一. 什么是Lambda
uxB)dS 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$8rnf 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
X=KW
> ^)?Wm,{"w Te
L&6F$ N|$9v{ j_ class filler
~ HhB@G!3 {
#Zw:&'
QB public :
Bh'fkW3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@,GL&$Y:W } ;
\Q(a`6U Lv]%P.=[G "A"YgD#t 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:
Qy0w'L/@ bf0,3~G,P o+&Om~W JR#4{P@A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
j
:B/ FL uR
:EH.K
R%RxF=@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&TBFt; xws{"m,NX~ /nQuM05*Z ~Ym_ { 二. 战前分析
<+g77NL 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。
'z5jnI 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
;7qIm83 )gdLb} zUL,~u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QF/_?Tm4 /* --------------------------------------------- */
zP%s] >hH vector < int *> vp( 10 );
gAWi& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XJ\R'?j /* --------------------------------------------- */
DOJydYds sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9>w~B|/ /* --------------------------------------------- */
3\@2!:> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&Y?t /* --------------------------------------------- */
88v8lt;R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0>Snps3*Z /* --------------------------------------------- */
.)b<cH~% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(cOe*>L; |Q3d7y &L$9Ii ZI!: 看了之后,我们可以思考一些问题:
}6%XiP| 1._1, _2是什么?
r[i^tIv6As 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。
qIQ=OY=6 2._1 = 1是在做什么?
B223W_0"o 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。
(l^7EpNs 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。
O'wmhLa"W bpwA|H%{M O|,9EOrP 三. 动工
p?y2j 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
o13jd NQ- ")Not$8 |T""v_q /RJ template < typename T >
yO1
7C class assignment
g,._3.D {
YUEyGhkMV{ T value;
ESRj<p%W public :
&~P4yI;, assignment( const T & v) : value(v) {}
1OMXg=Y template < typename T2 >
Gy/w #4xj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"a)6g0gw } ;
" _2k3 y<Q"]H.CkQ uVn"L:_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ahwi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
sWo`dZ\6WB |ZH(Z}m '-%1ILK$3r .@,t}:lD class holder
d#0:U
Y% ~ {
/%& d: public :
dR]-R/1| template < typename T >
kP%hgZ assignment < T > operator = ( const T & t) const
UA8hYWRP {
D8wf`RUt return assignment < T > (t);
pz
/[${X }
7?=^0?a } ;
XG.[C> V+"%BrM '%rT]u3U 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:
p3U)J&]c6 Rsfb?${0G static holder _1;
M9W
zsWM Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
r&E gP =%7drBo D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
nXRa_M(z8 而不用手动写一个函数对象。
|X8?B= k)n
b<JW|r 6#+&/ "* 9Y,JYc# 四. 问题分析
GP%V(HhN 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
}N[X<9^Z 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
zkRAul32| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Z&n[6aV'F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(&e!u{I 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ki'$P.v{$w fIoc)T 五. 问题1:一致性
4$KDf;m@ 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?|
tS2&S 6u 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(kLaXayn @-)?uYw:r struct holder
^y/Es2A#t {
* hs&^G //
DU%E883 template < typename T >
z,TH}s6 T & operator ()( const T & r) const
QXZXj#` {
jU&m*0nL return (T & )r;
f#!+l1GV }
Zt!# KSF7% } ;
YbP
@ Rs<q^w] 这样的话assignment也必须相应改动:
Qfn:5B]tI #<*.{"T template < typename Left, typename Right >
s?EQ class assignment
-O *_+8f {
6j|Ncv Left l;
e3 v^j$ Right r;
72sqt5C] public :
2o?j{K assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U80=f2 template < typename T2 >
,j*9 ) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
i=Qy?aU? } ;
'8;bc@cE xQFY/Z 同时,holder的operator=也需要改动:
{ ^dq7! {1SsHir> template < typename T >
dS6 $ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>.Gmu {
?kO.>o return assignment < holder, T > ( * this , t);
g5nJ0=9 }
+LRKS 0/)2RmF 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。
-iR2UE@M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
dC({B3#e{ e(8hSVcl4 return l(rhs) = r;
5IF5R# 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。
PGP#$JC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`"=>lu2H
I<D#
template < typename Tp >
K
";Et class constant_t
T>B'T3or {
dkw.o.e const Tp t;
aoey
5hts public :
<,)R`90_X6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bh.&vp.kP template < typename T >
K+}0:W=P const Tp & operator ()( const T & r) const
V~dhTdQ5} {
[q?RJmB] return t;
&4-;;h\H }
8 MO-QO } ;
+F)-n2Bi ?9\D(V 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/2?
CB\ 下面就可以修改holder的operator=了
gE6'A Ar!0GwE+ template < typename T >
r'*$'QY-N assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w7@`:W {
w,p'$WC* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
FLW VI4* }
gQPw+0w E]mm^i`| 同时也要修改assignment的operator()
9-pt}U C<D$Y,[w template < typename T2 >
o`iA& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
G<7M;vRvP 现在代码看起来就很一致了。
^bv^&V&IB D}?p>e|<D 六. 问题2:链式操作
60~;UBm5O 现在让我们来看看如何处理链式操作。
wtYgHC}X 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。
Cy[G7A% 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。
p*b_"aF 1 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。
9G/!18 X?f 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
k'st^1T Og 1-LP|X template < typename T >
q!c=f!U?\l struct result_1
@s1T|}AJ {
6M
>@DRZ'| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4Fft[S( } ;
]Ucw&B*@ CGi;M=xr 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:
;2C 5GM-*Ak @ template < typename T >
wyy
1M+ struct ref
K83'`W^ {
HV~Fe!J_ typedef T & reference;
9O 'j+?(`@ } ;
>:-e template < typename T >
HEVjK$ struct ref < T &>
"Wj{+|f {
w^0hVrws=, typedef T & reference;
/
dJz?0 } ;
hVF^"$ :IZAdlz[@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UH MJ(.Wa- +Vk L?J template < typename T >
8._uwA<[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
IAQ<|3Q {
(F&LN!Hn>p return l(t) = r(t);
EIRDH'[L }
b=5w>* 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。
3Z?ornS 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5mZ2CDV TLsF c^X 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
{5B j*m5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q}t]lD
%C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@:?[R&` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
d^=)n-!T 最后的布局是:
gF,=rT1:>r Add
}i8y/CA / \
"K(cDV Q Divide 5
pWxk^qhe/ / \
_RaE:) _1 3
32z4G =l 似乎一切都解决了?不。
~P'.R.e 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。
67(s\ 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。
}.A]=Ew 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:
!Vyf2xS" )h,yQ`. template < typename Right >
_bCAZa&& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!i torSl Right & rt) const
q@wD@_ {
G?}?>O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8NfXYR# }
?z.?(xZ 6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!`e`4y*N 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。
v^JzbO~|gj 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。
e6taQz@} 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。
"B{3q`( 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。
Q'n+K5&p 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?
`PbY(6CF 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:
DO(};R%= 8_}t,BC template < class Action >
oMEW5.VX class picker : public Action
0''p29 {
P\MDD@ public :
Q` u# picker( const Action & act) : Action(act) {}
66&uK| // all the operator overloaded
gL_1~"3KGC } ;
W/,bz",v3 1O`V_d) Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Po)U!5Tm 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:
;0Z- j1;[6XG template < typename Right >
qHub+"2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-*k2:i` {
&za
}THm return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<J<"`xKL }
K80f_iT5 ,,uhEoH Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;8^k=8 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。
H1c8]} R$awo/'^ template < typename T > struct picker_maker
i3eF_ {
+ Tp% * typedef picker < constant_t < T > > result;
ym|7i9 } ;
Wo
"s ;Z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
S' $; {
CK[8y& typedef picker < T > result;
1gV?}'jq } ;
P4#i]7% 3Rb#!tx9 下面总的结构就有了:
,cNe-KJk 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。
NVx>^5QV 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。
{N}az"T4f picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$sY'=S 至此链式操作完美实现。
h\[@J rDa `o{ Z;-OF uLzE'ZmV 七. 问题3
JPZp*5c6A 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。
iHhdoY[] nriSVGi template < typename T1, typename T2 >
OdFF)-K>~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i(|ug_^ {
nod&^%O" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
rNk'W, FU }
#r #[&b ]jD\4\M} 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:
1Rd|P<y -rU_bnm template < typename T1, typename T2 >
%nkP" Z# struct result_2
;D~#|CB {
NWn*_@7; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
QQW}.>N } ;
:6(\: f,yl'2{ 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?
dE"_gwtX 这个差事就留给了holder自己。
#HgNwM "Vq=
Ph UE^o}Eyg template < int Order >
=Q<VU/ class holder;
aM
$2lR])J template <>
Z
01A~_ class holder < 1 >
O4X03fUx {
]B )nN': public :
c?CD;Pk template < typename T >
>>T7;[h struct result_1
jVnTpa!A {
{3 typedef T & result;
S%MDQTM } ;
HVus\s\&y% template < typename T1, typename T2 >
ZRf9 'UwS struct result_2
u~OlJ1V {
T!,5dt8L typedef T1 & result;
,;t:x|{% } ;
_]*YSeh= template < typename T >
j;.P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B}TY+@ {
i6HRG\9nU return (T & )r;
ow \EL }
e$s&B!qJ template < typename T1, typename T2 >
`"65 _?B i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^"7-`<J {
8p 4[:M@ return (T1 & )r1;
1*p6UR& }
4tm%F\Izy } ;
$\ZWQct fJ8>nOh
template <>
Q`*U U82! class holder < 2 >
<5G(Y#s/? {
B]tj0FB`-* public :
RVAku template < typename T >
_b<;n|^ struct result_1
KyrZ&E.` {
A@>/PB6n typedef T & result;
:lXY% [!6P } ;
~TH4='4W3 template < typename T1, typename T2 >
MDytA0M struct result_2
MxpAh<u!vF {
[KBa=3>{ typedef T2 & result;
8;pY-j
# } ;
aUNA`
L template < typename T >
G4c@v1#%. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*KNfPh#wi} {
9~`#aQG T return (T & )r;
BeFyx"NBg }
bhpaC8| template < typename T1, typename T2 >
iN8[^,2H| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZY8.p {
)!0}<_2 return (T2 & )r2;
I;rW!Hb }
B0yJ9U= Fj } ;
SAq.W"ri GcN}I=4| Jw5@#j 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> >。
oo;<I_#07 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\bT0\
(Js\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}*bp4<| <eEIR return l(i, j) = r(i, j);
B](R(x>L 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
33<{1Y[Q6E 0p.MH~mx return ( int & )i;
G~y:ZEnN[ return ( int & )j;
OB9E30 最后执行i = j;
&S
xF"pYV 可见,参数被正确的选择了。
Zq&'a_ q`mxN!1[ sDBSc:5+e ~8&->?{ ! 7V>gWhR 八. 中期总结
.'o=J`| 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:
Eb~vNdPo 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ag2~q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}&+,y<> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_*UI}JtlS :q3w;B~ B`)sc ~u !2Ompcr1 1\,k^Je7 H0&wn#);6R 九. 简化
*~GI-h 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。
:ILpf+`yY 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(hOD 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:
A-L1vu; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
I(7GVYM +-*/&|^等
9b >+ehj B 2. 返回引用。
4z P"h0 =,各种复合赋值等
mfg>69,w 3. 返回固定类型。
Fc[vs52 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mCt/\ 4. 原样返回。
\mLEwNhRY operator,
`W}pAmhj 5. 返回解引用的类型。
?ch?q~e) operator*(单目)
oU,8?(}'~ 6. 返回地址。
9O&m7]3 operator&(单目)
z*.G0DFw 7. 下表访问返回类型。
HqsqUS3[ operator[]
[2xu`HT02 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Y [)mHs2 operator<<和operator>>
nHeJ20 h8O\sKn 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。
u(3 uZ: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
XK\nOHLS !pU^?Hy= template < typename Left >
l[_antokn struct value_return
>Z*b0j {
ZDaHR-%Y template < typename T >
d)U(XiK' struct result_1
| eCVq(R {
s%y<FXUj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j~Fd8]@ } ;
[Y!HQ9^LEp XM5)|D template < typename T1, typename T2 >
(PH7nW7 struct result_2
h/A\QW8Sd {
;]xc}4@=mg typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_)<5c! } ;
uQbag]&j } ;
;;i419 SVwxK/Fci DM v;\E~D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
zmZU"eWp) p:b{>lM 下面我们来剥离functor中的operator()
qF^P\cD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
HOu$14g k@%5P-e} return l(t) op r(t)
$- ]G6r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.9Oj+:n return op l(t)
d, g~.iS~ return op l(t1, t2)
%pWJ2J@ return l(t) op
CLZj=J2 return l(t1, t2) op
>0:3CpO* return l(t)[r(t)]
O[$X36z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
n~
$S aC=2v7* 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
!Z>,dN 单目: return f(l(t), r(t));
NUb$PT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
bA0H 双目: return f(l(t));
ORKJy)*" return f(l(t1, t2));
9$U>St 下面就是f的实现,以operator/为例
.<%q9Jy# 7hx^U90K struct meta_divide
jtfC3E,U {
Cp!9 "J: template < typename T1, typename T2 >
:(OV{ u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&FRf-6/ {
}8l+Jd3" return t1 / t2;
E`HA0/ }
c"knzB vy } ;
/|NyO+Io c99|+i50 这个工作可以让宏来做:
gO*Gf2AG
:Kyr}- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_}j> template < typename T1, typename T2 > \
]3|h6KWq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Pl|I{l*o(` 以后可以直接用
lMW6D0^ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
SF:{PgGMi 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
w<!&% (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。。。)
SkipPEhA COWlsca xzz@Wc^_ 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
M@q)\UQ' $A74V[1^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kz1Z K class unary_op : public Rettype
qooTRqc#, {
n&]J-^Tx Left l;
Z>w@3$\z public :
:-+][ [ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_}\KC+n8 ~FI} [6Dd template < typename T >
Bk.`G)t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l0yflFGr {
y#Nrq9r: return FuncType::execute(l(t));
S]T71W<i }
p}GTOJT} JSh'iYJ. template < typename T1, typename T2 >
H.n|zGQTB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GRL42xp'*D {
{ ~{D(k return FuncType::execute(l(t1, t2));
V^D1:9i }
R(y`dQy<K } ;
nx`W!|g$` lr)MySsu#H <.lN'i;( 同样还可以申明一个binary_op
t':*~b{V@7 70*yx?T V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&SZAe/3+ class binary_op : public Rettype
"lA$;\& {
YP"%z6N@v Left l;
#/`MYh=!W Right r;
2"xhFxoD7 public :
OB(~zUe.R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DVs$3RL ?|2m0~%V= template < typename T >
m^0*k|9+G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?~}8^~3 {
A1zV5-E/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
o'P[uB/ }
*"/BD=INv} 9<!??'@f template < typename T1, typename T2 >
m`XaY J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\q-["W34 {
fB; o3!y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
J{EK}' }
iu+H+_ } ;
ONcS,oHW -Vg0J6x kmfz.:j{ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
=>TXo@rVN 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sh<JB`^$(? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8p~[8} 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。
tnmz5Q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ac4dIW{$3 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
3@;24X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
aI\>=*HF 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ok&v+A 下面是修改过的unary_op
.$x822
<&M5#:u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[z}$G:s class unary_op
-cXVkH{ {
E&W4`{6K4 Left l;
Zr\G=0` 1-4*YrA public :
9Cb>J Me,AE^pgL' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x4_FG{AIu 7 Uu template < typename T >
9JC8OSjJ struct result_1
!.{{QwZ {
i6h0_q8
> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6ozBU^n } ;
w$I$xup }W]k1Bsx template < typename T1, typename T2 >
QF_K^( struct result_2
N
aiZU {
o648
xUP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l>>,~ } ;
@2$iFZq~ ws}>swR, template < typename T1, typename T2 >
g!;Hv typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q/tC/V%@( {
2ld0w=?+eu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.3,Ow(3l }
p@xK`=Urb 5adB5)` template < typename T >
iuq%Q\0@w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_UeIzdV9 {
0l %|2}a return OpClass::execute(lt(t));
] yXrD`J! }
G Q+g.{c w.0]>/C } ;
h5#V,$ le`_ nxYp9,c" 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
lhV'Q]s@6 好啦,现在才真正完美了。
.7GAGMNS 现在在picker里面就可以这么添加了:
?r6uEZ fL1EQ) template < typename Right >
V$ss[fX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b<rJ@1qtJ {
_52BIrAO2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
W%7m3/d }
uO`YA] 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
h|'T'l&z IC7S
+v 4mzWNr>fb 7_#i,|]58 cS1BB#N0 十. bind
|2~fOyA+ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
>;@hA*< 先来分析一下一段例子
eqE%ofW nM)H2'%kL& [P_1a`b int foo( int x, int y) { return x - y;}
@oL<Ioh bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
vl}uHdeP9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
pn~$u 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。
\uV;UH7qe 我们来写个简单的。
FPPGf!Eq 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
nMHs5'_y 对于函数对象类的版本:
$.@)4Nu!_ ztS'Dp}q< template < typename Func >
O8:,XTAN struct functor_trait
LA^H213N| {
xcYYo'U typedef typename Func::result_type result_type;
^m:?6y_uw } ;
~m56t5+uw 对于无参数函数的版本:
0TI+6u P}QuGy[ template < typename Ret >
uB:utg struct functor_trait < Ret ( * )() >
J5Tl62} {
=r:-CRq( typedef Ret result_type;
u{ .UZTn } ;
x~tG[Y2F? 对于单参数函数的版本:
7MT[fA8^ k iCg+@nT template < typename Ret, typename V1 >
)rs);Pl struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~T[m{8uh {
AcYL3 typedef Ret result_type;
v(t?d } ;
hQfxz,X 对于双参数函数的版本:
Q
pY: L |3MqAvPJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
i.Qy0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
` 0k {
LPk85E typedef Ret result_type;
@`ttyI^1f } ;
~WJEH# 等等。。。
B/Lx, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_6
~/`_(KP vxo iPqo template < typename Func >
J,E'F!{ struct func_return
h^5'i}@u {
Ui46p template < typename T >
"rr,P0lgX struct result_1
|!)3[<. {
g9;}?h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}_L@CpG } ;
*r+i=i8{ zKWcDbj template < typename T1, typename T2 >
4+`<' t]Q struct result_2
f[!QR {
O(otI-Lc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#IP<4"Hf } ;
W<3nF5! } ;
3L4lk8Dd fV_(P_C , c/\'k\K) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_Ucj)Ud k !_cT_
WHty template < typename Func, typename aPicker >
*"Ipu"G5? class binder_1
dQt*/]{q {
LRv-q{jP; Func fn;
XH0R:+s aPicker pk;
!G#3jh:kiY public :
J+LFzl07q ]v 6u template < typename T >
cv0}_<Tyx struct result_1
g/4.^c {
K{HRjNda# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d7u"Z5t } ;
h?DMrYk_%# )=X8kuB~ template < typename T1, typename T2 >
1k\1U struct result_2
3M(:}c {
|_%| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xUzSS@ot^ } ;
#:3E.= 59p'Ega. binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5sx-u!7 t_WNEZW7f template < typename T >
_'dsEF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yKa}U!$ {
lBL;aTzo return fn(pk(t));
^Yn{Vi2. }
e4ajT template < typename T1, typename T2 >
h.g11xa typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9QI\[lT& {
|9!3{3 return fn(pk(t1, t2));
<Dt,FWWkv' }
s0.yPA } ;
Hi9 ;i/ PS@`
=Z |]]Xee] 一目了然不是么?
Zi2NgVF 最后实现bind
C 9,p- `96:Z-!} t4UKG&[a template < typename Func, typename aPicker >
iR(A^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{`~{%2ayq7 {
NJ7N* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^gh/$my; }
2[Q*?N [cru+c+O: 2个以上参数的bind可以同理实现。
=[?2'riI 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
'e\m6~u\hm 3U@p 十一. phoenix
-";'l@D= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VA)3=82n M:nXn7)+ for_each(v.begin(), v.end(),
|z|5j!Nfh (
l0u6nGkh do_
_4rb7"b1 [
L;5jhVy cout << _1 << " , "
co<){5zOT ]
7vcYI#(2
Y .while_( -- _1),
JHc|.2Oe cout << var( " \n " )
@
MNL )
)-[ 2vhXz );
]ODC+q1 _d]w)YMO 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
IJo`O 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
?a~=CC@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PQXyu1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[FC7+
Ey^ 7|T5N[3?l, @C7S^|eo template < typename Cond, typename Actor >
]^&DEj{ class do_while
^QB/{9 # {
|RwD]2H Cond cd;
B8|=P&L7N Actor act;
&.+[~2 public :
4G@vO{$ template < typename T >
zY\v|l<T struct result_1
Q]w;o&eo {
fmA&1u/xMs typedef int result_type;
,^,Vq]$3 } ;
^;NM'Z q uv`~qn do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
x7l)i!/$ /!JpmI template < typename T >
JQsS=m7Et typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o]MQ)\r {
S]9:3~ do
phbdV8$L {
t_3)} act(t);
8S@ ~^D }
@+Berb while (cd(t));
Otn,(j;u return 0 ;
k^]+I%?Q }
T6Ue\Sp' } ;
_xAdvr' W @p|[7' l8GziM{lp 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\?GUGs 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
`\q4z-<- 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
j"_V+)SD 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
p."pI Bd 下面就是产生这个functor的类:
Zj~tUCc +tdt>)a w^p
'D{{ template < typename Actor >
0d`s(b54;O class do_while_actor
B HoZ}1_ {
%9-).k Actor act;
=NF},j" public :
05DK-Wh? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
//Hn[wEOh -YA1Uk template < typename Cond >
Kdx?s;i picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,, ]y 8P } ;
5p94b*l ilayU _9#4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
H=Yl
@ 最后,是那个do_
5$GE 3IER8 u+[ZWhKUp ?*4&Z.~J class do_while_invoker
YqR
MVWcnk {
}3lM+]pf public :
0D|^S<z6 template < typename Actor >
o*f7/ZP1o do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
(IIOKx _ {
d|j3E return do_while_actor < Actor > (act);
26o68U8&y }
`B
:Ydf } do_;
A37Z;/H~k 3,oFT 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
AJ^9[j} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pL.r
9T. 最后来说说怎么处理break和continue
S<88>|&n] 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。
&Zd{ElM 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 ]