一. 什么是Lambda
Ut^ {4_EC 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
HO
=\ 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,
0)-yLfTn s(Llz]E~ZX io(Rb\#" /aD3E"Op class filler
9TbRrS09 {
*5|q_K
Pt public :
<%]i7&8| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4brKAqg. } ;
dJD8c2G 3]g|Cwu <2>Qr(bb 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:
BO)Q$*G~JD ify}xv Mu]1e5^] `Kq4z62V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
i"o
%Gc &ywU^hBh =5m~rJ<{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z]1jg>") i_6 Y6 #)N}F/Od^ 5WvtvSO 二. 战前分析
/V@9! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
FpM0 % 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
%gE*x
# 1MnT*w jou741 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f/NfvLi(AU /* --------------------------------------------- */
i@p0Jnh| vector < int *> vp( 10 );
Dm0Ts~ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+Q+>{HK /* --------------------------------------------- */
wXnluE sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
)4BLm /* --------------------------------------------- */
VwrHD$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
V*w~Sr% /* --------------------------------------------- */
G :JQ_w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Dq G m /* --------------------------------------------- */
Ga1(T$|H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
' (1`iQ; iy\ 6e k1 qTUyax qz<>9n@o 看了之后,我们可以思考一些问题:
OkaNVTB 1._1, _2是什么?
YA[\|I33 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。
H!yqIh 2._1 = 1是在做什么?
/f0*NNSat- 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。
~dc~<hK 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。
W2F *+M #XPY\n^k 7dbGUbT 三. 动工
<UC_QPA\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
{WoS&eL NP^j5|A*" Oq3]ZUVa KJ;;825? template < typename T >
`}Z`aK class assignment
+<o}@hefY2 {
>q7/zl T value;
mxfmK +'_ public :
FLzC kzJ:6 assignment( const T & v) : value(v) {}
wYAi-gdOi template < typename T2 >
\x9.[?;=e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K~ob]I<GiB } ;
$"[5]{'J _^ny(zy( nqMXE82 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Yg kd 1uI. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l" P3lKS E6Uiw]3 O4.`N?Xq 9`X}G` class holder
b>Em~NMu_ {
/_l$h_{DH public :
o!-kwtw`l template < typename T >
cA8A^Iv:0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
6A23H7 {
Cl>{vSN return assignment < T > (t);
j}fu|- }
9H#;i]t & } ;
J':x]_; o/~Rf1 3yw`%$d5 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
t#BQB<GI UHT2a9rG static holder _1;
o;5 ns Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#<*=) [ wFX>y^ 1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
mx3p/p 而不用手动写一个函数对象。
s i=m5$V )j/b`V6 EwX:^1f L }L"BY3$ 四. 问题分析
.Gq]Mrim9G 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。
<A`zK 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。
=jIP29+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
eWWtMnq 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9T;DFUM 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e[l#r>NT eRm 9LOp 五. 问题1:一致性
1 ` ={** 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?|
' |Ia-RbX 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>%1mx\y^ T7qE
2 struct holder
3EO:Uk5< {
*aaK_=w //
h=
Mmd template < typename T >
i8|0zI T & operator ()( const T & r) const
R.P|gk {
yp
l`vJ]X return (T & )r;
PDNbhUAV }
mGP&NOR0^y } ;
/k^!hI"4c Of.%rpgy 这样的话assignment也必须相应改动:
L|]!ULi$d !si}m~K!_ template < typename Left, typename Right >
SodYb class assignment
HyGu3 {
:TkR]bhm Left l;
y^[?F>wB Right r;
:[d*
public :
GMOnp$@H^s assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=" ;G&)H- template < typename T2 >
2`P=ekF] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`PS^o# } ;
v4Mn@e_#c `RHhc{ 同时,holder的operator=也需要改动:
C7Ny-rj}IA 0f9*=c template < typename T >
Cc&SHG*R assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Gc*p%2c {
|{V@t1` return assignment < holder, T > ( * this , t);
7&w$@zs87 }
K.r
"KxCm| BRTCo,i 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
G/4~_\YMq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D/&nEMp6 T0v{qQ return l(rhs) = r;
G7SmlFn? 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
eJ+@<+vr;x 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
QA=mD^A GD@|XwK){ template < typename Tp >
RGe2N| class constant_t
,%d?gi"& {
2#)z%K6T const Tp t;
ioJ|-@!#o public :
#,CK;h9jy! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"|nh=!L template < typename T >
(8Q*NZ const Tp & operator ()( const T & r) const
`"h[Xb#A`b {
we&D"V return t;
cH6<'W{* }
+<rWYF(ii/ } ;
0dCg/wJx p-f"4vH 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'n/L1Fn 下面就可以修改holder的operator=了
D]'/5]~z< rcUJOI template < typename T >
Pq3m(+gf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%4^NX@1jV {
|3P dlIbO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0P l>k'9 }
7p_B?r ^,{ r[} 同时也要修改assignment的operator()
1<F6{?,z ypLt6(1j% template < typename T2 >
d^qTY?k. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
p(fL'
J 现在代码看起来就很一致了。
Uu0 t{Wu5<F: 六. 问题2:链式操作
)NmYgd~% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`h='FJ/! 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;.{J>Q/U, 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
pSdtAv 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
jX&/ e'B 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9a$ 7$4m g).IF. template < typename T >
cP^c}e*;NS struct result_1
,;)_$%bHc {
4,.[B7irR typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}9~U5UXWU } ;
c1ptN L "5;< 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:
M,dp; g=e~YM85 template < typename T >
e'T|5I0K struct ref
(w1$m8`= {
%
8P8h%%Z typedef T & reference;
C`["4 } ;
Qb#iT}!p% template < typename T >
+o|I@7f struct ref < T &>
Xk`' m[ {
{xRO.699 typedef T & reference;
Q?V'3ZZF! } ;
W.nr&yiQ l#& \,T 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|-`-zo4z E_-g<Cw template < typename T >
z<OfSS_]R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
GQ6~Si2 {
#'8'5b return l(t) = r(t);
,m[#<}xXA }
j7yUya& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
z-JYzxL9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'J8Ga<s7C n8Rsle`a 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
`%_(_%K _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h~5gHx/a _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
r1[#_A`Yn +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!|~yf3 最后的布局是:
A`nzqe#(1 Add
u?SxaGEa / \
'}9 %12\^h Divide 5
Q.g44> / \
R c _1 3
7Cx-yv 似乎一切都解决了?不。
t/J|<Ooj? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
O{Y*a )" 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
t#2szr+ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
\kP1 Jr G;AJBs>Y} template < typename Right >
;N^4R$Q. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
.#LvvAeh Right & rt) const
g9AA)Ykp {
B4{F)Zb return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&
Tkl-{I }
u-R;rf5%k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1AQ3< 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]Ws
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。
^K0oJg.E 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。
OjsMT] 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。
y*T@_on5 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?
8qwPk4 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:
wit
glZjo template < class Action >
ld7B{ ?] class picker : public Action
kiu#THF {
^zKP5nzL public :
H=6-@+ !o picker( const Action & act) : Action(act) {}
jH[{V[<#X // all the operator overloaded
VEx
) } ;
~ep^S^V+ t: 03 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。
vz^=o' 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:
zKFiCP
K <G#Q f|& template < typename Right >
G\|P3j picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&H/3@A3 {
Q+p9^_r return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tS[%C) }
E&0]s naM=oSB( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Qn \=P*j 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。
9>ML;$T& P.3kcZ template < typename T > struct picker_maker
P(B&*1X {
B3Ws)nF" typedef picker < constant_t < T > > result;
6 -IThC } ;
H={5>;8G template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0}-MWbG {
RY]jY | E typedef picker < T > result;
gM&4Ur } ;
?3do-tTp s[%@3bY!7 下面总的结构就有了:
rQ)I functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
/gP"X1. picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
UVD*GsBk picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
yH(%*-S 至此链式操作完美实现。
{;3a^K ; Z2 ;eC8|
Xz 七. 问题3
!=]cASPGD 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
CJt(c,!z 6JD~G\$ template < typename T1, typename T2 >
7@Xi*Azd ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gFnJDR {
%D>cY! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/\m>PcPa }
nBtKSNT#Q j9|1G-CM 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
`t2Y IwOK "cGjHy\j` template < typename T1, typename T2 >
m]&y&oz struct result_2
u XVs<im {
v dPb-z4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
s}?QA cC } ;
8[x{]l[ rGQY 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
v4r%'bA 这个差事就留给了holder自己。
ms#|Yl1/| n8o(>?Kw \1oN't. template < int Order >
O[ug7\cl+ class holder;
mBDzc(_\$' template <>
r[3 2'E class holder < 1 >
F+/#ugI {
)@6iQ public :
w5q'M template < typename T >
PDpDkcy|QM struct result_1
_.5ABE {
Ki\J)l typedef T & result;
p*~b5'+ C+ } ;
:</KgR0I template < typename T1, typename T2 >
y~<_ux, struct result_2
?:#$btmn? {
M8|kmF\B typedef T1 & result;
6o~CX } ;
'19kP. template < typename T >
jUB`=d| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%
{A%SDh {
Q6d>tqW hq return (T & )r;
+z+u=)I }
F<(?N!C?@ template < typename T1, typename T2 >
2Jqr"|sw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
66HxwY3a {
Nh+XlgXG return (T1 & )r1;
~;I'.TW }
8xYeaK } ;
%Ktlez:S ]?s^{ template <>
s:^Xtox/ class holder < 2 >
MG4(,"c! {
6eW9+5oL public :
Zi.w+V template < typename T >
[~k!wipK struct result_1
C0;:")6~ {
=HHb ]JE typedef T & result;
}XfRKGQw } ;
Fr1OzS^&( template < typename T1, typename T2 >
gk4DoO j#P struct result_2
6bUcrw/#
p {
:CG;:( | typedef T2 & result;
43N=OFU } ;
kV$VKag*A template < typename T >
,<fs+oi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#<yKG \X? {
jNW/Biy4u return (T & )r;
TlJ'pG 4^ }
+kT
o$_Wkz template < typename T1, typename T2 >
Y|aaZ|+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|],ocAN{ {
jiP^Hz"e
return (T2 & )r2;
%R?#Y1Tq; }
HQ^:5XH } ;
)`}4rD^b }c'T]h\S zX&wfE8T 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> >。
8:jakOeT 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bP{uZnOM2P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~4M?[E& z`Xc] cPi return l(i, j) = r(i, j);
_OJ19 Ry 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0-8'.C1v xcQ:&q return ( int & )i;
R^Y_i return ( int & )j;
|4F'Zu}g> 最后执行i = j;
P;ovPyoO 可见,参数被正确的选择了。
DaqpveKa F,JqHa9 t8t+wi! "^5 %g% -\M;bQV[C 八. 中期总结
idNg&' 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:
Ui}%T] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
R9InUX"k 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
hvF>Tu]^r 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
dA$qzQ K"VRHIhfg AmBLZ<f; "K#zY~>L =VF%Z[Gm \(ju0qFqH 九. 简化
^zR*s |1Q 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。
{Zf 9}
!qF 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_yc&'Wq 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:
B q7Qbj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
g UA_&_ +-*/&|^等
[u7i)fn5? 2. 返回引用。
AI2@VvB =,各种复合赋值等
Kl w9 3. 返回固定类型。
-Ps kUl' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
zE]h]$oi 4. 原样返回。
=Y-mc#{8 operator,
1IWP~G 5. 返回解引用的类型。
=yLJGNK[ operator*(单目)
HI{IC!6 6. 返回地址。
nmUMg operator&(单目)
)"f*Mp 7. 下表访问返回类型。
wQN/MYF[ operator[]
P30|TU+B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pFwhvw operator<<和operator>>
CF/8d6}Vf z460a[Wl OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
xoN?[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7SjWofv ![{0Yw
D template < typename Left >
S"Drg m. struct value_return
<CGJ:% AY {
N3?hu} template < typename T >
#~6au6LMC struct result_1
7oZtbBs]M {
p/'09FY+ U typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Ll0"<G2t } ;
l&uBEYx HMVyXulU template < typename T1, typename T2 >
>d$Sh`a6 struct result_2
gtRs|| {
z#\YA]1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]xN)>A2 } ;
GaLQ/V2R } ;
0 LIRi%N5* S/x CX! Mt%=z9OLq9 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
lAo S 9w )H-y 下面我们来剥离functor中的operator()
nx@h 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p]J0A ^VV ?eri6D,86w return l(t) op r(t)
gR@,"6b3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
f"0?_cG{% return op l(t)
OQh4MN#$ return op l(t1, t2)
XJZS}Z7h return l(t) op
Ys@G0}\3G return l(t1, t2) op
K1m'20U return l(t)[r(t)]
kr>F=|R] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
31~Rs?~f( &E`=pe/e 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:
287)\FU;3 单目: return f(l(t), r(t));
4pZ=CB+j return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
l]z=0 双目: return f(l(t));
nsy eid* return f(l(t1, t2));
u]s}@(+. 下面就是f的实现,以operator/为例
==Bxv:6 ,_RPy2N struct meta_divide
7q'T,'[ {
g\=e86 template < typename T1, typename T2 >
PR~9*#"v.. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{V5eHn9/Q' {
[.c'22R6 return t1 / t2;
AMc`qh }
y~;w`5;| } ;
8&UwnEk< %2<u>=6byG 这个工作可以让宏来做:
SX@zDuM Y@Ti2bI`v #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
B%/N{i*Z template < typename T1, typename T2 > \
@&GfCg5Cb static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
.|<+-Rsj 以后可以直接用
_X]S`e1F DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Eg 8rgiU 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
o1)8?h (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。。。)
(bON[6OGm x`VA3nE9 IHvrx:7 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?:8!\! X!!3>`| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fm&pxQjg class unary_op : public Rettype
6;#Rd| {
]c\d][R N Left l;
%
n~
'UA public :
)@a_|q@V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x0$# 8 (?lKedA>2 template < typename T >
zb& 3{, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.Fm@OQr {
!TeI Jm/l return FuncType::execute(l(t));
R&9Q#n- }
OGn-~
#E 4$_:a?9 template < typename T1, typename T2 >
G2!J`} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@szr '&\%A {
J0,;F9<C#X return FuncType::execute(l(t1, t2));
gMUCVKGf }
TI}Y U } ;
q@Oe} *PF=dx<8 x5 ?>y{6D 同样还可以申明一个binary_op
D);w)` J3,m{%EtNM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&~sirxR p class binary_op : public Rettype
5;q{9wvqO {
22FHD4 Left l;
/L*JHNu"_ Right r;
.l +yK-BZ public :
>
,;<Bz|X binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^~K[ bFbW vnD `+y template < typename T >
sG8G}f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pT'jX^BU {
OO*2>Qy~z return FuncType::execute(l(t), r(t));
$#/f+kble }
^s_7-p])( `$i/f(t6` template < typename T1, typename T2 >
']DUCu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yNOoAnGT W {
+S
],){ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
>m#bj^F\ }
9#b/D&pX5 } ;
$ uqB.f$ 'o%6TWl9s !?5YXI, 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
M}x]\#MMY 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@"__2\ 0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Am"e%|: 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。
<db>~@;X! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`PS>"-AY2 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。。。
w'7=CzfYn 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Lf+"Gp 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)
B\Uocn 下面是修改过的unary_op
lL"ANlX-P *^[j6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/a?qtRw class unary_op
-~v1@ {
G-eSHv Left l;
ndS8p]P&o( /MZ^;XG public :
6 U_P Aqo90(jffx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r>cN,C &l?AC%a5 template < typename T >
?,^Aoy struct result_1
1"UHe*2 {
9A ?)n<3d typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
AH?4F" } ;
~Aw.=Yi= xq<X:\O template < typename T1, typename T2 >
RZP7h>y6@ struct result_2
DhD^w;f] {
l;i/$Yu7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~DP_1V? } ;
M.\V/OX vX|5*T`( template < typename T1, typename T2 >
SVBo0wvz- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
odW K\e {
%
Ou'+A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
b)@rp }
@7K(_Wd L :Ldk template < typename T >
9J$-E4G.M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SM\qd4 {
lRR A2Kql return OpClass::execute(lt(t));
1P?|.W_^1 }
a'(B}B=h
}CL7h;5N 3 } ;
{r'+icvLX ]94`7@ oL@K{dk 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
UCJx{7 好啦,现在才真正完美了。
9_fbl:qk;\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Up5 |tx7 E8BIb 'b; template < typename Right >
&O#,"u/q` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
BhhFij4 {
xZA.<Yd^r return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1Eb2X}XC }
b8E7/~<z3 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。
Bk[C=< X
0+e
6ZfL-E{ Kr;;aT0P
hLj7i? 十. bind
e~7FK_y#0 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。
r1:CHIwK 先来分析一下一段例子
j4I ~ 3OFI>x,h .3&(Y int foo( int x, int y) { return x - y;}
&f2:aT) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
54=*vokX_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%j.n^7i]^: 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。
I-#7Oq:Np 我们来写个简单的。
)D ~ 5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
K&eT*JW> 对于函数对象类的版本:
OX%#8Lx U7Oa
13Qz template < typename Func >
2T(7V[C%9 struct functor_trait
4:5M,p {
)qe
rA typedef typename Func::result_type result_type;
y%?'<j } ;
'q?Y5@s 对于无参数函数的版本:
`x_}mdR uVTacN%X template < typename Ret >
#nw+U+qL struct functor_trait < Ret ( * )() >
h'?v(k! {
e;g7Ek3n typedef Ret result_type;
@S:T8
*~} } ;
`]^W#6l 对于单参数函数的版本:
XJ5@/BW .f"1(J8 template < typename Ret, typename V1 >
[S1 b\f# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\*[DR R0 {
vn!5@""T typedef Ret result_type;
hQ'W7EF } ;
YmOj.Q& 对于双参数函数的版本:
+abb[ $JUkwsc template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ja9=b?]0, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Wf^sl {
x-]:g&5T typedef Ret result_type;
t+_\^Oa) } ;
<ZheWl 等等。。。
hz*T"HJ]t 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
KIp^|
k7> lX.-qCV"B template < typename Func >
,J,Rup">h struct func_return
No)0|C8: {
at4JLbk template < typename T >
eL~3CAV{ struct result_1
)[oP`Z {
b.v +5=)B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OF03]2j7<| } ;
}xBDyr63 S~)`{
\ template < typename T1, typename T2 >
6VVxpDAi: struct result_2
(Gw*xsn 1 {
c@Br_- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.$7RF!p } ;
]YtN6Rq/ } ;
]tf`[bINP ?dbSm3 J/Lf(;C_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
L]8z6]j* 4\5i}MIS0 template < typename Func, typename aPicker >
J]#rh5um class binder_1
Z,O*p,Gzn {
FzcXSKHV% Func fn;
H(gY= aPicker pk;
I;-Y2* public :
>KL=(3:":p Hqs!L`oW) template < typename T >
9cHo~F|ur struct result_1
Rk7F;2 {
K1^7v}P typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w^Yo)"6 } ;
}X?#"JFX? lg8@^Pm$r; template < typename T1, typename T2 >
/]^Y\U ^ struct result_2
^C1LQZ {
KE ?NQMU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G%FZTA6a } ;
jU~ x^Y e5 L_<V^Jo binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#-@Uq6Y DH%PkGn template < typename T >
oKsArZG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NLK1IH# {
T[)!7@4r return fn(pk(t));
5!fOc]]Ow }
rJkJ/9s template < typename T1, typename T2 >
?&;_>0P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=PciLh {
C\;l)h_{ return fn(pk(t1, t2));
qFwt^w }
icIn>i<m } ;
Zp3-Yo w2 >h)kbsSU0z {0w2K82 一目了然不是么?
f)j*P<V 最后实现bind
@fYVlHT%E r
dSL 8-NycG&) template < typename Func, typename aPicker >
cz1 + XpU picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
X!K> .r_Dg {
`(h^z>% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
nAWb9Yk }
n0T|U 1P(=0\P>& 2个以上参数的bind可以同理实现。
@B(oq1i@ 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。
8T9s:/% .Y{x!Q" 十一. phoenix
@,GL&$Y:W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\Q(a`6U Lv]%P.=[G for_each(v.begin(), v.end(),
"A"YgD#t (
Qy0w'L/@ do_
'I&0$< [
F5RL+rU(h cout << _1 << " , "
T>'O[=UWh ]
,wes* .while_( -- _1),
^n0;Q$\ cout << var( " \n " )
<O
0Q]`i )
Rlk3AWl2u );
n
5R9<A^ oG1zPspL 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:
WM?-BIlT= 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
W/bW=.d
Jd operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9Z!n!o7D 那么我们就照着这个思路来实现吧:
F0p=|W X':FFD4h =DJ:LmK template < typename Cond, typename Actor >
fMg9h9U class do_while
dh7`eAMY {
+4_, , I Cond cd;
=Q40]>bpx Actor act;
M%`CzCL
u public :
/HLI9 template < typename T >
sFz0:SqhE struct result_1
cVW7I {
zplv.cf#q typedef int result_type;
}W8A1-UF } ;
B6
(\1 0>Snps3*Z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
.)b<cH~% (cOe*>L; template < typename T >
|Q3d7y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&L$9Ii {
ZI!: do
1*u]v{JJ( {
7Dbm
s(:( act(t);
]|tg`*l!> }
O*l,&5 while (cd(t));
}x`Cnn return 0 ;
@@H_3!B%4v }
GNMOHqg4 } ;
[w'Q9\,p |-}.Y(y NplyvjQN; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
&M}X$k I 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。
5OI.Ka 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。
B1)Eo2i# 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。
Fb(@i 下面就是产生这个functor的类:
_x<NGIz g77M5(ME sQ#e 2 template < typename Actor >
hz4?ku class do_while_actor
n8<?<-2 {
9)1Ye Actor act;
j+gxn_E public :
]##aAh-P4& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hU""YP~y X6G{.Vh" template < typename Cond >
]qT&6:;-] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
U<w8jVE } ;
H KrENk "iK=
8 q-<DYVG+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6P{^j 最后,是那个do_
?Tc#[B :E.a.- *I(6hB class do_while_invoker
Mqd'XU0L {
I@KM2KMN public :
g4h{dFb|_ template < typename Actor >
C K7([>2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
xUdGSr50 {
PK2;Ywk` return do_while_actor < Actor > (act);
6h>#;M }
^ f! M"@ } do_;
m>vwpRBOA .Z[4:TS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
MT&aH~YB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
qS+;u`s 最后来说说怎么处理break和continue
Qjfgxy] 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。
eT".psRiC 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 ]