一. 什么是Lambda
?W&ajH_T 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<(us(zbk] 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,
d-]!aFj|U b_@bS<wsF} F<,"{L t9_&n.z class filler
C Y)[{r {
fl*49-d public :
Ba
n^wX void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=1mIk0H` } ;
]oC7{OoX 'qidorT>N f{'NO`G 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:
b/=>'2f ?;go5f+X u 0 K1n_ a$Ghb] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
J!zL)u| k:1|Z+CJ _%aT3C}k 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
H]Gj$P=k 9O:-q[K** @t8{pb;v o^BX:\} 二. 战前分析
Vb~;"WABo 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。
l+O\oD?- 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
b28C( SLud}|f;o 9cMMkOM J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(HeIO /* --------------------------------------------- */
P;e@<O vector < int *> vp( 10 );
{d,^tG} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Km0P)Z /* --------------------------------------------- */
?:RWHe.P sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
rrZ'Dz /* --------------------------------------------- */
8p~|i97W]! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
PO=A^ b /* --------------------------------------------- */
8noo^QO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
xllmF)]*Y /* --------------------------------------------- */
7L!q{%} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;B"S*wYMN &F +hh{ {^K&9sz e73zpF 看了之后,我们可以思考一些问题:
HOVzpj 1._1, _2是什么?
p2m`pT 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。
Wt!NLlN8 2._1 = 1是在做什么?
it=ir9 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。
o31pF 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。
wpm $?X <U""CAE pKk{Q0Rt 三. 动工
Dn;$4Dak( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
T'VKZ5W TK%MVL TK 6x!
q q.p.y0 template < typename T >
,j\UZ class assignment
UC"_#!3 {
F#7A6| T value;
IQ9Rvnna public :
~ponYc.Y assignment( const T & v) : value(v) {}
.BZ3>]F3< template < typename T2 >
Uj~
:|?Wz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4iZ7BD } ;
h)yAge j}$Q`7-wB1 }Ym~[S*x 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
BoPJ;6?>} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
mRY~)<!4& n)>nfnh +~M`rR* 5> =Ia@I
class holder
ZDl(q~4?z {
>)iCKx public :
|", / template < typename T >
[moz{Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
ILXV yU {
GvD{ I; return assignment < T > (t);
{;Y2O.lV }
tje } ;
Pb@9<N Xm' KEvT."t gA:N>w&<X 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:
Twr<MXa ~,P." static holder _1;
Kyq/o- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
n4Eqm33 LXcH<) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4w0Y(y 而不用手动写一个函数对象。
P/hIJV[ Q
,)}t Nn|~:9# /s^O M`5 四. 问题分析
1$~W~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。
Q::6|B,G 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。
}\)O1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]!04L}hy|P 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?hwT{h 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'-m )fWf 6/eh~ME= 五. 问题1:一致性
F;_L/8Ov1 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?|
L;k9}HWpP 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
06S-3bis 4F>?G{ci struct holder
l*C(FPw4 {
uWKc
. //
O U3KB template < typename T >
gsp|?)]x T & operator ()( const T & r) const
! <xe Ao%8 {
6tg0=_c return (T & )r;
QC*>
qo }
q!+m,
!M } ;
t9B]V cA{zyq26 这样的话assignment也必须相应改动:
L|[0&u! OTe0[p6v template < typename Left, typename Right >
l~V^ class assignment
}^
j"@{~ {
Lz'05j3! Left l;
2,O;<9au< Right r;
Lg[_9`\ public :
h tn?iLq assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Dk XB template < typename T2 >
RwC1C(ZP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5w+X } ;
DpaPRA)x 4^mpQ.]lO 同时,holder的operator=也需要改动:
Cp2$I<T lIj2w;$v template < typename T >
2|n~5\K|t assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0*KU"JcXd {
[LJ1wBMw return assignment < holder, T > ( * this , t);
T};fy+iq }
E#=slj@ Vg)]F+E 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。
^gpswhp
5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
."m2/Ks7 hDJ84$eVZ return l(rhs) = r;
E%vG# 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。
_pv<_
Sm 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R8lBhLs j7|r^ template < typename Tp >
;nbUbRb class constant_t
yF}l.>7D {
BtN@P23>k. const Tp t;
)wROPA\uA public :
MR@*09zP(? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OBCRZ template < typename T >
=gb.%a{R const Tp & operator ()( const T & r) const
Ol9'ZB|R {
pZ,P_? return t;
C1@6r%YD }
W:^\Oe5&a } ;
%usy`4
2 jz_\B(m9% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
mG!Rh 下面就可以修改holder的operator=了
$DOBC@xxzT [C]u!\(IF template < typename T >
=*aun& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)h0F'MzW {
pbe"
w=< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'W/E*O6BY }
h<50jnH! 8Ilg[Drj* 同时也要修改assignment的operator()
8%s_~Yc OA??fb,b template < typename T2 >
BiQ7r=Dd. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
MXbt`]`_ 现在代码看起来就很一致了。
0\*6UH E5P?(5Nv 六. 问题2:链式操作
#
4AyA$t 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'1[}PmhD 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
+IiL(\ew 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Jp<Y2- 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
VQ/<MY C 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
|.x |BJ ;=IGl: template < typename T >
zice0({iJ struct result_1
fD#VI {
piE9qXn typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
I|?zSFa } ;
X#$mBRK7 ,nJYYM
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:
!biq7f%6# <j93 template < typename T >
dHnR)[?e struct ref
ON{&- {
ceDe!Iu typedef T & reference;
H=OKm } ;
xA DjQ%B template < typename T >
?3wEO>u struct ref < T &>
\lVxlc0{? {
H1H+TTZr typedef T & reference;
UC)-Fd } ;
T&Y?IE} t0*JinKI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
0^VA,QkQ\ 5+<<:5_6l template < typename T >
Zb)j2Xgl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
xeqAFq=9? {
"=0#pH1o return l(t) = r(t);
Y4Hi<JWo }
n%lY7.z8d 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。
sEj?,1jk 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
b$kCyOg ULq#2l 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
d>z?JDt _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=6Dz<Lq _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Re3vW re +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1/>#L6VAZ 最后的布局是:
'"{ IV Add
_C3l2v'I$ / \
P>/n!1c Divide 5
V45\.V / \
A+Nf]([ _1 3
U$j*{`$4 似乎一切都解决了?不。
ln#Jb&u 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。
i?uJ<BdU[ 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。
SG1fu<Q6J 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:
+~Ni7Dp] FWNO/)~t template < typename Right >
E\2| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+5Yf9 Right & rt) const
q| p6UL9 {
JTw\5j return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yk1syN_ }
=p 9d4smbn 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
UxZT&x3=)} 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。
HE911 lc: 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。
}~Z1C0t 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。
Pa PQ|Pwz 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。
]+O];*T 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?
e;:~@cB,c 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:
", b}-B ,/n<Qg"` template < class Action >
<X}@afS class picker : public Action
L4I1n l {
zG|}| //} public :
*rPUVhD_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
qrBo'@7 // all the operator overloaded
v=15pW } ;
nlaJ E5.3wOE 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。
LyM" 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:
hC@oyC(4 L
M template < typename Right >
tmF->~| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
F%!ZHE7 {
,>X
+tEgR return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y>T:fu }
j8*fa qiQS:0|_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
qSh^|;2?R 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。
+qsNz*@p" ]r;-Lx{F template < typename T > struct picker_maker
ydOJ^Yty {
j,")c'r&dD typedef picker < constant_t < T > > result;
.Cfi/ } ;
6T>e~<^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
zmvF#o {
.Ua|KKK C typedef picker < T > result;
)h-Qi#{ } ;
]t-_.E )F GaMiu!|, 下面总的结构就有了:
9$7tB 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。
eyK=F:GO 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。
3*9<JHu picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:K{!@=o 至此链式操作完美实现。
4J3cQ;z X_Vj&{ $OK}jSH*v) 七. 问题3
jRP.Je@t 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
;`IZ&m$ c`
^I% i template < typename T1, typename T2 >
I_s4Pf[l ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x}I'W?g {
.c~`{j} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z'EXq.hk }
d6ZJh xJ iXpLcHi 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:
_Wn5*
Pi%Z A;E7~qOG template < typename T1, typename T2 >
Qzbelt@Wx
struct result_2
!"{+|heU9p {
lIHSy typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
R1Jj 3k } ;
)*_4=-8H 4$D:<8B 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
sV{M#UF2 这个差事就留给了holder自己。
ajFSbi)l umV5Y` S EdNH.|I template < int Order >
bM`7>3
d7E class holder;
|,k,X}gP template <>
z.itVQs$I class holder < 1 >
qE73M5L& {
sr(f9Vl public :
_bp9UJ template < typename T >
NWCJ| struct result_1
/L,VZ?CmtK {
V<f76U) typedef T & result;
KCG-&p$v@s } ;
n JH+P!AC template < typename T1, typename T2 >
k[3J5 4`g1 struct result_2
f(Jz*el
S {
z?V'1L1gM typedef T1 & result;
\yeo-uN8 } ;
1RC(T{\x template < typename T >
G
@ib typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J}IHQZS {
lqPzDdC^> return (T & )r;
gKK*`
L~ }
)sg@HFhY' template < typename T1, typename T2 >
j_2- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xf/
SUO
F {
?`%7Y~ return (T1 & )r1;
G|5M~zP }
p]z
* } ;
XBi}hT Gb]t%\ template <>
L' w
} class holder < 2 >
9Tbi_6[ {
F)x^AJie public :
<0!/7*;#ZT template < typename T >
Ic_>[E?k struct result_1
(h;4irfX {
/$v0Rq9 typedef T & result;
[43:E*\$ } ;
^F@z+q template < typename T1, typename T2 >
~4YU struct result_2
.H,v7L,~88 {
uzA"+cV5 typedef T2 & result;
U2 0@B`< } ;
I@x^`^+l template < typename T >
l_
/q/8-l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fz
H$`X'M {
S+LE ASOr return (T & )r;
1^<R2x }
We]mm3M3 template < typename T1, typename T2 >
NijvFT$V1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8.9TWsZ {
A1`y_
Aj return (T2 & )r2;
=<nx[J }
7VWq8FH` } ;
5c*kgj:x 8Io--Ew3 |7G+O+j 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> >。
</,RS5ukn 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ys8p,.OMs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
KrwG><+j Qo7]fnnaV return l(i, j) = r(i, j);
@SH%l] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1an?/j, s&-m!|P return ( int & )i;
tz0_S7h return ( int & )j;
,1-n=eTQ 最后执行i = j;
EC*rd 可见,参数被正确的选择了。
r=8(n<;Co V[&4Km9C t#pF.!9= ,'~8{,h5 C(( 7 八. 中期总结
ROZOX$XM 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:
t;ZA}>/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
hdZ{8 rP 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D,FX&{TYU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
p-d2HXo CF|c4oY 82 fI:j@Wug #3!l6] 4L'dV [se J'Io 九. 简化
VFUuG3p) 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 2|?I(\B 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*_Y{wNF* 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:
*Mu X]JK 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>>}4b2U +-*/&|^等
f|eUpf%) 2. 返回引用。
sdkKvo.y0 =,各种复合赋值等
!)1r{u 3. 返回固定类型。
7g'jg7 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G&i<&.i 4. 原样返回。
B&J;yla6`d operator,
:G+8%pUX] 5. 返回解引用的类型。
fJ
\bm operator*(单目)
$]eU'!2) 6. 返回地址。
^HpUbZpat) operator&(单目)
xO2e>[W 7. 下表访问返回类型。
:by EXe;3 operator[]
#=~n>qn] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gmG
M[c \ operator<<和operator>>
=pQ'wx|>| Uy8r
!9O OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
{FV_APL9_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
oqu; D'8 )n8(U%q$ template < typename Left >
//9M~qHa" struct value_return
M'Ec:p=X" {
d@o1<Q template < typename T >
`~${fs{-`/ struct result_1
/yRP>CX~ {
>hg?!jMjrr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"P4#Q_ } ;
\UKr|[P Jzqv6A3G template < typename T1, typename T2 >
*AEN struct result_2
CxyL'k {
4~;x(e@S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@m*^v\q<u } ;
J!l/!Z>!cF } ;
}=) zCOzBL/1q g\%vkK&I 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D]NfA2B7 eUa2"=M 下面我们来剥离functor中的operator()
Yv="oG!xL 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@EPO\\C"f P)VysYb? return l(t) op r(t)
%!_okf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
IhIPy~Hgt return op l(t)
GwHp@_> return op l(t1, t2)
J|vriI; return l(t) op
Qyn~Vu43 return l(t1, t2) op
7#\\Ava$T return l(t)[r(t)]
51:NL[[6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|VlQ0{
nYfZ[Q>v 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:
LP_w6fjT 单目: return f(l(t), r(t));
)~(( 6?k4e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
xp+Z%0D 双目: return f(l(t));
(`z`ni return f(l(t1, t2));
nq9|cS%- 下面就是f的实现,以operator/为例
}jF67c-> 8Ja't8 struct meta_divide
D;~c`G
"f {
4d\1W?i- template < typename T1, typename T2 >
:%&~/@B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'IR2H{Q {
:i;iSrKy return t1 / t2;
9eA2v{!S }
f$\gm+&hXE } ;
qXI>x6?* JqX+vRY;dd 这个工作可以让宏来做:
"oZ$/ap\ /wF*@ /PTH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
y$JM=f$ template < typename T1, typename T2 > \
!G`7T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
e.8(tEqZ1 以后可以直接用
]`p*ZTr)\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^U[c:Rz 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
1 uKWvp0\ (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。。。)
o;d>< #!a}ZhIt fu}ZOPu 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
^ Tr )gik 6jdNQC$#B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=Zg%& J class unary_op : public Rettype
qB%?t.k7 {
1:L _qL Left l;
t%xD epFQ public :
h5vvizruy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
STfcx]L {w,g~ew
` template < typename T >
D7|=ev typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@qszwQav$ {
U64WTS@ return FuncType::execute(l(t));
hcQky/c\#b }
,5tW|=0@ Q
db~I#}m' template < typename T1, typename T2 >
-Fl;;jeX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;rD
M%S@ {
Rds_Cd C return FuncType::execute(l(t1, t2));
8IX:XDEQ }
ncF|wz } ;
^e<"`e Pz=x$aY U$-;^=; 同样还可以申明一个binary_op
F@+FXnz &mG1V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Xm#E9 9 class binary_op : public Rettype
7Nw}
} {
v>e%5[F Left l;
]\ fXy?2 Right r;
6/A#P$G public :
FCk4[qOp7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|U~m8e&: 8$c_M template < typename T >
zvzS$Gpe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$]{20" {
XN*?<s3 return FuncType::execute(l(t), r(t));
9:JFG{M }
S 54N 2;82*0Y% template < typename T1, typename T2 >
yu<'-)T.? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jbDap i< {
qHAZ)Tz return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
51,RbADB }
Q9Y$x{R& } ;
7K*\F}2)q , Ww\C VE
<p,IO 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
W.B>"u 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
47GL[ofY DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{~Q9jg(A 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。
;8?i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~v
/N G 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。。。
K`BNSdEN> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#_A <C+[ 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>\y (W 下面是修改过的unary_op
lphELPh \0{g~cU4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2
/rDi class unary_op
$p(,Qz(.8 {
FuA8vTV{ Left l;
y([""z3<w H
3e(- public :
\`nRgYSE Q|!}&= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w<m)T m|7lDfpb template < typename T >
# 1S*}Q<k struct result_1
qtqTLl@u {
)_MIUQ% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ftL>oOz[ } ;
i?*_-NAm I6k S1 template < typename T1, typename T2 >
lbRm(W( struct result_2
GaD]qeS-K {
`u. /2]n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ca&p;K9FR } ;
VcLB0T7m\ shjq4#9 template < typename T1, typename T2 >
4 yk!T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x/7d!>#; {
P ~pC /z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&ye,A(4 }
wRc=;f ))pp{X2m template < typename T >
mt0ZD}E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:X?bWxOJ {
s+=JT+g return OpClass::execute(lt(t));
P,(Tu.EPk }
!<ae~#]3P w6^X*tE } ;
"Yk3K^`1T. 7 Q`'1oE? $Iu N(# 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
EB/.M+~a 好啦,现在才真正完美了。
f9Vxtd 现在在picker里面就可以这么添加了:
|5ifgSZ ~#doJ:^H3 template < typename Right >
-y@5% _- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#^\qFj {
Ws+Zmpk% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6X@]<R }
R^fk :3 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
AADvk_R :4{;^|RgU 'G.^g}N1 NXwlRMbo QO'=O}e 十. bind
|bHId!d 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
v4:g*MD?~ 先来分析一下一段例子
Ww{|:>j L5"|RI} 2EHeQ|# int foo( int x, int y) { return x - y;}
oic}Go bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:6^8Q,C1@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
hhS]wM?B 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
\F|L y >g 我们来写个简单的。
AYC22( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!kPZuU`T 对于函数对象类的版本:
m&'z|eN ^'g1? F$_ template < typename Func >
QQd%V#M? struct functor_trait
*@M7J {
SqiLp!Y` typedef typename Func::result_type result_type;
/1Xji0LK } ;
`kx+ Kc 对于无参数函数的版本:
)u. ut8![T qJ;T$W=NG template < typename Ret >
w
Wx,}= struct functor_trait < Ret ( * )() >
P5:X7[ {
`OY_v=} typedef Ret result_type;
:&]THUw } ;
. PzlhTL7 对于单参数函数的版本:
2Z ?
N dMA"% R template < typename Ret, typename V1 >
~}SOd<n)| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
UUxDW3K {
..ig jc#UF typedef Ret result_type;
N"i'[!H% } ;
#-QQ_ 对于双参数函数的版本:
bS0z\!1 l_GsQ0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Wcgy:4K3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
lC/4CPKtV {
:Kc}R)6 typedef Ret result_type;
q><E? } ;
]FJpe^
ua 等等。。。
Eua\N<!aai 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n3-2;xuNKE zuWfR&U|W template < typename Func >
D@Zb|EI%< struct func_return
I|6wPV? {
K22' XrN template < typename T >
[6bK>w"v struct result_1
|JpLMUG {
k5>K/;*9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oSb,)k@ } ;
G3j&8[ UuV<#N) template < typename T1, typename T2 >
0n<t/74 struct result_2
P|"U {
mUj=NRq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t"0Z=`Wi } ;
/Z:\=0` } ;
\78w1Rkl 6%mFiX SX$Nef9p 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zc<C %t[~y xh7#\m_U8 template < typename Func, typename aPicker >
49o5"M( class binder_1
NqsIMCl {
e ;4y5i Func fn;
oGzZ.K3 A aPicker pk;
R<}Yf[TQ public :
|%F[.9Dp U]!D=+ template < typename T >
t83n` LC struct result_1
8:j8>K*6 {
E(i<3U"4h[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N'L3Oa\% } ;
K-$gTV l\=M'D template < typename T1, typename T2 >
LB<,(dyh struct result_2
B!vI^W {
4uUG0o typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H];QDix? } ;
yNk9KK ) .Dw^'p> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jk0Ja@8PK C0\A template < typename T >
b"+J8W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jgLCs)=5hV {
r5!I|E return fn(pk(t));
@_&@M~ u }
w5I
+5/I template < typename T1, typename T2 >
8oI)q4V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~!c~jcq]lZ {
' LT6%<| return fn(pk(t1, t2));
*i[^- }
nw3CI&Y` } ;
,B>Rc# ;>o}/h b469 一目了然不是么?
sjLI^#a 最后实现bind
Vi~9[&.E\! ,:!X]F#d$ kc d~`+C template < typename Func, typename aPicker >
pZRKM<k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$ctY#:;pV{ {
VWoxi$3v return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IrU}%ZVV }
x\vb@!BZ LPgP;%ohO/ 2个以上参数的bind可以同理实现。
Lh~Ym<CeN 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
~
#Gu: xF*C0B;QL 十一. phoenix
@0`Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lZTD>$ wL]7d3t for_each(v.begin(), v.end(),
n<;TBK (
sF?N vp do_
v*Qr(4 [
i[b?W$]7 cout << _1 << " , "
pIh%5ZU ]
uy~KJn?Tu .while_( -- _1),
[@@Ovv cout << var( " \n " )
*yGOmi )
Cc:m~e6r );
n237%LH[ CErkmod{}e 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
f!}c0nb 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
:%Dw3IrOM operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
h(hb?f@1: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
PgZ~of& jV^Dj 1]r+$L3 template < typename Cond, typename Actor >
irNGURLm class do_while
DiF=<} >x {
.^^YS$%%7 Cond cd;
;b:Ct < Actor act;
9k_3=KS3N public :
tk5Bb`a template < typename T >
}}v04~ struct result_1
OiAi{ 71 {
w$*t.Q* typedef int result_type;
=R)9_D6I } ;
WY%LeC!t .$>?2|gRv do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
gP*:>[lR 2RDos# template < typename T >
IAbK]kA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6=]%Y {
!7SZZz do
,[IN9W {
{9KG06%+ act(t);
e.eQZ5n~q` }
iulM8"P
while (cd(t));
TL(L[ return 0 ;
B[^mWVp6L }
v2 [
l$ } ;
*B(na+ ,D-VC{lj fG O.wb 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*ms?UFV[r 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。
@9|sNS 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。
i*j[j~2>C; 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。
.Ev i 下面就是产生这个functor的类:
(6p5Fo j r6)K;:. uQ#3;sFO template < typename Actor >
!8]W"@qb class do_while_actor
GYot5iLg {
%&9tn0B
Actor act;
6vz9r)L public :
@*W,Jm3Y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
: g/H N9 `zAo IQ template < typename Cond >
j3F[C:-zY picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@"T_W(i;BI } ;
v"Bv\5f,Ys v`B7[B4K3 b9HE #*d, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
=rS z>l 最后,是那个do_
+vfk+6 4RsV\Y{FN +ib72j%A class do_while_invoker
C(C4R+U {
o
Wg5-pMWZ public :
zEJ|;oL template < typename Actor >
r'fNQJ > do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
X\\WQxj {
;<%~g8:XL return do_while_actor < Actor > (act);
,WbO8#z+ }
elXY*nt8h } do_;
0mL#8\'" E]6C1C&K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
uYiM~^0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
72} MspzUt 最后来说说怎么处理break和continue
Ps0'WRJnx 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。
' -[ 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 ]