一. 什么是Lambda
Ceak8#|4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sJ)Pj?"\? 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,
s4{ >7`N2 +,ojlTVlt vBjrI*0 wO ?A/s class filler
,qO2D_ {
^
Nm!b public :
r4Jc9Tvd void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Y**|e4 } ;
+`~6Weay y8=H+Y *Nh[T-y(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:
-85W/% xsdi\
j;n> 0:4w@"Q qFYM2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ju?D=n@i G^/8lIj rnTjw
"% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
TbA=bkj[4 \ POQeZ X=i",5; ]Br6!U4~ 二. 战前分析
DS1_hbk 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。
;B!u=_' 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
YA%0{Tdxz
Vi_6O; ww$Ec for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ua>YI /* --------------------------------------------- */
_G=k^f_ vector < int *> vp( 10 );
H^C$2 f transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
u~q6?*5 /* --------------------------------------------- */
jz72~+)T sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X[KHI1@w /* --------------------------------------------- */
o+^5W int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{pyTiz#JY /* --------------------------------------------- */
B`<K]ut for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?hS&OtW
/* --------------------------------------------- */
c.eA]m q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
fjm(C#^- %?z8*G]M Ea\Khf]2 p;<brwN 看了之后,我们可以思考一些问题:
YPNG9^Y 1._1, _2是什么?
IG=# 2 /$ 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。
:J6lJ8w
? 2._1 = 1是在做什么?
#J09Eka;J 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。
ZQY?wO: [ 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。
bL]NSD |Y&&g=7 j0+l-]F- 三. 动工
E|v9khN(]. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Kk9W=vd p?XVO# <P1yA>=3` 7@uhw">mX template < typename T >
@X g5E class assignment
o{?R z3z {
4RoE>m1[G T value;
@ UCr`> public :
;fGh]i assignment( const T & v) : value(v) {}
'$\O*e' template < typename T2 >
Vx*O^cM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
].r~?9'/ } ;
{IA3`y~ *\PCMl s2*~n_B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{~cM 6W]f 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*~SanL\ LZH~VkK@m} BH\!yxK [H5BIM@{ class holder
$~5ax8u&!# {
Dlqvz|X/ public :
"cD MFu template < typename T >
5e}adHjM assignment < T > operator = ( const T & t) const
q)PLc{NO {
hYB3tT return assignment < T > (t);
&.1qixXIr }
N/6!|F } ;
^Cy=L] s@D/.X uyDPWnYk 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
@P@{%I A} v;uNS] static holder _1;
)/cf% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[D_s`'tg =}UcYC6l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=k^ d5 而不用手动写一个函数对象。
hnBX enT6 @|'$k{i hAU@}"=G
34<k)0sO 四. 问题分析
y/>IF|aX 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。
uF<}zFS 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。
x@#aOf4<U 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zw[ #B # 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
as3*49^9 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;:obg/;uJ Tnoy#w}Ve 五. 问题1:一致性
7&&3@96<*# 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?|
tE WolO[\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ex6QHUQ 2$TwD*[ struct holder
8h,=yAn5 {
.s-*aoj //
D=@bP B> template < typename T >
hg2UZ%
Y T & operator ()( const T & r) const
10IX84 {
= P$Q;d return (T & )r;
W$xW9u8@+( }
F4PWL|1 } ;
t Z@OAPRx {4eI}p< 这样的话assignment也必须相应改动:
{H3B1*Dk Pl\NzB,` template < typename Left, typename Right >
Ruv`yfQ class assignment
N"8'=wB {
Y^tUcBm\ Left l;
;a 6Z=LB Right r;
[*U.bRs public :
H5Bh?mw2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
RA1K$D ?A template < typename T2 >
nxMZd=Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
o1R:1!"2 } ;
c2Wp 8l MSE0z!t 同时,holder的operator=也需要改动:
{t!Pv2y< S S fNI> template < typename T >
,!dVhG# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3b[.s9Q {
K_F"j!0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
GIhX2EvAS }
5Nl?Km~ <w3_EO 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。
apjoIO-< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4JRQ=T|P7I 2Mu@P8O& return l(rhs) = r;
08+\fT [ 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。
5,J.$Sax 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
bbT1p:RF 0BQ{ZT-Kh template < typename Tp >
U".5x~UC class constant_t
upnX7as {
9[R+m3V/` const Tp t;
Q^*4FH!W public :
3
$a; constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.uSVZqJ7 template < typename T >
OwPXQ 3S const Tp & operator ()( const T & r) const
N}nE?|N=5 {
7{\6EC}d[& return t;
m48Ab` }
6O_l;A[=1 } ;
NOmFQ)/ & nNf*Q
r%Z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_nM 7SK 下面就可以修改holder的operator=了
Hk'R!X zkquXzlgB template < typename T >
~n$\[rQ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&?}A/(# {
rv`GOta* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j2%fAs< }
}0?XF/e(R [8Fn0A 同时也要修改assignment的operator()
djqw5kO:R "L!U7|9J template < typename T2 >
&8I}q]'k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
O`5h jq# 现在代码看起来就很一致了。
\AIFIy /P Tq. 六. 问题2:链式操作
vqZBDQ0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
t)= dKC 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。
$+PyW(
r 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
?L0 |$#Iw 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。
X` J86G ) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
B*t1Y<>x mZG n:f}= template < typename T >
4;Vi@(G) struct result_1
DIfQ~O+u {
GG"6O_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`:C2Cj
} ;
GS7'pTsYH L6#4A3yh 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:
}1%%` T$<yl#FY template < typename T >
3.1%L"r[) struct ref
)7X$um {
RB6Q>3g typedef T & reference;
_zJ /z } ;
_90<*{bt. template < typename T >
`<kB/T struct ref < T &>
O8cZl1C3 {
wWSo+40 typedef T & reference;
PT
}J.Dwx } ;
]s!id[j 94^b"hU 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7&D)+{g CO9PQ`9+ template < typename T >
?rA3<j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Eg8b|!-')8 {
q6 ny2;/r return l(t) = r(t);
Zd88+GS,# }
d3Y;BxEz 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。
qWx{eRp d 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ve:Oe{Ie{ 8&nb@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
d!4TwpIgx _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(z8;J>7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
oe|8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
b(CO7/e> 最后的布局是:
xcn~KF8 Add
z>\l%_w / \
|>[qC O Divide 5
CyS%11L / \
lHDZfwJ&C1 _1 3
K&zW+C b 似乎一切都解决了?不。
99(@O,*(Y 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。
KVr9kcs 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。
Gz BPI'C 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:
,k=8|=aF ~#i2reG5 template < typename Right >
!tcz_% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F" M Right & rt) const
'7/F]S0K {
TLp2a<Iy return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^<;CIXo }
aSu^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Aj=GekX{ 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。
G;iH.rCH 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。
TET=>6
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。
lM}-'8tt? 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?
iF":c}$. 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
/H"fycZ /CMgWGI template < class Action >
09trFj$L class picker : public Action
7(uz*~Z?`0 {
:CK`v6 Qs public :
DB65vM picker( const Action & act) : Action(act) {}
3 o$zT9j // all the operator overloaded
+RJKJ:W } ;
WJu(,zM?G 5S2 j5M00 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
]z5hTY 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
rMHh!)^#W C:}1r template < typename Right >
T/2k2r4PD picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]jC{o,?s {
t72u%M6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
eY'nS }
KvEv0L<ky 7s3=Fa:9Q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
iw=e"6V 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
XzSl"U PYH @eeI4Jz template < typename T > struct picker_maker
Q{?\qCrrYl {
dNNXMQ0" typedef picker < constant_t < T > > result;
D)?%kNeA } ;
`2LmLFkb template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2G$px {
A%?c1`ZxF typedef picker < T > result;
'I+S5![< } ;
?upd t-o,iaPG3 下面总的结构就有了:
8a`3eM~?[ 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。
RXg\A!5GV 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。
R`E:`t4G picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-j]c(Q MA] 至此链式操作完美实现。
WeaT42*Q{ Hg<aU*o; 7)5G 1 七. 问题3
_h5d~ 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。
w8R7Ksn( 2T)k-3 template < typename T1, typename T2 >
C?>d$G8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q~qM;l\i {
cu
foP& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y<j7iN }
JVkuSIR> m$^5{qpg 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:
y0(.6HI A{J?I: template < typename T1, typename T2 >
^)Awjj9 struct result_2
=X^a {
_u^3uzu typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|h6!b t!= } ;
vA!IcDP" D
(8Z90 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?
4'*-[TKC 这个差事就留给了holder自己。
0)g]pG8&ro V 0Oqq0\ }BU%<5CQ template < int Order >
6vAZLNG3 class holder;
X/cb1# template <>
h U-FSdR class holder < 1 >
!reOYt| {
Hzm_o>^KC public :
fh3uo\`@ template < typename T >
;`LG WT-<F struct result_1
5I1YB+$}e {
{*F
=&D typedef T & result;
xWXLk )A } ;
iY$iL< template < typename T1, typename T2 >
AVw oOvJ struct result_2
6`Y:f[VB {
EjFpQ|-L| typedef T1 & result;
Vm\zLWNB } ;
ukEJ D3i template < typename T >
;lb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PNo:[9`S;m {
7F0J*M return (T & )r;
SO *oBA' }
]
&" ` template < typename T1, typename T2 >
HQ9tvSc typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rf|Nu3AJ {
4]m{^z`1 return (T1 & )r1;
~mt{j7 }
48^C+#Jbc } ;
Vf~-v$YI '}(>s%~ template <>
Miw=2F class holder < 2 >
!ITM:% {
c}n66qJF5 public :
OYt_i'Q template < typename T >
KCbJ^Rln struct result_1
>'q]ypA1
{
L-E?1qhP> typedef T & result;
q x1Js3% } ;
j>;1jzr2} template < typename T1, typename T2 >
-ak.wwx\ struct result_2
FWW@t1) {
/iM1 typedef T2 & result;
3e^0W_>6 } ;
0(Y,Q(JTo& template < typename T >
Z]Udx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*,CJ 3<> {
0]*W0#{Zj return (T & )r;
$t^Td< }
Ewr2popK template < typename T1, typename T2 >
Q njK<}M9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1aS:bFi` {
nlhv return (T2 & )r2;
@fmp2!?6 }
aW dI } ;
lJ= EP.T u;H^4}
OQ !y~nsy:&7x 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> >。
*bYU=RS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`ql8y ' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]5QXiF8` AEnkx!o return l(i, j) = r(i, j);
KG(FA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wT- -i@@ 0_ST2I"Ln return ( int & )i;
k6z
]-XG return ( int & )j;
qS! Lt3+ 最后执行i = j;
|-{e!& 可见,参数被正确的选择了。
bws}'#-* 12'MzIsU's Ru#pJb(R Q.eD:@%iE V6d,}Z+"z' 八. 中期总结
^pu8\K;~ 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:
Wd!Z`,R 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
k=kkF" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&L?]w=* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
eP:\\;
; q1L>nvE X6Z/xb@ q { YKU|D32 $-pijBiz_ 九. 简化
OhN2FkxL 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。
f
]_ki 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
PE6,9i0ee 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:
/^jl||'H,: 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:oW 16m1` +-*/&|^等
EX!`Zejf 2. 返回引用。
xbw;s}B =,各种复合赋值等
u@:[ dbJ 3. 返回固定类型。
K@2"n|
S; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$Lbamg->E 4. 原样返回。
zmD7]?| operator,
OY81|N
j 5. 返回解引用的类型。
6
F 39' operator*(单目)
#+_=(J 6. 返回地址。
KwaxNb5 operator&(单目)
T zS?WYF 7. 下表访问返回类型。
,d lq2 operator[]
i9qIaG/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sl@>GbnS operator<<和operator>>
4HZXv\$ 2#yDVN$ 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。
N$t<&5+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
pN9U1!|uam 6hR `sE template < typename Left >
C7W<7DBf struct value_return
<3j`Z1J {
c+z [4"rYL template < typename T >
M~`^deU1 struct result_1
IIGx+> {
`S4*~Xx typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3:#6/@wQ } ;
sqV~Dw hg<[@Q%$o template < typename T1, typename T2 >
BUsxgs"), struct result_2
; }T+ImjA {
{0+WVZ4u typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
pQc-}o" } ;
{"$[MYi: } ;
C GK]i.N { Dm@_& $.w$x1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
C,mfA%63 ..BP-N)V) 下面我们来剥离functor中的operator()
j$s/YI: 首先operator里面的代码全是下面的形式:
j$lf>.[I WPpO(@sn return l(t) op r(t)
Yd~J( return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Q1yXdw return op l(t)
| X#!5u return op l(t1, t2)
stW
G`>X return l(t) op
s~>1TxJe return l(t1, t2) op
aqK+ u.H return l(t)[r(t)]
#UwX~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8Ed axeDq .=-a1p/ 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:
O/#uQn} 单目: return f(l(t), r(t));
fdwP@6eh return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+G"YQq'b 双目: return f(l(t));
|w#~v%w return f(l(t1, t2));
QT!>izgcU 下面就是f的实现,以operator/为例
`J03t\ n q>F_h struct meta_divide
$~1mKx]] {
Val"vUZ template < typename T1, typename T2 >
za 7+xF
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@'M"c
q {
Tjv'S
< return t1 / t2;
aqQ+A:g }
q7soV(P } ;
.$y'>O*$G BAvz @H 这个工作可以让宏来做:
(@!K tW d@a<Eq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}f}? |&q template < typename T1, typename T2 > \
`[}X_d 1A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}><[6Uz% 以后可以直接用
9MI9$s2y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
PXtF#,roP 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
3XDU(# (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。。。)
}hg2}g99 W4k$m2 s>\^dtG7 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
B@dCCKc%/ ^"=G=* / template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*ej< 0I{ class unary_op : public Rettype
KDGrX[L:6 {
+|X`cmnuU Left l;
J}8p}8eF, public :
O(=9&PRi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mPQT%%MF |xg#Q`O template < typename T >
oq$#wiV"Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[Y, L=p {
kFmtE
dhsc return FuncType::execute(l(t));
QZ;DZMP }
_Ds,91<muQ X2%(=B template < typename T1, typename T2 >
ohe[rV>EX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ao .vB']T {
a.?U$F return FuncType::execute(l(t1, t2));
~Sm6{L }
]'Ho)Q } ;
OUGkam0UK h.ftl2> }KIS_krs 同样还可以申明一个binary_op
,tyPZR_ @^-Y&N!b= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(/]#G8 class binary_op : public Rettype
CP%^)LX * {
UyV5A Left l;
$>yfu=]? Right r;
%
C2Vga# public :
NR
k~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d-tg^Ot#
,t wB" * template < typename T >
L1(-xNUo_i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U{pg
y#/ {
xJ. kd
Tr return FuncType::execute(l(t), r(t));
z;<~j=lP }
&Q}%b7 PO6yEr template < typename T1, typename T2 >
lfC]!=2%~8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<? !' {
jg{2Sxf!c return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
4`: POu& }
wJq$yqos{ } ;
Tt{z_gU6 </xf4.C R@tEC)Zn 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
"gm5DE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
m9:ah< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
SvvNk 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。
w <"mS*Q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
&$_!S!Sa/ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
v;;3 K*c> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iJ8Z^=> 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
c6c@XdV 下面是修改过的unary_op
~;Y Tz v3M$UiN,: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
y1PyH class unary_op
ivq(eKy {
pXN'vP Left l;
IHd
W!q $rr@3H+
public :
?(d1;/0v> 1kL8EPT%o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FE,mUpHIR U1)Zh-aR template < typename T >
OM\1TD/- struct result_1
S-gO {
{dpDQP +! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sHk>ek]2I } ;
P3|s}& h
ka_Fo template < typename T1, typename T2 >
-wg}X-'z0 struct result_2
ZnI15bsDx {
id5`YA$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gz[3 xH~ } ;
J-dB g([:"y? template < typename T1, typename T2 >
`=#jWZ.8m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A7+ZY, {
0<~~0US return OpClass::execute(lt(t1, t2));
?-mOAHW0q }
\DZ.#=d [NO4Wzc template < typename T >
r=Lgh#9S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U-fxlg|-C {
3s%ND7!/ return OpClass::execute(lt(t));
hPBBXj/= }
Sm4BZF~!B ]gcOMC } ;
9+N%Io?! EXVZ?NG Po@;PR= 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
h`1<+1J9 好啦,现在才真正完美了。
Fl=H5HR 现在在picker里面就可以这么添加了:
UiH7 @g5y_G{SP template < typename Right >
-W('^v_* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;; +AdN5 {
Nv36#^Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
iD_y@+iz }
TQ4L~8 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。
Ri" hU/H{ XxmWj-=qO 4{zy)GE|W |3,WiK=' IV. })8 十. bind
#c@&mus 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。
\uPzj_kU6 先来分析一下一段例子
#vV]nI<MF. _(h=@cv A[;deHg= int foo( int x, int y) { return x - y;}
MYy58N bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4mo/MK&M: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
PZ8,E{V 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。
LPt9+sauf1 我们来写个简单的。
oHx:["F 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
bGeIb-|( 对于函数对象类的版本:
3jxC}xz) Hm'"I!jyO template < typename Func >
%w65)BFQ struct functor_trait
nI6ompTX {
sS}:O d typedef typename Func::result_type result_type;
r4*H96l } ;
`K.B` 对于无参数函数的版本:
(Fzy8
s 96V8R<
template < typename Ret >
aH_c84DS struct functor_trait < Ret ( * )() >
lY
tt|J {
^{MqJ\S7H typedef Ret result_type;
JnBc@qnP6 } ;
J Ah!#S( 对于单参数函数的版本:
diJpbR^JP 3qe`#j template < typename Ret, typename V1 >
^w1+b;) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
E! NtD).=S {
{\1bWr8!U typedef Ret result_type;
C
6
\ } ;
C][hH?. 对于双参数函数的版本:
L4/ns@e n~yKq"^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$"/l*H\h struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
@r*GGI! {
^ul1{ typedef Ret result_type;
9#:nlu9 } ;
K.}jOm 等等。。。
S#C-j D 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E72N=7v" |cY HH$ template < typename Func >
Ln,<|,fZN struct func_return
X^eyrqv {
jD S\ template < typename T >
iw,uwh|L
struct result_1
PkDt-]G. {
$mGzJ4& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2Cp4aTGv# } ;
GCN-T1HvA2 Vp]7n!g4l template < typename T1, typename T2 >
+-'F]?DN' struct result_2
R|qrK {
[m:cO6DM, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$EFS_*<X } ;
ek]JzD~w$ } ;
#h=V@Dh HU?1>}4L j13-?fQ& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@
,X/Wf #VX]trh, template < typename Func, typename aPicker >
wd*B3 class binder_1
jV*10kM< {
[IOI&`?D Func fn;
y{mt *VA4 aPicker pk;
e x Z/ public :
GqCBD-@4v. A Qjv?
4)T template < typename T >
R5=J :o struct result_1
/W,hOv {
0 j!<eN= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_WWC8?6U } ;
3:jxr jnp~ACN, template < typename T1, typename T2 >
4utwcXL struct result_2
m=9b/Nr4 {
RM_%u=jC typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9)tb= } ;
_\+]/rY9o fphCQO^#vW binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
xW) 2Ty]s~ template < typename T >
SV t~pE+Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PzKTEYJL {
m@+v6&, return fn(pk(t));
=p.avAuSn }
FA-cTF[,( template < typename T1, typename T2 >
K]$PRg1|3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^O7sQ7V"f= {
j$Ndq(<tG return fn(pk(t1, t2));
Nut&g"u2 }
>A{Dpsi\ } ;
Q(w; pl
r@ Gz{%Z$A~o 一目了然不是么?
kB@gy} 最后实现bind
Lm}.+.O~d ?=Ceo#Er -b!Z(}JK template < typename Func, typename aPicker >
^)]U5+g? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}@6Ze$> {
zl8M<z1`1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
i=<;$+tW }
cu>(;= }6a}8EyFP 2个以上参数的bind可以同理实现。
9cB+x`+Lu 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
P.Bwfa | I:@: 十一. phoenix
!%65YTxY- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LI.WcI3uS <Mvniz for_each(v.begin(), v.end(),
=At" Q6-O (
I;JV-jDM do_
i;{lY1 [
'/qy_7O cout << _1 << " , "
_(g0$vRP~ ]
~-vCY .while_( -- _1),
AmIW$(Ce cout << var( " \n " )
E'4Psx9: = )
4#>Z.sf );
lv/im/]v X>`03?L 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
G 3U[)(" 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
mmJnE operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1A'eH:$ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Qqg.z-G%. }kQ{T:q4 zB0*KgAn{ template < typename Cond, typename Actor >
'A5T$JV.r4 class do_while
d`rZgY {
MuMq%uDA" Cond cd;
&G_#=t& Actor act;
o#6QwbU25 public :
|HT7m5tu4 template < typename T >
QBXEM= struct result_1
:qxWANUa {
cdkEK typedef int result_type;
>m lQ@Z_O } ;
_D}3`` S||W do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
OF`J{`{r @4UX~=:686 template < typename T >
hNh!H<}|m8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
})<u~r {
/7"V~c6 do
F-zIzzb&O {
(${:5W act(t);
?=4oxPe }
=YVxQj while (cd(t));
!HU$V9C return 0 ;
YK{J"Kof }
'cc8xC } ;
}v}F8}4
)nf%S+KV ?"
4X&6xl 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8y6dT 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。
@"NP`# 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。
xltN-<n7 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。
^_3Ey 下面就是产生这个functor的类:
v`QDms,{ ?XdvZf $ b#N P*L& template < typename Actor >
vdn)+fZ;
class do_while_actor
hd'fWFWN {
*~
I HVU Actor act;
a]fFR~OY public :
ZKrK>X do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\?t8[N\_[( @`
Pn<_L template < typename Cond >
&iw,||# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
HdtGyh6X0 } ;
l (rm0_ i/-IjgM"- Epp>L.?r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.S|T{DMQ[ 最后,是那个do_
j;uUM6 nI?*[y} *LhwIY class do_while_invoker
'Up75eT {
B!J?,SB public :
5'f_~>1Wt template < typename Actor >
PTe$dPB do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0vLx={i {
9~j"6wS return do_while_actor < Actor > (act);
^k%+ao }
D3aX\ NGP } do_;
?;](;n#lU >F^$
' b] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
t)8crX}P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
j%3$ytf|p 最后来说说怎么处理break和continue
0^Ldw)C" 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。
**__&Xp1 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 ]