一. 什么是Lambda
[|RjHGf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y/fJQ6DY 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,
FJ54S O)]v;9oER ^:KO_{3E S_b/DO class filler
@0NJ{ {
!l 6dg& public :
/Vww?9U; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
D#Kuo$ } ;
pf&ag#nr asVX82< },@``&e 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:
2eb1lJdS 3@<zg1.9- @?kJ). Kz?#C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Z7a945Jd [XR$F@o nh.32q] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
h6v07 7qG "rhYCZ B O_~7Glu 7DD&~ZcD 二. 战前分析
;9a 6pz< 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。
ztll} 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
W7sn+g\ `A@w7J' E4z)Mr# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6 %Mt /* --------------------------------------------- */
3=mr
"&]r: vector < int *> vp( 10 );
K > g[k_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Na{Y}0=^y /* --------------------------------------------- */
9+=gke sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
YJeyIYCs< /* --------------------------------------------- */
C[sh, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
dT|vYK}\ /* --------------------------------------------- */
soRv1) el for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4?\:{1X= /* --------------------------------------------- */
~`ny@WD9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#W>QY Tp C1kYl0zR[ V!_71x\-Q WJH\~<{mP 看了之后,我们可以思考一些问题:
]6r;}1c
1._1, _2是什么?
^x>Qf(b 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。
n2B){~vE 2._1 = 1是在做什么?
NoE*/!Sr 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。
"Jq8?FoT 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。
FzQTDu9 :Qt m0n)dje 三. 动工
{^a36i 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
l e4?jQQ@L Yb3mP!3q8Z RGKYW>$0RR a8k; (/ template < typename T >
d\{>TdyF class assignment
%ts^Z*3u {
9I27TKy T value;
v{zMO:3 public :
@hQlrq5c assignment( const T & v) : value(v) {}
58\&/lYW template < typename T2 >
V&8VwF^- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
c#-U%qZ } ;
RqEH|EUZ I-y#Ks1p+ )a9 ]US^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U$]|~41# 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*4+3ObA u0aJu "k*PA\U $vC1 K5sLk class holder
MYJg8 '[j {
/Jf.y*; public :
SDu#Yt&mhh template < typename T >
{!6/x9> assignment < T > operator = ( const T & t) const
5;0g!&-t# {
w(kf return assignment < T > (t);
x~xa6 }
-F'b8:m } ;
Y<1QY?1sd H
0+dV3 .CL^BiD.D 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
M@ed>. 5N%93{L static holder _1;
y_\p=0t8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%K(<$! ^Wxad?@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>2bKSh 而不用手动写一个函数对象。
?5_7;Ha o-}R?> \j&^aAp r Cmc3k,t 四. 问题分析
0-~\
W( 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。
/rUo{j 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。
. e=C{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`PY>Hgb 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
nstUMr6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8\{^|y9- .e_cgad : 五. 问题1:一致性
z dO#0tN 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?|
} CeCc0M 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d&Ef"H Me
5_4H&Sg struct holder
,o)d3g-&g {
V}\~ugN)y //
BJ% eZ. template < typename T >
Mbjvh2z T & operator ()( const T & r) const
cJ54s} {
4~B>
9<$e> return (T & )r;
+nJUFc }
7b<yVP;{ } ;
r$2P;Cxj ;qrB\j" 这样的话assignment也必须相应改动:
ANgw"&&>( K_dOq68_ template < typename Left, typename Right >
% LJs class assignment
<:?r:fQX {
&L^+BQ`O? Left l;
hZ.Z3`v70 Right r;
.k,kTr$S public :
Q=]w !I\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9/nn)soC3 template < typename T2 >
l5"OIq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
mvq&Pj 1}L } ;
^Vpq$'! ^k]XEW{PG 同时,holder的operator=也需要改动:
1Z9qjV%^ b j'Xg template < typename T >
Yl3n2R /U assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~$~5qwl {
M%@ !cW return assignment < holder, T > ( * this , t);
#FNcF>3> }
]w.;4`l* VY3& 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。
"sG=wjcw^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}2e??3 >(;{C<6|^ return l(rhs) = r;
;72T|e 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。
6q{HU]N+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7(5
4/ _]Zs,Hy template < typename Tp >
jrS[f class constant_t
?:)]h c {
!1ED~3/X const Tp t;
-:na:Vsi public :
v61[.oS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#Y4=J
6 template < typename T >
O<,\^[x const Tp & operator ()( const T & r) const
|cR;{Z8?_ {
A -b
[>}_ return t;
QnJZr:4b }
lR(+tj)9uO } ;
3de_V|% PF53mUs4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*3?'4"B{8 下面就可以修改holder的operator=了
L>3x9 F~P%AjAx' template < typename T >
x= 5N3[5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xLC3>>P {
aP/T<QZ~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Wh.?j>vB }
]4pkcV
P LS917ci- 同时也要修改assignment的operator()
;9c<K P3=W|81e template < typename T2 >
[_}J F}6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yp({>{u7 现在代码看起来就很一致了。
,d {"m)r< "*Tb"
'O 六. 问题2:链式操作
"\3B^ e, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[@5Ytv H 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。
tV{4"Ij9[ 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。
E<Q
f!2s$ 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。
FSA1gAW6g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]{ntt}3G, <OIIoB?t template < typename T >
6x%h6<#xh* struct result_1
j'HZ\_ {
<1t*I!e_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
w .?:SD } ;
lx[oaCr 3 U7*>H 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:
ybY]e; v*O 'coV^~qy template < typename T >
;n&t>pBM struct ref
]3X@_NYj {
&2{tF typedef T & reference;
$7rq3y } ;
-De9_0#R template < typename T >
Z|lqb= struct ref < T &>
CD~z=vlK- {
*1fb}C_ typedef T & reference;
IrqZi1 } ;
e,Uo#T6J xUa{1!Y8 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
P_Gw-`L5T v5QqS8u_C template < typename T >
MP4z-4Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
XYZ4TeW\1 {
paD !Z0v& return l(t) = r(t);
N<IT w/@^ }
[YUv7|\ 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。
f
(F)1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
f]\CD<g3|E UHTvCc 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
,Q
HU_jt _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)~HUo9K9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&QGdLXOn +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Y}#J4i0b* 最后的布局是:
P8*=Ls+-F Add
>JC / \
K"4>DaK2P Divide 5
{6_|/KE9_ / \
4'!c*@Y
_1 3
q@nP}Pv&5 似乎一切都解决了?不。
]Zyur` 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。
ihP|E,L=L 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。
{O7X`'[ 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:
bqnNLs<N eFL=G% template < typename Right >
}l],.J\BGX assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{:]9Q Tq Right & rt) const
8p@Piy{p {
K%F,='P} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@M5#S7q"; }
:F{:Z*Fi0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]jmL]Ny^ 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。
^w c"&;=c| 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。
/iJ4{p 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。
3
%|86:* 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。
EioB%f3 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?
Vc2A 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:
49dd5ddr C86J
IC" template < class Action >
H=Y{rq @ class picker : public Action
.QN>z-YA6: {
fDvl/|62{ public :
&'}/f5s| picker( const Action & act) : Action(act) {}
g#t[LI9(F[ // all the operator overloaded
2|}+T6_q } ;
!WpBfd>v.I +(1zH-^. 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。
lS'-xEv? 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:
$l|qk z Y#lk6 template < typename Right >
elFtBnL' picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
; o0&`b? {
6Qy@UfB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j&Wl0 }
H
s"HID yX0dbW~@y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KNLfp1! 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
JAX*hGhkh Dqe^E%mc template < typename T > struct picker_maker
UM6(s@$ {
eK!V
); typedef picker < constant_t < T > > result;
1PP $XJtyD } ;
DFd%9*N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YGPy@-,E {
9uBM< typedef picker < T > result;
x"{'&J[hx } ;
\,7}mdQSv (;57 Vw 下面总的结构就有了:
km1~yQ"bH 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。
dnb)/ 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。
\u>"s picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
K/3)g9Z&io 至此链式操作完美实现。
d~`x )B( $[/&74#0HX 9J>&29@us0 七. 问题3
D6Goa(!9d 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
a8i]]1Blz 846$x$G4 template < typename T1, typename T2 >
B{C??g8/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.G)(0z("s {
:h&fbBH return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7qg{v9|, }
R%qGPO5Z\c N.]qU d 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Qkd<sxL %y|)=cm[ template < typename T1, typename T2 >
!>e5z|1 struct result_2
G1"zElug {
i]|Yg$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G_k~X" } ;
1I<rXY(a` x-AZ%)N9 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?
7"w2$*4 '0 这个差事就留给了holder自己。
4x;/HEb7? IuOgxm~Y k?z98 >4 template < int Order >
1!1beR] class holder;
,Td!|~I|j6 template <>
L2pp6bW class holder < 1 >
'6xQT-sUih {
;M_o)OS3 public :
MwR0@S}* template < typename T >
j^;I3_P struct result_1
1Lg-.-V
{
Sz^5b! typedef T & result;
-x'z
XvWZ } ;
q*7zx_ o template < typename T1, typename T2 >
_=NwQu\_F struct result_2
E2"q3_,, {
tvu!< dxZ typedef T1 & result;
mXUGe:e8 } ;
HVP"A3}KC template < typename T >
pDh{Z g6t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/qx0TDB {
l411a9o return (T & )r;
3$m4q`J }
GF>'\@Th template < typename T1, typename T2 >
@*qz(h]\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
59%tXiO {
FRS>KO=3 return (T1 & )r1;
|R56ho5C }
g-e#!( } ;
cFJ-Mkll QR
Ei7@t template <>
}yJ$SR]t class holder < 2 >
CWNx4)ZGw {
Y;e,Gq` public :
B"v.*
%"&/ template < typename T >
}t;(VynV) struct result_1
:J:,m {
Oer^Rk typedef T & result;
HS.^y
x } ;
OzQ -7|m'J template < typename T1, typename T2 >
x)JOClLr struct result_2
u_'!_T L {
qpsvi.S typedef T2 & result;
q-`RI*1] } ;
|<Gl91 template < typename T >
GG0R}',0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+8#_59;x {
.-IkL|M return (T & )r;
?qX)ihe%k }
8-lOB template < typename T1, typename T2 >
v9D22,K- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X5khCLHi {
oh
KCdT~ return (T2 & )r2;
(lGaPMEU} }
~\cO"(y5:O } ;
p<&Xd}]"^W !TP@-
X; Ht-t1q 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> >。
XgxX.`H7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x+h~gckLb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fsEzpUY:{W `zR+ tbm return l(i, j) = r(i, j);
U|5nNiJM 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+R\vgE68 +MB!B9M@ return ( int & )i;
g
>'p>}t return ( int & )j;
Bcjx>#3?L 最后执行i = j;
DEw8*MN 可见,参数被正确的选择了。
/\w)>0 LT~YFS qA:#iJ8w $%%os6y2v 2o9$4{}rG 八. 中期总结
X/;p-KX 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:
$XU5??8 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ZZj~GQL(S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~fa(=.h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
S#b-awk `s]4AKBO z*a8sr {Rear2 )%X;^(zKM `' 153M] 九. 简化
YxGcFjJ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
KT.?Xp:z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|T4kqW{ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Dl&GJ`&:p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M0'
a9.d +-*/&|^等
JTqq0OD} 2. 返回引用。
;D.h65rr =,各种复合赋值等
R|P_GN6> 3. 返回固定类型。
%y<ejM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
H2r8,|XL 4. 原样返回。
>|o_wO operator,
=l9T7az 5. 返回解引用的类型。
f7hXQ|$ operator*(单目)
3SBZ> 6. 返回地址。
t0#[#I1+ operator&(单目)
` r']^
, 7. 下表访问返回类型。
_Hd{sd#xX1 operator[]
+zkm( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#Y93y\ operator<<和operator>>
kL S(w??T <8#ObdY! 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。
`*\{.;,]# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DXQi-+? }E}8_8T6 template < typename Left >
~JuKV&&}K struct value_return
quo^fqS&a {
6<5Jq\-h template < typename T >
>?YNW struct result_1
\Xt)E[ {
\;]kYO} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
JeY'8B } ;
(D{Ys'{q eeUp 1g template < typename T1, typename T2 >
PK&2h,Cu+ struct result_2
2N~ E' 25 {
#^&jW typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
GIv){[i } ;
2 [!Mx&^ } ;
sFb4` (tl}q3U >sj
bK% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^GYq#q9Q 5]7&IDA]]9 下面我们来剥离functor中的operator()
IbWPlbH 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?z"KnR+?Q V+w u return l(t) op r(t)
i~& c| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-{9Gagy2& return op l(t)
>Wh3MG6 return op l(t1, t2)
3ViM ?p return l(t) op
XLTD;[jO return l(t1, t2) op
=J@`0H" return l(t)[r(t)]
P Tnac return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
qa}>i&uO [[qwaI 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:
u fw cF* 单目: return f(l(t), r(t));
BDpF} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'@:[axu 双目: return f(l(t));
viuiqs5[Bi return f(l(t1, t2));
*\LyNL( 下面就是f的实现,以operator/为例
h39e)%x1
q{X T struct meta_divide
jX|=n.#q {
abZdGnc template < typename T1, typename T2 >
^'B-sz{{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#[ :w {
+p?hGoF= return t1 / t2;
cw+g
z!! }
w4{y"A } ;
n(jjvLf xeB4r/6 这个工作可以让宏来做:
feCqbWq: Z( #Ln #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
C6)R# template < typename T1, typename T2 > \
pGGV\zD^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
B~_Spp 以后可以直接用
-SJSTO[/J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
baIbf@t/ 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
v[D&L_ (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。。。)
g9qC{xd ?f@ 9n ph %FlA":W 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
B+Q+0tw*i C<t RU5| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y#bK,} class unary_op : public Rettype
M]B3vPA/v {
-gSj>b7T Left l;
!
IgoL&= public :
l7Y8b` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
RH=$h! 5 9>{t}Id template < typename T >
e;;):\p4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A|C_np^z2 {
E&9!1!B return FuncType::execute(l(t));
qwP $~Bj }
,|iy1yg( Wo2v5- template < typename T1, typename T2 >
F(E<,l2[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fD(7FN8 {
hA5,w_G/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q,n4i@E }
Q!x`M4 } ;
IwM8#6;S~ .d
e Ym:{Mm=ud 同样还可以申明一个binary_op
x?rbgsB5& vQy$[D* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\KNdZC?V2 class binary_op : public Rettype
4$F:NW,v:) {
W'V@ Left l;
pEkOSG Right r;
J&
)#G@fRX public :
eB7>t@ED binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v}f&q! W8x[3,gT template < typename T >
T|!D>l' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ru DP529; {
OFIMi^@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
/4^G34 }
o|+E+l9\ IJldN6&\q template < typename T1, typename T2 >
K Ka c6Zj typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gxo#
! {
zfirb return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xHm/^C&px }
jjX'_E } ;
&7fY_~ )B m:b^,2"g 'qdg:_L" 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
6EZ1YG} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)>?! xx_` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
b#Jo Xa9 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
w[e0wh`. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{zY`h6d 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
g>UBZA4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L>0!B8X2 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
~Vwk:+): 下面是修改过的unary_op
hTDV!B-_( (LRNU)vD7$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
k?o^5@b/ class unary_op
4 |FRg {
_k6x=V;9g Left l;
k{?!O\yY ^=Q8]W_* public :
Z@;jIH4 ( -QN1oK@\mE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/SbSID_a Q@7l"8#[t template < typename T >
ESn6D@" struct result_1
7t ZW^dF {
GSC{F#:z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3fm;r5 } ;
A<mj8qz uE"5 cq'B/ template < typename T1, typename T2 >
$K+4C0wX` struct result_2
+.S#= {
>g>f;\mD7$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
umZlIH[7 } ;
|sA4:Aq Jq=00fcT+ template < typename T1, typename T2 >
rny@n^F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}A^1q5 {
kuWK/6l4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
u+I3IdU3 }
$dlnmNP+ UedvA9$&; template < typename T >
B jH ~Ml2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a];BW)
{
yB0jL:|a return OpClass::execute(lt(t));
KYnW7|* }
=''mpIg( ~!8%_J _ } ;
hZp=BM"bJ *eHA:
A_I 8FxcI!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
]cx" 好啦,现在才真正完美了。
V<7R_}^_7 现在在picker里面就可以这么添加了:
8|w5QvCU?3 9=Y,["br$_ template < typename Right >
N90\]dFmy picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?l6>6a7 {
08zi/g2
3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>v^2^$^u }
."~7 \E> t 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
1bV 2 9X
5*{f Y ]NaMZ "2)+)Db >Sc$R0 十. bind
wm); aWP 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。
(Wm/$P; 先来分析一下一段例子
2"pE&QNd 9F2P(aS !Z#_X@NFc int foo( int x, int y) { return x - y;}
YWt"| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
- XE79 fQ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
844tXMtPB\ 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。
Ck ~V5 我们来写个简单的。
S[W9G)KWp 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(P
E#
Y( 对于函数对象类的版本:
o7_MMeQ4 v YRt2({}Z template < typename Func >
Fpj6Atk struct functor_trait
#,f}lV,& {
F<PWBs% typedef typename Func::result_type result_type;
s`8M%ZLu } ;
$$2S*qY 对于无参数函数的版本:
n:5O9,umZ &+E'1h10 template < typename Ret >
2x<Qt2" struct functor_trait < Ret ( * )() >
/RA1d<~$q {
{Y3_I\H8{ typedef Ret result_type;
\3n{w
} ;
Sb:zN'U 对于单参数函数的版本:
GL;x:2XA w8m8r`h template < typename Ret, typename V1 >
,?0-=o struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%=NM_5a}] {
egxJ3. typedef Ret result_type;
}5o~R~H } ;
^*cMry 对于双参数函数的版本:
@yU!sE: M5cOz|j/*R template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
a'_MhJ zs struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
fG8}= xH_& {
G*vpf~q? typedef Ret result_type;
Vq .!(x } ;
*O(/UVuD\ 等等。。。
.yK\&q[< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)}k?r5g .WL\:{G8; template < typename Func >
e_>rJWI} struct func_return
[x$eF~Kp {
S1H47<)UF template < typename T >
~`G;=ITo struct result_1
$+lz<~R {
{0A[v}X ~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rx}ujjx } ;
pU:C=hq4 d}wa[WRv
template < typename T1, typename T2 >
2vh!pez_ struct result_2
s_GK;; {
-_{C+Y_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}GoOE=rhY } ;
5|6z1{g8 } ;
pE(<XD3Q '&pf s!j(nUd/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+]S;U&vQ shDt&_n template < typename Func, typename aPicker >
^7~SS2t! class binder_1
8JtI&aH-L {
w371.84 Func fn;
~G{$ P'[ aPicker pk;
CQ8o9A/ public :
G7/?hky 0. YzhN |!;!k template < typename T >
cT>z struct result_1
"f&i 251 {
1(:=jOfk typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bW
86Iw } ;
j0pvLZjM B
GEJiLH template < typename T1, typename T2 >
LKf5r,C struct result_2
#o r7T^ {
S"KTL *9D typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:S+U}Sm[ } ;
&Xl_sDvt 3U9+l0mBa binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/H;kYx ]!tYrSM! template < typename T >
^zWO[$n}tP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~gi( 1<# {
@'<j!CqQ
o return fn(pk(t));
&W!d}, ;
}
F&L?J_= template < typename T1, typename T2 >
aD/,c1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2`FsG/o\T~ {
?;KJ
(@Va return fn(pk(t1, t2));
h$ETH1Ue }
HyX4ob[X } ;
4|Gs(^nU rd 35) dpGQ0EzH^ 一目了然不是么?
6m{$rBR 最后实现bind
N>6yacTB hA,rSq : {N3o: template < typename Func, typename aPicker >
.vOpU4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
HH~
du {
x+:,b~Skk return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
nhXp_Z9 }
fddbXs0Sn a9EI7pnq 2个以上参数的bind可以同理实现。
U` nS` p 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
RAuAIiQ 5wFS.!xD 十一. phoenix
yE|}
r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<,cIc]eX g d}TTe
for_each(v.begin(), v.end(),
]S2[eS
(
dZiWVa do_
<:;:*s3] [
+i_f.Ipp cout << _1 << " , "
NF\^'W@N ]
,a_{ Y+ .while_( -- _1),
J!fc)h cout << var( " \n " )
ND9>`I5 )
A&lgiR*ObT );
' /<b[ sd@gEp)L 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
E0B2>V 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
|&RX>UW$W operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Qbt>}?- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^sn>p}Tg NG W{Z~l V45Udwp^ template < typename Cond, typename Actor >
+xdFkc class do_while
f{5|}PL {
Yl~?MOk Cond cd;
@P5@&G Actor act;
ecI
2]aKi public :
~rJw$v template < typename T >
Y*`A$
struct result_1
u{nWjqrM*5 {
(5DGs_> typedef int result_type;
%ih7Jt } ;
vyOC2c8 QZa#iL do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'xXqEwi4 {UC<I.5X template < typename T >
4N=Ie}_` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}%d-U;Tt2 {
#5:A?aj do
!E#.WX {
}'0Xz9/ l act(t);
Ollv _o3 }
8=o5;]Cg while (cd(t));
?CZD^>6 return 0 ;
\bQ!>l\ }
3udIe$.Q } ;
>N1]h'q> m7eIhmP jz7ltoP 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bYB}A: 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
v oS"X
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Y@S6m@.$ 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。
$ 14DTjj 下面就是产生这个functor的类:
vFC=qLz: W B[G!'
q>4i0p8^ template < typename Actor >
LP6FSo~K class do_while_actor
{u6fa>R&$ {
,(W98}nB Actor act;
I>o;
%} public :
}JMkM9] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
JJ=is}S| rAw1g,& template < typename Cond >
xKzFrP;/{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&B0&183 } ;
X0QS/S-+ Cj\+u\U# mg/kyua^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+p<R'/ 最后,是那个do_
je3n'^m cB=u;$k@* N;pr: class do_while_invoker
Qf(e'e {
^Es)?>eah public :
c} ET#2, template < typename Actor >
P]{.e UB@c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<qY>d,+E' {
'[8jm=Q#' return do_while_actor < Actor > (act);
tvxcd*{ }
Qs X 59d } do_;
5mVu]T` .: ;Hh~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\9zC?Cw 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
.3&OFM 最后来说说怎么处理break和continue
+%9Y7qol 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。
e-=PT1T` 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 ]