一. 什么是Lambda
78^Y;2 P]W 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_=)!xnYf 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,
7ia"u+Y 8\P
JSr 6O%=G3I ltP class filler
V~JBZ}`TG< {
my=*zziN public :
M44_us void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"C?:T'dW } ;
iczs8gj* Ml8E50t>; O5c_\yv= 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:
,7QBJ_-;QJ f*UBigk fdg[{T4: ,&-S?| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wYC9~ms- u2f `|+1^y I4A; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Cl%V^xTb p.qrf7N$ tbL1g{Dz, J!ln=h 二. 战前分析
BYTXAZLb 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。
eOO!jrT: 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
Y=PzN3 &8R-C[A ;:-}z.7Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]Fb8.q5(Y /* --------------------------------------------- */
<m-Ni vector < int *> vp( 10 );
c-?
Ygr transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
oiIt3<BX /* --------------------------------------------- */
ddGkk@CA sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
k9.u[y. /* --------------------------------------------- */
J(H??9(s int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zS&7[:IRs' /* --------------------------------------------- */
nhB^Xr= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M'pY-/. /* --------------------------------------------- */
@^w!% ?J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}xpe i4 y(H UHTb61Gs &lO Xi?&" 看了之后,我们可以思考一些问题:
1q;I7_{ 2 1._1, _2是什么?
roK4RYJ7) 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。
>KH(nc$ 2._1 = 1是在做什么?
s (l+{b & 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。
=|DkD-
O 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。
7`j|tb- :Kt{t46) {Tjtj@- 三. 动工
gK] T} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[kU[}FT 3RY|l?n> Lx4H/[$6D ?CL z@u~ template < typename T >
?Mgt5by class assignment
=}6Z{}(TT {
ul]m>W T value;
Z=1,<ydKV public :
0^|$cvYiL assignment( const T & v) : value(v) {}
'RN"yMv7l template < typename T2 >
Hf`&& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/eI,]CB'z } ;
[{Klv&>_/ g
tSHy*3] $$)<(MP3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
LT
y@6* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>u%[J!Y;; :W1tIB Qcy+ {j] =-#iXP@ class holder
+eVpMD(
l {
aNh1e^j public :
'~!l(&X template < typename T >
K;(|v3g6 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Phjf$\pt {
vzgudxG'z return assignment < T > (t);
CH|g }
.(.G`aKnF } ;
kk>0XPk yO69p Yc( )'6 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
9/^Bj m'vOFP)' static holder _1;
1QdB`8in Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
bB[*\ hJL0M! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5la]l 而不用手动写一个函数对象。
aWi]t'_ \c`r9H^v{ %#;(]7Zq P^W$qy| 四. 问题分析
$y |6< 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。
g\mrRZ/? 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。
8`R}L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z 4OR
UQ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
OA5md9P;d 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c^/?VmCQ} QRc=-Wu_( 五. 问题1:一致性
1Yx[,GyC>& 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?|
x'PjP1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
rzY@H }u 7'l{I'Z struct holder
_TeRsA {
Q\th8/ / //
Yka yT0! template < typename T >
2nz'/G T & operator ()( const T & r) const
T<~[vjA {
G"R>a w return (T & )r;
KPvYq?F>4 }
XzwQ,+IAr } ;
$@!&ML NNrZb? 这样的话assignment也必须相应改动:
YedipYG9; ]m,p3 template < typename Left, typename Right >
~.=!5Ry class assignment
ktJLpZ<0O {
wtick~) Left l;
u~Cqdr5
\l Right r;
9>Z#o<*_/ public :
E
MbI\=>yS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-2~yc2:>A template < typename T2 >
CAObC% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zU=[Kc=$ } ;
?ew]i'9( hA19:H=7R0 同时,holder的operator=也需要改动:
H[yLlv ?B4QTx9B template < typename T >
R$3+ 01j| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.VV!$;
FB {
~_\2\6%1^n return assignment < holder, T > ( * this , t);
X-WvKH(=w }
K%@SS8!oy #SUq.A 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。
*qOCo_=P8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
g5'bUYsa /]>{"sS( return l(rhs) = r;
/{}
]Hu 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。
U?C{.@#w 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
akoKx)(< $f\-.7OD template < typename Tp >
AH,F[vS class constant_t
wBGxJ\+M {
$e\R5Lu const Tp t;
T8oASg! public :
id9T[^h constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
O&%T_Zk@@ template < typename T >
=ZL20<TeH const Tp & operator ()( const T & r) const
X28WQdP,7 {
8# AXK{ return t;
\OB3gnR }
o8"xoXK5xf } ;
Q:=/d$*xd S-dV 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
pr?(5{BL 下面就可以修改holder的operator=了
o%7yhCY zK;t041e template < typename T >
?uv%E*TU assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Hn.UJ4V {
'IszS!kY return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
>iV(8EgBS }
osI(g'Xb rKq]zHgpo 同时也要修改assignment的operator()
<GEn9;\
Reo0ZU> template < typename T2 >
v}i}pQ\DK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@e/dQ:Fb 现在代码看起来就很一致了。
E$
rSrT( :r=_\? 六. 问题2:链式操作
o~ed0>D-LS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
} U.B$4Q 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
XjNu|H/ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
&n
wg$z{Y 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
9IV WbJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b*i+uV? NST6pu\,U template < typename T >
/0(KKZ) struct result_1
?;Qk!t2U {
HVpaVM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
hd' n" } ;
dQb?Zi7g lB-7. 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:
PHkvt!uH V"XN(Fd^ template < typename T >
DFMWgBL struct ref
C/=ZNl9"fn {
tK*f8X+q typedef T & reference;
C'#:}]@E } ;
w.\:I[ template < typename T >
o-_a0j struct ref < T &>
fz*6 B NJ {
fx},.P=:* typedef T & reference;
@,vSRns } ;
1A`u0Y$g YuZnuI@m9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
s#ykD{Z -|5&3HVz template < typename T >
!*;)]j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
vEkz5$ {
*zcH3a,9"x return l(t) = r(t);
cl:YN]BK }
o<y7Ut 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。
/+iaw~={" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lz>hP s$;v )w$ 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
VQyDd~Za _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
w[iQndu _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
JG `QJ% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
qlu yJpt 最后的布局是:
c72/e7gV Add
0(n/hJ / \
>}iYZ[ V Divide 5
P7n~Ui~U / \
t0Uax-E( _1 3
F9hCT) 似乎一切都解决了?不。
ji "*=i 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。
+q1@,LxN 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。
PQ
j_j#0 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:
lH[N*9G( WE3l*7<@ template < typename Right >
CzgLgh;:T assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^U52
*6 Right & rt) const
8p5u1 ;2 {
_$\T;m>'A return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Gh j[nsoC~ }
B,676~I 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$ysC)5q. XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
3Cpix,Dc 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
/)|*Vzu 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
_z_uz\#, 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
"|hmiMdGB 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
J4<- C\=4 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
>o@WT kF] 2a{eJ89f template < class Action >
+m"iJW0 class picker : public Action
"*UHit;"+{ {
jYU#]
|k~ public :
`=oN &! picker( const Action & act) : Action(act) {}
E@?jsN7 // all the operator overloaded
^ H'|iju } ;
b747 eR 7E Ih.o;8PpK Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
_rSnp 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
L%!jj7,9- 2rA`y8g(L template < typename Right >
uvT]MgT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
oYu5]ry {
EPyFM_k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]R0^
}sI }
K2&pTA~OR mWtwp- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
eI- ~ +. 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
<jV_J+# /QTGZb template < typename T > struct picker_maker
) ><{A {
=\tg$ typedef picker < constant_t < T > > result;
gCd9"n-e } ;
Jyvc(~x template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.x}ImI {
Z[|(}9v?~ typedef picker < T > result;
vQztD_bX% } ;
dw'%1g.113 Kg9REL@,s 下面总的结构就有了:
(ZDRjBth[ 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。
(G:$/fK picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
P*G&pitT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d!!5'/tmS 至此链式操作完美实现。
Dg\fjuK9 \3x,)~m r%F{1. 七. 问题3
n
,`!yw 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
(eHvp EY':m_7W template < typename T1, typename T2 >
xj(&EGY: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0/;T\9 {
LDO@$jg return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%
`\8z }
R|Y)ow51 +Nyx2(g<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:
-49OE*uF Bx;bc template < typename T1, typename T2 >
)N<>L/R struct result_2
{}[S,L {
EPW
Iu)A typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`
Y"Rh[C } ;
Q lql(* %/jmQ6z^ 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?
sLPFeibof5 这个差事就留给了holder自己。
gtJUQu p2 d'J))-*#UO q#F;GD template < int Order >
J8~3LE
)G class holder;
U5%EQc-"P template <>
9-I;' class holder < 1 >
-(@dMY {
c"v#d9 public :
P%(pbG-X. template < typename T >
w*OZ1| struct result_1
R@u6mMX{N, {
;VNwx(1l` typedef T & result;
?&j[Rj0pH } ;
52,p CyU template < typename T1, typename T2 >
ts
aD5B struct result_2
}2-{4JIq} {
IX,/ZOZ| typedef T1 & result;
Y6 ,< j| } ;
@I_A\ U{ template < typename T >
(Rve<n6{A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?yU|;my {
It!PP1$
return (T & )r;
HFB2ep7N }
:I1)=8lO template < typename T1, typename T2 >
:OUNZDL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cL7je {
AM#VRRTU return (T1 & )r1;
=(3Qbb1i }
w$u=_ } ;
j_H{_Ug /xWkP{ template <>
Y7zg class holder < 2 >
LsS/Sk {
1>[3(o3t public :
.R#p<"$I template < typename T >
DyD#4J)E struct result_1
u`xmF/jhQ {
J$%mG*Y( typedef T & result;
qH: `
O%, } ;
!;x template < typename T1, typename T2 >
G^ZL,{ struct result_2
DGz'Dn {
5hUYxF20h8 typedef T2 & result;
bjmUU6VLT } ;
5? &k? v@ template < typename T >
rUvqAfE&+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vQ#$.*Cvn {
%M2.h;9]*\ return (T & )r;
;]D@KxO$dJ }
:bkACuaEn template < typename T1, typename T2 >
tO~DA>R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B;r U {
>_!pg<{, return (T2 & )r2;
~}q"M[{ }
B$1e AwT9 } ;
YAv-5 ,B(UkPGT O8(;=exA 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
W$O^IC 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S7N3L." 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\K.i8f, <W2}^q7F^ return l(i, j) = r(i, j);
=;-/( C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
" ^u ^W5rL@h_ return ( int & )i;
B q+RFo return ( int & )j;
VT96ph 最后执行i = j;
@C62%fU {5 可见,参数被正确的选择了。
T8h.!Vef oUIa/}}w5 "#z4 Po'yr] pr 3Bee6N> 八. 中期总结
m3C&QdjRp 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:
.'mmn5E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_6Wz1.]n 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$IX>o&S@| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$,otW2:) {:xINQ=}D lBqu}88q0 7Oe |:Z h@=H7oV7k
(C*G)Aj7 九. 简化
>gM|:FG 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
rVd (H 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o\vIYQ
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
X&nkc/erx 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
O9wZx%< +-*/&|^等
hV#+joT8i 2. 返回引用。
X[_w#Hwp- =,各种复合赋值等
I1^0RB{~ 3. 返回固定类型。
3GUO 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dFD0l?0N 4. 原样返回。
nF0$ operator,
wcUf?`21, 5. 返回解引用的类型。
ke_Dd? operator*(单目)
dy N`9 6. 返回地址。
oNY;z-QK operator&(单目)
/f~V(DK 7. 下表访问返回类型。
tX$%*Uy operator[]
s`GwRH<# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,pE{N&p9 operator<<和operator>>
+C1/02ZJ mG@xehH OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
EpSVHD:* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
z1wy@1o' pE@Q
(9`b{ template < typename Left >
Bm2"} = struct value_return
[U@#whE O {
)D_# template < typename T >
[R*UPa struct result_1
QyQ&xgS {
w^EAk(77 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.vYU4g] } ;
5xX*68]% K.4t*-<`[ template < typename T1, typename T2 >
LPX@oh a struct result_2
zY_BnJ^ {
}/q]:3M| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Gh}sk-Xk= } ;
;4p_lw@ } ;
p9rnhqH6 1^^<6e f(!:_!m* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&QFg= T#%r\f,l0 下面我们来剥离functor中的operator()
hw]x T5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6=A p'z
fo! return l(t) op r(t)
[F{q.mZj return l(t1, t2) op r(t1, t2)
p+#$S4V return op l(t)
#vCtH2 return op l(t1, t2)
<yzgZXxIaS return l(t) op
L5$r<t< return l(t1, t2) op
@H[)U/. return l(t)[r(t)]
{"hX_t return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
| LdDL953 x[l_dmq 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
r5yp
jT^ 单目: return f(l(t), r(t));
K. [2uhB) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
fui;F"+1 双目: return f(l(t));
A'Q=DoE return f(l(t1, t2));
d7
|3A 下面就是f的实现,以operator/为例
g2Pa-}{ D >ax<t1K struct meta_divide
]M%kt +u! {
g=W1y template < typename T1, typename T2 >
?Pg{nlJvq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9w\yWxl {
V`:iun^f return t1 / t2;
BPRhGG|9j }
pxC:VJ; } ;
`-Yo$b;: 9?M>Y?4 这个工作可以让宏来做:
I!\;NVhv
:)7{$OR& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
['1JNUX template < typename T1, typename T2 > \
q u>5 rg- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
w]2tb 以后可以直接用
"h.-qQGU% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
79}voDFd 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
J*4byu| (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
B?o ?LI "^?|=sQ oEfy{54 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
^uZ!e+ 9hoTxWpmy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
eAkC-Fm
class unary_op : public Rettype
R^t
)~\d {
,UOAGu<_gb Left l;
a3i;r M2 public :
WsHC%+\' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e* 2ay1c f9`F~6$ template < typename T >
R
2.y=P8N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~lg1S {
p~X=<JM return FuncType::execute(l(t));
<|qh5Scp }
ZAKNyA2 oXKH,r template < typename T1, typename T2 >
}Z^r<-N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MSef2|"P# {
,gdf7&r return FuncType::execute(l(t1, t2));
^LaOl+;S }
<W$Ig@4[.d } ;
4VPJv>^ #HgXTC 0iy-FV;J 同样还可以申明一个binary_op
kTCWyc |dP[_nh? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y[L7=Td class binary_op : public Rettype
F0&BEJBkU {
|Wo_5|E Left l;
>pS@;t' Right r;
r$=YhI/= public :
aWtyY[= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
47(/K2 =%wwepz6 template < typename T >
WKHEU)'! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,{KjVv< {
|G!P G6%1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
h[Hn*g }
/.?m9O^
F l}#z#L2,` template < typename T1, typename T2 >
wK0= I\WN9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g%Yw Dr=0t {
o*d+W7l return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
."8bW^: }
^5"2s:vP } ;
4sj:%%UE ISp'4H7R+N 81(.{Y839_ 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
kX\\t.nH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'Z<V(;W DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{95z\UE} 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。
cqr4P`Oj 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,$lOQ7R1( 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Cfz020u`g 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
M- f)\`I 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
RsY7F; 下面是修改过的unary_op
Pf?*bI s'4S, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*1Q~/<W class unary_op
.x
1& {
uk8vecj Left l;
ws{2 0 (x.O]8GKP public :
SBj9sFZ rPk=9I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j'z}m+_? _N.N?> template < typename T >
F]#rH struct result_1
F<KUVe {
rUb`_ W@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5#v } ;
,]OL[m -^y$RJC template < typename T1, typename T2 >
%&c+}m struct result_2
pa7Iz^i {
-SZW[T<N" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l.DC20bs } ;
1>JUI5 { Z#-:zD7_ template < typename T1, typename T2 >
EF7Y 4lp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rtl|zCst {
mN_KAln return OpClass::execute(lt(t1, t2));
h\ZnUn_J }
R7/"ye:7J |.A#wjF9 template < typename T >
MKad
5gD*< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{Jv m * {
YTiXUOj return OpClass::execute(lt(t));
QEl:>HG }
x Z3b)j2D }Q 7~tu } ;
__}j
{Buk v&[Ff|> Up61Xn 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
B(x$
Ln"y[ 好啦,现在才真正完美了。
I}5#!s< {& 现在在picker里面就可以这么添加了:
n'<FH<x b%w?YR template < typename Right >
!,rp| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
p[E}:kak_- {
3JB?G>\! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YT)jBS~& }
gO0X-fN8 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。
7J~usF>A ar-N4+!@ Cr?|bDv}o $wL
zaZL| efj[7K.h 十. bind
0dv# [ 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。
7Eoa~ 先来分析一下一段例子
n
H)6mOYp 3)jFv7LAU jB+K)NXHL int foo( int x, int y) { return x - y;}
jQ &$5&o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
W @R\m=e2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
AE1EZ# 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。
7 &y'\ 我们来写个简单的。
q*`1<9{H 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rkdf htpI 对于函数对象类的版本:
Wn61;kV_) Up:<NHJT template < typename Func >
Y?cdm}:Ou struct functor_trait
ya[][!.G {
,(h:0L2v7d typedef typename Func::result_type result_type;
p.(8e kh } ;
JmHEYPt0 对于无参数函数的版本:
BCH{0w^D WCK;r{p%I template < typename Ret >
}$6;g-|HX struct functor_trait < Ret ( * )() >
i98>=y~ {
/oA=6N#j typedef Ret result_type;
gP&G63^ } ;
={HYwP; 对于单参数函数的版本:
2~yYwX
58S >B' template < typename Ret, typename V1 >
*fz]Q>2g a struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;5i~McH#
t {
HF(pC7/a: typedef Ret result_type;
ii< /!B( } ;
\^l273 对于双参数函数的版本:
N0]C?+ `7.(dn>WL0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:Nry | struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
28/At {
33O O%rWi typedef Ret result_type;
A6ar@$MZ } ;
L?aaR%6# 等等。。。
i3bDU(GS 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/'
+GYS w6b\l1Z template < typename Func >
=f{)!uW<4 struct func_return
Kx8> {
\=3fO( template < typename T >
@;^7kt struct result_1
`E @TPdu {
WUEjWJA-MB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1[?
xU:;9 } ;
pwu8LQ3b{O d9@Pze">e template < typename T1, typename T2 >
*hm;C+<~ struct result_2
:6N'%LKK {
>q+q];=( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[/P}1
c[)U } ;
\J)ffEKIp } ;
E%+ aqA)f &Fw8V=Pw Or({|S9d2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
oB BL7/L @Czj] t` template < typename Func, typename aPicker >
LTof$4s class binder_1
('9LUFw\ {
=|Q7k +b Func fn;
X+R?>xq{=h aPicker pk;
nQ\)~MKd public :
*5Mg^}ZC5 >TnV
Lx< template < typename T >
H#Aar struct result_1
x)^/3 {
P7X': typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%-A #7\ } ;
+nLsiC{& \v*WI)] template < typename T1, typename T2 >
``Yw-|&:Ae struct result_2
\[!k`6#t7 {
@P$_2IU" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=7*k>]o } ;
{H\(H_X >$%rs c}^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+A=*C NHL -ll-R template < typename T >
ME9jN{ le typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ah|,`0dw {
{[i
37DN return fn(pk(t));
uyp|Xh, }
K~U5jpc template < typename T1, typename T2 >
0-N"_1k|? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P
~sX S {
V~9s+> return fn(pk(t1, t2));
5LIbHSK }
pOe"S } ;
szDd!(&pv ;q3"XLV(T[ t9!8Bh< 一目了然不是么?
QoU0>p+2 最后实现bind
O.9r'n4f gbl`_t/ >~D-\,d|f template < typename Func, typename aPicker >
b!pG&7P picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4dd] Ju {
SDW_Y^Tb return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{hE\ECT- }
?xb4y=P7 wcd1.$ n 2个以上参数的bind可以同理实现。
1&wI*4 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。
5Y#W$Fx($R 0<n*8t?A- 十一. phoenix
Wt ,t5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
DA(ur'D &l0-0T> for_each(v.begin(), v.end(),
&-hz&/A, (
6~rO( do_
XP|qY1 [
l?rT_uO 4 cout << _1 << " , "
itpljh ]
qVidubsW .while_( -- _1),
TA"4yri=7x cout << var( " \n " )
l"ZfgJ}W )
(X(296<; );
DJu&l 8!!iwmH{ 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:
Z`9yGaTO 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
[&B}{6wry operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/;K?Y#mf~j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
v)VhR2d3 }Efz+>F02 -eA3o2' template < typename Cond, typename Actor >
eLd7|*| class do_while
[:MpOl-KIz {
_Q
$D6+ Cond cd;
+1]xmnts Actor act;
YdT-E public :
qOi3`6LCV template < typename T >
'~Z#h P struct result_1
FV1!IE-}- {
}_A#O|dxO typedef int result_type;
L+b"d3!G&% } ;
qU/,&C x9Qa.Jmj do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
GkutS.2G# sHr!GF template < typename T >
|RdiM&C7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u\]aUP
e {
~5f|L(ODX do
6kc/ {
S&rfMRP act(t);
"E><:_,\ }
luEP5l2& while (cd(t));
gkN|3^ return 0 ;
QCI-YJ&o }
#CM^f^* } ;
sT^^#$ub X[XSf= O0lQ1<= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
wkp|V{k 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
F> F&+63Q- 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
D-zqu~f` 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
L'>t:^QTh 下面就是产生这个functor的类:
9bpY>ze +bj[. n-cz xq%n template < typename Actor >
wN])"bmB class do_while_actor
f"0{e9O]2 {
igV4nL Actor act;
KL4Z||n public :
"ct_EPr` do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9tnW:Nw~ quB.A7~^= template < typename Cond >
}tIIA"dZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7@.UkBOx } ;
R ks3L e/?>6'6 5 Ef;OrE"" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
P2nb&lVdu 最后,是那个do_
Vm1U00lM{ ~6nq$( # o
<lS90J class do_while_invoker
xmxfXW {
Y,OSQBgk public :
f}g )3+i template < typename Actor >
a;J{'PHu do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!8^:19+ {
LuQ4TT return do_while_actor < Actor > (act);
>cEc##:5 }
rK W<kQT } do_;
{x e$ [$_d|Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N!>Gg|@~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
DTrS9j?z 最后来说说怎么处理break和continue
CZ*c["x2 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。
JX,&im*BG 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 ]