一. 什么是Lambda
~qQSt% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#(&!^X3 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,
usEdp '9^+J7iO(+ A6ipA/_ -=BQVJ_dK{ class filler
jL8[;*^G {
)W9W8>Cc5_ public :
@Ee{ GH^- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
USfpCRj9 } ;
MMg"G6? $;NxO0$ 5W"&$6vj 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
K] ;` +U/+iI>0 %!%G\nv 19-|.9m( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(|%YyRaX Eukj2a )RA$E`!b 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
QX}O{LQR JJ@O5 A41*4!L= $g&,$7}O_ 二. 战前分析
!G E-5 \* 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
lc1?Vd$ 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
l/9V59Fv9 ,'[L6=# |uo<<-\jTO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)]x/MC:9r /* --------------------------------------------- */
y ,][ vector < int *> vp( 10 );
sYnf
# ' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XnC`JO+7M /* --------------------------------------------- */
cU
<T;1VQ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0'u2xe /* --------------------------------------------- */
?K,xxH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j8WMGSrrF /* --------------------------------------------- */
! bbVa/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`s
HrC /* --------------------------------------------- */
ZuZe8& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
yZ?|u57 [1{#a {4 MX!t/&X(n 1_JtD|Jy 看了之后,我们可以思考一些问题:
df@I C@`pB 1._1, _2是什么?
^q``f%Xt 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。
( iM*Y"Y 2._1 = 1是在做什么?
m(Ghe2T: 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。
#B7_5y^ 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。
lx9tUTaus/ _ dFZR o&45y& 三. 动工
=#)Zm?[; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+~~FfIzf# HPl'u'.Hg j8/rd I*cB
Ha template < typename T >
W rvSYqN class assignment
Fw,'a {
2<&lrsh T value;
<vS J<WY public :
b+/XVEsr assignment( const T & v) : value(v) {}
]pUf[^4 template < typename T2 >
,>(/}=Z. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i}SJ } ;
9MfBsp}c E?%SOU< .xJW=G{/ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
qMy>:,)Z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
vbT"}+^Sh &t.9^;( AIZs^
`_ ?VC[%sjwn class holder
G#{
Xd6L {
m$nT#@l5bH public :
C1=7.dPr template < typename T >
^R\et.W`s assignment < T > operator = ( const T & t) const
!OwRx5 {
:4 9ttJl return assignment < T > (t);
yZ7aH|Q81B }
_@U?;73"5 } ;
[k~V77w
14 R5O{;/w >KF1]/y< 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
*n9t~t6GHg !uaV6K static holder _1;
6ww4ZH?j Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
k.Tu#7 m1,?rqeb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1J$sIY,Ou 而不用手动写一个函数对象。
yEYlQ= [# OVr,
{[r TR2X' `:O CX](^yU_ 四. 问题分析
t~mbe 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。
L,!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。
Q-<,+[/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
s)_Xj`Q# 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
V}?d
,.m`{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{Rc!S? 8 _-^bAr`z 五. 问题1:一致性
/?<tjK' "H 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?|
US8pT|/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
w!$|IC U@#YKv struct holder
H.\gLIr {
C>%2'S^.b //
#$!(8>YJ template < typename T >
4VtI8f! T & operator ()( const T & r) const
Vc}#Ok {
g3B
zi6$m return (T & )r;
7:fC,2+ }
0bY}<x(; } ;
5xJyW`SWz `
VL`8 这样的话assignment也必须相应改动:
+eiM6* /0 ^[]GsF template < typename Left, typename Right >
EL_rh TWw class assignment
QbGc 9MM {
<]f
ru1 Left l;
dB{o-R Right r;
pJM~'tlHV public :
3#)I 7FG assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Tac7+=T template < typename T2 >
JffjGf-o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lq2Ah=FuN } ;
hrfu\cI ')pXQ 同时,holder的operator=也需要改动:
u nE h i:ar{ q template < typename T >
:W'Yt9v) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
J23Tst#s {
>;@ _TAF return assignment < holder, T > ( * this , t);
sGx"ja+ }
xyGk\= S 6nxX~k 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
F,2)Udim 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
VgfA&?4[ 5GD6%{\O return l(rhs) = r;
w2BIf[~t 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
d-%!.,F#W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0fgt2gA33 F@e9Dz| template < typename Tp >
I@dS/ class constant_t
nic7RN?F< {
yya"*]*S const Tp t;
<uGc=Du public :
asT*Z"/Q! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
fIOI template < typename T >
9}e`_z const Tp & operator ()( const T & r) const
w7Do#Cv {
=rBNEd return t;
FJ}RT*7_C }
sQt]Y&_/@ } ;
b&k !DeE &A=>x 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
jYAD9v% 下面就可以修改holder的operator=了
KiXXlaOs _YVp$aKDR template < typename T >
#KA,=J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?)=A[
{
]Lg$p return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N?`-$C ] }
CRy;>UI r+8%oWj 同时也要修改assignment的operator()
]Bo !v*12 wOH$S=Ba5, template < typename T2 >
/A3tY"Vn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X}?`G?' 现在代码看起来就很一致了。
#h'F6 j6wdqa9!~ 六. 问题2:链式操作
5&5
x[S8 现在让我们来看看如何处理链式操作。
l4c9.'6 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
ur\v[k= 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
-)%l{@Mr 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
qaK9E@l 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
BU|=`Kb|)) ?#|Y'%a" template < typename T >
M7R.?nk struct result_1
J!sIxwF {
'bN\8t\S typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
jOs&E^">&B } ;
B%95M| x:bJ1% 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
o"F=3b~:n 1`1U'ibhe template < typename T >
H.sHXuu struct ref
(ly4[G1y {
#T0uPK
; typedef T & reference;
9pN},F91n: } ;
d`>'< template < typename T >
D$|@:
mW struct ref < T &>
8c-r;DE {
<Wgp$qt; typedef T & reference;
$5XE'm } ;
>3R)&N , VT& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
h$`P|#V& -nP
y?>p"| template < typename T >
AS[yNCsjC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^O_E
T$ {
5 rpX"( return l(t) = r(t);
>sW9n[ }
w0n.Y-v4i 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。
b,]QfC 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2y/|/IW= 4L(/Z}( 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
\{W} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\A@Mlpe&t _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E/MD]ox +5 调用divide的对象返回一个add对象。
w'NL\> 最后的布局是:
Opc, {,z6 Add
`Pa z / \
tOx)t$ix Divide 5
V=%j]`Os / \
n&V \s0 _1 3
&)4#0L4 似乎一切都解决了?不。
E! '|FJ 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。
X 4\ 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。
&rY73qfP' 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:
'CiV=&3/ .W[ 9G\ template < typename Right >
r(g:b
^S assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%fY\vd2 Right & rt) const
SJ(<u2J] {
K0hmRR= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WP/?(%#Y }
eEvE3=,hg 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
y\M]\^[7 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。
p*F.WxB)4 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。
DEj6 ky 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。
XcfvmlBoD- 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。
8G&'ED_& 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?
7[=MgnmuC 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:
jQDXl .wj?}Fr?97 template < class Action >
}=.:bwX5 class picker : public Action
: b9X?%L~ {
Li[ :L public :
p%;n4*b2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
E0 ~\ A; // all the operator overloaded
g\;&Z } ;
kzq3-NTV mUFg(;ya 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。
x+niY;Z E 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:
y7a84)j3 WvV!F?uqZ template < typename Right >
%ZT@& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8_yhV{ {
W dM?{;
# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v(5zSo }
^! ?wh ;[pY>VJ( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
b#XY.+ *0 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。
WX@a2c.' v?\Z4Z|f template < typename T > struct picker_maker
zQpF,N<b {
Ct-^-XD typedef picker < constant_t < T > > result;
g<ZB9;FX % } ;
8RGU^& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JL[xrK0 {
jIpc^iu`, typedef picker < T > result;
eiTG } ;
kkvG= [FhFeW> 下面总的结构就有了:
a!iG;:K
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。
mU
d['Z 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。
?]1_ 2\M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:PJ5~7C 至此链式操作完美实现。
a#Yo^"*1 rd#O ] o5k7$0:t/ 七. 问题3
pAZD>15l" 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
zTP|H5HyK h^Bp^V5# template < typename T1, typename T2 >
d~ m,hCTe ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(c^ZFh2] {
IYZ$a/{P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3m2hB%SNb }
-SF*DZ mpcO-%a 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:
6
07"Z\ ;:2:f1_ template < typename T1, typename T2 >
aaa6R|>0 struct result_2
D\"F ?> {
#`kLU: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
K<#Q;(SF U } ;
~Vh< mt 1m c'=S{ 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?
8v|?g8e3 这个差事就留给了holder自己。
2m! T.$ B <et&r; $7\! template < int Order >
G]DSwtB?D class holder;
vh29mzum template <>
ONc-jU^ class holder < 1 >
{Z~5#<t {
gGdt&9z
% public :
5!tiu4LU template < typename T >
2.6F5&:($ struct result_1
;s$bVGHr {
9/LnO'&- typedef T & result;
-FxE!K } ;
wO>P<KBU template < typename T1, typename T2 >
d z- struct result_2
cV|u]ce%1 {
CVk.Ez6 typedef T1 & result;
q!r4"#Y"@Z } ;
CVa?L"lK template < typename T >
U&PwEh4uG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U/p|X) {
ke~S[bL%- return (T & )r;
W.|r=
}
D(z}c, template < typename T1, typename T2 >
zJxO\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&@&0n)VTd {
|mHxkd return (T1 & )r1;
X3# AYn, }
G/y@`A) } ;
Y\Grf$e -n>JlfCd2 template <>
B '@a36 class holder < 2 >
{Xj2c]A1 {
EKr#i}(x< public :
FF} A_ZFY template < typename T >
j1Ng[ struct result_1
xllk hD4F {
CLn}BxgD typedef T & result;
K0YUN^St } ;
@0v%5@ template < typename T1, typename T2 >
4fuKpLA struct result_2
7UV hyrl {
#<4/ * < 5 typedef T2 & result;
GM{J3O= } ;
9hNHcl. template < typename T >
D
on8xk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>sfH[b {
BS(XEmJn&j return (T & )r;
@ xBw' }
M~o\K' template < typename T1, typename T2 >
'K8emt$d+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C{5^UCJkg {
|1rKGDc return (T2 & )r2;
I7Uj<a=(q }
K]bw1KK } ;
S2!$ 0r |mg::' 0/g 0=dW= 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> >。
)"]Nf6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p,cw-lN 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Wwf],Ya
Qr n^T return l(i, j) = r(i, j);
hU]Gv)B 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<dd(i @y+Hb@ >. return ( int & )i;
Q^Lk^PP7 return ( int & )j;
i^O(JC 最后执行i = j;
v})-: 可见,参数被正确的选择了。
Z:e|~# @C=Dk `g~T #U\>d !.^%*6f ~"t33U6 八. 中期总结
faqh }4 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:
(:TZ~"VY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
QnJ(C]cW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{,Py%.vvR 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>&`S$1 o j,%<16f^A |V>_l'
/ \{Yi7V
Xv j)vfI> 1~|o@CO 九. 简化
5|pPzEA> 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
%YhM?jMW 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>h> 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
*fIb|r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<"SOH;w +-*/&|^等
/2&:sHWW 2. 返回引用。
chQCl3&e^ =,各种复合赋值等
Cxt_QyL? 3. 返回固定类型。
"y5LojdCs 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-9(9LU2 4. 原样返回。
.]IidsgM operator,
SZ*Nr=X 5. 返回解引用的类型。
P%nN#Qm operator*(单目)
lZI?k=rWv 6. 返回地址。
m%[Ul@!V operator&(单目)
:I)WSXP9h 7. 下表访问返回类型。
=;!$Qw4 operator[]
jJ B+UF= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.8I\=+Zi operator<<和operator>>
T*'?;u %~$P.Zh OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
w:0=L`<Eu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jIOrB} E/Ng template < typename Left >
B>!OW2q0D struct value_return
G[[hC[}I {
;hcOD4or template < typename T >
#$ Q2ijT0 struct result_1
-76l*=| {
='p&T|& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
UmC_C[/n? } ;
,{tK{XpS `RriVYc< template < typename T1, typename T2 >
s>VpbJ3S struct result_2
oU`J~6.&S {
l^ Q-KUI typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o(w xu) } ;
/Mg$t6vM } ;
h\@\*Xz<v /%P|<[<
[ Z%t"~r0PS 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D ^Cpgha {okx*]PIc 下面我们来剥离functor中的operator()
qVpV ZH! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
F"?OLV1B& Xc!0'P0T return l(t) op r(t)
Z fQzA}QD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
uq~Z return op l(t)
Vp5i i]B4 return op l(t1, t2)
!i`HjV0wS return l(t) op
x)h|!T=B~ return l(t1, t2) op
:zWI" return l(t)[r(t)]
>&mNC\PA return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=jWcD{;1I} 63EwV p/| 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
?mRGFS 单目: return f(l(t), r(t));
I1Jo 8s return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
42{\u 08Z 双目: return f(l(t));
LZ?z5U: return f(l(t1, t2));
*G6Py,- !f 下面就是f的实现,以operator/为例
Vo@gxC, ^V1iOf: struct meta_divide
Wvg+5Q {
}ob&d.XZ template < typename T1, typename T2 >
.w .`1
g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
S*5hO) C {
\@3B%RW0 return t1 / t2;
,y'E#_cTgQ }
" G&S`8 } ;
zP
F0M( Xv~v=.HNhk 这个工作可以让宏来做:
zOEdFU{x R;6$lO8C& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
m4=[e! template < typename T1, typename T2 > \
qVvQ9? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6hW ~Q 以后可以直接用
WaaF;|,( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2EU((Q`>=( 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
6w )mo)<X (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。。。)
D #`o Exy|^Dr0 nNN~Z'bG 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
V5ySOgzw, T=NF5kj-= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#%=6DHsK class unary_op : public Rettype
H;eGBVi {
g ss 3e& Left l;
L355uaj public :
IO*}N" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^iHwv*ss t,f)!D$ template < typename T >
'UW(0 PXw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q$<M2 {
\$iU#Z return FuncType::execute(l(t));
_~{Nco7T }
]+!{^h$ .w.jT"uD! template < typename T1, typename T2 >
6ojEEM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E6=JL$" {
'1jG?D return FuncType::execute(l(t1, t2));
-F-RWs{yS }
TN+iv8sT } ;
0# )I:5 r}9a31i /CE]7m,7~K 同样还可以申明一个binary_op
3Y
L Ub(8ko:8$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-Tzp;o class binary_op : public Rettype
{#Lj,o {
S m%\,/3 Left l;
+p:?blG Right r;
(D?%(f public :
#TXN\YNP binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BeNH"Y:E Gl4(-e'b template < typename T >
4GiHp7Y&A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sp2"c"_+ {
:FUefW m return FuncType::execute(l(t), r(t));
}Sxuc/%: }
0G`F Xj}L {Xc^-A[~ template < typename T1, typename T2 >
FRSz3^A w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iPD5
KsAOA {
`Wes!>Vh! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
mr4W2Z@L }
lJ'.1Z& } ;
Q?Y\WD 1feZ`P; =)2sehU/ 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
\e=Iw"yd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
tiTJ.uz6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
R.Plfm06Ue 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。
<3 b|Sk:T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=&5^[:ksB 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。。。
|qn`z- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$RFy9(> 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)
R>r@I_ 下面是修改过的unary_op
t,YnweH cJ}J4? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3!&PI class unary_op
o!\Q, {
')bas#=uP Left l;
HFtl4P ="k9
y public :
=J2cX` O!,WH?r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M_:_(y>l 3y[uH' template < typename T >
S,=#b
4\#% struct result_1
pd3=^Zi {
h.QsI`@f typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3N5un`K7 } ;
\~LwlO o%R ??'>kQ4 template < typename T1, typename T2 >
hPb erc2 struct result_2
8|Q=9mmWOh {
j56#KNAha typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:c*_W
/ } ;
_F2R
x@Y ^PNE6 template < typename T1, typename T2 >
xg|\\i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y<x;-8)* {
#><P28m return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^:Mal[IR }
JQo"<<[ bv NXA*0 template < typename T >
V!|:rwG2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PNSV?RT*pG {
n^a&@?(+ return OpClass::execute(lt(t));
_SW_I{fjr }
Ojh\H 2"'<Yk9 } ;
<]SI- 3ih3O &B3[:nS2 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
Epl\( 好啦,现在才真正完美了。
DCv=*=6w 现在在picker里面就可以这么添加了:
{\SJr: LNA5!E template < typename Right >
_gLj(<^9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
U= Gw( {
MeP,8,n' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
".Z1CBM( }
<kmH^viX 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。
(= T%eJ61 KKCzq
| {mkD{2)KQ ,?3)L
}.L\O]~{ 十. bind
pPa3byWf 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。
ib-)T7V` 先来分析一下一段例子
1+{V^)V? VbwB<nQl &&Uc%vIN int foo( int x, int y) { return x - y;}
"f1`6cx6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[myIcLp^aP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$*KM%M6 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
daX$=n 我们来写个简单的。
y5p)z" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"8NhrUX 对于函数对象类的版本:
~"Q24I zL%ruWNG template < typename Func >
LGau!\ struct functor_trait
)6t=Bel {
8B*XXFy\ typedef typename Func::result_type result_type;
u>K(m))5W3 } ;
Im<i.a
<` 对于无参数函数的版本:
RqONVytx iB1+4wa template < typename Ret >
"u H VX|` struct functor_trait < Ret ( * )() >
:/.SrkN(A7 {
.?Pghqq. typedef Ret result_type;
e2}5<
7 } ;
'a^'f]" 对于单参数函数的版本:
FxkxV GZ" 6>hW.aq} template < typename Ret, typename V1 >
JM&:dzyIP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
CY4ntd4M {
$ YPU(y typedef Ret result_type;
HQ7 } ;
/}ADV2sF 对于双参数函数的版本:
A_ftf7, FEF $4)ROv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
T1([P!g* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/Cl=;^) {
Gy3t typedef Ret result_type;
d~>d\K%v } ;
,WA[HwY- 等等。。。
hd'JXKMy 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
WlF}R\N! T\
cJn>kCn template < typename Func >
-!ARVf * struct func_return
Q&@~<!t {
^&Re-{ES] template < typename T >
"UVqHW1%K struct result_1
g%.;ZlK {
egd%,` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hE9UWa.Q> } ;
QrX 5Kwq *=KX0%3 template < typename T1, typename T2 >
G|LJOq7QB struct result_2
qGYru1 {
pAm
L typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E[nJ'h<h } ;
Tp.t.Qic } ;
5?yc*mOZ F s{}bQyQ &3:U&}I 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v?)u1-V0 ;r1.Uz( template < typename Func, typename aPicker >
NmH:/xU?^ class binder_1
oE;SZ"$x {
^=1:!'*3D Func fn;
=_@Q+N*]|( aPicker pk;
Yqz
B=" public :
W3HTQGV - /
tzt template < typename T >
(pud`@D;[ struct result_1
$yi[wwf4 {
,5 ylrE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Tg-HR8}X } ;
^gu; PAcbC|y template < typename T1, typename T2 >
0\X'a}8Bu struct result_2
?04$1n: {
EYaX@|) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L*'3f~@Q } ;
8YLS/dN0 w $&@etsW0/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Bt?.8H6Y JKMcdD?' template < typename T >
aP}%&{iC* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KD*q|?Z {
F,NS:mE return fn(pk(t));
q_gsYb }
,<cF<9h template < typename T1, typename T2 >
w~S~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~=#jr0IZ {
Qk_Mx" return fn(pk(t1, t2));
by{ *R }
~|!f6= } ;
mz<wYV* giNyD4uO ZBf9Upg 一目了然不是么?
*9?T?S|^$F 最后实现bind
(F.vVldBy jaOt"iU.B 2{gd4Kt6. template < typename Func, typename aPicker >
d$O)k+j picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[-pB}1Dxb {
3L5o8?[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}aJK^>^>A }
xdV $dDCT !arTR.b\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
6z2_b wo 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
eCI0o5U +'{@Xe} 十一. phoenix
+P//p$pE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
xy.di9 ,TdL-a5 for_each(v.begin(), v.end(),
>8>}o4Q/X (
\@eC^D2 do_
o@! !I w [
gvi]#| cout << _1 << " , "
tG"lI/ ]
50Kv4a" .while_( -- _1),
lDd8dT-Q. cout << var( " \n " )
1r-#QuV# )
rQ!X );
p#T^o]+ "v9i;Ba>+ 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:
YJ[Jo3M@j0 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
Ac@zTK6> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7lJs{$
P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
R8K?!Z ~H+W[r} R2%>y5dD template < typename Cond, typename Actor >
&9*MO class do_while
AWqc?K@ {
*\5o0~~8J Cond cd;
U}]uPvu Actor act;
?xgrr7 public :
N`Q[OFe template < typename T >
0
3/<A ^ struct result_1
nRL2Z5iO- {
W2CQk typedef int result_type;
|n_es)A } ;
^^m3
11= a|s64+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
HN j6Iw 3|FZ!8D template < typename T >
z$q:Yg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iOO1\9{@ {
>FRJvZ6 do
HcKZmL.wp {
5csqu^/y act(t);
6'^Gh B }
UVIR
P# while (cd(t));
B&Igm<72x return 0 ;
my|UlZ(qg }
)U':NV2 } ;
1sHaG bR*/d-v^
jRv j:H9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
nYv`{0S+m 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Oy `2ccQ# 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
e#uk+] 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
|,G=k,?_p 下面就是产生这个functor的类:
V`7^v: "
~X;u8m JnT1-=t. template < typename Actor >
52L* :|b class do_while_actor
(6WSQqp {
S/XkxGZ2 Actor act;
O [81nlhS0 public :
!83N.
gN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
KC`~\sYRN] Q;3v ]h_ template < typename Cond >
c_33.i"I} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
UQ ~7,D`=# } ;
0qV"R7TW @fVCGV?' {m&8Viq1
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
I'NE>!=Q 最后,是那个do_
;~ >E^0M 96&Y i7m=V T class do_while_invoker
+-|D$@8S {
\40d?N#D public :
M]Y72K^ template < typename Actor >
vX'@we7Q{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%ys-y?r {
pNHO;N[& return do_while_actor < Actor > (act);
>^ E }
oo:(GfO} } do_;
d/Z258 _Q:739& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
q hPvU(
, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
#0+`dI_5/ 最后来说说怎么处理break和continue
PUdJ>U 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。
NB z3j 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 ]