一. 什么是Lambda
n(F< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
N;Gf,pE 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,
BYA=M*f JY,l#?lM{ -7Y'6''~W. 5kL# V class filler
Zqe[2() {
0ju wDd public :
<?`e9o void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rj`.hXO } ;
jWb\"0) "N[gMp6U a1Y _0 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:
14)kKWG )8A=yrTIT zj$Z%|@$ W} +6L| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ywa .cq t+Tg@~K2[> C(Bar# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
CEJG=*3 @0x.n\M_ (V|q\XS K|' ]Hje\ 二. 战前分析
S
g_?.XZc[ 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。
'&L
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
1PjX:]: @eD~FNf-] -T="Ml& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:$@zX]?M /* --------------------------------------------- */
Mh@ylp+q vector < int *> vp( 10 );
%li{VDb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
o~z.7q /* --------------------------------------------- */
hCx#H eh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9bYHb'70 /* --------------------------------------------- */
6/[h24d int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q0cf] /* --------------------------------------------- */
kys-~&@+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\>CBam8d /* --------------------------------------------- */
wB0WR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^{,},
i GTX&:5H\t (IWd?,H,n e@MCumc~+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
X!'Xx8 1._1, _2是什么?
(Y?yGq/ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
M)It(K8R 2._1 = 1是在做什么?
2FtEt+A+' 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
+\@\,{Ujy Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
:=KGQ3V~eK ry=[:\Z~ }T(q "Vf~ 三. 动工
T%b^|="@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]7ZC>.t
6v#sq s`#j8>`M
qdnNapWnc template < typename T >
nFOG=>c} class assignment
l%V}'6T {
X>YOo~yS5 T value;
wH5O>4LO public :
x~I1(l7r assignment( const T & v) : value(v) {}
VY26Cf"
template < typename T2 >
HCCp<2D"C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h!3Z%M } ;
Hqy>!1! V'#u_`x"D) }C1}T}U 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9d|7#)a; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
gM:oP. 'r3}= z4Y =|^W]2W$ B3=/iOb# class holder
lY8Qy2k| {
r3K: public :
*8HxJ+[,[ template < typename T >
[?(W7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
O-m}P {
=njj.<BO return assignment < T > (t);
x}24?mP }
um4zLsd#v } ;
h*'5h! Q^;\!$:M */qc%!YV9 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:
'4S@:.D` JVYYwA^. static holder _1;
B_1u<00kg Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0pG(+fN_9 "lya|; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.=<pU k 3G 而不用手动写一个函数对象。
) FsSXnZL $G.|5sEk U9%nku4 /R?uxhV 四. 问题分析
:H k4i%hGk 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。
2Nzcej 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。
1e%Xyqb 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Vi~+C@96 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
MH(g<4>* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'\qr=0aW UYLI>XSd 五. 问题1:一致性
dXN&<Q, 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?|
?XrTZ{5' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
oMf h|B JH,+F struct holder
T0C'$1T {
,o6: V]a //
7hE=+V8 template < typename T >
Jk{2!uP T & operator ()( const T & r) const
5Uz(Bi {
Qc/J"<Lx return (T & )r;
J~6*d,Ry` }
:36^^Wm } ;
<o`]wOrl N_}Im>;! 这样的话assignment也必须相应改动:
!I$RE?7eY Sv",E@!f template < typename Left, typename Right >
At:C4>HE@ class assignment
x=+H@YO\ {
!9Ni[8&Fg0 Left l;
%8}w!2D S Right r;
<FLc0s public :
~)(Dm+vZ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q|\Cp template < typename T2 >
[X\2U4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
b&&'b) } ;
w%na n= cE?J]5#^ 同时,holder的operator=也需要改动:
Tl-B[CT cViCWc2 template < typename T >
;pYk+r6 Cr assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
qN(;l&Q {
pm|]GkM return assignment < holder, T > ( * this , t);
3j#F'M)s{ }
*2hzReM Cl=ExpX/O 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。
~Y[b
QuA=) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)`0 j\ kv2:rmv return l(rhs) = r;
H%V[%
T4= 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。
3iwZUqyq 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7?@v}%w )HcC\[ template < typename Tp >
b9jm=U class constant_t
wVX0!y6 {
^|z>NV5> const Tp t;
v.J#d>tvf public :
~KvCb3~X constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$'w l{D" template < typename T >
7 |A,GH const Tp & operator ()( const T & r) const
y+<HS]vyV {
n_Dhq (. return t;
;anG
F0x }
,@MPzpH } ;
D:0PppE $Vh82Id^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
W@Wh@eSb; 下面就可以修改holder的operator=了
'-_PO|} N\$6R-L template < typename T >
9 R1]2U$| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~b/>TKn+ {
J.(_c'
r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
pe-d7Ou
P }
-W,b*U ~heF0C_ 同时也要修改assignment的operator()
bzS [X _BV:i:z template < typename T2 >
s.R(3}/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
dE~ns
,+ 现在代码看起来就很一致了。
wH.'EC 3&
$E 六. 问题2:链式操作
J(]nPwm=.- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
f]ef 1# 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
E'}$'n?: 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 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。
|iI`p-L9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_!ed.h.r: 82<!b]^1 template < typename T >
pY@+.V`a struct result_1
;f?bb*1 {
kaLRI|hC typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
L.'N'-BV } ;
l/5/|UE9
`N0E;=g 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:
/uWON4 A
[JV*Dt template < typename T >
qA42f83 struct ref
xN]bRr {
TV}SKvu typedef T & reference;
~F-,Q_|- } ;
()Z$j,2 template < typename T >
&2DW struct ref < T &>
%9K@`v- {
C*$/J\6xy typedef T & reference;
.6*A~%-=[d } ;
,yoT3_%P 9b0Z
Ey{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
B.o&%5dG R B!g,u template < typename T >
/"U<0jot typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
NNT9\JRv_ {
F=#Wfl-o return l(t) = r(t);
nz(OHh!}u }
C,E 5/XW 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。
\Z$*8z= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_Cxs"to |7 argk+ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
g!8-yri _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
KLk37IY2\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
G8SJ<\? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
? DPL7 最后的布局是:
pd|s7 Add
<MYD`,$yu / \
W<2-Q,>Y Divide 5
pJmn;XbME / \
*(rq AB0~ _1 3
{0|^F!1z 似乎一切都解决了?不。
~Oq(JM
$M 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
p(v.sP4w 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Dbgw)n*2 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
B>R6j}rh'k uW]n3)7<I template < typename Right >
a^22H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-6?5|\ Right & rt) const
@c/~qP4 {
pCq{F*; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)XD_Yq@E }
)Z62xK2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9]Y@eRI< XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
UZyo:*yB 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
*aSFJK 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
*ce h
]v 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
`0L!F"W 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
DV.m({? 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
+iXA|L9= 5yry$w$G) template < class Action >
P^
a$? class picker : public Action
4`i_ 4&TS {
3h4>edM public :
&ha39&I picker( const Action & act) : Action(act) {}
UW\.!TV // all the operator overloaded
'p<(6*," } ;
yPL@uCzA@ $zJ.4NA Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
)msqt!Ev 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
:5ji.g* 0 r!;NH3 * template < typename Right >
!a
/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
O:1YG$uKa {
B"G;"X return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k'm!| }
HxkhlNB spJB6n( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;lP) 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。
=ahD'*R^A *b> ~L template < typename T > struct picker_maker
X@TQD {
)s!x)< d; typedef picker < constant_t < T > > result;
/
JlUqC } ;
I(C_}I>Wb template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
LNe-]3wB {
!dZC-U~ typedef picker < T > result;
N/Z<v* i" } ;
g4Tc (k# +YP,LDJ!v 下面总的结构就有了:
*C$
W^u5h 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。
O<fbO7.- 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。
m#Rll[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'l2`05 至此链式操作完美实现。
9Czc$fSSt Ur_~yX]Mo m+CvU?)gJ 七. 问题3
[N{Rd[{QTL 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。
z55P~p H1+G:TM template < typename T1, typename T2 >
sq*sb dE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kFeuKSa^d {
hMdsR,Iq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
OD{Rh(Id }
] OR] A07FjT5w8 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:
9"&HxyOfX z[l17+v template < typename T1, typename T2 >
;+cZS= struct result_2
w
J; y4 {
kZfO`BVL typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<wa}A!fu } ;
iB{O"l@w
i,,U D 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?
nXXyX[c4e 这个差事就留给了holder自己。
^IY1^x j`(o\Fd ) Wo\NX05-? template < int Order >
rT <=`9^{ class holder;
'\P6NszY~ template <>
>AJtoJ=j class holder < 1 >
ji:JLvf]% {
FK0nQ{uB" public :
I@e{>} template < typename T >
Q@nxGm struct result_1
`G,\=c~{A {
YEQ}<\B\& typedef T & result;
0fwo8NgX } ;
$yBU
,lu} template < typename T1, typename T2 >
xrS;06$ struct result_2
"2$C_aE {
slXk < typedef T1 & result;
)Yy`$` } ;
V\Cu|m&HI template < typename T >
>^{}Hjt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xbSix:R=Z {
vaW,O/F return (T & )r;
/V^Gn; }
">j}!n
8J template < typename T1, typename T2 >
k& 2U& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
glm29hF {
?l
&S:`
L return (T1 & )r1;
.IE2d%]? }
)\8l6Gw } ;
cR*D)'/tl i]JD::P_H template <>
M| :wC class holder < 2 >
nRzD[3I {
OTY9Q public :
gG!L#J? template < typename T >
4$oNh)+/h struct result_1
!?,7Cu.5#6 {
L'iENZI$ typedef T & result;
9nN$%(EO5; } ;
n6Je5fE template < typename T1, typename T2 >
MqDz cB] struct result_2
Z]V^s8> {
D2z" Z@ typedef T2 & result;
0K<y
} } ;
x1VBO.t=* template < typename T >
.jA'BF. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?%-VSL>$w= {
S:aAR*<6 return (T & )r;
T a8;
}
<&^P1x<x template < typename T1, typename T2 >
n;+CV~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
# bc$[%_ {
)WuU?Tn& return (T2 & )r2;
,j E'd'$ }
?-C=_eZJ } ;
Aj#bhv DLggR3K_\ #[ZToE4 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> >。
Hj(ay48 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gCfAy=-,V 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tQ~vLPi$ PIOG|E return l(i, j) = r(i, j);
}.*"ezaZw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M~/7thP{ sT8(f=^)8F return ( int & )i;
[.:SV|AF# return ( int & )j;
0>{&8: 最后执行i = j;
8G3CQ]G 可见,参数被正确的选择了。
zNG]v?JAh tV.qdy/]} @>:V? 7 6 nrDE \EI<1B 八. 中期总结
J34/rL/s 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:
|z.x M> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
t"# .I?S0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
OeMI 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
vX?MB P'}WmE'B}F C?dQ
QB$ yBKEw(1 s|HpN lB)%s~P:s 九. 简化
B|I9Ex~L 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。
Z2P DT 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;@ <E 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:
7 +]+S`p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~t=73fwB +-*/&|^等
t .\<Q#bN# 2. 返回引用。
Cj/J&PDQ =,各种复合赋值等
!V.2~V[^M 3. 返回固定类型。
=1ltX+
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}^Ymg7wA 4. 原样返回。
/FJ.W<hw operator,
V8KdY=[ 5. 返回解引用的类型。
xgp 6lO [ operator*(单目)
etw.l~y 6. 返回地址。
&[yW}uV<7 operator&(单目)
7=3'PfS 7. 下表访问返回类型。
|-)2 D=P operator[]
#!.26RM:P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
wqnrN6$jf operator<<和operator>>
6Dl]d%. }R&5Ye OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
-tPia=^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'v^Zterr dgEH]9j& template < typename Left >
iVaCX Xf ' struct value_return
{u}d`%_.M {
Sgp1p} template < typename T >
tRZA`& struct result_1
|7#S0Ca@ {
r+RFDg/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
KT3n-Y-, } ;
3aY^6& L$zB^lSM template < typename T1, typename T2 >
1XppC[)) struct result_2
!+EE*-c1c {
E\Qm09Dj`< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
qrr[QEFW } ;
8pXului } ;
9cqq"-$G` wH0m^?a!3 '}5Yc, 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[`n)2}
k j1~'[ 下面我们来剥离functor中的operator()
Mn<#rBE B 首先operator里面的代码全是下面的形式:
e+~Q58oD L,\wB7t return l(t) op r(t)
b[/uSwvi return l(t1, t2) op r(t1, t2)
xg.o7-^M return op l(t)
eAl;:0=%L return op l(t1, t2)
rYI7V? return l(t) op
K@<%Vc>L( return l(t1, t2) op
Lk8[fFa4 return l(t)[r(t)]
h uIvXl return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vT=?UTq k.n-JS 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
}lQ`ka 单目: return f(l(t), r(t));
4\Q
pS return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ix+sT|> 双目: return f(l(t));
0ZAT;ea B return f(l(t1, t2));
<=Z`]8 下面就是f的实现,以operator/为例
c'}dsq\ HU1ZQkf struct meta_divide
al1Nmc# {
'DdR2 template < typename T1, typename T2 >
M5Q7izM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d:!A`sk7 {
oMeIXb)z return t1 / t2;
Oz1S*<]=,~ }
b haYbiX? } ;
U6xs'0 ;&} rO.0 这个工作可以让宏来做:
^Q9!DF m Sg+0w7:2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
G~X93J template < typename T1, typename T2 > \
_I/uW|> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[XbNZ6 以后可以直接用
%8c2d DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
lF#p1H>\ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
W[SZZV_(tu (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
#V-0-n,` B,(zp#&yB S{fFpe- 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
c( 8>|^M ?}ly`Js template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"CY#_) class unary_op : public Rettype
X:kr$ {
&|YJ?}, Left l;
|kc#=b@l public :
sNHxUI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x_oiPu.V ?B['8ju template < typename T >
Ftw;T| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3PUyua' {
c]PG5f xf return FuncType::execute(l(t));
TfnBPO }
I6vy:5d U'p-Ko# template < typename T1, typename T2 >
$mu*iW\{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!m:rtPD' {
U+ANSW/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
.^!<cFkCE }
TsF>Y""*M } ;
r7Zx<c (RU\a]Ry fP8iz `n 同样还可以申明一个binary_op
<HB@j}qi f >$V:e([
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)8&;Q9'o class binary_op : public Rettype
%U?1Gf e {
G7NRpr Left l;
q+{$"s9v Right r;
B&rw R/d public :
YT~h1<se binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0WI@BSHnM (~N[j;W,_W template < typename T >
W|CZA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;!(GwgllD {
D^)?*( return FuncType::execute(l(t), r(t));
]$&N"&q }
+)ba9bJ| lPZYd8 template < typename T1, typename T2 >
%$[#/H7=W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<?FkwW\? {
]x5+v0 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Sp/<%+2( }
KdXqW0nm } ;
N~|Z@pU" mX5%6{], `6xr:s 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*2>kic
aH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Xv<K>i>k DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p(6KJK\ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
W2BZG(dm 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<j}A=SDZ) 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
^v5<* uf%m 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
d1';d6.u\ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
-dS@l'$ 下面是修改过的unary_op
Q<>b3X>O Z=dM7 Lj* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\:4SN&I~ class unary_op
hQ (84u {
G^Va$ike Left l;
ha?M[Vyw4Q U:0Ma6< public :
HCw,bRxm N/78Ub unary_op( const Left & l) : l(l) {}
an2Yluc; VWK%6Ye0 template < typename T >
G%ZP` struct result_1
g'AxJ {
yA#nnu1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4L_)@n} } ;
a}Z+"D &y&HxV template < typename T1, typename T2 >
s:3b. *t< struct result_2
F+ %l=
fs {
[2PPa9F typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]\y]8v5( } ;
82iFk`)T ( 8X^pL template < typename T1, typename T2 >
.C` YO2, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h[mJ=LIrg {
V8#NXUg<! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
M!aJKpf }
~=Q^]y, [
ebk u_ template < typename T >
Y,Lx6kU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'Y.6sB {
k{H7+;_ return OpClass::execute(lt(t));
9Dbbk/j| }
m%=*3gH]& THARr#1b}; } ;
\ef:H&r .TCDv4? bjo}95 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
+D2I~hC0' 好啦,现在才真正完美了。
7]9,J(:Ed 现在在picker里面就可以这么添加了:
d8iq9AP\o je5[.VT M template < typename Right >
>7PNl\=gG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
B$n 1k45 {
SF`(`h0e return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}m'n1tm;
}
2$ &B@\WY 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。
QYi4A"$` |#sOa lh[?`+A XDHi4i47`o 6']HmM 十. bind
qXhdU/
= 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
xW]65iav 先来分析一下一段例子
0)M8Tm0$ bAbR0) tJ
2GSZ` int foo( int x, int y) { return x - y;}
E7M_R/7@y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
TDUY& 1[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
EY:IwDA.} 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。
zgH(/@P 我们来写个简单的。
J/O{x 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6i2%EC9 对于函数对象类的版本:
^5.XQ0n :W5W
@8Y template < typename Func >
dFF=-_O> struct functor_trait
L,[Q{:C S {
tc<uS%XT4^ typedef typename Func::result_type result_type;
"VZXi_P } ;
b>Y{,`E3 对于无参数函数的版本:
Xl$,f`f~ tAF?.\x"g template < typename Ret >
tq}45{FH3 struct functor_trait < Ret ( * )() >
.w;kB}$YC {
ZZ7qSyBs? typedef Ret result_type;
0/b
_T } ;
D:;idUO 对于单参数函数的版本:
t*=[RS* @p
L9a1PJv template < typename Ret, typename V1 >
gf1+yJ^d! struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G[A3H>
> {
])o{!}QUl\ typedef Ret result_type;
nuXL{tg6 } ;
1[^YK6a/ 对于双参数函数的版本:
p,goYF?? iN[x
*A|h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
L23}{P struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$[A\i<# {
TK
fN`6 typedef Ret result_type;
&cSVOsi } ;
!:^q_q4 等等。。。
kIVQ2hmv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{]< G=]' jYFJk&c template < typename Func >
M'PZ{6; struct func_return
U}RBgPX! {
0RT 8N=B83 template < typename T >
bI55G#1G struct result_1
A^>@6d $2 {
3R3H+W0{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O\ZC$XF } ;
G
aV&y IWQ0I&tzdx template < typename T1, typename T2 >
k*\Bl4g struct result_2
(4T0U5jgT {
y|2<Vc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x,!Dd } ;
(?fU l$q\ } ;
<X:JMj+ }l|S]m!
6OAs%QZ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
x9"Cm;H% HOR8Jwf: template < typename Func, typename aPicker >
9{*{Ba class binder_1
P.'.KZJ:WD {
@up,5` Func fn;
3m1(l?fp aPicker pk;
q(?+01 public :
rD].=.?1 m&:&z7^p template < typename T >
SM2Lbfp!u struct result_1
mG jB{Q+ {
Io1j%T#ZT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7nek,8b } ;
HIXAA?_eh= P:"R;YCvE template < typename T1, typename T2 >
YYv0cV{E struct result_2
apo)cR {
An{>39{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/MGapmqV9 } ;
|9#q7kM {A/r) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
EtKq.<SJ +/~]fI template < typename T >
)G/bP!^+( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jE\G_> {
Alxf;[s return fn(pk(t));
BNfj0e 5b }
V\cbIx(Z^ template < typename T1, typename T2 >
"do5@$p| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3iCe5VF {
S,c{LTL return fn(pk(t1, t2));
42NfD/"g+s }
L ;L: } ;
c/|{yp$Ga> *;fTiL IT| h;NUG 一目了然不是么?
L4>14D\ 最后实现bind
q)?%END ?UtKu A2|Bbqd template < typename Func, typename aPicker >
KD kGQh#9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uNN/o}Qx {
>jW**F return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
rNP;53FtZl }
ZcN0:xU O[ma% E*0 2个以上参数的bind可以同理实现。
q+?&w'8 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
<=4$.2ym 16iTE-J_ 十一. phoenix
4uXGpsL Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
dn(!wC] N]P~`) for_each(v.begin(), v.end(),
U%h.l (
)Te\6qM do_
MhMiSsZ [
{7:1F)Pj cout << _1 << " , "
'12m4quO ]
ef)RlzLOq .while_( -- _1),
)s!A\a`vEd cout << var( " \n " )
REh"/d )
opfnIkCe );
'.v;/[0 ]46h!@~aC 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:
G4|C227EO 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
3r~8:F"g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ua}R3^_)a 那么我们就照着这个思路来实现吧:
jJ2rfdfj 4@{;z4*` < se ~wR template < typename Cond, typename Actor >
D <iG*I class do_while
LQF;T7VKS) {
K_MEd1l Cond cd;
D[>:az` Actor act;
qsj$u-xhX public :
#VhdYDbW template < typename T >
Y1Ql_ struct result_1
}R*%q {
7{r7 typedef int result_type;
g3ukx$Q{> } ;
_N5pxe` "-:H$ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)a^&7 PcsYy]Q/ template < typename T >
%s}{5Qcl/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v}!lx)# {
6GuTd do
`C4(C4u {
U%Fa.bL~ act(t);
K-'uE) }
zeGWM,! while (cd(t));
@Mya|zb return 0 ;
%|4Kak]:Q }
o"qxR'V } ;
n{W(8K6d@[ U9BhtmY ,tXI*R 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3_RdzW}f 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。
:H>I`)bw 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。
mBL?2~M 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。
}>iNT.Lvd 下面就是产生这个functor的类:
U^}7DJ I`+,I`~u ?0 cv template < typename Actor >
otaRA class do_while_actor
w.rcYywI {
JV,h1/a(" Actor act;
W2`3PEa public :
Ro{xprE1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3K||( ) M8,Tv*~ template < typename Cond >
Jr'a_(~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IT#Li } ;
GsO(\hR6^ k^d^Todq. I\Y N! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$J<WFDn9 最后,是那个do_
F7<u1Rx] ES^JRX "C3J[) qC class do_while_invoker
-~RGjx {
8_wh9 public :
HP7~Zn)c template < typename Actor >
Q e/XEW do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.p Mwa {
/:!l&1l:p return do_while_actor < Actor > (act);
Z0M,YSn z }
UvU@3[fw } do_;
n5oX 51J 48S
NI 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
com4@NK 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
p7{H
"AC 最后来说说怎么处理break和continue
cDYOJu. 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。
*Ej;}KSv 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 ]