一. 什么是Lambda
# [i3cn
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!]?kvf-3e 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,
zvGncjMkC +PBl3 {|$kI`h,3- !d 4DTo
class filler
DI(X B6 {
w15a~\Qu public :
7*K2zu3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(mbm',%- ( } ;
mph9/ %]S V(;T{HW& 3rMi:*? 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+P+h$gQ cjtcEW 16N| R'1j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
H/*slqL ajG_t ) iV^rLwL 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#lik: ? G,+3(C 1fV)tvU$ +_ 8BJ 二. 战前分析
%p7onwKq0 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。
A:4&XRYZY 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
yzl}!& E g0QYBrp 74NL)|M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[j
TU nP /* --------------------------------------------- */
=/xx:D/ vector < int *> vp( 10 );
O9<oq transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;P}007; /* --------------------------------------------- */
S&&QU# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:_F 8O /* --------------------------------------------- */
|}8SjZcQW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4Wvefq" /* --------------------------------------------- */
sUQ
Q/F6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7/KK}\NE /* --------------------------------------------- */
JbitRV@a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3me&isKL u^i3 @JuX t+pA9^$[` _V8;dv8 看了之后,我们可以思考一些问题:
^R
:zma 1._1, _2是什么?
ttB>PTg# 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。
F.@|-wq& 2._1 = 1是在做什么?
<EE^ KR96 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。
p<mBC2!% 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。
wSM(!:on5 Wwr zmu+un"\j 三. 动工
]
M#LB&Pe 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
xh#pw2v7V ^xScVOdP W lW%z(RC 1`s^r+11: template < typename T >
7+KI9u}- class assignment
]Nssn\X7 {
dK8dC1@,X; T value;
@.)[U:N public :
4hfq7kq7( assignment( const T & v) : value(v) {}
/ $s(OFbi# template < typename T2 >
eR`Q7]j] - T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+M#}(hK } ;
%2B1E( r%M KLuOg$i jS8B:> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
k=d0%}
`M( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
M_%c9g@x 1U^KN~! i{:iRUC# s +qodb+ class holder
#,1)@[ {
SXE@\Afj public :
sO(4F8cpU template < typename T >
0%q H=do6 assignment < T > operator = ( const T & t) const
*XYp~b {
oIj-Y`92! return assignment < T > (t);
5'V-Ly)*% }
4pelIoj } ;
q\gbjci xsy45az<ip @o#Yq
n3Y 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:
})?-)fFD *WFd[cKE
static holder _1;
8TU(5:xJo Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
t.
(6tL] ^j10
f$B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JBZ1DZAWC 而不用手动写一个函数对象。
BnDCK@+|Q :>_oOn[ _ !"-.D4*r N>Uxq&)! 四. 问题分析
OjG`s-91& 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
4vvQ7e7 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
\I<R.49oW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
u86@zlzd 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.j>MsQP#\C 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Rh$+9w ">20`Mj8 五. 问题1:一致性
D:z_FNN 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?|
cq3Z}Cp 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
c9c3o{(6Y V\]j^$ struct holder
\j BA4?(S {
$e,r>tgD //
@0NWc
c+ template < typename T >
dD~H ft T & operator ()( const T & r) const
R?2HnJh {
WiQVZ{ return (T & )r;
Dfc%
jWbA }
C+%eT&OO } ;
f4F%\ " #T{)y 这样的话assignment也必须相应改动:
P|p
X
F~ X=lsuKREZ template < typename Left, typename Right >
v"mZy,u class assignment
sX3qrRY {
![fNlG!r Left l;
h+Yd
\k Right r;
~Eb:AC5 public :
;volBfv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wi+L4v template < typename T2 >
1w7XM0SHcn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`g) } ;
\7#w@3* W,H=K##6< 同时,holder的operator=也需要改动:
bhbTloCR R?/xH=u> template < typename T >
N`3^:EJL8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
o2hZ=+w> {
G-K{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
gu~R4@3 }
^q0`eS P/^@t+KC 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Sl'$w4s
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
bmi",UZ:F R#8cOmZ return l(rhs) = r;
#3{}(T7 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。
v^F00@2I 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
1LhZmv +Wy `X5v template < typename Tp >
TX@ed class constant_t
&5bIM>)v {
}|N88PN const Tp t;
DHuvHK0# public :
+RR6gAma}< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
?*r%*CL template < typename T >
BA@M>j6d const Tp & operator ()( const T & r) const
JKO*bbj {
/0Qo( return t;
A{k1MA<F6 }
,Shzew+ } ;
hA1B C3 YWD gRb 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
e6tU8`z 下面就可以修改holder的operator=了
m .(\u?J v6Y[_1 template < typename T >
3O1Lv2)_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Nq\)o{<1 {
gd#?rc*f<3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
H\ E%.QIx }
C.LAr~P -MsL>F.] 同时也要修改assignment的operator()
"lC>_A
qwnVtD template < typename T2 >
J(maJuY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
s|c}9/Xe) 现在代码看起来就很一致了。
H.C*IL9 *=v%($~PK6 六. 问题2:链式操作
:[f[-F 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.3n\~Sn 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
D)l\zs%ie 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Y}s6__ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
UWS 91GN@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+j+
v(- .m>Qlh
template < typename T >
q@XJ,e1A struct result_1
M.Tp)ig\# {
k{b|w') typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4x4[ } ;
a_{'I6a*, S% Ky+0 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
O0`ofFN YDYNAOThnb template < typename T >
M2d&7>N struct ref
0.nkh6? {
Qy4Pw\ typedef T & reference;
K^tc]ZQ } ;
_?'W30Dg template < typename T >
g+QIhur struct ref < T &>
0raFb,6l {
; !t?* typedef T & reference;
WS.g`% } ;
IuAu_`,Ndi w\N\J^5,Q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F6Q%<p a c'Ibgfx%m template < typename T >
H_x}- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
eX}aa0 {
t:P]bp^# return l(t) = r(t);
<
]+Mdy }
N`fFYO 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
=ONM#DxH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8@S]P0lk =-GxJPL 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
gV\Y>y4v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?@FqlWz , _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
NRT]dYf"z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`ZM$\Q=: 最后的布局是:
QOrMz`OA Add
Q2woCxB / \
_!Tjb^ Divide 5
h>cjRH?e / \
F Qk _1 3
Df *<3G 似乎一切都解决了?不。
k&f/f 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{@xZ) 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。
5|Z8UzL 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:
VQG$$McJ Vmh$c*TE template < typename Right >
I2SH
j6- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2g?q4e, Right & rt) const
5M5vxJ)Lh {
Lz-|M?( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*f>\X[wN }
94t`&jZ&|u 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Wc!]X.|9* 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+KM"Ow 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。
B3?rR-2mEE 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。
kw gLK@@%1 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。
]vs}-go 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?
[UC_ 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:
$o\z4_I O`GF| template < class Action >
e"bzZ!c&~V class picker : public Action
FeO1%#2<y {
Q^3{L\6_ public :
Kr1Y3[iNv picker( const Action & act) : Action(act) {}
+S-60EN*A // all the operator overloaded
`^'fS@VA } ;
r7R.dD/. ANM=:EtP Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
WvfM.D!
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
G%>[7 ]H T{m) = (q template < typename Right >
S^p^)
fAmF picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rKFnivGT {
FkuD Gg~a return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
K{`R`SXD }
B9$f y).Gp }mIN)o Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
B]() 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。
_O'!C!K6 q165S template < typename T > struct picker_maker
WcY_w`*L {
JR15y3F typedef picker < constant_t < T > > result;
YwF&-~mp7n } ;
3#dz6+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Cj`~ntMN {
i|AWaG) typedef picker < T > result;
eiyr^Sch. } ;
|W=-/~X w%iwxo 下面总的结构就有了:
}79jyS-e 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。
'xG J;pY 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。
'bSWJ/;p) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
DQP!e6Of 至此链式操作完美实现。
s2|.LmC3|B p}pd&ut1 A s}L=2 七. 问题3
(Sgsy^|N 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。
~xsJML %Y=r5'6l template < typename T1, typename T2 >
)`'a1y| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jIrfJ*z {
,Zb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
w2X HY>6]; }
Kb{&a s5mJ
- 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:
AzZhIhWl"> r4K9W90 template < typename T1, typename T2 >
F!u)8>s+z{ struct result_2
)8#-IXxp {
UF-'( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_D?/$D7u#% } ;
K\;4;6g Qb>("j~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?
Db*b"/] 这个差事就留给了holder自己。
L?j<KW HK<S|6B7V glU9A39qx? template < int Order >
G!I5Er0pdy class holder;
f"*4R
kG template <>
?Sa,n^b*H class holder < 1 >
KA{QGaZ/ {
]S@T|08b public :
<X4f2z{T{@ template < typename T >
$!9/s S? struct result_1
':_gYA {
@d|Sv1d% typedef T & result;
JBJ?|}5k4c } ;
G;u~H< template < typename T1, typename T2 >
U_gkO;s% struct result_2
<bg6k . s {
F}meKc?a typedef T1 & result;
{v=[~H>bt } ;
&1^~G0Rh\ template < typename T >
CPcUB4a%# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~p
n$'1Q {
er1XZ return (T & )r;
*?uUP }
{cLWum[SY template < typename T1, typename T2 >
]:?S}DRG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'sa)_?Hy {
*& );-r`. return (T1 & )r1;
mdrqX<x'~ }
:PY8)39@K } ;
Y`-q[F?\y p=x&X~
template <>
1'TS!/ll]; class holder < 2 >
V62lN<M {
T8&sPt,f public :
bZfq? template < typename T >
IV':sNV struct result_1
w;AbJCv2 {
Xf7]+ typedef T & result;
4s_5>r4 } ;
f8r7SFwUv template < typename T1, typename T2 >
`H*mQERb struct result_2
RX?!MDO {
Tw`dLK? typedef T2 & result;
2MYez>D } ;
&1yErGXC template < typename T >
ax;<idC} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!~'D;Jh {
N z=P1&G' return (T & )r;
Oz]$zRu/0 }
#{?RE?nD template < typename T1, typename T2 >
7AGUi+!ICl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gCkR$.-E {
!m'Rp~t return (T2 & )r2;
W}zq9|p }
RK$( } ;
wzoT!-_X @/$i
-?E *(]ZdB_2 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> >。
e(b$LUV 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
MMD=4;X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
( 'dbMH\O 7'{Vh{. return l(i, j) = r(i, j);
w&VDe(:~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
hPgYKa8u [fvjvN` return ( int & )i;
e6{E(=R[M return ( int & )j;
fF9hL3h?) 最后执行i = j;
z" ?WT$ 可见,参数被正确的选择了。
o^owv( '`W6U]7> ]8Xip/uE \ZE=WvnhZ EaL>~:j 八. 中期总结
A>FWvlLw'm 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:
.XkVdaX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\&Bdi6xAy 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2<w vO 9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
g\IwV+iDf U+E9l?4R :LdPqFXj Rs"G8Q9Q m] -cRf)9 G)Y,*., 九. 简化
qFq$a9w|@ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
+.|RH 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
j}(m$j' 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:
qss)5a/x. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|~18MW +-*/&|^等
&rX#A@= 2. 返回引用。
=2} kiLKO =,各种复合赋值等
i*!2n1c[ 3. 返回固定类型。
-g|ji. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
H5:f&m 4. 原样返回。
L$kB(Brw operator,
p7r/`_'| 5. 返回解引用的类型。
QH,(iX6RY operator*(单目)
~$"2,& 6. 返回地址。
{c*5 )x! operator&(单目)
O(D2F$VlL 7. 下表访问返回类型。
{I?)ODx7qC operator[]
{[L('MH2| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
apfr>L3 operator<<和operator>>
R*S:/s +PKsiUJ| OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
)E^4U9v), 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Cz9MXb]B o[+t}hC[ template < typename Left >
uxh>r2Xr= struct value_return
|')PQ {
8VO];+N template < typename T >
6CW5ay_, struct result_1
(hQi { {
>'.: Acn typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#h4FLF_w } ;
:g^
mg-8 Zzz94` template < typename T1, typename T2 >
257$ ! struct result_2
K{"hf:k {
}N$f=:iI typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]yZ%wU9! } ;
*kYGXT,f] } ;
i*@PywT"i3 :XG~AR/ N0vECk 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>TBXT+ C_8_sbZ/ 下面我们来剥离functor中的operator()
b(Tvc 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0_MtmmL. J|%bRLX@> return l(t) op r(t)
R*6B@<p,i return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?2dI8bG return op l(t)
5s`r&2 w return op l(t1, t2)
8UqH"^9.Q7 return l(t) op
%9Z0\
a)[ return l(t1, t2) op
7C,giCYU return l(t)[r(t)]
&vn2u bauS return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6ST(=X_C NMf#0Nz- 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:
()O&O+R|) 单目: return f(l(t), r(t));
zp<B,Ls return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QHf&Z*Xtl 双目: return f(l(t));
.8!\6=iJB return f(l(t1, t2));
q^Oj/ws 下面就是f的实现,以operator/为例
B%MdJD> oZd 3H struct meta_divide
Vdd {
&r4|WM/ec template < typename T1, typename T2 >
0gaHYqkA>} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=W:=}ODD {
qIsf!1I? return t1 / t2;
Rb&9!z }
1PUZB`"3 } ;
o.0tD *qk7e[IP 这个工作可以让宏来做:
f(~N+2} Y7r;}^+WY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8B?U\cfa^ template < typename T1, typename T2 > \
2bG3&G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
LSJ.pBl\X 以后可以直接用
'hs4k|B DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
OoH-E.lp 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
*URT-+' (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。。。)
'o#oRK{# Rk3
bZvj3 9,`i[Dzp 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
PE4
L7 BOG.[?yx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.7gh2K class unary_op : public Rettype
\WE&5
9G {
3-{BXht) Left l;
DR}I+<*%aD public :
&|#[.ti1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y'iyfnk 52tc|j6~# template < typename T >
rD SYR\cg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eDZ8F^0 {
FrXP"U}Y return FuncType::execute(l(t));
=zK4jiM1 }
Zdqm|_R[ K8X7IE template < typename T1, typename T2 >
$a*7Q~4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@GQfBV|3 {
`HXv_9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
s~A-qG> }
)PP yJ@M } ;
HC6U_d1-6 W?.469yy QTi@yT: 同样还可以申明一个binary_op
D`a6D .k]`z>uv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6Lq`zU^ class binary_op : public Rettype
HdqB B {
xyk%\&"7 Left l;
U`qC.s(L Right r;
FDLo|aP/v public :
.b3h?R*& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G^k'sgy. jL\j$'KC template < typename T >
rC^5Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:C} I6v= {
x:MwM? return FuncType::execute(l(t), r(t));
T:@6(_Z }
.h=n [`RB N<:c*X template < typename T1, typename T2 >
h8`On/Ur_8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A,<5W } {
mufGv%U2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
M\m:H3[ }
;^xM"
{G8 } ;
u>fMO9X}2 6U*CR=4
DlUKhbo$g 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
8)1q,[:M 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
,yltt+e DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(`dz37@* 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
UF!qp 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Z|n|gxe 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
x!_5/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
y<FC7 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
_gqqPny4$ 下面是修改过的unary_op
MT~^wI0a (a_bU5) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
QGuqV8 y0 class unary_op
MWv@]P_0p! {
l{dsm1#W~ Left l;
) 1AAL0F\B n\((#<& public :
wPM>-F T5u71C_wmt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EN2t}rua \PxT47[@e template < typename T >
[y9a.*]u/@ struct result_1
H}kZ;8 {
Xb%Q%"?~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[L+*pW+$\. } ;
3UUdJh<~ `Jc/ o=] template < typename T1, typename T2 >
'd$RNqe struct result_2
H\QkU`b {
&'>m;W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MMFg{8 } ;
\~*<[.8~ D:Q#%wJ template < typename T1, typename T2 >
[bHm-X] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W:<2" &7 {
A?HDY_u return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IrRy1][Qr }
SLP$|E; 9*j"@Rm template < typename T >
t_I-6`8o] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n. N0Nhd {
W!el[@ return OpClass::execute(lt(t));
b/.EA'/ }
9ox5,7ZQ Y_$!XIJ4 } ;
W{JR%Sq$ l{r HXST| HHyN\ 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
;(E]mbV'= 好啦,现在才真正完美了。
xPF.c,6b4= 现在在picker里面就可以这么添加了:
q\P{h ij uuHs) template < typename Right >
8}oe))b picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
P<1&kUZL {
G|&$/]~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+tkm,>s }
Wf:X)S7 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
'U@Ep Rz>@G>b:
fCb&$oRr! y\6C9%. N}z]OvnZH 十. bind
5#_GuL% 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。
sAX4giaLD 先来分析一下一段例子
bneP>Bd $\oe}`#o IH=%%AS int foo( int x, int y) { return x - y;}
Jk<b#SZ[b bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[mUC7Kpi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
jRk1Iu| 7 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
F%ukT6xp 我们来写个简单的。
*~#`LO 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,mp^t2 对于函数对象类的版本:
-oju-gf K !M6Km(> template < typename Func >
`+(JwQC4 struct functor_trait
oXwcil {
noWwX typedef typename Func::result_type result_type;
dm83YCdL } ;
pR:cn kVF 对于无参数函数的版本:
_A$V~Hp9q gepYV} template < typename Ret >
f xD|_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ag]Hk% {
]waCYrG<sY typedef Ret result_type;
"Bn]-o|r } ;
@:u2{>Yl 对于单参数函数的版本:
~:4Mf/Ca 7:)$oH template < typename Ret, typename V1 >
wqn}t] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
X 2('@Yh {
N;av typedef Ret result_type;
;cZ]^kof } ;
(@*#Pn|A 对于双参数函数的版本:
~o/e0 s9YP
=)I template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
x6~`{N1N
M struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(XA]k%45 {
[~rBnzb typedef Ret result_type;
( /_Z^m9 } ;
,OO0*% 等等。。。
|)R{(AK- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
cM+s)4TPL DvXbbhp template < typename Func >
h3L{zOff struct func_return
N|WR^MQD {
%xI,A '# template < typename T >
wkZ}o,{*: struct result_1
n&uD=- {
8h7z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9/S-=VOe.t } ;
>&N8Du*[ "(#]H;!W template < typename T1, typename T2 >
fNaS?tV) struct result_2
owc#RW9 7 {
hAp<$7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}Pe0zx.Ge } ;
[2cG 7A } ;
H<YS2Ed
fg1["{\ w;Na9tR 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Obu>xK( h"G#} C] template < typename Func, typename aPicker >
p1L8g[\ class binder_1
<}$o=>' {
GoNX\^A Func fn;
q\g|K3V) aPicker pk;
pTlNJ!U> public :
vrD]o1F Cuq=>J template < typename T >
Ju#t^P struct result_1
mmG+"g$| {
rOu7r 4 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hqVFb.6[ } ;
lclSzC9 R1X{=ct template < typename T1, typename T2 >
|Tp>,\:5 struct result_2
}?=$?3W {
4b B)t# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0XBv8fg } ;
o'Byuct /=}w%-;/; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}Q?,O 0a??8?Q1G template < typename T >
V!F#
e k: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6WQT,@? {
ljTnxg/?
W return fn(pk(t));
0[JJ }
!A
)2<<4 template < typename T1, typename T2 >
p#UrZKR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
) )q4Rh {
[kIiKLX return fn(pk(t1, t2));
B6&;nU>; }
Y9)uy 8c } ;
6.| {l8%r ]4m;NI d >i %{5d 一目了然不是么?
|#);^z_ 最后实现bind
r(W=1e' )
N*,cTE 'a`cK;X9F template < typename Func, typename aPicker >
xt7ZrT picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
x roo_ {
RCSG.*% %I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'`#sOH }
Nv@SpV' r%*,pN7O 2个以上参数的bind可以同理实现。
]Z?y\L*M- 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。
!=7(3<? -\OvOkr 十一. phoenix
_yi`relcq- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
SW!lSIk U_t[J| for_each(v.begin(), v.end(),
Cku#[?G (
b*w@kLLN do_
uIOnP [
\wR $_X& cout << _1 << " , "
F<K;tt ]
@N,(82k .while_( -- _1),
%~eIx=s cout << var( " \n " )
YIjY? )
W rB:)Q(8= );
CatbEXO J:<mq5[ 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:
cZB?_[Cp 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
l`S2bb6uMR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
km@V|"ac
_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d??;r: #NU@7Q[4 0_F6t- template < typename Cond, typename Actor >
wKxw|Fpn class do_while
gEghDO_G {
RLy(Wz3% Cond cd;
)ry7a
.39b Actor act;
d}@b 3 public :
U"nk AW template < typename T >
`fTH"l1zn struct result_1
{)V!wSi {
Q=YIAGK typedef int result_type;
%.k~L
} ;
in-|",O`Z _"_
21uB do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~e|RVY, k
P]' template < typename T >
/g/]Q^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
( *~ '#k {
$('"0 @fg do
/!7 {
.r ,wc*SF act(t);
|7Dc7p"D }
8jBrD1 while (cd(t));
tQR qQ return 0 ;
k^VL{z:EWB }
'80mhrEutG } ;
pc/x&VY% o,r72>| %C[#:>'+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;$nCQ/ / 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。
^LI\W'K 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。
0r_3:#Nn 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。
~,^pya 下面就是产生这个functor的类:
:)9CG!2y<M X%C`('"R nYsB^Nr6 template < typename Actor >
g5&ZXA class do_while_actor
wI5(`_l{G {
14~#k%zO( Actor act;
t.rlC5
k public :
nyoLrTs{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q1^bH6*fl HfOaJ'+e< template < typename Cond >
;W 3#q: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/wi*OZ7R } ;
2%?Kc]JY9 Lo<WK d[F3"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。
7_9^nDU 最后,是那个do_
SuR+Vv lRANXM 9oj#5Hq class do_while_invoker
).32Im!;#R {
2^X<n{0N) public :
f8?hEa:js template < typename Actor >
SgWLs%B do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6ys|'<? {
RRb>]oD return do_while_actor < Actor > (act);
1rIL[(r4 }
wzj:PS } do_;
t`-
[ 1f+z[ad&^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
v8"Zru 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
r0Zj'F_e 最后来说说怎么处理break和continue
;S9
z@`a. 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。
kmg/hNtN 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 ]