一. 什么是Lambda
5_rx$avm 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
EiPOY' 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
C jz(-018 nKch:g ?0d#O_la3 }gQnr;lv class filler
W#L/|K!S {
T9YrB public :
QOv@rP/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
w*7wSP } ;
As|e=ut( i@ehD@.dH Nfd'|# 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
nYTPcT4x| 3g3Znb I9sQPa .bNG:y> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
we33GMxHl` u"U7aYGkY cE*d(g 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
B*}:YV 2GRv%:rZ U ?6.UtNf 'On%p|s)H 二. 战前分析
/kqa|=-`q 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
xH>j 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
b%xG^jUXsX }u;`k'J@ GjX6noqT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cJ'OqV F /* --------------------------------------------- */
)D7/[zb^ vector < int *> vp( 10 );
($,qxPOn transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
N@I=X-7nh| /* --------------------------------------------- */
TV?MB(mN sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5M#LO@U /* --------------------------------------------- */
n}8}:3" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Eo0/cln| /* --------------------------------------------- */
~6#O5plKc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1-sG`% /* --------------------------------------------- */
T:*l+<? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
j;EH[3 ZtX
CPA! KAnq8B!h m(^nG_eX 看了之后,我们可以思考一些问题:
2I_~]X53[ 1._1, _2是什么?
3yLJWHO%W 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。
ka*#O"}L8 2._1 = 1是在做什么?
FlT5R*m 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。
Cq}E5M 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。
yXCHBz 6& %0%Tp 4i+H(d n 三. 动工
jaQH1^~l/- 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_W>xFBy
HnKXO QVkrhwp
,: qk+ template < typename T >
{n(/ c33 class assignment
G
BM8:IG \ {
IJD E{) T value;
pL2{zW`FDh public :
#cqI0ny?G assignment( const T & v) : value(v) {}
I
MG^L template < typename T2 >
NJg )S2]7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4-oaq'//BT } ;
mTL JajE/ ]$I}r=
Em /z: mi 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=G`g-E2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
dEZlJo@J W@D./Th _P*QX wv^n# class holder
~,.;2K73 {
#g<6ISuf public :
+tJ 7ZR% template < typename T >
b8glZb*$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
gKtgW&PYm {
=X7_!vSv return assignment < T > (t);
$ByP 9=| }
xL"O~jTS } ;
t$rla_rbY "6Z(0 iu:{ \t)`Cp6,[b 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:
/|isRh| \J(kM,ZJ static holder _1;
s%1ZraMvJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*NC@o* -\2hSIXj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e(Rbq8D 而不用手动写一个函数对象。
<jBRUa[j_ @4n>I+6*& Z}.ZTEB R[OXYHu 四. 问题分析
MfO:BX@$ 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。
J M`[|"R% 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。
Rx?ze( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I
moxg+u
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*q+X?3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"<LWz&e^^ A#Y:VavQ? 五. 问题1:一致性
OsKtxtLO 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?|
<LN7+7} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%*#+(A"V `@#rAW D struct holder
b7B|$T, {
YLuf2ja}X //
',/2J0_ template < typename T >
2OQ\ z;s T & operator ()( const T & r) const
|#'n VN.; {
l z-I[*bA return (T & )r;
}Eh &' }
8e1Z:axn0 } ;
}_5 R9w]" hw(\3h() 这样的话assignment也必须相应改动:
lnRL^ } -!}3bl*(7 template < typename Left, typename Right >
Fu5c_"! class assignment
,e$6%R {
l>KkAA Left l;
lc3Gu78 A/ Right r;
$tej~xZK public :
%r8;i assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
r-.>3J template < typename T2 >
YrV@k*O* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
d</F6aM\ } ;
E;[Uhh|78! dT[JVl+3= 同时,holder的operator=也需要改动:
'by+hXk 4u+0 )< template < typename T >
uqLP$At assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_,/~P) {
);kD0FO1| return assignment < holder, T > ( * this , t);
qG ? :Q }
EX#AJ>?V( ]Y!x7 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。
eze%RjO} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2=/-,kOL_ >F s/Wet return l(rhs) = r;
T5z]=Pd"^ 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。
2_y]MXG+% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"c|Rpzs[ [c;#>UQMf template < typename Tp >
is~2{: class constant_t
x0WinLQ {
gY8$Rk
% const Tp t;
A+3SLB public :
~clX2U8u` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Rc
&m4|cw7 template < typename T >
D
<R_eK const Tp & operator ()( const T & r) const
G? XS-oSv {
_^NyLI% return t;
t"Ah]sD }
FSn3p}FVa } ;
6)7cw8^ gn&Zt}@[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
imeE& 下面就可以修改holder的operator=了
Hf\sF(, ( kguZ AO6 template < typename T >
gu+zfvkcY assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6su~SPh {
|<5F08]v return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
qR_>41JU" }
CS~_>bn ~$J(it-a 同时也要修改assignment的operator()
~UZ3 lN\E &*%x]fQ@ template < typename T2 >
oeB'{bG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Fxc_s/^=t 现在代码看起来就很一致了。
O^j*"#f &K{8-
t 六. 问题2:链式操作
');vc~C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
rQyjNh 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。
N9-7YQ`D 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。
m|F1_Ggz 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。
G}9f/$'3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
c!/+0[ X6r0+D5AvB template < typename T >
;RRw-|/Wm struct result_1
zQG{j\ {
zX4RqI typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
N+@ Ff3M } ;
6-fv<Pn w.a9}GC 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
,(pp+hNq 3h d30o template < typename T >
`Y5LAt: struct ref
-(]CFnD_N {
f!`?_ typedef T & reference;
^9:`D@Z+ } ;
V5z2.} 'o- template < typename T >
9$HBKcO struct ref < T &>
j~G(7t {
rpK&OR/ typedef T & reference;
)N8bOI } ;
0hV#]`9`gN {;u,04OVK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Z$JJ0X UZ2_FP template < typename T >
YLGE{bS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
BEvY&3%l {
bo/9k 4N3 return l(t) = r(t);
CV.|~K0O }
&h5Y_no GX 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
fy4zBI@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Q_|}~4_+ %DYh<U4N 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
"(7y%TFt: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
A*?PH`bY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)q-NE) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Syy{ ^Ae} 最后的布局是:
7I
XWv- Add
j2<+[h- / \
~TEn + Divide 5
{zvaZY|K" / \
m^}|LB:5 _1 3
YHQ]]#' 似乎一切都解决了?不。
3HpqMz 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
M7cD!s@'I 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
r)pt(*KHo OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Sb /?<$> Sv{n?BYq template < typename Right >
:J]'c} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:5,~CtF5 ` Right & rt) const
y>aO90wJ {
Rzg;GH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
= IRot }
u,So+% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*VsVCUCz5* 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。
RI&O@?+U 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。
Q_0+N3 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。
FL^ _)` 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。
-&>V.hi7 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?
Fm0d0j 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:
=wdh#{ R+Hu?Dv&F template < class Action >
U
5J
_Y class picker : public Action
LJ/He[r|[ {
W3tin3__
public :
N7_eLhPt*8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
]EX6Y // all the operator overloaded
>] 'oN } ;
{x_.QWe5 0N$7(. 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。
e=OHO,74z" 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:
$lJcC |* /=m AVA template < typename Right >
eyD V911 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
C6;2Dd]"N {
ZyUcL_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!HDb{f }
$:F+Nf
8 OX]$Xdb2: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>0{}tRm-P& 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。
F tIcA"^N U.Mfu9}#: template < typename T > struct picker_maker
)OV0YfO {
3y}E*QE typedef picker < constant_t < T > > result;
*=!e, } ;
noxJr/A] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
eut2x7Z(c {
8~C_ng-wn typedef picker < T > result;
Kd5'2"DI } ;
wc;n=
% qg
oB}n% 下面总的结构就有了:
>>P5 4|& 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。
<u!cdYo@ 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。
Ds">eNq picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
kP
]Up&' 至此链式操作完美实现。
f$xXR$mjf n^4R]9U 2Cz haO 七. 问题3
(?|M'gZ 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。
p"ytt|H
aV'bI template < typename T1, typename T2 >
;t{q]"? W ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o6[.$C {
ApCU|*r) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]$@a.#} }
xak)YOLRV }L_YpG7 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:
xQu|D>kv87 JI5o~;}m template < typename T1, typename T2 >
t@qf/1 struct result_2
rL{R=0 {
N y'\Q"Y] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
XDemdMy$ } ;
Z10Vx2B k7CKl;Fck 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?
|"gL{De 这个差事就留给了holder自己。
y@3p5o9lv- 4nsJZo#S/ H$h#n~W~ template < int Order >
YExgUE| class holder;
l^lb ^"o template <>
arYq$~U class holder < 1 >
pZnp!!G {
.G O0xnm public :
a `R%\@1 template < typename T >
JXB)'d0 struct result_1
w>%@Ug[" {
&?@C^0&QV typedef T & result;
Y %"Ji[ } ;
SGAzeymw template < typename T1, typename T2 >
h:?^0b!@ struct result_2
U] LDi8 {
_%nz-I typedef T1 & result;
^e.-Ji } ;
.Kb3VNgwvm template < typename T >
HuevDy4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3Z
b]@n {
dvB=Zk]m return (T & )r;
/|0-O'' }
\R#SoOd template < typename T1, typename T2 >
)'djqpM. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%k!CjW3 {
W;vNmg}mn return (T1 & )r1;
= s&Rk~2b/ }
xa~]t<2 } ;
+hyOc|5 ^m qEKy< template <>
JusU5 e| class holder < 2 >
EwP2,$; {
'UX.Q7W public :
OIcXelS:@k template < typename T >
`z|0O struct result_1
#a8kA"X {
.IeO+RDQ typedef T & result;
cM#rus?)+ } ;
2e`}O template < typename T1, typename T2 >
jxog8E struct result_2
|toP86 {
yb`PMj j15 typedef T2 & result;
FZHA19Kb } ;
!jj`Ht) template < typename T >
P%3pM*. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:X0L6y)u {
p`"k=tZ{ return (T & )r;
aB,-E>+ }
5'zXCHt template < typename T1, typename T2 >
'2(m%X\6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HlGSt$woX {
+,76|oMsQ% return (T2 & )r2;
`b?uQ\#-M }
4b;Mb } ;
=oBpS=<7 KdVKvs[ l=~!'1@L} 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> >。
![_x/F9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@>2pY_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+9_Y0<C &hOz(825r return l(i, j) = r(i, j);
-%asHDQ{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
p*
>z:= }3(!kW return ( int & )i;
)Qbd/zd\U return ( int & )j;
XqTguO' 最后执行i = j;
}p)K6!J0 可见,参数被正确的选择了。
@oXGa>Ru D-gH_ff<]9 IG^@VQ% iGyetFqKw \@<7Vo, 八. 中期总结
28MMH
Q 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:
&2tfj(ms 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
TKDG+`TyZ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7N$2N!I( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\-\>JPO~< Ew8@{X
y .~]|gg~ ]eL# bJ RTOA'|[0M fLDrit4_Q 九. 简化
":!$Jnj, 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。
:#rP$LSYC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-&Rv=q> 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
{;yO3];Hqw 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*;<fh,wOk +-*/&|^等
KWJVc
` 2. 返回引用。
WTSh#L =,各种复合赋值等
yaUtDC.| 3. 返回固定类型。
1NZ"\9=U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F y+NJSG 4. 原样返回。
z0 "DbZ;d operator,
_7Y
h[I4 5. 返回解引用的类型。
kCBtK?g operator*(单目)
#AD_EN9 6. 返回地址。
VvhfD2*T operator&(单目)
1Bh"'9-!JT 7. 下表访问返回类型。
ho\1[xS operator[]
fM=o?w6v 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
MxE]EJZ operator<<和operator>>
`|t,Uc|7! xl}rdnf} OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
S=@+qcI 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}k^uup*{ p Cz6[*kC template < typename Left >
]J7qsMw struct value_return
pBsb>wvej {
dY1t3@E template < typename T >
bZu'5+(@ struct result_1
'Y?-."eKh {
Oa[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
GBJLB } ;
cO?*(e1m= 74%vNKzc~ template < typename T1, typename T2 >
~1G^IZ6 struct result_2
"[)G{VzT {
egoR])2> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
"{0G,tdA } ;
Ot=>~(u0 } ;
.3
EZk86 ,KY;NbL-Jp k8gH#ENNK 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&#p1ogf: omG2p 下面我们来剥离functor中的operator()
&Vlno* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
t@%w:*& g6M>S1oOO return l(t) op r(t)
z/7q#~J, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5P,&VB8L return op l(t)
V?mP7 return op l(t1, t2)
bWFa{W5! return l(t) op
PRhC1# return l(t1, t2) op
aV;|2}q " return l(t)[r(t)]
sY]J!" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2yN!yIPR 15:9JVH3D 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
!0{SVsc) 单目: return f(l(t), r(t));
]kj^T?&n. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{*xE+ | 双目: return f(l(t));
4^7 v@3
return f(l(t1, t2));
o}N@Q-i gq 下面就是f的实现,以operator/为例
LU3pCM{ g~U(w struct meta_divide
y_X6{}Ke {
0=ws )@[I template < typename T1, typename T2 >
o;8$#gyNY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=s\$i0A2 {
N/a4Gl( return t1 / t2;
J;4x$BI }
=*UK!y?n } ;
;dIk$_FN g]~vZj 这个工作可以让宏来做:
v({O*OR @-@Coy 4Tt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
t3L>@NWG template < typename T1, typename T2 > \
/~LE1^1&U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
e!u]l 以后可以直接用
- H?c4? 5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;&d#)&O"e 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
G(E1c"? (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。。。)
`YOYC 5%-{r& {gD ED 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 <`> <\229 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)%C.IZ_s2 class unary_op : public Rettype
j0l{Mc5 {
J6 ~Sr Left l;
N&8$tJ(hhx public :
( 5LCy?-6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P1F-Wy1 -}7$;QK&a template < typename T >
dL42)HP5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{"o9pIh{~ {
*@rA7zPFf return FuncType::execute(l(t));
]d*9@+Iu }
oW~W(h! yP"2.9\erH template < typename T1, typename T2 >
5/.W-Q\pl} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yi$CkG} {
&xGdKH
return FuncType::execute(l(t1, t2));
{B$CqsvJ }
LnR>!0:c } ;
WwmYJl0 'm<Lx _i zs=3e~o3 同样还可以申明一个binary_op
}Rh\JDiQ z5@XFaQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D]~K-[V?l class binary_op : public Rettype
rWht},-|1 {
&8IBf8 Left l;
^J^,@Hf_ Right r;
QE]'Dc% public :
Ts!'>_<Je binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
')xOL=w L;V8c template < typename T >
I%d=c0>% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-y.cy'$f {
>LBA0ynh
{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
e-dkvPr }
a_N7X t$BjJ -G template < typename T1, typename T2 >
x?AG*'
h& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yY VR]H H {
p]aEC+q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
J3yK^@&& }
e#[Klh$]EW } ;
s^u Y "7cty\ -XYvjW,| 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
D07M!U 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z:Am1B DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~"+"6zg 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。
1EU4/6!C 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_=g&^_ #t 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。。。
9evr!=": 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
n>ryS/1 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)
'/O:@P5qY 下面是修改过的unary_op
5kHaZ Q 217G[YE- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=j>xu|q class unary_op
x80IS:TP {
<Km9Mq Left l;
4 OPY *'((_NZ> public :
'#6eUb ny-:%A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t:10
O3 sV) template < typename T >
_xKn2 ?d8g struct result_1
NQ{(G8x9 {
F`g(vD> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H07\z1?.K } ;
#eW
T-m `n&:\Ib template < typename T1, typename T2 >
zQ,rw[C"W struct result_2
R4p Pt {
]-gyXE1.r typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z0[@O)Sj } ;
ggDT5hb 4aO/^Hl template < typename T1, typename T2 >
=:rg1wo"c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$tZ
{>!N {
5`^@k< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
f|{iW E2d }
868X/lL 8'PZA,CW template < typename T >
fo ~uI(rk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t/;2rIx> {
v@qP &4Sp return OpClass::execute(lt(t));
kqBZsfF }
U3_${ -8l<5g7 } ;
Qx)b4~F? *(9Tl]w GLsa]}m,9 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
3E*|^* 好啦,现在才真正完美了。
NY7yk3 现在在picker里面就可以这么添加了:
?i _ACKpw sF{~7IB template < typename Right >
%,\JTN|g|A picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
J?o {
qb? <u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!
I:N< }
kX8C'D4 gX 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。
ZJ3g,dc -#ZvjEaey PYCN3s#Gi sh
:$J[ M=iTwK 十. bind
?tLApy^`? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
c_>Gl8J 先来分析一下一段例子
U}w'/:H .\
Ijq! =UKxf int foo( int x, int y) { return x - y;}
_[HZ[ 9c! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
L-|l$Ti" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
G^.N$wcv 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。
IR-n:z 我们来写个简单的。
I !hh_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
l5D)UO 对于函数对象类的版本:
5f*_K6 ,v D40 vCax^J template < typename Func >
3"x_Y struct functor_trait
_ $a3lR {
H$%MIBz>$ typedef typename Func::result_type result_type;
^MpMqm1?8; } ;
R,3cJ
Y_% 对于无参数函数的版本:
1GYZ1iA Yc7YNC. template < typename Ret >
fl-J:`zyyZ struct functor_trait < Ret ( * )() >
C5~~$7k0 {
;FqmZjm typedef Ret result_type;
|^Iox0A } ;
O=jLZ2os 对于单参数函数的版本:
zM0}(5$m sT?{ template < typename Ret, typename V1 >
e"hfeNphz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Uj5-x%~ {
h4]^~stI typedef Ret result_type;
iwF_'I$#N } ;
'WW:'[Syn' 对于双参数函数的版本:
@}
Ig*@ cQEUHhRg! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
FI^Wh7J struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
FOF@@C~aH {
}y6|H,t9 typedef Ret result_type;
Y
D<3#Dr] } ;
Tri\5O0lPs 等等。。。
j!4{+&Laq 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
X /c8XLe" JVoC2Z< template < typename Func >
X$!fR >Zc struct func_return
x17:~[c'] {
f./K/ template < typename T >
<q7o"NI6FZ struct result_1
_*AI1/>` {
%Xh}{ o$G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j:%,lcF } ;
v.]{b8RR $5XAS template < typename T1, typename T2 >
Cfi4~ & struct result_2
BdD]HXB|_ {
%r|sb=(yT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
) ^En } ;
rD}g9?ut } ;
T
6D+@i boojq{cvYA 3H,x4L5j 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`Abd=1nH LGhK)]: template < typename Func, typename aPicker >
RL}?.'! class binder_1
OJm ]gb7 {
@\?HlGWEf Func fn;
m.+h@ aPicker pk;
jG1(Oe;# public :
hNXZL>6 *J4!+GD template < typename T >
KtaoOe struct result_1
af|h4.A {
Ur+U#} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ae7FtJO } ;
^Q#_ %2:UsI template < typename T1, typename T2 >
MnD}i&k[ struct result_2
<{W{
Y\_A> {
$z_yx
`5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:aOR@])>o } ;
^=x /:0 ;n't:yQW binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#]dm/WzY JL,Y9G*]s template < typename T >
b|_e):V| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6)1PDlB {
`dm*vd return fn(pk(t));
&>AwG4HW#j }
My>q%lF=fw template < typename T1, typename T2 >
S]@;`_?m{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@K <Onh` {
/Qst :q return fn(pk(t1, t2));
xuUEJ
a& }
pEwo}NS*H } ;
1KUjb@" |pHlBzHj
P7w
RX F{ 一目了然不是么?
ku,{NY
f^Y 最后实现bind
O[ z0+Q?6Z $TK*w8@: z6w'XA1_+t template < typename Func, typename aPicker >
"" UyfC[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
K#k/t"r {
-. *E<% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?jR#txR }
`i.fm1I] W_@ b. 1 2个以上参数的bind可以同理实现。
@A6iY 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。
s={>{,E bf/6AY7 十一. phoenix
J299mgB Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
V%4P.y v9 \n=Z for_each(v.begin(), v.end(),
V<5. 4{[G (
C
r R/ do_
$*eYiz3Ue [
!BVCuuM>w cout << _1 << " , "
'TYO-'aC ]
N&G'i.w/ .while_( -- _1),
D zD5n cout << var( " \n " )
.iV=ybMT )
-o~zb-E );
J3y_JoS fYuSfB+< 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
8Ze>
hEG 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
c(1tOQk. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!%$[p' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
bYLYJ`hH<R x"Ll/E)\v] Pt85q?- > template < typename Cond, typename Actor >
_xAru9=n^ class do_while
vk|f"I {
B{\Y~>]Pj Cond cd;
l1]N&jN{ Actor act;
ga|<S@u?} public :
q5r7KYH{ template < typename T >
(ORbhjl struct result_1
EPW4
h/I {
hRXnig{;3 typedef int result_type;
K3vZ42n } ;
[GbrKq( /
xv5we~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1
K}gX>F #8XmOJ"W3k template < typename T >
1$DcE> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oC"
[rn {
{$EX :ID do
s2L]H {
5 v.&|[\k act(t);
A'CD,R+gR }
o;wSG81 while (cd(t));
o.r D return 0 ;
l'm|** }
~H#c-B } ;
Oa:C'M
b
gwIR3u ?J6Ek*E# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
LS*L XC 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。
W\j'8^kI9 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。
I wj[ ^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
L[44D6Vg 下面就是产生这个functor的类:
E[t[R<v,P! .feB
VRg ;m]
n l_vg template < typename Actor >
W2h*t"5W class do_while_actor
78]*Jx>L {
a9&[Qv5-/ Actor act;
7}qxWz public :
|}^u<S8X do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W0x9^'=s\ v8)wu=u template < typename Cond >
Ib{#dhV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8Mtd}{Fw* } ;
i<m)
s$u +D
@B eQu m~;.kc 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R-$w*=Y 最后,是那个do_
]UIN4E {_W8Qm`. v2rzHzFU class do_while_invoker
5f_x.~ymA {
q8ZxeMqx% public :
_=x*yDPG} template < typename Actor >
]Ls T do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
q/w5Dx|: {
`dF~' return do_while_actor < Actor > (act);
DMA7eZf'Hv }
QpzdlB44l } do_;
<gX({FA A/9<} m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
JkR%o
#>5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
noaR3) 最后来说说怎么处理break和continue
MYV3</Xj* 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。
1
39T*0C 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 ]