一. 什么是Lambda
->o[ S0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
NFtA2EMLu[ 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,
|(TEG.<g Y2'HP)tfIw rBU)@I pDG !Q<3TfC class filler
Wd+G)Mu_= {
:SW
vH- ] public :
CB,2BTtRE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.Y^3G7On } ;
KaS*LDzw PC+Soh* =S6bP<q 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:
0UW_ Pbh6 .w _BA) [u=yl0f gdoaXw;Sy for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
GVu[X?q@| p:$kX9mT& 9o6[4Q} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
GUD]sXSj W8u&5#$I ?b'(39fj `8#xO{B1 二. 战前分析
5Ma."?rW
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。
o0F,!} 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
[{R>'~ Z]WX 7d -P-8D6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0u&x%c /* --------------------------------------------- */
RRYcg{g vector < int *> vp( 10 );
)F\kGe transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
fv+d3s?h /* --------------------------------------------- */
X2 ;72 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
pDJN}XtjT /* --------------------------------------------- */
r#_0_I1[ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?~T(Cue> /* --------------------------------------------- */
/*BK6hc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%Ie,J5g5 /* --------------------------------------------- */
%K8YZc(& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
t6`(9o@} 0H.bRk/P+ f%1\1_^g 7fzH(H 看了之后,我们可以思考一些问题:
!FyO5`v 1._1, _2是什么?
K^[m-- 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。
:w
Y%= 2._1 = 1是在做什么?
ahZ@4v 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。
lKU{jWA 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。
6vxRam6[?? WlY\R>x# n9 FA`e 三. 动工
jk_yrbLc 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\K}KnJ -|s%5p| H^`J(J+ ])bgUH template < typename T >
hVT>HER class assignment
$FIJI^Kd7 {
\I/"W#\SJo T value;
=jpRv<X|, public :
0)\(y assignment( const T & v) : value(v) {}
{iq^CHAVK template < typename T2 >
1:M'|uc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
xaB#GdD } ;
7mv([}Va `s\[X-j] kB5y}v.3 S 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|0>rojMq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
P s|[ /NR*<,c% QhAYCw2 7@y}J5, class holder
[AFGh
L+t3 {
zL50|U0H public :
d!Ws-kzE template < typename T >
)ezkp%I5D assignment < T > operator = ( const T & t) const
5 ';[|f {
vl}}h%BC return assignment < T > (t);
53pfo:1' }
tQyQ+1 } ;
WLh!L='{BK
mI:D k\/es1jOEh 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:
KyDd( 'i q3-cWfU static holder _1;
j5[>HL Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-Gl!W`$I` p14$XV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k%-UW% 而不用手动写一个函数对象。
Eg&Q,dH[ < 0S\P=\ 'u%_Ab_H iWUxB28 四. 问题分析
2\O!vp>|- 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。
=*6frC~ 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。
tBwPB#:W 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
sT<h+[2d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|pU>^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j\Fbi3H ZD$I-33W 五. 问题1:一致性
G%i&C)jZ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
~"wnlG-: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@^-f+o }095U(@ struct holder
nHfAx/9! {
h]|2b0 //
K&dc< 4DC template < typename T >
u8<Fk
! T & operator ()( const T & r) const
/z)8k4 {
,g|ht%" return (T & )r;
U}=H1f, }
M3GFKWQI,` } ;
n4"xVDL h4ghMBo% 这样的话assignment也必须相应改动:
eSMno_Gt3 ^;\6ju2 template < typename Left, typename Right >
.>y3`,0h class assignment
+_f813$C {
*_Pkb.3R Left l;
jlUT9Zp Right r;
8jLO-^X<< public :
s>>lf&7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+K;%sAZy template < typename T2 >
RzLeR%O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ms+gq } ;
-*?{/QmKb 3A\Hiy!{F 同时,holder的operator=也需要改动:
Lr"`OzDz pf=CP%L template < typename T >
vDc&m assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j{/wG:: {
=_2(S 6~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
N$Tzxs }
(Fk&~/SP V0F1X s` 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
_.,"`U; H 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n!NA}Oa
Zzr return l(rhs) = r;
n0^3F1Z 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
[ID#PUle 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;b,
bHL 3[m~6Ys template < typename Tp >
4'`*Sce} class constant_t
oT}Sh4Wt. {
cavzXz const Tp t;
4&`d$K public :
T=pKen/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2&F H8 template < typename T >
AAc2u^spx const Tp & operator ()( const T & r) const
+2s][^-KV {
z}7U>y6` return t;
>LEp EMJ\ }
S?~/
V ] } ;
7{f{SIB (*!4O>] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qKuHd~M{ 1 下面就可以修改holder的operator=了
t@`Sa< ;AarpUw' template < typename T >
@=l.J+lh assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8RVeKnpXTV {
t;[?Q\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0LUw }
_eaK:EW ]=]`Mnuxb 同时也要修改assignment的operator()
HR?a93 '494^1"io template < typename T2 >
G0x!:[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
CH=k=)() ] 现在代码看起来就很一致了。
7{
QjE V%J_iY/BUb 六. 问题2:链式操作
-$y/*' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
O'W[/\A56M 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
2fdC @V 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
0av2w5>af 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
yrrP#F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Y2y =
P BUEV+SZ4 template < typename T >
mDIN%/S' struct result_1
M 0RVEhX {
4p`z%U~=u typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
,#80`&\% } ;
_,|N`BBqd a[V4EX1E 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
i}ti LGC3"z\= template < typename T >
AjO|@6 struct ref
&uu69)u {
f1/if:~6 typedef T & reference;
At8^yF
} ;
xo(3<1mD template < typename T >
p/&s-GF struct ref < T &>
5%XEybc2 {
%@[ ~s,6< typedef T & reference;
CLY>M`%?+p } ;
]=0$-ImQ@x fmk(} 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-gLU>I7wV *
n>YS template < typename T >
|K$EULzz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
] Y6y ]u {
i.>d#S return l(t) = r(t);
17;qJ_T) }
Gv}~ 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。
e{IwFX 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
IgtTYxI Y\7/`ty 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
aboA9pwH _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
l#%G~c8x _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*Y9' tHI +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)u_[cEJHO 最后的布局是:
]A dL Add
5B+I\f& / \
83YQ c Divide 5
U~[ tp1Z) / \
1ba* U~OEg _1 3
?O#,|\v?] 似乎一切都解决了?不。
V']1j 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。
$3 ~/H"K 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
!5h@uar OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
I)cA:Ip PsoW:t template < typename Right >
++M%PF [
{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z "g6z#L& Right & rt) const
6I$:mHEhd {
1
gx(L*y, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{'eF;!!Dy }
7W\aX*] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
m^ [VM&% 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。
_f~m&="T! 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。
e.pq6D5 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。
i?pC[Ao-_ 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。
#_[W*-|L 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?
RiM!LX 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:
8qQrJFm|3* +%RB&:K7, template < class Action >
@)p?!3{" class picker : public Action
O_/|Wx {
~l>2NY public :
,*'aH z picker( const Action & act) : Action(act) {}
SI@Yct]<g // all the operator overloaded
9q
f=P3 } ;
-
-H%FYF` s~MCt|a 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。
qz/d6-0" 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#;0{ joJ:*oL template < typename Right >
7FD.3/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
p*S;4+># {
Z:s:NvFX return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2XGbqZj }
i5^U1K\M 0}y-DCuQ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|F^h>^
x 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。
%oEvp{I x$\w^h\F template < typename T > struct picker_maker
/0I=?+QSo {
~`Xu6+1o typedef picker < constant_t < T > > result;
\mp5G&+/Q } ;
[xsiSt?6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
u9R:2ah&K {
4 Z< typedef picker < T > result;
y153ax } ;
qJrMr4:F G@;I^_gN 下面总的结构就有了:
1(12`3 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
;Q} H'Wg, picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
4Gm (P~N picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
N:Zf4 至此链式操作完美实现。
K+s
xO/}h 8cyC\Rs 0ge^pO\Z 七. 问题3
Fq9>t/Zj 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
;0`p"T0 a2N4Jg@ template < typename T1, typename T2 >
@ag*zl ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mrz@Y0mgL {
ngHPOI16 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6$^dOJ_" }
Ghpk0ia%d eEG]JH 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:
[r5k8TB1 Jz6,2,LN template < typename T1, typename T2 >
'}q1 F<& struct result_2
%/x%hs;d {
znl_~:.4]X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Tx'ctd#Y } ;
N$SJK !,3U_! 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
^ M4-O~ 这个差事就留给了holder自己。
K'zG[[P kwd)5J h*GU7<F:a template < int Order >
Z'I0e9Jw class holder;
L/R ES template <>
@)YQiE$ class holder < 1 >
|r=.}9
- {
ib%x&?|| public :
t,yzqn
template < typename T >
2i3& 3oz]O struct result_1
axW4cS ? {
WrGz` typedef T & result;
Z|kMoB } ;
aab?hR template < typename T1, typename T2 >
uF=x o`=| struct result_2
yNb
:zoT {
sC .R. typedef T1 & result;
{PCf'n } ;
E |A,NPf%I template < typename T >
T?Dq2UW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CF`fn6 {
5E+k}S]M$ return (T & )r;
KQ x<{-G6 }
+i[w& P template < typename T1, typename T2 >
:a4FO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F& 'HZX {
,T|%vqbmw return (T1 & )r1;
&Tf R]. }
S}hg*mWn{$ } ;
nd]AvVS XTZI! template <>
j8G>0f) class holder < 2 >
?Ze3t5Ll {
YTco;5/ public :
Nv
iPrp>c template < typename T >
ZREAEGi{ struct result_1
H5N(MihT {
dIo|i,- typedef T & result;
nAp7X-t } ;
4D/mm(2d$ template < typename T1, typename T2 >
>)N}V'9 struct result_2
Lz
VvUVk {
_5nQe
! typedef T2 & result;
"F+Wo& } ;
Yb|zE template < typename T >
%V$ujun` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N!fp;jvG {
TLL.Ch|#Y return (T & )r;
IP1|$b}sq }
C3 %, pDh template < typename T1, typename T2 >
Te{L@sj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^j2:fJOU# {
IpxFME%! return (T2 & )r2;
Q#bFW?>y, }
)W@H } ;
o4kNDXP#S 5m+:GiI /N@0qQ 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> >。
pg~`NN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
} V4"-;P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*ihg' w?AE8n$8 return l(i, j) = r(i, j);
Oz9k.[j( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;e0>.7m +{/zP{jH return ( int & )i;
r,6~?hG] return ( int & )j;
EMH?z2iGd 最后执行i = j;
`.dTkL 可见,参数被正确的选择了。
@T1>%oi MjU>qx:: {kJ[) 7 XEZ6%Q_ $Mx.8FC + 八. 中期总结
kmW!0hm;e 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
lb1(1|# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\Mlj
7.u] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
B`hxF(_p/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LFSOHJj JoZC+G
xuelo0h, sZ'3PNpCP ?NI)3-l %!rsu-W:Y 九. 简化
,XP9NHE 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
i=2+1;K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
UsQv!Cwu^ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
2$NP46z} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
RpLm'~N' +-*/&|^等
O!f* @ 2. 返回引用。
]?)zH:2) =,各种复合赋值等
McnP>n 3. 返回固定类型。
m$J'n A 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
rI]:| k 4. 原样返回。
`T9<}&=! operator,
]Wa,a
T' 5. 返回解引用的类型。
4
qW)R{% operator*(单目)
n?,fF( 6. 返回地址。
GZ'hj_2%< operator&(单目)
<6apv(2a 7. 下表访问返回类型。
v;K\#uc_ operator[]
JmYi& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$]81 s` operator<<和operator>>
&8&WY1cU *pasI.2s# OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
N=+Up\h 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1 *-58N* vJq`l3& template < typename Left >
T
|j^ struct value_return
>8NQ8i=]V1 {
5. l&nt' template < typename T >
`ZefSmb struct result_1
FpRK^MEkG {
G>_ZUHdI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.Yu,&HR } ;
{{DW P-v4 sox90o 7 template < typename T1, typename T2 >
F37,u| struct result_2
<I|ryPU9{X {
jA]xpf6} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v5$zz w } ;
o!H"~5Trv! } ;
E>V8|Hz; 5!cplx=< 2dI:],7 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#-VKk w|5}V6WD 下面我们来剥离functor中的operator()
Z=H
fOC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
i([A8C_A mA>Pr<aV: return l(t) op r(t)
Sdt
@"6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,vhR99g{ return op l(t)
gVl#pVO`N return op l(t1, t2)
OIWo*
% return l(t) op
$4M3j%S return l(t1, t2) op
Lq&xlW
j return l(t)[r(t)]
oD}I{&=wa return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6a,YxR\ P2Eyqd8 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:
k<f*ns 单目: return f(l(t), r(t));
i/Hi return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(^Ln|3iz 双目: return f(l(t));
-zTeIvcy5 return f(l(t1, t2));
qzyQ2a_p 下面就是f的实现,以operator/为例
i gQyn|
=Tj0dfO|" struct meta_divide
n_+Iw,a'm {
<St`"H template < typename T1, typename T2 >
(HJ60Hj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Yp;x {
Sn+Yi return t1 / t2;
7vWB=r>5@ }
~gAx } ;
}z*p2)v` R`<E3J\* 这个工作可以让宏来做:
@F1pu3E z DK+8 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3whyIXs template < typename T1, typename T2 > \
d8K^`k+x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)Ob{] 以后可以直接用
1GNAx\( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
SVHtv0Nx 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
a&<<X:$Hy (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
#*`|}_6L lDA%M3(p := 8vy 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
@GV^B'}* 1hN!
2Y: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_1Eyqh`oh class unary_op : public Rettype
ls5S9R 5 {
Cm&itG Left l;
Tv KX8 m" public :
aG ,uF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&V;a: .6hH}BM template < typename T >
Mu%'cwp$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4H:WpW*r {
-_}EQ9Q return FuncType::execute(l(t));
o]j* }
<eI;Jph5 iOyYf!yg template < typename T1, typename T2 >
t&oNJq{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l%IOdco# {
E5dXu5+ye return FuncType::execute(l(t1, t2));
D'&LwU,o }
:z:Blp>nK/ } ;
Mc6y'w
96BMJE' G1l( 同样还可以申明一个binary_op
GB=q}@&8p hG67%T'}A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Uwp
+w class binary_op : public Rettype
QJ/SP {
#.@=xhK/ Left l;
o6r4tpiR5 Right r;
`#]\Wnp~y public :
fS~.K9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`4=b|N+b" $1v5*E template < typename T >
0v_8YsZ!`$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g DhwJks {
A"'MRYT` return FuncType::execute(l(t), r(t));
{
nV zN( }
>&VL2xLy =~h54/#[I template < typename T1, typename T2 >
s*IfXv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6~}H3rvO} {
EDo
( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|h7v}Y }
H07j& } ;
W)#`4a^xj7 5c"kLq6r _x!pMj(A 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
nqBuC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/\#5\dHj DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8syo_sC | 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。
@K9T )p] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
No7Q,p 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。。。
Y[!a82MTzn 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]Q3Gj@6 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)
8VZ-`?p 下面是修改过的unary_op
zCHr x3Ud0[( template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xeI{i{8 class unary_op
"YL-!P {
:3B\,inJ Left l;
$c}0L0 }$-VI\96 public :
MjpJAV/84 Ps7%:|K] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=CoT{LRQ_ 'm|m+K83 template < typename T >
gNwXOd u struct result_1
0U>Q<I} {
V%ch' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>-P0wowL } ;
K +~v<F k3 l template < typename T1, typename T2 >
f[IchCwX struct result_2
sD8S2 {
]lUu%<-; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o(P:f)B } ;
RY{tX` g1~I*!p template < typename T1, typename T2 >
hptuTBD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j;)6uia*A {
^mi4q[PM return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A-5+# }
+&OqJAu Q(UGwd1 template < typename T >
S F>D:$a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.jp]S4~ {
\#aVu^`eX return OpClass::execute(lt(t));
?^~"x.<nr }
yUO|3ONT {ZXC%(u } ;
oui!fTy L2'd sOn :2E1aVo4b 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
j&A3s{S4A 好啦,现在才真正完美了。
opMUt,4 现在在picker里面就可以这么添加了:
KIo}Gd& ZRB 0OH template < typename Right >
Yys~p2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
t\i1VXtO {
m]\zt return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
SbZt\a 8 }
+ZKhmb! 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
6>:~?gs cO,V8#H \'Ta8 zU~..;C <im<(=m9 十. bind
vLuQe0l{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
;YDF*~9u 先来分析一下一段例子
hyiMOa pm]DxJ@ .KucjRI int foo( int x, int y) { return x - y;}
LUck>l\l bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
wy{>gvqK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Z=@) 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
u!o]Co> 我们来写个简单的。
0j(jJAE. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
B#"|5 对于函数对象类的版本:
WuFwt\U J4"swPf template < typename Func >
hw$c@:pW; struct functor_trait
]^9*
t,{9 {
!y-2# typedef typename Func::result_type result_type;
4;RCPC } ;
mSzpRa 对于无参数函数的版本:
k%}89glm 45sxF?GSwL template < typename Ret >
|<-F|v9og struct functor_trait < Ret ( * )() >
`QdQ?9x{F {
rAWl0y_m typedef Ret result_type;
+RV- VrV } ;
S tnv> 对于单参数函数的版本:
:KSor}t JhCkkw template < typename Ret, typename V1 >
N4mJU'_{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
s;2/Nc {
+'/}[1q1/T typedef Ret result_type;
(\t_Hs::a } ;
12sD|j 对于双参数函数的版本:
V.ji
_vX ] 5v4^mk template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
qmA2bw] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
oL Vtu5 {
qzA]2'~Q typedef Ret result_type;
&
8'( } ;
1@^Ek8C 等等。。。
7B]:3M6 d 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1N9<d, 6WN(22Io template < typename Func >
C`n9/[,# struct func_return
96pk[5lj{? {
Tz[?gF.Do template < typename T >
kAN;S<jSE struct result_1
eR-=<0Iw; {
wD],{ y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nS+FX&_ } ;
*Z`XG_ s5 Ah>gC!F^ template < typename T1, typename T2 >
o}MzqKfu struct result_2
Sf&?3a+f {
jD/7/G* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QW~5+c9JJ } ;
a3UPbl3^ } ;
/Pn.)Lxfl {(Og/[ %,,`N I{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
j\'+wVyo rjL?eTU"s template < typename Func, typename aPicker >
ZP6x class binder_1
'Z.OF5|eGT {
a,~D+s;^ Func fn;
sr+gD*@h aPicker pk;
#_?TIY:h public :
'sRg4?PT 3X$Q, template < typename T >
iog #
, struct result_1
8jggc#. {
5,
-pBep< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wI!
+L&Q } ;
6!+X.+ ^+*GbY$' template < typename T1, typename T2 >
hB?,7- struct result_2
VJN/#
{
x^)g'16` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^p 2.UW } ;
g={]Mzh N&fW9s} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*O+R|Cdp/ f4'El2>-86 template < typename T >
v`S2M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)C>}"#J> {
ZU-4})7uSB return fn(pk(t));
3J'73)y }
hIVI\U, template < typename T1, typename T2 >
3cOY0Z#T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jVad)2D {
*%X6F~h(u return fn(pk(t1, t2));
vZb|!#I }
-c+[6A>j } ;
>-5td=:Z s>jr1~~3O_ X-kXg)!Bg 一目了然不是么?
]6{(Hjt 最后实现bind
_BG8/"h32 &so-O90 -RG8<bI, template < typename Func, typename aPicker >
g.I(WJX0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-ca7x`yo {
.[T'yc:= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/!=U+X }
@up&q 7
9Qc`3a 2个以上参数的bind可以同理实现。
2J;kD2"! 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。
D:wnO|: onnI ! 十一. phoenix
&
u$(NbK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
vG ]GQ# x37/cu for_each(v.begin(), v.end(),
_urG_~q (
c ]>DI&$;J do_
LH=d[3Y [
lSH ZV
Fd cout << _1 << " , "
XkPv*%Er8 ]
EKZA5J7kn .while_( -- _1),
|',M_
e] cout << var( " \n " )
z,pNb%*O )
-#LjI. );
CO-Iar 5>k>L*5J 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:
wgY6D!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
9p<:=T operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[34zh="o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1ZT^)/ G Wrmgu}q 3A-*vaySV template < typename Cond, typename Actor >
>M?H79fF2s class do_while
!|:RcH[ {
$hh+0hs Cond cd;
8h2D+1,PZC Actor act;
%'N$lF"] public :
!*&4< _ template < typename T >
Z6
;Wd_ struct result_1
O\6vVM[ {
bqSMDK typedef int result_type;
h`=r)D } ;
glv ;C/l ?4^};wDb2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,09DBxQq, 'gCJ[ ce template < typename T >
SOVjEo4'3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LU%#mY {
:^n*V6.4 do
YWEYHr;%^? {
6`acg'sk> act(t);
:-z&Y492 }
2Kjrw; while (cd(t));
d$pYo)8o({ return 0 ;
Y?<)Dg.[ }
Gb;99mE } ;
z&O#v9.NE| \.o=icOx # Mu<8`T- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^w.]Hd2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
w&%9IJ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
sa*g 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
gNqAj# m 下面就是产生这个functor的类:
axX{6 u t$c)_ j !`B'{cH template < typename Actor >
xA92C class do_while_actor
H( vx/q {
C,fY.CeI Actor act;
Pb#P`L7OB public :
vm8$:W2 } do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!v0"$V5+i vv+km + template < typename Cond >
}MP>]8Aq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]Ko^G_Rm
} ;
)IHG6}< Nb0Ik/:< O$^xkv5. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
OZf6/10O/ 最后,是那个do_
Zae.MO^C! uQnT[\k? H9U.lb class do_while_invoker
{Ur7#h5 {
gljo;f: public :
w8p8 ;@ template < typename Actor >
GF*>~_Yr do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@o6R[5( {
{?Od{d9 return do_while_actor < Actor > (act);
b]T@gJ4H= }
YScvyh?E } do_;
#AShbl jm+ \Wr,<Y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}9^@5!qX 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{{\ce;hN 最后来说说怎么处理break和continue
M%I@<~wl 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。
Xwt`(h[u 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 ]