一. 什么是Lambda
@&WHX# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
DyGls8<\! 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,
Uza '%R :Z6j5V;s TSsZzsdr2 %KT}Map class filler
@CL#B98jl {
1H/I- public :
{o)pwM"@( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^9q#,6 } ;
C=r2fc~w Em@:QmEN rHX^bcYK 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:
W_Y8)KxG:L :Q3pP"H,} H%>4z3n
u%)gnj_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3+>n!8x ;A G,|!&=Pe|E o1$u;}^ | 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4<F
z![> %(lO>4>| 4.jRTL5-oj /]xa}{^B 二. 战前分析
)XK\[tL 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。
$P0q! 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
'!Hs"{~{ NEri{qxm Nq6'7'x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x2#JD|0 /* --------------------------------------------- */
p#ar`-vQ vector < int *> vp( 10 );
"}fweCBgo transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7D#y /* --------------------------------------------- */
iT4*~(p 3 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vCaN [ /* --------------------------------------------- */
UGhEaKH~R int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[c
8=b,EI /* --------------------------------------------- */
H,X|-B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+ZOiL[rS /* --------------------------------------------- */
uD&B{c+a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=W.}& ;J 5z x^f)I|t #lP8/-s^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
GYaP"3Lu 1._1, _2是什么?
V;XKvH 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。
nG!<wlY14P 2._1 = 1是在做什么?
U@mznf* J 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。
RQx8Du< 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。
l:!L+t*}6 &oS$< _]>1(8_N 三. 动工
FI$:R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'RK"/ZhqE PX
8 UVA r<e%;S 5XZ!yYB? template < typename T >
@%R<3!3v class assignment
'+cI W(F? {
y~
=H`PAE T value;
`um,S public :
^hC'\09=c assignment( const T & v) : value(v) {}
2ndn8_l template < typename T2 >
\j>7x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
37/n"\4 } ;
lS.Adl^k c[dzO.~ ;hX( /T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
vjGQ! xF 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0Z9DewwP d!y*z <=q}
Nd\ 3yZmW$E. class holder
DYD<?._I
{
.w9LJ public :
BPba3G9H template < typename T >
&N|$G8\CY assignment < T > operator = ( const T & t) const
Iry$z^ {
9B: 3Ha= return assignment < T > (t);
2d !'9mA }
i<m(neX[H } ;
;Ba%aaHl LwH#|8F rVYoxXv 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:
KQdIG9O+6 <$(B [T static holder _1;
^/2I)y]W0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
k"(]V 0M_oFx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xAQtX=FoX+ 而不用手动写一个函数对象。
C9n%!()> @c3xUK &_ekA44E SAx9cjj+ 四. 问题分析
]k0
jmE 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。
NK_|h% 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。
,fVD`RR(W? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
p
T(M>LP83 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ux[<g%F" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
V2YK T,5 \*xB<mq 五. 问题1:一致性
/d8o*m'bu! 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?|
uepyH 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
qLN^9PdEE 2@&r!Q|1vR struct holder
B`5<sW {
g`7XE //
"F<CGSo template < typename T >
BX,)G HE T & operator ()( const T & r) const
!'7fOP-J] {
#%0V`BS7n return (T & )r;
gE-y`2SU }
l4Xz r:] } ;
rl*O-S/ 0B
NLTRv 这样的话assignment也必须相应改动:
xt{'Be&Ya+ H",B[
YK template < typename Left, typename Right >
[VCC+_ class assignment
tZrc4$D- {
kNEEu!G Left l;
Lsmcj{1d Right r;
C|(A/b public :
nV;'UpQw assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
RgE`H r template < typename T2 >
"/#JC}] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
tT$OnZu& } ;
l\HdB"nT `BPTcL<W 同时,holder的operator=也需要改动:
%`vzQt`> w2)Ro:G template < typename T >
ou|emAV assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
DX>a0-Xj {
L[` l80 return assignment < holder, T > ( * this , t);
s[1ao"sZ^ }
lo1Ui`V ]rmBM 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。
5\- uo 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
iHK~?qd} ^4y]7p return l(rhs) = r;
;SR ESW 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。
])x1MmRg\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
j]a$RC# vh9* >[i template < typename Tp >
=P-&dN class constant_t
`+JFvn! {
1SQATUV const Tp t;
6K $mW public :
|.IH4
K constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,b+NhxdZ template < typename T >
R`?l.0 const Tp & operator ()( const T & r) const
4JSPD#%f {
mYBEjZB return t;
/'O8RUjN }
"(koR Q } ;
Gn]36~)*H .p`4>XA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g8),$:Uw 下面就可以修改holder的operator=了
)^h6'h` bQll;U^A template < typename T >
dn6B43w assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
KWwtL"3 {
T X`X5j return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7\u+%i;YZ }
zd?@xno j jpYg 同时也要修改assignment的operator()
*OVB;]D3+ 6 Z/`p~e template < typename T2 >
;`9f<d#\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
1C[9}} 现在代码看起来就很一致了。
y!e]bvN }fpya2Xt 六. 问题2:链式操作
fGgt[f[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;?6vKpj; 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。
A=CeeC]} 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。
L\yVE
J9x 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。
y>{:[L9* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:fRXLe1= mp|pz%U template < typename T >
-@uFRQt struct result_1
b^Hrzn {
idmU.` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
QbU5FPiN } ;
B(
[x8A] eh#37*- 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:
yI w}n67 E3L?6Qfx> template < typename T >
I8F+Z struct ref
]!UYl {
~iw&^p|=K typedef T & reference;
rvA>khu0/ } ;
HN47/]"* template < typename T >
wZrFu(_ struct ref < T &>
)cfi@-J+# {
myx/ |-V"F typedef T & reference;
#kg`rrFr } ;
_iwG'a[` 4"@<bKx 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
aCQtE,. NgNGq\! template < typename T >
Hg+<GML typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P{L=u74b{x {
7GA8sK return l(t) = r(t);
tobE3Od4 }
LvG.ocCG 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。
[f6uwp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U~
{k_'-i +^I0>\ 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
GqFx^dY4* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;yH>A ;,K% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
CjdM*#9lW +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?z
,!iK` 最后的布局是:
*[MWvs:, Add
rK~-Wzwu / \
*0WVrM06? Divide 5
Tw~R-SiS`s / \
:\TMm>%q
_1 3
,|%KlHo^ 似乎一切都解决了?不。
:\](m64z; 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。
LS@TTiN
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。
s"(RdJ-, 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:
*k$[/{S1- ~cz}C("Z template < typename Right >
!}*N'; assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
,(jJOFf Right & rt) const
{1GJ,['qL {
;qx#]Z0 < return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8&QST!JGSX }
C|{Sj`,XG 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Y#U.9>h 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。
T+8Yd(:hX 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。
,n|si# 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。
<y 4(!z" 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。
`RTxc 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?
tZxx#v` 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:
-oD,F
$Rb Bz+oMN#XJ template < class Action >
+sNS class picker : public Action
+/OSg. {
OqGp|` public :
(qcFGM22U picker( const Action & act) : Action(act) {}
$C16}^ // all the operator overloaded
OT#@\/> } ;
+)jUA]hJ/ F)P:lvp<r Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
QE]@xLz 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
l;F"m+B!$ ZvY"yl?e template < typename Right >
,%i
Scr,z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T2{e1 =Z7 {
V:0IBbh)w return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}_Bo:*9B-o }
7KtU\u "+DA)K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/4{WT?j 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。
ITPE2x ?o<vmIge template < typename T > struct picker_maker
z$ ^d_) {
So5/n7 typedef picker < constant_t < T > > result;
7o4E_ .* } ;
\%-<O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
BRFsw`c {
I=`? 4% typedef picker < T > result;
&9jJ\+:7 } ;
-:}vf? VPCI5mS_ 下面总的结构就有了:
^}j~:EZb 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。
ODJ"3 J picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
N=mvr&arP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
f/\!=sa: 至此链式操作完美实现。
8 Ku9;VEk &+9 ; bLT3:q#s 七. 问题3
(>`_N%_ 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。
Nr4Fp`b8 32GI+NN template < typename T1, typename T2 >
vc#o(?g ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%<i sdvF {
u5CSx'h] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kH g|! }
lp*5;Ls'q /%YW[oY{V 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:
E2hsSqsu=
<5Vf3KoC& template < typename T1, typename T2 >
Rsx6vF8]5 struct result_2
,Wtw0)4 {
sbvP1|P8% typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,~L*N*ML
} ;
s'O%@/;J |:)Bo<8 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?
Vmz#u1gGT6 这个差事就留给了holder自己。
p{?duq= .M6. ]H PpRS4*nR template < int Order >
+;,{`*W+N class holder;
e.\>GwM template <>
2d[tcn$;h] class holder < 1 >
_ $PeFE2 {
4'faE="1)S public :
Fd8nR9A template < typename T >
d /jx8(0 struct result_1
dcKpsX {
u7!gF&tA typedef T & result;
2_$8Ga } ;
eKP>}` template < typename T1, typename T2 >
1^IMoC7$# struct result_2
AyJl:aN^ {
c{'Z.mut typedef T1 & result;
Dw=L]i
:0v } ;
#kQ! GMZH template < typename T >
TjpyU:R,&| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IO7z}![V; {
'[r: pwE return (T & )r;
dX\OP> }
=K@LEZZ'/< template < typename T1, typename T2 >
f}dlQkZ( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l_yy;e {
F,YPIl return (T1 & )r1;
Iq|h1ie
m+ }
<v ub
Q4 } ;
c |%5SA 2tU3p<[ template <>
:M6|V_Yp class holder < 2 >
/@"mQx~[q {
kr$)nf public :
=u0=)\0@r template < typename T >
ZW M:Wj192 struct result_1
5ncW
s) {
gvVy0nJI~ typedef T & result;
Gn7\4,C } ;
mq{Z
Q' template < typename T1, typename T2 >
)t~ad]oM struct result_2
Tw \@]fw {
HubG>] typedef T2 & result;
tE>FL } ;
I
N@ ~~ template < typename T >
UXZ3~/L5 O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J^t0M\ {
`+=Zq :0 return (T & )r;
C,,T7(: k }
^uX"04>; template < typename T1, typename T2 >
+4J'> dr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X6sZwb {
dLQp"vs $ return (T2 & )r2;
+:m)BLA4l }
0MT?}D&TL } ;
,%Pn.E* r; tzl,r"k3 n4?;!p<F 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> >。
}?b\/l< 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U>IsmF>m 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{?
yRO] C\rT'!Uk\Q return l(i, j) = r(i, j);
Zy Df@(z` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
; 8VZsh `?:{aOI return ( int & )i;
[/ CB1//Y return ( int & )j;
!d0$cF): 最后执行i = j;
~#EXb?#uS 可见,参数被正确的选择了。
gISA13 Pf8_6 z_ [:,|g;=Y} uUl ;}W C&q}&=3r 八. 中期总结
R||$Wi[$ 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:
[L7S`Z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ev#,}l+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
W9Us I 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
XW'7 7ey|~u2 ( 3,7 2AqcabI9 9U9ghWH8 h1)+QLI 九. 简化
+vFqHfmP 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。
-vT$UP 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E=v4|/['N 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
ABEEJQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M#o=., +-*/&|^等
a"+/fC` 2. 返回引用。
CE183l\ =,各种复合赋值等
,0L< wa 3. 返回固定类型。
11$v~<M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
84(jg P 4. 原样返回。
uxrNkZia operator,
4pDZ +}p 5. 返回解引用的类型。
Kd#64NSi$A operator*(单目)
PHsM)V+ 6. 返回地址。
NFU=PS$ operator&(单目)
4yu=e;C wy 7. 下表访问返回类型。
D-e^b'l operator[]
4!glgEE* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
k \t6b1.M operator<<和operator>>
d76C]R5L $YBH;^# OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
ieyqp~+|4$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^J?2[( KE)^S
[Da template < typename Left >
j{5oXW struct value_return
XF4NRs {
0Oq5;5 template < typename T >
m[5ed1+ struct result_1
lKirc2 {
UR`pZ.U? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
@[(%b{TE; } ;
:Ea]baM" {-IRX)m* template < typename T1, typename T2 >
YkV-]%c struct result_2
k/xNqN( {
(w 'k\y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[s!c c:JR } ;
)o_$AbPt } ;
87VXVI }>Lz\.Z/+[ ku5g`ho 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"%t !+E>nr g.EKdvY"%H 下面我们来剥离functor中的operator()
1 pzd 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9e1KH' K)oN^ return l(t) op r(t)
6dCqS return l(t1, t2) op r(t1, t2)
iu,Bmf^oD return op l(t)
6? (8KsaN return op l(t1, t2)
dZbG#4oO return l(t) op
)ULxB'Dm return l(t1, t2) op
hWu#}iN return l(t)[r(t)]
?@_,_gTQ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s&OwVQ<M rNHV 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
|z%*}DPrpa 单目: return f(l(t), r(t));
w<4){.dA return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
"Zicac@N 双目: return f(l(t));
I."4u~[ return f(l(t1, t2));
~R
W 6;
下面就是f的实现,以operator/为例
X"G3lG t#J
#DyY5 struct meta_divide
p&\x*~6u {
[26([H template < typename T1, typename T2 >
YI?y_S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Y6@A@VJ {
5h(]S[Zf3 return t1 / t2;
w3IU'(|G }
~&IL>2-B } ;
E~!FEl; K>$od^f%c 这个工作可以让宏来做:
`Tf<w+H D&)gcO`\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^coJ"[D template < typename T1, typename T2 > \
iNs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
fx4X!(w!B 以后可以直接用
:@X@8j": DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8eoDE. } 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
Vi>kK|\b (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。。。)
@{n2R3)k
B 58My6(5y <BN)>NqM 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
dTP$7nfe
*o[*,1Pw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L``K. DF class unary_op : public Rettype
J_mpI.^Bsf {
FCmS3KIa, Left l;
5k}UXRB? public :
Xl%&hM unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VuW&CnZ (5N&bh`E template < typename T >
%lPFq- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{Z|.-~W {
s.I=H^T return FuncType::execute(l(t));
|3g:q }
C31SXQ 1<qq6 9x template < typename T1, typename T2 >
^Q_0Zq^H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*%cI,}% {
Pz +8u&~p return FuncType::execute(l(t1, t2));
I|$_[Sw }
[H)p#x } ;
nmN6RGx A!
1> }g _#.>D+ 同样还可以申明一个binary_op
SR S~s T ~t%3G
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ZA ii"F class binary_op : public Rettype
o*QhoDjc {
^f1}:g Left l;
@*l}2W Right r;
d=wzN3 ;- public :
aX1|&erI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#tBbvs+% F+AShh template < typename T >
y#Ch /Jg?| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i@_|18F]` {
M ~!*PCd5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
(F7!&] 8% }
J74nAC%J^ crC];LMl/ template < typename T1, typename T2 >
ZWVcCa3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c{#lKD<7 {
82Vxk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
eA_1?j]E3 }
<
v_ ?} } ;
3!CI=(^IY GI7CZ q@u$I'`Bs 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
h_d!G+-] 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
qx53,^2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Z!|nc. 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
/)y~%0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/{1 xpR 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
mrd(\&EhA 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
88)0Xi|]KP 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
WohK,<Or 下面是修改过的unary_op
'J<KL#og 'L0 2lM template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<v[,A8Q class unary_op
y)#Ib*? {
:d!.E$S Left l;
J/wot,j^ JVTG3:zD public :
2@ACmh oChcEx% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WE`Y! |2c '0Ibu template < typename T >
Q9#$4 struct result_1
o *I-~k {
{q8V typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R`>E_SY } ;
[N#2uo Cg21-G. template < typename T1, typename T2 >
qdj,Qz9ly struct result_2
9[6*FAFJPP {
rxCuV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^X0<ZI } ;
l=
!KZaH vM\8>p*U template < typename T1, typename T2 >
HPwmi[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8u;l<^< {
c+|,2e
0T return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%qfEFhRC }
>48zRi\N I#S6k%-' template < typename T >
0Km{fZYq7; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{?BxVDD07 {
|'=R`@w~0 return OpClass::execute(lt(t));
lgA9p
4- }
"vjz $. }e9:2 } ;
)+mbR_@,O6 5oWR}qqFK -jFt4Q7}8 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
7=mU["raz` 好啦,现在才真正完美了。
|3\
mH~Bw 现在在picker里面就可以这么添加了:
MF]s(7U4` > -Jd@7- template < typename Right >
tX Z5oG7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vVZ@/D6w {
`Nu3s<O7CF return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=?T'@C }
1c+[S]7rY 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
-Vt*(L eSywWSdf0 T3)/?f?| ^^)D!I"cA, A^
t[PKM" 十. bind
H`aqpa"C 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
qV^,muyoG 先来分析一下一段例子
@y)-!MHN(8 z+NXD4 VwHTtZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
>,A:zbs& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|ay W _5} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
HRje4=: 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
I`E9]b(w 我们来写个简单的。
j$A~3O<e" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Sep}{`u 对于函数对象类的版本:
+@AN+!( Bk>Ch#`Bw template < typename Func >
+!dIEt).U struct functor_trait
(PE"_80Z {
pvP|.sw5G typedef typename Func::result_type result_type;
ezCsbV;. [ } ;
JTQ$p*2] 对于无参数函数的版本:
KDwjck"5; 8GV$L~i template < typename Ret >
[L]
ca* struct functor_trait < Ret ( * )() >
N
0&h5 {
Yep(,J~' typedef Ret result_type;
lySeq^y?Q } ;
b 9F=}.4 对于单参数函数的版本:
.z7F58 KE&Y~y8O\ template < typename Ret, typename V1 >
\ d+&&ns struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mn?<
Zz {
M8:gHjwsx typedef Ret result_type;
5A Vo#}&\ } ;
Mfuw y 对于双参数函数的版本:
92bvmP*o4 9eH(FB template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6|rqsk struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
2zh?]if {
b,$H!V* typedef Ret result_type;
#ZRQVC; b; } ;
QOcB ]G 等等。。。
Y)g7
E" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>QU1_'1r | wKZ-6 template < typename Func >
g(>;Z@Y
struct func_return
/H^=`[Mr {
j{0_K+B template < typename T >
8 POrD8B struct result_1
J,_I$* _0 {
$j)Er.!9|R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%f#3;tpC8 } ;
a7)q^;:O kNMhMEez template < typename T1, typename T2 >
Se%FqI struct result_2
j^"Z^TEBT {
mBhG"0: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b-@6w(j } ;
`)* } ;
x4pl#~Su LwZBM#_g wt? 8-_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5qGRz"\p~ W> s@fN9 template < typename Func, typename aPicker >
KtA0
8?B class binder_1
w6'o<= {
nMNAn}~*M Func fn;
sFC&DTb? aPicker pk;
j,8*Z~\5 public :
WXp=>P[ Xl.h&x0?
8 template < typename T >
@c,}\"( struct result_1
J@=1zL {
Pv1C o: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=4/LixsV| } ;
{W62%>v qDxz`}Ly= template < typename T1, typename T2 >
t^)q[g struct result_2
$h`?l$jC(@ {
Yc3r3Jy typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{l-,Jbfi` } ;
jX$TiG `^-?yu@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|qE"60&"} 1c(1 YGuH template < typename T >
aEW
Z*y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T?I&n[Y| {
9TjAEeU return fn(pk(t));
.Kv>*__-Q }
c (O+s/
template < typename T1, typename T2 >
{:$0j|zL1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
..X efNbl {
~Us1F=i_Q return fn(pk(t1, t2));
|xG|HJm, }
a.v$+}+.[, } ;
GrGgR7eC#P "Q`{+|'=E wO@b=1j 一目了然不是么?
l!ltgj 最后实现bind
Hv>A$x$q 6]Q
~c"+5
Ash"D~ template < typename Func, typename aPicker >
h6}oRz9=g picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
B!K{y>|. {
N#Bg`:! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)#l &F$ }
R|%
3JE0 B08q/qi 2个以上参数的bind可以同理实现。
f&bY=$iff 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
UB@>i3 ,-ZAI b* 十一. phoenix
Xw!eB?A Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Z'6
o$Xv >|KfO> for_each(v.begin(), v.end(),
JAj<*TB.% (
aSi:(w do_
xojy[c# [
7=N=J<]pl cout << _1 << " , "
^QTl (L ]
ICo_O]
Ke .while_( -- _1),
={ c=8G8T cout << var( " \n " )
#.?DsK_:@ )
s/0-DHd );
9aD6mp ZalG/PFy 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:
1wmS? 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
lb2mWsg" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
eXx6b~D 那么我们就照着这个思路来实现吧:
KYD,eVQ oOy@X =cw E,JDO d} template < typename Cond, typename Actor >
>^ 0JlL`XG class do_while
cBb!7?6( {
fz31di9$ Cond cd;
8)&yjY Actor act;
%1 <No/ public :
x-:vpv%6y template < typename T >
h ^g"FSzP struct result_1
7=0uG {
us\@n" typedef int result_type;
n=MdbY/k( } ;
I>k3X~cG 8s-RNA>7^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
u{"o*udU S;M'qwN template < typename T >
N*$<Kjw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x~!B.4gT2 {
H@bra~k- do
Bs =V-0 {
m=Y9s B act(t);
c!T^JZBb }
h`Vb#5ik while (cd(t));
73P=<3 return 0 ;
IhwJYPLF }
9~I\WjB
" } ;
{J%Na&D N5#qox$D ZZA!Y9ia2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4%LG9hS 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。
"B*a|
'n! 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。
,w,>pO'[ 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。
#R4Mv(BG 下面就是产生这个functor的类:
I:U /%cr, 7f8%WD) H[@uE*W template < typename Actor >
TyD*m$`y class do_while_actor
8jd<|nYnfc {
KGxF3xS*7 Actor act;
J5)e 7 public :
91r9RG> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&eQzfx=|km eJ+;!0 template < typename Cond >
p18-yt;
1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
LG'JQGl5 } ;
R[LVx-e7' w(8q qU+\ 1>jG*tr 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~fI&F| 最后,是那个do_
s0H_Y' m(q6Xe:Vc C$){H"# class do_while_invoker
hhlQ!WV2 {
/|t
vGC.# public :
BF<7.<, template < typename Actor >
*yKsgH do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R?qV FMQ {
0&=2+=[c return do_while_actor < Actor > (act);
/_@S*=T5 }
nL5Gr:SLo } do_;
*=ftg& Ev0GAc1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
p^Ca-+R3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
EJjTf: 最后来说说怎么处理break和continue
;38W41d{ 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。
7Ro7/PT( 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 ]