一. 什么是Lambda
H oABo: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
C[<}eD4bV 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,
@k&6\1/U \^*:1=|7u] $j.;$~F _i}b]xfM class filler
tkT,M,]?9 {
B`Z3e%g# public :
0#9H;j<Op void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wKLYyetM! } ;
)0-A;X2 ea"X$<s>- 1hY| XZ%qd 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
| J3'#7 7h}gIm7e" >)u;X D{6y^@/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`P;r[j" }bv+^# PPB/-F]rr 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!iKW1ks ID2->J (vO3vCYeQ ]]PNYa 二. 战前分析
7b[sW|{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
N:)x67, 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
EL$DvJ~ <#h,_WP* z3uR1vF' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S-S%IdL /* --------------------------------------------- */
C P}fxDW vector < int *> vp( 10 );
A7Ql%$v7^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^x\VMd3*w /* --------------------------------------------- */
P+o"]/7U sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
G0UaE1n /* --------------------------------------------- */
{P8d^=#q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4{YA[' /* --------------------------------------------- */
lH4Nbluc^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
x(TF4W=j /* --------------------------------------------- */
ks0Q+YW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
?Fl}@EA#M %=UD~5!G0 BA c+T KMj\A
d 看了之后,我们可以思考一些问题:
}#FV{C] 1._1, _2是什么?
wuH*a3( 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。
+Ww] %`_ 2._1 = 1是在做什么?
MW7~=T 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。
* @4@eQF 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。
9fEe={ B+ H%O\4V2s Y1-dpML 三. 动工
[7I bT:ph 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[f_^BU& O`~#X w )XDBK*! YRlf U5 template < typename T >
KEOk%'c, class assignment
+>#SNZ[ {
2T&MVl!% T value;
PY5 &Fwjc public :
uCDe>Q4@/ assignment( const T & v) : value(v) {}
jsN[Drr a template < typename T2 >
T)\}V#iA* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ipwlP|UjQ5 } ;
'5BD%#[ 3J#LxYK ty,oj33 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
KV_/fa~Ry 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=~+ WJN =xo0T 6 -Q n-w3~& 9>~pA]j% class holder
cW:y^(X ii {
`j>5W<5q\ public :
|SkQe[t template < typename T >
fkZHy|m assignment < T > operator = ( const T & t) const
g{Hgs {
Me.I>7c return assignment < T > (t);
s(=wG| }
$X#y9<bW } ;
<N vw*yA Vgm'&YT ]I\GnDJ^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
=
wD#H@ h /Q;wz!V$ static holder _1;
q6>eb Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L
BbST! hTtn
/j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JY"jj}H]| 而不用手动写一个函数对象。
,.<mj !YE [./FzlA s ?@ oF@AEx= KW .4 9 四. 问题分析
cqG6di7# 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。
<+k&8^:bi 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。
EV?}oh"x 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
H>CbMz1u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=Wcvb?;* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}p~2lOI Ek L2nI 五. 问题1:一致性
?8-Am[xH 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?|
;M3%t=KV 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]>X_E%`G<b _9h$8(wjn struct holder
.TGw+E1k {
(DiduSJ //
izl6L template < typename T >
tJ^p}yxO T & operator ()( const T & r) const
%hVR|K|J {
h!w::cV return (T & )r;
8}0wSVsxV$ }
<O1R*CaP } ;
sy"}25s 3k1e 这样的话assignment也必须相应改动:
dVbFMQ& 1@|+l!rYF template < typename Left, typename Right >
j.q}OK class assignment
AQ'%}(#0 {
I){4MoH. Left l;
,P a*; o\ Right r;
X!]v4ma` public :
O <Rh[Aqn assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`==l2AX template < typename T2 >
XO
<0;9| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h5P_kZJ } ;
;XN|dq tAv3+ 同时,holder的operator=也需要改动:
4mvR]:G QC+
Z6WS; template < typename T >
&r1(1< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,CqWm9 {
"`% ,l|D return assignment < holder, T > ( * this , t);
[M\ an6h6O }
Jy(G
A GL
n M1 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。
;u<Ah?w=Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<X)\P}"L4 /*#o1W?wQZ return l(rhs) = r;
G8av5zR 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{=]Pf 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]E/0iM5 =%W:N|k template < typename Tp >
&aRL}#U class constant_t
,jY:@<n {
yT7$6x const Tp t;
'I$FOH public :
J0!V ( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
1B;2 ~2X template < typename T >
RcYUO* const Tp & operator ()( const T & r) const
Rl ]x: {
IJ Jp5[w return t;
=.3#l@E!C }
'n'>+W: } ;
^-"Iwy c1Ks{%iA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Q!+AiSTU 下面就可以修改holder的operator=了
vG_R( ]d @62,.\F template < typename T >
GAj%o]}u assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Blxa0&3 {
od)TQSo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&s".hP6 }
3x;UAi+& cUR :a@ 同时也要修改assignment的operator()
~(R=3 5 bI:xL} template < typename T2 >
K%J?'- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`58% &3lp 现在代码看起来就很一致了。
Yz/Blh%V ^\ [p6> 六. 问题2:链式操作
l eC!Yj 现在让我们来看看如何处理链式操作。
!yd B,S 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。
c e;7 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。
=ANr|d 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。
[D~] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
s;vt2>;q+e QD@O!};
T template < typename T >
aGbG@c8PRi struct result_1
[BE_^d5& {
=>
(g_\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
R0Vt_7 } ;
Eg)24C R 4 (%B{=w}8 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:
`H! (hMMV ?,pwYT0g template < typename T >
NTu|cX\R struct ref
j=O+U_w {
T1d@=&0" typedef T & reference;
vFk@
} ;
lAN&d;NU6Z template < typename T >
> Z+*tq struct ref < T &>
Y+"1'W {
C!+D]7\j typedef T & reference;
@7nZjrH } ;
Jinh#iar !{-W%=Kf 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{?`rGJ{f (7g"ppf template < typename T >
_mqU:?Q5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
bL7Gkbs&| {
oLoc jj~T return l(t) = r(t);
"&={E{pQ }
4;YP\{u 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。
XY'=_5t 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
fJ*^4 (9u`(|x 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{+cFG\C& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q9vND[BQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ClKWf\(ii6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Jq0sZ0j 最后的布局是:
M+&~sX*a Add
RnH?95n?{ / \
{?yVA Divide 5
Y~}MfRE3z / \
%r[`HF> _1 3
>>{):r
Z 似乎一切都解决了?不。
J2Dn 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。
@(#vg\UH 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。
U,U=udsi 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:
pb97S^K[ UCVYO.
9" template < typename Right >
)xcjQkb assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VZqCFE3 Right & rt) const
:<aGZ\R5 {
!}6'vq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gfggL&t( }
w%\
n XJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_#K|g#p5 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。
}n&nuaj 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。
"bej#'M# 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。
+<\LY(o 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。
8[@,i|kgg0 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?
+'m9b7+v 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:
zLl-{Kk }5fd:B m; template < class Action >
f6I)c$]Q class picker : public Action
3Ws (],Q {
~u*4k:2H public :
[k
7HLn) picker( const Action & act) : Action(act) {}
8U@f/P // all the operator overloaded
t`6]eRR } ;
#K^hKx9 |.9PwD8~VD 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。
N_g=,E=U% 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:
h!wq&Vi4 zYaFbNi template < typename Right >
Qb^{` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
GAfc9 {
P.Tnq return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
e;vI XJE }
]pm/5| yq.@-]ytZ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
boiP_*|M Y 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。
4(htdn6 \ T}!9T!(HdF template < typename T > struct picker_maker
H{=]94 {
q&:7R
.Ci typedef picker < constant_t < T > > result;
fExFpR,` } ;
[lIX&!T" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)y]Dmm {
_!2lnJ4+5 typedef picker < T > result;
|4DN2P
} ;
N@PuC> 5 51_;,t 下面总的结构就有了:
2}<tzDI' 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。
N%Bl+7,q 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。
B\
'rxbH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7z$53z 至此链式操作完美实现。
'Qt[cW D<v<
: :'r*
5EX 七. 问题3
|gV~U~A] 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
3\Amj}RJ HxK'u4I template < typename T1, typename T2 >
;8#6da, ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GipiO5)1C {
X#T|.mCdC return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6c+29@ }
~0CNCP Y1lUO[F j 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
\X
%#-y Sck!w 3 template < typename T1, typename T2 >
'R1C-U3w, struct result_2
kt
Z~r. + {
{#+K+!SvDX typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G9xl-ag+z } ;
iAe"oXK| #TUm&2 +V 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
@|\;#$?XW3 这个差事就留给了holder自己。
yuC"V' `/1rZ# Q:)4 template < int Order >
nGGw(6c%> class holder;
mqeW,89 template <>
6MOwn*%5k class holder < 1 >
2L^/\!V# {
>W+,(kAS public :
e }O&_j- template < typename T >
)T '?"guh` struct result_1
-0a3eg)Z* {
;nh_L( typedef T & result;
],AtR1k } ;
At>e4t2@ template < typename T1, typename T2 >
}vZfp5Y struct result_2
Kez0Bka {
&K!0yR typedef T1 & result;
.+2:~%v6 } ;
4grV2xtX template < typename T >
3K(/= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v$` 3}<3- {
[W$x5|Z}Q return (T & )r;
E_&;.hw }
?p6@uM\Q7 template < typename T1, typename T2 >
MuO(%.H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
YeJTB} {
E>@]"O)=M, return (T1 & )r1;
tM@%EO }
KdiJ'K. } ;
E5gt_,j> FM3.z)> template <>
0<A*I{,4L class holder < 2 >
fC"?r6d {
<> HI(6\@Z public :
j}lne^ h template < typename T >
!]"M]tyv\ struct result_1
ZLaht(`+ {
`?&C5*P typedef T & result;
w)go79 } ;
c 9gm% template < typename T1, typename T2 >
s'/_0 struct result_2
/hg^hF {
11S{XbU typedef T2 & result;
R(>
oyxA[F } ;
5 3+C;]J template < typename T >
ixy:S1pI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1OY
5tq {
z xgDaT return (T & )r;
&B8x0 yi }
EP4?+"Z template < typename T1, typename T2 >
REc90v2" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7F]oK0l_ {
-iy17$ return (T2 & )r2;
}K.)yv n }
P2>_qyX } ;
cgcU2N6y; Ye^#]%m !K.)Qr9 V 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> >。
G"J
8i|~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<YG 42,N 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
iMYJVB= 1jK2*y return l(i, j) = r(i, j);
\Pfm>$Ib= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L$Xkx03lz> }lkU3Pf1U return ( int & )i;
A;xH{vo{ return ( int & )j;
W)2k>cS 最后执行i = j;
KVC18"|f 可见,参数被正确的选择了。
aB&a#^5CI gW G>}M@ \= 6dF,V x;JC{d# x'i~o' 八. 中期总结
aE]RVyG@L 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:
t:'^pYN:g 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'eQ*?a43 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;x)f;!e+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
9D5v0Qi Rs]Y/9F;{ 1b7 Q-elG y7b>>|C ,[| i^ 2j^8{Agz 九. 简化
V#&S&dn 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。
Y,KSr|vG 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
q\s>Oe6$ 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:
1N.weey}W 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
gfXit$s +-*/&|^等
FYaBP;@J% 2. 返回引用。
UWgPQ%} =,各种复合赋值等
cW{ Bsr
3. 返回固定类型。
&
@$ D( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1VXn`O?LW 4. 原样返回。
]|Iczg- operator,
UN6nh T 5. 返回解引用的类型。
DS<E:'N operator*(单目)
r*Z p-} 6. 返回地址。
pr\OjpvD operator&(单目)
78'3&,+si 7. 下表访问返回类型。
N,ihQB5 operator[]
Xj6?,J 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s=&x%0f% operator<<和operator>>
!M7727 Coe%R(x5 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。
x*_'uP oS 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&K"qnng/y lt C template < typename Left >
>{h/4T@ struct value_return
>
8!9 {
a[BIY&/Q template < typename T >
QlnI &o struct result_1
$=!_ !tr {
OLJ|gunA# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
H1ox>sC } ;
>@|XY< sc# q03 template < typename T1, typename T2 >
|/RZGC4 struct result_2
u$V@akk {
O1z3( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$gcC}tX } ;
@3Mp>u/ } ;
<QRRD*\ JW=P}h g/z7_Aq/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
C1(0jUz J+nUxF;EE 下面我们来剥离functor中的operator()
y}>bJ: 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!X{>?.@~ 4q`e<!MP)q return l(t) op r(t)
)cRP6 = return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1NU@k6UHl return op l(t)
}ILg_>uq[ return op l(t1, t2)
$s9YU" return l(t) op
"xMnD(p return l(t1, t2) op
,uhOf! | return l(t)[r(t)]
Z'\{hL S return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`< cn iFB {a?BE 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
w;DRC5V> 单目: return f(l(t), r(t));
g5hMZPOmP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
K2oyHw<mk 双目: return f(l(t));
s#C~HK return f(l(t1, t2));
05[k@f$n 下面就是f的实现,以operator/为例
FP h1 }qS wb (quu struct meta_divide
gO]jeO {
`BKV/Xl template < typename T1, typename T2 >
p>0n~e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
QR{pph*zn- {
p V`) return t1 / t2;
%b3s|o3An }
JQ"w{O } ;
L=-v>YL+ \m3ca-Y 这个工作可以让宏来做:
0r'<aA`=I aiwKkf`\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
J4^aD;j template < typename T1, typename T2 > \
^@AIXBe static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]c$)0O\O 以后可以直接用
;{K/W.R DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A@#D_[~ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
nG !6[^D (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
0%GQXiy f-l(H="e }*M>gvPo 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Yuqt=\? # fg0zD:@rA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9/I|oh_
G class unary_op : public Rettype
w4\g]\ {
/4#A|;d_ Left l;
z(_#C
s public :
0fQMOTpOp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^,N=GZRWW dG*2-v^G template < typename T >
=?gDM[t^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B|6_4ry0U {
QwgP+ M+ return FuncType::execute(l(t));
"1%YtV5R{ }
V/,F6
N3QDPQ template < typename T1, typename T2 >
*Bm
_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_ -C{:rV {
u:s[6T0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
A1V^Gi@i }
{S5HH" } ;
`KUl
XS( 1|/]bffg!c iF'qaqHWY4 同样还可以申明一个binary_op
!1cVg
ls| "kg;fF| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Tg|/UUn class binary_op : public Rettype
[BzwQ 4 {
YVS~|4hu?i Left l;
SdQ"S-H Right r;
rq_0"A public :
[,As;a*o binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G [$u`mxV^ Bi$nYV)-l template < typename T >
G[M{TS3&Ds typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2
rx``,7Q {
[|"{a return FuncType::execute(l(t), r(t));
brt1Kvu8( }
TuX9:Q Rt2<F-gY template < typename T1, typename T2 >
af<wUxM0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pu?D^h9/ {
nN$aZSb` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-TU^* }
]3bXJE } ;
eY#_!{*Wn
X6<%SJC ( ,!G$~Sy 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
vv5 u U8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y=spD^tM8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~Ddlr9Ej 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Y+0HC2(o 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<9jN4hV 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
rf]'VJg#3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?A`8c R=)I 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
c#YW>( 下面是修改过的unary_op
qxW^\u!< "0]s|ys6< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2{fPQQ;# class unary_op
T?Y/0znB* {
}10ZPaHjl+ Left l;
0$A7"^] %RX}sS public :
?'I pR n+9rx]W, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-K*&I! *N!>c&8 template < typename T >
?3|jB?:k struct result_1
Qq*Ks
5 {
s%l`XW;v typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i_M0P1 2 } ;
~rICPR [+4/M3J% template < typename T1, typename T2 >
$++SF)G1]_ struct result_2
uA~T.b\ {
Os>^z@x typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6< O|,7=_ } ;
7IUu] Fi Gbrc!3K2 template < typename T1, typename T2 >
IP=."w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FhVoN} {
b]cnTR2E return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Z/~7N9?m( }
cH>3|B*y YR/%0^M'0 template < typename T >
6h%_\I.Z[[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/_.1f|{B {
CE;J`; return OpClass::execute(lt(t));
CP"
}
5KI lU78 $2'Q'Mx[gd } ;
rIJv(&l :j}4F `#x}-A$ 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
czu?]9;^
Z 好啦,现在才真正完美了。
W34_@,GD 现在在picker里面就可以这么添加了:
.&2Nm&y$K )o%sN'U,1 template < typename Right >
Lk>o`<* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~"8D] {
3L1MMUACL return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!5zDnv }
MR`lF-|a| 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。
5%1a!MM
M O\&-3#e ' zz^!@ %Z]c[V. b"7L
;J5| 十. bind
PRQEk.C 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。
6#za\[ 先来分析一下一段例子
*iwVB^^$ ILyI%DA &
q-|j
= int foo( int x, int y) { return x - y;}
=s5g9n+7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;VW->ia6 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
h5^qo ^;g7 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。
FBGe s[, 我们来写个简单的。
k=M_2T' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
QuWWa|g^. 对于函数对象类的版本:
lNs;-`I~ >pRC$'Usx template < typename Func >
f<;w1sM\ struct functor_trait
-lqsFaW {
PPMAj@B}V typedef typename Func::result_type result_type;
kX)QHNzP } ;
T;`2t; 对于无参数函数的版本:
G%FLt[ |zCT~# template < typename Ret >
#Bo3:B8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
r~q3nIe/, {
-XNawpl` typedef Ret result_type;
Lh;U2pA } ;
*-\qO.4\ 对于单参数函数的版本:
+L
U.QI' pr?k~Bn template < typename Ret, typename V1 >
V7(-<})8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|9Pi*)E {
-|g9__|@ typedef Ret result_type;
YU ,fx<c } ;
Hzc5BC 对于双参数函数的版本:
ec3zoKtV Gr8%%]1!0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
J|=0 :G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Bk2j|7
{
U~I
y),5 typedef Ret result_type;
;}KT 3Q<^ } ;
=)YDjd_=z 等等。。。
Ou7nk:I@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$w+()iI *)D$w_06S template < typename Func >
!%Bhg? struct func_return
\&\U&^? {
31&;3?3> template < typename T >
-^ R?O struct result_1
)K!!Zq3;| {
iiLDl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a&Z;$ } ;
K,5_{pj ^I:f4RWo template < typename T1, typename T2 >
~A03J:Yc7 struct result_2
/{>_'0 {
:j&- Lc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\OE,(9T2P. } ;
wJF(&P } ;
XIBm8IkF g#lMT% kca#ssN 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/*e6('9s ~?zu5,vb template < typename Func, typename aPicker >
~xt]g zp{ class binder_1
"h7Np/ m3 {
^H`4BWc Func fn;
4L/nEZ!Nsu aPicker pk;
$[0\Th public :
Go)}%[@w K1CgM1 v template < typename T >
w0P Atu struct result_1
R5N~%Dg)3 {
^Eif~v typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hdDL92JVg } ;
)(+q~KA} _sAcvKH template < typename T1, typename T2 >
p]rV\,Yss struct result_2
-unQ4G {
L~("C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2$b JMx> } ;
,wZq~;2 4ufT-&m};s binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
KEjMxOv1 {]]#q0| template < typename T >
x}~Z[ bx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6 apK {
&2r[4 return fn(pk(t));
+zf`_1+)U }
%gu | template < typename T1, typename T2 >
C:.>*;?7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?{%"v\w {
'HJ<"< return fn(pk(t1, t2));
0IyT(1hS }
3QCCX$, } ;
{hoe^07XK K0|:+s@u =klfCFwP 一目了然不是么?
DD}YbuO7 最后实现bind
#xw3a<z ?u K=>j+a5$ kGu{[Rh template < typename Func, typename aPicker >
C8%MKNPd picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,V[|c$ {
P6A##z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[IgqK5@ }
LtGjHB\+ :xk+`` T 2个以上参数的bind可以同理实现。
r-No\u_ 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。
piFZu/~Gq\ 8WpZ" 十一. phoenix
@w(X}q1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=7F?'&LC h0")NBRV& for_each(v.begin(), v.end(),
vCUbbQz (
Y*sw;2Z;a do_
nF]zd%h [
|>b;M,`OO cout << _1 << " , "
Cx&l0ZXHEX ]
wQ8<%qi"L .while_( -- _1),
[-Xah]g cout << var( " \n " )
u/ri
{neP{ )
6!H,(Z]j );
UkcH+0o \f7R^;`_<R 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:
T(Ji%S> 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
thz[h5C?C operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m#<Jr:- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Kw(S<~9-@ gHFQs](G. 3R%yKa# template < typename Cond, typename Actor >
i:Gyi([C class do_while
~=9S AJr] {
Qe_C^(P Cond cd;
rONz*ly|i Actor act;
_w2%!+' public :
In8{7&iVO template < typename T >
tJ
.Ln struct result_1
;U#=H9_ {
.>S1do+ typedef int result_type;
+
Y!:@d } ;
p0PK-e`@: /x<uv_" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~[=d{M!$W \-sW>LIA template < typename T >
=Y*@8=V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o#WECs> {
y9k'jEZ"oh do
ZQn>+c2%! {
6Hfv'X5E`Z act(t);
y}?PyPz }
}2S)CL= while (cd(t));
/1_O5'5+v return 0 ;
0O>M/ *W }
CR;E*I${ } ;
""Oir!4 =R ZPDu =uEpeL~d;+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;-_ZWk] 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。
X_!km-{ 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。
;+bF4r@:+ 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。
y:_>R=sw 下面就是产生这个functor的类:
Uy*d@vU9c 7 U-}Y `jyyRwSoe template < typename Actor >
0|C !n+OK class do_while_actor
Xk1uCVUe5 {
:4\%a4{Ie Actor act;
FHEP/T\5 public :
M8$eMS1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
# ,97 ] K;w2qc.+ template < typename Cond >
Z9|A"[b picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TL)7X.1'L } ;
[lVfhXc& VMe $F[+H Wf 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
X|G[Ma? 最后,是那个do_
e\^}PU 8@LUL)" 2 |JEGyDS- class do_while_invoker
Dr[;\/|# {
g-B{K "z public :
s:_a.4&Y template < typename Actor >
[zXC\)&! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
bfm+!9=9S {
(y~%6o6 return do_while_actor < Actor > (act);
z] -m<#1 }
ZI1*Cb } do_;
%d*0"<v sINf/mv+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
;yyR_NS 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d{t@+}0.u 最后来说说怎么处理break和continue
]9)iBvQlj 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。
D$>&K& 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 ]