一. 什么是Lambda
q}e"E
cr 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
BL<.u 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,
)ALPMmlRs $j:$
` pDb5t> Kdk0#+xtP class filler
TSqfl/UI {
Htn=h~U`z public :
J]/TxUE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
84^'^nd } ;
R;&C6S 'HTr02riY mZ
39 s 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:
*LpEH,J K,e"@G \$YKw0K ^I03PIy0l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,d n9tY3 u- PAi5&n GZ0?
C2\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:+{G|goZ* n 1MZHa, [G2@[CtY1 cHOtMPyQ 二. 战前分析
B*7Y5_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。
qp_lMz 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
Y$hYW xF:
O6KL S9R(; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0"7%*n."2 /* --------------------------------------------- */
K}"xZy Tm1 vector < int *> vp( 10 );
-SZXUN transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&5puGnTZ /* --------------------------------------------- */
stuj,8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Jb~$Vrdy /* --------------------------------------------- */
jGpSECs int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3qJOE6[}% /* --------------------------------------------- */
|U{9Yy6p for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_R&mN\ey5 /* --------------------------------------------- */
pgbm2mT9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^hq+
L^$^ gU\pP,a >B>[_8=f@ Cbu/7z 看了之后,我们可以思考一些问题:
j6v|D>I 1._1, _2是什么?
su;u_rc, 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
/(IV+ 2._1 = 1是在做什么?
yUV0{A-q{0 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
?>c*[>LpZ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
p3>(ZWPNV Xi$( U8J_ X`#,*HkK 三. 动工
^X-3YhJ4U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hRAI7xk LXYpP-E 3m3ljy O/g|E47 template < typename T >
>[t0a"
class assignment
;W%nBdE6| {
5=/&[= T value;
*+(t2!yFmE public :
k=;>*:D% assignment( const T & v) : value(v) {}
l
e+6;'Q template < typename T2 >
1 &G0; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-& Qm"-?: } ;
k(hYNmmo
j =5:L#` . 1B}q?8n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_N8Tu~lqV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3V=(P.A Tm L8OW@)| t][U`1>i %8c
<C class holder
rP4v_?Zg+ {
"FuOWI{in public :
=BD} +(3 template < typename T >
8yW 8F26 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y~I$goT {
}YV,uJH[ return assignment < T > (t);
5x$/.U
}
Skb,cKU } ;
k+-IuO B$A`thQp 'iQ 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:
/zt9;^e m7<HK,d static holder _1;
}"}
z7Xb0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q?"o.T'; @8keLrp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E lf'1 而不用手动写一个函数对象。
q%H`/~AYM Wp2W:JX: \VY!= 9EV "n<rP 3y 四. 问题分析
ZtzSG@f 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。
\R"} =7 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。
^3>Qf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,E7+Z' ; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Y!3Mm* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
GUX!kj *[
' n8Z 五. 问题1:一致性
iJ8 5okv' 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?|
.`I;qF 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
oAnNdo gK&MdF* struct holder
aJ!(c}N~97 {
$x5,Oe n //
q!O B?03n template < typename T >
jG E=7 T & operator ()( const T & r) const
y$Y*%D^w {
7gx
7NDt return (T & )r;
7<Yf }
} vzNh_ } ;
Hf#VW^
W>HGB 这样的话assignment也必须相应改动:
B(zcoWQ*B bzC|aUGM template < typename Left, typename Right >
89kxRH\IhG class assignment
er%D`VHe {
5.TeH@( Left l;
RP9jZRDbZ Right r;
oR1HJ2>Z1 public :
Z+%w|Sx assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e{}oQK template < typename T2 >
,SQ`, C
_5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zQ=c6xvm8 } ;
y+"6Y14 2x<A7l)6 同时,holder的operator=也需要改动:
?B5934X >Hd0l L template < typename T >
h't!1u assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Y;uQq-C P {
~B2,edkM return assignment < holder, T > ( * this , t);
Ig{
3>vB }
Fs}vI~} N,?4,+Hc- 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。
! !we4tWq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
u;/5@ADW D00v"yp%% return l(rhs) = r;
.G~Y`0 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。
G oHdhne3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
m,X8Cy|vQ QO;OeMQv% template < typename Tp >
oWP3Y. class constant_t
Q&k1' nT5 {
.I#ss66h const Tp t;
*]#(?W.$w public :
+WTO_J7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
QrSF1y'd template < typename T >
>bUxb-8 const Tp & operator ()( const T & r) const
pG-9H3[f# {
j-%@A`j; return t;
]K!NLvz }
YA:!ULzR* } ;
ar[I|
Q_ 7mT
iO?/y< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
NQu.%= 下面就可以修改holder的operator=了
bSvr8FY3d 0vjlSHS;`. template < typename T >
R[vA%G assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
uozK'L {
g=)OcTd# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
RqU^Q*/sF }
U'oFW@Y;h P
?A:0a 同时也要修改assignment的operator()
s.IYPH|pn @lhjO>@#I template < typename T2 >
VNT*@^O_= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7)zF8V 现在代码看起来就很一致了。
9=5xt;mEs} &peUC n 六. 问题2:链式操作
O =gv2e 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3k_bhK zI 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
\3XG8J 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
EFdo-.Ax 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
jxdX7aik 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
I ]HP 8:gUo8 template < typename T >
<.knM struct result_1
E(p#Je|@[ {
yR$ld.[uf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
VBq|j"o0" } ;
0U&@;/? e$l*s/"0t 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
MG-#p8 VXP@)\! template < typename T >
mz m{p(. struct ref
vT{+Z\LL= {
e.Gjp{ typedef T & reference;
FByA4VxB } ;
?8-ho0f0 template < typename T >
X0 ^~`g struct ref < T &>
B6-1q&
E / {
}Hy4^2B typedef T & reference;
t b>At*tO } ;
vJ9IDc|[ h1Nd1h@- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;)23@6{R% M{4U%lk template < typename T >
vX}#wDNP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A/sM
?!p>_ {
:-tMH02c return l(t) = r(t);
#5yz~& }
S~hoAl"xb/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
:x3"Cj 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GQ\;f C+%6N@ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
}!QVcu"+t/ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ksy]t| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
BFswqp: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
e]*@|e4b 最后的布局是:
~v6]6+ Add
trz&]v=: / \
o@[oI\Vr! Divide 5
iI Dun Ih / \
S+bpWA _1 3
8}K4M( 似乎一切都解决了?不。
Sf'uKSX1% 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Sb.%B^O 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
vLIaTr gz OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
x5R|,bY 6PT"9vR`) template < typename Right >
+?v2MsF'] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Zg$RiQ^-{J Right & rt) const
qFXx/FZ {
W!V-m return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w >w zV=R }
H>F j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#z =$*\u XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
tE<'*o' 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
6t4Khiwx 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
@_0tq { 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
@a (-U.CZ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
=Q #d0Q 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
/vs79^& elz0t<V template < class Action >
e2kW,JV/<$ class picker : public Action
et=i@PB) {
INY?@in public :
I ZBY*kr picker( const Action & act) : Action(act) {}
O!P7Wu // all the operator overloaded
XD Q<28^ } ;
M9~6ry-_ V1yP{XT= 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。
%D3Asw/5a 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:
$r)NL 1E=E ?$9sg template < typename Right >
ART0o7B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
zEt!Pug {
9.B gsV . return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z9E*1B+ }
5?m4B:W 4 %V9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[\rzXE 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
xlH3t&i7 J-qUJX~4c template < typename T > struct picker_maker
Tj+U:#!!~ {
f)mOeD*u| typedef picker < constant_t < T > > result;
_9'hmej } ;
[5]n,toAh template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|g'ceG- {
u4$R ZTC typedef picker < T > result;
M 5$JB nN } ;
wVs"+4l< ozKS<< 下面总的结构就有了:
F` &W5[ 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。
N`~f77G 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。
p`EgMzVO, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Eu<f 至此链式操作完美实现。
n6G&c4g<" Cbpz Yv32 iNc!zA4 七. 问题3
=~5N/! 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。
;y-:)7J bGkLa/?S template < typename T1, typename T2 >
AD+OQLG]` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U8-OQ:2. {
\(--$9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?#Y:2LqP C }
qHT73_R ;WAa4r> 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:
B&_Z&H= 'Lw8l `7 template < typename T1, typename T2 >
I@\D
tQZ struct result_2
9tb-;| {
}Q@~_3,UJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^;F5ymb3U } ;
:LlZ#V2 1z0|uc
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?
*}T|T%L4) 这个差事就留给了holder自己。
UWhJkJsX G:y+yE4 ,fqM>Q template < int Order >
JVxja<43 class holder;
z 2jC48~ template <>
D_1O4/ class holder < 1 >
bub6{MQW8e {
y?P`vHf public :
8!HB$vdw7 template < typename T >
qj `C6_? struct result_1
s~bi#U;dF {
X;2LK!x;y typedef T & result;
7=5eLc^ } ;
J#ClQ% template < typename T1, typename T2 >
aC%Q.+-t
struct result_2
t72rCq QC {
t`{T:Tjc typedef T1 & result;
2Q\\l @b\ } ;
?L0k|7 template < typename T >
M] +.xo+A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ez.a {
uubIL+
return (T & )r;
)B)f`(SA"< }
Lq1?Y
template < typename T1, typename T2 >
pPag@L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;ISe@yR; {
(vX<Bh return (T1 & )r1;
^6R(K'E} }
)J0h\ky } ;
&6
<a<S \v5;t9uBZ template <>
&"I csxG class holder < 2 >
+4Pes {
)p1~Jx( \ public :
Kop(+]Q&n template < typename T >
yjMN>L' struct result_1
\Z[1m[{ {
-50DGA,K6 typedef T & result;
QNj]wm=mp } ;
UVo`jb|>
o template < typename T1, typename T2 >
j/ 5 struct result_2
U'fP {
cb}"giXQTB typedef T2 & result;
qX\*lm/l } ;
p5G'})x template < typename T >
2}hJe+#v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0HzqU31%l@ {
;qshd'?* return (T & )r;
i}-uK,^ }
17LhgZs& template < typename T1, typename T2 >
Npp YUY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VmS_(bM {
nBh+UT} return (T2 & )r2;
Ez3fL&* }
,2@o`R.27 } ;
M<vPE4TIr* %~u]|q<{ ` 2lS@ 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> >。
+jm,nM9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
l A ^1} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
M5dYcCDE J<$@X JLS return l(i, j) = r(i, j);
V;M_Y$`Lh 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~iL^KeAp
=rjU=3!&( return ( int & )i;
VD;*UkapZx return ( int & )j;
g`Z=Y7jLH 最后执行i = j;
+7_qg
i7: 可见,参数被正确的选择了。
t R^f]+Up Qb536RpcTY '7iz5wC# d$t"Vp Q:}]-lJg 八. 中期总结
MpV<E0CmE 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:
e4z`:%vy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Q6h+. 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(;"hy 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Obs#2>h vy<W4 +|A`~\@N 9vI~vl l $7x2TiAL ?CpVA 九. 简化
\J'}CX*aQ 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。
&g`IRz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7^L 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:
f ,F X# _4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
o) )` "^ +-*/&|^等
c6h?b[] 2. 返回引用。
inut'@=G/ =,各种复合赋值等
!T6R[ 3. 返回固定类型。
Oa|c ?|+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|RX#5Q>z 4. 原样返回。
eqx }]# operator,
[doEArwn 5. 返回解引用的类型。
s68(jYC7[ operator*(单目)
dlu*s(O" 6. 返回地址。
?qh-#,O9B operator&(单目)
D,#UJPyg 7. 下表访问返回类型。
H$![]Ujq operator[]
,i>`Urd 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
AwM`[`ReE operator<<和operator>>
`7"="T~ * 5pQpzn= 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。
'zyw-1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
gx&es\ VotC YJ template < typename Left >
DiFLat]X struct value_return
9+ 'i(q
z {
GppCrQ%Ra| template < typename T >
=LW!$p struct result_1
N'
hT {
lY%I("2= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
N>mW64_H) } ;
\}Q=q$) #2tmi1
ya template < typename T1, typename T2 >
_w^,j" struct result_2
\ .xS {
v~$V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(W1$+X } ;
!~#zd]0x; } ;
pH'_k k ^<I( >pq~ &)^u 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
VfU"%0x (r|m&/ 下面我们来剥离functor中的operator()
05d0p|}, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
QiK>]xJ' <PLAAh8 return l(t) op r(t)
{>>X3I return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-Vn#Ab_C return op l(t)
g5V \R*{ return op l(t1, t2)
J%"BCbxW~B return l(t) op
0|&@)` return l(t1, t2) op
@MSmg3& return l(t)[r(t)]
lQ8hY$
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
g'.OzD ;1k&}v& 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:
E&U_1D9=L< 单目: return f(l(t), r(t));
.NOAp return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
HTQZIm 双目: return f(l(t));
,i:?c return f(l(t1, t2));
!XPjRd q 下面就是f的实现,以operator/为例
W[2]$TwT Xa[k=qFo struct meta_divide
+x]/W|5 {
[.#nM template < typename T1, typename T2 >
[ZWAXl
$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'D\X$^J^ {
I&-r^6Yx return t1 / t2;
dq93P%X24 }
]?^V xB7L } ;
adLL7 ^exU]5nvz 这个工作可以让宏来做:
us.#|~i<h C4+DZ<pE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
gN/<g8 template < typename T1, typename T2 > \
]]j^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
yE}\4_0I/ 以后可以直接用
&8$v~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*5)UIRd 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
f-%M~: (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。。。)
QjTSbHtH /U;j-m& ]az(w&vqg2 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
{4J. U1 _"D+XB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VbX P7bZ class unary_op : public Rettype
A`7(i'i5] {
hRf
l\Q[ Left l;
u/=hueR<^ public :
:nx+(xgw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L
FWp}#% lV\iYX2# template < typename T >
P:{Aqn~zR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WvfP9(- {
(*S<2HN5 return FuncType::execute(l(t));
ng}C$d . I }
K_YrdA)6 9$)&b\D template < typename T1, typename T2 >
JL M Xkcc
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=gVMt {
}UPC~kC+Z return FuncType::execute(l(t1, t2));
t^01@ejM+ }
3](hMk,} } ;
/.]u%;%r[ g5y+F]'I Z^kE]Ir#EV 同样还可以申明一个binary_op
A8-[EBkK 8~Kq"wrbu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
SkjG} class binary_op : public Rettype
n0KpKH<& {
AjK5x@\ Left l;
Ohm{m^VD" Right r;
| 6{JINW public :
Spn[:u @ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
24J c`%7,= p%DU1+SA template < typename T >
sxT&T=7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D;en!.[Z {
m.D8@[y return FuncType::execute(l(t), r(t));
aE~T!h }
4R'CLN
|t Ul8HWk[6Iw template < typename T1, typename T2 >
1KZigeHXI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?UsCSJ1V {
z~t0l return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S~ /2Bw!2 }
:E9pdx+ } ;
/EjXyrn2 coXg]bUKo _=HaE&
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
#D9.A7fCc5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
O#D{:H_dD> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
aM~IRLmK 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。
}u8(7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
h$8h@2% 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。。。
'KH+e#?Ar 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
C3'xU` =7 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)
8&JB_%Gb 下面是修改过的unary_op
8UU
L= vn}m-U XA* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a3 }V/MY class unary_op
@&?(XY 'M% {
"qgwuWbM Left l;
jL-2
}XrA |R.yuSL)( public :
lie,A ,zgz7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t+v%%N_ NgTB4I8P template < typename T >
4aArxJ struct result_1
{py%-W {
T\9[PX< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kt6)F&;$ } ;
rR6} #LR4%}mg template < typename T1, typename T2 >
q8P&rMwy struct result_2
J8)l ,J" {
P2vG)u typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X):7#x@uy } ;
'I>USl3 hI PA'&]piPl: template < typename T1, typename T2 >
|$\K/]q- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mp/l*"( {
X,G<D} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%*Ex2we& }
y'm!h?8 ,ayEZ#4.m template < typename T >
!=eNr<:V. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r#OPW7mhE {
.e7tq\k return OpClass::execute(lt(t));
lqfTF }
U)G.Bst e*Wk;D& } ;
X\`']\l +ydd"` (tYZq86` 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
1
tOslP@ 好啦,现在才真正完美了。
:(]fC~G~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Srx:rUCv x|m9?[
!_ template < typename Right >
yx Om=V picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8xENzTR {
^2-
<XD) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Oa/zEH }
P<IDb%W 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。
A'#d:lOA -gvfz&Lz YVccO~!8 u9~5U9]O%6 A1/@KC"&{G 十. bind
:&wb+tV 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。
S46aUkW. 先来分析一下一段例子
O[VY|.MEk O&<p
8 ]L~NYe9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
2]vTedSOl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%)7t2D bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
HaVhdv3L 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。
]JkEf?;. 我们来写个简单的。
u{DEOhtI4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jh/,G5RM9 对于函数对象类的版本:
BP9#}{kE %rb$tKk template < typename Func >
9nN1f@Y struct functor_trait
36{GZDGQ {
v82wnP-~7 typedef typename Func::result_type result_type;
=sk[I0W } ;
~1+6gG 对于无参数函数的版本:
zx%WV@O9 r>(,)rs(l template < typename Ret >
-Fd&rq:GB( struct functor_trait < Ret ( * )() >
0{b} 1D {
T[$-])iK typedef Ret result_type;
:e7\z } ;
o,WjM[e 对于单参数函数的版本:
9" q-Bb XSC=qg$
template < typename Ret, typename V1 >
Z$/76 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'TS_Am?o {
iv >MIdIm typedef Ret result_type;
b;b,t0wS } ;
>g<YH'U{ 对于双参数函数的版本:
*:yG)J 3F k^Qf | template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
o{y}c-> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Wa|V~PL+T {
d9$RmCHe} typedef Ret result_type;
G{!er:Vwdh } ;
T`!R
ki%~ 等等。。。
Ef#LRcG-Z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
d[_26. s A,bR| template < typename Func >
bvtpqI QZ struct func_return
_H]^7`; {
KzVi:Hm template < typename T >
^;_~mq. struct result_1
~snj92K {
L"&T3i typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z8v 8@Y } ;
n.+'9Fj l?*DGW(t{ template < typename T1, typename T2 >
n- 2X?<_Z struct result_2
V^,gpTyv* {
lndz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w5 . ^meU } ;
e\C-a4[C8P } ;
~W21%T+ 'V7LL1K^> ZoXz@/T 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\!\:p/f Y ]([K.I= template < typename Func, typename aPicker >
(%fQhQ class binder_1
A5Hx$.Z {
-{0Pq.v Func fn;
i]c{(gd` aPicker pk;
X)!XR/? public :
*W8n8qG%T ZhY{,sy?QO template < typename T >
0i\>(o struct result_1
7
{92_xRL {
Z)|~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
aLg,-@ } ;
Yd3lL:M iTinZ!Ut template < typename T1, typename T2 >
fJ/INL struct result_2
^(TCUY~f& {
J920A^)j! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0HWSdf|w } ;
a
Y)vi$;] %d+Fq=< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
c
\??kQH =wX;OK|U(^ template < typename T >
>3/mV<g f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X.#*+k3s0 {
zCJ"O9G<V return fn(pk(t));
&Z~_BT }
d[?RL&hJO template < typename T1, typename T2 >
>c0leT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d9JAt-6z2 {
RP2$(% return fn(pk(t1, t2));
O.FTToh< }
8d*S9p,/ } ;
r#WqXh_uk l0G{{R0Y qK$O /g, 一目了然不是么?
#v(As)4^ 最后实现bind
DTC
IVLV {qHQ_ _Bl YQD`4ND template < typename Func, typename aPicker >
X}'rPz\Lu picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
C5(XZscq {
#fF5O2E'3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?xwi2<zz }
y"H5> GOxP{d? 2个以上参数的bind可以同理实现。
OD}Uc+;K 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。
f=91
Z_M ,$!fyi[;C 十一. phoenix
=A5i84y.2u Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#^RIp>NN9 (A2ga):Pk for_each(v.begin(), v.end(),
jk`U7G* (
IsT}T}p,t do_
Uhvy2}w [
YN)qMI_`A cout << _1 << " , "
>0SG]er@ ]
z>+CMH5L) .while_( -- _1),
F
lVG, Z cout << var( " \n " )
M5*Ln-qt(a )
lFuW8G,-f@ );
k@fxs]Y_L i+S%e,U* 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:
?6*\M 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
`%|3c operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<,O|fY% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
yUcU-pQ 4%}iKoT
G-D}J2r=F template < typename Cond, typename Actor >
.&5 3sJ0{ class do_while
Y|mtQE?c {
%l%ad-V Cond cd;
,^CG\); Actor act;
?ZTA3mV?+ public :
Z wKX$(n template < typename T >
nd\$Y struct result_1
&iD&C>;pf {
6a9:P@tY typedef int result_type;
}cUO+)!Y } ;
qCVb-f w:I!{iX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_$A? <b~~X`Z template < typename T >
VSO(DCr"L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,V!Wo4M {
F +5
5p8 do
, MqoX-+ {
rLeQBp' act(t);
;|\j][A }
nIOSP:'> while (cd(t));
~W"@[*6w return 0 ;
`<@ "WSn }
L5:1dF } ;
nCV7(ldmH B{`K?e0 fM&
fqI 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
) F -8 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>eCj 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。
1uyd+*/(xP 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。
m1K4_a)^[ 下面就是产生这个functor的类:
Z6So5r%wZ E>|fbaN-% giIPK& template < typename Actor >
o*~=NoR class do_while_actor
O<AGAD {
<v\$r2C* Actor act;
Jz0AYiCq public :
_/ 5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vEE\{1 Vv`94aQTD template < typename Cond >
S]}}r) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
O#!|2qN } ;
D\-DsT.H .f[z_%ar Gf!c 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
I~HA
ad,k 最后,是那个do_
Yp3 y%n Te3 ?z y(a>Y! dgU class do_while_invoker
'19? {
Tqs|2at<t public :
re4z>O* template < typename Actor >
@tRDKPh do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=pj3G?F# {
zII^Ny8D return do_while_actor < Actor > (act);
rNm_w>bq }
L6jwJwD } do_;
))X"bFP!3 Q4L7{^[X 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"fN
6_* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
oBnes* 最后来说说怎么处理break和continue
x*X{*?5@ 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。
8X? EB6=c 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 ]