一. 什么是Lambda
Fs/CW\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
I,-n[k\J 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,
[l}H:%O, Hjm> I'9 zp}7p~#k^ p<5]QV7st class filler
Q((&Q?Vi {
%*D=ni#(sT public :
[D"6& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z|#*c5Y9w } ;
?P
kJG,~ ?;XO1cs Rl?1|$% 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
.9J^\%JD y``\^F dbf<k%i6 c8uaZvfW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wWl?c ..N6]u iLy^U*yK 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
m{IlRf' zMSwU]4I! cMT7Bd +Mo4g2W 二. 战前分析
=H{<}>W' 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
7`|'Om?' 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|Z:yd}d MBWoPK LU6R"c11 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"wcaJ;Os /* --------------------------------------------- */
+~8Lc'0aA vector < int *> vp( 10 );
8eXeb|?J transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XGa8tI[:X /* --------------------------------------------- */
q5f QTV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]#o;`5' /* --------------------------------------------- */
hek+zloB+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
iOiFkka /* --------------------------------------------- */
6n9/`D! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
kV'zAF
v /* --------------------------------------------- */
t&?jJ7 (&8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"f91YX_) -.D?Z8e v=k+MvX FLmD?nw 看了之后,我们可以思考一些问题:
" MnWd BS 1._1, _2是什么?
}&0LoW/ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Ed=/w6< 2._1 = 1是在做什么?
+hRy{Ps/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
2E*=EjGV Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8m+~HSIR
+SFFwjI k4{!h?h 三. 动工
e{x>u( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
b|i4me@ =xk>yw!O) FGVw=G{r G&oD;NY@/ template < typename T >
m` 1dB%;? class assignment
b7.7@Ly
y {
o/-RGLzAo T value;
B^2r4
9vC public :
5{=+S] assignment( const T & v) : value(v) {}
/\1'.GR template < typename T2 >
[n"eD4 )K| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Xt$qjtVM } ;
@X/ 1`Mp }3lG'Y#Kpy 3@~a)E}T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ilL% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bF _]j/ J!Z6$VERy F_079~bJ o*K7(yUL4 class holder
0>Y3xNb {
DuC#tDP public :
K~:SLCv
E% template < typename T >
rWr'+v? assignment < T > operator = ( const T & t) const
`l45T~`]$ {
An_(L*Qz return assignment < T > (t);
`:&RB4Z }
wR_mJMk_ } ;
<zXG}JuL@T /
&Z8g4vc ?NA$<0 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
P%R!\i ?s, oH static holder _1;
!Q\*a-C Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
(BY 0b%^ !/G}vu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V7WL Gy., 而不用手动写一个函数对象。
"G%S
m") ,$`}Rf< t?9J'.p +.Vh<:? 四. 问题分析
/ =9Y(v 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。
db 99S 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。
>_j(uw?u 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[W
)%0lx 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3$"V,_TBZ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
G$,s.MSf }[leUYi` 五. 问题1:一致性
QtfL'su: 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?|
dEYw_qJ2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
O.jm{x!m YT-ua{.^ struct holder
;MeY@*"{ {
g#(+:^3' //
6wpW!SWD template < typename T >
#~p;s> T & operator ()( const T & r) const
cn}15JHdR {
;?q(8^A return (T & )r;
u^xnOVE }
UG\2wH_ } ;
k2eKs*WLC 'A|c\sy 这样的话assignment也必须相应改动:
+C\79,r e(w c
[bv template < typename Left, typename Right >
(+gTIcc
> class assignment
E^J &?- {
}@LIb<Y Left l;
0V6, &rTF Right r;
q25p3 public :
o|>=<l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
="]lN template < typename T2 >
|8E~C~d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zwUC
L } ;
Mq~E'g4# ZC2aIJ 同时,holder的operator=也需要改动:
z?13~e[D y9mV6.r template < typename T >
@~vg=(ic( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2{RRaUoRb {
bbq`gEV return assignment < holder, T > ( * this , t);
uKzx >\}?1 }
e!0xh %UdE2 D'bC 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。
x#E
M)Thq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;|K
} i;pg9Vw return l(rhs) = r;
'bRf>= 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。
G1it
3^*$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
64b AWHv Yt*NIwWr template < typename Tp >
.@x.
class constant_t
bq5ySy{8 {
(~Bm\ Jn const Tp t;
L[PqEN\i public :
)'jGf;du constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
BHp>(7, template < typename T >
j&dCP@G const Tp & operator ()( const T & r) const
()j)}F#Z` {
1/1oT return t;
\4qF3# }
K"[jrvZ= } ;
=W2.Nc )0I-N) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+|;Ri68 下面就可以修改holder的operator=了
=P,mix| q2|x$5 template < typename T >
c61 1& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xuHP4$<h3 {
>"UXY) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
b&A/S$* }
wx-&(f +)h# !/ 同时也要修改assignment的operator()
\_u{ EB'b rhzI*nwOT template < typename T2 >
B t3++ Mj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
%o/@0.w 现在代码看起来就很一致了。
O.#Rr/+) [Cd#<Te3 六. 问题2:链式操作
RPMz&/k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Xgh%2;: 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。
qPi $kecx 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
p]X+#I< 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
D*46,>Tv 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)6XnxBSH m.6uLaD"!} template < typename T >
Ib2&L struct result_1
m; =S]3P* {
b"@-9ke5I typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
nzxHd7NIZ } ;
!p ~.Y+ o9ys$vXt* 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:
#2\M(5d -mO<(wfV> template < typename T >
x-@?:P* struct ref
6(\-aH'Ol {
G~_eBy typedef T & reference;
;[lLFI } ;
G,6`:l template < typename T >
|CQjgI|; struct ref < T &>
P5dD& {
ku57<kb typedef T & reference;
[GM!@6U } ;
ZJ)>gV )2Q0NbDn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#WUN=u 8>|4iT template < typename T >
i< imE# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/QlzWson {
p? +!*BZ return l(t) = r(t);
ZQR)k:k7 }
A$~H`W<yxB 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
i+Ne.h 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u<n['Ur}| W#d'SL#5 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
\4G9fR4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
zB7^L^Y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R))4J +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~yngH0S$[b 最后的布局是:
bA6^RIf? Add
x`p908S^ / \
Z[RifqaBby Divide 5
pi;fu / \
4ke.p<dG _1 3
t
~]'
{[F 似乎一切都解决了?不。
$Y$s*h_-/< 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。
nJgN2Z 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。
j$u OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
N>s3tGh cjLA7I.O template < typename Right >
\ z*<^ONq assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0jXDjk5'< Right & rt) const
1_xkGc-z< {
4
q % Gc return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u3 +]3!BQ }
,
P1m# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
J| 46i XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
DDT]A<WUV 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
lS2`#l > 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
`LwZ(M-hI 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
_+~jZ]o
N 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
CJ3/8*;w 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
dn%'bt RXWdqaENx template < class Action >
g p9;I*! class picker : public Action
a*,V\l|6 {
2*-qEUl1 public :
ncsk(`lo picker( const Action & act) : Action(act) {}
0|\JbM // all the operator overloaded
m*e8j[w# } ;
qIy9{LF 925T#%y
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
5}]gL 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
|c$*Fa"A DM,;W`|6% template < typename Right >
Q\^BOdX^` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
tnXW7ej ^ {
tuo'Uk) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=xH>,-8} }
zyK11 tQMz1$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
A,#z_2~ 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。
dDYor-g> sWq}/!@& template < typename T > struct picker_maker
-|czhO)R {
3=Xvl 58k typedef picker < constant_t < T > > result;
I=E\=UTG,5 } ;
;$r!eFY; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Nw1 .x {
U|+`Eth8( typedef picker < T > result;
odvUU#l } ;
li` Ac>GF 下面总的结构就有了:
+b dnTV6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
TU| 0I picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Pj^Ccd'>= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>u`Ci>tY 至此链式操作完美实现。
Nc(A5* nzB!0U ]#rmk!VT? 七. 问题3
|z)7XK 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
O4W2X@ 'Te'wh=Y template < typename T1, typename T2 >
|L)qH"Eo ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kgX"I ?>d {
?`SBGN; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y0t-e }
5e'**tbKH taSYR$VJ 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:
:y!{=[>M( - :x6X$= template < typename T1, typename T2 >
;4vx+> - struct result_2
?l
0WuU {
Nm0|U.< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
cl'qw## } ;
0te[i*G yA<\?Ps 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
I]~UOl 这个差事就留给了holder自己。
7YU}-gi Eo{js?1G_ Js,.$t template < int Order >
U&gl$/4U@ class holder;
a3_pF~Qx template <>
{'zs4)vw class holder < 1 >
pmDFmES {
$I3}%'`+ public :
}Do$oyAV$G template < typename T >
IkLcL8P^ struct result_1
E-#}.}i5 {
qEPC]es|T typedef T & result;
LkJ-M=y } ;
U$IB_a2 template < typename T1, typename T2 >
i~*#z&4A+ struct result_2
#|} EPD9$ {
PkdL] !: typedef T1 & result;
\z=!It]f. } ;
,NU`aG- template < typename T >
0~nub typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MJ@PAwv" {
*2I@_b6& return (T & )r;
/3 ;t
&] }
S?(/~Vb% template < typename T1, typename T2 >
vQ
DlS1L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eq36mIo {
cfW;gFf return (T1 & )r1;
k`,>52 }
^{+_PWn } ;
?w "zW6U Mg{=(No template <>
1&YkRCn0 class holder < 2 >
h\OMWJ~ {
@w[HXb public :
bjs{_? template < typename T >
V)Y#m/$` struct result_1
)m(?U {
R-Z)0S'ZR typedef T & result;
{c AGOx wd } ;
8<X;
8R template < typename T1, typename T2 >
b,RQ" { struct result_2
P?YcZAJT* {
kCU(Hi`Q typedef T2 & result;
:.fm LL } ;
xAAwH@ + template < typename T >
USyOHHPW@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.|3&lb6 {
r(c8P6_ return (T & )r;
Wc{/K6]f }
H<wkD9v}H5 template < typename T1, typename T2 >
|`ZW(}~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-Y/c]g {
N/N~>7f return (T2 & )r2;
*#CUZJN\ }
7 +kU 8} } ;
f5&K=4khn (K|7T{B t\\`#gc9~i 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Ouc$M2m0! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&BJ"T 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~myY-nEY ^1,VvLA+ return l(i, j) = r(i, j);
HO9w"){d$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
c`_[q{(^m \zyvu7YA return ( int & )i;
IkJ-*vI6 return ( int & )j;
2umgF 最后执行i = j;
96S#Q*6+R 可见,参数被正确的选择了。
S/7?6y~ QNgfvy 4Yya+[RY 8~8VoU& /}$D&KwYg 八. 中期总结
7y'2 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
aqN6.t 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
c R6:AGr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
._US8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+I r C7T}:V](q F'9#dR? FWDAG$K@0 C{U"Nsu+1 'o]8UD( 九. 简化
xh9Os < 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。
|'N)HH>; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2N[/Cc2Tg/ 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:
q2~@z-q)b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Alpk5o5B +-*/&|^等
Ipyr+7/zJ 2. 返回引用。
m>ApN@n =,各种复合赋值等
gX!-s*{E 3. 返回固定类型。
\d}>@@U& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.h[yw$z6 4. 原样返回。
Vo8gLX]a operator,
NNP ut$. 5. 返回解引用的类型。
/K\]zPq operator*(单目)
h@yn0CU3. 6. 返回地址。
.*Ylj2nM operator&(单目)
)@[##F2 7. 下表访问返回类型。
?_nbaFQK3 operator[]
gis;)al 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
GX;~K operator<<和operator>>
^n&_JQIXb B'8/`0^n5 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。
5l4YYwd>v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'CA{>\F$F+ mL]a_S{H template < typename Left >
&Na,D7A:3I struct value_return
6g&Ev' {
u@pimRVo template < typename T >
g}n-H4LI struct result_1
db`L0JB {
Ws*UhJY<GS typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`A ^ } ;
:.aMhyh#* \2!1fN template < typename T1, typename T2 >
;Bwg'ThT struct result_2
6tF_u D {
(rm*KD"] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
M2lvD& } ;
FE,BvNBZ } ;
kmT5g gy ]-"G:r f O ,5
u; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2rPmu P+bA>lJd 下面我们来剥离functor中的operator()
!!?TkVyEyM 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~EtwX YkRZ W!t =9i return l(t) op r(t)
ble[@VW| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#Ic)]0L return op l(t)
+o-jMvK9 return op l(t1, t2)
???` BF[| return l(t) op
zv0bE?W9 return l(t1, t2) op
1s/548wu return l(t)[r(t)]
6W[~@~D= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
g0ks[ }f- XR|U6bf] 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
B-UsMO 单目: return f(l(t), r(t));
.C,D;T{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`Vl9/IEk 双目: return f(l(t));
YJu~iQ`i return f(l(t1, t2));
Ake@krh>$ 下面就是f的实现,以operator/为例
SNtk1pG> <NWq03:& struct meta_divide
ZXl_cq2r {
2"6bz^>} template < typename T1, typename T2 >
]Bj2; <@y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LS]0 p# {
{hFH6]TA return t1 / t2;
$Da?)Hz'F }
y#zO1Nig` } ;
L Iz<fB 7>lM^ :A 这个工作可以让宏来做:
.F},Z[a& T/]f5/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Z7XFG&@6 template < typename T1, typename T2 > \
T.}Y&,n$$5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@ Fkhida 以后可以直接用
rld8hFj DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Z\3~7Ek2m 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
{$g3R@f^~ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
AVi&cvhs IGNU_w4j )$ M2+_c 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
LhRd0
LwYWgT\e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:g ~_ class unary_op : public Rettype
3 3zE5vr {
h:RP/0E Left l;
y9b%P]i public :
jn(%v] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R$X~d8o>% Ej8g/{ template < typename T >
_\na9T~g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F?^L^N^ {
:gO5#HIm return FuncType::execute(l(t));
cj9C6Y! }
m!5Edo-;< u}b%-:- template < typename T1, typename T2 >
gxx#<=` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,Qs%bq{t {
LcZ|A;it return FuncType::execute(l(t1, t2));
[5!dO\-[ }
(9R;-3vY:S } ;
Gk]ZP31u t{s*,X\b >,[@SF% 同样还可以申明一个binary_op
q=}1ud}1 DD2K>1A1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TJ1h[ class binary_op : public Rettype
Wy%FF\D.Y {
6$[7hlE Left l;
T*nP-b Right r;
zz
/4 ()u public :
3)yL#hXg) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vA}_x7}n( l0C`teO
template < typename T >
SL-;h#-y
4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PD&gC88 {
)2_[Ww|. return FuncType::execute(l(t), r(t));
-n8d#Qm) }
9:P]{}
wZs 2aa template < typename T1, typename T2 >
<{GVA0nr typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uFhaN\S {
[dAQrou6P return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
QFMAy>Gdn }
J ZkQ/vp( } ;
LT"H-fTgs K_@?Q@#YhR /ywP
0 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
e[16
7uU 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vd)zvI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Q;J(
5; 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。
?xrOhA9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7B)1U_L0H 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。。。
5VJe6i9; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}opw_h+/F 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)
Ulx]4;uzf 下面是修改过的unary_op
fbU3-L? lLDZ#'&An template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
] |nW class unary_op
rlD!%gG2x {
*= ?|n Left l;
9!
/kyyU a{.q/Tbt public :
px"H x Ek8oc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u>n"FL'e bMxK @$G~ template < typename T >
a]T&-#c,} struct result_1
BjeD4 {
0~z\WSo typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1"L"LU' } ;
fP V n; U3N9O.VC template < typename T1, typename T2 >
n{i,`oQ" struct result_2
DL?nvH {
vj]>X4'i typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g(WP } ;
//_H_ue$ S
YDE`- template < typename T1, typename T2 >
r:;.?f@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F,{mF2U*$ {
s<)lC;#e return OpClass::execute(lt(t1, t2));
5OppK(Oi*C }
? ep#s$i bD{k=jum template < typename T >
f+Sb>$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-~|{q)!F {
c#sHnpP return OpClass::execute(lt(t));
YT
Zi[/ }
&8z<~q d.^g#&h } ;
(XQuRL<X 6:O<k2=2 Ca
PHF@6WN 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
weSq|f 好啦,现在才真正完美了。
kB> ~Tb0 现在在picker里面就可以这么添加了:
IF|6iKCE =y4dR#R(\ template < typename Right >
{@^;Nw%J picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+7^p d9F. {
1J4Pnl+hN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Zn'tNt/ }
uI)twry]@ 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。
RI0^#S_{ B-R#?Xn:!I sa(.Anmlj (
%\7dxiK RhH1nf2UR 十. bind
S@FO&o 0 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。
4=xi)qF/@ 先来分析一下一段例子
kkF)Tro\ <4"-tYa La;G S int foo( int x, int y) { return x - y;}
Aw |;C bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}OL"38P bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l9I r@.m 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。
@#)` -]g 我们来写个简单的。
"y,YC M` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Xq*^6*E-} 对于函数对象类的版本:
/Hyz]46 ^Tm`motzh template < typename Func >
Ki\.w~Qs struct functor_trait
8Ojqm#/f {
_U<fS typedef typename Func::result_type result_type;
/|1p7{km } ;
/Vn>(;lo 对于无参数函数的版本:
!Qe;oMqy} aa`(2%(: template < typename Ret >
?Gki0^~J struct functor_trait < Ret ( * )() >
?;XEb\Kf {
t'rN7.d typedef Ret result_type;
kI^*
'=: } ;
<U@N^# 对于单参数函数的版本:
d,V#5l-6 ,Of^xER` template < typename Ret, typename V1 >
O1J&Lwpk, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
q8v[u_(yD {
i2~uhGJ typedef Ret result_type;
f"QiVJq } ;
(+>
2&@@< 对于双参数函数的版本:
-n|bi cP 1cLtTE template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d(T4Kd$r struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{r,Uik-nL {
.$qa?$@ typedef Ret result_type;
G<;~nAo?f0 } ;
$J`O-"M
等等。。。
h:YD$XE 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5ilGWkb`'X N+|NI?R?} template < typename Func >
GM%+yS}(P struct func_return
n|w+08c" {
1F^Q* t{ template < typename T >
9-KhJq% struct result_1
}}AIpYp,P {
^Xk!wJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I&;>(@K } ;
.f\LzZ-I: ~[g(@Xt template < typename T1, typename T2 >
21uK&nVf^l struct result_2
~s!Q0G^G {
a1U|eLmUb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b(H{i}{] } ;
/4:bx#;A } ;
1i76u!{U _ E;T"SC MtLWpi u@[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
XO <wK Z*%;;&? template < typename Func, typename aPicker >
m1"m KM class binder_1
yB b%#GW {
uJ!&T Func fn;
Ms{";qiG aPicker pk;
,XD"
p1(|G public :
N:1aDr; Kg[OUBv template < typename T >
'wND struct result_1
%tCv-aX4 {
RgJ@J/p" typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ys"wG B> } ;
U
v2.Jo/Q ?[D3-4 template < typename T1, typename T2 >
F "@% 7xy struct result_2
x84!/n^z {
rf.pT+g.P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p4'
.1.@ } ;
{VgE07r IC`3%^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
diq}\'f
D'"
T'@ template < typename T >
51#*8u+L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IGdiIhH~2 {
^|]&"OaB
Z return fn(pk(t));
BQ@7^E[ }
XH%L] template < typename T1, typename T2 >
\iuR+I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lSj
gN~:z {
p8rh`7 return fn(pk(t1, t2));
l& :EKh }
tcD7OC:"6 } ;
( ;FxKm<P@ DJP6Z 2;}leZ@U 一目了然不是么?
~6[?=mOi' 最后实现bind
p@<Q? &OMlW_FHR V>@[\N[ template < typename Func, typename aPicker >
o-,."|6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
YB#fAU {
=$>=EBH,cm return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
`+7F H }
615Ya<3f8 ,6)N. 2个以上参数的bind可以同理实现。
ks405 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
wj)LOA0 #8$?#
dT 十一. phoenix
Y"Cf84E Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@=-(H<0 P"YdB|I for_each(v.begin(), v.end(),
eV;r /4 (
th?+TNb^ do_
{15j'Qwm [
E
C?}iP cout << _1 << " , "
BZq#OAp ]
'\:4Ijp<" .while_( -- _1),
({f}Z-% cout << var( " \n " )
!`69.v )
X+hHE kJ );
Z%t_1t 6FUW^dt 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:
w:&""'E 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
2M
%j-yG" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
W5*ldXXk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5{c;I<0 %xt9k9=vZ "TZq")- template < typename Cond, typename Actor >
tpfgUZ{ class do_while
Z}W{ iD{ {
fr17|#L+s Cond cd;
h\s/rZg=r Actor act;
2g.lb&3W public :
_&<n'fK[ template < typename T >
5mH[|_ struct result_1
GO"`{|o {
7v: XAU typedef int result_type;
hFtV\xFK } ;
.<x6U*)\O
C{exvLQ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I!x.bp~V! KX)n+{
template < typename T >
2d)Dhxzxk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/6x&%G:m# {
8 Rx@_ do
l|CM/(99- {
["-rDyP act(t);
z0"t]4s }
<Ap_# while (cd(t));
X! d-"[ return 0 ;
^y+k6bE }
mdi!Q1pS } ;
{u'szO}k _v!7
|&\ $)lkiA&; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
KVi6vdgD 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。
cslC+e/ 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。
*?)MJ@ 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。
+! 1_Mt6 下面就是产生这个functor的类:
1d^~KBfv lriezI |9*Rnm_ template < typename Actor >
!)s(Lv%] class do_while_actor
?<?Ogq"< {
c%&,(NJ]K Actor act;
g~lv/.CnA+ public :
"?"
: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r,5e/X iZGbNN template < typename Cond >
u 3WU0Z` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{X!vb } ;
) CGQ} =RoE=)1&- r!r08yf 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
xfk
-Ezv 最后,是那个do_
Yuv(4a<M% tXE/aY*I dOjly,! class do_while_invoker
pF;.nt) {
l`v5e"V public :
LjKxznn o template < typename Actor >
U[]yN.J do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
x]^d'o:cDP {
/s?%ft#-9o return do_while_actor < Actor > (act);
>6es
5}
}
@iz Onc: } do_;
fu7x,b0p 7nt(Rtbsu 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Bm~^d7;Cw 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
mnt&!X4< 最后来说说怎么处理break和continue
b(Y
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。
GM|&,} 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 ]