一. 什么是Lambda
:@KU_U)\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
i-!Z/,oL 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,
krwY_$q =1g q:Gi
Qk- ^44AE5TO class filler
=KJK'1m9 {
w^N xR, public :
l
+RT>jAmK void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
J<dr x_gc } ;
-+4:}
sD ($:s}_<>s dK|6p_ 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:
!J
")TP= clK3kBh~& C!xq p
Z#.J>_u
) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
D%k%kg0, vtw{
A} g[fCvWm#d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[.;$6C/? FEgM4m.(G< Ho[Kxe[c +^$FA4<~ 二. 战前分析
@$'k1f(u> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
w J
FEua 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
QCkPua9 p]=a:kd4J [/uqH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tWL3F?wd /* --------------------------------------------- */
\/,54c2 vector < int *> vp( 10 );
Q" BIk
= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8
PI>Q /* --------------------------------------------- */
kQ4-W9u sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
j|3p.Cy /* --------------------------------------------- */
9`4mvK/@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
H@0i}!U64 /* --------------------------------------------- */
2\&uO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Fy^*@& /* --------------------------------------------- */
x,YC/J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
wN/d
J o>x*_4[ @czNiWU"4; Q?Vq/3K; 看了之后,我们可以思考一些问题:
+')\,m "z 1._1, _2是什么?
Sz4YPl 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
)70-q yA 2._1 = 1是在做什么?
`*nVLtT Y 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
WP-?C<Iw Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
N{v
<z 6 6jjmrc[#}X >#).3 三. 动工
(Qmpz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ju#/ {V;D e m`z=JGG )s^D}I( |x*~PXb template < typename T >
`
MIZqHM @ class assignment
SS OF\ {
\{ T value;
;&4}hPq public :
&~oBJar assignment( const T & v) : value(v) {}
(+}H
ih template < typename T2 >
wi/Fx=w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
; V)pXLE } ;
]pi"M3f_ <A?- * ]5W|^% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+[C(hhk(" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&rs+x< rn3GBWC_C rvjPm5[t 6$-Ex class holder
t-_~jZ< {
``?]13XjK public :
3u +A/ template < typename T >
WVDkCo@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
E0QrByr_ {
)P return assignment < T > (t);
vd`;(4i#X }
GUyMo@g } ;
KhK:%1po Gkci_A* @-y.Y}k#$~ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
UMsJg7~ 5tUp[/]pl static holder _1;
h^ wu8E Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^PDz"L<* RGd@3OjN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\IB@*_G 而不用手动写一个函数对象。
vAZc.=+ > +\~.cP7[ :%ms6j/B&V Sx{vZS3 四. 问题分析
1fwjW0t 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]6)^+(zU 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
"w3#2q& 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
pC<~\RR 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1FC'DH! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,S(^r1R eZpyDw C{ 五. 问题1:一致性
j G8W|\8 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
()K,~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1#LXy%^tO :^~I@)"ov struct holder
+[386 {
~)Z{ Yj9)S //
ia#Z$I6 template < typename T >
=.197)e T & operator ()( const T & r) const
H+Dv-*i {
7Gg3$E+#* return (T & )r;
B->3/dp2c' }
dO/iL7K& } ;
rH@{[~p R+vago: 这样的话assignment也必须相应改动:
D; xRgHn ~,j52obR6Z template < typename Left, typename Right >
T](N
^P class assignment
>2Z0XEe {
Mrpz (}) Left l;
YC(7k7 Right r;
pW{Q%"W public :
O |45r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
SMX70T!'9 template < typename T2 >
3$x[{\ {
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
MR$R# } ;
G i1Jl" d.wu 同时,holder的operator=也需要改动:
'T
G43^ }G8gk"st template < typename T >
1Pya\To,m assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_:(RkS!x {
K?]><z{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
OP:i;%@c }
\VQv
"wid 7 YS 'Tf 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
J+hiz3N 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/ =]h@m-` SP}!v5. return l(rhs) = r;
UZJ^e$N 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。
L'1!vu *Rg 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
s2SxMFDP yjcZTvjJ template < typename Tp >
u@ MUcW class constant_t
*`D}voU {
IXjFK const Tp t;
Bi}uL)~rD public :
M8_f{|!& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;U+4!N template < typename T >
QT\||0V~p const Tp & operator ()( const T & r) const
..FEyf {
$7J9Yzp?L return t;
2HA-q),6 }
uJxT)m!/ } ;
dJYsn+ <Wd#HKIG>l 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
h2k"iO} 下面就可以修改holder的operator=了
}57s ZLP)i;Az template < typename T >
c5 ^CWk K assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
FM{^ND9x {
AvP$>Alc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]iI2 }
f\p#3IwwH S10"yhn(-t 同时也要修改assignment的operator()
=&%}p[
3g V47z;oMXct template < typename T2 >
\mK;BWg) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
aM U0BS" 现在代码看起来就很一致了。
Gm`#0)VC B/Jz$D 六. 问题2:链式操作
h7r*5E 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}4Q~<2 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
kZb #k# 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
asEk3 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
w.7pD 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9w)W| 9 y$Nqw9 template < typename T >
z D "n7; struct result_1
rXh*nC {
{[I]pm~n typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
.ei5+?V<i } ;
<cof $O'IbA 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:
QUQw/ Am'%tw
~ template < typename T >
/Z~}dWI struct ref
b((>?=hh {
Jn :h;|9w typedef T & reference;
ax)>rP,V } ;
Q9G\T:^ury template < typename T >
=Ch^;Wyt struct ref < T &>
|Eyn0\OA {
uM"_3je{W2 typedef T & reference;
DXI{ jalL } ;
&~Hx!]uc pie8 3Wy> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!"d"3coQ? SH1S_EQ< template < typename T >
FF5|qCV/z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
IGnP#@`5] {
m;4qs#qCg? return l(t) = r(t);
n^lr7(!6 }
3<
'bi}{ 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。
1m~-q4D)V 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
W9D~:>^YP BjSd\Ul 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
{D$5M/$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/:Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;:PxWm|_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Of}dsav
最后的布局是:
mu*RXLai Add
jk\z-hd / \
0h-'TJg*sk Divide 5
fxQ4kiI / \
`GU Gy. b _1 3
"Snt~:W> 似乎一切都解决了?不。
pN4gHi= 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。
+RBX2$kB 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
A8X3|<n= OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
vojXo|c e"(SlR template < typename Right >
c5em*qCw$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;F;Vm$ Right & rt) const
=]fOQN` {
JP,yRb\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.du2;`[$r }
n&%0G2m: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@|PUet_pb 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。
T
-p~8=I 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。
JHXtKgFX 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。
Y|!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。
"wR1=&gk 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?
8l l}" 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:
=5;tB =E
w<s5C@ template < class Action >
Qv
WvS9] class picker : public Action
Q?2GwN {
8-"D.b4 public :
HcQ)XJPK picker( const Action & act) : Action(act) {}
QJy1j~9x // all the operator overloaded
2,6~;R } ;
$%6.lQ yvWM]A Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
k`((6 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Q ~f mVWq Ge`PVwn template < typename Right >
oZ_,WwnE picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LzQOzl@z {
5AK@e|G$w return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-V&nlP }
~l8w]R3A }nRTw2-z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}X/>WiGh: 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。
K!,9qH Yosfk\D template < typename T > struct picker_maker
TWM^5
L :U {
W#@6e')d typedef picker < constant_t < T > > result;
j#jwK(:] } ;
=o:1Rc7J template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/K(l[M {
N9#5 P! typedef picker < T > result;
J9/EJ'My } ;
Z*+y?5+L"P Z<iK(?@O 下面总的结构就有了:
\1O
wZ@ 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。
t"Bp#
U1 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。
#p<(2wN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_fdD4-2U 至此链式操作完美实现。
jmG)p|6 9tWpxrig% (l -l
Y 七. 问题3
PA*1]i#2M= 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。
7_R[=t ?3%r:g4 template < typename T1, typename T2 >
OFxCV`>ce ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j>?`N^ {
ceuEsQ} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
..R JHa6B }
?
q_% A%cJ5dF8~ 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:
j 8)*'T ,e^~(ITaq template < typename T1, typename T2 >
Zu*7t<W struct result_2
Z,DSTP\| {
8!{
}WLwb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
u+O"c } ;
"rrw~ vm7ag 7@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?
Rk-G|52g 这个差事就留给了holder自己。
<TTBIXV A34O(fE !sp`oM template < int Order >
q"5\bh1" class holder;
'ka}x~EF template <>
:NL[NbQYt class holder < 1 >
#uV J {
?[|A sw1t public :
"(iDUl template < typename T >
/
*/"gz% struct result_1
#iQF)x| D {
/BN=Kl] typedef T & result;
}G "EdhSl } ;
5IA3\G}+ template < typename T1, typename T2 >
($Op*bR struct result_2
1#*^+A E {
:r2d%:h%2 typedef T1 & result;
RG=i74a } ;
voFg6zoV_ template < typename T >
]T{v~]7:{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yFn~rv|&G {
KF1Zy; return (T & )r;
iaJLIr l }
njaKU?6%d2 template < typename T1, typename T2 >
*+k
yuY J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l_4^TYF {
Cd]g+R}j return (T1 & )r1;
P'o]#Az }
^ p7z3ng } ;
A9KPU: Qp7F3,/# template <>
505ejO| class holder < 2 >
@r^s70{} {
l$kO%E' public :
|N}* template < typename T >
;Ea8> struct result_1
dq%C~j{v {
OnU-FX< typedef T & result;
'BUfdb8d } ;
&'`ki0Xh; template < typename T1, typename T2 >
NHQoP&OG struct result_2
m?gGFxo {
YS@TQ? typedef T2 & result;
*Z\AO'h=Z } ;
0_AIKJrL template < typename T >
HRJ\H-
V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#k1IrqUp {
L]H'
]wpn= return (T & )r;
N`{6<Z0 }
ZNl1e' template < typename T1, typename T2 >
Vc6
>i|"-O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+*Fe {
D>^g2!b: return (T2 & )r2;
lD->1=z }
^QjkZ^<dD } ;
,)N/2M\B- itE/QB W]Nc6B*gI 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> >。
Z4:^#98c. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Y
DW^N]G 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%iME[| u& :yE0DS<_ return l(i, j) = r(i, j);
&*E! %57 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L7n G5i 1M6^Brx return ( int & )i;
=HB(N|9 _d return ( int & )j;
EiaP1o 最后执行i = j;
i`Qa7 可见,参数被正确的选择了。
9~$E+m( ;q5|If H |7XfM *_d N9 x4MTE?hT 八. 中期总结
W8Wjq
DQ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*>`6{0,9 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{;th~[ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
WMW=RgiW\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'/9q7?[E! ;;m;f^]} DSWmQQ ?Ok&,\F@E 4\nGWi{2 `8tstWYa]Y 九. 简化
y<wd~!>Ubu 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
*0?@/2& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
bo@
?`5 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Jh<s '&FR 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
OSLZ7B^ +-*/&|^等
X h}D_c 2. 返回引用。
fYzP4 =,各种复合赋值等
X$@qs9?)^ 3. 返回固定类型。
Ryygq,>VD. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)FmIL(vu 4. 原样返回。
@H3x51PT(m operator,
kwqY~@W 5. 返回解引用的类型。
ADVS}d!;] operator*(单目)
k4!_(X%8 6. 返回地址。
V1GkX=H}, operator&(单目)
4*9t:D|} 7. 下表访问返回类型。
s[dIWYs# operator[]
[k(b<' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
G<$8g-O;D operator<<和operator>>
D%LYQ
Sv0?_3C 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。
$.:x3TsA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}~NXiUe ^nNpT!o template < typename Left >
I.(@#v7T struct value_return
|W$|og'wC {
61_-G#W template < typename T >
qX; F+~ struct result_1
x,cvAbwS {
c`UFNNm= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5W&L cBB } ;
6$f\#TR 80T2EN:$ template < typename T1, typename T2 >
S("dU`T? struct result_2
~IWdFUKk {
'ey62-^r6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
#B6f{D[pI } ;
#`f{\ } ;
ggitUQ+t;G H~mp*S [~RO9=;L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_uL[
Z 5~T+d1md 下面我们来剥离functor中的operator()
XJKns 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NI.ROk1{+4 JZ*.;}" return l(t) op r(t)
;UUgqX# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$$W2{vr7+ return op l(t)
PB.'huu return op l(t1, t2)
fH?A.JP=a return l(t) op
HB$?}V return l(t1, t2) op
12hD*,A5j return l(t)[r(t)]
EY3F9h3xM| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4\p%|G^hU mk^,{D 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
dKC*QHU 单目: return f(l(t), r(t));
7:Rt) EE2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
U<q`f- 双目: return f(l(t));
&Td)2Wt return f(l(t1, t2));
wfEL
.h 下面就是f的实现,以operator/为例
~e]B[>PT }&v-<qC^ struct meta_divide
tPN CdA {
&WL::gy_S template < typename T1, typename T2 >
^k$Bx_{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O6 s3#iu {
b SgbvnJ return t1 / t2;
HS
]c~ }
/':64#' } ;
/'E[03I~ J~ome7L 这个工作可以让宏来做:
{fHY[8su0 NWPT89@ l #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/{jt]8/;7 template < typename T1, typename T2 > \
yzT1Zg_ER static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2kDv
(". 以后可以直接用
-K(d]-yv DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Yb_HvP 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
D)DD 6 (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。。。)
S@S4<R1{\ ys>n%24qP
bKK'U4 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
%eW7AO> 5/i/.
0?n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0bc>yZ\R class unary_op : public Rettype
"+Ys}t~2 {
_u u&? <h Left l;
O"EL3$9V public :
#1\`!7TO3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Bos}
`S![ L(u@%.S template < typename T >
IGVq`Mxj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1cMLl6Bp> {
"aI)LlyCY return FuncType::execute(l(t));
`GY3H3B }
Scm45"wB+ tc)Md]S template < typename T1, typename T2 >
vV$^`WY4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TOKt{`2} {
_e;bB?S return FuncType::execute(l(t1, t2));
*i#N50k*j' }
p-)@#hE } ;
pX*E(Q)@! 3D!7,@&>3 $ta JVVF 同样还可以申明一个binary_op
4&%H;Q \}u/0UF97 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(Cq 38~mR class binary_op : public Rettype
?wv3HN {
Vn:v{-i Left l;
\9tJ/~ Right r;
=T26vu public :
tjB)-=j[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
);iJ9+ V} ;-Os~81o? template < typename T >
);}M"W8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?E
V^H-rr {
:AFU5mR4& return FuncType::execute(l(t), r(t));
T ,!CDm$= }
u,`3_I^ GHn0(o &K template < typename T1, typename T2 >
1!;~Y# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0 V]MAuD($ {
NB'G{),)Z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
qLb~^'<iD }
\b"|p%CL8 } ;
hEZo{0:b" 9I
[:#,zdf 50Gu~No6 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
!\d~9H%`B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zjcSn7iu DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
f{O-\ 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。
`MCtm(< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\o2l;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。。。
SSla^,MHef 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~xc/Dsb$ 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)
R[m{"2|,Lc 下面是修改过的unary_op
w6h83m
3 btnD+O66< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\),f?f-m class unary_op
u$zRm(!RB {
5{+2#- Left l;
}:{ @nP YT'V/8US public :
qrj f e1JHN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}Rh%bf7, 'U ZzH$h template < typename T >
vL[IVBG^ struct result_1
R2{]R&wtn0 {
Uf7ACv)Dn typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"fhQ{b$i } ;
M=95E$6 O`%F{&;29 template < typename T1, typename T2 >
-bdWG]w" struct result_2
m;rr7{7X {
fibudkg'> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^q/$a2<4 } ;
X 5}=|%Y uqI'e_&=&5 template < typename T1, typename T2 >
6bjZW ~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<&+jl($" {
-~xQ@ +./ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ia;osqW }
Hf1b&8&:K f_LXp$n template < typename T >
n/*" 2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qa@;S,lp {
;r6YIS4@ return OpClass::execute(lt(t));
`EvO^L }
M[O22wFs fJ
_MuAv } ;
pp1Kor sUmpf 4/ ,?qJAV~> 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
]}l.*v\uK 好啦,现在才真正完美了。
j1->w8 现在在picker里面就可以这么添加了:
W+=j@JY}q9 <vV"abk template < typename Right >
a=y%+E'a' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
X@Zt4)2# {
eNi#% ?=WB return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q<MxbHk9 }
"M2WK6?O5 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。
#?D[WTV >d"\ i?@7>Ca Evg#sPu\ QQ{*j7i) 十. bind
{g1R?W\LZ 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。
:(/1,]bF 先来分析一下一段例子
L>WxAeyu1K AB+lM;_> >$CNR*}@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
~l] w=[
z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{6Nbar@3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
L7GNcV]c 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。
/u90)x 我们来写个简单的。
'-I\G6w9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
tBZ?UAe; 对于函数对象类的版本:
@cxM#N8e #hs&)6Sf template < typename Func >
Z[Iej:o5 struct functor_trait
HfP<hQmN' {
l?m 3* typedef typename Func::result_type result_type;
<_*5BO } ;
UA6
C/ 对于无参数函数的版本:
9fTl6?x be_h
uZ template < typename Ret >
P Gxv4(% struct functor_trait < Ret ( * )() >
y0O e)oP {
%G6x \[, typedef Ret result_type;
l& sEdEA } ;
wouk~>Jft 对于单参数函数的版本:
n!X%i+|4x Mg8ciV}\xY template < typename Ret, typename V1 >
yHs9J1Sf struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
b%@9j; {
.}+3A~ typedef Ret result_type;
MZA%ET,l,< } ;
Y:Lkh>S1Q 对于双参数函数的版本:
*>W6,F7 \}=W*xxB template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
fMW=ss^fu- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
d_Zj W {
m432,8 K3r typedef Ret result_type;
-H[@]Q4w } ;
R\5fl[ 等等。。。
%a0q|)Nrj 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=Y!.0)t;* v1}ijls template < typename Func >
@ra JB' struct func_return
~+BU@PHv {
'h~IbP template < typename T >
l9+CJAmq struct result_1
>}]bKq {
U Lq`!1{
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QJR},nZ3 } ;
O)&ME uP8 cW([ template < typename T1, typename T2 >
wkPomTO struct result_2
+@8, uL {
I3x+pa^]2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/L!
=## } ;
"iK'O =M } ;
0lYP!\J3]% &n83>Q MOB'rPIUI 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}y+a)2 .S=|ZP+ template < typename Func, typename aPicker >
!rqs!-cCQ class binder_1
M
0G`P1o {
wxvVtV{u>| Func fn;
}
MP_ aPicker pk;
3y:),;|5 public :
ab)ckRC ga;t`5+d template < typename T >
F60m]NUM)c struct result_1
KqaEHL {
}PDtx:T- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
AtAu$"ue } ;
6*>vie q
%tq9% template < typename T1, typename T2 >
i{Q,>Rt struct result_2
juM~X5b {
P^lRJB<$Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S4(?=,^- } ;
,L>{(Q) 9v
,y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Z%3)w. NJoHrhC=' template < typename T >
|
ObA=[j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q4N0j' QA {
wn<k"6x return fn(pk(t));
q="ymx~ }
+= gU`<\ template < typename T1, typename T2 >
we*E}U4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>w\3.6A {
}ri7@HCY4 return fn(pk(t1, t2));
@_WZZ }
md : Wx } ;
DC$> 5FDv U}<zn+SI#V "zFTPL" 一目了然不是么?
R-f('[u 最后实现bind
5g9K|- EzCi%>q }1sd<<\` template < typename Func, typename aPicker >
$O\]cQD`u picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
N#:W#C{16w {
[,z>msEB. return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
l]IQjjJ` }
W7 T2j+] `j.-hy>s 2个以上参数的bind可以同理实现。
8D^ iQBA 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。
|hu9)0P F22]4DLHO 十一. phoenix
H}1XK|K3#H Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{qH+S/ k)9
pkPl for_each(v.begin(), v.end(),
T^X um2Ec (
o1&Oug do_
c&SSf_0O* [
Y#U0g|UDn cout << _1 << " , "
W[73q>' ]
7Uh/Gl .while_( -- _1),
D;DI8.4`N cout << var( " \n " )
dFnu&u" )
_C$SaQty[Q );
79'N/:. dW|S\S'& 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
5 ^tetDz} 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+/#Lm#*nu% operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
DwXSlsN3v 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(xBWxeL~ k]A$?C0Q<% {r?Ly1 5 template < typename Cond, typename Actor >
M_;hfpJZ class do_while
N#X(gEV {
DCSTp2 Cond cd;
`hU2Ss~ Actor act;
Iw</X}#\ public :
Qu|<1CrZj] template < typename T >
CX>QP&Gj struct result_1
<gY.2#6C\% {
?NUDHUn_ typedef int result_type;
iN+&7#x;/ } ;
5jc y*G}[ 3DZ8-N
S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
=G1
5eZW D}pNsQ template < typename T >
gBy7q09r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
- I j {
mS-{AK do
1jj.oa] {
+"[}gss!@ act(t);
gG,gL9o }
'v&f while (cd(t));
7{u1ynt return 0 ;
xJE26i }
~5_>$7L> } ;
}& e#b]&:* (d=knoo7A
1Qo2Z;h@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
R94ID@LF 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
C;eM:v0A[ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
!}&f2!?.W 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
^36m$J $ 下面就是产生这个functor的类:
0BHSeO, ]}N&I_mU uJt*> ;Kp template < typename Actor >
.!h`(>+@ class do_while_actor
"@+r|x {
`bRt_XGPmF Actor act;
os`#:Ao5 public :
>l0D,-O]m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
fBt`D
!Z8 $3:O}X> template < typename Cond >
f\M;m9{( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
soB5sFt&] } ;
9uA2M!~i2 Zd[6-/-: )?,X\/5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/Es&~Fn 最后,是那个do_
PQ`~qM:3st # F|w_P =%G<S'2' class do_while_invoker
$@4(Lq1. {
uSn<]OrZo` public :
<S` N9a template < typename Actor >
$_0~Jzt, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]$
iqJL {
gye'_AR?k return do_while_actor < Actor > (act);
\y0uGnmCj }
hG%J:} } do_;
N'e3< %oN5 jt 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m}>#s3KPA 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zD}2Zh] 最后来说说怎么处理break和continue
i slg5 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。
[(4s\c 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 ]