一. 什么是Lambda
(rO_Vfaa 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7Ipt~K} 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,
P7QOlTQI *k==2figz g]85[xz )hmU/E@ class filler
geU-T\1[l {
i3t=4[~oL public :
ozH7c_ < void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W)JUMW2| } ;
pw{3I 2Ix sv\'XarM |0FRKD] 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:
t^ LXGQ c_c]0Tm HmKvu"3 Yao>F--? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'<~rV L,!?'.*/] # m?GBr%k 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"6_#APoP fgg^B[(Y `M/=_O3 E9pKR+P 二. 战前分析
O$u;]cg 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
4r#O._Z 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
jb1OcI% A]R7H1 ^tX+<X
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/ U1VE|T /* --------------------------------------------- */
m)3?hF) vector < int *> vp( 10 );
1)(p=<$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
z1}YoCj1 /* --------------------------------------------- */
%HSS
x+2oR sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#S2LQ5U /* --------------------------------------------- */
,OWdp<z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w,TyV%b[_ /* --------------------------------------------- */
!+Z"7e
nj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^-{ 1]G: /* --------------------------------------------- */
hPr*<2mp for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;e;lPM{+ *-$u\?$ hj64ES#x u^a\02aV[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
ya5a7 1._1, _2是什么?
xn)FE4 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。
8+Al+6d|! 2._1 = 1是在做什么?
.B*Yg<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。
hu~02v5 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。
~-x8@ / nP?=uGqCBq IIeEe7%# 三. 动工
}l$M%Ps!a 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'D%No!+Py !VpZo*+ #b\&Md|; xP*9UXZ4P template < typename T >
8yz A
W&q class assignment
GDw4=0u- {
)|,-l^lC T value;
SF+ ^dPwj public :
BL0WI9 assignment( const T & v) : value(v) {}
"L@qjSs8 template < typename T2 >
3~6F`G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;=: R| } ;
*E0+! hRb
k-b dvxD{UH 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/-z_"G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!_E E|#`n Le9r7O: 1~8F& z class holder
_/ j44q {
5Zs"CDU public :
8B;`9?CI template < typename T >
\<|a>{`7]i assignment < T > operator = ( const T & t) const
(ii 5p nq {
}#zE`IT return assignment < T > (t);
q_HC68YF, }
;hF >iw } ;
B)
&BqZ& u~<>jAy HP|,AmVLl 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
=sRd5aMs ]n?a h static holder _1;
wJ! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
S$W
*i@x? RL~|Kr<7J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#W
1`vke3 而不用手动写一个函数对象。
( f8g}2 deaxb8'7 ({D.oS .6!]RA5!= 四. 问题分析
J&^r}6D 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。
:eS7"EG{3 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。
FePJ8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9Q=g]int u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
L6BHh_*E 下面我们可以对这几个问题进行分析。
SAs'u"EB W()FKP\??! 五. 问题1:一致性
./kmI#gaV 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?|
v3S{dX< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v|_?qBs" yHQ.EZ~% struct holder
T1PWFw\GH {
R.A}tV=j# //
0'^? m$ template < typename T >
W~W^$A T & operator ()( const T & r) const
cgYMo{R3 {
9rB^)eV return (T & )r;
Y~=5umNSX }
\_@u"+,$W } ;
w|Zq5|[ aEXV^5;,pJ 这样的话assignment也必须相应改动:
\#tr4g~u qfC9 {gu template < typename Left, typename Right >
0J$wX yh class assignment
4}580mBc {
i2)SSQ Left l;
XT>e/x9' Right r;
C'n 9n!hR public :
N$Gx$u3Cd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b_V)]>v+ template < typename T2 >
QI=SR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rC_K
L } ;
=eac,]31 Uw61X>y= 同时,holder的operator=也需要改动:
sf\;|`} W7(OrA! template < typename T >
U@& <5' assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-rH4/Iby {
<py~(q return assignment < holder, T > ( * this , t);
2yq.<Wz< }
ui9gt"qS` +6gS] 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
b@1QE 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7azxqa5: 2#/ KS^ return l(rhs) = r;
]Wd{4(b 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
42z9N\ f 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?N11R?8 A*E4hop[ template < typename Tp >
,z%F="@b9 class constant_t
Crpkq/ M {
::TUSz2/2 const Tp t;
bL0+v@(r public :
DMf^>{[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
s\7|b:y& template < typename T >
F,:F9r?l,H const Tp & operator ()( const T & r) const
zztW7MG2lQ {
GrM~%ng return t;
aOYd"S}u }
}O1F.5I1 } ;
'c &Bmd40 y]?$zbB 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"g=ux^+X\ 下面就可以修改holder的operator=了
n1sH`C[c w_U5w template < typename T >
tD4IwX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@~63%6r#4M {
zZiB`% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
U4N
S.`V }
`M7){ e6F:['j 同时也要修改assignment的operator()
FswFY7
8 cz T@ txF template < typename T2 >
dk(-yv' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}U^9( 现在代码看起来就很一致了。
[MiD%FfcNH ZgXh[UHQy 六. 问题2:链式操作
H}U&=w' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|LNXu 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。
l^Lg"m2 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。
]iz5VI@ 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。
AOWI` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
t?0=;.D Nc"h8p? template < typename T >
3ZB;-F5v struct result_1
H/, tE0ZV {
?` `+OH typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a,j!B
hu } ;
eQ9x l *Lh0E/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:
"(C}Dn# 4a3f!G$ template < typename T >
/FYa{.Vlr struct ref
qp{NRNkQ {
;3?M?E/$s typedef T & reference;
RK'( {1 } ;
6&u,. template < typename T >
9CN /v struct ref < T &>
9J|YP}% {
G2jEwi typedef T & reference;
71)#'ey } ;
t]@Zd* yNDyh 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
lN1zfM A?7%q^;E template < typename T >
"RShsJZMH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tNUcmiY {
#g|j;{P return l(t) = r(t);
w}(xs)`num }
[p7le8= 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
!t_,x= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Fza)dJ7 @Td[rHl 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
}6S4yepl _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
i#-Jl7V[a _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#dl8+ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ow$#kQ&R O 最后的布局是:
@O3w4Zs Add
w_{z"VeD / \
7}lZa~/ Divide 5
NMj`wQ`M+ / \
HOUyB's' _1 3
/f6]XP\'`+ 似乎一切都解决了?不。
>WD^)W fa 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。
I{Kc{MXn 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。
z)]EB6uRg 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:
ag+ML1#) N%_~cR; template < typename Right >
Y7jD:P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(la Right & rt) const
txgGL' {
DRzpV6s return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CTI(Kh+ }
K8+b\k4E 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^y3\e 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。
#k"[TCQ> 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。
(
ou:"Y 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。
sXydMk`J 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。
H\b5]q% 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?
zHU#Jjc_b 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:
^twv0>vEo woT" 9_tN template < class Action >
3@&H)fdp6a class picker : public Action
q#778 {
pvM8PlYo]` public :
000$ZsW? picker( const Action & act) : Action(act) {}
~d%Q1F*,= // all the operator overloaded
m3XH3FgKz } ;
.kYzB.3@] ?ykZY0{B Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
zbi 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
\=_8G:1 0Fw\iy1o template < typename Right >
'LOqGpmVc picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^GAdl} {
oy`m:Xp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g:6yvEu$ - }
^&<*$Ai~ s7
KKH
w Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
c%U$qao=c+ 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。
6vjB;uS[ @uE=)mP@ template < typename T > struct picker_maker
B~aOs>1
S] {
\I'Zc] typedef picker < constant_t < T > > result;
!Q3Snu= } ;
%zD-gw> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
UxvsSHi {
b(yO typedef picker < T > result;
KALg6DZe: } ;
Gu}x+hG 5HIpoj;\( 下面总的结构就有了:
h@~X*yLKh 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。
iR_Syk`G*A 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。
Y-Ku2m picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_l,Z38 至此链式操作完美实现。
P3yiJ|vP StDmJ] Hb+#*42v 七. 问题3
Wu4Nq+ 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。
"[?/I3{E ?xo,)`` template < typename T1, typename T2 >
i]-gO ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F^NR qE {
+{%4&T<nHw return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
55cldo }
]6;AK\9TM 7, 13g) 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:
9HE(*S G}-.xj] template < typename T1, typename T2 >
4d 3Znpf struct result_2
&v-V_.0(H {
}J?fJ( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
XH *tChf< } ;
\l:g{GnoT LJ/qF0L!H 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?
],YYFU} 这个差事就留给了holder自己。
-h@0 1 1a$V{Eag D,n}Qf!GYk template < int Order >
w&"w" class holder;
KYu(H[a template <>
$
tNhwF class holder < 1 >
]k:m2$le {
|3s&Y`x-D public :
fBgKX?Y template < typename T >
ij i.3- struct result_1
hcgc
=$^ {
VDKS_n typedef T & result;
o w_y } ;
GeaDaYh#T template < typename T1, typename T2 >
8>{W:?I struct result_2
'98h<(@] {
d `kM0C typedef T1 & result;
HD)HCDTX } ;
~J-|,ZMd template < typename T >
=_=Z;#`cXk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
b_jZL'en {
eqZ+no return (T & )r;
&U~r}= }
!Gp3/<"Wy$ template < typename T1, typename T2 >
_`_IUuj$E typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!e'0jf-~ {
O_Rcd&<mr return (T1 & )r1;
U[QD! }
aoDD&JE } ;
E^ok`wfO 8RAeJ~e template <>
8M|)ojH class holder < 2 >
2ly,l[p8 {
eq~c public :
`MsYgd template < typename T >
>I&
jurU# struct result_1
e$EF% cKH {
@y(Wy} typedef T & result;
v"r9|m~ ' } ;
J`q}Ry; template < typename T1, typename T2 >
V<vPFxC struct result_2
>yBxa) {
+&7Kk9^ typedef T2 & result;
,=Nw(GI } ;
F[CT l3X template < typename T >
k9)u3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i6md fp|k {
Yxd{&47 return (T & )r;
'dc+M9u)_q }
Q*:h/Lhb& template < typename T1, typename T2 >
vV.~76AD5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>4/L-y+ {
bqrJP3 return (T2 & )r2;
qggk:cN1 }
Dk`4bYK } ;
43>9)t Pc(n@'m~ rMHQzQ0% 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> >。
?7uKP}1| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Aw4?y[{H 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gr>o
E#7 (]Ye[j^"7 return l(i, j) = r(i, j);
O wA~( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(9}eF)+O
@yt2_ return ( int & )i;
RM&H!E<# return ( int & )j;
Y=a v8Y|` 最后执行i = j;
$>r>0S#+\& 可见,参数被正确的选择了。
S\9t4Ki_' {OO*iZ.O OK-sT7But E69:bQ94u qByNHo7Tb 八. 中期总结
i
Y*o;z,~ 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:
U|J$?aFDr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5fu+rU-# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,\lYPx\P[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%o@['9U[j 2f19W#
'0 Z'Exw-ca ACigeK^C}E d&|z=%9xl /5Zp-Pq 九. 简化
2(m85/Hr\; 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。
X,TTM,1w 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_[OF"X2 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:
U{uPt*GUd/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!/Iq{2LX +-*/&|^等
0]T.Lh$3 2. 返回引用。
rQ~ \~g[tP =,各种复合赋值等
1BQ0M{& 3. 返回固定类型。
ItI0x 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+@emX$cFV 4. 原样返回。
ME$2P!o operator,
*jM_ wwG 5. 返回解引用的类型。
YDQ:eebg( operator*(单目)
gA~20LSt 6. 返回地址。
K(nS$x1G operator&(单目)
C4QeDvpI 7. 下表访问返回类型。
>4n+PXRXX operator[]
;rB6u_5"I. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
jR{- operator<<和operator>>
Rx6l|'e TB7>s~)47E 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。
%G;0T;0L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_wf5%(~b j G- template < typename Left >
I|,pE**T struct value_return
*16<M)7 {
'|l%rv template < typename T >
Bo`Tl1K# struct result_1
{=3J/)=' {
U;xu/xDRi typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>~I#JQ% } ;
eV"!/A2:N5 'X =p7 d|' template < typename T1, typename T2 >
)~ 0}Et l struct result_2
o:2Q2+d {
D.'h?^kA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JD6aiI!Su } ;
C5P$&s\ } ;
w8O" =}, IY=/`g AXwaVLEBQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
NS`07 #z^ n( g)UNx 下面我们来剥离functor中的operator()
T~BA)![ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[SVhtrx|% )4l>XlQ& return l(t) op r(t)
'|A|vCRCG return l(t1, t2) op r(t1, t2)
E2@`d6 return op l(t)
^+ZgWS^%
return op l(t1, t2)
lDN"atSf
return l(t) op
A)tP()+) return l(t1, t2) op
w|IjQ1{ return l(t)[r(t)]
N0i!l|G6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w OI^Q~ -fE.<)m=! 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:
/~De2mq1 单目: return f(l(t), r(t));
UuU/c-. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*?/tO,
R? 双目: return f(l(t));
BZK2$0 return f(l(t1, t2));
.XXW |{ 下面就是f的实现,以operator/为例
7R}9oK_I uG!:Z6%p struct meta_divide
/F.Wigv {
,P{m k%=9 template < typename T1, typename T2 >
$ a? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
e}'gvm {
ohUdGO[/ return t1 / t2;
:ygWNK[6D }
S,)d(g3> } ;
Dj i^+;"& DAfyK?+UL 这个工作可以让宏来做:
9mlIbEAb Tc6:UF #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
='Q{R*u template < typename T1, typename T2 > \
n]Zk;%yL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6i.gyD 以后可以直接用
Mp~y0e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
kH'p\9= 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
+ WVIZZ8 (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。。。)
Q_]d5pl F.tfgW(A@ mpgO s 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
-(i(02PX #2RiLht template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`lO(s%HC class unary_op : public Rettype
=<c#owe:m {
Xa," 'r Left l;
)KE[!ofD public :
|?d#eQ9a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#sTEQjJ,J 5c5oSy+ template < typename T >
pd3,pQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y4E/?37j {
>@_im6 return FuncType::execute(l(t));
UDy(dn>J:J }
:w`3cwQ (-0ePSOG template < typename T1, typename T2 >
ZrO!L_/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+x=)/; : {
qH>`}/,P return FuncType::execute(l(t1, t2));
%dMqpY7" }
L[g0&b%%- } ;
*>NX%by) PRkSQ4 k|vI<:'p, 同样还可以申明一个binary_op
iDoDwq!l_ #*9-d/K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W=JAq%yd< class binary_op : public Rettype
!8
-oR6/$% {
4jNG^@O Left l;
=PkO!Mm8 Right r;
POAw M public :
ht =P\E binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
R'}95S< )w h%| template < typename T >
|&3x#1A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P`$!@T0= {
JhHWu< return FuncType::execute(l(t), r(t));
m/B6[ }
N~^yL <O {2&m`Dbm template < typename T1, typename T2 >
2 PqS%`XiS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:s={[KBP {
9Fo fr return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ke_[ }
@%/]Q<<q } ;
j}1zdA mYxyWB m8R9{LC 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
JL=U,Mr6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7F^#o-@=J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Wy .IcWK 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。
&;i
"P 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;G |i^ 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。。。
gF?[rqz{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N8toxRu 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)
TlZT1H 下面是修改过的unary_op
=( v^5 j;b42G~p template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
F&RgT1* class unary_op
L<^j"!0 {
= ?D(g Left l;
tVuWVJ4M oA] KE"T public :
$
_j[2EU h4|i%,f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]z/Zq p)aeH`;O template < typename T >
=m89z}Ot struct result_1
_VE^/;$"l {
bmgn cwlz typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$+JS&k/'m } ;
U>Ld~cw E>b2+;Jv template < typename T1, typename T2 >
9,uhfb^] struct result_2
Vj<:GRNQ,d {
e^p
+1-B typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b-ll } ;
fmqb`% KWAb-yB template < typename T1, typename T2 >
7ELMd{CD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`?T#Hl>j {
d)f@ 5/< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Y3.$G1{#0w }
X cr
= <8,o50`B template < typename T >
"Z
Htr<+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:y*NM,s {
m>USD?i return OpClass::execute(lt(t));
>~%e$a7}+ }
<q*oV ,}oM-B } ;
F+R?a+e ^;!0j9"*: j',W 64 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
k@zy 好啦,现在才真正完美了。
*eI)Z=8 现在在picker里面就可以这么添加了:
[Wd-Zn% ]Chj T} template < typename Right >
`&\Q +W picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
X%z }VA {
+$4(zPs@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dS^T$sz.co }
sn7AR88M; 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。
KT]Pw\y5 ?
WJ> p b0iSn#$ S$KFf=0 kEwaT$ 十. bind
~wg:!VWA) 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。
QXCH(5as 先来分析一下一段例子
720PjQ DZzN>9<)^ l/;X?g5+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
:0Z^uuk`gq bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?X@fKAj bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(c0A.L)
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。
;iDPn2?6?x 我们来写个简单的。
:#dE:L;T 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2,ECYie^ 对于函数对象类的版本:
)`^p%k 6'\6OsH template < typename Func >
%%(R@kh9 struct functor_trait
G\|,5HED {
s4&^D< typedef typename Func::result_type result_type;
zD?oXs } ;
~y=T5wt 对于无参数函数的版本:
Kw#so; e P[s8JDqu template < typename Ret >
+P.+_7+: struct functor_trait < Ret ( * )() >
^C2\`jLMY {
U,nEbKJgk typedef Ret result_type;
KWLbD# } ;
X,9 M"E
2 对于单参数函数的版本:
v<Bynd- u2
`b'R9 template < typename Ret, typename V1 >
f~ }H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!i=nSqW {
9UvXC)R1 typedef Ret result_type;
J2uZmEt } ;
N0#JOu}~ 对于双参数函数的版本:
[@yV!#2 =8U&[F template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Q:J^" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>X*Mio8P# {
GhPK-+"X typedef Ret result_type;
,3nN[)dk } ;
OY?y ^45y 等等。。。
JN7k 2]{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<&)v~-&O
@&[T _l template < typename Func >
@A)R_p struct func_return
/x3/Ubmz~x {
l<M'=-Y template < typename T >
bH"hX struct result_1
{BKl` 1z {
j0@[Br %7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ca+[0w@S } ;
uZ;D!2Q a z=$jGL template < typename T1, typename T2 >
7FRmx4(! struct result_2
IIq1\khh {
;sHN/eF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>>[G1 } ;
vTv]U5%:>% } ;
Y!;|ld |!y A@y? #r3l[bKK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
HF3f)}l$ W_0>y9? template < typename Func, typename aPicker >
:d ~|jS class binder_1
(Vo>e =q {
7Pa@1'] Func fn;
jsNF#yE> aPicker pk;
Wh&8pH: public :
L/"0ws_ LzYO$Ir:g template < typename T >
{[+2n]f_G struct result_1
7'OtruJ {
q 4V7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6m6zA/ } ;
I* VCpaA a')|1DnR template < typename T1, typename T2 >
^B+!N; struct result_2
!+:ov'F {
\e`~i@) ~Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)#LpCM,a } ;
5Ba[k[b^ dMrd_1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H{t_xL)k. f-r]
|k template < typename T >
7#wn<HDY% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0q&'(-{s1 {
><=gV~7lx return fn(pk(t));
1
E22R }
eAqz3#_My template < typename T1, typename T2 >
l&}y/t4% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v(pmIb{ {
]^6c8sgnR return fn(pk(t1, t2));
{aM<{_v }
\lSU } ;
_!|/
;Nk pJ
?~fp Pzb|t+"$ 一目了然不是么?
MCdx?m3] 最后实现bind
p6vKoI#T /y>>JxAEb mA{~PpSb template < typename Func, typename aPicker >
[xKd7"d/n picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
iPrLwheb {
N:9>dpP}O return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8|$3OVS }
Ka,^OW}<%q B4]`-mahO 2个以上参数的bind可以同理实现。
z,|{fKtY} 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。
qgDRu ]ba }mZwd_cK 十一. phoenix
<r3J0)r} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
WQHd[2Z#e <EST?.@~+ for_each(v.begin(), v.end(),
|`;54_f (
It75R}B do_
!\g+8> [
KWWa&[ev) cout << _1 << " , "
ox
; ]
3
zn W= .while_( -- _1),
)Jv[xY~ cout << var( " \n " )
kkK
kf' )
t>H`X~SR? );
K).n.:vYZ )IJQeC 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:
*FJZiPy 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
?h1H.s2X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}ZqW@- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&Ni`e<mP @UdfAyL lqb/eN9(t template < typename Cond, typename Actor >
IVW1]y class do_while
i.:. Y {
~i.k$XGA Cond cd;
C2{lf^9:& Actor act;
D0N9Ksq public :
\);4F=h}f template < typename T >
vip~' struct result_1
nB] >!q {
CNww`PX,zZ typedef int result_type;
kD}Y|*]5-5 } ;
#A8@CA^d ti &J do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*x)8fAr TW^/sx template < typename T >
Lq>&d,F06) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z.rh]Zq {
rL5z]RY do
t5lO'Ll*Q] {
b9XW9O`B act(t);
!|<=ZF2 }
eW>3XD4 while (cd(t));
XerbUkZ return 0 ;
95<EN(oUD }
%2V-~.Ro6 } ;
Rml2"9"`
RDtU43 Q#IG; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
i{I~mrm/'\ 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。
?i`l[+G 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。
L_w+y 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。
7+hK~ 下面就是产生这个functor的类:
dZ _zg< FCkf# Y-0?a?q2Fr template < typename Actor >
g&n )fF class do_while_actor
FaBqj1O1 {
X<R?uI?L Actor act;
jVH|uX"M5Y public :
0KD]j8^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
. <tq61 jV8q)=}*) template < typename Cond >
hkOsm6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jP~Z`yf } ;
rS1fK1dys fQP {|+4 q{ /3V 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[p=*u,- 最后,是那个do_
)Af~B'OUd S(mF%WJ {hJXj, class do_while_invoker
uw},`4` {
O 1oxZj
< public :
A_;8IlW template < typename Actor >
{Ha8]y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
KzQ3.)/q {
3~#h|? return do_while_actor < Actor > (act);
= P }
TO-$B8*nq } do_;
srV.)Ur .IJ_jt-^d 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<x\7L2#p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
DD44"w_9 最后来说说怎么处理break和continue
iKas/8 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。
phE
&7*!Q 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 ]