一. 什么是Lambda
4A{|[}! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?:^mBb)T 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,
n?#!VN3 w&Dv8Wv+Oq ?&WYjTU]H C2]Kc{4 class filler
B;Nl~Y| \ {
SEQ%'E5-' public :
aRj>iQaddx void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ZWc+),X } ;
s30
O@M)) P7r'ffA O9v_y+M+M 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:
Mr+@c) qv
3^5d <Y 4:'L6 >-T`0wI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N;F)jO
xsl iMF<5fLH& `|1MlRM9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ocwG7J\W >Sk[vI0Y #)+- lPe I^*'.z!4Q 二. 战前分析
1`f_P$&Z_J 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Ocg"M Gb 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
^s7,_!.Pq %kf>&b,Mi `T ^G^7& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\a"Ct' /* --------------------------------------------- */
u]C`6)> vector < int *> vp( 10 );
O(2cWQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?{o/I\\ /* --------------------------------------------- */
[~5p>' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
maMHZ\Q /* --------------------------------------------- */
-y) ,Y
| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/rB{[zk /* --------------------------------------------- */
)!9Ifk0KH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Tm+;0 /* --------------------------------------------- */
dtM[E`PL for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
NQTnhiM7$ !.-tW7 ]>##`X
&'|B =7 看了之后,我们可以思考一些问题:
h4&;?T S 1._1, _2是什么?
;'T{li2 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。
v|Jlf$> 2._1 = 1是在做什么?
!Gs} tiMH 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
4z7G2 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
A )nW R U"/2i PsjbR 三. 动工
]*"s\ix 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XY7Qa!>7j W@L3+4 xc
1A$EY
V+MK'<#B template < typename T >
=Cf] class assignment
yT /EHmJ {
L6:h.1 U$ T value;
qX:B4,|ck public :
4\X||5.c assignment( const T & v) : value(v) {}
v vu<:16 template < typename T2 >
2f, B$-# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-xmf'c9P } ;
eOO+>%Z
MlO-+}`_+ 4|J[Jdj 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@B1{r|-<^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
SDJH;c0 Pd=,$UQp s}x>J8hK l4'~}nn(Y class holder
my^ak*N {
f*((;*n; public :
q1Qje%9@t template < typename T >
S*W;%J5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
+}7fg82) {
n"{X!(RIcx return assignment < T > (t);
kka"C]! }
7 &)])
{Q } ;
>O{7/)gS^ M.%shrJ/ ^t.W|teD 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:
%n$^-Vc& {gF0Xm% static holder _1;
,krS-. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ND]S(C"? Dk)}|GJ()" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=WZ%H_oxi 而不用手动写一个函数对象。
6k0^ x Q a_T,t'6 vS;'}N c,5n,i 四. 问题分析
$N+6h# 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。
"X1vZwK8N 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。
Rph%*~' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2=*=^)FNI 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_+QwREP 下面我们可以对这几个问题进行分析。
97~K!'/^+y =v-2@=NJ`K 五. 问题1:一致性
_g|acBF 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?|
a%,fXp> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
T{MC-j _T9 4I~i)EKy6 struct holder
n[k1np$7?6 {
?T*";_o,B //
OD9 yxN>P template < typename T >
)q^ Bj$ T & operator ()( const T & r) const
P;91~``b- {
e1 a*'T$z return (T & )r;
-zfoRU v }
D&{
*AH%Q } ;
D5A=,\uk 0Qd%iP)6 这样的话assignment也必须相应改动:
ym%slg 3{J.xWB@: template < typename Left, typename Right >
Dx+K+( class assignment
o" _=K%9 {
z]#hWfM4B: Left l;
B4W\
t{ Right r;
"n?<2
wso public :
6 DP[g8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`.BR=['O template < typename T2 >
UmP'L! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2R@%Y/ } ;
}=GM?,7b &TT":FPR 同时,holder的operator=也需要改动:
V/y=6wUiSl 1kFjas`g template < typename T >
[8]m8=n assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
X ,
ZeD {
xPQL?. return assignment < holder, T > ( * this , t);
jXIEp01 }
bEpMaBN J/Q|uRpmqr 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。
j7/(sf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X%4h(7;v !Yh}H<w0 return l(rhs) = r;
pCt}66k} 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。
#)74X%4( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'DAltr< 9YC&&0 C@ template < typename Tp >
ki4f*Ej class constant_t
|~$7X {
*SZ>upg const Tp t;
}iNY_I c public :
\iZ1W constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
FMS2.E template < typename T >
njMLyT($ const Tp & operator ()( const T & r) const
Q4%IxR? {
1%eLs=u? return t;
/yYlu }
xH$%5@~ } ;
T-P@u-DU T
T"3^@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0xBY(#;Q 下面就可以修改holder的operator=了
R<g =\XO'y JuJ5qIal template < typename T >
N$Hqa^!'T assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&&C~@WY,r {
wItz cY1m return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
i QqbzOY }
D44I"TgqD G%OpO.Wf 同时也要修改assignment的operator()
k+\7B}7F q3\!$IM. template < typename T2 >
faVS2TN4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Yq;&F0paK 现在代码看起来就很一致了。
MVAc8d S #NF+UJYJ&' 六. 问题2:链式操作
# U`&jBU 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}#YQg0( 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
r5)f82pQ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\UQ],+H 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
@Z2/9K%1' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XI
g|G}i. 4~WlP,,M template < typename T >
jr1Se9u D struct result_1
lt%-m@#/ {
wea\8[U3" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+~:0Dxv W } ;
&
=sa yP !:J<pWN" 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
qS82/e)7 M=Is9)y template < typename T >
ddMM74 struct ref
p;ZDpR {
D[W}[r typedef T & reference;
2$Y3[$ } ;
h>Rpb#] template < typename T >
)fR1n}# struct ref < T &>
SD I,M {
L4mTs-M. typedef T & reference;
hGKdGu`0 } ;
.Bijc G @}{VM)Fc+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I)uASfT$ Y;PDZbK3 template < typename T >
]eL~L_[G\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}'_ :XKLj {
-(ER4# return l(t) = r(t);
e)og4 }
% NwoU%q 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。
Ug` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
s @3zx Nuo<` 6mV@ 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
Es,0'\m& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Ua!Odju*w _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
F13%)G( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<v-92? 最后的布局是:
"lb\c Add
6!o/~I# / \
2X +7bM Divide 5
lZ+/\s,]| / \
_4S7wOq5 _1 3
BC&^]M 似乎一切都解决了?不。
ix+x3OCip 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。
33S`aJ 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。
@) ]t8( 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:
~l@%=/m {.%0@{Y template < typename Right >
/iTH0@Kw; assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N}1-2 Right & rt) const
.y(@Y6hO {
^W{eO@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Is~yVB02 }
f(W,m
>.; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&<OMGGQ[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。
Kjvs@~6t 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。
9Z}S]-u/ 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。
p@`4 Qz 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。
m./*LXU 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?
%k~C-+ 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:
O/'f$ Zj36 Ez wF`3RjK template < class Action >
M |aQ)ivh3 class picker : public Action
Oym]&SrbS {
>4Fdxa public :
!WDn7j'A picker( const Action & act) : Action(act) {}
7E@$}&E // all the operator overloaded
W'8J<VBD } ;
i$2MjFC- HM;4=% 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。
k0R,!F 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:
[ )B@ puk4D template < typename Right >
_LLW{^V picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I-j(e)P(o_ {
6NP`P j R return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Gf!t< =T }
!$4Q]@ } 9,}fx+^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G;Pt|F?c 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
DB!uv[c t4*aVHT template < typename T > struct picker_maker
s"gKonwI2 {
15RI(BN typedef picker < constant_t < T > > result;
K4BTk! } ;
iFXUKGiV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4d,qXSKty {
&4a~6 typedef picker < T > result;
r< N-A?a } ;
N2 M?5fF q
oKQEG2 下面总的结构就有了:
Zz{[Al{ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
V/+H_=| picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Tm'l N5}&9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1KNkl,E 至此链式操作完美实现。
9G=A)j <5C=i:6% xUV_2n+ 七. 问题3
gogl[gHO 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
U!3uaz' [j]}$fFe template < typename T1, typename T2 >
ZC>`ca ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+;{rU& {
b*9m2=6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:C}KI) }
AqTR.}H pRb+'v&_k 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:
$u(M 4(} hPNQGVv template < typename T1, typename T2 >
+^o3}` struct result_2
]a&x' {
G*kXWEx
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
je$R\7B< } ;
H"kc^G+(R" O#<|[Dzw 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?
_oYA;O 这个差事就留给了holder自己。
bUEt0wRR LL6ON
} )4 VLm template < int Order >
@8}-0c class holder;
yAZ.L/jyr template <>
8tG/VE[ class holder < 1 >
W_Ws3L1;N {
htNL2N public :
Iltg0`
template < typename T >
@9
qzn&A struct result_1
Q7OnhGA {
6=aBD_2@ typedef T & result;
mUe@Dud } ;
MC[`<W)u template < typename T1, typename T2 >
H-PW( struct result_2
3tx0y {
!kjr>:)x typedef T1 & result;
`:B } ;
kfG 65aa>_ template < typename T >
j.G.Mx" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>8.v.;` {
;8
/+wBnm return (T & )r;
UGezo3} }
H_xQ>~b template < typename T1, typename T2 >
a`GN@
8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E:LQ! {
_tWfb}6;Zb return (T1 & )r1;
)SlUQ7f> }
jQw`*Y/, } ;
O_%PBgcJr qJAv=D template <>
?Sd~u1w8K class holder < 2 >
!Sr0Im0 {
, L AJ public :
&d &oP
template < typename T >
{O3oUE+ struct result_1
yScov)dp( {
.,BD D PFB typedef T & result;
0'`8HP } ;
iMY0xf8l template < typename T1, typename T2 >
u"
NIG struct result_2
)b:~kuHi {
bl!f5RO S( typedef T2 & result;
GhfUCW% } ;
N4JqW template < typename T >
Q,`2DHhK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3R$CxRc: {
&xMJ^Nv return (T & )r;
]I.& .?^i0 }
S<bz7
k9 template < typename T1, typename T2 >
1Ag ;s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ofJ]`]~VG {
JQVw6*u{ return (T2 & )r2;
;JD3tM< }
Gh>fp } ;
;Kd{h `__?7"p
)\ E?c{02fu 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
GF/x;,Ae 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
I}]@e^ ~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gPhw.e"" +e3WwUx return l(i, j) = r(i, j);
po](6V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{ ves@p>? 35]G_\ return ( int & )i;
>cr_^(UW& return ( int & )j;
> Qbc(}w 最后执行i = j;
(gJ
)]/n 可见,参数被正确的选择了。
.8uwg@yD F>oxnhp6 t5B|c<Hb\ l!2Z`D_MD [E
:`jY 八. 中期总结
d ;7pri)B 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
=QKgsgLh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q9]^+8UP 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{ALBmSapK" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
A%czhF J7xT6Q= !O -_Dp\# +` Y ?- Ev|{~U TWR#MVMI 九. 简化
zl0:U2x7 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
}.|5S+J?[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cPBy(5^ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
>^\>-U| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[#*?uu+
jK +-*/&|^等
V1fvQ=9 2. 返回引用。
+}L3T" =,各种复合赋值等
~1]2A[`s! 3. 返回固定类型。
LU IT=+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
R&|)y:bg| 4. 原样返回。
u$@I/q,ou operator,
g!)LhE 5. 返回解引用的类型。
Kac j operator*(单目)
kpreTeA] 6. 返回地址。
`6/Yf@b operator&(单目)
SUi1*S 7. 下表访问返回类型。
wj:3 operator[]
HtXBaIl\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3L%r_N*a operator<<和operator>>
FC-*? po$ynp756 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
4l!Yop0h 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y l3[~S
LsD9hb7 template < typename Left >
]!J3?G struct value_return
{$TB#=G {
WyJfF=< template < typename T >
A=[f>8 struct result_1
96E7hp !: {
ht)*Ync typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
IEr`6|X } ;
,4T$ 'e)ze^Jq template < typename T1, typename T2 >
_wJ#jJz2 struct result_2
|ij5c@~& {
0B:{4Lsn& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
}/}`onRZ } ;
\ui~n:aWJ } ;
ez:o9)N4 IV#My9}e ]}L1W`n 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#V,~d&_k xjk|O;ak 下面我们来剥离functor中的operator()
S^`9[$KH0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ty|c@X F*( A; N_y return l(t) op r(t)
pC.4AkEO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Py0i%pZ return op l(t)
<WKz,jh return op l(t1, t2)
j.v _ return l(t) op
Y'%Iat(z return l(t1, t2) op
iZUz6 return l(t)[r(t)]
\bl,_{z? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@' :um ^^Q32XC, 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:
e6xjlaKb 单目: return f(l(t), r(t));
~zC fan/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Gz5@1CF 双目: return f(l(t));
RIqxM return f(l(t1, t2));
v6Wf7)d/1 下面就是f的实现,以operator/为例
VRP.tD [gr[0aG Bc struct meta_divide
iKH T {
Uk ;.Hrt. template < typename T1, typename T2 >
oc%le2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
XlJux_LD: {
%!h+ return t1 / t2;
aYCzb7 }
4xn^`xf9
} ;
a}7KpKCD #UeU:RJ1 这个工作可以让宏来做:
A8/4:>Is yf^gU* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
eV+wnE?SB5 template < typename T1, typename T2 > \
Tka="eyIj3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
mBkQ
8e 以后可以直接用
|Qm%G\oB? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zVLi 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
Y6;9j=[ (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。。。)
G'C^C[_W SLA~F?t N!&VBx^z 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
:@A;!'zpL OWfj<#}t+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`;2`H, G' class unary_op : public Rettype
Xn'>k[}<k {
19`0)pzZ*P Left l;
JN-8\L public :
' *C)S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\eN/fTPm 0DT2qM[, template < typename T >
Px&Mi:4tG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
boB{Y 7gO4 {
mU>*NP(L return FuncType::execute(l(t));
kakWXGeR }
$gK>R5^G> BQf+1Ly& template < typename T1, typename T2 >
w~?eX/; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r_RTtS# {
h!%`odl%
return FuncType::execute(l(t1, t2));
T )]|o+G }
v!C+W$,T } ;
Gw,kC{:C tV4aUve 6RodnQ 同样还可以申明一个binary_op
H hH'\-[t D+PUi! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Jl,x~d class binary_op : public Rettype
XKIJ6M~5k {
DdBrJ x Left l;
YZ
P Right r;
q2i~<;Z)9 public :
..mz!:Zs0 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_J;a[Ky+[ Hf|:A(vCx template < typename T >
w2AWdO6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R;2 -/MT- {
7Wn]l! return FuncType::execute(l(t), r(t));
!Ve3:OZ.nO }
UeQ%(f J/2pS template < typename T1, typename T2 >
"!?Ya{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d_B5@9e# {
"
N4]e/.V return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
niBpbsO }
L]")TQ } ;
:\RB ^3; _
RT}Ee}Y [} 3Y1t{G 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
^Tmmx_Xw 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?!Gt.
fb DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
OPjh"Hv 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。
3W0:0I 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
FM];+d0 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。。。
tgnXBWA`! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
n_glYSV! 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)
&t4(86Bmq 下面是修改过的unary_op
Vd~k4 8=uljn/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0[Aa2H* class unary_op
h 42?^mV4? {
;Yj&7k1 Left l;
FFGTIT# {" (^\i(cfu6Q public :
'5\1uB PKW aR $P}]H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+M:Q!' ;_*F [
}w template < typename T >
K)OlCpHc struct result_1
%Kp}Wo6 {
(FHh,y~v typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)cXc"aj@s } ;
!^\/
1^ krU2S- template < typename T1, typename T2 >
|{Q,,<C struct result_2
Gx)D~7lz {
P]GGnT(! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]f?LQCTq<b } ;
0g\&3EvD .EQFHStr template < typename T1, typename T2 >
ln7.>.F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Fjb[Ev {
d-aF- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hRu%> =7 }
Q<qIlNE @hPbD?)M template < typename T >
Ja1*a,],L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mHy]$Z {
2BY:qz%: return OpClass::execute(lt(t));
!$HWUxM;p }
jL<.?HE X(9Ff=0.~ } ;
KNhH4K2iP8 DGnswN%n1 lLv0lf 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
{[+gM? 好啦,现在才真正完美了。
cAS5&T< 现在在picker里面就可以这么添加了:
HS7!O EC0auB7G template < typename Right >
r{_'2Z_i picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<[bDNe["? {
I\_ R&
v return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;z#9>99rH }
{JJ`|*H$_ 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。
*(rE< l{4\Wn Va * ?K=;$ 4=Zlsp _1~Sj* 十. bind
` {p5SYj 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。
&k nnWm" 先来分析一下一段例子
|j<'[gB\p Hw
I s7 I~I%z'"RQd int foo( int x, int y) { return x - y;}
F
7=-k/k bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-uZ^UG!K bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~+F: QrXcI 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。
gqhW.e}] 我们来写个简单的。
+Muyp]_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;&!l2 UB% 对于函数对象类的版本:
=@'"\
"Nh G+}LLm.wX template < typename Func >
}|d:(* struct functor_trait
HFazqQ[ {
tkmW\ typedef typename Func::result_type result_type;
)Jc>l;G(M } ;
C+Z"0\{o 对于无参数函数的版本:
Smp+}-3O a5iMCmL+ template < typename Ret >
SV~xNzo~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
y-U(`{[nM {
#3S/TBy, typedef Ret result_type;
yRtFUlm` } ;
~gf$ L9 对于单参数函数的版本:
{:Q2Itsy tv0xfAV template < typename Ret, typename V1 >
:1iw_GhJf struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O]>Or3oO {
km^AX:r1 typedef Ret result_type;
z(ajR*\# } ;
B@4#y9`5 对于双参数函数的版本:
I'gnw~ "~ /3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xfzR>NU struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
C9z{8 ; {
Vl EkT9^: typedef Ret result_type;
&
2bf } ;
ms$o,[ 等等。。。
%wO~\:F8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
X}ZOjX! 1li`+~L
F template < typename Func >
W)l&4#__( struct func_return
>iCMjT]4 {
_I9TG.AA. template < typename T >
GHkSU;}) struct result_1
p#&6Ed*V {
'D4NPG`z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^~0r+w61 } ;
.cb mCFXL `'93J
wYb template < typename T1, typename T2 >
/\9Kr;@vk struct result_2
Z_;' r|c {
IH0Uq_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0C7"*H0R } ;
bhI8b/ } ;
S$#Awen"@ n5b
N/ H\S,^)drJ? 最后一个单参数binder就很容易写出来了
29GiNy+ob m4iR
'~L} template < typename Func, typename aPicker >
]mc,FlhU@ class binder_1
4
qnQF]4 {
]u:NE'0Xy Func fn;
VKlD"UTk aPicker pk;
IJ0RHDod: public :
u,C-U!A b&ADj8cKC template < typename T >
vH=I#Ajar struct result_1
G$Dg*< {
5xiYCOy typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y`N1I } ;
Z`
Aiw."| :+6m<?R)T template < typename T1, typename T2 >
1^,r S struct result_2
ZpdM[\Q- {
=}L[/ RL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~2qFA2 } ;
<I>q1m?KN C$5v:Fk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;HC"hEc! 83dOSS2 template < typename T >
/v8qT'$^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;R67a
V, {
j04Q3d
\f return fn(pk(t));
e#AB0-f }
qj|GAGrQ2 template < typename T1, typename T2 >
q\~7z1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LP87X-qkjW {
9=/8d`r return fn(pk(t1, t2));
B!<I[fvK }
>8,BC } ;
T4UY%E!0 Y}Ov`ZM!r 6(z.(eT 一目了然不是么?
]*@7o^4i 最后实现bind
Kq1sGk |9g*rO U3Q'ZT template < typename Func, typename aPicker >
4, :D4WYWD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
7fVVU+y {
Uq&|iB#mF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n;MoMGnPh, }
/eE P^)h QCjmg5bf'7 2个以上参数的bind可以同理实现。
CN >q`[! 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。
`*slQ}i t;*'p 十一. phoenix
VTF),e! Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$q+7,," snK/,lm. for_each(v.begin(), v.end(),
:!|xg!|y (
(R0 do_
LWW0lG!_F [
Wbc %G8 cout << _1 << " , "
mX#T<_=d ]
zR/ATm]9 .while_( -- _1),
<sPB|5Ak cout << var( " \n " )
AXJC&O}` )
\UiuJ+ );
H: U_k68 "XH]B 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
TEYbB=. 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
gC'GZi^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-wO`o< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
# ><.zZ Ao,lEjN I {!,+C0 template < typename Cond, typename Actor >
='mqfGRi> class do_while
k'{lo_ {
h.c)+wz/%C Cond cd;
_x:K%1_[ Actor act;
?=\h/C public :
Xc@4(Nyp template < typename T >
jHFdDw|N` struct result_1
"zqt'b0bW {
R; IB o typedef int result_type;
gDA hl } ;
yXkgGY5 X`22Hf4ct do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
k<St:X%.O 5$y<nMP template < typename T >
'al-C;Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>- :U {
HO wJ2L do
YX~H!6l {
*d%m.:)N act(t);
]2(
%^#qBG }
l\S..B
+ while (cd(t));
c~>M7e( return 0 ;
^x4gUT-Wy }
SmRU!C$A } ;
;A|6&~E0G +xWT)h/ (;s\Ip0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
r[hfN2,# 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
d29]R. 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}e82e 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Kr9 @ 下面就是产生这个functor的类:
;z&p(e y(q1~73s ]CTu | template < typename Actor >
#-@dc class do_while_actor
[@/G?sAQm\ {
04,]upC${W Actor act;
R=E )j^<F public :
9'T(Fc do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)2R:P`U Kyv$yf9 template < typename Cond >
$H5Xa[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
HC$_p,9OV } ;
}+u<^7$g| j|
257D {6~W2zX& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{gJOc,U4b 最后,是那个do_
ny#7iz/ ;Yi ;2ttW 8(ZQD+U(9F class do_while_invoker
tv?~LJYN {
??k^Rw+0R public :
oW-luC+ template < typename Actor >
"--rz;+K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ar>-xCTD {
(0Y6tcV]R return do_while_actor < Actor > (act);
~DCw
[y }
hmks\eb~ } do_;
\l#=p+x5 }B"kJNxV 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O-G4^V8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\b'
<q 最后来说说怎么处理break和continue
bZ0r/f,n$ 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。
c.NAUe_3 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 ]