一. 什么是Lambda
<'(O0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$z1W0 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
[=3f:>ssm (]cM; _#f+@)vR 87&BF)] class filler
YdgDMd-1 {
NT(gXEZ public :
r.-U=ql void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
UXs=7H". } ;
v67utISNI @:2<cn` op!ft/Yyb 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
:vsBobiJ |:qaF Tt^PiaS! /NE<?t N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gc5u@(P" ;Gf,I1d}{ <V`1?9c7D1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
sY|by\-c |4E5x9J WA'4y\ N UQX. 二. 战前分析
*yx5G-#? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
YJ6y]r
K2, 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
v3zd>fDnRp Z~X \Z. vw.rkAGY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oc|%|pmRd< /* --------------------------------------------- */
.$ o0$`} vector < int *> vp( 10 );
%R?B=W7;Q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
K[,d9j`^ /* --------------------------------------------- */
_1>Xk_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
adCTo /* --------------------------------------------- */
"c+j2f'f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jRn5)u /* --------------------------------------------- */
~ShoU
m[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
N*^iOm]Y /* --------------------------------------------- */
?$chO|QY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zcqv0lM ' [
GcH4E9r vk:k ~
YGdzA]3> 看了之后,我们可以思考一些问题:
^-wdIu~p? 1._1, _2是什么?
Xa,d"R~ 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。
>]ghme 2._1 = 1是在做什么?
\`kH2` 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。
h)NZG6R 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。
BB$(0mM^ 4+tKg*| HpXQD; 三. 动工
9~rrN60Q 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
;nSOeAF)Q .
X: ]J '#KT{ %pJRu-D template < typename T >
q.}M^iDe class assignment
+VSq [P {
jV|j]m&t T value;
~10 >mg public :
s^&Oh*SP* assignment( const T & v) : value(v) {}
=/#+, template < typename T2 >
_N @h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;q"Yz-3 } ;
~[N"Q|D3Y B2kKEMdGg D4G*Wz8 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hx.ln6=4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`GpOS_; On`T
pz/ 1(YEOZ
hvFXYq_[O class holder
?'8(']/ {
Nn/f*GDvK public :
HxAN&g*: template < typename T >
39yp1 assignment < T > operator = ( const T & t) const
#/,Wgs AC {
TXWYQ~]3w return assignment < T > (t);
QjIn0MJ)Xm }
o9XT_!Cwg } ;
!
^ DQX=1 id?B<OM h>a/3a$g 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:
~+)sL1lx + g*s%^(E static holder _1;
<Pnz$nH:e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Sb|9U8h >WZ_) `R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$sxm MP 而不用手动写一个函数对象。
[Yyb)Qf vVyX[ZZ p"dK,A5#) 0XzrzT"& 四. 问题分析
O;6am++M@ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
qib4DT$v-6 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。
_!ITCkBj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W1!Nq` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
j*fs [4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H[DBL [-p?gyl 五. 问题1:一致性
Z(|'zAb^ 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?|
3 q^^Os 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X+%5q =N s[n*fV']A struct holder
1w$X;q" {
#*tWhXU //
X4$86 template < typename T >
1
k\~% T & operator ()( const T & r) const
uLq%Nu {
v?L`aj1ox return (T & )r;
%2ZWSQD }
[h0.k"&[ } ;
Pw|J([ y?-zQs0 这样的话assignment也必须相应改动:
.QLjaEja KmX?W/%R template < typename Left, typename Right >
*=)kR7,]9d class assignment
>g+e`!;6 {
RQ*oTsq Left l;
EG#mNpxE Right r;
A>Y#-e;<d public :
$v\o14v assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!?aL_{7J template < typename T2 >
x@Ze%$' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'\wZKYVN } ;
hhr!FQ.+/ Naa
"^ 同时,holder的operator=也需要改动:
d) $B k.6gX<T template < typename T >
o/\f+iz7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5)=YTUCk {
x&d:V return assignment < holder, T > ( * this , t);
&fRZaq'2R }
*t_JR :(TOtrK@ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
ZQN%!2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
N#&/d nV J5#shs[M: return l(rhs) = r;
7f_tH_( 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Z` zyEP A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
2 e9lk$ ,@Ae o9} template < typename Tp >
egn9O class constant_t
iZ;y( {
"bmWr) const Tp t;
V6a+VfH public :
3cB=9Y{< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f2,\B6+ template < typename T >
"yG*Kh7ur const Tp & operator ()( const T & r) const
AD@-H0Y {
bPMkBm return t;
gbr-C }
-P>up)p } ;
bKac?y~S_ U6Xi-@XP 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#Nv)SCc 下面就可以修改holder的operator=了
W</\F& }~+_| template < typename T >
7T/hmVi_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
hMQh?sF/ {
k3VRa|Y") return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
t_NnQ4)= }
vE$n0bL2 >pj)va[Q 同时也要修改assignment的operator()
<F&53N&Zc R.)w
l template < typename T2 >
met`f0jw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y<)9TU:D! 现在代码看起来就很一致了。
rZkl0Y;n\ ?:c:D5N 六. 问题2:链式操作
BW5! @D2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1 R,?kUa 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。
%O02xr= 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。
8i Xt8XY3 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。
$e/[!3CASP 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
kx6-8j3gD7 /;V:<mekf template < typename T >
b6ui&Y8z struct result_1
,4Qct=%L_ {
.:A&5Y- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Jknit } ;
bc%N !d p#+Da\qmx 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
OqlP_^Zz7p BQF7S<O+ template < typename T >
"iPX>{'En struct ref
[e?vqm . {
D\ kd6 typedef T & reference;
2y#[uSqB } ;
i564<1`x template < typename T >
h:~
8WV| struct ref < T &>
*jrQ-'<T {
+GFK!Pf typedef T & reference;
^M7pCetjdW } ;
:Lh`Q"a ]~t4E'y)z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zPW_ QvvH/u template < typename T >
V)#rP?Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
L3|~
i&k {
C~q& return l(t) = r(t);
9Pjw<xt }
|N%#;7 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
1qN+AT 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`71(wf1q[f w+G+&ak< 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
&+Yoob]P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
WLA LXJ7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
u[+/WFH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
U "kD)\
最后的布局是:
XTS%:S Add
?A2jj`N1x / \
M)Z3q Divide 5
P`]p&: / \
q-R'5p\C?| _1 3
(^9dp[2 似乎一切都解决了?不。
YAJr@v+Ls 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
uraT$Q} 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。
xQ~N1Y2W 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:
4>}qdR1L4 *di}rQHm template < typename Right >
CI+@GXY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-YJ4-]Z Right & rt) const
%Qy9X+N: {
MGfIA?u return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_h0hl]rf }
Z;[f,Oj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=VvQ2Y0h8 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。
Kp?j\67S 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。
G*'1[Bu 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。
tL}_kK_! 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。
TM<;Nj[*n 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?
.V.ga2+ 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:
~LSD\+ iiD}2yb template < class Action >
ZxU3)`O class picker : public Action
*G(ZRj@33 {
~%d* #Yxq public :
EB2 5N~7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
b|E1>TkY // all the operator overloaded
*7UDTgY } ;
T%[!m5
Z<W`5sop^ 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。
cd:VFjT 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:
ObEp0-^? WR5W0!'Tf template < typename Right >
W'}^m*F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E-"b":@: {
~?<VT
k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^gdv:[m }
D9;s% bXRSKp[$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(bD'SWE 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。
VK3e(7b Yu_`
>so template < typename T > struct picker_maker
rO7[{<97m {
(ioJ G-2u typedef picker < constant_t < T > > result;
_ m<@ou7 } ;
q^^&nz<A template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*28:|blbL {
/Q\|u:oO, typedef picker < T > result;
z,IUCNgM } ;
o6c>sh Q/ ^a( 下面总的结构就有了:
Wk-jaz 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。
NW`L6wgl 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。
SeIL picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^_!2-QY.~ 至此链式操作完美实现。
H-5h-p k xF])NZy| }e0>Uk`[ 七. 问题3
66Bx,]"6 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。
h7cE"m 2R>!Wj'G+o template < typename T1, typename T2 >
DhzmC ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KxUO=v<u {
{D7v[P+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,pR.HCR#Y }
QrRnXlEM8 |eEXCn3{ 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:
f/3rcYR;y +puF0]TR,i template < typename T1, typename T2 >
`&5_~4T7 struct result_2
jzAXC^FS {
1CA%nqlng typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
MKZq* } ;
1}"Prx- Bl/Z _@ 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?
RAAu3QKu 这个差事就留给了holder自己。
NNn sq@?6 5[|ZceY 'NSfGC%7R template < int Order >
&9Xn:<"`) class holder;
5 ]l8l+ template <>
TpAso[r class holder < 1 >
~Zo;LSI {
U]64HuL public :
%WAaoR&u template < typename T >
H rI(uZ] struct result_1
lCiRvh1K {
e(Y5OTus typedef T & result;
'-M9v3itC } ;
&"mWi-Mpl template < typename T1, typename T2 >
Pm==m9 struct result_2
zp:EssO=Q {
<(W:Q3?s typedef T1 & result;
f=T&$tZ< } ;
NEff`mwm5) template < typename T >
X^7n/|%*. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wjfc9z {
VX]Ud\( return (T & )r;
-E>LB\[t) }
_<6B.{$\7m template < typename T1, typename T2 >
`=19iAp. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zr^"zcfz& {
<P0&!yN return (T1 & )r1;
?eOw8Rom }
Fb<fQIa } ;
gRg8D{ Q1[EiM3 template <>
"`Y.5. class holder < 2 >
]@
N::!m {
$n_ax\15 public :
AGK{t+` template < typename T >
Z:.*fs5 struct result_1
Bnh*;J0 {
RKD$'UWX typedef T & result;
m t}3/d } ;
<Xb$YB-c template < typename T1, typename T2 >
|^C35 6M> struct result_2
jYE
?wc+FT {
-I.BQ typedef T2 & result;
@H61^K< } ;
7;$[s6$ template < typename T >
%&pd`A/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$<F9;Z {
I
T gzD"d return (T & )r;
m\@ q2l- }
.RN2os{ template < typename T1, typename T2 >
LjPpnjU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
WuMr";2*E {
`P?!2\/ return (T2 & )r2;
R/Te;z }
k]~|!` } ;
37 d-! oL
-udH 7O<K?;I 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
xew s~74L 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U)C>^ !Us 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!a^'Jbb /kNSB; return l(i, j) = r(i, j);
_6]c f!H 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PYr'1D' "HtaJVp// return ( int & )i;
DT3koci( return ( int & )j;
BoP,MpF 最后执行i = j;
I\Pw` 可见,参数被正确的选择了。
M+-1/vR *@ A?"/ >LM m4,inA:o W3w$nV 1)J'
pDa 八. 中期总结
rnRWL4 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:
y;=/S?L.: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"GB493=v 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
U[|o!2$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'4,>#D8@O !+_X q$9_
~RRS{\, cS RmC StU9r0` `2,F!kCt 九. 简化
,L-G-V+ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
GU7f27p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
495A\8# 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`ZGKM>q` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
a\tv,Lx +-*/&|^等
WP >VQZ& 2. 返回引用。
t(Gg
1 =,各种复合赋值等
n..R'vNj 3. 返回固定类型。
>j)y7DSE 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M i047-% ( 4. 原样返回。
nTCwLnX(O operator,
qL~|bfN 5. 返回解引用的类型。
ZG8Xr"
operator*(单目)
&VT O9d 6. 返回地址。
Uf#9y182*c operator&(单目)
9YY*)5eyD 7. 下表访问返回类型。
=i>i,>bv operator[]
gXe`G(w 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
l(d3N4iz operator<<和operator>>
#A=ER[[ hE;BT>_dn OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
!YIW8SP) 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
H0-v^H>^ La
r9}nx0 template < typename Left >
SHRn$< struct value_return
WB3YN+Xl3 {
Lc_cB` template < typename T >
);d"gv(]D struct result_1
g)nT]+& {
3c[]P2Bh typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,D2nUk } ;
+ lZvj=gW $lb$ < template < typename T1, typename T2 >
yny1i9
y struct result_2
{9-n3j} {
3]h*6V1$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e#(X++G } ;
BVu{To:g } ;
`&i\q=u+ b{}ao DVjwY_nG7 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=H8Y m.Ki4NUm 下面我们来剥离functor中的operator()
lQ#='Jqfp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!7Nz_d~n rY295Q return l(t) op r(t)
\nU_UH return l(t1, t2) op r(t1, t2)
a LJ
d1Q return op l(t)
Ww=b{lUD return op l(t1, t2)
<jG[
z69) return l(t) op
[" sm7yQ return l(t1, t2) op
CvRO' return l(t)[r(t)]
q``:[Sz return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Sh\Jm*5 >J/8lS{# 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:
]|_+lik# 单目: return f(l(t), r(t));
0A')zKik return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dgT(]H 双目: return f(l(t));
W^)'rH return f(l(t1, t2));
6@FGt3y 下面就是f的实现,以operator/为例
I-m Bj8^; _2w8S\ struct meta_divide
3f(tb%pa5 {
pyp0SGCM: template < typename T1, typename T2 >
lPw`KW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
k(M(]y_ {
@4=Az1W* return t1 / t2;
CTJwZY7 }
#Ve@D@d[ } ;
7yUX]95y8 .+&M,%
x 这个工作可以让宏来做:
yaPx=^& d fSj= 4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1u~a*lO} template < typename T1, typename T2 > \
5em*9Ko static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
j7~Rw"(XQc 以后可以直接用
e?+&2zMq DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
wY"BPl]b 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
Y6m:d&p=} (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。。。)
/xCX. C P DwBSj jmF)iDvjuZ 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
2^y*O yiMqe^zy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
PQP|V>g class unary_op : public Rettype
KpT=twcK {
rp=Y } Left l;
w%- S5# public :
h!?rk| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|IDZMd0 r!~6. template < typename T >
|q
c <C&O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(Ta (Y=!uq {
Wpc8T="q return FuncType::execute(l(t));
%:Z_~7ZR }
yw >Frb5p Ho1 V)T> template < typename T1, typename T2 >
ANTWWs} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1vdG\$ {
LIn2&r:U return FuncType::execute(l(t1, t2));
A45!hhf }
k|^`0~E } ;
5]K2to)>` !\!j?z=O8 hGRHuJ 同样还可以申明一个binary_op
b-Ru UfUn0 I8Y
#l'z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a3L-q>h class binary_op : public Rettype
3sp-0tUE {
B_*Ayk
Left l;
OoQLR Right r;
~ 1~|/WG public :
%DM0Z8P$B- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8`_tnARIX 9I(00t_ template < typename T >
Y]DC; , typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?_ eHvw {
L~C:1VG5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
-_= m j }
<u/(7H Cv[1HO< template < typename T1, typename T2 >
nPk&/H%5hn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+'wO:E1( w {
`><E J'h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}s[`T }
HSVl$66 } ;
QOY{j ~_
u3_d. \2CEEs' 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Yr[&*>S 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
i&{%}==7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;9LOeH? 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
l#Vg=zrT 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-q\Rbb5M 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
g.\%jDM 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ij1YV2v 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
]n3!%0]\ 下面是修改过的unary_op
dWdD^>8Ef r1 b"ta template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6[?5hmc"w class unary_op
MaPI<kYQv {
-A zOujSS Left l;
UG[r /w5(F ~K"nm {. public :
_fSBb< *%*Bo9a/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!(gSXe)* O{0it6 template < typename T >
e^;%w#tEqI struct result_1
P3nBxw" {
r AE5.Q!u typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|a%Wd } ;
~/XDA:nfL: XlnSh<e template < typename T1, typename T2 >
P#D|CP/Cu struct result_2
v7\rW{~Jd& {
wD4[UU? typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2$v8{Y& } ;
EWr7eH JKy~'>Q template < typename T1, typename T2 >
pw`'q(ad typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2[qoqd( {
`F3wO! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
E^$8nqCL: }
=-,'LOE =T\=,B template < typename T >
|>Fz:b d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V7.g, {
u:mndTpB6x return OpClass::execute(lt(t));
M93*"jA }
G4&?O_\; U`5/tNx } ;
IUNr<w< CD%Cb53 XMdCQ= 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
.rS.
>d^n 好啦,现在才真正完美了。
ZCViZWo 现在在picker里面就可以这么添加了:
64]8ykRD- DEbMb6)U template < typename Right >
PQa0m)H@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
tY:
Nq*@
{
zWH)\>X59 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ib~i ^_p }
lQBEq"7$ 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。
7?{y&sf `'&mO9,<- J_;*@mW MTKNIv| k>7bPR5Mw 十. bind
n1PBpM9! 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。
+vxOCN4}v 先来分析一下一段例子
ZhoV,/\+ 7mf&`.C
np V )1.)XC int foo( int x, int y) { return x - y;}
!zllvtK4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,aa
4Kh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?~4x/d% 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。
W)J MV 我们来写个简单的。
?c+$9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3W]gn8 对于函数对象类的版本:
f*xr0l :0QDV~bs template < typename Func >
T\g+w\N struct functor_trait
'nBP% {
3u& ,3: typedef typename Func::result_type result_type;
GC' e } ;
ir"t@"Y;o 对于无参数函数的版本:
vhAgX0k a2tEp+7? template < typename Ret >
GM?s8yZ< struct functor_trait < Ret ( * )() >
aKWxL e {
^g5E&0a`g typedef Ret result_type;
0zkMRBe } ;
{u2Zl7]z^ 对于单参数函数的版本:
)Jdku}Pf d~QM@<SV template < typename Ret, typename V1 >
w;j<$<4=7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>TY;l3ew {
_U-`/r o typedef Ret result_type;
9}m?E<6& } ;
GBT|1c'i 对于双参数函数的版本:
!|UX4 I:G8B5{J template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{-8Nq`w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'Grii, {
ge:a{L typedef Ret result_type;
&)gc{(4$ } ;
Z\xnPhV 等等。。。
*OznZIn 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
BAY e:0 I`H&b&
.` template < typename Func >
8V 4e\q struct func_return
xPPA8~Dm* {
Y0T :% template < typename T >
af %w|M struct result_1
AU}kIm_+ {
Nw$OJ9$L>
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IGQBTdPUa } ;
At?|[%<` Q?1J<(oq9 template < typename T1, typename T2 >
{59>U~ struct result_2
PJ0~ymE1~G {
t!*[nfR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1n[)({OQ } ;
8.n#@% } ;
T3@2e0u ) >Zs! ;Vs2e 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pu]U_Ll@ wbrOL(q.m template < typename Func, typename aPicker >
hxH6Ii]\ class binder_1
$qz{L~ < {
wT\BA'VQ Func fn;
l<GN<[/.+ aPicker pk;
7@%qm|i>w public :
boGdZ2$h4 |1(x2x%}D^ template < typename T >
|+W{c`KL struct result_1
)9_W"'V {
xc 1d[dCdp typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"aF2:E' } ;
F
|BY]{ bs?\
)R 5/ template < typename T1, typename T2 >
~`FRU/@r struct result_2
g9|OhymB {
5L[imO M0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M,@M5o2u } ;
m+;U,[%[*E n=V|NrU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
''@Tke3IG6 T` h%=u|D template < typename T >
I3Z?xsa@Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5z,q~CU {
or3OLBf* Q return fn(pk(t));
'`2'<^yO }
:_6o|9J\t template < typename T1, typename T2 >
,"is%O. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kC%H E {
wGNEb return fn(pk(t1, t2));
* @]wT' }
<efO+X! } ;
JAd .\2%Y
*6` ^8Y\ jmwN 1Se> 一目了然不是么?
&uRT/+18W3 最后实现bind
A;Y~Hu4KPZ 0*b8?e ,HTwEq>-G template < typename Func, typename aPicker >
kD )31P picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
b4cTn 6 {
7>y]uT@ar return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
v4s4D1} }
v1~l=^4& H`)eT6:|/ 2个以上参数的bind可以同理实现。
^3$U[u%q/{ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
"h_f-vP ,--#3+]XU 十一. phoenix
f}(4v1T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@y7KP$t e:nByzdH0[ for_each(v.begin(), v.end(),
'Xwv, (
S/) ),~`4 do_
9;v3
(U+: [
<Hr<QiAK cout << _1 << " , "
#1E4
R}B ]
yKl^-%Uq< .while_( -- _1),
H!]&"V77 cout << var( " \n " )
*sU,waX )
>;,23X );
r4/b~n+* kE'p=dXx 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:
8QJr!#u 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
jFdgFKc) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
36(qe"s 那么我们就照着这个思路来实现吧:
en'[_43 HJN GO[*g 1?H;
c5?d& template < typename Cond, typename Actor >
gU+yqT7= class do_while
w/o^OjwQ {
|Jd8ul:&e Cond cd;
Y+Z+Y)K Actor act;
tqh)yr; public :
,\"x#Cc f template < typename T >
}||p#R@? struct result_1
1/?Wa {
vc|tp_M67 typedef int result_type;
#oTVfY# } ;
g]L8Jli }C_g;7* do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
f\cTd/?Ju 1$03:ve1 template < typename T >
eR5q3E/;G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WuY#Kx~2 {
U.SC,;N^ do
iu=Mq|t0 {
J[6/dM act(t);
ty['yV-;a }
h SS9mQ while (cd(t));
=<H ekiYM return 0 ;
.jqil0#)Y" }
]I,&Bme } ;
:j3'+%'2 ;W5.g8 =@4,szLO 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
P?>:YY53 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
yOlVS@7 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
]@z!r2[ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
&77J,\C$: 下面就是产生这个functor的类:
w,j!%N n^;-& {ObY1Y`ea template < typename Actor >
}rmr0Bh class do_while_actor
Dz~^AuD6 {
S;Sy.Lp Actor act;
lH_pG ~ public :
K\Q4u4DjbJ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%1k"K~eu |;a$
l(~< template < typename Cond >
t'$_3ml picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
#]c_2V } ;
F-:AT$Ok `$1A;wg< TxQsi"0c 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
SHPDbBS 最后,是那个do_
d1g7:s9$0 (G+)v[f :^?-bppYW class do_while_invoker
,/p+#|>C= {
Ou4hAm91s public :
,ov$`v template < typename Actor >
OjffN'a+N do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-:_3N2U=+ {
b)Nd}6}<? return do_while_actor < Actor > (act);
Z:h'kgG & }
%u9Q` } do_;
/V+7:WDj k}g4? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
qmnl 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8SroA$^n 最后来说说怎么处理break和continue
"kcix!}& 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。
[Y`E"1f2 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 ]