一. 什么是Lambda
K> U&jH 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
G5Nub9_*X 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,
J=Z"sU= =>Efrma 92R{V%)G 7UiU3SUcg class filler
K} @q+ {
{1mD(+pJ{ public :
n%}0hVu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7>TG
]& } ;
NUseYU`` {[eY/)6H 6/) A6Tt 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:
Cq=c'(cX Yi3DoaS;" kBkhuKd)V )Lq FZ~B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
yWy9IWI[" }_S]!AWz E^G= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BRT2 =}A (plOV) 5 X rn] DuaOi1Gw 二. 战前分析
,k4
(b 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。
)!Bv8&;e 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
O-RiDYej ]dH;+3} 6[i-Tl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ogb!YF#e /* --------------------------------------------- */
.*+&>m7 vector < int *> vp( 10 );
$t^`Pt*:u transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'-et:Lv7 /* --------------------------------------------- */
Ag-*DH0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
BQ(`MM@ /* --------------------------------------------- */
v "07H int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#F
kdcY /* --------------------------------------------- */
y}8j_r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>A6lX) /* --------------------------------------------- */
tO# y4< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0<!BzG fa)G$Q Xg"=,j2 dCBJV 看了之后,我们可以思考一些问题:
JyV"jL
1._1, _2是什么?
1]"b.[P> 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。
rTcH~s
D` 2._1 = 1是在做什么?
4r %NtXAa 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。
p ^Ruf?> 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。
z>!b ?6|EAKJ`lK SI\zW[IL 三. 动工
9
HuE'(wQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
MQAb8 K:e 0@>3fR Oo,<zS=ICk u(P
D+Gz template < typename T >
N.uw2Y% class assignment
[b`k\~N4r {
2`x[y?Tn T value;
3a =KgOvp public :
^z_~e@U assignment( const T & v) : value(v) {}
{epsiHK@tK template < typename T2 >
3AWg 43L7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&BP%~ } ;
M!,WU[mP {sbQf7) V7.EDE2A3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
NcdOzx> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
mZm wCS8 '/mwXvl 4e* rBTl 8{'L:yzMY class holder
}I!D65-#' {
J?V8uEly public :
k#U?Xs> template < typename T >
m)&2zV/Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
wj5{f5 RWV {
r'"H8>UZ% return assignment < T > (t);
uSH.c> }
(JOge~U } ;
1aKY+4/G -(dc1?COi & GX
pRo 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:
^+I{*0{/[ 26j ; RV static holder _1;
C"K(-/ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z{|wjZb( y<MXd,eE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W2s6!_AN 而不用手动写一个函数对象。
"4C b dD// Y}QtgZEt YjAwt;%-D re:=fC:t5A 四. 问题分析
y]+q mNw"+ 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。
YFeF(k!!n 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。
w\!aKeP'
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
cE'MSB 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
pwr,rAJ}$j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
z^bv)u *Mk5*_
五. 问题1:一致性
It&$R`k 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?|
mGb,oj7l 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Ny\p$v
"p G[GSt`LVS` struct holder
X)P9f N~7 {
qf#Ou //
pKMy:j template < typename T >
f!AcBfaLr T & operator ()( const T & r) const
@uXF(KDX {
Yv\>\?865 return (T & )r;
N$i!25F` }
yP.,Dh s } ;
!/2uO5 d?)k<!fJk 这样的话assignment也必须相应改动:
_XvSe]`f` 5=(fuY3 template < typename Left, typename Right >
Y
{a#2(xn class assignment
u[k0z!p_ c {
yL{X}:;} Left l;
*Yj!f6 8 Right r;
9l<f?OzAO public :
~qekM>z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P
:zZ template < typename T2 >
nB>C3e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
TL'^@Y7X5 } ;
9}G.F r <2{g[le 同时,holder的operator=也需要改动:
3
vr T` cHP~J%&L template < typename T >
@M=xdZNyJ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
xO3-I@ {
{{N*/E^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
re[v}cB }
*7cc4 wGQ w`ebZa/j 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。
.Aj4?AXWc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
rs`"Kz`( (m:ktd=x return l(rhs) = r;
B bP&-c 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。
pQ2'0u5w5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
n;QMiz:yY S3fyt]pp template < typename Tp >
O S?S$y class constant_t
'qoDFR\v {
4+?d0 const Tp t;
8p"R4 public :
~IQ3B$4H& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{XR3L'X template < typename T >
NW?.Ge.!P const Tp & operator ()( const T & r) const
xQA6!j {
zw,( kv return t;
N./l\NtZ }
:^bjn3b } ;
3IB||oN$T ZF@T,i9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
C[c^zn
下面就可以修改holder的operator=了
8>4@g!9E )b\89F template < typename T >
e:`d)GE assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#" &<^ {
%0&c0vT return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
u/6b.hDO }
^VL",Nt k
z{_H`5. 同时也要修改assignment的operator()
MeCHn2zwB 3+~m 9:9 template < typename T2 >
VelR8tjP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ais@|s; 现在代码看起来就很一致了。
.^hk^r "1I\~]] 六. 问题2:链式操作
@vHj>N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]'q"Kw/10 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。
Fm-D>PR 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#A{.6Pa: 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。
OUM^u* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b_v {Q E< J!+)v template < typename T >
'cgB$:T}., struct result_1
"Qci+Qq {
iCXKi7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
x%]5Q/|Ur } ;
vHmsS\\~9 md
S`nhb 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
J
n~t>? "~+?xke5z template < typename T >
)Up'W struct ref
u*"mdL2 {
J}?:\y< typedef T & reference;
QJ%[6S } ;
-h%!#g template < typename T >
a Byetc88/ struct ref < T &>
9fhgCu]$ {
8
o^ h\9I typedef T & reference;
| >
t,1T. } ;
]:g;S,{ 09_5niaz[ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x )w6 ~[*\YN); template < typename T >
$C.;GU EQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6R=dg2tKT {
G_cWp D/ return l(t) = r(t);
Or:a\qQ1 }
n-)Xs;`2 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
31*0b|Z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
DMXm$PU4V V7}3H2]^ 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
d(t$riFX} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
lk(.zYaaN _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
f#>ubmuI^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5,~Ju>y* 最后的布局是:
{];8jdg/? Add
r5w y]z^ / \
=k0qj_ Divide 5
'n$TJp|s / \
QA"mWw-Ds _1 3
azKiXr#_( 似乎一切都解决了?不。
$C^tZFq 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。
&i{>Li 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。
ZIr&_x#e 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:
5vSJjhS |%HTBF template < typename Right >
aM6qYO!jA
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ba`V`0p- ( Right & rt) const
~9Jlb-*I5 {
|XV@/ZGl~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V/,@hv`+ }
Nk
~"f5q7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
MpCK/eiC 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。
/&jh10}H 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。
~k[mowz0 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。
40i]I@:JK 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。
D *Hy 2eZ. 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?
9*b(\Z)N 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:
p*ic@n*G <n|ayxA) template < class Action >
==XO:P class picker : public Action
hT
DFIYV {
Lbwc2Q,.- public :
TDY2
M picker( const Action & act) : Action(act) {}
H="E#AC%8/ // all the operator overloaded
*Y\C5L] } ;
93]67PL#+ ]hHL[hoFC 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。
}:zTz%_K 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:
a?K 3/0G ZOIx+%/Vd# template < typename Right >
X8uAwHa6F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=_)yV0 {
81jVjf?` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.KeZZLH }
A^3M~ x(r~<a[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
PYhRP00}M 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。
zu52]$Vj H5J1j*P<d template < typename T > struct picker_maker
YQ
_]Jv k {
W[4 V#&Z typedef picker < constant_t < T > > result;
"MX9h }7 } ;
tA{B~> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
[!'fE#"a {
58>C,+ typedef picker < T > result;
4apy {W } ;
Yn+d!w<3: /t=Fx94 下面总的结构就有了:
/Y_)dz^@ 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。
/UP1*L 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。
2}<_l 2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
kl+^0i 至此链式操作完美实现。
!=SBeq (_.0g}2 cy{ ado2 七. 问题3
U9/6F8D1Y1 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。
q:a-tdv2 Mep
ct template < typename T1, typename T2 >
i[7<l&K] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2M$^|j:[ {
n=1_- ) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
8{)j"rghah }
l1#F1q`^t f:u3fL 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
29tih{xx |g1~- template < typename T1, typename T2 >
.tQeOZW' struct result_2
T@P[jtH<d {
k,GAHM"' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Q*K31Ln } ;
!U[/P6
+0 nd3n 'b 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
^=.QQo||B 这个差事就留给了holder自己。
8%Eemk >G{ Ax{C ^u 7%)KB4(\_ template < int Order >
BH3%dh:9 class holder;
;'i>^zX` template <>
<yg!D21Y class holder < 1 >
J)n^b {
n~Qo@%Jr public :
T6^H%;G template < typename T >
"fN=Y$G struct result_1
qS?uMms7w {
`E:&a]ul typedef T & result;
/kH
7I } ;
e?yrx6 template < typename T1, typename T2 >
LE]mguvs struct result_2
I;GbS` {
E=$li typedef T1 & result;
Mo4k6@ht_ } ;
D@?Tq,=
[ template < typename T >
>p?Vv0* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^jB17z[ {
+.pri return (T & )r;
j[Z<|Da }
[$e\?c template < typename T1, typename T2 >
<;P40jDL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PHU$<> {
0qp Pz|h return (T1 & )r1;
:c}"a(| }
u6MHdCJ0y } ;
]9hXiY GJj} |+| template <>
k\<8h% class holder < 2 >
:/XWk
% {
]@wKm1%v public :
c\DMeYrg template < typename T >
}-N4D"d4o struct result_1
5=hMTztf!! {
n"g)hu^B typedef T & result;
3](At%ss } ;
aNDpCpy template < typename T1, typename T2 >
M'5PPBSR struct result_2
6.6;oa4j {
E
x)fXQ+ typedef T2 & result;
WWgJ !Uz } ;
@Pb%dS template < typename T >
`;HZO8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{'NXJ!I;t {
$i;m9_16 return (T & )r;
TW~%1G_v }
/H~]5JZ3-E template < typename T1, typename T2 >
}F4%5go typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;|r<mT/, {
=HHtLW.|, return (T2 & )r2;
(;cKv }
c0f8*O4i } ;
rk8Cea Dj9ecV` EV[ BB;eb 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
%v)+]Ds{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{&uN q^Ch 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ap wA ~@d4p|K return l(i, j) = r(i, j);
`b*x}HP$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M~l\rg8 0WQd#l return ( int & )i;
7 0Wy]8<P return ( int & )j;
?%ei+ 最后执行i = j;
Y.KJP ? 可见,参数被正确的选择了。
AYsiaSTRqW %(A@=0r# MmH(dp+ Y$0K}`{ [oG
Sy5bB 八. 中期总结
"?S>}G\ 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:
~u-_DOA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:V~
AjV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
W(o#2;{ln 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
jZR2Nx}16 *0/%R{+S [PH56f `N;O6
wZ CF]#0*MI PwC^
]e 九. 简化
Jix;!(" 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。
ODCv^4}9 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
lS |:4U. 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:
F0KNkL>&g 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(V<pz2\ +-*/&|^等
@r]1;KG 2. 返回引用。
1xj w= =,各种复合赋值等
nJR(lXWO 3. 返回固定类型。
GsiT!OP]y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
U.c~l,5%" 4. 原样返回。
6ANAoWg* operator,
A\-r%&. 5. 返回解引用的类型。
9)J)r\ operator*(单目)
C *]XQ1F4 6. 返回地址。
GzjC;+W operator&(单目)
!laOiH 7. 下表访问返回类型。
T)mh operator[]
|vY|jaV} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:u|F>e operator<<和operator>>
q8H9au&/ 'tY y_ 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。
C^ZDUj` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DAQozhP8 [E;~Y_l template < typename Left >
;Swj`'7 struct value_return
Voo_
? {
N{?Qkkgx template < typename T >
,U=7#Cf! struct result_1
1?{w~cF} {
!yu-MpeG typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
zTg&W7oz } ;
%B(E;t63W V"5LNtf template < typename T1, typename T2 >
t'* 2)U struct result_2
/_i]bM7W {
$!K,5^+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k(dNHT } ;
$j&2bO5M } ;
Oee>d< @!::_E+F] !Q{~f;L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Nrzg>WQa e!P]$em|1E 下面我们来剥离functor中的operator()
\4n9m 首先operator里面的代码全是下面的形式:
lFD/hz7lc [cT7Iqip
return l(t) op r(t)
LEA^o"NW. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Y*YV/E. return op l(t)
Z[9f8/6<b return op l(t1, t2)
seA=7c5E return l(t) op
/OeOL3Y return l(t1, t2) op
tx]!|x" F return l(t)[r(t)]
M[6WcH0/T return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
]?V2L`/ PjkjUP 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:
cWp5pGIzfp 单目: return f(l(t), r(t));
Y 016Xg5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
>/7[HhBT 双目: return f(l(t));
/,3:<I return f(l(t1, t2));
!L@^Zgs|@? 下面就是f的实现,以operator/为例
A2"$B\j1 2fG[q3` struct meta_divide
K!;>/3Y2- {
Kbcr-89Gv~ template < typename T1, typename T2 >
O>>%lr| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
vf?m-wh {
XT\Q"=FD return t1 / t2;
\"l/D?+Q }
2$1D+(5; } ;
0]2@T=*kTY *7K)J8kq 这个工作可以让宏来做:
gF&HJF 0x ZCDcf #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
AUPTtc`#Y template < typename T1, typename T2 > \
5<Y-?23 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
E7j9A` 以后可以直接用
-_fh=}.n+" DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v}&J*}_XZ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
]t;bCD6* (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Te@=8-u- rNeSg=j zwdi$rM5 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
Q9sxI}D )R \ O+Hmi^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ux1SQ8C * class unary_op : public Rettype
OB\jq!" {
JV;-P=o1B Left l;
~%u;lr public :
*Zz hN]1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dwmZ_m. |"k+j_/+ template < typename T >
8&++S> < typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
we2D!Ywr {
9pq-"?vHY0 return FuncType::execute(l(t));
TbR!u:J }
ui1h M fC!+"g55 template < typename T1, typename T2 >
R2dCp|6A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-+&sPrQ {
Xv?'*2J return FuncType::execute(l(t1, t2));
|Whkq/Zg }
!T1)tGrH } ;
I2*\J)|f Ui05o7xg~p I]0
D*z 同样还可以申明一个binary_op
Ugv"A;l Lb%:u5X\D@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W3Dtt-)E class binary_op : public Rettype
/PgcW {
^:,I #] Left l;
"[wP1n!G Right r;
T|ZJ$E0 public :
o7t#yw3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
uDsof?z lwp(Pq template < typename T >
8eZ^)9m typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c~{)vL0K {
992cy2,Fb return FuncType::execute(l(t), r(t));
WcKL=Z?( }
ys Td'J t^(wbC template < typename T1, typename T2 >
^.(i!BG' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^y3snuLtE {
^RE("'+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'U'Y[*m@ }
}?=4pGsI } ;
~{f[X3m^ D7OPFN7` !F~*Q2PZ9 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
7N
I~47s|v 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
B&4NdL/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wd0 *"c@ 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。
A<P rsk! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
VXIB9
/*i 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。。。
I9E]zoj8
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
SZm&2~|J 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@d,TjJDo 下面是修改过的unary_op
/Q2{w>^DK H<bB@(i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
tU, >EbwO class unary_op
7W `gN[* {
.lIkJQ3d Left l;
q5u"v ahqsbNu1 public :
@#KZ2^ %Astfn(U{4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[+z*&~' XonI template < typename T >
B3-;]6 struct result_1
DXc3u^
L {
dMjAG7U typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&kNJs{ } ;
:/941?%M E6mwvrm8 template < typename T1, typename T2 >
18kzR6(W struct result_2
R[_UbN 28 {
pZO`18z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Qlgii_?#@ } ;
=RH7 j fKjUEMRK template < typename T1, typename T2 >
8sGaq [ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9|9Hk1 {
{8Uk] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
zTQTmO }
c&n.JV %W:]OPURK template < typename T >
8^ezqd` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\oc* {
lgaE2`0 [3 return OpClass::execute(lt(t));
y{]iwO; }
V [KFZSA j1U,X } ;
6
s1lf! pv9Z-WCix$ Hj^_Cp]@* 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
y7WO:X& 好啦,现在才真正完美了。
Aq:1 现在在picker里面就可以这么添加了:
`UDB9Ca D4e!A@LJ template < typename Right >
<u%&@G$F> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5
Yf
T {
_"R /k`8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
A6#5 z }
1Xj>kE: 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。
^ ;XJG9a0\ ?7"6dp_K =w <;tb sGs_w:Hn Y}Gf%Xi, 十. bind
YdNmnB%J 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。
| Xv]s61 先来分析一下一段例子
,2?S ua/LD )S2GPn7 7U_OUUg int foo( int x, int y) { return x - y;}
`X ;2lgL bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9et%Hn.K' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N5\]VCX 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。
eQQ*ZNG 我们来写个简单的。
NwPC9!* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
p&|:,|jo5 对于函数对象类的版本:
hxQx$ JXA!l?% template < typename Func >
>p;cbp[ht struct functor_trait
#)hJ.0~3 {
Bp>Z?"hTe typedef typename Func::result_type result_type;
ROc)LCA } ;
z.%K5vrO> 对于无参数函数的版本:
^a+H`RD sj& j\<( template < typename Ret >
C`LHFqv struct functor_trait < Ret ( * )() >
F.[E;gOTo {
q"O4}4` typedef Ret result_type;
zEYT,l } ;
mxQPOu 对于单参数函数的版本:
>^5UXQr r[}5<S Q template < typename Ret, typename V1 >
,8^QV3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ym~ {
f7_EqS=( typedef Ret result_type;
E+$%88 } ;
M!j: 2dT" 对于双参数函数的版本:
_cw~N
p /3mt=1/~{B template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
aH!2zC\:T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Kk?C {
;('(Yn7~ typedef Ret result_type;
\sZT[42 } ;
+M^+qt;]V 等等。。。
3+>;$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+P5\N,,7R %SHgXd#X template < typename Func >
v62M8r,Y struct func_return
{InD/l'v6n {
?@uyqi~:U template < typename T >
C0> Z<z struct result_1
'l7ey3B% {
zF-R$_]av typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y)oF;ko: } ;
^vA"3Ixb! $>csm template < typename T1, typename T2 >
-mur`tC struct result_2
oFC]L1HN& {
:,'yHVG\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H;.${u^lhd } ;
n
9X:s?B/ } ;
HJ]9e U6/$CH<pe #o/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#D2.RN -m"9v%>Y template < typename Func, typename aPicker >
2:4:Q[{A class binder_1
JsZLBq*lP {
9\J.AAk~/ Func fn;
P/e6b
.M aPicker pk;
gXP)YN public :
aR0'$*3E M8p6f)l3 template < typename T >
7i@vj7K struct result_1
Z|
f~
{
'1r<g\l typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+IkL=/';# } ;
) ]
C"r_ io1hUZ template < typename T1, typename T2 >
AwQ7O z|( struct result_2
QRL+-)DMc {
zY^QZceq" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X]T&kdQ6q } ;
s`63
y&Z[ |h6u%t2AY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{)L*\r 8v V<A*` template < typename T >
3UX/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
["65\GI? {
zHu w[ return fn(pk(t));
' ] $mt }
5dXDL~/2p template < typename T1, typename T2 >
j
:$Ruy typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4!k0 {
.s8u?1b return fn(pk(t1, t2));
&o]ic(74c? }
&s>E~M0+J } ;
?Tr\r1s] pHKGK7 S- (S)jV0 一目了然不是么?
&RL
j^A! 最后实现bind
NB=!1;^J 6
#m:= T_NN.Ol template < typename Func, typename aPicker >
qvN`46c picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
aWTvowA {
Hph$Z1{ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7LrWS83 }
)r|Pm-:A{ cf{rK`Ff^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
|J:kL3g 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。
@||GMA+| UJ^MS4;I3 十一. phoenix
8^2E77s4U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3:ELYn V|`w/P9g4 for_each(v.begin(), v.end(),
g3Z"ri~!G (
eX3|<Bf do_
3@8Zy:[8< [
(\o &Gl cout << _1 << " , "
<#%kmYSL ]
4E0 Y= .while_( -- _1),
l37)
Q cout << var( " \n " )
RJa1pYK )
qw35LyL );
tuIQiWHbM 25wvB@0& 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:
-?Kd[Ma 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
K^f&+`v6_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]rMHO 那么我们就照着这个思路来实现吧:
S>nf]J`
B +<i=w $dkkgsw7 template < typename Cond, typename Actor >
^w6~?'} class do_while
G Ebm$\ {
m&{%6 Cond cd;
v~`'!N8 Actor act;
Qt(4N!j public :
=Eb4Iyz template < typename T >
&T&>4I!'M struct result_1
kB3@;z: {
O&@pi-=o typedef int result_type;
ay`A Gr } ;
qx2M"uFJ R
Y ";SfYb do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
8;GuJP\ MG(qQ#;j/ template < typename T >
cj@ar^=`K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/&!4oBna {
8h'*[-]70u do
Q8?:L<A {
dSPye z act(t);
)7;E,m<:tO }
|Q*OA while (cd(t));
4KnrQ-D return 0 ;
JS#AoPWA }
TJ+,G4z } ;
>^TcO 6H'W]T& .F^372hH3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
JGG (mrvR 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。
7L !$hk 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。
;+(EmD:Q 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。
. g8db d 下面就是产生这个functor的类:
r";;Fk#5 mr<camL5 sMNhD/bb template < typename Actor >
G-Dc(QhU& class do_while_actor
b 67l\L {
cu )w6!f Actor act;
wq
=Ef public :
.ovG_O do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"?r_A*U ;:Q&Rf"@% template < typename Cond >
(Y:?qy picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
mT&?DZ9< } ;
5"mH6%d :8 Un^3%=; qi=v}bp& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
eYD -8* 最后,是那个do_
^j *H wS @-EcCB Cu`ty] -' class do_while_invoker
[I2vg<my {
YLehY public :
T))F
r: template < typename Actor >
2P2/]-6s#r do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Qa@]
sWcM {
m
^'! return do_while_actor < Actor > (act);
B*&HQW *u }
ihBIE } do_;
RZbiiMC> *RJiHcII 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#iVr @|, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ePscSMx& 最后来说说怎么处理break和continue
.~7:o.BE`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。
Rg\D-F6: 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 ]