一. 什么是Lambda
~r6qnC2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
WhsTKy&E 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,
q/[)Z
@&( QXnL(z #`rvL6W q} EM+#h'%- class filler
wIIxs_2Q0c {
r<38; a public :
7yLO<o?9w void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
j_VTa/ } ;
_Kg:jal mr]IxTv +(*S@V$c 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
;#G)([ A>8uLO G} 445}Yw5;9 =#||&1U$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
q$Z.5EN 2XubM+6 4i>sOP3
B 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
K'EGm #I 3zU!5tg BD+V{x}P KPIc?|o/6 二. 战前分析
J fFOU!F\ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
7KOM,FWKe 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
i>w'$ { >L F
y:a !N- - for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y~CK&[H /* --------------------------------------------- */
AOhfQ:E 4 vector < int *> vp( 10 );
Ly1V@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
oqa]iBO /* --------------------------------------------- */
#E%0 o sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
LwQq0<v /* --------------------------------------------- */
-NW7ncB| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Sdl1k+u /* --------------------------------------------- */
'`$z!rA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
c=iv\hn /* --------------------------------------------- */
kGsd3t!' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,C%fA>?UF8 hm"i\JZ3N Z<6XB{Nh\ [m3[plwe 看了之后,我们可以思考一些问题:
1'wwwxe7 1._1, _2是什么?
rcUXYJCh- 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
O`_!G`E 2._1 = 1是在做什么?
WZ@/' [ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
@~v|t{G Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
jEwfa_Q% zi7,?bD Sq"O<FmI 三. 动工
*5'U3py 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
cs[_5r&: BFP (2j f$vWi&(
a[;TUc^I1F template < typename T >
MYgh^%w: class assignment
=~M%zdIXv {
<WN? T value;
bjvpYZC\5 public :
i`-,=RJ assignment( const T & v) : value(v) {}
rxZ%vzVQ> template < typename T2 >
w8$rt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
R4+Gmx1 } ;
G9y
0;br v0762w $I40 hk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
69#D,ME? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
n\8;4]n H4[];&]xr DK8eFyG^2 <BoDLvW> class holder
Y)*5M {
W`HO Q public :
w E^6DNh template < typename T >
C{mL]ds< assignment < T > operator = ( const T & t) const
Vsh7>|@ {
s ~'><ioh return assignment < T > (t);
H'N$Vv2q }
bqjj6bf'o } ;
sHC4iMIw Q>qx?
g "/ G^+u 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:
~ZbEKqni2 VJ1(|v{D4[ static holder _1;
r[>4b}4s Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~Q7)6% 3KFw0(S/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QJ{to% 而不用手动写一个函数对象。
m/W0vPM1 |3\$\qa 5fpBzn$ xlQl1lOX 四. 问题分析
9GdQ$^m 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
%YjZF[P 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
cR.[4rG' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
F0,-7<G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N<bNJD} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Pe_mX*0 ?@W=bJ8{ 五. 问题1:一致性
,0ZkE}<=w 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
\wW'Hk= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(ATvH_Z Y@WCp struct holder
x!$Dje} {
Ta;'f7Oz //
5r1{l%? template < typename T >
@o&.]FZs T & operator ()( const T & r) const
Gt{'` P,&9 {
xi5/Wc6 return (T & )r;
WU oGIT' }
}2qmL$ } ;
V'vDXzk\ B/#tR^R 这样的话assignment也必须相应改动:
q0Rd^c .eQIU$Kw!O template < typename Left, typename Right >
V&)lS Qw class assignment
0fc]RkHs" {
A)I4 `3E Left l;
}T!2IaAB Right r;
Qg]8~^Q< public :
nsChNwPX assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W)rE_tw,| template < typename T2 >
eM)E3~K:2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
NXhQdf } ;
cZ$!_30N+ iy&*5U 同时,holder的operator=也需要改动:
,BuN]9# -!]Ie4" template < typename T >
QW~-+BD assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
v] *(Wd~| {
FS.z lk\D= return assignment < holder, T > ( * this , t);
_;*|"e@^ }
>AcpJ|V F12tOSfu* 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。
xW84g08_, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
]s
lYr8m ~'/I[y4t return l(rhs) = r;
h'8w<n+%) 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。
}NQx2k0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
l@}BWSx&ms !6:q#B* template < typename Tp >
-BWkPq! class constant_t
!A>VzW {
p^_E7k<ag const Tp t;
[oOA@ public :
#A|~s;s>N constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
j\w>}Pc template < typename T >
)3i}(h0 const Tp & operator ()( const T & r) const
I0\}S [+H {
I+ipTeB^ return t;
QiU!;!s }
o6e6Jw } ;
QC:/xP \Yv<TzJ9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
W68d"J%>_ 下面就可以修改holder的operator=了
A:"J&TbBx G>hmVd template < typename T >
\!8`kC assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
.ON+ (
#n {
vfT<%Kl!' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
gIA{6,A }
c"+N{$ vp yVPkJ 同时也要修改assignment的operator()
#UREFwSL v2<roG6.V template < typename T2 >
^
K8JE, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_`!@ 现在代码看起来就很一致了。
Fj c+{;x \6B,\l]$t@ 六. 问题2:链式操作
e=t?mDh#E 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k
fx<T 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
LX<c(i 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
"AjtNL5 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
;S+c<MSl 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YBgHX [q s(7'*`G"h template < typename T >
F<q3{}1zR struct result_1
S EY {
*VT@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
an3HKfv } ;
T6f{'.w Mj$dDtw 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:
WNTm vx=I3o template < typename T >
JWG7QH struct ref
pt8X.f,iA {
P9J3Ii! typedef T & reference;
RM53B } ;
z;x`dOP template < typename T >
amf=uysr struct ref < T &>
MBCA%3z08 {
mQ#@"9l% typedef T & reference;
3nBbPP_ } ;
ww"ihUX *qg9~/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/qF7^9LtaY z)5n&w
S template < typename T >
[Dq7mqr$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
U'LO;s04m {
>p!d(J? return l(t) = r(t);
(H9%a-3 }
c< gM 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。
;?;D(%L 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mM~!68lR G*BM'^0+ 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
w_^&X;0^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h~elF1dG _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
L{2\NJ"+u +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!?tWWU%P) 最后的布局是:
#ITx[X89| Add
0c1}?$f[?% / \
\E.t=XBn Divide 5
( ~pcPGUG / \
{549&]/o _1 3
"}K/ b 似乎一切都解决了?不。
BmrP]3 W? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
}Iub{30mp 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
8BNsh[+ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
17{]QuqNF ^g[\.Q template < typename Right >
nx=#QLi assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%R;cXs4r Right & rt) const
Wnl8XHPn {
GMU<$x8o return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h.
i&[RnX }
LH4-b- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L5yxaF{] 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。
N(&FATZUW 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。
Yx&cnDx 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。
J+\F)k>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。
,@='.Qs4g 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?
ao{>.b 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:
P;
}Z
3! RYE::[O7 template < class Action >
$},:z]%D class picker : public Action
TFxb\ {
EhB9M!Y`@ public :
QY+#Vp<` picker( const Action & act) : Action(act) {}
#2ZXYH} // all the operator overloaded
&t%CuU]/@ } ;
`1EBnL_1 1`O`!plD+ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
46_<v=YSJ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
'n:Ft -|[_j$g template < typename Right >
=La}^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
)[oU|!@ {
*BXtE8
BU return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$%r|V*5 }
T|.Q81.NE 3!Qt_, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ts;_T..L 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
7gVWu" )SA$hwR template < typename T > struct picker_maker
%hrv~= {
3jS= typedef picker < constant_t < T > > result;
<Dm6CH } ;
MP}H
5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
18[f_0@ # {
f=K1ZD typedef picker < T > result;
:VN<,1s9p^ } ;
8@hzw~> LOnhFX
下面总的结构就有了:
A^ ,(Vyd 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。
"fpj"lf- 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。
b V9Z[[\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ysr{1! K 至此链式操作完美实现。
(X!/tw,. %4 SREq i"rMP#7 七. 问题3
a|nlmH"l 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。
_9z/>e OM4s.BLY template < typename T1, typename T2 >
=oQzL ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2jhVmK {
0[v :^H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
m/eGnv;! }
On'3K+(_ 6km
u'vw 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:
fykN\b {t=Nnc15K template < typename T1, typename T2 >
keJec`q=X struct result_2
%+I(S`} {
k2t?e:)3zr typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
w:Lu } ;
Ep?a>\ "~V}MPt 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?
MxdfuFss 这个差事就留给了holder自己。
v,D_^?] @ y5Pw*?kn gE
,j\M* template < int Order >
JG( < class holder;
w4x 8
Sre template <>
mKsj7 class holder < 1 >
`|/|ej]$P {
ESomw public :
BPG)m,/b template < typename T >
~HYP:6f struct result_1
rqF PUp {
PzV(e)~7 typedef T & result;
?ft_ } ;
Bw_Ih|y,w template < typename T1, typename T2 >
&)X<yd0 struct result_2
<rC#1wR4 {
4X\*kF% typedef T1 & result;
]Ea7b } ;
z=K5~nU template < typename T >
i*^K)SI8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
RChY+3,L) {
,gOQIS56 return (T & )r;
;etQ }
ttsB'|ps template < typename T1, typename T2 >
|E~X]_Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gMGg9U$@ {
aJ}sYf^ return (T1 & )r1;
pc.0;gN }
DY07?x7 } ;
O,>&w5 ks r5P~ template <>
EmUxM_T/2 class holder < 2 >
7q^/.:wlf {
Z~c7r n public :
^=W&p%Y(! template < typename T >
0ay!tS
dN struct result_1
=#V11j {
Z|/):nVP7 typedef T & result;
F4&N;Zm2 } ;
&.z/dFmG template < typename T1, typename T2 >
]rN fr- struct result_2
+[qkG.
O {
L_.}z)S[\ typedef T2 & result;
u!-eP7;7 } ;
b>7ts_b template < typename T >
|M?HdxPa typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@\h(s#sn {
Ue8D:CM return (T & )r;
}O>Zu[8a }
;VuB8cnL` template < typename T1, typename T2 >
os.x|R]_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CC09:L? {
eLTNnz return (T2 & )r2;
BE+YqT }
Q:M>!| } ;
sy`s$Ed! +|H'Ij$ 6wd]X-G++ 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> >。
Q|1bF!#(1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&7W6IM 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y{yr-E #~M 2G-?
P"4l@ return l(i, j) = r(i, j);
1CM1u+<iZ
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
*nc4X9 [>:gwl
_\ return ( int & )i;
8$vH&HdI return ( int & )j;
C5M-MZaS 最后执行i = j;
e||_j 可见,参数被正确的选择了。
%OtW\T=u =z/F=1^< D1n2Z:9 2|=_kN8; kwL)&@ 八. 中期总结
Ih7Eq/iu 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
d0=nAZZ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a82mC r 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
q"Md)?5N 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#Kl2K4 +o3g]0 z3C^L ul?BKV+3E qLP+@wbJ asi1c
y\ 九. 简化
X]fw9tZ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
V~_nyjrJM 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
PsgzDhRv 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
K;qZc\q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9C$!tz>>+i +-*/&|^等
j VZi_de 2. 返回引用。
)|{{}w~` =,各种复合赋值等
.+Ej%|l% 3. 返回固定类型。
-^b^ 6=# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
r+\z0_'
w6 4. 原样返回。
%p9bl ,x operator,
ie(7m|. 5. 返回解引用的类型。
(<l2 ^H operator*(单目)
v'!Ntk 6. 返回地址。
3+-(;>>\ operator&(单目)
Q]wM/7 7. 下表访问返回类型。
X*"Kg operator[]
nIjQLx 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4I-p/&Q operator<<和operator>>
//Gvk|O1 O i0;.<kX 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。
JY2
F-0t) 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
j''Iai_ aAri template < typename Left >
"Y!dn|3 struct value_return
4l''/$P {
YBD {l template < typename T >
-W_s]oBg struct result_1
.Y|\7%( {
V,+[XB typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tFaE cP } ;
.( h$@|Y {^W,e ^: template < typename T1, typename T2 >
\.c
)^QQ struct result_2
Hg`{9v {
V]]qu:Mh8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`z_7[$\~ } ;
&HK s > } ;
!C#RW=h9 rcZ SC3 eeU$uR 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@MB _gt)7? _vdxxhJ=P3 下面我们来剥离functor中的operator()
ik*)j 首先operator里面的代码全是下面的形式:
n^\;*1%$c@ Qcy`O
m^2 return l(t) op r(t)
38rZ`O*D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5|CiwQg|,p return op l(t)
ZZU 8B?) return op l(t1, t2)
#(
sNk,^Ax return l(t) op
=&pN8PEn\ return l(t1, t2) op
&fW=5' return l(t)[r(t)]
s[q4K return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
U"+ ry.3` ig}e@] 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
DBBBpb~~ 单目: return f(l(t), r(t));
K$cIVsfr return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1=Zw=ufqV 双目: return f(l(t));
\Byk`}
9 return f(l(t1, t2));
B bw1k 下面就是f的实现,以operator/为例
SECQVA_y` RQCQGa^cP struct meta_divide
V;-.38py {
Ue#yDTjc template < typename T1, typename T2 >
=Rx?6% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J,G9m4Z7 {
cXcx_- return t1 / t2;
(VaN\+I:T }
RVnyl`s } ;
h+3Z.WKhwP YC&jKx .> 这个工作可以让宏来做:
g0j4<\F2\ lo UwRz #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
` G=L07 template < typename T1, typename T2 > \
)H9*NB8% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(oitCIV 以后可以直接用
bmVgTm& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
W)!{U(X 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
5@D7/$bLp
(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。。。)
$xtE+EV.p yVI;s|jG tOg
8L2 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
DRW.NL o oPu|Q^I= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@k+G
Cf class unary_op : public Rettype
~}IvY?!; {
SxZ^ "\H Left l;
%<C
G|]W public :
G0QXf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DIqT>HHZ pOVghllO template < typename T >
zrU$SWU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tOM3Gs~o6z {
QHzX
5$IM return FuncType::execute(l(t));
xbrmPGpW$ }
{vT55i<mk abaQJ| template < typename T1, typename T2 >
DV[ Jbl:) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@`;Y/', {
W
B*`zCM return FuncType::execute(l(t1, t2));
5Ue^>8- }
v^],loi<V } ;
<`xRqe:&9 aY[ 0A_ mU+FQX 同样还可以申明一个binary_op
oiv2rOFu 8<-oJs_o+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5d?!<(e6 class binary_op : public Rettype
{#*? S>DA {
380-> Left l;
#
5f|1O Right r;
(C l`+ V public :
`,-hG binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"T a9
&&9c&xgzE template < typename T >
!UBDx$]^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c,+(FQ9 {
F%.9fUo return FuncType::execute(l(t), r(t));
{|5$1v }
?]\W8) < k+fKl template < typename T1, typename T2 >
e.}3OK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LD~Jbq {
`F2*o47|t return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^KZAYB9C }
*)NR$9lGv } ;
B)DC,+@$ Jl>at F/h :&B:; 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
)pS_+ZF 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
V^ fGRA DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{FJX 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。
M8?#%x6;N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
urrO1 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。。。
u_4:#~b 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?b@q5Y 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)
_PyW=Tj 下面是修改过的unary_op
5"}y\ %%as>}. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?K4.L?D#J class unary_op
I[g?Ju > {
:^H9W^2 Left l;
Zc4(tf9 8L7Y
A)u public :
z<oE!1St TRk
?8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
co<2e#p; 4aalhy<j template < typename T >
~Q_)>|R2 struct result_1
P e$^Mo.q {
6`DwEs?Y{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V`g\ja*Y } ;
m6_~`)R8 #}/cM2m template < typename T1, typename T2 >
QDjW!BsX3 struct result_2
q'%[[< {
.Y u<% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_Sly7_ } ;
0+K`pS' 5U-p'c9IC template < typename T1, typename T2 >
*or2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NIGB[2V( {
mh
A~eJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$ ]W[y= }
LsJs Q
h d`?U!?Si template < typename T >
YW?7*go'Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{k_ PMl0G {
K2x6R return OpClass::execute(lt(t));
60hNCVq% }
P\q <d R<n8M"B } ;
L,C? gd@" aPD?Bh>JU J ?ztn 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
}t@f|TX 好啦,现在才真正完美了。
m4Phn~>Gg 现在在picker里面就可以这么添加了:
3}>: L _vblUDq template < typename Right >
Q^a&qYK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pBSq%Hy: {
BKE\SWu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~rgf{oGz }
C<[d 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。
Y|%anTP mP9cBLz qZ8|B G0I~&?nDa TJHN/Z/ 十. bind
a&$Zpf!! 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
=@xN(]( 先来分析一下一段例子
J 6(~>g l5FuMk- Y%78>-2L int foo( int x, int y) { return x - y;}
y2z{rd bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
qpb/g6g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
cm@jt\D 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
"
Sc5qG 我们来写个简单的。
)ZT6:) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=dgo!k 对于函数对象类的版本:
Q^$ghZ6V ZhhI@_sz template < typename Func >
5~@?>)TBv struct functor_trait
;\<""Yj@l {
|RR"'o_E typedef typename Func::result_type result_type;
zb"rMzCH } ;
SQh+5 对于无参数函数的版本:
:d;[DYFLxb 69t7=r template < typename Ret >
!OPSS P]- struct functor_trait < Ret ( * )() >
,9=gVW{ {
>%9^%p^ typedef Ret result_type;
J?._/RL8- } ;
qq
OxTG] 对于单参数函数的版本:
lemVP'cn pTcbq template < typename Ret, typename V1 >
*-?Wcz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
EfFz7j&X {
Yuwc$Qp) typedef Ret result_type;
7#~4{rjg } ;
|w=Ec#)t4 对于双参数函数的版本:
S-isL4D.Z gzVtxDh template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*,"jF!C&[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
[dl+:P:zc {
Ee{ `Y0 typedef Ret result_type;
i~9?:plS } ;
ETM2p1ru0 等等。。。
K@q&HV"'. 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
j*tk(o}qG bsB},pc template < typename Func >
Dq?E\ struct func_return
fZ[kh{| {
inYM+o!Ub template < typename T >
i][f#e4 struct result_1
ID)^vwn {
gh TcB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qv
*3A?uzr } ;
24//21m XAkK:}h template < typename T1, typename T2 >
E [S?
b=^ struct result_2
Iha[Gu {
F;#zN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h aCKv } ;
cI2Fpf`2Wj } ;
1hR
(N OFL|RLiD o*X]b] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2R~6<W+&:> xZX`%f- template < typename Func, typename aPicker >
W$r^ class binder_1
b 8>q; {
xPt*CB Func fn;
7skljw( aPicker pk;
ZT6V/MD7T. public :
0x\2#i cg,Ua!c template < typename T >
@@Q6TB struct result_1
{J2#eiF {
Zb."*zL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"#2pT H~ } ;
@}(SR\~N] flP>@i:e6 template < typename T1, typename T2 >
7Re-5vz
R struct result_2
BBxc*alG0 {
#EJP(wXa typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b
vRB } ;
gY!N3 *: fYB*6Xb,w binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.$Y?
W< *<IR9.~{6% template < typename T >
b0 & typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l x e`u}[ {
TiyUr [ return fn(pk(t));
m2(E>raV6 }
T6uMFD4 | template < typename T1, typename T2 >
<4c%Q) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pA.._8(t {
+< yhcSSTB return fn(pk(t1, t2));
yAG+] r }
C',6%6P } ;
0Gsu i6Qb[\; T#@{G,N 一目了然不是么?
H@D;e 最后实现bind
(~&w-w3 BqB|Fo Ns<?b;aK template < typename Func, typename aPicker >
q jz3<`7- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hbI;Hd {
(rcMA>2= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hm\\'_u }
u]E.iXp t`YWwI. 2个以上参数的bind可以同理实现。
=u=Kw R 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。
qnJ50 VVW 99u/fk L 十一. phoenix
.x-J44i@/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$mpO?D J~ ^I`a; for_each(v.begin(), v.end(),
Blk}I (
'Jydu do_
xQU"A2{}> [
3z3_7XI cout << _1 << " , "
.'j29 6[u ]
$:EG%jl .while_( -- _1),
VI_+v[Hk/ cout << var( " \n " )
]
8Tzr )
6+3 $:? );
jj,r <T l5k?De_(x 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:
ORBxD"J& 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
: @6mFTV operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&94W-zh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xS8,W M'2r@NR8 g)R1ObpZ template < typename Cond, typename Actor >
m#\[m<F class do_while
g
jxS {
qTM%G- Cond cd;
X>zlb$ Actor act;
fF;h V public :
Ur!~<4GO template < typename T >
eT[&L @l]b struct result_1
H0>yi[2f {
f~ZEdq8 typedef int result_type;
fu4!t31 } ;
0V`[Zgf 8lP6-VA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
L:@fP~Erh {@.Vh] template < typename T >
G1d(,4Xp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`}fw1X5L {
|cd-!iJX- do
(3;@^S4&w {
zzIr2so act(t);
e2w&&B- }
EzpFOqJG while (cd(t));
|V|+lx'sc return 0 ;
%3o`j< }
KX4],B5 + } ;
5iM[sg[y9 %8r/oS hXB|g[zT 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9Ah[rK*} 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。
8-Me.2K 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。
|"]PCb)! 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。
I=Ijdwb H 下面就是产生这个functor的类:
tR)H~l7q )D/ 6%]O FTf<c0 template < typename Actor >
P^)q=A8Z# class do_while_actor
4kl Ao$ {
X`JVR"=4 Actor act;
[4Q"#[V&9 public :
:O-1rD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+L%IG ub K7B |p template < typename Cond >
rv7{Ow_Y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
pqR\>d0 } ;
m3.sVI0I Q(Gl{#b nwmW.(R4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1m@^E:w 最后,是那个do_
9 OT,TpA ,[!LCXp EWjgI_- class do_while_invoker
"%6/a7S {
Z?G&.# : public :
0-d>I@j template < typename Actor >
(zcLx;N
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M(Zc^P}N {
,wAz^cK| return do_while_actor < Actor > (act);
$}o
b,i^W }
sa&) #Z: } do_;
3tAU?sV! 9`B$V##-L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
T+IF}4ed 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
J'T=q/ 最后来说说怎么处理break和continue
;zH
HIdQ>- 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。
<q2?S 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 ]