一. 什么是Lambda
p$,ZYF~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
e,@5`aYHM@ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
B[7Fq[.mh @F!oRm5 mFuHZ)iQG W!b'nRkq class filler
r]bG,?| {
VO7&<Y}{x public :
{6>:=?7]R void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Pt7yYl&n7^ } ;
v}uzUY cnU()pd !/EN 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
##yH*{/& nm@.]
"/ j
k/-7/r 249DAjn+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
eY'RDQa 'F^"+Xi
#UqE%g`J 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2;ac&j1 ZtOv'nTD 1,pPLc( 8}|!p> 二. 战前分析
l }]"X@&G 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
[}?E,1Q3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
f(*iagEy <-=g)3_ tjcG^m} _ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y7.oy" /* --------------------------------------------- */
,TQ;DxB}=E vector < int *> vp( 10 );
C=P}@| K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[LKzH!
/* --------------------------------------------- */
g,\O}jT\' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&nwk]+,0W# /* --------------------------------------------- */
LOe l6Ui int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
I\$?'q> /* --------------------------------------------- */
wI#R\v8(`n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0Q:l,\lY /* --------------------------------------------- */
Gs(;&fw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/*m6-DC fI-f Gx Eyg F,>.4 C&RZdh,$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
pw=o}-P{ 1._1, _2是什么?
s#)0- Zj 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。
o(oD8Ni 2._1 = 1是在做什么?
d+&w7/F 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-W~1 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。
p)* x7~3e OT}P0
~4s ~Da-|FKa> 三. 动工
z/f0.RJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L
[X"N fWl #CI\] 3F{R$M} (Iv*sd
* template < typename T >
wo\O0?d3{ class assignment
E#c9n%E\sz {
D]+@pKb T value;
rVDOco+w public :
dp*E#XCr1 assignment( const T & v) : value(v) {}
6MelN^\[7 template < typename T2 >
F|?}r3{aJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C$`^(?iO/ } ;
P+Sgbtc w9CX5Fg H8qWY"<Vd 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)Xice=x9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
'LG
)78sk ;!#IRR rh6 e X6n8Bi9Ik class holder
L#`X;: {
C@@PLsMg public :
D1Q]Z63, template < typename T >
]|B_3*A assignment < T > operator = ( const T & t) const
p}|<EL}Z9 {
H.)J?3 return assignment < T > (t);
G PL^!_ }
^6PKSEba } ;
->J5|c# *!`bC@E y+$a}=cb0 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:
Ba9"IXKH +D M,+{} static holder _1;
%=i/MFGX Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
YG6Y5j[-X~ HK`r9frn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pzxlh(a9 而不用手动写一个函数对象。
,A>cL#Oe F-2Q3+7$ /D;cm CiIIlE4 四. 问题分析
:<xf'. 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。
H=*2A!O[_ 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。
>*]B4Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,-1d2y 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M0woJt[& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
q`HK4~i, $QaEU="Z 五. 问题1:一致性
S
vW{1 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8FQNeQr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0D}k ^W `6{4?v struct holder
{1'M76T {
cEEnR1 //
F& ['w-n% template < typename T >
/5Xt<7vm8 T & operator ()( const T & r) const
%TzdpQp" {
phy:G}F6% return (T & )r;
Ss'Dto35Q }
|kqRhR(Ei } ;
(YHK,aC>u eyG[1EEU 这样的话assignment也必须相应改动:
@Pf['BF" aa\?k\h'7X template < typename Left, typename Right >
CjLiLB
class assignment
6' 9zpe@` {
(b+o$C Left l;
}\vw>iHPX@ Right r;
Gvquv\ public :
%`]fZr A]# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8!7`F.BX template < typename T2 >
Wfh+D[^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
mxTuwx
} ;
6#kK K]ds2Kp& 同时,holder的operator=也需要改动:
Sh 7ob2 C59H|
S template < typename T >
*%2,=
p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?P Mi#H {
3q`Uq`t4mR return assignment < holder, T > ( * this , t);
57:27d0y }
T$tO[QR/ *TYOsD**9 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
1#nY Z% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9+:<RFJ M|qJZ#{4> return l(rhs) = r;
Zu/1:8x 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Z xR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Qz([\Xx: ;%O>=m'4 template < typename Tp >
EP8R[Q0_" class constant_t
W!
GUA< {
Fj1'z5$ const Tp t;
R3E|seR public :
10r9sR constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$H1igYc template < typename T >
A"~Oi const Tp & operator ()( const T & r) const
BV]$=
e' {
wQ\bGBks return t;
=[`gfw }
;>jOB>b{h } ;
XF99h&;9 <Sp>uhet1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l"9$lF} 下面就可以修改holder的operator=了
y(jd$GM| iU4Z9z! template < typename T >
: W0;U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'! ~s= {
ilFS9A3P return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
tj[-|h }
,w7ZsI4:[ d6~d)E 同时也要修改assignment的operator()
@<44wMp Z^GXKOeq template < typename T2 >
h($Jo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{D4N=#tl 现在代码看起来就很一致了。
/
2h6 L$= a,$ 六. 问题2:链式操作
ux>LciNq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
TJkWL2r0c 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。
[P%'p-Hg_ 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。
910N1E 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。
\$2zF8 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6('xIE(R l7uEUMV template < typename T >
yeN(_t2. struct result_1
#,rP1#? {
K=!?gd!Vw typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!&Us^Q^ } ;
\D}$foHg 4
zipgw 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
A|BN>?.t WmZ,c_ template < typename T >
*5R91@xt struct ref
c_syJ< {
y?8V'.f| typedef T & reference;
Fzn#>`qG } ;
_)^`+{N< template < typename T >
A]m_&A# struct ref < T &>
kk+:y{0V {
K?,`gCN}v typedef T & reference;
,pVq/1 } ;
{fu[&@XV ufS0UD8%H 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
hPrE n16TQe"8 template < typename T >
*ZF:LOnU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
s:Z1
ZAxv {
mp17d$R- return l(t) = r(t);
3H,>[&d }
)-S;j)(+ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
T%1Kh'92 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
H^8t/h |p":s3K"Hy 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
]d,#PF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R!7a;J} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E1Rz<&L +5 调用divide的对象返回一个add对象。
30L/-+r1 最后的布局是:
dhI+_z Add
K${CHKFf / \
Oa-~}hN Divide 5
bv'Z~@<c / \
S-G#+Ue2 _1 3
fFd"21> 似乎一切都解决了?不。
f'B#h;` 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
K yp(dp> 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
{;?bC' OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
v{TISgZ 1Yy*G-7} template < typename Right >
RUlJP assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
f`_6X~
p Right & rt) const
]\oE}7K%r {
f{f|frs return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cUZ^,)8
Z }
U%_6'5s{^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?=\_U XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
v$bR&bCT 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。
u3_AZ2-; 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。
w}Xy;0c 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。
4L[-[{2 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?
\}NZ]l 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:
QD*(wj -vBk,;^> template < class Action >
Ix'GP7-m_ class picker : public Action
($:JI3e[; {
5 }F6s public :
)J!=X`b picker( const Action & act) : Action(act) {}
/S)&d N` // all the operator overloaded
i@`T_&6l } ;
y{1|@?ii sK`pV8&xq Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
b:(*C 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
>rzpYc'~w S]&7 template < typename Right >
&1,qC,:! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
AJ-~F>gn {
z}*74lhF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]e]l08 }
fIcra XP_V Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
n{r_Xa 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
0P6< 4 e+>&?
x template < typename T > struct picker_maker
&fWYQ'\> {
U2VnACCUZs typedef picker < constant_t < T > > result;
^LJ?GJ$g } ;
J0"<}" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?$FvE4!n {
B|n<{g[-cM typedef picker < T > result;
/-jk_8@a } ;
EL-1o02- <y5f[HjLy 下面总的结构就有了:
`jB2' 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。
WXC}Ie 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。
S)d_A picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
rJl'+Ae9N| 至此链式操作完美实现。
#y%?A; LXQ-J !t92_y3 七. 问题3
YKs^aQm# 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。
:i ft{XR' gAgP(" template < typename T1, typename T2 >
'^Ce9r} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2KC~;5 {
(J^2|9r return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;l6tZ]-" }
e'Th[ wJ xlWTHn!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:
z!6:Dt6^ p6'wg#15 template < typename T1, typename T2 >
*S@0o6v struct result_2
d^.fB+)A3 {
(l3P<[[? typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
sS|N.2* } ;
_GK3]F0 Qv@Z# 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?
|%~sU,Y\( 这个差事就留给了holder自己。
i%)Nn^a;T zWh[U'6 W!BIz&SY:- template < int Order >
cCH2=v4hU class holder;
X%._:st template <>
9
6'{ES9D class holder < 1 >
yy6?16@ {
"cUCB public :
uR7\uvibUO template < typename T >
:9`T.V<? struct result_1
4X &\/X {
:3x |U,wC typedef T & result;
Q0j$u[x6s } ;
Ya)s_Zr7 template < typename T1, typename T2 >
HjAQF?;V struct result_2
^#4?v^QNh {
?#LbhO* typedef T1 & result;
4F+n`{~ } ;
DEw_dOJ( template < typename T >
kt; |
$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H `V3oS~} {
(fjAsbT return (T & )r;
Bld $<uU }
*XK9-%3 template < typename T1, typename T2 >
MMfcY
3#% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
oZV=vg5Dq {
eiaLzI,O return (T1 & )r1;
{rG`Upp }
[J|)DUjt } ;
THM\-abz }bVWV0Aeim template <>
-PSI^%TR# class holder < 2 >
w8Mi:;6 {
m b\}F9 public :
zW_V)UNe template < typename T >
/i]!=~\qFs struct result_1
YpT x1c- {
o0p%j4vac typedef T & result;
t1)b26; } ;
0UmK S\P template < typename T1, typename T2 >
c2z%|\q struct result_2
'V5^D<1P {
MhNDf[W> typedef T2 & result;
I"]5B } ;
^ )Lh5 template < typename T >
Xh/i5}5 t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,f4mFL0~N {
L$GhM!c return (T & )r;
yVyh'd:Ik }
"bRg_]\q6 template < typename T1, typename T2 >
*JX)q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[UVxtM J {
>69+e+|I return (T2 & )r2;
$Wy7z^t }
Q)c$^YsI } ;
e'oM%G[ ai(<"|( bc"E=z 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> >。
}*~EA=YN; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gOI#$-L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.(,4a<I?%N zv]-(<B return l(i, j) = r(i, j);
iAX\F` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
U
n#7@8, j[XA"DZR< return ( int & )i;
@+VvZc2Y return ( int & )j;
"msCiqF{z 最后执行i = j;
Tw{H+B"uVz 可见,参数被正确的选择了。
={?} [E ${#5$U+kI ^j?\_r'j L!3AiAnr "3{xa;c 八. 中期总结
~pn9x;N%H 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:
6y,M+{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:z%vNKy1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&+-ZXN 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
S<f&?\wK=v J_s?e#s =z]&E 78Y K,[g<7X5 2*Uwp;0 O`O{n_o^u 九. 简化
aC>r5b#: 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。
TR rO- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Hw5\~!FX 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:
0}q ij 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/>XfK,c- +-*/&|^等
Z&=K+P 2. 返回引用。
BBw`8! =,各种复合赋值等
zh'TR$+\hO 3. 返回固定类型。
e|
(jv<~r 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
l^ni"X 4. 原样返回。
|EaGKC(
operator,
`LnL d;Z 5. 返回解引用的类型。
V-CPq operator*(单目)
!W/O g 5n 6. 返回地址。
$Trkow%F] operator&(单目)
=1lKcA[z 7. 下表访问返回类型。
g/so3F%v
. operator[]
D5)qmu 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6g!#"=ls; operator<<和operator>>
?L#C'Lz2+ cD8.rRyD 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。
Q{!lLka 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
M}}9 3O<<XXar template < typename Left >
qFW-
~T struct value_return
^aDos9SyV {
gLQWL}0O template < typename T >
x;LyR struct result_1
:7IL|bA< {
P"_x/C(]@J typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&by,uVb=|{ } ;
!,Wd$UK 7|T<dfQk template < typename T1, typename T2 >
%96JH
YcX struct result_2
{$>*~.Wu {
OekcU%C typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Kwfrh? } ;
WUAjb,eo } ;
knpb$eX4 /^qCJp` skdSK7 n 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
pq*b"Jku1 fu9y3` 下面我们来剥离functor中的operator()
LLg ']9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7i~::Z < GY<Y, return l(t) op r(t)
*-Y77p7u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*D F5sY return op l(t)
('W#r" return op l(t1, t2)
KU3lAjzN return l(t) op
C;wN>HE return l(t1, t2) op
b#P, return l(t)[r(t)]
`8\pihww return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
QY-P!JD >Fz_]z 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:
b`E0tZcJ 单目: return f(l(t), r(t));
gPe*M =iF return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0gHJ%m9s 双目: return f(l(t));
w@.E}%bwq return f(l(t1, t2));
A2Rr*e 下面就是f的实现,以operator/为例
b0x9} 88d0`6K-9 struct meta_divide
y ']>J+b0 {
H0
km*5Sn template < typename T1, typename T2 >
gnNMuqt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{{f%w$r( {
s[h'W~ return t1 / t2;
-n!.PsGO> }
I
o7pp( } ;
9fvy)kX;s ;38DB o 这个工作可以让宏来做:
sqei(OXy i5|A\Wv" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@pY AqX2 template < typename T1, typename T2 > \
xv 's52x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s}`ydwSg8 以后可以直接用
w@nN3U+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;_of' 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
r3hjGcpaX (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。。。)
c_O|?1 QgEG%YqB bL!NT}y` 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
f'aUo|^? "2
ma]Ps template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8~EDmg[ class unary_op : public Rettype
/%$'N$@f {
Cq u/(= Left l;
vC$[Zm public :
QZ"Lh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WY?(C@>s p{t2pfb template < typename T >
Sq UoXNw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<QugV3e {
!a~>;+ return FuncType::execute(l(t));
d'kQE_y2. }
tu6c!o,@ z++*,2F template < typename T1, typename T2 >
8 ]dhNA5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p<`q^D {
0DIaXdOdW+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
n+rAbn5o$ }
g*b% } ;
%$Wt"~WE"O '- 4);:(^ N3MMxm_u 同样还可以申明一个binary_op
O%tlj@? jWiB_8-6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=JOupw class binary_op : public Rettype
q3VE\&*^F {
OlRBvfoh8 Left l;
k^p|H: Right r;
MH 'S,^J public :
Mm:6+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.O3i"X] c|:H/Y2n| template < typename T >
MH?|>6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PD$ay^Y {
V~&P<=8;Wl return FuncType::execute(l(t), r(t));
hh{4r} | }
G! zV=p ^uMy|d template < typename T1, typename T2 >
| 5Mhrb4. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3:YZC9 {
R8c1~' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:v* _Ay }
Ol~sCr } ;
vE>J@g2# +Ys<V s)_7*DY 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
]V<[W,*(5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:w#Zs)N DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ya5;C" 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。
pTST\0? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{Rc/Ten 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。。。
&%>l9~F'~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
37v!:xF! 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)
tt{,f1v0t 下面是修改过的unary_op
.2C}8GGC' Fm`hFBKW template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>E#| H6gx
class unary_op
y)"aQJ> {
Qa5<go{ Left l;
9 @!Og(l LU?X|{z public :
3:PBVt= iJZqAfG{m? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;jfjRcU 0X~
template < typename T >
TixHEhw struct result_1
gkI(B2,/ {
mSY;hJi typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ss@\'K3e } ;
PQa{5" KX"?3#U#Fm template < typename T1, typename T2 >
t*.O >$[ struct result_2
.YYiUA-i9n {
PM=Q\0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0 oEw1!cY } ;
y/$WjFj3" !qV{OXdrB template < typename T1, typename T2 >
gLsl/G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zg.' {
hWJ\dwF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^e"BY( }
=V5<>5"M? U8c0N<j template < typename T >
_.' j'j% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HN7(-ml=B {
)r~$N0\D return OpClass::execute(lt(t));
%DqF_4U 9 }
A@Z&ZBDg y5kqnibh@ } ;
czi$&(N0w$ %ErLL@e L
Bb&av 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
jF<Y,(C\ 好啦,现在才真正完美了。
rqxoqc Z 现在在picker里面就可以这么添加了:
}W#Gf.$6C @g
}r*U? template < typename Right >
*Y?rls ` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<T)9mJYr {
ctTg-J2. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
u_dTJ,m }
ZK[4 n5} 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。
izebQVQO* azr|Fz/ %Nwap~=H; S)iv k x beRpA; 十. bind
B[F x2r`0 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。
R(74Px,/ 先来分析一下一段例子
>)=FS.?] t4GG@` Fx0E4\- int foo( int x, int y) { return x - y;}
M n`gd# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&{!FE`ZC_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Y/2@PzA| 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。
v,bes[Ik 我们来写个简单的。
[M 65T@v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^Y8?iC<+ 对于函数对象类的版本:
b6RuYwHWV0 {VE\}zKF template < typename Func >
#Q.A)5_ struct functor_trait
"EQ`Q=8 {
cgNK67"( typedef typename Func::result_type result_type;
\EuMzb"G9p } ;
'H`aQt+ 对于无参数函数的版本:
e[$=5U~c 8)s}>:} template < typename Ret >
Rb
Jl; struct functor_trait < Ret ( * )() >
oS 7 q#` {
0j %s
H typedef Ret result_type;
-|\V' } ;
;+'x_'a 对于单参数函数的版本:
NTASrh 5D8V)i template < typename Ret, typename V1 >
@Hw#O33/' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4:.yE|@h[ {
kO{A]LnAH typedef Ret result_type;
X=USQj\A } ;
\HF|&@}hU 对于双参数函数的版本:
w! ,~#hbt6 }b)7gd= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
yDg`9q.ckm struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
eU&[^ {
]dHU typedef Ret result_type;
.t*MGUg } ;
FloCR=^H 等等。。。
z$ZG`v>0 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~2+J]8@I] {U?/u93~
template < typename Func >
hm*1w6 = struct func_return
@W[`^jfQ {
X31[ template < typename T >
|=fa`8mG struct result_1
[v( \y {
Q '/v-bd?o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/FJ )gQYA } ;
Aj((tMJNOw {&nL'R template < typename T1, typename T2 >
uDvZ]Q|. struct result_2
~,3+]ts='\ {
o *)>aw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L}5nq@Uu) } ;
.xo#rt9_"= } ;
LfOXgn\ hg[ob+" %"B+;{y(5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}iZO0C j;6kN-jx template < typename Func, typename aPicker >
M6l S2 class binder_1
D@A@5pvS {
70hm9b-
Func fn;
6..G/,TB aPicker pk;
:ZX#w`Y public :
D]X&Va 1(t{)Z< template < typename T >
-i*{8t struct result_1
RG[b+Qjn {
3}*)EC typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8 :B(}Y4K } ;
*{[jO&&J t)o!OEnE template < typename T1, typename T2 >
)RV.N}NU struct result_2
<*k]Aa3y {
uU_lC5A| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;%wQnhg } ;
*%'nlAX6% KYBoGCS > binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
FbO\ #p s h[HFZv~{ template < typename T >
zv/owK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T6_LiB@ {
_UU- return fn(pk(t));
DvL/xlN }
mz)Z
=`hy template < typename T1, typename T2 >
9?W!E_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/WqiGkHV* {
%z1y3I|`[t return fn(pk(t1, t2));
$;~ }
{Aq2}sRl{ } ;
))Q3;mI" K`%{(^}. C.su<B? 一目了然不是么?
,Hq*zc c 最后实现bind
cvSr><( O$SQzLZx& (rF XzCI template < typename Func, typename aPicker >
`wrN$& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+2Xq+P {
wP-BaB$_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Y243mq- }
L{)*evBL R/5@*mv{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
P:Nj;Cxh 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。
Vm6
0aXm_ R|tf}~u !x 十一. phoenix
Xh'_Vx{.j` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
xi3 Zq[aC0%+ for_each(v.begin(), v.end(),
M$L ;-T (
[OTZ"XQLI do_
)GgO=J:o [
.MUoNk! cout << _1 << " , "
..u2IdEu ]
PO1|l-v<Yq .while_( -- _1),
)o51QgPy cout << var( " \n " )
#21t8 )
3/d`s0O );
$K-od3h4= 'UW]~ 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:
g+ZQ6Hz 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
Cx,)$!1 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
dJ/(u&N 那么我们就照着这个思路来实现吧:
zI$24L9* &n 1 \^: $)(K7> P template < typename Cond, typename Actor >
ItLP&S= class do_while
-XcX1_ {
FEoH$.4 Cond cd;
;giW Actor act;
e/S^Rx4W public :
+#$(>6Zu"{ template < typename T >
!/]vt?v#^ struct result_1
(j*1sk {
.PAR typedef int result_type;
gJkvH[hDY } ;
X.YMb
.\< L~Hgf/%5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
k uEB ZA;VA=)\8 template < typename T >
W'0(0;+G/j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8r|5l~`8 {
Vy+UOV&v- do
zLeId83> {
YY? }/r act(t);
R MrrLT }
,sn/FT^; q while (cd(t));
+[2X@J return 0 ;
rE WPVT }
OI0tgkG } ;
W5#5RK"uX ga#Yd}G^~3 O7KR~d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
F|ib=_)3 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。
ww0m1FzX 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。
^Ko{#qbl/ 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。
>mWu+Nn: 下面就是产生这个functor的类:
n-%8RV =2BB ~\G+ JsA9Xdk` template < typename Actor >
q%^vx%aL\ class do_while_actor
MZ/PXY {
`U~Y{f_!H Actor act;
tWo MUp public :
-4}I02 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
E#cW3\) ^mNPP:%iN template < typename Cond >
:zL.dJwa picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
":o1g5? } ;
fUJ\W"qya pPezy: l}Fa-9_' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
m4@f&6x 最后,是那个do_
p| #gn<z} O8J:Tw}M* +.p$Yi` class do_while_invoker
'
YONRha {
tFYIKiq2 public :
$S|2'jc template < typename Actor >
8/4Gr8o do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wG&+*,} {
X?F$jX|c return do_while_actor < Actor > (act);
uy,ySBY }
A{7N#-h_ } do_;
~6hG"t]: gUrb\X 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<_|H]^o 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
bnWKfz5 最后来说说怎么处理break和continue
`Al[gG?/! 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。
X>
*o\ 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 ]