一. 什么是Lambda
WcE/,<^* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=a./HCF 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,
'uF"O"* E`UEl$($ nOUF<DNQ !\1Pu| class filler
O<qo%fP {
6y)NH 8l7 public :
RD'i(szi? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O8w|!$Q. } ;
G9a6 $K)b B3&`/{u Ha20g/UN. 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
t9m08K:Y t>(}LV. NT [~AK9M =xsTVT;sj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8u#2M8.5E ]kyGm2Ty9 Fop'm))C8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vBjrI*0 wO ?A/s ."JtR
i@#fyU)[G 二. 战前分析
#x5?RHX56 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
5KDN8pJN 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
97L#3L6t f^k H[C =GSe$f? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5IiZnGu /* --------------------------------------------- */
6.gk6 vector < int *> vp( 10 );
dgM@|&9*m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4z> SI\Ss /* --------------------------------------------- */
924a1
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
H)O I&? /* --------------------------------------------- */
yMbg1+:
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;*XH[>I /* --------------------------------------------- */
@a}jnl(2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
n|f Huv /* --------------------------------------------- */
+yo1&b R/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
= F"vL z;ko ) eUE(vn# ,fW%Qv 看了之后,我们可以思考一些问题:
C{8(ew 1._1, _2是什么?
z1 P=P%F 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。
rRzc"W}K+ 2._1 = 1是在做什么?
OtFGo8 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。
&i?>mt 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。
zsuXN * Ub-q0[6 $z5 三. 动工
eJwHeG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*3]_Huw< vX/("[ b;%>?U`>p :927y template < typename T >
&pZncm class assignment
tDIQ= {
d/Y#oVI T value;
wmnh7'|0u public :
MGE8S$Z assignment( const T & v) : value(v) {}
QNesiV0MI template < typename T2 >
.-HwT3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
- HiRXB } ;
#[.aj2 | )M>;q o6T'U#7P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@J UCXm 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#cy;((z uB )7s(]~z U/l3C(bc! sw$$I~21 class holder
Ty;P`Uv]r {
Ne9S90HsB6 public :
Iu|4QE template < typename T >
pDV8B/{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
A{Dy3tm= {
bx8;`QMX return assignment < T > (t);
{YigB }
K@>($BX] } ;
@[. 0, aT"0tn^LO ^(on"3sG 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:
!b 4v}70, s2*~n_B static holder _1;
-h8@B+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
y0_z_S#gO r!e:sJAB. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WCUaXvw 而不用手动写一个函数对象。
xfK@tLEZ-1 mfCp@1;26 G3_HX<|f* qbD>)}:1 四. 问题分析
ykat0iqo 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。
;Qq<5I"y 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。
m;@8z[
^5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f1,VbuS9I 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
BOdd~f%&tn 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^2)<H7p xh|<`>5 五. 问题1:一致性
&UfP8GE9 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?|
RBOg;EJ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
iV2v<ap.n !\Vc#dslt struct holder
&\$~ {
)wyC8` &- //
F0x'^Z}Q; template < typename T >
7*\CfqrU T & operator ()( const T & r) const
n5>OZ3 E@ {
HP2J`>oo return (T & )r;
c.4WwzK }
IF'Tj`yD } ;
o'J^kd` *!m(oP 这样的话assignment也必须相应改动:
v@ifB I JpE7"Z"~MS template < typename Left, typename Right >
hAU@}"=G class assignment
9zE/SDu7\ {
eY\w?pT2 Left l;
$q*hE&x
Qd Right r;
C8t;E` public :
e82xBLxR% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x,M8NTb* template < typename T2 >
TY;%nT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7 >-(g+NF! } ;
.OcI.1H [ >["X(%&w 同时,holder的operator=也需要改动:
*b8AN3! <%?!3 n* template < typename T >
c"lblt5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
QERj`/g {
_qa9wK/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Z;~ 7L*| }
/(8"9Sfm :Lu 9w0>f 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。
R4vf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
YHzP/&0 U%)-_
*`z return l(rhs) = r;
(lg~}Jwq 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。
~@mNR^W-W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
1+9!W d.$0X/0 template < typename Tp >
Q8D#kAYw class constant_t
oy\U\#k {
{PKf]m const Tp t;
rT_J6F5J public :
M$s9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
EGVS8YP>h template < typename T >
[JYy
const Tp & operator ()( const T & r) const
P&IS$FC.\ {
IoZ_zz0 return t;
~s*kuj'%+ }
&}r-C97 } ;
S S fNI> d<RJH 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
w@WPp0mny 下面就可以修改holder的operator=了
K_F"j!0 GIhX2EvAS template < typename T >
V3(8?Fz. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Ug )eyu {
b_f"(l8'S return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N\anjG }
zl<D"eP <:4b4Nl 同时也要修改assignment的operator()
SZvp%hS0 [ J4n% template < typename T2 >
CsEU:v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ny:/a 现在代码看起来就很一致了。
RTr"#[ o .*t 六. 问题2:链式操作
t:"%d9]
现在让我们来看看如何处理链式操作。
o.(Gja4 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;)FmN[ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
tyFsnck 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
RFPcH8-u7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Vsr"W@k_ |$g} &P8; template < typename T >
*!pn6OJ"Q} struct result_1
?[;>1+D {
>XxHp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@r=,:
'Mt } ;
o8Yq3N + G
> t 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:
1zgM$p qM<CBcON template < typename T >
m48Ab` struct ref
a4n5i.; {
Ibg~.>.u{ typedef T & reference;
8jY<S+[o } ;
L+~XW'P? template < typename T >
oqo7Ge2 struct ref < T &>
9_O6Sl {
|w{C!Q8l typedef T & reference;
CB#B!;I8v } ;
45k.U $<| <}T7;knO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Yv.7-DHNl +j %y#_~ template < typename T >
A7 6HM@Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&?}A/(# {
~C>clkZ return l(t) = r(t);
rv`GOta* }
H@b4(6
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
nok-![ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"'C5B>qO =;(L$:l~ 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
~E/=nv$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-@ra~li,yQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
s
bd$.6
|& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
qeb} ~FL"o 最后的布局是:
&8I}q]'k Add
SLRF\mh!L / \
AiB]A} Divide 5
*Nfotv / \
= WHI/|& _1 3
zp5ZZcj_ 似乎一切都解决了?不。
ZL:SJ,C 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
e]5NA?2j 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
^$X|Lq 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:
{u+=K-Bj [.}Uzx template < typename Right >
j#xGB] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"dT"6, Right & rt) const
10)RLh|+ {
$f%om) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'rTJ*1i }
GaV} @Q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qzEv!?)a 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。
&;~?\>?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。
YrYmPSb= 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。
7dv! 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。
3 NFo=Z8 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?
c3 )jsf 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:
iXq*EZb"R o/Q|R+yXV template < class Action >
"
%qr*| class picker : public Action
$E.Fgy:G {
D)Ep!`Q
public :
P)#h4|xZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
n/x((d%"E // all the operator overloaded
/='Q-`?9 } ;
hC9EL=
A ?z2! ? Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
BMqr YW 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
7t1as. IRueq @4 template < typename Right >
#kh:GAp] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
p<z eaf0W {
5S,Kq35$( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P]TT8Jgw }
{9X mFa vCNq2l^CW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
O=*, 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。
.YWkFTlZ+ |rG)Q0H, template < typename T > struct picker_maker
!dUdz7 {
EeT69o typedef picker < constant_t < T > > result;
H^54o$5 } ;
KVh#"]<WV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{bR2S&=OmK {
%H;}+U]Z typedef picker < T > result;
8a&c=9 } ;
|a
a\t K&RIF]0#G 下面总的结构就有了:
4HR36=E6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
cy)-Rfg picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
![nL/ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S;jD@j\t& 至此链式操作完美实现。
#p7gg61 1X7GM65# tC(Ma I 七. 问题3
p2k`)=iX 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
jvAjnh# ;]b4O4C\ template < typename T1, typename T2 >
DA04llX~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5!cp^[rGL {
Sc#3<nVg return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lC`w}0p }
4<Nd5T :WX
OD 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
%l14K_ *v]s&$WyO template < typename T1, typename T2 >
NL>Trv5 struct result_2
93:oXyFjD {
97$Q?a8S@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KO%$ } ;
Xdo\DQn ?Z_T3/ f 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?
Kh[l};/F 这个差事就留给了holder自己。
F\^8k /0 SDV#p];u dvqg H template < int Order >
l2:-).7xt class holder;
y.}{KQ"a* template <>
,msP(*qoI class holder < 1 >
1G"ohosmF {
'RhS%l public :
dQZdL4 template < typename T >
(QL:7 struct result_1
'S9o!hb'@ {
|m6rF7Q typedef T & result;
]s\vc:cc? } ;
c61OT@dZEA template < typename T1, typename T2 >
Yj*T'<e struct result_2
~CbiKez {
pgiZA?r*< typedef T1 & result;
2O*At%CzW } ;
6W{Nw< template < typename T >
F8dr-"G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8>W52~^fU {
Du65>O return (T & )r;
8h }a:/ }
*~shvtq template < typename T1, typename T2 >
{?Y\T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r5ldK?=k+* {
[DDe}D3C return (T1 & )r1;
/RMtCa~ }
4v |i\V>M } ;
D!!
B4zt U5TkgHN{y template <>
tpEy-"D& class holder < 2 >
7)5G 1 {
_h5d~ public :
w8R7Ksn( template < typename T >
2T)k-3 struct result_1
C?>d$G8 {
Q~qM;l\i typedef T & result;
pfHjs3A= } ;
y<j7iN template < typename T1, typename T2 >
wK7w[Xt struct result_2
j5" L {
dsx<ZwZN> typedef T2 & result;
G4*&9Wo } ;
v%AepK& template < typename T >
f=}T^Z< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ymqv@Byi8A {
%K')_NS@ return (T & )r;
n44 T4q }
Yj>4*C9 template < typename T1, typename T2 >
a>W++8t1 ; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Md@x2Ja {
S|)atJJ0G" return (T2 & )r2;
3@\/5I xn }
e)B1)c 8s } ;
@vyEN.K%mm 8 yi#] 5`Q dm[cl~[
Q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
b@8z+,_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
cZ|NGkZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]xMZo){[| z9 Ch %A{ return l(i, j) = r(i, j);
~cSXBc,+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
du$M ,7bhUE/VB return ( int & )i;
M1Ff ,]w return ( int & )j;
,cS# 最后执行i = j;
&'&)E(( 可见,参数被正确的选择了。
}xt^}:D mj e9i s|A[HQUtJ e+-#/i* }A@:JR+|
八. 中期总结
W)bSLD 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:
f3G:J<cL 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
BKtb@o~( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Nv. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)Jk$j "5<! F"k`PF*b B>:U i6k6l% 2^
]^Yc 九. 简化
CN ( : 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
0Zwx3[bq6K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qhvT," 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
3{|~'5* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1!G}*38; +-*/&|^等
1}Q9y`65 2. 返回引用。
&.DRAD) =,各种复合赋值等
7r'_p$ 3. 返回固定类型。
rf|Nu3AJ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ru2M"]T 4. 原样返回。
EC8Z. Uu operator,
D
C/X|f 5. 返回解引用的类型。
hvO$ f.i operator*(单目)
G4:\6fu 6. 返回地址。
O.X;w<F/V operator&(单目)
Miw=2F 7. 下表访问返回类型。
rZpsC}C' operator[]
0j4n11# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A|1xK90^XT operator<<和operator>>
KCbJ^Rln >'q]ypA1
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。
frPQi{u$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Z3c\}HLY _[z)%`kay template < typename Left >
.rO~a.kG struct value_return
R,78}7B {
qOy(dG g template < typename T >
N[3Y~HX!q struct result_1
yH-&o, {
DoFe:+_U3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x3FB`3y~s } ;
r2+ZxMo| +g7]ga template < typename T1, typename T2 >
?+7~E8 struct result_2
kI!@J6
{
~ !mY0odH typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v{|y,h&]a } ;
CSoVB[vS } ;
KzV|::S^ rQ _cH z(Uz<*h8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
iOEBjj;C :3R3>o6m 下面我们来剥离functor中的operator()
nTo?~=b 首先operator里面的代码全是下面的形式:
IFew3!{\ qF$y
p>|# return l(t) op r(t)
QOUyD;0IW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!2HF|x$ return op l(t)
M0lJyzJ return op l(t1, t2)
BC_<1
c return l(t) op
R\3v=PR[ return l(t1, t2) op
;}f {o^ ]' return l(t)[r(t)]
|-{e!& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Kgi`@` t^K Qv~ 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:
iR9duP+ 单目: return f(l(t), r(t));
xg,
9~f[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ob/<;SrU< 双目: return f(l(t));
@.a59kP8X return f(l(t1, t2));
mD% qDKI 下面就是f的实现,以operator/为例
C.#Ha-@uz ]?T^tJ struct meta_divide
Hpz1Iy@ {
ZG1TRF " template < typename T1, typename T2 >
6l2O>V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
QQN6\(;- {
Wd!Z`,R return t1 / t2;
$PRd'YdL/ }
Zy9IRZe4U } ;
=s*c(> )K]p^lO 这个工作可以让宏来做:
wAW{{ p 8r"-3<* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w/ZP.B template < typename T1, typename T2 > \
V*O[8s%5v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
H1q,w|O9j 以后可以直接用
;:oJFI#; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{`*Fu/Upb 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
+924_,zF (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
"2-D[rYZ Z]{=Jy!F mDp8JNJNE 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{g[kn^| ._j?1Fw` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|P&
\C8h class unary_op : public Rettype
G#` {
fW=<bf Left l;
>)NS U public :
'L7u` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@N<h`vDa dQrz+_ template < typename T >
;AVIt!(L~V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LU8[$.P {
tMP"9JE, return FuncType::execute(l(t));
Oh10X.)i }
-&1P2m/46 YR/I<m`]} template < typename T1, typename T2 >
QX}JQ<8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(U$;0` {
/%7&De6Xg return FuncType::execute(l(t1, t2));
7D>_<)%d= }
vpT\CjXHZ } ;
tN)t`1_j ?-2s}IJO XefmC6X 同样还可以申明一个binary_op
guf&V}& ;<T,W[3J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Mr4,?Z&`-d class binary_op : public Rettype
7Q Ns q {
h$9ut@I Left l;
.]4MtG Right r;
9a+Y )?z public :
Hq gg*4# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0uM&F[.x@g -\B*reC template < typename T >
b|E ZD3y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UEx<;P8rP {
^C~R)M:C return FuncType::execute(l(t), r(t));
J9XH8Grk- }
!wEe<], hW!n"qU template < typename T1, typename T2 >
a
@3s71 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4bw4!z9G {
T4}Wg=UKg return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
* Wp?0CP }
\I}EWI } ;
^ZS!1%1 {fV$\^c 0k5 uqGLXe 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
k$f2i,7' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(dyY@={q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+hispU3ia 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
OXKV6r6f 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d)Z&_v<| 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
o+XQMg 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+rSU 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
CSW+UaE 下面是修改过的unary_op
ue+{djz[4 z>y#^f)r template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#l- 0$ class unary_op
[Pjitw/? {
v#s*I/kw Left l;
z6B#F<h W)T'?b'. public :
b]xoXC6@ t KkpbZ7\@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>O
rIY (@!K tW template < typename T >
d@a<Eq struct result_1
`s
UY$Q {
HIE8@Rv/3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a(?)r[= } ;
?GhMGpdMq 3XDU(# template < typename T1, typename T2 >
}hg2}g99 struct result_2
W4k$m2 {
s>\^dtG7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
B@dCCKc%/ } ;
^"=G=* / *ej< 0I{ template < typename T1, typename T2 >
/~;!Ew|q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kkb+qo {
J}8p}8eF, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
O(=9&PRi }
o_k)x3I? r1vS~
4Z template < typename T >
|nLq4. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p"jze3mF {
i_r708ep6 return OpClass::execute(lt(t));
o37oR v] }
Pn.DeoHme u=]*,,5< } ;
yk5K8D[tV ewdTsgt' L%\Wt1\[ 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
52#6uBe 好啦,现在才真正完美了。
m2l9([u=^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
)wD/<7; _
gYj@
% template < typename Right >
_Ds,91<muQ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
y`7<c5zD {
6dz^%Ub return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
W1)<!nwA }
W+"^! p| 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。
0MxK+8\y SVd@-
'-K !plu;w 3)?WSOsL: |V{ Q 十. bind
+O9x8OPHW 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。
ZbdGI@ 先来分析一下一段例子
>D~8iuy]8. |%F4`gz8KP 7D:rq 8$\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
C^B$_? bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+0Q +0: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
kb/BEJ 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_)38 我们来写个简单的。
MY
c& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(F.w?f4B3 对于函数对象类的版本:
cRbA+0m> 39P55B/o% template < typename Func >
E7@Gpu,o struct functor_trait
~UO}PI`C {
Rj>A", typedef typename Func::result_type result_type;
:p]e4|R } ;
uG6.(A1LM 对于无参数函数的版本:
~re}6-? |_8l9rB5ip template < typename Ret >
<1>6!`b4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
9"gu> {
m0v.[61 typedef Ret result_type;
M
| "'`zc } ;
Y(kf<Wo 对于单参数函数的版本:
>.K%W*t P\6:euI template < typename Ret, typename V1 >
a9{NAyl<oo struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
V!^0E.?a {
."B{U_P& typedef Ret result_type;
SN L-6]j } ;
+YW;63"o 对于双参数函数的版本:
`#`jU"T | X~"p]V_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
c6c@XdV struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
o}/|"(K {
VR&dy|5BO typedef Ret result_type;
&V<f;PF(I } ;
3rMJC\h 等等。。。
Kn@#5MC
rU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
L)F4)VL H2#o
X template < typename Func >
9Scg:}Nj struct func_return
KZZ Y9 {
,~ZD"'*n6g template < typename T >
- PSgBH[ struct result_1
$*%, {
T7.SjR6X> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?0*[
L } ;
"P(obk $rr@3H+
template < typename T1, typename T2 >
m26YAcip} struct result_2
+> !nqp {
\$Wpt#V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'=Lpch2J } ;
7/QK"0 } ;
(Y7zaAG] >jIn&s!} _&S#;ni\c 最后一个单参数binder就很容易写出来了
FibZT1-k Rky]F+J template < typename Func, typename aPicker >
V8B4e4F class binder_1
-6NoEmb)\' {
kln)7SzPuk Func fn;
Bh cp=# aPicker pk;
5~IdWwG*w public :
m<>BxX gz[3 xH~ template < typename T >
J-dB struct result_1
g([:"y? {
`=#jWZ.8m typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
A7+ZY, } ;
Bz-jy. v=lW5%r,' template < typename T1, typename T2 >
!1=OaOT struct result_2
!f52JQyh {
2 Kjd!~Z$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7G-?^ } ;
`{Q'iydU bK~Toz<k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^&1O:G*" |H_WY# template < typename T >
X`Q+,tx$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I(pq3_9$ {
x@rQ7K> return fn(pk(t));
,
%z HykP }
sV%DX5@ template < typename T1, typename T2 >
X]@"ZV[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R`a~8QVh&5 {
([<HFc` return fn(pk(t1, t2));
$B%KkD }
x$BNFb%I1 } ;
jUA~}DVD -W('^v_* ;; +AdN5 一目了然不是么?
;j1E 6 最后实现bind
`<se&IZE KU` *LB: T&]-p:mg^ template < typename Func, typename aPicker >
~i%=1&K&` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QWfSm^
t {
{P~rf&Ee return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
d8jH?P-" }
naf ~#==vc ySO\9#Ho 2个以上参数的bind可以同理实现。
9c)#j&2?H 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。
;Hk3y+&]a (wZ!OLY%} 十一. phoenix
qovsM M Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
rn*'[i? U0j>u*yE for_each(v.begin(), v.end(),
qD>^aEd@4 (
mXyP;k do_
YWH>tt9 [
=+j3E<w cout << _1 << " , "
B1nm?E 0i ]
C&w0HoF .while_( -- _1),
&F~d~;G"q cout << var( " \n " )
\vT~2Y(K )
z&d.YO_W );
<5z!0m-G CipDeqau2 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:
t7F0[E'=5\ 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
+X^GS^mz operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
W$zRUG- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~bb6NP;'L P5_Ajb(@'
{ %X2K template < typename Cond, typename Actor >
4joE"H6 class do_while
@s-P!uCaT {
"V]*ov&[ Cond cd;
zT,@PIC( Actor act;
WC~;t4 public :
OmWEa template < typename T >
f't.?M struct result_1
ekyCZ8iai {
3i!a\N4 K typedef int result_type;
`X@\Zv=} } ;
&]n }fq ,6g{-r-2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%[*-aA 0@zJa;z' template < typename T >
?(=|!`IoO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(?1$ {
KZ7B2 do
?tjEXg>ny {
z U[pn)pe act(t);
(rBsh6@) }
Zio!j%G while (cd(t));
#2_FM!e return 0 ;
V[/9?5pM }
06.%9R{ } ;
N+c|0 w ea q][kD2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n&;JW6VQS 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。
G=17]>U 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<k 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。
[#gm[@d, 下面就是产生这个functor的类:
9/0H,qZc *>=tmW;% }}TPu8Rl template < typename Actor >
$GRw k>N class do_while_actor
9abUh3 {
a[~[lk=7 Actor act;
GCN-T1HvA2 public :
L.@$rFhA do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|9S8sfw <h/q^| tZ{ template < typename Cond >
M{24MF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
n>.@@ } ;
h8UhrD<: u/j\pDl. Hu<]*(lK% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
I(~([F2 最后,是那个do_
)4uWB2ZRoi 0<`qz |_h H I|a88
class do_while_invoker
a8T9=KY^ {
cOP'ql{" public :
@3c'4O
template < typename Actor >
5CK\Z'c~! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
A_@..hX( {
?Sh]kJO return do_while_actor < Actor > (act);
/W,hOv }
0 j!<eN= } do_;
_WWC8?6U 3:jxr 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
r[Pp[g-J 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3\m! 最后来说说怎么处理break和continue
Lld45Bayb
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。
~>>_`;B 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 ]