一. 什么是Lambda
GPudaF{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
vX"*4m>b?+ 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`a'gJx#y 1#2 I EGS)b (gU!=F?#m class filler
T/~f~Z z {
Bahm]2 public :
|F[+k e void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k5e;fA/w } ;
50wulGJud ^|(LAjet 5d^sA;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:
5m 4P\y^a =R|HV;9 h ]|ag ,PW'#U: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
i)#dWFDTv i$#;Kpb`^ O+]ZyHnB 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
R|, g< KYI/ TDjm2R~9FS "m8^zg hL 二. 战前分析
@n /nH?L 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
~jk|4`I?T 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
tw/dD + "|q&ea rc #q$HQ&k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZJJY8k ` /* --------------------------------------------- */
hWLA<wdb vector < int *> vp( 10 );
lgy<?LI\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!i}w~U< /* --------------------------------------------- */
8/cX]J sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5Ln,{vsv /* --------------------------------------------- */
cwlRQzQ( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?e4YGOe. /* --------------------------------------------- */
t%)7t9j for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#gN&lY:CFn /* --------------------------------------------- */
bsli0FJSh' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_J#zY-j pYEMmZ?L |syR6(U} .`H5cuF` 看了之后,我们可以思考一些问题:
lrE5^;/s1 1._1, _2是什么?
8/#A!Ww] 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。
Pmx-8w 2._1 = 1是在做什么?
I$G['`XX/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
h7oo7AP Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
JPHL#sKyz +3BN} J*A,o~U| 三. 动工
SKN`2[ahD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
u
c)eil [|$h*YK {}przrU^c &Z@o Q template < typename T >
RbnVL$c class assignment
,[KD,)3y {
&6!)jIWJ T value;
8dA~\a public :
#zs~," dRv assignment( const T & v) : value(v) {}
K5h template < typename T2 >
*?vCC+c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<n$'voR7] } ;
(%6P0* g$-PR37( 9.-S(ZO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
rs[T=C Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~ .g@hS8> zC!t;*8a M7~2iU<# 9cF[seE"0 class holder
]%H`_8<gc {
q54]1TQ public :
tDcT%D {: template < typename T >
q<|AZ2Ai assignment < T > operator = ( const T & t) const
tcI*a> {
(?c"$|^J return assignment < T > (t);
Rhs/3O8k }
7n<{tM } ;
!Ai@$tl[S j,eo2HaL Zu[su>\ 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:
q]-r@yF b8UO,fY q static holder _1;
#c!lS<z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Lk8ek}o' C&%_a~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cm+Es6; 而不用手动写一个函数对象。
CHX #^0m. Wac&b XpHrt XD va@Lz&sAE% 四. 问题分析
k4J+J.| 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。
!F$6-0% 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
gwMNYMI 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
SqpaFWr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=:pJ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8nV+e~-w "!^"[mX4 五. 问题1:一致性
CA~-rv 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
q<1~ vA9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
R-$!9mnr _Fl9>C"u struct holder
U[MA)41 {
)ez9"# MH' //
99QU3c<. template < typename T >
3=j"=-= T & operator ()( const T & r) const
PJH& {
kl:Bfs)b return (T & )r;
/U9"wvg }
f]CXu3w(J } ;
h:|qC`} wmLs/:~ 这样的话assignment也必须相应改动:
VI86KJu ^
Ze=uP template < typename Left, typename Right >
4tBYR9| class assignment
H.MI5O (Q {
"chDg(jMZ Left l;
e9B064 Right r;
iYy1!\ public :
)SGq[B6@I assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rx|pOz,: template < typename T2 >
4kx
N<] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
a:w#s}bL } ;
` Sz}`+E G 3ptx!
D 同时,holder的operator=也需要改动:
NgPk&niM bk[!8-b/a template < typename T >
NzvXN1_% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+I28|*K" {
\9T7A& return assignment < holder, T > ( * this , t);
(sZ"iGn% }
6'f;-2 Q=$2c[Uk 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。
WpvhTX 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
S
f#
R0SA <a3WKw return l(rhs) = r;
"w<#^d_6 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。
Mo|2}nf 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(E1~H0^ >m\(6x8RE template < typename Tp >
>A"(KSNL class constant_t
h<QY5=SF {
V0mn4sfs const Tp t;
1'8YkhQ2a public :
Nh+ H 9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
5z)~\;[ - template < typename T >
} Q+|W=2t const Tp & operator ()( const T & r) const
JBZ@'8eqi] {
F#E3q|Q"BS return t;
@=u3ZVD }
JucY[`|JV } ;
y@yD5$/ 8&dF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<#4h}_xA% 下面就可以修改holder的operator=了
HZZn'u w0unS`\4 template < typename T >
|R:'\+E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
wMN]~|z> {
dPRra{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
WNc0W>*NE1 }
*LY8D<:zs U6s[`H3I{ 同时也要修改assignment的operator()
f|(M.U- xT2PyI_: template < typename T2 >
I]q% 2ie T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
K*d Cc}:` 现在代码看起来就很一致了。
d0>
zS G3v5KmT 六. 问题2:链式操作
>yDZw!C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/>>\IR 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。
_)-o1`*- 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。
mX|ojZ 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。
7{Wny&[0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
dAj$1Ke ]]yO1x$Kk template < typename T >
I%Z struct result_1
Dvln/SBk {
e+K^Aq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
TD_Oo-+\ } ;
Wc
'H Etm?' 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:
g9F?z2^ bg0Wnl template < typename T >
\l3h0R struct ref
m#p'iU*va, {
T51
`oZ` typedef T & reference;
>
Nr#O } ;
_SkLYL!=9 template < typename T >
akQ7K struct ref < T &>
}ad|g6i` {
ovV'VcUs typedef T & reference;
R G`1en } ;
=g|FT =tY T8Q;al 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|Q>IrT IE~ |iQ?- template < typename T >
>LuYHr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~Cjn7 {
a[TMDU;(/4 return l(t) = r(t);
T[j,UkgGo }
ml$o5&sN 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。
k VQ\1! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Aiea\jBv Wm5dk9&x 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
rVsJ`+L _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Xha..r _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
A5w6]: f2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Du){rVY^d 最后的布局是:
`9.r`&T6K Add
H>@+om / \
nFs(?Rv* Divide 5
_J [P[(ab / \
;A!BVq _1 3
7 xa> 似乎一切都解决了?不。
Q NVa?'0"Y 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。
8dyg1F 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。
wlmRe`R 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:
{]|J5Dgfe 0SPk|kr template < typename Right >
dcT80sOC assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*/DO ex"y Right & rt) const
_<2E"PrT {
0qT%!ku& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?G&ikxl }
c[Zje7 @ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%u5]>]M+ 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。
Om {'1 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。
dC4'{n|7 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。
4xJQ!>6 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。
>yh2Lri 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?
&iVs0R 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:
>@AB<$A RCLeA=/N@0 template < class Action >
C{wEzM: class picker : public Action
M&
CqSd {
\5cpFj5% public :
}4S6Xe picker( const Action & act) : Action(act) {}
A.w:h;7 // all the operator overloaded
5E_YEBO/ } ;
2dgd~
!5?<% * 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。
*_g$MI 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:
YT8F#t8 dnuu&Rv template < typename Right >
;ovP$ vl> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
W+1^4::+ {
H7+,* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&
"B=/-( }
Jpo(Wl D7qOZlX16 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
kz7(Z'pw 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。
4I5Y,g{6+ Ld-_,-n template < typename T > struct picker_maker
IdxzE_@ {
W'TaBuCb typedef picker < constant_t < T > > result;
G<;*SYAb } ;
S>;
5[l 4 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
9JKEw {
HLHz2-lI typedef picker < T > result;
x3eZ^8^1} } ;
f'3$9x :T(|&F[( 下面总的结构就有了:
rk)`\=No 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。
dcWD(- 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。
y$R_.KbO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
##4HYQ%E 至此链式操作完美实现。
t<?,F )sQ*Rd@t[8 -RK- Fu<e 七. 问题3
uhutg,[ 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。
m<2M4u BJo*'US-Q template < typename T1, typename T2 >
?5 [=(\/. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W'u># {
jOD?|tK& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ib791 }
_2 osV[e 5d!-G$@ 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:
yJe>JK~) ZWp(GC1NA template < typename T1, typename T2 >
qA5r struct result_2
t.\dpBq {
T37XBg H typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%BB%pC } ;
TrR8?- _/<x 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?
j^2j&Ta 这个差事就留给了holder自己。
{+Cy U!O gr-OHeid @49S` template < int Order >
0Pi:N{x8 class holder;
&~U ] ~;@ template <>
N_q|\S>t/ class holder < 1 >
%3''}Y5
{
P J[`| public :
'a.qu9PJ template < typename T >
K@w{"7} struct result_1
x# 5A(g {
>t_6B~x9 typedef T & result;
F`]2O:[ } ;
_ZkI)o template < typename T1, typename T2 >
GF=g<H
M struct result_2
ZO$%[ftb {
jsi!fx2Rm typedef T1 & result;
"|KP'<8% } ;
SGlNKA},A template < typename T >
qK&d]6H
R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3>VL}Ui} {
CF5`-wj/# return (T & )r;
0>Z_*U~6 }
*%@h(js template < typename T1, typename T2 >
=+d?x56 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Vj>8a)"B5a {
sZF6h=67D return (T1 & )r1;
<0q;NrvUb }
v0jgki4t } ;
Hc(OI|z~ /%A*aGyIc template <>
ZbAcO/ class holder < 2 >
[Hh9a;.*}h {
x0:m-C public :
e'b(gD} template < typename T >
W-zP/]Dh struct result_1
mF^v ~ {
_n>,!vH typedef T & result;
AbmAKA@ } ;
EG |A_m85 template < typename T1, typename T2 >
e.V:)7Uc struct result_2
^eYVWQ' {
LTx,cP typedef T2 & result;
0F><P?5 } ;
[87,s.MK template < typename T >
%;YHt=(1*X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NGO fb {
K~uq,~ return (T & )r;
,',o'2=! }
=
6\ ^% template < typename T1, typename T2 >
)~ h} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o`N9!M {
I83<r 9 return (T2 & )r2;
6ar
}
x39<6_?G } ;
c.F6~IHu7 j^rIH#V 9o:Lz5o 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> >。
x0w4)Ic5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
j9+w#G]hV 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
161xAig !^Y(^RS@ return l(i, j) = r(i, j);
6MdiY1Lr!K 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0T5L_%c UH/\ return ( int & )i;
,f;}|d:r return ( int & )j;
2Dj%,gaR 最后执行i = j;
:@A9](gI 可见,参数被正确的选择了。
_8UDT^?8, u.Tcg^ v L.0mk_& ]G< Vg5 a ]tVd# 八. 中期总结
Px`!A EFd[ 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:
Q9G;V]./ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
xLH)P<^`C 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
CooQ>f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^iw'^6~ Jidwt$1l( F,)%?<!I j*TYoH1 __GqQUQ VUR |OV% 九. 简化
|02gup qqi 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。
i|*)I:SHU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ocS5SB]8 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:
\<TXS)w] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
G..aiA +-*/&|^等
@eIJ]p 2. 返回引用。
r/6o \- =,各种复合赋值等
_#8RSr8'y 3. 返回固定类型。
Ur=(.%@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
R)ITy!z 4. 原样返回。
b-Q>({=i operator,
+8Ymw:D7a 5. 返回解引用的类型。
d8=x0~7 operator*(单目)
8::$AQL3 6. 返回地址。
?[Q3q4
operator&(单目)
(tw)nF 7. 下表访问返回类型。
&/]Fc{]^$f operator[]
)6,=f.% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.I0qG g operator<<和operator>>
Jk=I^%~ <oA7'|Bu< 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。
2OR{[L*
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b:]V`uF? T\j{Bi5 \J template < typename Left >
8jo p_PG' struct value_return
90*5
5\>{ {
`gf0l /d template < typename T >
D}8[bWF struct result_1
8MzVOF{" {
)@Yf]qx+Y< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
mtmjZP(w } ;
Y^}Z> 3L}!RB template < typename T1, typename T2 >
`q*M4, struct result_2
W~9tKT4 {
qjdMqoOCjl typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v~V!ayn)wQ } ;
[)zP6\I } ;
A5R<p+t6 xQXXC|T 8hJ%JEzga 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
RA'M8:$ $jI3VB 下面我们来剥离functor中的operator()
cir$voL 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5aZ2j26 Xi,CV[L\ return l(t) op r(t)
^c4@(]v'G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:^WKT return op l(t)
*><F' return op l(t1, t2)
~8P!XAU56% return l(t) op
z(Pe,zES return l(t1, t2) op
y8!4q return l(t)[r(t)]
p,>5\Zre~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
L`p4->C9A D rHVG 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:
*%fi/bimG 单目: return f(l(t), r(t));
v>Yb/{A return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<[\`qX 双目: return f(l(t));
v|%Z+w return f(l(t1, t2));
'~[d=fwH 下面就是f的实现,以operator/为例
kG@@ot" n *|>d struct meta_divide
dDGgvi|[Mz {
EwC{R` template < typename T1, typename T2 >
33ef/MElD$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
eWtZ]kB {
-vR5BMy= return t1 / t2;
'\ey<}?5V }
A1D^a, } ;
9m<jcxla$ PHXZ=A+ 这个工作可以让宏来做:
&cHV7 o9%)D<4M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
bM!_e3ik; template < typename T1, typename T2 > \
w2Jf^pR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
sRx63{ 以后可以直接用
gVv>9W(' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
SmdjyK1~8 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{loxq (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。。。)
1V4s<m># -tHU6s, .
Z.)t 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
MgOR2,cR YY)s p% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hp*/#D class unary_op : public Rettype
E.ly#2? {
ceM6{N<_U Left l;
|_*O '#jx public :
TYmP) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%Yicg6: CBOi`bEf template < typename T >
L,`Lggq- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;8*`{F[ {
G_{&sa return FuncType::execute(l(t));
6@e+C;j= }
8U>B~9:JO L[H5NUG! template < typename T1, typename T2 >
KJ=6 n%6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^xHTW g%9 {
v'qG26 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Co9QW/'i }
hMUs"
<. } ;
GCX G/k?w: (m.ob+D 8a="/J 同样还可以申明一个binary_op
XKttZOiGT OK6]e3UO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#PanfYR class binary_op : public Rettype
Rhz_t@e {
W?aI|U1 Left l;
RGg(%. Right r;
n'01Hh`0 public :
oA7;.:3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V7[zAq LbG_ z =A template < typename T >
J'fQW<T4wU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jbu8~\" {
8p9bCE>\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
#u"k~La }
j>x-"9N a / #PLP template < typename T1, typename T2 >
S<u-n8bv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=p?WBZT|: {
4EZ9hA9+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n9A7K$ZD@ }
bQP{| } ;
->O2I? /.i.TQ] ?-^m` 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
J6%AH?Mt 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
O.Iu6D DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
PSVc+s[Q+V 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。
`v}%33$hA 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8J~1-; 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。。。
L19C<5> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^Au _U 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
[y)`k@ 下面是修改过的unary_op
1Q4}'0U4 $Y_i4( template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1jPJw3"3h class unary_op
{]_r W/
{
N:tY":Hi Left l;
X
9%'|(tL ;D
s46M-s public :
|-
rI@2` ,^ WJm?R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>O?U=OeD J?}WQLVP' template < typename T >
2@~M4YJf struct result_1
Z]WnG'3N {
!]fQ+ *X0g typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q7Dw_< } ;
o{EC&- iMFgmM| template < typename T1, typename T2 >
E%v?t1>/ struct result_2
E}_[QEY;Y {
6,LubZFD typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wm")[!h)v } ;
(_*5oj- X*Dj[TD] template < typename T1, typename T2 >
W4U@%b do typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UybW26C;aU {
_uKZ Ml return OpClass::execute(lt(t1, t2));
dT$M y`> }
f1)x5N *B\H-lp? template < typename T >
Vc%R$E% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qc!MG_{Y {
v-Fg
+ return OpClass::execute(lt(t));
;w-qHha }
{W~q
z^>u4 ;)I'WQ]Q } ;
NeBsv= [- jhX[fT1m @81Vc<dJ 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
>'xGp7}y 好啦,现在才真正完美了。
p=B>~CH 现在在picker里面就可以这么添加了:
u#A<hq;
-0Tnh;&= template < typename Right >
M- 2Tz[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ls `,EFF {
+|{RE.DL return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#E+gXan }
;k86"W 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。
za9)Q=6FD )VK }m9Ae W$o27f NU\
5{N< #9fWAF 十. bind
|R@~-Ht 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。
~h=X8-D 先来分析一下一段例子
',4x$qe tpEI(9> 5P+t^\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
:@xm-.D bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-;XKcS7Ue bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
pdb1GDl0q 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。
CGP3qHrXt 我们来写个简单的。
Bo+DJizu 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
a7/-wk 对于函数对象类的版本:
\WrFqm# C"qU-&*v template < typename Func >
<{: struct functor_trait
8dOo Q {
=GBI0&U typedef typename Func::result_type result_type;
z6~
H:k1G% } ;
XJ+6FT/qss 对于无参数函数的版本:
%77p5ctW .E~(h*NW template < typename Ret >
d~_`M0+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
;t>Z+O% {
$BDBN_p typedef Ret result_type;
H{c?lT } ;
Tv]<SI<B[ 对于单参数函数的版本:
7"*|2Xq \mN[gT}LHm template < typename Ret, typename V1 >
y3;q_4. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5Wj;
[2
) {
%T=A{<[` typedef Ret result_type;
zT* .jv } ;
+wk`;0s A 对于双参数函数的版本:
N_Af3R1_ ^, i>'T template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Na,_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`C+HE$B {
ixh47M typedef Ret result_type;
O0*e)i8 } ;
l0Ti Z 等等。。。
`}no9$l~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
b~C$R[S rspayO<]3 template < typename Func >
]AS"z< struct func_return
/Go
K}W} {
Uo_tUp_Q template < typename T >
]Lqt(c struct result_1
p'?w2YN/ {
8{Fm[
%" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>Dg#9 } ;
=`C4qC_ DV]7.Bm template < typename T1, typename T2 >
A?"h@-~2 struct result_2
UU}7U]9u {
.`Zf}[5[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<;t)6:N\ } ;
I#FF*@oeM } ;
td -3h,\\ ? {F{;r 6vf\R*D|A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*NSlo^R-[ pY^9l3y^ template < typename Func, typename aPicker >
l t]B#, ' class binder_1
F X1ZG! {
f|a DTWF Func fn;
VzRx%j/i aPicker pk;
j%*7feSNC public :
D;F{1[s( fd8#Ng"1 template < typename T >
%xyX8c{sP struct result_1
jB^OP1 {
"]-],K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3rf#Q}" } ;
88a<{5
:z W)SjQp6 template < typename T1, typename T2 >
mf|pNiQ, struct result_2
-05U%l1e {
TL)O- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?Zyok]s } ;
gw3NS8
A+ YirC* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
eE/%6g DcV<y-`'1 template < typename T >
HrqF![_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]Bb7(JX {
3On
JWuVfZ return fn(pk(t));
q:HoKJv4 }
Ew^ @Aq template < typename T1, typename T2 >
dNVv4{S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dTD5(}+J {
qq+MBW* return fn(pk(t1, t2));
i&@,5/'-_O }
^ZQCIS-R } ;
? Ekq6uz\) RyRqH:p)3 ~' =lou 一目了然不是么?
voRfjsS~ 最后实现bind
":d*dl jgvh[@uB? :?r*p>0$ template < typename Func, typename aPicker >
(@ea|Fd#4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g^o_\hp {
`.k5v7!o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
o|287S|$ }
5&4F,v[zp yCM{M 2个以上参数的bind可以同理实现。
<~%t$: 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
zw:/!MS \kwe51MQ 十一. phoenix
+|nsu4t,< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+X!+'> {>.>7{7 for_each(v.begin(), v.end(),
S+*cbA{J| (
;x>;jS.t do_
~!
Lw1]& [
.wFU:y4r cout << _1 << " , "
)Ul&1UYA ]
ye r>
x .while_( -- _1),
.g-3e"@ cout << var( " \n " )
{u]CHN`%Z )
j3P RAe );
Rx.
rj~ WX*cI Cb5 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
mvf
_@2^ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
hrlCKL& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O~Uw&Bq 那么我们就照着这个思路来实现吧:
c57b f S_!R^^ySG9 s}b*5@8|tA template < typename Cond, typename Actor >
G(i\'#5+ class do_while
l Z~+u {
t61'LCEis Cond cd;
@c"yAy^t Actor act;
iH _"W+dq public :
*7vue"I*Z template < typename T >
^X;JT=r struct result_1
U3q5^{0d/ {
byj[u!{ typedef int result_type;
z`9l<Q/ } ;
{dZ8;Fy4 9XN~Ln@} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aT/KT,!
,(hY%M&\ template < typename T >
KS>Fl-> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2wOy}: {
I;iR(Hf)?q do
lWl-@*' {
?HxS)Pqq act(t);
[xS5z1; }
JE%i-UVH+; while (cd(t));
l_sg)Vr/b return 0 ;
v =bv@c }
ZmO'IT=Ye } ;
Hrv),Ce wL|7mMM, hd=j56P5P 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
= P8~n2V 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
&.*T\3UO 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
<\xQ7|e 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
@{de$ODu 下面就是产生这个functor的类:
lvig>0:M G\IocZ3Gz EreAn template < typename Actor >
iDvpXn class do_while_actor
h&'J+b {
|=OpzCs Actor act;
b2%blQgo public :
/op/g]O} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
RQJ9MGw .hnF]_QQ template < typename Cond >
.kzms picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
9w$7VW; } ;
Ty iU1, oO [EcV\. 4}PeP^pj 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6A@Lj*:2m 最后,是那个do_
VG#$fRrZ :EaiM J_= {C, #rj class do_while_invoker
nR#a)et {
OUKj@~T public :
E-[:.
& template < typename Actor >
i!ds {`d do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
z'v9j_\ {
pJ$(ozV return do_while_actor < Actor > (act);
jS}'cm- }
aliQ6_ } do_;
\c'%4Ao 0I6499FQ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_fe0, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
CYMM*4# 最后来说说怎么处理break和continue
I[a%a!QO 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
[j1^$n 8V 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 ]