一. 什么是Lambda
nAYjSE 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
T<?;:MO88 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,
U9q*zP_jV c*W$wr 5u8Sxfm", YJ0[BcZ class filler
[+1
i$d {
2,fB$5+ public :
R3<+z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$200?[ } ;
Yl f4q/- npF[J x[ f0uiNy(r$ 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:
^m7PXY YUH/tl AX)zSr Xn Psv!`K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
xWMMHIu kDKpuA! 3_ >R's8P 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}0TY F,bl>;{[{ ,)RdXgCs B+<k,ad 二. 战前分析
Q9' p2@Z 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。
OwEz(pj@ 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
pqe
tYu 4M]8po/; e'`oisJU?q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N4:'X6u; /* --------------------------------------------- */
: ?V; vector < int *> vp( 10 );
#.@=xhK/ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
o6r4tpiR5 /* --------------------------------------------- */
7~16letQ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@K/Ia!Lw /* --------------------------------------------- */
xI@~I g int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9NT;^K^I /* --------------------------------------------- */
UdGoPzN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
GxkG$B /* --------------------------------------------- */
V#~.Jg7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!2Orklzd1 A0XFu}
U,=K_oBAq sa` Yan 看了之后,我们可以思考一些问题:
S|[UEU3FpB 1._1, _2是什么?
GXfVjC31z 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
g{%'; 2._1 = 1是在做什么?
UyQn onS 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
o;[oy#aWl_ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
&0g,Xkr ]VvJ1Xn0 1@WGbORc* 三. 动工
82X. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Y8PT`7gd` R+K[/AA #RF=a7&F Trrh`@R template < typename T >
#jX>FXo class assignment
@I&"P:E0F; {
&Yg/08* T value;
%gaKnT(|r public :
:3B\,inJ assignment( const T & v) : value(v) {}
~laZ(Bma); template < typename T2 >
{UcItLjY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
US4Um>j } ;
'm|m+K83 z7q2+;L .6K>" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
o$O,#^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>-P0wowL K +~v<F k3 l f[IchCwX class holder
i.sq^]j {
guv@t&;t0 public :
0R&
U18)y template < typename T >
z (3"\ ^T assignment < T > operator = ( const T & t) const
8|({
_Z {
MxR U6+a return assignment < T > (t);
D@^ZpN8r }
-Q6pV<i } ;
A-5+# "|%9xGX|D *Xoscc 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:
d|]O<]CG_ K;[%S static holder _1;
AxlFU~E4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
GYC&P] #OWs3$9
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(0W}e(D8
而不用手动写一个函数对象。
jJZsBOW[8 8%<`$`FyU 8/"|VE DOr 7Zt\G-QV 四. 问题分析
gvNZrp>e! 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。
-j_I_ 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。
:(>9u.>l?5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-l H>8+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
| ",[C3Jg 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_-]!;0EIV *W12Rb2 五. 问题1:一致性
p &>A5 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?|
`8;,&<U'` 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
hF"g91P QO{=Wi- struct holder
!y-2# {
4;RCPC //
"F$o!Vk template < typename T >
[fi'=Cb T & operator ()( const T & r) const
`uh@iD'KI {
cEc,eq| return (T & )r;
F,M"/hnPT }
P4j 8`}&/ } ;
W[E3P,XS }b+QYSt 这样的话assignment也必须相应改动:
#we>75l{+R vo
;F ; template < typename Left, typename Right >
t-i6 FS- class assignment
+xfW`[.{ {
l (,;wAH Left l;
*fi;ZUPW3 Right r;
EB5_; public :
Hpi%9SAM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`n`"g<K)Q template < typename T2 >
eQFb$C]R}y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7TkxvSL X } ;
vM7v f6 Y#&0x_Z 同时,holder的operator=也需要改动:
U`8|9v ^2^|AXNES template < typename T >
5!F\h'E assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ZBmXaP[9 {
ydND$@; Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
HNy/ - }
x8?x/xE pp]_/46nN 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
+K%pxuVh 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
pzq;vMr pEVgJ/> return l(rhs) = r;
#[a"%byTR 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
) wY!/& 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-~\.n 6f?BltFaN template < typename Tp >
7q!yCU class constant_t
4b2mtLn_ {
Mf:M3H%YV+ const Tp t;
BKQIo)g.G public :
sQ}%7BMK constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<s/<b*T
^ template < typename T >
d)0LVa( const Tp & operator ()( const T & r) const
(+UmUx= {
LR3`=Z9 return t;
'Z.OF5|eGT }
aLKMDiT } ;
sr+gD*@h #_?TIY:h 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'sRg4?PT 下面就可以修改holder的operator=了
3X$Q, |'c4er/;# template < typename T >
?Z Rkn+; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
e(~'pk"mZ {
I{42'9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
LiZdRr }
kxm:g)`=[ 1GG>.RCP 同时也要修改assignment的operator()
lC=N:=Mu }2ql?K template < typename T2 >
3zB|!pC6s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7k[pvd|L 现在代码看起来就很一致了。
9 $o < p9AZ9xr 六. 问题2:链式操作
]D LZ&5pv 现在让我们来看看如何处理链式操作。
OG`|td 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
goDV2alC^ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
4L=$K2R2r 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。
Dc.n-ipv$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M!Z*QY."P hIVI\U, template < typename T >
x*me'?q struct result_1
dUoWo3r= {
s]y-pZ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4jX@m } ;
&@YFje6Lcm d&[iEU 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:
AozmO @sw9A93A template < typename T >
Y^R?Q' struct ref
|P~O15V*Q {
J}Qs"+x typedef T & reference;
-ca7x`yo } ;
.[T'yc:= template < typename T >
/!=U+X struct ref < T &>
*wC\w {
/"""z=q typedef T & reference;
]}z'X!v_@ } ;
I %|@3=Yc %cH8;5U40 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@[MO,J&h vG ]GQ# template < typename T >
fav5e'[$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7hB#x]oQo {
59{;VY81 return l(t) = r(t);
>u=%Lz"J }
-7>^
rR V 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。
q&zny2]) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
J>`v.8y WD15pq l 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
iH-bo@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2E$^_YT
C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>=if8t! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2E^"r jLm 最后的布局是:
)]%e Add
(VgNb&Yo9 / \
7:n?PN(p6a Divide 5
(y1$MYZQ / \
C,o: _1 3
VmN}FMGN 似乎一切都解决了?不。
DH5bpg&T 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。
b,#`n 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
8y$5oD6g9 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
m</]D WJ m_a^RB( template < typename Right >
-=>sTMWpr assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Hx$.9'Oq\Q Right & rt) const
L-#e?Y}$J {
(O$}(Tn return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
glv ;C/l }
?4^};wDb2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,09DBxQq, 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。
wGg0hL 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。
}FrEF\}]_7 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。
'%R<" 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。
~gP7s_qr{ 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?
qQ^d9EK'?~ 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:
swttp` ]k[x9,IU\y template < class Action >
E W`W~h[ class picker : public Action
jDR')ascn {
FJ{=2]x| public :
jz*0`9&_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
(~h7rAEc // all the operator overloaded
k@S)j< } ;
'=VH6@vZ_' vX ?aB!nkw 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。
_=pWG^a 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:
KyT uF iHPUmTus-- template < typename Right >
Z a!
gbt picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`19qq] {
U_]=E<el return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B`i$Wt<7 }
j_p`Ng z)
:ka"e Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
j1/+\8Y 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Oukd_Ryf :$NsR*Cq*9 template < typename T > struct picker_maker
GQb i$kl {
eH
%Ja[ typedef picker < constant_t < T > > result;
.46#`4av } ;
vv+km + template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
}MP>]8Aq {
]Ko^G_Rm
typedef picker < T > result;
)IHG6}< } ;
Nb0Ik/:< O$^xkv5. 下面总的结构就有了:
~(P&g7u 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。
09'oz*v{# 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。
uQnT[\k? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
D93gH1z 至此链式操作完美实现。
{Ur7#h5 *r;xw Vz{>cSz# 七. 问题3
O5zE {# 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。
H(b)aw^(% V^WU8x template < typename T1, typename T2 >
$E\^v^LW ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t8P PE {
_g~2R#2Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kO1}?dWpa }
Us]=Y}( M diwRi 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
b?8)7.{F{ 1fH<VgF` template < typename T1, typename T2 >
sef]>q struct result_2
/N6}*0Ru {
X d3}Vn= typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`rlk|&T1 } ;
vy[C'a A|L'ih/ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
iPvuz7j=h 这个差事就留给了holder自己。
(,B#t7ka f"dSr
s3:9$.tiR[ template < int Order >
O(c@PJem class holder;
$5NKFJc template <>
py
@(
< class holder < 1 >
l(!/Q|Q| {
E"6X|I n public :
:Wc_Utt template < typename T >
Qs%B'9") struct result_1
B2Z_]q$n* {
rOcg+5 typedef T & result;
MLr-,
"gs } ;
,$N#Us(Wa template < typename T1, typename T2 >
wP<07t[-g struct result_2
dEp7{jY1O {
pvF-Y9Xb typedef T1 & result;
du_4eB } ;
G69GoT template < typename T >
XogVpkA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MjD75hIZ {
l$XPIC~H return (T & )r;
Rko M~`CT }
.UQE{.? template < typename T1, typename T2 >
r|eZv<6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@kxel`,$e {
IeP
WOpj3 return (T1 & )r1;
TB!((' }
,[e\cnq[ } ;
@1:0h9% Z6Fp\aI8@ template <>
ok{!+VCB5 class holder < 2 >
esX)"_xf {
b?T public :
oyvKag template < typename T >
n}?wVfEy struct result_1
\)/yC74r7( {
!5Sd2<N typedef T & result;
y >+mc7n } ;
?!'ZfQ:zK template < typename T1, typename T2 >
/.1.MssQM struct result_2
yK%ebq] {
@7<uMasfp typedef T2 & result;
2VGg 6% } ;
U*)m', template < typename T >
oD.r`]k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`$TRleSi {
T.mmmT return (T & )r;
k[kju%i4 }
._PzYE|m2 template < typename T1, typename T2 >
~}"]&%Q{J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?LK 2g {
[yS#O\$'e return (T2 & )r2;
\ck+GW4& }
i'#Gy,R } ;
4 %W: )]htm&q5 j)C:$ 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> >。
7.g[SBUOG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
t2BL(yB 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,|kDsR! Qf $|_&| return l(i, j) = r(i, j);
x@Hd^xH` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.2)
=vf'd 04U")-\O return ( int & )i;
N<(.%<! return ( int & )j;
kgi>}
% 最后执行i = j;
[U/(<?F{( 可见,参数被正确的选择了。
%w7pkh, |r%D\EB OEx^3z^ 6CbxuzYer {0"YOS`3AX 八. 中期总结
E&$yuW^z 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:
^Yj xeNY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
VVP:w%yW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
h vka{LD 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cWyW~Ek `n5"0QRd @&|l^ 1 *+)AqKP\Kv #~O b)q| 0tg8~H3yy 九. 简化
kn"(mJe$ 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。
xg_Df, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,\2:/>2 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:
E.|-?xQ6 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
YH&bD16c3 +-*/&|^等
9o*,P,j'} 2. 返回引用。
YjOs}TD lx =,各种复合赋值等
' Z0r>. 3. 返回固定类型。
jw<pK4?y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
29CINC 4. 原样返回。
a]
= operator,
jO*l3:!~ \ 5. 返回解引用的类型。
%\|'%/"`2( operator*(单目)
o6
E!IX+ 6. 返回地址。
Jc&y9]
operator&(单目)
lKZB?Kk^w\ 7. 下表访问返回类型。
s, k operator[]
LJk%#yV|_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&F STpBu operator<<和operator>>
;2'q_Btk4 Urr#N 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。
X3'H
`/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b306&ZVEk B(xN Gs template < typename Left >
>{\7&}gz struct value_return
)XcOl7XLN {
W@|6nPm template < typename T >
+)o}c"P! struct result_1
tyaA\F57 {
FFdBtB typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b4^`DHRu6 } ;
;q N+^;,2 *HEuorl template < typename T1, typename T2 >
>D201&*G% struct result_2
hW!)w {
Z R/#V7Pj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
fd-q3_f } ;
OO[F E3F } ;
-'~LjA( \]$IDt(s _uc
hU= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V3 ~~ g1t0l%_7^ 下面我们来剥离functor中的operator()
,U(1NK8o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
i[wb0yL yR(x+Gs{] return l(t) op r(t)
e[hcJz!D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`{qG1 return op l(t)
[JF150zr return op l(t1, t2)
g=I8@m return l(t) op
OS8q( 2z?s return l(t1, t2) op
(?nCyHC%g return l(t)[r(t)]
_h}kp\sps return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`ZC<W]WYX/ qucq,Yw 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
x c{hC4^V 单目: return f(l(t), r(t));
x?&$ ci return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,}K<*t[I 双目: return f(l(t));
g<~Cpd return f(l(t1, t2));
bV,}Pp+/"! 下面就是f的实现,以operator/为例
V+O"j^Z_J 9K1oZ?)_z struct meta_divide
%2v4<icvq {
L|p
Z$HB template < typename T1, typename T2 >
Ol!ntNhXm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_%QhOY5tv" {
6F e34n]m return t1 / t2;
`r?7oxN }
K4kMM*D } ;
,G)r=$XU &RfC"lc 这个工作可以让宏来做:
ocs+d\ 1dK*y'rx #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-Z's@'* template < typename T1, typename T2 > \
T?X_c"{8M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
R=jI?p 以后可以直接用
yj\Nkh DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2k=#om19 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
Qjb:WC7he (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。。。)
t<#h$}=:Vt b9!FC$^J 4ecP*g 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
r(P(Rj2~ 0=?<y'= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@Z12CrJ class unary_op : public Rettype
P
Y {
t2)rUWg Left l;
5k.oW= public :
~;N^g4s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>Z5gSs0 sIy^m}02 template < typename T >
>6?__v]9G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,k;^G><
= {
[EKQR>s) return FuncType::execute(l(t));
"yS _s }
P}4QQw .4E&/w+ template < typename T1, typename T2 >
h D/*h*}T> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nR-YrR*k {
-X"p:=;j return FuncType::execute(l(t1, t2));
}R{ts }
\pVXimam } ;
r4SXE\
G #~
)IJ V{!J-nO 同样还可以申明一个binary_op
*+#8mA( ,=[?yJy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`9BROZnq class binary_op : public Rettype
LA}Syt\F {
9@Jtaq>jf Left l;
Hhcpp7cr' Right r;
rp;b" q public :
}F#okU binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,Pdf,2 uo@n(>}EL template < typename T >
'2 PF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fR(d {
uc){+'[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
?M\{&mlF }
*=V~YF:Qb #
mV{#B= template < typename T1, typename T2 >
9[.8cg* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,)vDeU {
_I:/ZF5 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
A\HxDIU }
`ojoOB^L } ;
mjW8Q\D aWR}R>E (KDD e}f 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
J1C3&t}
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gaZu;t2u DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
KbA?7^zo` 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。
n$$SNWgM 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tp6 3@L|Q 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。。。
n(;|q&3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
tFp Ygff< 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)
s~5[![1
K 下面是修改过的unary_op
x-^`~p XovRg, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
YS/Yd[ e class unary_op
hoK>~:; {
.y!<t} Left l;
9_Be0xgJ3^ 2AT5 public :
H|3:6x RBs-_o+ % unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2N: ,Q8~ [YlKR'_ template < typename T >
old(i:2 struct result_1
: y%d {
x!5'`A!W% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Vl&?U } ;
,-8"R`UI8 DtXrWS/ template < typename T1, typename T2 >
VY
| _dk struct result_2
t*Sa@$p {
3G}x;Cp\D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1g8_Xe4 } ;
nn@-W] "_-Po^u=r template < typename T1, typename T2 >
%A1o.{H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TO]@
Zu1 {
~*z% e*EL return OpClass::execute(lt(t1, t2));
RtTJ5@V( }
|$8~?7Jv c;Pe/ d template < typename T >
zv0l,-o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mr*JJF0Z {
{.C!i{| return OpClass::execute(lt(t));
JTSlWq4 }
WrQD X3 hI]Hp3S } ;
B-ngn{Yc .HS"}A T BJ$9vbhZN 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
{< )1q ; 好啦,现在才真正完美了。
>3_jWFq 现在在picker里面就可以这么添加了:
[ 9 {*94M $rv8K j+ template < typename Right >
e:fy#,HEj{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
xS4w5i2 {
8m2Tk\;: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*|%@6I( }
=,spvy'"*C 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
nAW:utTB %b&".mN l{I6&^!KS ($au:'kU
x$5) ^ud? 十. bind
UO0{):w> 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
iU$] {c2;A 先来分析一下一段例子
{.?ZHy\Rk *H"B _3<n -]/I73!b int foo( int x, int y) { return x - y;}
#lmB
AL~3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>`Y.+4mE bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^Cu\VV 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。
Aw$x;3y 我们来写个简单的。
zi|+HM 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F
U_jGwD 对于函数对象类的版本:
-+(jq>t [#-b8Cu template < typename Func >
@L<*9sLWh struct functor_trait
7Ri46Tkt {
Xe6w| typedef typename Func::result_type result_type;
~
{E'@MU } ;
wvO|UP H\ 对于无参数函数的版本:
R;s?$;I l~c@^! template < typename Ret >
sGyeb5c struct functor_trait < Ret ( * )() >
b LlKe50 {
G_;)a]v8) typedef Ret result_type;
2`7==? } ;
GPkmf%FJ 对于单参数函数的版本:
2D75:@JL}| xHL( !PF template < typename Ret, typename V1 >
d"}k!
0m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-G}[AkmS {
e@Fo^#ImDx typedef Ret result_type;
lD)%s! } ;
Rp.Sj{<2 对于双参数函数的版本:
zL$@`Eh-KP *w^C"^* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
PmkR3<=leg struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\Jx04[= {
KK&rb~ typedef Ret result_type;
Aw}"gpL } ;
CJ1 7n 等等。。。
G,?hp>lj 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
QQ%D8$k" ]RPs|R? template < typename Func >
10)jsA struct func_return
Bp_$.!Qy {
tjIl-IQ template < typename T >
a|%J=k>> struct result_1
\w/yF4,3<w {
Ov5" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w`4=_J=GO } ;
7E!IF>` >6NRi /[ template < typename T1, typename T2 >
$G8E 3|k struct result_2
o)Iff)m$ {
$;1#To typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3,p]/Z_ } ;
+MR.>" } ;
8$")%_1] 9!6f-K j/R[<47 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ja,wfRq s3~lT. template < typename Func, typename aPicker >
-m)X]]~C class binder_1
pOGeruu? {
v=0(~<7B Func fn;
GR&z, aPicker pk;
.:@Ykdm4I public :
I KqQ>Z-q~ S)cLW~=z template < typename T >
1;C+$ struct result_1
=Q+;=-1 {
NG--6\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2;zb\d } ;
A0o-:n Fu ti5mIW\ template < typename T1, typename T2 >
5]NqRI^0 struct result_2
[BWNRC1 {
_Tf4WFu2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k_sg
?(-!o } ;
K?[q%W]% xDG2ws=@D binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+fC=UAZ @LS@cCC,a template < typename T >
rX4j*u2u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RP~|PtLw_ {
tmv&U;0Z return fn(pk(t));
Fpm|_f7 }
y`\@N"Cf template < typename T1, typename T2 >
fa++MNf}3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ir
{OheJ {
SLkhCR return fn(pk(t1, t2));
xfpa]Z }
,5|&A } ;
E8pB;\Z( 6{"$nF] v:!Z=I}> 一目了然不是么?
A;*d}Xe&J 最后实现bind
S#MZV@nGF PMNjn9d {l>yi template < typename Func, typename aPicker >
B.dH(um picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.ni_p 6! {
4(|cG7>9- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ba[1wFmcL }
qHuZcht bL'aB{s 2个以上参数的bind可以同理实现。
Jll-`b 1 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
P*
w9, }\%Fi/6Z{ 十一. phoenix
K%a%a6k` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
t/cY=Wp ,eTUhK for_each(v.begin(), v.end(),
I(V!Mv8j (
t; 4]cg:_ do_
?)kG A$m# [
i(AT8Bo2 cout << _1 << " , "
1Md ]
^su<uG<R .while_( -- _1),
jzDuE{ cout << var( " \n " )
fDT%! )
W8ouO+wK );
`-(|>5wWS 4Uphfzv3D 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:
o=50>$5jlS 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
7s/u(~d) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.@(6 Y<dN 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Y"~gw~7OD ^lA=* jY( [P&7i57 template < typename Cond, typename Actor >
mS^tX i5hg class do_while
KVT-P};jy* {
A/u)# ^\ Cond cd;
f4Xk,1Is Actor act;
?AJKBW^ public :
7*
yzEM template < typename T >
5Ow[~p"l< struct result_1
vR s,zL$W {
TygW0b 1 typedef int result_type;
K('hC)1 } ;
7JEbH?lEN E^vJ@O do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\#Pfj&* )XvilCk1 template < typename T >
) L#i%)+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!a7[8& {
l038%U~U! do
h| ,:e;>} {
6LalW5I act(t);
BI3@|,._N }
RloK,bg while (cd(t));
n?- }) return 0 ;
c(!6^qk]!` }
wE? 'Cl } ;
KwPOO{4]g B" !l2 a-=8xs' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^pQCNKLBY 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。
y#U+c*LB 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。
D;;!ODX$? 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
gBC@38|6) 下面就是产生这个functor的类:
,.OERw 0:9.;x9_ @GdbTd template < typename Actor >
";3zXk[# class do_while_actor
Qa-K$dm% {
sj HrPs e Actor act;
I'uSp-Sfy public :
mt,OniU= Q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0=AVW`J B56L1^7 template < typename Cond >
!,6c ~ w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~N<4L>y< } ;
?u "
4@ mF,Y?ax K`u(/kz/< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`HZ;NRr 最后,是那个do_
|}(`kW FaDjLo2'o mP0yk| class do_while_invoker
m^ tFi7c {
y:~ZLTAv public :
C|}iCB template < typename Actor >
-"=U?>( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`f*Q$Ulqx {
#a'Ex=%rM return do_while_actor < Actor > (act);
v(ZYS']d2 }
tjdaaN#,V } do_;
L?WFmn gG*X^Uo 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ZWc]$H? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ykV
5 最后来说说怎么处理break和continue
05b_)&4R 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。
57umx`m 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 ]