一. 什么是Lambda
+[MHl 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0L8fpGJ 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,
"+7E9m6I 1:^Xd~X r,Xyb` XMkRYI1~ class filler
pg7~%E4 {
U_izKvEh public :
y9/nkF1p void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[a!AKkj } ;
PWx%~U.8~j @MTv4eC}e @~|;/OY>" 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:
X])iQyN Nb
!i_@m%s <bo)p6S& v6=%KXSF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
o8<~zeI KN657 |f 'NCqI 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
l5VRdZ4Uf & C)1( ,lvG5B\0 %dW;P[0 二. 战前分析
uQx/o^ 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。
B|"i`{> 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
Keo<#Cc? hF@%k
;I zng.(]U/?H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aZ_3@I{d` /* --------------------------------------------- */
n~\; +U vector < int *> vp( 10 );
RC1bTM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
u<fZ.1 /* --------------------------------------------- */
>K,QP<B sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^W:a7cMw /* --------------------------------------------- */
M@h"FuX: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:n{{\SSIgX /* --------------------------------------------- */
~MH^R1=] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0?/gEr /* --------------------------------------------- */
^zO{A ks for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'fb\t, 9U.Ctx:F !i (V.A 2AhfQ%Y= 看了之后,我们可以思考一些问题:
$6*Yh-"g 1._1, _2是什么?
"p;tj74O9 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
u*=^>LD 2._1 = 1是在做什么?
eCN: 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
h~9P34m Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
9m2FH~ cf"&22TQ+Z E%D .a=UX, 三. 动工
?K:\WW 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0ElEaH1z -`\^_nVC G93V=Bk= YQHpW>z template < typename T >
^c}3o|1m( class assignment
?uL-qsU {
H.;}%id T value;
Q[NoFZ
V! public :
~>9G\/u j assignment( const T & v) : value(v) {}
bK0(c1*a[e template < typename T2 >
jR[c3EA
; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&a=rJvnIO& } ;
8+gp"!E (T pnJq w8Z#]kRv 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
`3VI9GmQ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8M,o)oH Q0jg(=9wP ]nRf%Vi8g 71AYDO class holder
M_%KhK {
uk$MQv*D public :
H3R{+7 template < typename T >
l]wLQqoO assignment < T > operator = ( const T & t) const
`Rt w'Uz {
><"|>(y return assignment < T > (t);
N]/cBGy }
Km=
Y^x0 } ;
srN7 8g_kZ^<[ g.`Ntsi$wI 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%au>D O-UA2?N@j static holder _1;
;DnUeE8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
vI(LIfe; }2RbX,0l9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E+XS7':I 而不用手动写一个函数对象。
&gS-.{w " N.z2eo _)= e`9% mCg^Y)Q 四. 问题分析
'bM= 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
aLm~.@Q 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
kBC$dW- 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ySiZ@i4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Y(1?uVYW\d 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&)tv4L& C)yw b6 五. 问题1:一致性
ZLKbF9lo 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?|
__tA(uA 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0Mn|Yb4p r7_%t_O|IL struct holder
ue7D'
UZL> {
\Q}Y"oq //
U.~G{H`G,u template < typename T >
FywX T & operator ()( const T & r) const
u5rvrn ] {
ZaY|v- return (T & )r;
=kwz3Wv }
l(Hz9 } ;
:qj^RcmVPL ydO G8EI 这样的话assignment也必须相应改动:
ESoC7d&.K{ 'Y
,2CN template < typename Left, typename Right >
hVB(*WA^D class assignment
,Il) t H {
^}vf Left l;
ZEDvY=@a Right r;
q+8de_"] public :
#Pd__NV"\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(:E@kpK template < typename T2 >
S`b!sT-sD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Yh!k uS#< } ;
dB#c$1 pO)EYla9 同时,holder的operator=也需要改动:
"eTALRL'o cjGN=|`u template < typename T >
*u|1Z%XO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5
Slz^@n {
@ls/3`E/5E return assignment < holder, T > ( * this , t);
fATVAv }
@?]>4+Oa0 T<Y*();Zo 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。
2<8l&2}7] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
s1[.L~;J ~e,l2
< return l(rhs) = r;
5o4KV?" 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。
b1'849i'y= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`IBNBJy _0^>^he template < typename Tp >
`q^qe> ' class constant_t
k_u!E3{~ {
k&5T-\ q const Tp t;
)n9,?F#l public :
KfVsnL_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(
6zu*H) template < typename T >
kFkI[WKyZ const Tp & operator ()( const T & r) const
W58?t6!
= {
G{X7;j e return t;
C]JK'K<7- }
Zz:%KUl3 } ;
7y30TU 5/U{b5 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[8Z#HjhQ 下面就可以修改holder的operator=了
|"Zf0G ^K J#dT template < typename T >
+C7W2!I[G2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
l+y;>21sTu {
sb_/FE5e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)
5Ij }
$E; Tj|W ydY(*] 同时也要修改assignment的operator()
+{;wOQ. ^%Y-~yB- template < typename T2 >
&CXk=Wj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
t&x\@p9 现在代码看起来就很一致了。
3jW&S G"(aoy,
co 六. 问题2:链式操作
W<^t2 j' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*6u2c%^ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
znWB.H 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
TT3GGHR 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
\BfMCA/ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+CSv@ />3 )+,h}XqlX template < typename T >
B9
?58v& struct result_1
O.y ?q {
zHNBX
Rx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/G]/zlUE } ;
RTg\c[=w S^D@8<6GJ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<?DI!~ jvR(e" template < typename T >
UB8n,+R struct ref
8[AU`F8W {
An?#B4: typedef T & reference;
2Rwd\e.z } ;
jd5kkX8= template < typename T >
sieC7raO struct ref < T &>
E&t8nlTx {
:,$"Gk typedef T & reference;
E^{!B]/oP } ;
sEfT#$ a^8 Zi\ex\ )5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>y#qn9rV1 csJ)Pt?d template < typename T >
~W4SFp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
c,)]!{c {
2$t%2>1>@ return l(t) = r(t);
Gi@c`lRd1 }
pNQ7uy 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
|Go$z3bx 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
aTH$+f1?Q !RwhVaSh 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
pH3\X
cn _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
w03Ur4>T _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
x)$0Nr62D +5 调用divide的对象返回一个add对象。
t3^`:T\ 最后的布局是:
q&6|uV])H Add
jVoD9H
F/ / \
iY,oaC~?"N Divide 5
qZV|}M>P) / \
LH_U#P`E _1 3
#E\6:UnT 似乎一切都解决了?不。
z9
#- 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
69:-c@L0 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
X6w+L?A OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
- 3PLP$P ([rSYKpi template < typename Right >
<:nyRy} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
HFyQ$pbBU Right & rt) const
1#AxFdm1 {
_tjexS' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8 ?y| }
Ii/{xVMD 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-h
^MX XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
\4<|QE 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
rp1+K4]P 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
>XiT[Ru 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
F9las#\J 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
-U9C{q?h 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
ku}`PS0UGd L>7@!/9L template < class Action >
}1Mf0S class picker : public Action
d,
?GW {
# SJJ@SM public :
_"t>72
`
picker( const Action & act) : Action(act) {}
S+t2k&pm // all the operator overloaded
7D 3-/_ v } ;
TOa6sB!H {=gJGP/}_ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
kj4=Q\Rfm 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@;hdZLG]`& `*kl> }$ template < typename Right >
H=Cj/jE picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
N6+^}2'*) {
Y8lZ]IB
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SH8zkAA7u} }
B#5[PX -lv(@7o~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$XkO\6kh 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
gyh8 V=1zk-XC template < typename T > struct picker_maker
|:2B )X {
fWri7|"0h typedef picker < constant_t < T > > result;
tgl 4pAc } ;
k w
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
OkT@ _U {
]Z85%q^` typedef picker < T > result;
_]D
6m2R } ;
!
jDopE0L D8Mq '$- 下面总的结构就有了:
5.yiNWh 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。
II~91IEk 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。
: vgn0IQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
aiE\r/k8s 至此链式操作完美实现。
kw2d<I$] 1_c%p#?K GM)q\Hx{ 七. 问题3
5U]@
Y? 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
6zNWDUf WT1y7+_g(d template < typename T1, typename T2 >
T
7qHw!) ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gLZJQubz
6 {
anfnqa8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{7%HK2=' }
\\Q){\S 3kF+wifsz 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
R1%J6wZq Q%J,:J template < typename T1, typename T2 >
A9"!=/~ struct result_2
^\J-LU|"B {
cc}#-HKR[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9zCuVUcd$. } ;
1Qz@ G^dzE/: 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?
P7/Xh3 这个差事就留给了holder自己。
E?BF8t_fTE hy$VG%b;# OP-{76vE&b template < int Order >
\6"=`H0} class holder;
+bJ~S:[ template <>
#,XZ @u+ class holder < 1 >
a{rUk%x {
(FgX9SV]p9 public :
MpJ<. |h template < typename T >
%Lh+W<; struct result_1
87!m l {
+ DE/DR: typedef T & result;
8xhx*A } ;
;<GxonIV template < typename T1, typename T2 >
Xrpvq(] struct result_2
j*4:4B% {
5tLb
o typedef T1 & result;
@>J(1{m=Gy } ;
3/]FT#l]i template < typename T >
y"U)&1 c% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
b^ [ z' {
mh SknyqT return (T & )r;
?<8c }
\ n^[!e"` template < typename T1, typename T2 >
pFwJ: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/<(-lbq, {
KHJ wCv return (T1 & )r1;
C=cn.CX }
]?oJxW. } ;
e-\/1N84 3MKu! template <>
ucU7
@j class holder < 2 >
N`N?1!fM<} {
Zkqq< public :
~
L>M-D4o template < typename T >
h%4UeL &F struct result_1
;#0$iE {
D. x8=|; typedef T & result;
gNA!)}m\ } ;
e+4Eiv template < typename T1, typename T2 >
Z5)v struct result_2
EYCZuJxv {
EV w {G< typedef T2 & result;
D<<q5gG } ;
Wv;,@xTZ template < typename T >
?.lo[X<,* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DBLM0*B {
zpeCT3Q5O return (T & )r;
'RzO`-dr }
u=vBjaN2_w template < typename T1, typename T2 >
gG}H5uN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M7 kWJ {
a)Pr&9I return (T2 & )r2;
;Bzx}7A }
*rHz/& , } ;
_9p79S<+ d"Wuu1tEY NuUiW*|`7 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> >。
z1^fG) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3G2iRr.o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Oe
:S1 f *,*O.#<6 return l(i, j) = r(i, j);
~kSOYvK$' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
t*A[v UX<-jY#'V return ( int & )i;
NJ-Ji> w return ( int & )j;
J2!
Q09 }5 最后执行i = j;
iXL^[/}&?M 可见,参数被正确的选择了。
U?5lqq bX(/2_l o76!7
kN8B, hN]l
$Ct 八. 中期总结
5;^1Ab0 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:
{&B_b|g*fW 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)|k#cT{=M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
UwF-*(#41 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.QwB7+V4 I.T?A9Z v-q-CI?B# 6akI5\b $?]`2*i *FZav2]- 九. 简化
4#]g852 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
M6^
\LtFt 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cL;%2TMk 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
HX}B#T 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/93z3o7D> +-*/&|^等
A*81}P_ 2. 返回引用。
@o^$/AE? =,各种复合赋值等
k`|E&+og 3. 返回固定类型。
CV\y60n 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
!J X7y%J 4. 原样返回。
M"/Jn[ operator,
jX(${j< 5. 返回解引用的类型。
\)wch P_0 operator*(单目)
WWZ<[[ > 6. 返回地址。
(FaYagD operator&(单目)
_od /)# 7. 下表访问返回类型。
>wt.)c?5 operator[]
R9#ar{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y %61xA`# operator<<和operator>>
bu_@A^ys |uw48*t 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。
V&vG.HAT 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
V\{@c%xW fR'!p: ~ template < typename Left >
bn8maYUZ struct value_return
|)Dm.)/0) {
!t"/w6X1I template < typename T >
"c]9Q% struct result_1
GA[D@Wy {
UIU:^g0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/HhA2 (g% } ;
fKqr$59>
pV u[ template < typename T1, typename T2 >
p5vQ.Ni*\- struct result_2
'q |"+; {
c$2kR: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
.ve_If-Hg } ;
7 vFmB } ;
U]vUa^nG .PVYYhrt :/szA?:W 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rg
k1.0U0 d v[.u{#tP 下面我们来剥离functor中的operator()
Y$n+\K 首先operator里面的代码全是下面的形式:
r,0D I %aK[Yvo6 return l(t) op r(t)
Xy 4k;+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)V[j~uOU)] return op l(t)
L
FJ@4]%V return op l(t1, t2)
+pYwc0~ return l(t) op
0=6mb]VUi= return l(t1, t2) op
LTo!DUi` return l(t)[r(t)]
jy5[K. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'l~7u({u |gP) lR 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:
*<:X3|3E 单目: return f(l(t), r(t));
3!gz^[!?EN return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-bOtF% 双目: return f(l(t));
)^s>2 1 return f(l(t1, t2));
P[q>;Fx* 下面就是f的实现,以operator/为例
cyB+(jLHDs 1R~$m struct meta_divide
BF gxa#De {
bF_0',W template < typename T1, typename T2 >
;
I-6H5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}(Fmr7%m {
XdV>6<gf{
return t1 / t2;
1)
2-UT }
V
)oXJL } ;
^$O(oE(D __$ ;Z 这个工作可以让宏来做:
D3dh,&KO\ Bl6I@w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
s-Yu(X2 template < typename T1, typename T2 > \
<|Lz#iV37 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!w%c=V]tV 以后可以直接用
H@wjZ;R DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
yy8BkG( 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
K\xM%O? (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。。。)
XBCHJj]k r^C(|Vx ~< UYJc 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
tg#jjXV\0p OQ_<V xz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W?4:sLC#3 class unary_op : public Rettype
2D"my]FnF {
`V V>AA5 Left l;
E`^D9:3:) public :
45.g ; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZZ^A&%E(a `^8mGR>OpI template < typename T >
a1I-d=] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3T]cDVQ_ {
We}9'X} return FuncType::execute(l(t));
T>|
hID }
PP'5ANK ,=Wj*S)~ template < typename T1, typename T2 >
v*GS>S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dZ(Z]`L,B {
)hO%W| return FuncType::execute(l(t1, t2));
k}<H }
{{P 3Z[ } ;
]6`K JC~sz^>p\ !]uB4 同样还可以申明一个binary_op
CStNCBZ|\ kn>qX{W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Sft
vN- class binary_op : public Rettype
|-\anby< {
DPW^OgL; Left l;
Lc}hjK Right r;
L7rr/D public :
Y&=DjKoVh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a9NuYYr,h <BBzv-?D template < typename T >
+0ukLc@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.{8[o[w
= {
{4vWSb return FuncType::execute(l(t), r(t));
|#cqxr " }
GOA
dhh- g_l-@ template < typename T1, typename T2 >
_7:Bxx4B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ojBdUG\ {
i.On{nB"k return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2&:z[d}~H }
)3e_Hs+ } ;
oupWzjo yxpv;v:)= 5,f`5'$ 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
pwHe&7e# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4>L*7i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#M w70@6 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。
R -ek O7z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)^qXjF 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。。。
Z D"*fr 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o ?05bv 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)
7)#JrpTj% 下面是修改过的unary_op
#| gh _8 K|2$X template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}eZ\~2 class unary_op
LHZsmUM(dg {
sxF2ku4A Left l;
~e[qh+ 8b7I\J` public :
qrw*?6mSQ =eW4?9Uq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*zweZG8: b}Im>n! template < typename T >
&I'J4gk[ struct result_1
K9&Q@3V {
{ GCp5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hTv*4J&@| } ;
;DZj.|Sj+ rf+}J_ template < typename T1, typename T2 >
S\I+UeFkf struct result_2
"-Nyf {
v4 rO 0y=C typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
GGHeC/4 } ;
Iy*Q{H3[ WixEnsJ template < typename T1, typename T2 >
\+U;$.)3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
It/'R-H {
7W4m&+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
M9Sj@ ww }
8#A4B2 \A\?7#9\ template < typename T >
2,I]H'}^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GK11fZpO:i {
s-SFu return OpClass::execute(lt(t));
n'pJl }
ON!Fk:- @ kv~2m } ;
0;`FS/[(f %UooZO P>~Usuf4 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
qPDRB.K|} 好啦,现在才真正完美了。
Xs$a^zZ 现在在picker里面就可以这么添加了:
p_n$}z ;QG8@ms| template < typename Right >
6_yatq5c picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+Gy9K {
FR'Nzi$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
L5d
YTLY }
P$h) Y 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
DTi^* Wj G^L9[c= , w0sy@OF C.uv0 _M;{}!Gc&A 十. bind
D2o|.e<r 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
XD!}uDZ^ 先来分析一下一段例子
]-X\n
5\JV } y[cc<wm$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
Um`KmM3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ik5-ooZ&{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
a.O"I3{?h 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。
(<OmYnm 我们来写个简单的。
T51oNO%^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*j1Skd.#At 对于函数对象类的版本:
!](Mt?e {~g7&+9x* template < typename Func >
Z!'kN\z struct functor_trait
g?j^d: {
"<&o;x< typedef typename Func::result_type result_type;
#sv}%oV,F } ;
ib]<;t 对于无参数函数的版本:
rfgsas{F i6;rh-M?. template < typename Ret >
/K+;HAUTn struct functor_trait < Ret ( * )() >
XCn;<$3w {
7:$dl# typedef Ret result_type;
4RQ38%> >j } ;
3|3ad' 对于单参数函数的版本:
B<@a&QBTg MScUrW!TA template < typename Ret, typename V1 >
v33[Rk' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Fo
,8"m {
xTcY& typedef Ret result_type;
#^-'q`) } ;
~xPetkl@ 对于双参数函数的版本:
Qd?S~3XT fR2,NKM@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
oc-o>H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j~;y~Cx? {
[P)](8nR[ typedef Ret result_type;
5*B'e{C } ;
^ 6t"A 等等。。。
Cf<TDjU`| 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xw1,Wbu] EW)r/Av:, template < typename Func >
kAxJ#RG struct func_return
t[ b(erO' {
B(-F|q\ template < typename T >
~g~`,:Qc struct result_1
5rA>2<\pQ {
9/#b1NGv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
geqx":gpx9 } ;
`I|Y7GoUO =7-kD3 template < typename T1, typename T2 >
H3JDA^5 struct result_2
Ut2x4$9 {
QYBLU7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bX%4[BKP } ;
N=8CVI } ;
p1z^i( ,~K4+
t_ HE2t0sAYX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/cZcfCW AZJ|.mV q template < typename Func, typename aPicker >
]InDcE class binder_1
|IWm:[H3 {
\/y&l\ k) Func fn;
%+
MYg^ aPicker pk;
|ew:}e: k< public :
% <%r ,fm{
krE template < typename T >
TjctK [db@ struct result_1
KZ [:o,jp> {
SQw"mO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K~8!Gh{h] } ;
1<M~# 6HVGqx template < typename T1, typename T2 >
z-S8s2.Fd struct result_2
`3UvKqe {
]RW*3X typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<|a9r: [ } ;
2l8z/o 7v i}5+\t[Q binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
57U;\L;ZmZ C[JPohm template < typename T >
YE@!`!`d: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6lxZo_ {
dSzq}w4xY return fn(pk(t));
k0DX|O8mXV }
OadGwa\:s template < typename T1, typename T2 >
QVR-`d/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@hOY& {
LFQPysC return fn(pk(t1, t2));
DJ NM=v }
16N`xw+{ } ;
Vao3D8 As#/ln$nE )|S!k\^A 一目了然不是么?
~eGtoEY 最后实现bind
Jz_`dLL^w qI\B;&hr( V ;M'd@ template < typename Func, typename aPicker >
{Hxziyv~Y( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
DTx>^<Tk {
O@KAh5EB return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
A Rjox` }
IAbH_+7O sVIw'W 2个以上参数的bind可以同理实现。
\OF"hPq 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。
2 wZyUB; !2]G.|5/A 十一. phoenix
s.@DI|Gnf Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Cx`?}A\% &eX^ll for_each(v.begin(), v.end(),
}Q>??~mVl (
3ry0. do_
[UaM}-eR [
Pexg"328 cout << _1 << " , "
QEq>zuz5; ]
Y3f2RdGl .while_( -- _1),
=)XC"kUp cout << var( " \n " )
fTA%HsvU: )
32):&X"AIh );
qr7_3 ?|we.{ 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:
k%ckV`y 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
QPwUW operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
rIF6^? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y+a]?`2 ;jpsH?3g .AHww7 template < typename Cond, typename Actor >
T$9tO{ class do_while
x-s]3'!L {
\RyW#[( Cond cd;
QW}N,j$ Actor act;
'd=B{7k@ public :
&r!*Y& template < typename T >
'${xZrzmt struct result_1
D&#ph%U,P {
^T/d34A;SP typedef int result_type;
w#`E;fN' } ;
1C\[n(9 <al/>7z'
O do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9mH/xP:y \P0>TWE template < typename T >
M&K'5G)7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PaYsn *{}) {
C)`y<O do
elm]e2)F {
*H,vqs\}y act(t);
veh?oJi@ }
*4F6U while (cd(t));
;3WVrYe return 0 ;
6N'v`p8 }
N!:&Xz } ;
|\/Y<_)JD ~!a~ -:# F2RU7o'f. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|cCrLa2*- 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。
Aaq!i*y 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。
x0_$,Tz@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
}*I:0"WH 下面就是产生这个functor的类:
E"$AOM?(*i 7LY4q/ F%pYnHr< template < typename Actor >
Z-,'M tD class do_while_actor
%JC-%TRWK {
%$L!N-U6 Actor act;
d@-bt s&3 public :
xA>O4SD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
h*9s^`9) H"A|Z6y$^ template < typename Cond >
?4,e?S6,[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZkZTCb`/l } ;
48 `k"Uy eE/E#W8 }<hyW9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(},TZ+u 最后,是那个do_
X!%CYmIRb 4:p+C-gs |+Fko8- class do_while_invoker
w8df-]r {
L^zF@n^5A public :
w(KB=lA2 template < typename Actor >
WS?"OTH.^\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Hjm {
MxO0# return do_while_actor < Actor > (act);
E/</ }
IMDGinHAy } do_;
b-rgiR$cg QK3j.Ss 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6Tn.56 X 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
xG^6'< 最后来说说怎么处理break和continue
DPE]<oM 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。
pO.+hy 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 ]