一. 什么是Lambda
-&zZtDd F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
A P?R"% 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,
&w_j/nW^' YJT&{jYi *0Skd vApIHI?- class filler
G[uK -U {
M P Y[X[ public :
<L8'! q} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
oqO(PU } ;
@@Kp67Iv 8V`WO6* EE06h-n s 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:
&5B'nk" 2} /aFR 3
/g~A{ f<d`B]$( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/
*#r`A ];[}:f dO!
kk"qn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
^BikV *av<E E Nhl&J Q{>+ft U 二. 战前分析
-b9\=U[ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@=}0`bE 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
SJn;{X>)q [}E='m}u9+
M^=zt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
On9A U:\ /* --------------------------------------------- */
6*78cg Io vector < int *> vp( 10 );
Rq'S>#e transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
PR#exm& /* --------------------------------------------- */
+>6iYUa sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7rc0yB
/* --------------------------------------------- */
&[?\k> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X!TpYUZ' /* --------------------------------------------- */
Tztu}t]N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
KOk4^#h@ /* --------------------------------------------- */
;u_X) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l*Gvf_UH @<hb6bo,N O`IQ(,yef 'T*&'RQr 看了之后,我们可以思考一些问题:
dVtG/0 1._1, _2是什么?
6_GhO@lOG 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
itt3.:y 2._1 = 1是在做什么?
g[' ^L+hd 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
qZ}^;)a^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
vxBgGl C!<Ou6}!b XPXIg 三. 动工
)4 e.k$X^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
vtg!8u4 x}Eg.S \h/H#jZJ i#n0U/ template < typename T >
cKca;SNql1 class assignment
r,73C/*&/ {
#4<SAgq T value;
*SJ_z(CZm public :
,aZ[R27rpL assignment( const T & v) : value(v) {}
>C>.\ template < typename T2 >
?=Z?6fw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
UmP/h@8 } ;
@1roe
G _aSxc)? XJ;57n-? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
X]TG<r 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
J/y83@ U)o-8OEZ9 `KoV_2| zj{pJOM06 class holder
gD@){Ip {
lgL%u K) public :
BA:VPTZq template < typename T >
e8a+2.!&\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Hk3sI-XkA {
Woym/[i return assignment < T > (t);
I^-Sb=j?Z }
NIry)'" } ;
0
1rK8jX 03X1d- i>`%TW:g 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:
X'Xx"M (=AWOU+ static holder _1;
W:2( .? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~,Zc% s~| +Mb.:_7' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dFB]~QEK 而不用手动写一个函数对象。
GR_-9}jQP (mpNcOY<D lukB8 m=:9+z 四. 问题分析
'o2Fa_|<# 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。
Dw.J2>uj 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。
k1~&x$G 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e#8Q L 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
H/
HMm{4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
C ;W"wBz9 lTgjq:mn 五. 问题1:一致性
IM'r8V 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;G~V\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
p8O2Z?\ $7ZX]%<s struct holder
x|Bf-kc[#Q {
1.GQau~ //
O,f?YJ9S template < typename T >
<iC(`J$D T & operator ()( const T & r) const
i-_mTY&M {
g*_& return (T & )r;
%ntRG! }
/$?}YL, } ;
Xl#ggub? E{`fF8]K 这样的话assignment也必须相应改动:
G9cUD[GB IOmfF[ template < typename Left, typename Right >
k="i;! Ge class assignment
]w8(&,PP {
KkbD W3- Left l;
R__OP`! Right r;
hL{KRRf> public :
tS=(}2Q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;*Et[}3 template < typename T2 >
"<1{9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/(*q}R3Kfo } ;
!l8PDjAE ;N0XFjdR 同时,holder的operator=也需要改动:
Wd:uV dR,fXQm template < typename T >
l'_r:b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<\^8fn {
}Zn} return assignment < holder, T > ( * this , t);
_]H&,</ }
yvB.&<]No JK5gQ3C[ 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。
n Dxz~8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
bWU'cw VpDbHAg return l(rhs) = r;
$'M!HJxb 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
iqWQ!r^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
on`3&0,. <>rneHl8 template < typename Tp >
m;QMQeGz class constant_t
hz@bW2S. {
rg!r[1c const Tp t;
rjYJs*# public :
Qp3_f8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OQJ6e:BGt template < typename T >
<0!):zraS const Tp & operator ()( const T & r) const
W/h[A3 `3N {
}K|oicpUg return t;
|@d\S[~ ^G }
NC(~l } ;
zQd
2 64tvP^kp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8{sGNCvU 下面就可以修改holder的operator=了
x7[BK_SY 0\P1; ak% template < typename T >
Ad_hKO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%Q|Atgp {
zK@@p+n_#. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
H G^'I+Yn }
&Z%?!.4j@ `b$.%S8uj= 同时也要修改assignment的operator()
~Mxvq9vaD VMWf>ZU template < typename T2 >
0 @oJFJrO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ud('0r',D 现在代码看起来就很一致了。
*$g-:ILRuZ vr=#3> 六. 问题2:链式操作
+CNv l 现在让我们来看看如何处理链式操作。
X'iWJ8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
wFZP,fQ9l 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
&tj!*k' 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
4.t-i5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%EB/b Ysv"
6b} template < typename T >
vdwsJPFbc struct result_1
a&? :P1$ {
>z@0.pN]7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
jse&DQ } ;
S)@j6(HC4 sQZhXaMa $ 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:
9G2FsM|, I; rGD^ template < typename T >
c]!V'#U struct ref
WH^%:4 {
a\*yZlXKs typedef T & reference;
0</);g} } ;
UkFC~17P template < typename T >
Z,PPu&lmE/ struct ref < T &>
=rdV ]{Wc {
Zj'9rXhrM1 typedef T & reference;
Z *x'+X } ;
j0q&&9/Jj DN6Mo<H 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#%O0[kd l.M0`Cn-% template < typename T >
Iu=(qU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
f3y=Wxk[ {
c-sfg>0 ^ return l(t) = r(t);
El8,,E }
c7H^$_^ = 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
y?3;06y| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
K{+2G&i KMax$ 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
t%8BK>AHvw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
G 01ON0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
A,!-{/w c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5|)W.*Q 最后的布局是:
d&>^&>?$zh Add
5)X=*I / \
-XG@'P_ Divide 5
GTHt'[t@; / \
}^\oCR@ _1 3
~a2}(] 似乎一切都解决了?不。
!dq.KwL 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。
kyV8K#}%8 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。
"#g}ve, 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:
E!F^H^~$8 J<lW<:!3] template < typename Right >
#AY&BWS$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{P-): Right & rt) const
~&uHbTq {
Dw"\/p:-3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7zj{wp! }
'Pbr
v 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#5uOx(> 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。
uXiN~j &Be 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。
#O&8A 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。
uQzXfOq 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。
m]&SN z= 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?
t6t!t*jO 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:
7d\QB(~ K(|}dl: template < class Action >
C,eu9wOT class picker : public Action
lU]nd[x {
7t3!)a|lI public :
+ZX{>:vo picker( const Action & act) : Action(act) {}
}6ldjCT/, // all the operator overloaded
Vjpy~iP4B } ;
vP,n(reM 7xR\kL., 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。
_#8MkW#]~ 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:
"J1
4C9u
"r2 r template < typename Right >
2fS:-
8N picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\b>]8Un" {
~VB1OLgv#. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?q [T }
5:?!=<= J.%IfN Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\{D"
!e 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。
7j{?aza ),!qTjD template < typename T > struct picker_maker
B-mowmJ3dg {
)U#K typedef picker < constant_t < T > > result;
|':{lH6+1 } ;
_"{Xi2@H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.RL=xb|[ {
{4PwLCy typedef picker < T > result;
9tnD=A<PS } ;
!n%j)`0M nr3==21Om4 下面总的结构就有了:
z@j8lv2j1 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。
H,NF;QPPC 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。
HbIF^LeY|R picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Alq(QDs 至此链式操作完美实现。
@}ZVtrz 6dYMwMH "Y.y:Vv; 七. 问题3
p
K$`$H 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。
R|Q?KCI& 8?C5L8) template < typename T1, typename T2 >
47B&s
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5-A\9UC*@ {
&nK<:^n return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
./~(7o$ }
*K;~!P I`#JwMU;m 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~- 4C)
AOx[ template < typename T1, typename T2 >
"Yy n/ struct result_2
t`QENXA} {
Bbp|!+KP{( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
q cno^8R } ;
LH6vLuf }PpUAt~g 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?
_
x*3PE 这个差事就留给了holder自己。
T^q
0'#/ 3gf1ownC Qwc"[N4H template < int Order >
?h2}#wg class holder;
8;X-)&R template <>
y+q5UC| class holder < 1 >
WEpoBP
CL {
V43H/hl public :
)`}:8y? template < typename T >
aQ~s`^D struct result_1
D)Dr__x {
wA.\i typedef T & result;
:@&/kyGH } ;
y?#
Loe template < typename T1, typename T2 >
DTs;{c struct result_2
+/\6=).\ {
BerwI
7!= typedef T1 & result;
[Nq*BrzF } ;
2?i7UvV template < typename T >
L0]_X#s># typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eQ}4;^;M- {
<-0]i_4sK return (T & )r;
WPDyu.QD }
^C%<l(b template < typename T1, typename T2 >
ctV,Q3'Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cj@koA' {
DL.!G return (T1 & )r1;
'f|o{ }
3M= } ;
y?!"6t7& T
1t6p& template <>
J^/p( class holder < 2 >
CQ2jP
G*py {
},[}$m% public :
YoE3<[KD( template < typename T >
]R? 4{t4 struct result_1
O9p|a%o {
uVU)d1N typedef T & result;
&?RQZHtg } ;
P>6{&( template < typename T1, typename T2 >
aN=B]{! struct result_2
r%N)bNk~ {
J-4:H
gx typedef T2 & result;
'W#D(l9nI } ;
1nOCQ\$l template < typename T >
bN88ua}k{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|Ds=)S"
K {
O1kl70,`R return (T & )r;
]{L jRSV }
+^<](z template < typename T1, typename T2 >
cGD(.= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\C1nZk?3 {
,=N.FS return (T2 & )r2;
$7uA%|\ }
HorDNRyu } ;
p<;0g9,1 #D|p2L$ iyog`s c 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> >。
Xry47a
) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
%07SFu# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
l@:0e]8|o $mB;K]m return l(i, j) = r(i, j);
.{KVMc 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Lh<).<S 6 aV_@no.C return ( int & )i;
hpJ-r return ( int & )j;
PYzvCf`? 最后执行i = j;
{}x^ri~ 可见,参数被正确的选择了。
]+$?u&0?w [trwBZ^D~ bJ;'`sw1 =I~mKn E.>4C[O 八. 中期总结
2Hv+W-6v 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:
YAmb`CP 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
>"<Wjr8W!$ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3yXY.>' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
EZ`{Wnbq {}Za_(Y,] s|ITsz0,td b_):MQ1{ xP,hTE jNy.Y8E& 九. 简化
FsryEHz 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-OL0$Xu 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"g#i'"qnW 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
k;L6R!V 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
D#)b+7N- +-*/&|^等
E+JqWR5 2. 返回引用。
d^6M9lGU =,各种复合赋值等
MqUH',\3 3. 返回固定类型。
1!gbTeVlY 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
SZ$Kz n 4. 原样返回。
*WT`o> operator,
>dG[G> 5. 返回解引用的类型。
N.{D$" operator*(单目)
6MkP |vr6 6. 返回地址。
;w[0t}dPl operator&(单目)
OydwE 7. 下表访问返回类型。
#C3.Jef operator[]
-D$8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
m9Hit8f@Q operator<<和operator>>
#1G:lhkC ""|Qtubv OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
?K\axf>F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ZQ0F$J)2~ :08,JL{ template < typename Left >
}Z,x~G struct value_return
IB7E}56l {
# Vha7 template < typename T >
b>N8F^}~O struct result_1
uRr o?m< {
<A'$%`6m typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#
4PVVu< } ;
&pp|U} d<N:[Y\4l template < typename T1, typename T2 >
aAA U{EWW struct result_2
o.l-7 {
e@OX_t_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9
|vLwQ } ;
\} :PLCKT } ;
5o8EC"
0 ,nB5/Lx xlg9TvvI 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}~e%J( H+Sz=tg5 下面我们来剥离functor中的operator()
3;s\OW` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.h4 \Y A Np0u,t%vs return l(t) op r(t)
~`:L?Jkb6H return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5N&?KA- return op l(t)
J~UuS+Ufv return op l(t1, t2)
Tyf`j,= return l(t) op
Eg3q!J&Z return l(t1, t2) op
C-[eaHJ'$ return l(t)[r(t)]
'u b@]ru| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$'hEz/ :A'y+MnK< 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
=zKM=qba 单目: return f(l(t), r(t));
=$Nq return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e;}7G 双目: return f(l(t));
q(2'\ _`u return f(l(t1, t2));
nK%LRcAs 下面就是f的实现,以operator/为例
QW(Mz Hg }@+:\ struct meta_divide
~1vDV>dpE {
[^98fAlz6 template < typename T1, typename T2 >
7Da` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}2<7%FL {
SJ>vwmA4 return t1 / t2;
d,n 'n }
[e}]}t8m } ;
(c
&mCJN >e[i5 这个工作可以让宏来做:
(jl
D+Y_ 6MMOf\
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
BeoDKdAwY template < typename T1, typename T2 > \
JHTSUq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Hn+~5@. 以后可以直接用
!NvI:C_4| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
l3I:Q^x@ 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
r:ptQo`1- (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。。。)
>_"an~Ss |Uh "]b<uV 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
D!-g&HBTC FZslv"F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<s<n class unary_op : public Rettype
KEjWRwN {
O5nD+qTQ# Left l;
.MoU1n{Yc public :
RO/FF<f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GH:jH]u!V {go;C} template < typename T >
Xg!{K3OS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MC.)2B7 {
ofw3S|F6 return FuncType::execute(l(t));
qm8B8&- }
JNXq.;:`Q CSq4x5!_7> template < typename T1, typename T2 >
\B,@`dw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iE^84l68 {
G.a b ql return FuncType::execute(l(t1, t2));
h-<81"}j1 }
pm0{R[:T7 } ;
Ata:^qI UJ7*j%XQz_ %oa-WmWm 同样还可以申明一个binary_op
3>`mI8$t }" %?et( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ARwD~Tr class binary_op : public Rettype
HjD8u`qQ {
hxd`OG<gF Left l;
Eq9x2 Right r;
;m{1_ 1 public :
BdblLUGK# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cZU=o\ k(7&N0V%zz template < typename T >
iYm-tsER; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
']z{{UNUN {
YdC6k?tzS return FuncType::execute(l(t), r(t));
rkCx{pe9 }
n QZwC
hwBfdZ template < typename T1, typename T2 >
9YQb& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e+BQww {
Z|j>gq return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[KaAXv
.X }
P& -Qc } ;
<~'"<HwtK `FDiX7M '+!1Y o'G 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
suiS&$-E 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
A,hJIe DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
cyv`B3} 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。
Z=Y& B>:[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
JZ*/,|1}EC 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。。。
BmMGx8P 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6x[}g 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)
A _
N;
下面是修改过的unary_op
ZC`wO%, KNpl:g3{<Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
yyRiP|hJ class unary_op
Ln<`E|[29 {
=eXU@B Left l;
A) %/[GD2 )j(7]uX` public :
OXSmt
DvJ 1;r|g)VM unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[-k m^f0V2M_ template < typename T >
(%e.:W${ struct result_1
9_rYBX {
NAQAU
*yP typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#Z`q+@@]A } ;
AFDq}*2Qb G"U9E5O template < typename T1, typename T2 >
YYl 4"l struct result_2
~tUl} {
kmsb hYM) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
eH3JyzzP, } ;
&5spTMw8 O-~7b(Z template < typename T1, typename T2 >
&<5zqsNJ\a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EZy)A$| {
QP^Cx= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l7259Ro~ }
]&xk30 otl0JHt*+ template < typename T >
_jI,)sr4ic typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AOWmzu{zw {
|\<`Ib4j return OpClass::execute(lt(t));
~'iHo]9O }
'()xHEGl3 }=UHbU.n~! } ;
?'Xj
g#}< F2dHH^ ogtEAv~e7N 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
rEnQYz 好啦,现在才真正完美了。
U;V7 u/{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
9T}pT{~V 4(~L#}:r! template < typename Right >
8'.Hyy@; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?'#`
nx(! {
!M]uL&: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`H_ 3Uc }
$L>@Ed< 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。
pV
+|o.<C +0%w ;'9z HU}7zK2 _ Yx]_Y9I YTX,cj#D^& 十. bind
i]y<|W)Q3 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。
:O?MSS;~ 先来分析一下一段例子
FLCexlv^ a|x.C6Pe axRV:w;E< int foo( int x, int y) { return x - y;}
[b<oDX# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|zNX=mAV bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_AYK435>N 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。
o\<ULW* 我们来写个简单的。
*@r/5pM2} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}bpQq6ZF 对于函数对象类的版本:
+L|?~p`V M~#g RAUJ template < typename Func >
%@ODs6 R0 struct functor_trait
mpEK (p {
n Fg~< $d typedef typename Func::result_type result_type;
!/*\}\'4 } ;
r
CHl?J 对于无参数函数的版本:
)!Z*.? ?|C2*?hZ+ template < typename Ret >
H8^(GUhyp struct functor_trait < Ret ( * )() >
eRstD>r {
uk]$#TV*q> typedef Ret result_type;
uaGk6S } ;
+I:Unp 对于单参数函数的版本:
};bEU wGWf C12Fl template < typename Ret, typename V1 >
Nw/ ku struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
eKLZt%= {
`$<.pOm typedef Ret result_type;
| '8Nh } ;
Nk
8 B_{ 对于双参数函数的版本:
c|B('3h 18d4fR template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4 Y9`IgQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#u(^0'
P {
]G=L=D^cK typedef Ret result_type;
UWJ8amA } ;
IH&|Tcf\ 等等。。。
7P5)Z-K[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
VT`^W Hu F>6|3bOR template < typename Func >
b:m88AG struct func_return
gNrjo= {
[{,T.;'<j template < typename T >
wY%} struct result_1
\?ZB]*Fu {
sA/D]W.P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"]x'PI 4J } ;
5iw<>9X* fLD,5SN template < typename T1, typename T2 >
~i{(<.he struct result_2
>d*@_kJM {
!bx;Ta. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
e8!5I,I } ;
8oseYH } ;
")5":V~fN Al^d$FaF J26V nK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{n.PF8A5X :$|HNeDO template < typename Func, typename aPicker >
;_I8^? d class binder_1
S-b/S5 {
?V.cOR`6 Func fn;
w\u=)3qyVV aPicker pk;
8)3*6+D public :
cN6X#D EhvX)s template < typename T >
%y[h5*y* struct result_1
DGF5CK.O {
CL;}IBd a typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~2N"#b&J } ;
J#(LlCs?@c j#x6
template < typename T1, typename T2 >
RFc v^Xf struct result_2
9uO 2Mm {
IGQFtO/x typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.bg~>T+< } ;
~?Pw& K2 6OIte-c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fu ,}1Mq# ,WYPU template < typename T >
70nqD>M4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u@M,qo` {
]Sz:|%JP1 return fn(pk(t));
e}7lBLK]* }
n\'4 template < typename T1, typename T2 >
yYYSeH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EGS)b {
(gU!=F?#m return fn(pk(t1, t2));
T/~f~Z z }
Bahm]2 } ;
|F[+k e k5e;fA/w 50wulGJud 一目了然不是么?
]7BvvQ
最后实现bind
5d^sA;c 5m 4P\y^a MrFQ5:= template < typename Func, typename aPicker >
Y=I'czg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
A,<E\ {
fOGFq1D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
P>D)7V9Hh }
R|, g< 8MtGlW%Eh 2个以上参数的bind可以同理实现。
"m8^zg hL 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。
@n /nH?L $( kF# 十一. phoenix
"|q&ea rc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M"Hf :9Rk ZJJY8k ` for_each(v.begin(), v.end(),
hWLA<wdb (
lgy<?LI\ do_
!i}w~U< [
8/cX]J cout << _1 << " , "
5Ln,{vsv ]
G~[x
3L' .while_( -- _1),
1n8/r}q'H cout << var( " \n " )
[l??A3G )
H$t_Xw== );
&PHTpkaam -@2iaQ(5a2 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:
ltSU fI 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
k]|~>9eY] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$8h%a
8I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
o5PO=AN /Cr%{'Pzk xLajso1g69 template < typename Cond, typename Actor >
o:'MpKm class do_while
)dw'BNz5hT {
*:7rdzn Cond cd;
}R2u@%n{ Actor act;
J]'zIOQ public :
^uc=f2=>, template < typename T >
{}n^cq struct result_1
iWkWR"ysy {
h,N?Ab'S typedef int result_type;
adcE'fA<_ } ;
EME|k{W ;JT-kw6l5K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`$9x 1dx Ll't>) template < typename T >
qInR1 r< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9W5lSX#^; {
*N<]Xy@ do
,ZNq,$j {
;igIZ$& act(t);
"HIRTE;& }
s ll\g while (cd(t));
Z5n1@a__ return 0 ;
9$w.9`Py }
qe#tj/aZ } ;
0[(8 ? OM!+O !f[_+CD 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<'oQ \eB 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。
H*R"ntI?w 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。
Bsvr?|L\ 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。
IEi^kJflU 下面就是产生这个functor的类:
uGG t\.$]s 90rol~M& =UQ3HQD template < typename Actor >
\}b%E'+_T class do_while_actor
vvMT}-! {
CAhXQ7w'Z Actor act;
r l% public :
7JH6A'& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wwZ ,;\ $s:aW^k template < typename Cond >
\M^bD4';> picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rM%1GPVob } ;
4+8@`f>s f$$ /H>MJ "KpGlY?^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
H7n>Vx:L- 最后,是那个do_
Q)h(nbbVak C1)!f j= J
ZS:MFA class do_while_invoker
r#a=@ {
oG\Vxg* public :
2[W&s& template < typename Actor >
a;+9mDXx: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
lL3U8}vn {
+r2-S~f3N return do_while_actor < Actor > (act);
CA~-rv }
?6U0PChy } do_;
{EQOP] g) jYFfGfH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
chX"O0?" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}Sv:`9= 最后来说说怎么处理break和continue
T0)@pt7> 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。
DTL.Bsc-. 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 ]