一. 什么是Lambda
2liJ^ ` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
K&,";9c 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,
!>V)x 7<Qmpcp = N}1yDN -w>ss& class filler
EqGpo_ {
]G
D`
f public :
1Vx5tOq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&r,)4q+ } ;
&YcOmI/MM
C,A/29R,s w0+X;aId 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:
J .VZD $7ix(WL<% bdY:-8!3 ,<'>jaC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6B%
h >x3lA0m rlA/eQrS 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+ ~5P7dh6 ~
rQ,%dH Yufjy=! =Xg/[J% 二. 战前分析
8]exsnZ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
PEm2w#X%L 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
<hj2'dU pkae91 kY!zBk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y4LUC;[n /* --------------------------------------------- */
Goc?HR vector < int *> vp( 10 );
T1*.3_wtP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
h6OQeZ. /* --------------------------------------------- */
"bDj00nwh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
RRB=JP{r /* --------------------------------------------- */
fU?#^Lg int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=*jFaj /* --------------------------------------------- */
u '/)l} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\wk;Bo /* --------------------------------------------- */
xOAq!,|V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
-egnMc67 M?UUT8, 5h`L W AB fZ5 UFq_~s 看了之后,我们可以思考一些问题:
T'vI@i9 1._1, _2是什么?
Ul9^"o 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
` =P_ed%&' 2._1 = 1是在做什么?
FZ?eX`, 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
"mQcc}8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2dkWzx <j>;5!4!} rU&Y/ 三. 动工
c6#E gN,X 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
p\&/m J sz=5` 5;HGS{` ~{tO8
] template < typename T >
qbfX(`nS class assignment
fc8ODk*;E {
+cqUp6x. T value;
oJr+RO public :
XLCqB|8`V assignment( const T & v) : value(v) {}
R|M]mwa^w template < typename T2 >
Y;_F ,4H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<tFq^qB } ;
yzp# qe{;EH* k}H7bZug 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#jg-q|nd 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GHd1?$ =3QhGFd [B;okW 8+}rm6Y+ class holder
||QK)$" {
x4c|/}\)*
public :
q%])dZ!lE template < typename T >
h`\$8oV assignment < T > operator = ( const T & t) const
4tLdqs {
G6zFQ\&f return assignment < T > (t);
~SBb2*ID }
[BD`h } ;
\ opM}qZ zgEN2d hZ*vk 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:
d;Y Kw1 U'ctO% static holder _1;
_MTZuhY Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
s0;a j<J 4h|*r ! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p4f9v:b[ 而不用手动写一个函数对象。
xRacgny:I ~9FL]qo }W}( k2r z~vcwiYAP 四. 问题分析
!;,\HvEZYw 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。
-_t4A * 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。
$rcv@-l 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T.;{f{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E|c(#P{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
tW|0_m>{ 4E 5;wH 五. 问题1:一致性
,Kj>F2{ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?s$d("~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
T(x@gwc w6!97x struct holder
%50)?J=zB {
u:|^L]{ //
T{Xd > template < typename T >
N? Jy T & operator ()( const T & r) const
v(yJGEf0 {
'4i8&p`/ return (T & )r;
H~s8M }
lM4 Z7mT / } ;
|3e+ K. 5Z_C(5)/Y 这样的话assignment也必须相应改动:
K9Mz4K_ ?ld&}|W~ template < typename Left, typename Right >
)S+fc= class assignment
N!~]D[D {
1!.-/ Left l;
njxLeDe- Right r;
q{9 \hEeb public :
2)\->$Q(H assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
37kFbR@x template < typename T2 >
;&CLb`<y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:po6%}hn } ;
P05`DX}r, vc"!3x-G* 同时,holder的operator=也需要改动:
rz_W]/G-P ]P wS3:x template < typename T >
YOLzCnI4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d]s^?=gM {
g=nb-A{# return assignment < holder, T > ( * this , t);
2k<#e2 }
oB5\^V$ }ZVond$y4 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
dVB#Np 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,==_u Hj
r'C?[ return l(rhs) = r;
rmA?Xlh\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
d*s*AV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&P9fM-]b
s qI7KWUR template < typename Tp >
o+{,>t class constant_t
&J2UAmB {
|#o' =whTl const Tp t;
mM&P&mz/D public :
nE8z1hBUq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
X,VI5$ template < typename T >
G(wK(P0j const Tp & operator ()( const T & r) const
+'gO%^{l {
5@>hjXi"Y return t;
zs]ubJC@ }
\u`P(fI!K% } ;
$,by!w'e:l xK_UkB-$i 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
dT'}:2 下面就可以修改holder的operator=了
i
kfJ! f Jkj7ty.J template < typename T >
'e]>lRZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(.!9 {
}O~D3z4l0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
A@<
! ' }
?aTH< B(Yg1jAe 同时也要修改assignment的operator()
q-Z<.GTq p3 5)K5V template < typename T2 >
aPxSC>p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
wX)'1H):T 现在代码看起来就很一致了。
GEy7Vb) Q +l{> sL 六. 问题2:链式操作
a({Rb?b 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%TN$ 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。
iWjNK"W 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。
S>x@9$( ym 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
BEb?jRMjLg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'L O3[G{ %52e^,// template < typename T >
;/+< N struct result_1
axC{azo| {
vT{(7m!Ra typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)XonFI } ;
Y S7lB KtAEM;g 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
I52nQCXi b~fl,(sZp template < typename T >
fsOlg9 struct ref
XixjdBFP {
-n"f>c_{> typedef T & reference;
~_;.ZZ-H] } ;
e^q^AP+* template < typename T >
1d49&-N struct ref < T &>
KF
*F {
r|}Pg}O typedef T & reference;
qdk!.A{ } ;
("=q-6$G J ##a;6@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
E^n!h06~G xp:I( template < typename T >
C\"C12n{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
YYI0iM> {
FP{=b/ return l(t) = r(t);
8?L-3/ }
.mrv"k\< 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。
]GRVU 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~-sgk"$ #QlxEs#% 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
qYe`</ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@+~URIG) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:twp95{R1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
![{/V,V]~ 最后的布局是:
Ye|gW=FUR Add
s +S6'g-- / \
dh{py Divide 5
'$yy / \
`TF3Ho\MC _1 3
]c_lNHssmq 似乎一切都解决了?不。
,e OZv=: 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
o\tw)_ > 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
OFv-bb*YZ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
K
..Pn17t Pt-mLINvG template < typename Right >
ffB<qf)?G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
QN#Lbsd Right & rt) const
NV{= tAR {
1A;,"8kBd return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,lCFe0>k!= }
yhK9rcJq6} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Qe7
SH{ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
[G+@[9hn% 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
_{LmJ?! 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Wvd-be 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
F-~Xbz% 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
jfvlkE-uK 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
):+^893) @!x7jPr template < class Action >
%PR,TWe class picker : public Action
C2iOF /4 {
ZS3T1
<z public :
kiin7 8W picker( const Action & act) : Action(act) {}
}]=A:*jD // all the operator overloaded
UK8k`;^KI } ;
`N7erM `yhc,5M Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
_{B2z[G} 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
)=N.z6? ^^xzaF template < typename Right >
4Im}!q5;:< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Br$/hn= {
oqK:
5| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JO87rG }
su-0G?c (d
<pxx Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}ZwnG=7T? 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。
OWN|W, 1mEW]z template < typename T > struct picker_maker
4uVyf^f\]f {
G0r(xP? typedef picker < constant_t < T > > result;
=Y3 d~~ } ;
d?CU+=A&| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
127@
TN" {
Oo\~'I typedef picker < T > result;
b\t@vMJ } ;
z8};(I>) wz'in 下面总的结构就有了:
0wETv 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。
B7'2@+( 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。
P6tJo{l8w picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
LGCeYXic 至此链式操作完美实现。
twTRw:.!f ~#zb Y7yzM1?t 七. 问题3
-1!s8G 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。
9+>%U~U< <DdzDbgax template < typename T1, typename T2 >
495(V(+5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]<O- {
t2%gS"
[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
jmnrpXaAx }
Fg^zz*e ;77q~_g$ 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:
`VOLw*Ci bNz2Uo!0K template < typename T1, typename T2 >
t== a(e struct result_2
6HR*)*>z_ {
%gx>| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
yz=6 V% } ;
'#8;bU Tb]' b 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?
"[]J[!}x 这个差事就留给了holder自己。
d e~3: SVyJUd_ c\eT`.ENk template < int Order >
#*K!@X class holder;
qT_E=)1 template <>
p$%g$K class holder < 1 >
E;x~[MA {
p/uOCQ|1l public :
,}42]%$G template < typename T >
}\\6"90g* struct result_1
vR\[I V? {
&28n1 typedef T & result;
@-qC".CI } ;
g7W\
& template < typename T1, typename T2 >
rO{"jJ
struct result_2
5B=Wnau {
p}swJ;S typedef T1 & result;
c)o[3o7 } ;
Pi|oO-M template < typename T >
V5ihplAk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7QkAr {
A,s .<TG return (T & )r;
=8fZG
t }
zuZlP template < typename T1, typename T2 >
DV~1gr,\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
DWH)<\? {
[f'DxZF- return (T1 & )r1;
0Z{(,GU }
#8d$%F)) } ;
NeyGIEP FR@ dBcJUU template <>
62LQUl]< class holder < 2 >
0-+`{j {
5OUe|mS public :
[0e]zyB+ template < typename T >
.tb~f@xL struct result_1
yMa5?]J {
_?2xIo typedef T & result;
u$[T8UqF } ;
m,TqyP# template < typename T1, typename T2 >
yx }Z:t struct result_2
6%_d m' {
;mb
6i_ typedef T2 & result;
OkO"t } ;
(Qq$ql27 template < typename T >
`"CF/X^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[P{Xg:0 {
6C/D&+4 return (T & )r;
t5N4d }
&/, BFx" template < typename T1, typename T2 >
Ec6{?\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a Ts_5q {
pp[? k}@ return (T2 & )r2;
{hRAR8 }
9AL\6@<a* } ;
73.o{V j`'=K_+nU ._tv$Gd@k 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> >。
8a)EL*LH` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
d*>M<6b- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
=C\S6bF% |$b 4{ return l(i, j) = r(i, j);
#G{T(0<F 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
V`WfJ>{;Z "3j0) return ( int & )i;
SKfv.9 return ( int & )j;
6y5arP*6e 最后执行i = j;
JrL/LGY 可见,参数被正确的选择了。
a*IJ)'S >LU*F|F]B vP~F+z
@g $uLzC] !s)$_tG 八. 中期总结
3P\I;xM 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:
P|(J]/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
y?unI~4tC 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Om1z
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<0LB]zDWe6 YHRI U Yd O@=mN*<gg0 mmKrmM*1 ~!nd'{{9 ntkinbbD 九. 简化
Jb$z(?S 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
2E1TJ.[BS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
lb6s3b 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
0F~9t! 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0,A?*CO +-*/&|^等
4*,q1yK 2. 返回引用。
s,29_z7 =,各种复合赋值等
yR$_$N+E 3. 返回固定类型。
FXSDN268 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Y}#^n7*w~ 4. 原样返回。
uHIWbF<0oo operator,
LK%B6-;~- 5. 返回解引用的类型。
:hr@>Y~r operator*(单目)
gdZVc9_ 6. 返回地址。
dB,#`tc=, operator&(单目)
lKD@2 7. 下表访问返回类型。
Iw:("A&~ operator[]
bYgYP|@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ppD~xg] operator<<和operator>>
,Df36-74v5 :y
%~9= 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。
c\'pA^m6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Jqj6L993e /t^lI%& template < typename Left >
iLgt_@g struct value_return
(KMobIP^ {
W9Lg}[>:) template < typename T >
Ny'v/+nQ struct result_1
eC{Z {
DmrfD28j~F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
csM|VNE> } ;
t5APD?5 c %Eh%mMb^ template < typename T1, typename T2 >
M!l5,ycF struct result_2
bx^EaXj(r {
)It4al^\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
NXNon*" } ;
L#
1vf } ;
90ag! N8q Z{CWn 49$4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
P$ef,ZW" IR8&4qOs 下面我们来剥离functor中的operator()
CEq]B:[IC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
BZc- 3/=QZ8HA&- return l(t) op r(t)
@e0skc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z^6(&Rh return op l(t)
Le
JlTWotC return op l(t1, t2)
R<-C>D return l(t) op
] *VF Ws return l(t1, t2) op
\X.=3lc& return l(t)[r(t)]
5yiiPK$qr return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
O9X:1>a@i %,cFX[D/) 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:
08?MS_ 单目: return f(l(t), r(t));
o'C.,ic?C return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,HkhK bQ 双目: return f(l(t));
xt,L* B return f(l(t1, t2));
v@uaf=x- 下面就是f的实现,以operator/为例
N pND/ QU!'W&F6 struct meta_divide
},aWCvJL {
U"Hquo template < typename T1, typename T2 >
,1;8DfVZV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~yH>Ko9F} {
xyjVdD\ return t1 / t2;
LA`VqJ }
51 +M_~ } ;
9r+O!kF( &:I
+]G/W 这个工作可以让宏来做:
;Fem<p)V :t{vgi D9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
V<V\0n!0 template < typename T1, typename T2 > \
Rw\C0' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
lJzy)ne 以后可以直接用
J1p75c% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
u1{ym_ 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
"I}Z2 (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。。。)
.83v~{n )|x%o(n 4G8nebv 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
JD{MdhhV soq".+Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bxdXZBn class unary_op : public Rettype
)ozcr^ {
i`KZ, Left l;
3[=`uO0\7 public :
yD"0=\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$C05iD #xP!!.DF( template < typename T >
_0W;)v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H
:
T N {
>GznG[Ku return FuncType::execute(l(t));
XJh:U0 }
<P^hYj-swh .FKJyzL template < typename T1, typename T2 >
;sChxQ=.^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q-`{PJ(p {
!rXcGj(k return FuncType::execute(l(t1, t2));
'>e79f-O) }
"@{4.v^}! } ;
%Nm @f' H9~%#&fF Y%/ YFO2vb 同样还可以申明一个binary_op
3Rd`Ysp {,Bb"0 \ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^RV class binary_op : public Rettype
("?&p3];b {
*^D@l%av; Left l;
fK'.wX9 Right r;
&]VQR2J}: public :
GOf`Z'\xt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v_z..-7Dq+ 9k\)tWe template < typename T >
?Q96,T-)
c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JY2/YDJ {
V#NG+U.B return FuncType::execute(l(t), r(t));
qX5yN| A4 }
382* (T|TEt template < typename T1, typename T2 >
sTtX$&Qu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x6^l6 N {
<&5m N return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
oTCzY Y }
/2;dH]o0 } ;
iuC7Y| gB>imr#e& JiFA]M`^Q 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
D XV@DQ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
C$<"w, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p}3NJV 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。
+Edzjf~Tt 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KVB0IXZC~ 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。。。
(j' {~FB 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H8@8MFz\ 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)
T[;;9z 下面是修改过的unary_op
}*
QO]_U? ZFS7{: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'>j<yaD' class unary_op
^rv"o:lF {
TE^7P0bh Left l;
HH)"]E5 g(/{.%\k public :
EgTFwEj ^0^(
u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n*Q`g@` i S% template < typename T >
*AZ?~ i^o struct result_1
8-7dokg> {
B?LXI3sQZ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kG/X"6pZ } ;
|6E
.M1 bpCNho$ template < typename T1, typename T2 >
^[k0k(_ struct result_2
b"``D ? {
LP:nba : typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Sw)i1S9 } ;
WsR+Np@c ]q{
PDZ
template < typename T1, typename T2 >
TyF{tuF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k#O,j pbB {
c-kA^z{f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@F>F#-2 }
'0|o`qoLzA 5IW8=$k~.) template < typename T >
z{:-!oF&CB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yd:Q`#7A {
>3 l=*|9 return OpClass::execute(lt(t));
$r\"6e }
rK1-Mu H;NbQ } ;
q$[n`w- ]H ~Y7\N-v nnwJYEi 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
p3c"ZPO~z 好啦,现在才真正完美了。
qI%&ay"/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
5t\HJ`C1Z 3JO]f5 template < typename Right >
2*[QZ9U[@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ACg;CTBb {
h}Rx_d return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
zI^]esX!2_ }
yto[8;)_ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
k$N0lR4:p ~`qEWvPn %'bJ: yb2}_k.JG !^w
E/ 十. bind
Y9Z]i$qS&k 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。
ve Tx, \6@ 先来分析一下一段例子
Apj; ?A?F.n` aJhxc<"e int foo( int x, int y) { return x - y;}
[Wi1|]X"G bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a~PK
pw2% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0|c}p([~ 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。
rf.`h{!! 我们来写个简单的。
Ag9?C* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
GIyF81KR 3 对于函数对象类的版本:
s@8w-]" -]srp;=i template < typename Func >
IgIYguQ struct functor_trait
3B0PGvCI1 {
Cr C=A=e typedef typename Func::result_type result_type;
Qkcjr]#^$ } ;
.ubE2X[ ][ 对于无参数函数的版本:
0hY{<^"Y 5]5 KB; template < typename Ret >
s58C2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
&@% $2O.3 {
h6~$/`&]b typedef Ret result_type;
'Gl&Pa1g? } ;
0[Ht_qxb 对于单参数函数的版本:
pO7Zs v{aq`uH template < typename Ret, typename V1 >
-VxDNT}Tr struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
bD^b {
A9BX_9}] typedef Ret result_type;
k{;,6H } ;
A A^{B 对于双参数函数的版本:
!3X0FNGq .8(OT./ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4_A0rveP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ntFT>g{B {
Ep9W- n?} typedef Ret result_type;
`h:34RC; } ;
#@HF<'H}mu 等等。。。
Gg Jf7ie4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[NMVoBvG 7%f&M>/ template < typename Func >
;oZ)Wt struct func_return
js iSg/ {
M?m,EQh. template < typename T >
#$1Z struct result_1
jTO),
v:w {
Wbr+KX8) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&xRo^iV? } ;
0}!\$"|D wLK07e( template < typename T1, typename T2 >
@)o^uU T struct result_2
ry9T U {
#@<9S{F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{|I;YDA } ;
!;?+>R)h } ;
i&{DOI%w dXF^(y]l AbZKYF
P 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$Y69@s %f 3EJt%}V$k template < typename Func, typename aPicker >
PRHCrHs class binder_1
0lhVqy}:}o {
ggJO:$?$L Func fn;
^0/j0]O aPicker pk;
!pD*p)`s public :
>=[(^l g$b<1:8 template < typename T >
X5j1`t, struct result_1
0#nPbe,Lj {
o!)3? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:j+ ZI3@ } ;
:Nz9xD$S5 z CvKDlL template < typename T1, typename T2 >
e)(wss+d7P struct result_2
#{?qNl8F*J {
|UX(+;n
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-3Hy*1A. } ;
E{|W(z,
K*~0"F>"0 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
YJ\Xj56gv RJd(~1 template < typename T >
*{L)dW+: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NuQdSj_> {
, GP?amh return fn(pk(t));
iv4H#rJ }
,%M$0poKM template < typename T1, typename T2 >
sVOyT*GY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YB2VcF.LU {
ee^{hQi return fn(pk(t1, t2));
h-`}L= }
|>dI/_' } ;
0eDHu uC(V bcE._9@@ 一目了然不是么?
OG>}M$Ora 最后实现bind
zd >t-?g 'Wmx)0) 7_inJ$ template < typename Func, typename aPicker >
%5"9</a&G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
8~@c)Z; {
[J?aD`{#O return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/7Cc#P6 }
]QlwR'&j/n paCV!tP 2个以上参数的bind可以同理实现。
%D\[* 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。
>JFO@O5 ~d|A!S` 十一. phoenix
f Sa"%8% Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
r{L>
F]Tw PgF*
1 for_each(v.begin(), v.end(),
of%Ktm5Qi (
'!!CeDy do_
-"'j7t: [
}HFN3cq;C cout << _1 << " , "
U`, 6 * MS ]
i:Y^{\Z?V .while_( -- _1),
<7/R,\Wg~ cout << var( " \n " )
Z`ID+ )
OR~8sU );
0" R;uvkg[o 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:
OEA&~4&{7 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
K*LlW@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5YE'L. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
IP xiV]c Hq:X{)" V5V
bJBpf template < typename Cond, typename Actor >
m
Bu class do_while
4i)1'{e {
qouhuH_WtJ Cond cd;
! >(7+B3E* Actor act;
+"
.X
)avF public :
@\0ez<.p} template < typename T >
BC&S> #\ struct result_1
;=)k<6 {
=_JjmTy;a typedef int result_type;
xHvZV<# } ;
K[Y I4pt7 <wN}X#M do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
81? hY4 -$,TMqM template < typename T >
FtP0krO( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t<.)Z-Ii {
S 6@u@C do
}7|1 {
lA|
5E? act(t);
cLpYW7vZ[
}
7Wf/$vRab while (cd(t));
SoW9p^HJ return 0 ;
}aa'\8 }
! ` } ;
H%qsjB^ ^me-[
5 ugdQAg 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;#g"( 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。
PCHu#5j_a 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。
B3pCy~*5 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。
2J7:\pR^ 下面就是产生这个functor的类:
/?uPEKr |7'df &CA o5Dk:Bw template < typename Actor >
$Xv* ,Bq class do_while_actor
DrKP%BnS {
bkOv2tZ Actor act;
?ZV/U!y public :
Ci@o|Y }tP do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
f',Op1o ity & v9 template < typename Cond >
e>} s;H, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b1(T4w6 } ;
)Kc<j!8-[ j$M h+5 *RI]?j%B 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G)EU_UE9 最后,是那个do_
pj\u9
L_ #{\J
Nb+w% R{C(K(5/ class do_while_invoker
SL Ws*aq {
}n]Ng]KM` public :
f}o\*|k_| template < typename Actor >
!y\'EW3|G do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,82S=N5V! {
iFd+2S% return do_while_actor < Actor > (act);
&C`Gg< }
+^` I?1\UF } do_;
vNyf64)
-WY<zJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|6.l7u?d 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JB%',J 最后来说说怎么处理break和continue
vk}n,ecl 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。
bBiE 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 ]