一. 什么是Lambda
N$Y " c* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=z{JgD/ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
;
UiwH MRr</o \ 6EKgC1 !/ y!QXj class filler
@`-[;?> {
6OiSK@<Hk public :
[U#72+K void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
133I.XBU } ;
B .TB\j FVv8-- 4$/i%B#ad 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:
.t&R>9cZ^ Mfk2mIy T,fI BD: 7@.cOB`y@3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1[*UYcD <]C$xp<2 Nf3.\eR 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Bb&^{7 G>YAJo (vR 9H(# <?D[9Mk$ 二. 战前分析
IfO;S*Qt 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。
*F>v]8 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
!@u>A_ 30PZ{c&Rll e&ANp0|W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RUCPV[{b /* --------------------------------------------- */
(F7_S* vector < int *> vp( 10 );
+ SZYg[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5_0(D;Q /* --------------------------------------------- */
@
P@c.*}s sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
B:"THN^ /* --------------------------------------------- */
DlMe5=n-u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
dk
QaM@ /* --------------------------------------------- */
@4%L36k for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
k^$+n_ /* --------------------------------------------- */
J68j=`Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q0% wn
Y$fT9 D7]#Xk2 l?Y_~Wuw 看了之后,我们可以思考一些问题:
^^i6|l1 1._1, _2是什么?
d;Hn#2C 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。
syx\gz 2._1 = 1是在做什么?
W$JebW<z( 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
B)$c|dUV 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。
JB</euyV BY\:dx)mK =k}SD96 三. 动工
%CZ-r"A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}}QT HR Bhqft;Nuh bG&"9b_c }14{2=!Q template < typename T >
%I!:ITa class assignment
IUGz =%[ {
A>VI{ T value;
i$^)UZJ&0 public :
[=uo1% assignment( const T & v) : value(v) {}
DfJ2PX}q template < typename T2 >
qLncn}oNM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%zC[KE*~ } ;
SgMrce<; 0Q1FL MLV @RD+xYm 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#5sD{:f` 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[~W`E1, fsO9EEn7X D+ V7hpH- Mv|ykJoz" class holder
})vOaYT|- {
!.7udYmB public :
D0Z\Vvy template < typename T >
`&M{cfp_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
2Zuq?1= {
,O1O8TwUB0 return assignment < T > (t);
r%wA&FQ8U }
^IZ)#1U } ;
6
y"-I!& LL!.c g}&hl"j 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
k.h`Cji@ Z>F^C}8f static holder _1;
C7T(+Wd!, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@J[6,$UVu :Ud[f`t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]u-SL md 而不用手动写一个函数对象。
(VvKGh '"pd dGZntT2D RhF>T&Q 四. 问题分析
-O:_!\uA
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。
)/4(e?%= 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。
|sqZ $Mu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
R~L0{`
0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@#+jMV$g 下面我们可以对这几个问题进行分析。
p\wJD1s di9!lS$ 五. 问题1:一致性
Hx^!:kxk 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?|
z;]CmR@Ki 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
KH KS$D q^8EOAvnZ struct holder
k1z$e*u&r {
XA0(f* //
0X..e$ ' template < typename T >
3HG;!D~m; T & operator ()( const T & r) const
y-?>*fNo {
dYFzye return (T & )r;
@$Qof1j'% }
fi PIAT} } ;
G"
b60RQ O@8pC+#`Z 这样的话assignment也必须相应改动:
7k{2Upg; [}nK"4T"Ri template < typename Left, typename Right >
J.*XXM- V class assignment
%/"Oxi^G {
Gtv,Izt Left l;
qOCJT Og7 Right r;
Q>}2cDl public :
)G^TW'9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1F[L"W;r template < typename T2 >
|wxGpBau T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~KjJ\b)R } ;
ofc.zwH ,reJ(s 同时,holder的operator=也需要改动:
~ <0Z>qr PL0`d`TI template < typename T >
~%w~-O2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
TmRxKrRs {
fT:}Lj\L1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
n[xkSF^) }
$BN15x0/:~ yT OyDm- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
XR# ;{p+b 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a+41|)pt /%x7+Rl\-^ return l(rhs) = r;
!&kL9A). 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
(Ha@s^?.C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
UyYfpL"$A" ! U0z" template < typename Tp >
qcB){p+UQ class constant_t
`%K`gYhG1 {
W-2i+g) const Tp t;
khd5 Cf[ public :
";3*?/uM constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
`hh9"Ws% template < typename T >
XaI;2fMGI const Tp & operator ()( const T & r) const
;uI~BV*3 {
$Ptk|qFe return t;
W+>wu%[L }
A//?6OJx? } ;
8Vl!|\x5 O>r-]0DI[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
IxSV? k
下面就可以修改holder的operator=了
>X}{BDMb. V%L/8Q~ template < typename T >
g1m-+a assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@_'OyRd8 {
sPYX~G&T return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ayx^Wp*s }
*3{J#Q6fk3 Qez SJ
io 同时也要修改assignment的operator()
@98;VWY\ O??vm?eo template < typename T2 >
'E]A.3-Mt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
<)m%*9{ 现在代码看起来就很一致了。
:{g7lTM ,4F,:w 六. 问题2:链式操作
X33v:9= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
MOz}Q1`a 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
VC&c)X 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
B+VuUt{S 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
9w~cvlv[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
q|#MB7e/ ))#'4 template < typename T >
TYS\95< struct result_1
4Kp L>'Q= {
s3t!<9[m typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/lD?VE } ;
[$\>~nj= :iCM=k 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:
XF,<i1ZlM )q^ Bj$ template < typename T >
P;91~``b- struct ref
e1 a*'T$z {
-zfoRU v typedef T & reference;
D&{
*AH%Q } ;
b](o]O{v template < typename T >
D!FaE N struct ref < T &>
,"
R>}kPli {
KsdG(.I+ek typedef T & reference;
a8uYs DS } ;
o" _=K%9 z]#hWfM4B: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
B4W\
t{ 2"/yEg*= template < typename T >
7 ^I:=qc72 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ey1Z/| {
5{l1A(b return l(t) = r(t);
:$H!@n*/R }
}5gr5g\OtP 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。
_vrWj<wyf 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w=J4zkWk T%I&txl 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
RsSXhPk? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
W"sr$K2m| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
b~Z=:'m8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D s-` 最后的布局是:
y4F^|kS) [ Add
gg]~2f / \
-J$g(sikt Divide 5
7kz-V. / \
960qvz! _1 3
HHS45kg[c 似乎一切都解决了?不。
K5flit4- 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。
1j3=o }m 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。
+WF.wP?y 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:
0=[0|`x Y6eEGo"K.+ template < typename Right >
S<oQ}+4[~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
iHz[Zw^.s Right & rt) const
hx!`F {
Nlt4) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
YFx=b!/s }
:XS"#^aJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Dd/}Ya(Gi 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。
1%eLs=u? 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。
{
/<4'B 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。
T-P@u-DU 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。
T
T"3^@ 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?
0xBY(#;Q 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:
R<g =\XO'y JuJ5qIal template < class Action >
N$Hqa^!'T class picker : public Action
&&C~@WY,r {
FmA-OqEpA public :
c!D> {N
picker( const Action & act) : Action(act) {}
Zr"dOj$Jf // all the operator overloaded
(3fPt;U } ;
oQvFrSz A?Sm-#n{ 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。
faVS2TN4 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:
s^PmnFR Y'_ D<Mp template < typename Right >
g{a d0.y, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{Gkn_h-^ {
&7F&}7*c return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\X opU" }
z(UX't (q n4*'B* Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-A@U0=o 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。
[+DNM
2A 7ukDS] template < typename T > struct picker_maker
CjZ6NAHc {
'#f?#( typedef picker < constant_t < T > > result;
~~dfpW _" } ;
IMR$x(g=
F template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nO
[QcOf {
J~2CD*v typedef picker < T > result;
m){&:Hs } ;
}rxFS
<j M=Is9)y 下面总的结构就有了:
ddMM74 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
p;ZDpR picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
f[M"EMy picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&|] Fg5 至此链式操作完美实现。
Vx(;|/: !L$oAqW bVOO) 七. 问题3
*<3iEeO/R 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。
EEg O 9oD#t~+F4 template < typename T1, typename T2 >
1
'%-y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_^3@PM> {
KqY>4tb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|Kn^w4mN }
cFxSDTR [r~~=b7*[ 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:
RA~_]Hk F~P/*FFK template < typename T1, typename T2 >
c$.T<r)Z struct result_2
P#9-bYNU {
&`5 :GLV typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lc-*8eS } ;
+{bh gU*I;s> 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?
> hesxC! 这个差事就留给了holder自己。
CY\mU_.b CCwK8`% <sF!]R&4 template < int Order >
lZ+/\s,]| class holder;
A8`orMo2 template <>
m&{rBz0 class holder < 1 >
$q=hcu {
^:$j:w?j public :
5[ hlg(eb template < typename T >
)%1&/uN) struct result_1
<#!8?o&i {
,P1G?,y typedef T & result;
kfIbgya } ;
JG1LS$p^ template < typename T1, typename T2 >
_4A&%> struct result_2
]n/jJ_[ {
r6/<&1[ typedef T1 & result;
s
UvKA0 } ;
^&e;8d|f{ template < typename T >
QTJrJD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ol1AD: Ho {
4O9tx_<JG return (T & )r;
*,_2hvlz }
y& Gw.N}<r template < typename T1, typename T2 >
LE Jlo%M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/Ir 7
DZK {
7YSuB9{M return (T1 & )r1;
]lC4+{V }
<4S F~i } ;
zh?xIpY H==X0 template <>
ook' u}h class holder < 2 >
8Na}Wp;|Gi {
<:H public :
X@G[=Rs template < typename T >
ZO]E@?Oav struct result_1
-U&098}<K {
!k ;[^> typedef T & result;
',<{X(#( } ;
">rsA&hN- template < typename T1, typename T2 >
E%KC'TN^D struct result_2
"4k"U1 {
oTZo[T@zRx typedef T2 & result;
hlt9x.e.A } ;
lb=2*dFJ1 template < typename T >
F\I5fNs@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s$e K66H {
kvY}
yw7 return (T & )r;
;g!xQvcR }
Z{j!s6Y@{ template < typename T1, typename T2 >
IhtmD@H} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4"`=hu Q {
GA}hp% return (T2 & )r2;
kjQIagw }
})Ix.!p } ;
eU<]h>2 w/)e2CH ;w>Q{z 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> >。
gt(X!iN] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ss*LgK_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
R
A-^!4tX ~M|NzK_9 return l(i, j) = r(i, j);
`K@5_db\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`XFX`1 _S[Rvb1e return ( int & )i;
_CYmG"mY return ( int & )j;
Y,p2eAss 最后执行i = j;
exGhkt~ 可见,参数被正确的选择了。
+sV# Z, 4'7
v!I9 CYY
X\^hA 7cJO)cm0' C"V?yDy2~ 八. 中期总结
X}ey0)g% 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
hvwnG>m\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@8}-0c 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
yAZ.L/jyr 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8tG/VE[ e\+~ wt3Z?Pb @p?b"?QaB !]UU;8h~ NG4eEnic!a 九. 简化
rZwf%} 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。
4rGO8R 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Hj-<{#, 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:
;RTrRh0v 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0|qx/xo|- +-*/&|^等
]-+.lR%vd9 2. 返回引用。
TWD|1
di0 =,各种复合赋值等
/;]B1T7 3. 返回固定类型。
JCQx8;V%I 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^+Y-=2u: 4. 原样返回。
.T
N`p* operator,
bHlD m~5 5. 返回解引用的类型。
-O5(% operator*(单目)
A$$R_3ne 6. 返回地址。
RLeSA\di operator&(单目)
%<bG%V( 7. 下表访问返回类型。
T5X'D(\| operator[]
hc31+TL 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
P*nT\B operator<<和operator>>
@pEO@bbg> : Oz7R: 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。
Sj=69>m]5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?Sd~u1w8K !Sr0Im0 template < typename Left >
, L AJ struct value_return
&d &oP
{
{O3oUE+ template < typename T >
yScov)dp( struct result_1
i32_ZB Z?y {
(Mire%$h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'"G
%0y } ;
+h9l%Pz +X|m>9 template < typename T1, typename T2 >
Wvzzjcr(j struct result_2
N4JqW {
Q,`2DHhK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
3R$CxRc: } ;
&xMJ^Nv } ;
}G:uzud10 S<bz7
k9 O'yjB$j 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
")[Q4H;V JQVw6*u{ 下面我们来剥离functor中的operator()
;JD3tM< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Gh>fp ~jCpL@rS return l(t) op r(t)
8BoT%kVeJv return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6XxG1]84 return op l(t)
&j~|3 return op l(t1, t2)
.]sIoB-54 return l(t) op
\i;~~;D return l(t1, t2) op
1\.zOq# return l(t)[r(t)]
P.H/H04+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
TF iM[ &s}@7htE 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
%(7wZ0Z 单目: return f(l(t), r(t));
<:yq~? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6^z\;,p 双目: return f(l(t));
ff5
Lwf{{ return f(l(t1, t2));
i4n%EDQ 下面就是f的实现,以operator/为例
?M{6U[? {J6sM$aj struct meta_divide
#SLxN AH {
EX_sJ c template < typename T1, typename T2 >
re 1k] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$rQFM[ {
A>1p]# return t1 / t2;
]38<ly7 }
j7HlvoZV } ;
~RLx; ))+98iU1s 这个工作可以让宏来做:
zt>_)&b _*?"[TYfX #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
P@S;>t{TD template < typename T1, typename T2 > \
8KELN(o$ 7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8iH;GFNJ7' 以后可以直接用
L)nVpqm DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
BnnUUaE 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
q?]@' ^:; (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。。。)
)D-.7m.v] _>)"+z^r cZX&itVc: 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
bZlLivi 1S.e5{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2Q'XB class unary_op : public Rettype
08n%%
F {
a):Run Left l;
jvQ+u L public :
pZJQKTCG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R{Kd%Y:2Y g l\$jDC9 template < typename T >
E `j5y(44 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/$.vHt5nt {
@ un return FuncType::execute(l(t));
;gu>;_ }
_x|8U'|Ce {hq ;7 template < typename T1, typename T2 >
sluZ-,zE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j[ZniD {
xW;[}t-QS return FuncType::execute(l(t1, t2));
G~hILW^ }
> FcA, } ;
C05{,w? cyP*QW[ qsRfG~Cg 同样还可以申明一个binary_op
"91Atb;hJ W]Y!ZfGnN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LW
3J$Am class binary_op : public Rettype
}(%}"%$ {
`L[32B9 Left l;
p1gX4t]%}a Right r;
k@)m- K public :
}b\q<sNE{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
IS*"_o<AR JOne&{h]J" template < typename T >
Tvw2py q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`xAJy5 {
#_L& return FuncType::execute(l(t), r(t));
#cF8)GC }
ao5yW;^y ^V,/4u template < typename T1, typename T2 >
dv}R]f' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O|TwG:! {
^F0jI5j ). return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[)6E)E`_e }
bme#G{[)Y } ;
Q
pc^qP^- 5@rqU(]< )w?$~q 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
im[gbac 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4qcIoO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
x]+KO)I 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Y+yvv{01 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
n.UM+2G 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
>#n-4NZ;p9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
QN a3S* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
g
UAPjR 下面是修改过的unary_op
qa`(,iN A-!qO|E[- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
r_Yl/WW class unary_op
`a-T95IFy {
'n.9qxY; Left l;
z:jF)N WY~[tBi\ public :
1L
qJ@v0 rL/7wa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
He;%6OG{ ]H'82a template < typename T >
0]0M>vx
u struct result_1
`ViNSr):J {
:>ST)Y@]w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
< io8
b|A } ;
%=
;K>D :@A;!'zpL template < typename T1, typename T2 >
"A`'~]/hE struct result_2
:%]R x&08 {
uQ+$Hzx X typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V)jhyCL } ;
@<JQn^M 4DM|OL`w template < typename T1, typename T2 >
vrx3O typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CnA)>4E*' {
emIbGkH return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o*1`, n }
I _G;;GF m 4LM10 template < typename T >
_JO @O^Ndd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X1D:{S[ {
X^^ D[U return OpClass::execute(lt(t));
S$/3K q }
t^;Fq{> SntYi0,` } ;
*heQ@ww D];([:+4 cSDCNc*% 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
^P`'qfZ 好啦,现在才真正完美了。
=B%e0M 现在在picker里面就可以这么添加了:
FEswNB(]* nE%qm - template < typename Right >
V7i`vo3Cc picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}}R!Y) {
{0{$.L return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:?W:'% (`[ }
8[IifF1M=& 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。
.Dxrc ;KN@v5`p 3_/d=ZI\ !PbFo%) ka[NYW{. 十. bind
P*sCrGO% 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。
Sd11ZC6 先来分析一下一段例子
e 3oIoj4o VH65=9z KphEw[4/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
{u3u%^E;R bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
H@2+wr)$} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1D]wW%us 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
DO{4n1-U 我们来写个简单的。
(E[hl 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&p/k VM 对于函数对象类的版本:
>@iV!! biK.HL\V template < typename Func >
&|*| struct functor_trait
>X)G`N@! {
Pw.+DA typedef typename Func::result_type result_type;
aQ\O ]gCE } ;
? GW3E 对于无参数函数的版本:
m!(K +R$KEGu~0Y template < typename Ret >
Ne_>%P|I_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
h 42?^mV4? {
;Yj&7k1 typedef Ret result_type;
<0}'#9>O } ;
%)V3QnBO 对于单参数函数的版本:
HrxEC)V6# 5~QB.m,> template < typename Ret, typename V1 >
RL9P:]
^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
U"Oq85vY {
<'33!8
G typedef Ret result_type;
$<PVzW,$o } ;
\ S R 对于双参数函数的版本:
>O=V1 +^:K#S9U template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1cega1s3xR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
HR {
ysPW< typedef Ret result_type;
Jsl,r+'H } ;
R)z|("%ec 等等。。。
s#3{c@^3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:8g \B{ oY:>pxSz<@ template < typename Func >
[Ma9 struct func_return
]W,g>91m {
kEh# 0 template < typename T >
H++rwVwj#h struct result_1
<Jz>e}*) {
XMdYted typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6D<A@DR9J } ;
!$HWUxM;p &D#v0!e~x template < typename T1, typename T2 >
`x{gF8GV struct result_2
:1Cc~+]w(u {
P@#6.Bb#V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E3qX$|.$/ } ;
~MX@-Ff } ;
^y,ip=<5\3 3ssio-X p"Y= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
H Vy^^$ 0a5P@;"a template < typename Func, typename aPicker >
'I2)-=ZL6 class binder_1
IcZ 'KV {
NR5A"_' Func fn;
>KJ]\`2>)c aPicker pk;
gMbvHlT public :
Z[VKB3Pb8 g@L4G?hLn template < typename T >
-~g3?!+Hb struct result_1
;DTNw= {
<Jx{Uv typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PZ s } ;
Z:Wix|,ONS EMo6$( template < typename T1, typename T2 >
IP3-lru struct result_2
>*MB_m2| {
6dh PqL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Velmq'n } ;
foeVjL:T tj0vB]c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6yU~^))bx #LZ`kSlv4 template < typename T >
)Jc>l;G(M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!Zrvko {
x9=lN^/4 return fn(pk(t));
-:QyWw/d }
`#V"@Go template < typename T1, typename T2 >
?cJ$= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jL# ak V {
*=8)]_=f return fn(pk(t1, t2));
+2?[=g4;} }
?/\;K1c p } ;
C"}x=cK xl3U !l~hO 一目了然不是么?
ra3WLK 最后实现bind
@P-7a`3* A28w/=e7 3O.-'U1K template < typename Func, typename aPicker >
khR3[ju {^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
D7@10;F}[ {
-}(W=r\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
86Rit!ih }
}MX`WW0\]Z ~?p
> L 2个以上参数的bind可以同理实现。
ms$o,[ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
%wO~\:F8 h\5
7t@A 十一. phoenix
\@xnC$dd/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W)l&4#__( >iCMjT]4 for_each(v.begin(), v.end(),
_I9TG.AA. (
GHkSU;}) do_
p#&6Ed*V [
'D4NPG`z cout << _1 << " , "
^~0r+w61 ]
KQqlM .while_( -- _1),
?z6C8T~+ cout << var( " \n " )
&$=F$ )
IH0Uq_ );
0C7"*H0R g N[r*:B 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:
x\=h^r#w 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
M]W4S4&Y= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YcI]_[ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
S.I<Hs ]Cj&C/( A-~)7- template < typename Cond, typename Actor >
gp}S 1 class do_while
k4@GjO1"$ {
(X8N?tJ Cond cd;
L]VK9qB Actor act;
4 (yHD public :
{hl_/
aG template < typename T >
G$Dg*< struct result_1
+X< Z
43 {
y`N1I typedef int result_type;
Z`
Aiw."| } ;
q<1@ut K,R Ia0) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
QhZ%<zN q"Xls( template < typename T >
t!~mbx+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LKm5U6 {
BP7_o63/G do
Pa.!:N- {
^'h~#7s act(t);
-{<%Wt9 }
B)(A#&nrb while (cd(t));
#qPk ,a return 0 ;
C?|gf?1p }
1/gh\9h } ;
3drgB;:g` H1w;Wb1se +V) (,f1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4b#YpK$7U 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
}A#FGH+ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
>?kt3.IQ!X 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
YONg1.^!( 下面就是产生这个functor的类:
JmBYD[h, kN_LD- h$k(|/+ template < typename Actor >
!b7H class do_while_actor
*8Lym,] {
iCHZ{<k Actor act;
#*~ ( public :
.1}u0IbJ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
a5)+5 2q#$?qs_b template < typename Cond >
l0
1Lg6+S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[]Z6<rC| } ;
`wq\K8v 7W>T=
@ bXJE 2N
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
MF1u8Yl:0 最后,是那个do_
snK/,lm. [Nq4<NK 8xNKVj)@ class do_while_invoker
mr;WxxO5 {
A[b'MNsv public :
c"|^Lo.
template < typename Actor >
cO<x:{` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
zR/ATm]9 {
6q5V*sJ& return do_while_actor < Actor > (act);
9/'j<v6M }
Mn=_lhWK } do_;
JRG7<s$ _[<I&^% 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}3+(A`9h f 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
I[R?j?$}> 最后来说说怎么处理break和continue
s^AYPmR6 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
,7'l$-r l 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 ]