S|CN)8Jsi } ;
fzT|{vG8 z'z_6]5 template < typename T1, typename T2 >
K-cRNt struct result_2
Y`eU WCD {
iO4Yfj#? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
h8iic } ;
\fj*.[, } ;
LZG?M|(6D _lcx?IV ^`XQ>-wWue 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3x@t7B qb'4x){ 下面我们来剥离functor中的operator()
h mC.5mY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{ss^L C @3a/<6m return l(t) op r(t)
_r@
FWUZ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
v0+mh] return op l(t)
,l+lokD-# return op l(t1, t2)
b*i_'k}*<g return l(t) op
f*)8bZDD return l(t1, t2) op
>rJ9^rS return l(t)[r(t)]
l6]:Zcd0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2#%@j6 %#kml{I 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
*DfwTbg| 单目: return f(l(t), r(t));
<]1Z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
T?B753I 双目: return f(l(t));
0'j/ 9vm return f(l(t1, t2));
m?G@#[
l 下面就是f的实现,以operator/为例
#29m <f_n uJhB>/Og struct meta_divide
" iAwD8- {
}22h)){n#Y template < typename T1, typename T2 >
V9
Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
di$\\ Ah {
HG
kL6o= return t1 / t2;
"V|&s/9 }
i286 J. } ;
jNV)=s^ed[ H%y!lR{c^D 这个工作可以让宏来做:
<vS3[( c"F3[mrff #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'&v.h#< template < typename T1, typename T2 > \
m/TjXA8_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
($s%5| 以后可以直接用
L{PH8Xl_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
IP<]a5 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
>(T)9fKF (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。。。)
?D[9-K4Vn SWwL.-+E] 9vX~gh{]~ 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
$D&N^}alW A:Y
([ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XM?>#^nC?u class unary_op : public Rettype
P?WS=w*O0 {
.t53+<A Left l;
-(~OzRfYi public :
r2!\Ts 5v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R(.5Hs P qUjBP\ template < typename T >
gu:8+/W8L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T)N_ ~f| {
<yNu/B.M return FuncType::execute(l(t));
=emcs% }
' 5tk0A q)N]*~ template < typename T1, typename T2 >
^UJB%l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KAkD" (! {
=Pj+^+UM return FuncType::execute(l(t1, t2));
|-+ IF,j }
9pF@#A9p } ;
OQ*BPmS-
z.d1>w `_;sT8 同样还可以申明一个binary_op
WZh%iuI{C D_s0)|j$cy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L[s7q0 F`l class binary_op : public Rettype
WlJ=X$ {
r~2>_LK Left l;
'aV/\a:* Right r;
NQ&\t[R[ public :
r.z= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~(v7:? c2E*A+V#u template < typename T >
S Lsw '< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9I1D'7wI^^ {
Q{K'# return FuncType::execute(l(t), r(t));
O%m\
Q1 }
2wX4e0cOI4 Xg4iH5!E template < typename T1, typename T2 >
MJ.K,e typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nXRT%[o& {
\5
S^~(iL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
),!1B% }
H\vd0DD; } ;
L|hoA9/]
m.6O%jD UgD|tuz] 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
1U?,}w 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k.5(d.*( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
VvFMpPi 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。
ahoXQ8c:\} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
D,hZVKa 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。。。
v}`{OE:-J 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Z~S%|{&Br 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)
WPu-P 下面是修改过的unary_op
yw@kh^L Q# Yba template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
* a ?qV class unary_op
&2P=74\= {
'73g~T%$^* Left l;
fFe{oR
T%Nm public :
9\ulS2d u5Tu~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T9'd?nw9 a
+$'ULK+r template < typename T >
|O';$a1S struct result_1
>.=v*\P {
o)]mJb~XG- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RW4,j&) } ;
%a\L^w)Xn G(;hJ'LT template < typename T1, typename T2 >
`uh+d struct result_2
,
RKl {
E;MelK<8( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
})F.Tjf* } ;
f`W)Z$fN5 )Vf!U" template < typename T1, typename T2 >
G4;5$YGG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a\l?7Jr {
e0z(l/UB return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q94Lq~?YF }
2 ":W^P 3 BQZ[%0@ template < typename T >
?se\?q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ks|c'XQb {
JYw_Z*L=m return OpClass::execute(lt(t));
b4?]/Uy+/ }
^:cc3wt'3[ I<+i87= } ;
EA``G8Vn> |MMaaW^" ;@<Rh^g] 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
T0e- X 好啦,现在才真正完美了。
f`vu+nw 现在在picker里面就可以这么添加了:
/$'|`jKsB 5Y4#aq template < typename Right >
xf4CM,Z7( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=THRyZCH {
oAprM Z7Y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
MHqk-4Mz }
=kP|TR!o- 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。
KD* xFap UFzC8 `UD,ne aN?^vW< ia#8 ^z 十. bind
XVfw0-O 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。
+4g H=6 先来分析一下一段例子
NIh?2w"\ S
Rb-eDk' ,^1B"#0{C< int foo( int x, int y) { return x - y;}
PJF1+I.%c# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:*I='M9B bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
q@&6&cd 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。
-T=sY/O 我们来写个简单的。
5"9'=LV~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
OK" fFv 对于函数对象类的版本:
?1.WF}X' 34F;mr"yp template < typename Func >
j"r7M|Z+V struct functor_trait
!nDiAjj {
q|ZzGEj:OV typedef typename Func::result_type result_type;
V\nj7Gr:sF } ;
8pXqgIbmb 对于无参数函数的版本:
7h#*djef tjg?zlj template < typename Ret >
XGb*LY+Db6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ws/\lD {
{!&^VXZIT typedef Ret result_type;
QAzwNXE+ } ;
POI|#[-V 对于单参数函数的版本:
q:MSV{k k+@,m\tE template < typename Ret, typename V1 >
8 RA struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Q2 Dh( {
_$KEE|9 typedef Ret result_type;
,4HZ-|EOZ } ;
puAjAvIax 对于双参数函数的版本:
Mc~L%5 7 MS-Gs| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|,Kk#`lW<f struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:MihVL F {
3gv@JGt7` typedef Ret result_type;
tx7B?/5D } ;
{BY(zsl 等等。。。
%n^ugm0B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
: G'a"%x <Rfx`mn template < typename Func >
wx8Qz,Z struct func_return
&!F"3bD0 {
WH_
W: template < typename T >
i ?%_Pu struct result_1
watTV\b {
Vg~10Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'{w[).c. } ;
9]vy#a# ^'p!#\T;H template < typename T1, typename T2 >
zF@[S struct result_2
M#k$[w}= {
xW|8-q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4\E1M[ 6
} ;
u'T?e+= } ;
`=l o. c /?NfU.+K RiZ)#0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
22/"0=2g c_T+T/O template < typename Func, typename aPicker >
UPy 4ST class binder_1
EXsVZg"# {
'cqY-64CJZ Func fn;
SLz;5%CPV aPicker pk;
o@L2c3?c5 public :
L[^.pO y@(EGfI template < typename T >
/r8sL)D+ struct result_1
^^g u {
4Uhh]/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h_Ssm{C\ } ;
2UG>(R: #&b<D2d template < typename T1, typename T2 >
cTQ._|M struct result_2
3hVuC1;" {
CfT(a!;Eox typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zY2x_}#Q\" } ;
i|rC Ga0} fohZ&f|> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
DzIV5FG 1)3'Y2N* template < typename T >
w"O{@2B3:H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p=V1M-
{
1vYa&! return fn(pk(t));
9g|99Z }
}USOWsLSt template < typename T1, typename T2 >
m%nRHT0KAf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b7y#uL1AE {
W$<Y**y9m return fn(pk(t1, t2));
hW9U%-D }
a'g&1N0Rc } ;
'w=aLu5dY >2v<;. X|yVRQ?F` 一目了然不是么?
6n|][! f 最后实现bind
_S,UpR~2W [_`@V4 k;K-6<^h template < typename Func, typename aPicker >
0+k..l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+R7pdi {
BSL+Gjj~} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Fkg%_v$ }
B.!&z-)# c
D.; 2个以上参数的bind可以同理实现。
X3][C 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。
9e4`N"#,lI P$]K 十一. phoenix
nvA7eTO6C Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
L
F&!od9[ E:-~SH} for_each(v.begin(), v.end(),
S|T_<FCY (
w}s5=>QG% do_
x |gYxZ [
?M^qSo=/~ cout << _1 << " , "
3.9/mztS ]
~Kl"V%> .while_( -- _1),
lbGPy'h<rt cout << var( " \n " )
'-mzt~zGOY )
eFotV.T!# );
F&lH5 @NL37C 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:
a|(|!= 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
5A^8?,F@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$inKI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
j\NCoos B)/c]"@89 qO/3:- template < typename Cond, typename Actor >
\qTp#sF class do_while
#R7hk5/8n} {
"Pu917_P Cond cd;
?]aVRmL Actor act;
8hYl73# public :
a^\F9^j template < typename T >
g}IOHE struct result_1
zl|+YjR {
Qn~{TZz typedef int result_type;
$Ld-lQsL } ;
2
6
>9$S &gr
T@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Vk*XiEfKm> Y]^*mc0fE template < typename T >
eA{A3.f"Hz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
72/ bC {
-8vGvI> do
Y;iI=U {
|onLJY7) act(t);
s
Ytn'&$\ }
4>2\{0r while (cd(t));
O9m sPb: return 0 ;
<WnIJum }
um%s9 } ;
'+ mI
n2:Uu>/ HR?bnkv|id 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;#+I"Ow 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
.tHjGx
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
t,'J%)j 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
v;-0^s/P 下面就是产生这个functor的类:
>5?c93? }2\Hg -ik=P]? template < typename Actor >
j}K3YfH class do_while_actor
T!Tp:&O- {
4^k8|#c Actor act;
Dx=RLiU9 public :
1r*yYm' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s&+`> ~C3J-z< template < typename Cond >
tOte[~, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|eg8F$WU } ;
xi4b;U j G$)tp^%] PW iuM=E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.:4*HB 最后,是那个do_
I+ 3qu= 6xY6EC vl6|i)D class do_while_invoker
@P>>:002/ {
8G2QI4 public :
B5h)F> &G template < typename Actor >
M+^ NF\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8zcSh/ {
f`K#=_Kq7 return do_while_actor < Actor > (act);
`:R9M+
OX }
I,05'edCQ } do_;
+uj;00 D IP-M)_I 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
NPFI^Uj#A 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
DZLEx{cm 最后来说说怎么处理break和continue
?R4u>AHS@ 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。
,\1Rf. 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 ]