一. 什么是Lambda
fI\9\x 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4 g.
bR 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,
!A1)|/a@ 6dAEM;$_Z 6n1rL 20rkKFk* class filler
{G*A.$-d {
ceGa([#!\_ public :
e4FM} z[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1y^K/.5- } ;
#y|V|nd ?[x49Ux,P {K#NB_*To 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:
~el3I=KC} P'MY[&|mM' }bU8G ' /MQU
>& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
VDB;%U*D oPc\<$ 4(l?uU$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
htY=w}> C6_@\&OA
_if|TFw;h {2`=qt2 二. 战前分析
}6 5s'JB 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。
63?)K s 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
:Sg_tOf p
(FlR?= S (wmBjQ]B< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JN6-Z2 /* --------------------------------------------- */
bN^O}[ vector < int *> vp( 10 );
ENh!N4vbO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@xsCXCRWVV /* --------------------------------------------- */
~](fFa{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
OPBt$Ki /* --------------------------------------------- */
UueD(T;p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z=&z_}M8 /* --------------------------------------------- */
\RQ='/H* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}Vu\(~ /* --------------------------------------------- */
6I_Hd>4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N?dvuB {5*|C-WWtG bU 63X={ 0^'B3$> 看了之后,我们可以思考一些问题:
0i[zup 1._1, _2是什么?
\bCX=E- 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。
8
6QE/M 2._1 = 1是在做什么?
@+U,Nzd 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(0q6~| 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。
UkCnqNvx /\mKY%kyh zT~B6 三. 动工
Y<\^7\[x 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Wi n8LOC 0%s|Zbo!> &$`hQgi {+zJI-XN/ template < typename T >
*5$&`&, class assignment
AgF5-tz6x {
+)nT|w45 T value;
iV.p5FD public :
.'[/|4H assignment( const T & v) : value(v) {}
,G^[o,hS template < typename T2 >
v}J;ZIb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i54md$Q^ } ;
^C&+
~+ z41_oG7 7=4 A;Ybq 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
VVWM9x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
q&'Lbxc>c /.5;in k6IG+:s V[pvJ( class holder
C-P06Q] {
c.H?4j7ga public :
PBks`
|+ template < typename T >
RK9>dkW assignment < T > operator = ( const T & t) const
O}Ui`eWU {
[_y@M
] return assignment < T > (t);
]6tkEyuq }
tqOi
x/ } ;
Ccfwax+ c(-Mc6 BH0!6Oq 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
UkR3}{i e{G_GycH static holder _1;
#:3r4J%+~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1H:ea7YVU p}]q d4j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>Pe:I 而不用手动写一个函数对象。
P#GD?FUc AZFWuPJo |U[y_Y\a #_Ea[q7v 四. 问题分析
^o<:;{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
SA6hbcYk 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
FyD.>ot7M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@%i>XAe#0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(0*v*kYdL+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
nYv#4* ^6 /j_G 五. 问题1:一致性
"2n;3ByR 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
L9IGK< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[j6~}zu@ ||TtNH struct holder
[h}K$q {
vW.%[] //
%u]6KrG18b template < typename T >
#t71U a T & operator ()( const T & r) const
EHf)^]Z {
sV0Z return (T & )r;
l%"`{ }
<4F7@q,V } ;
;:#U6?=t c]Unbm^w 这样的话assignment也必须相应改动:
O OlTrLL +!&$SNLh( template < typename Left, typename Right >
:B#EqeI class assignment
y~#\#w{ {
ZW ye>] Left l;
2o{@nN8% Right r;
%= u/3b:o public :
$>vy(Y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m^$5K's& template < typename T2 >
qMgfMhQ7DU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^E@@YV } ;
'_Wt}{h #MTj)P, 同时,holder的operator=也需要改动:
5}<[[}( cqQRU template < typename T >
GfsBQY/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*m_93J {
Fn,k!q return assignment < holder, T > ( * this , t);
vnsSy 33K }
(DJvi6\H cb+y9wA 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
QaMDGD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
z}5<$K_U )bW5yG! return l(rhs) = r;
fcAIg(vW 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。
]t/f<jKN^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
:::>ro*R 5-p.MGso template < typename Tp >
CX+9R3pa class constant_t
g3rRhS {
ltEF:{mLe# const Tp t;
R#0{Wg0O) public :
,+-? Zv 2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
oeNzHp_ template < typename T >
#\b ;2> const Tp & operator ()( const T & r) const
agY5Dg7 {
Kfjryo9 return t;
="lI i$>O }
8IWwjyRr } ;
*CUdGI& vvh.@f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;5M<j3_* 下面就可以修改holder的operator=了
b7'F|h^ 3i(J on/p template < typename T >
fOW_h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
??I:H {
jaqV[*440U return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4Iq5+Q }
VG\mo?G
"
Z;uu)NE 同时也要修改assignment的operator()
" dT>KQ !Zj#.6c9 template < typename T2 >
5DSuUEvWcL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0#=W#Jl> 现在代码看起来就很一致了。
FQ## 397 lM&UFEl-\ 六. 问题2:链式操作
;Vo mFp L 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=, TS MV 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。
T&4fBMBp,% 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。
j)Lo'&Y~= 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。
;@!;1KDy 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
VKf6|ae BvI 0v: template < typename T >
QRagz,c struct result_1
96)v#B?p {
>t,O2~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
YE_6OLW } ;
r]-+bR {r{>?)O 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:
hg#c[sZL !=knppY template < typename T >
@SQceQfB struct ref
R_9 o!sTZ {
=SL^>HS.fo typedef T & reference;
S| "TP\o } ;
PHl4 vh#E! template < typename T >
uH]
m]t struct ref < T &>
XC}1_VWs {
:3gFHBFDj typedef T & reference;
(k#t}B[ } ;
VwC4QK,d; fr]Hc+7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UhBz<>i;! 'v+96b/; template < typename T >
/=-h:0{M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
8'%+G {
"Y(%oJS]D return l(t) = r(t);
]]3Q*bq4 }
q!@c_o 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。
DzE E:&*= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U-ULQ| 6U |QMT
A5 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
:^.u-bHI _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
b8e*Pv/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
N&,"kRFFo +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{~"Em'}J 最后的布局是:
YiO3<}Uf Add
U#$:\fT / \
P8u"T!G Divide 5
?qIGQ/af& / \
H<{*ub4'L* _1 3
@@; 1%z 似乎一切都解决了?不。
eoJFh 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。
@NBXyC8,Z 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。
~"\P~cg0J 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:
.;j"+Ef /:^tc/5U] template < typename Right >
h4h d<, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#W.bZ]&WA Right & rt) const
;wpW2%& {
R<t&F\> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8db6(Q~P }
*eMLbU7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/T{mS7EpYc 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。
sbpu
qOL 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。
75PS^5T, 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。
oX2r?.j#M 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。
)y5iH){! 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?
@!Y.935/0 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:
&4[<F"W>47 `c> A>c| template < class Action >
Aw5K3@Ltz class picker : public Action
QZz&1n {
nWd:>Ur public :
2Sv>C `FMU picker( const Action & act) : Action(act) {}
miWw6!() // all the operator overloaded
f)qPFM]%z } ;
zabw!@] %jpH:-8'2 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。
%OTQRe: 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:
BR%{bY^
5p 0VG^GKmx template < typename Right >
$2;-q8+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Xk;Uk[ {
wX@H
&)<s return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uTxX`vH@! }
yFIl^Ck% JHHb | Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
EC0zH#N 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
n&3iz05} e3G7K8 template < typename T > struct picker_maker
u87=q^$ {
rGGS]^ typedef picker < constant_t < T > > result;
^"PfDTyA } ;
&`-_)~5] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
#vnefIcBf {
<d3PDO@w/ typedef picker < T > result;
4,o
%e,z } ;
`e4o 1* ZE{aS4c 下面总的结构就有了:
dVij <! Lu 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。
r{bgTG 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。
?L`MFR picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
I=Gr^\x= 至此链式操作完美实现。
"tEj`eR \z&03@Sw J{aQ1) 七. 问题3
tvGg@Xs\ 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。
hqdC9?\ `8.1&fBr template < typename T1, typename T2 >
IY-(-
a8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XL{{7%j {
HCI'q\\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yIn/Y 0No }
6tDg3`w> 8ct+?-3g 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:
oSpi{ $x W*1d
X"S template < typename T1, typename T2 >
#i'C struct result_2
T2;v<( {
.~FKyP>[$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#JHy[!4 } ;
(jD'+ "?
zZS>+O 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?
3RBpbTNWp 这个差事就留给了holder自己。
N[- %0 nL "g2 3 kxt\{iy4 template < int Order >
]Om'naD class holder;
ahK?]:&QO template <>
,+swH;=7#r class holder < 1 >
|?4~T: {
~xsb5M5 public :
8#NIs@DJ template < typename T >
b|\{ !N] struct result_1
a/wUeW {
U}mL,kj" typedef T & result;
FY_avW } ;
[ flu|v template < typename T1, typename T2 >
^TuP=q5? struct result_2
G~b`O20N {
bW,BhUb,| typedef T1 & result;
E#IiyZ } ;
u K+9gTv template < typename T >
iX0]g45o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#"3[f@|e {
a>;3
j return (T & )r;
+xoyKP! }
A52LH, template < typename T1, typename T2 >
[XA&&EcU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uOivnJ? {
=%:n0S0C" return (T1 & )r1;
'qD'PLV }
wR5\^[GN } ;
.b!OZ j\i;'t}8g template <>
^VM"!O;h{ class holder < 2 >
o>/uW8 {
s=
-WB0E public :
=H.<"7 template < typename T >
nm{'HH-4 struct result_1
\FY/eQ*07 {
+R{A'Yl[( typedef T & result;
rw40<SS"Z } ;
v%69]a-T template < typename T1, typename T2 >
e{qp!N1! struct result_2
+j)-L \ {
Y%n{`9= typedef T2 & result;
)D6'k{6 M } ;
sp=7Kh?|> template < typename T >
u`L!za7fi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V{a}#J {
!.tL"U~4 return (T & )r;
&"~,V6,q }
.&*
({UM template < typename T1, typename T2 >
.>AFf9P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q+y-*1
{
x`j$9XN5 return (T2 & )r2;
Eb4< 26A }
Xv?
S } ;
JWUv H }QApeZd+q @@&@}IQcR1 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> >。
vMW-gk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$h|I7` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9:}RlL+cOk F|
,Vw{ return l(i, j) = r(i, j);
;ZE<6;#3IP 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
>ji}j~cH 6bA~mC^& return ( int & )i;
$z`cMQ r return ( int & )j;
fed[^wW 最后执行i = j;
`0n 7Cyed 可见,参数被正确的选择了。
]/<Qn-BbU y$r?t0 G}9bCr, Zo}\gg3 O) =73e\ 八. 中期总结
|~=?vw<W 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:
zn?a|kt 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'%eaK_+7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
pO 7{3% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4/mj"PBKL f4aD0.K.g| /%}YuN rt\<nwc l+3%%TV@L &a2V-|G', 九. 简化
T^=Ee?e 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。
%;"B;~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b/D9P~cE 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:
CpP$HrQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B 3,ig9 +-*/&|^等
Fm[?@Z&wP 2. 返回引用。
Vqv2F @. =,各种复合赋值等
DY+8m8!4H 3. 返回固定类型。
CB{k;H 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:'^dy%&UB 4. 原样返回。
+2k|g2 operator,
7:R{~|R 5. 返回解引用的类型。
/="D]K)%b8 operator*(单目)
^JF_;~C 6. 返回地址。
sP8-gkkor operator&(单目)
"#eNFCo7k 7. 下表访问返回类型。
W0uM?J\O operator[]
f'zFg["aZS 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\PtC operator<<和operator>>
[#3Cg%V ~:RDw<PWp OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
mG8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qzU2H ;Cp/2A}Xx template < typename Left >
,[K)E struct value_return
n9-q5X^e> {
2YP"nj# template < typename T >
@ T~#Gwv struct result_1
7gR; {
{dSU
\': typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iR}i42Cu } ;
S;AnpiBM8 &0<R:K ?>N template < typename T1, typename T2 >
7yCx !P; struct result_2
A](}"Pi!n {
?D$b%G{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
s%TO(vT } ;
@*`UOgP7 } ;
|{|r?3 |Nx!g fU K&a]pL6D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{]_{BcK+ cI4qgV 下面我们来剥离functor中的operator()
Z=/L6Zb 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|~"A:gf %RD7=Z-z return l(t) op r(t)
BQfAen] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
J/&*OC return op l(t)
pfn#~gC_= return op l(t1, t2)
=x.v*W]F` return l(t) op
([XyW{=h! return l(t1, t2) op
IM&7h!
l"| return l(t)[r(t)]
'8pPGh9D return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<n2{+eO /*p?UW<*4 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:
6Bq2?;5 单目: return f(l(t), r(t));
q!h*3mNm return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)b2E/G@X& 双目: return f(l(t));
yW=hnV{ return f(l(t1, t2));
`R=_t]ie 下面就是f的实现,以operator/为例
Vi-!E AYQh=$)( struct meta_divide
]B.,7 {
p 2f
WL template < typename T1, typename T2 >
=`.5b:e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`q{'_\gVt( {
>D^7v(& return t1 / t2;
_(s|Q }
{4jSj0W } ;
D30Z9_^%: mM^8YL 这个工作可以让宏来做:
T+`GOFx O}iKPY8K #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
E$yf2Q~k template < typename T1, typename T2 > \
k49n9EX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xA1pDrfC/ 以后可以直接用
q}24U3ow DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-bb7Y 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
J<:D~@qq (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。。。)
:bF2b..XOu %|6Q7'@p 7z0uj 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
WMRgf~TY=2 ~Wd8>a{w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K.L+;
nQ class unary_op : public Rettype
f%%En5e+ {
Q_h+r!b Left l;
(=/L#Yg_ public :
ScmzbDu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D'hr\C^ [&}<!:9' template < typename T >
;%.k}R%O@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6!PX!
UkF {
bIl0rx[` return FuncType::execute(l(t));
2
]6u
Be }
2X|jq4 -#z'A template < typename T1, typename T2 >
vh3iu+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<yaw9k+P {
#:5g`Ch4, return FuncType::execute(l(t1, t2));
~5qZs"ks }
f6A['<%o } ;
F"? *@L ?BZ`mrH^ EC\:uK 同样还可以申明一个binary_op
gK_[3FiKt b6M)qt9R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mztq7[&- class binary_op : public Rettype
3\~fe/z'I {
%lW:8ckL Left l;
l{x#*~ga Right r;
BQmafpp` public :
.Eyk?"^ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HSFf&|qqx gG> ^h1_o~ template < typename T >
wq`Kyhk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s|`)' {
h/~BUg' return FuncType::execute(l(t), r(t));
d'nuk#r }
n&&U9sf? 6? ly.h$ template < typename T1, typename T2 >
0s[3:bZ\Ia typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qCT\rZU {
_( /lBf{| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T}x%=4<E }
k"-#ox! } ;
eC:Q)%$%l iz5wUyeg W%QtJB1) 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
~TIZumGB 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
TmH13N] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_jKVA6_E 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
rZ4<*Zegv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T1[ZrY'0 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
"<R
2oo)^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|VF"Cjw? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
eV}Tx;1|} 下面是修改过的unary_op
RxG./GY @n'ss!h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
wA&)y>n- class unary_op
Y\S^DJy {
YhR"_ Left l;
,QAp5I%3= Y}z?I%zL public :
Oj\mkg OEi9
)I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Qj[O$L0 $ 4'|:SyOm template < typename T >
J, >PLQAa struct result_1
4=cq 76 {
eZ$1|Sj]j typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cYS+XBz } ;
eR;0pWVl ?MB nnyo6 template < typename T1, typename T2 >
sUMn
(@r struct result_2
^C
T}i' {
8nR,GW\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P#oV ^ } ;
W4Q]<<6& ' "
yl>" template < typename T1, typename T2 >
=_3qUcOP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vH8%a8V {
]iX$p~riH return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Rj=Om }
DlO;EH (LPD template < typename T >
w+P^c| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yBKlp08J {
`vBa.)u return OpClass::execute(lt(t));
i|'t!3I^m }
Wbxksh:)Q ``Rb-.Fq, } ;
l]&)an 1ki"UF/ x*V<afLY[ 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
~cwwB{ 好啦,现在才真正完美了。
G"wQ(6J@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
O,#[m:Ejb !%9I%Ak^ template < typename Right >
Ev#aMK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
??Ac=K\ {
1^dWmxUZH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Z8UM0B=i }
-C<aB750O) 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。
Wno5B/V \ }f* xc?<:h" gvYs<,: B[50{;X 十. bind
uD3_'a 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。
e vuP4-[y 先来分析一下一段例子
s ~G{-)* OK(d& 4y.[tk5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
"<#:\6aym bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Df^S77&c! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
P#PQ4uK \ 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。
\>k+Oyj 我们来写个简单的。
7i/Cax 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c
@R6p+ 对于函数对象类的版本:
Fwqf4&/ 9f`Pi:*+/ template < typename Func >
q#Vf2U55m struct functor_trait
O!tD1^O!1} {
_TF>c:m3 typedef typename Func::result_type result_type;
Zlo,#q } ;
")
D!OW] 对于无参数函数的版本:
qC1@p?8$ -^DB?j+ template < typename Ret >
UtN>6$u
struct functor_trait < Ret ( * )() >
jfamuu 7 {
V;jz0B typedef Ret result_type;
/G ;yxdb } ;
>Z%`&D~u 对于单参数函数的版本:
Y2n*T
KXI, M='Kjc>e template < typename Ret, typename V1 >
`m^OnH struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qZe"'"3M {
I"4B1g typedef Ret result_type;
Ip0q&i<6 } ;
.<dmdqk] 对于双参数函数的版本:
4^&vRD, ev $eM template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5>Q)8`@E struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
): 6d_g{2 {
.>n|#XK typedef Ret result_type;
bE~lc}% } ;
k7*q.2 0 等等。。。
$'q(Z@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
nCU4a1rZ L_,U*Jyo template < typename Func >
X[<9+Q-& struct func_return
at!?"u {
:F&WlU$L template < typename T >
)w-?|2-w5 struct result_1
CCV~nf {
Rd)QVEk>SD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
UZ#2*PH2E } ;
9&cZIP .E&~]< template < typename T1, typename T2 >
s25012 struct result_2
SCij5il% {
VzesqVx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HdM;c*K } ;
zu#o<6E{ } ;
D3PF(Wx il~,y8WTU{ jPfoI- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$$a"A(Y XJ;/kR template < typename Func, typename aPicker >
00i9yC8@6 class binder_1
N2>JG]G {
bb{+ Func fn;
8{C3ijR aPicker pk;
Tx*m
p+q public :
D_Y;N3E/rS FWg7e3 template < typename T >
9\F^\h{ struct result_1
ry'(mM {
{/ta1&xyG typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'' 6 } ;
4rm/+Zes cu-WY8n template < typename T1, typename T2 >
Ty=}A MMyE struct result_2
m|
Z)h{& {
(]:G"W8f typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F}Au'D&n_ } ;
@lwqkJ #XsqTK_nk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9L};vkYk# |NI0zd template < typename T >
^|Y!NHYH$Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!ZRV\31% {
iQKfx#kt return fn(pk(t));
om1 /9 }
XL:7$ template < typename T1, typename T2 >
*XJSa typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(I$hw"%& {
AF@C9s return fn(pk(t1, t2));
_PIk,!< }
d1-QkW^0y } ;
o! 8X< o Z]tz<YSkG \4ZQop 一目了然不是么?
{ T.VB~C 最后实现bind
?CIa)dhu &~i1 @\] *4ID$BmO template < typename Func, typename aPicker >
(<h,R@: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Yr+&|;DB {
n#*cVB81 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
f =Nm2(e }
MYjCxy-;A &b_duWs 2个以上参数的bind可以同理实现。
<t8}) 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
PF.HYtZqK "ggq7cJ}_ 十一. phoenix
V|7 cdX#H Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yxH[uJpb C
RNO4 for_each(v.begin(), v.end(),
vQ;Z 0_ (
4
QWHGh" do_
-8]$a6`{_ [
.FeEK( cout << _1 << " , "
%vW@_A~ ]
VD4( .while_( -- _1),
x-[l`k.V cout << var( " \n " )
M-n +3E9 )
8g3 6-8 );
/O9z-!Jz aa|xZ 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:
C-8@elZ1 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
YJ6Xq||_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!>M: G:K 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d/MMPge3 ){v nmJJ% -{dwLl_ template < typename Cond, typename Actor >
7*sB"_U2 class do_while
.m
.v$( {
'`S,d[~ Cond cd;
^Oo%`(D? Actor act;
qg_=5s public :
ujaaO6oZ7 template < typename T >
|.YL2\ struct result_1
NOvN8.K% {
.A E(D7d6 typedef int result_type;
Na4\)({ } ;
0VPa=AW d2pVO]l YZ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZPXxrmq% y@F{pr+dA template < typename T >
!^y'G0
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:>|[ o&L {
).\%a
h do
`,J\E<4J {
L9T|* ?|| act(t);
_s^sZ{'2_ }
'h$1vT while (cd(t));
V[#jrwhA return 0 ;
7a2uNt,X }
]'hz+V31% } ;
zFlW\wc |1#*`2j\=9 Ls( &. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$aEL>,X 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。
\]zHM.E1 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。
u-D%: lz85 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。
8< R#} 下面就是产生这个functor的类:
W_%Dg]l
6:H@=fEv %5'6^bT template < typename Actor >
tks1*I$S< class do_while_actor
&4LrV+`$V {
+5voAx! Actor act;
hDCR>G public :
|Gz(q4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~OXPn9qPp "~XAD(T6 template < typename Cond >
alyWp picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(<|,LagTuc } ;
3:s!0ty" G22u+ua 'vBuQinn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
o^mW`g8[ 最后,是那个do_
#>}cuC@ t~3!| @3i k*J0K=U| class do_while_invoker
d-y8c {
V!uW\i/ public :
nGq{+
G template < typename Actor >
O|d"0P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
? g}G#j {
,VI2dNst\ return do_while_actor < Actor > (act);
6YNd;,it>p }
L\aG.\ } do_;
}gete'I EjrK.|I0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^8OK.iC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\Cx2$<8 最后来说说怎么处理break和continue
.r4*?> 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。
N:_.z~>% 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 ]