一. 什么是Lambda
0Lc9M-Lg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^xHTW g%9 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,
!2A:"2Kys: (?`kYTw7g' zb}9%.U SHbtWq}T class filler
^G.Xc\^w: {
;04Ldb1{|3 public :
O-cbX/d void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*x])Y~oQ } ;
,M6Sy]Aj OCJnjlV% `m?c;,\ 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:
`'c_=<&n #iWSDy m&\h4$[kql !z<%GQ CT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
vj\d A2!~ 2?,EzBeal X4t s)>"d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
n;U`m$vL% 0-|byAh jhu&&==\f Ucm :S- 二. 战前分析
!Mim@!5M 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。
dBe`p5Z 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
\XM^oE#G 2fS[J'-o 4Hn`'+b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X
9%'|(tL /* --------------------------------------------- */
?a8(azn vector < int *> vp( 10 );
D3^7y.u<) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
OD 3f.fT /* --------------------------------------------- */
4*mS y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
*
Y7jl#7 /* --------------------------------------------- */
w'fT=v) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
S:q3QgU=X /* --------------------------------------------- */
vRxM4O~" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
T4 N~(Fi) /* --------------------------------------------- */
I}t3
p|z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~7t$MF. .OqSch| *B\H-lp? VY"9?2?/ 看了之后,我们可以思考一些问题:
v-Fg
+ 1._1, _2是什么?
=w5O&( 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
u4neXYSy 2._1 = 1是在做什么?
)d-.M 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
|vMpXiMxxT Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
"zY](P @]c(V%x UMp/\&0 三. 动工
?EpSC&S\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XfE -fH1j #D9e$E(J^ }^*F59>H Gqcz<=/ template < typename T >
iy\nio` class assignment
X _G| hx {
~h=X8-D T value;
rgf# wH%hN public :
Xy5s^82? assignment( const T & v) : value(v) {}
M9f?q.Bv template < typename T2 >
9W>Y#V~|v! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Hb(B?!M) } ;
-MugnB6
,j ',x\ ?Xo*1Z = 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Dbaf0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4E[!,zvl 3!o4)yJWx 9
ASb>A2~ &Q=ZwC7# class holder
,chf~-d {
qxMnp}O public :
#Hh^3N template < typename T >
Koln9'tB assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q2%QLM:., {
3PUAH return assignment < T > (t);
cj|*_} }
Na,_ } ;
>71&]/Rv O0*e)i8 i=32KI(% 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:
x2#qg>`l p(m1O70C static holder _1;
}5O>EXE0R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
FM5e+$>@ '7B"(dA&C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W:VP1 : 而不用手动写一个函数对象。
LDy<k=;o =`C4qC_ :Ze+%d= N(3R|Ii 四. 问题分析
$
Cjk 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。
-,":5V26 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。
=S]a&*M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l t]B#, ' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
AzpV4(:an. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]yX@'f 6a>H|"PNE 五. 问题1:一致性
lZt(&^T 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?|
w3D]~&] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!m{2WW- 88a<{5
:z struct holder
zy N (4 {
H.J5i~s
//
{lz G*4? template < typename T >
_NdLcpBT? T & operator ()( const T & r) const
_b4fS'[ {
f!-Sz/ c# return (T & )r;
azb=(l- }
qGPb } ;
3On
JWuVfZ 2Q$\KRE 这样的话assignment也必须相应改动:
,i++fOnQ 0%)5.=6 template < typename Left, typename Right >
}Pg'
vJW class assignment
+3bfD {
DQ=N1pft2v Left l;
bv\ A,+ Right r;
?:|YGLaB public :
~%q7Vmk9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hD 46@ template < typename T2 >
Bx X$5u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
a|N0(C } ;
It
2UfW ,p,Du
F 同时,holder的operator=也需要改动:
ixOw=!@ +|nsu4t,< template < typename T >
12r` ) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
GMFc K= {
W<gD6+=8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
C"T ,MH }
uaQ&&5%%J |qL;Nu,d 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
TSyzdnMvz 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
o?R,0 - 1e$[p[ return l(rhs) = r;
fJ :jk6@ 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。
712=rUI%! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@bQ!zCI *Pb.f template < typename Tp >
[n<.fw8$b class constant_t
._BB+G {
Hz4uZ*7\| const Tp t;
$T)d!$ public :
Pw#2<> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$wXih#7 template < typename T >
Nzc>)2% N const Tp & operator ()( const T & r) const
chwh0J; {
cJ4S! return t;
2wOy}: }
=w ,(M } ;
2TCRS#z }I<N^j=/pO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
B=x~L 下面就可以修改holder的operator=了
F0: &>'} y%g`FC template < typename T >
3z$\&&
BR assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
= P8~n2V {
InX{V|CW? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/kb$p8!C". }
K#U{<pUP s_` V*`n& 同时也要修改assignment的operator()
iDvpXn ^AH-+#5 template < typename T2 >
R^?PAHE7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
"]9_Fv 现在代码看起来就很一致了。
8ok7|DJ l2M/,@G 六. 问题2:链式操作
x_pMG!2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[EcV\. 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。
6 cr^<]v ! 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。
$u-lo| 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
YmA) @1@U 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ma`w\8a t;~-_{ template < typename T >
|3W3+Rn! struct result_1
qIUC2,&g {
zh
hGqz[K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)[RpZpd`* } ;
)uuwwz CYMM*4# 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
5]Z] j[8Y z4nou> template < typename T >
^w ]1qjGw struct ref
T=Ol`?5 {
MgSp.<! typedef T & reference;
gx&\Kw6HM } ;
'II
vub#q template < typename T >
tgS+"ugl struct ref < T &>
|'!7F9GP {
.Lp Nm'=R typedef T & reference;
R0z?)uU# } ;
eF*TLI<[^I fjF!>Dy
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
WCWSLEAza gA|!$EAM template < typename T >
DPR;$yV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-+`az)lrp {
s n=zh1 A return l(t) = r(t);
ye56-T }
'bbV<?): 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。
_?*rtDzIM 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V%VrAi. (0Zrfu^ 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
c
g3Cl[s _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gizmJ:< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&! 5CwEIF +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&*LA_]1@ 最后的布局是:
0 m)-7@ Add
[w+yQ7P / \
&
bp#1KR) Divide 5
dVjcK/T< / \
..v@Q% _1 3
)F=JkG 似乎一切都解决了?不。
Ew)n~!s 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。
Po2_ 0uX 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。
$X{B*
WF 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:
3Qm
t]q z_)OWWdN template < typename Right >
.YnP%X= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8YT_DM5iI Right & rt) const
dM>j<JC= {
t1*BWY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>llwNT }
Q 37V! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~_/<PIm 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。
{+9^PC_hm; 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。
sM);gI14 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。
J, (U<%n 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。
;%3thm7+ 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?
)U"D4j*p 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:
dvrvpDoE. OXa5Jg}= template < class Action >
Ah8^^h|TPJ class picker : public Action
troy^H {
tq4"QBIKh public :
)edU <1P picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q
T0IW(A // all the operator overloaded
d=.n|rS4
W } ;
P_^|KEz 3=G5(0 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。
k=d%.kg 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;-pZH% af`f*{Co3 template < typename Right >
)0 42?emn picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-?2 &5YB {
~8n~4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]w&?k:y> }
-h^} jP8 Jte:l:yjtA Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
WMdz+^\( 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。
X&;]
~[
ks| template < typename T > struct picker_maker
3gfV0C\ {
%+j]vP typedef picker < constant_t < T > > result;
VUg~[ } ;
STF}~`b:3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
T/spUlWu {
EL)/5-=S typedef picker < T > result;
bCac.x#jo } ;
Y&cjJ`rw 5k7(! 下面总的结构就有了:
"n2xn%t{ 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。
XQg%*Rw+t 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。
WriJco<v picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-T>wi J 至此链式操作完美实现。
|Bf:pG! lLwQridFXh <=GzK:4L 七. 问题3
9rvxp; 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。
(HX [bG` bZ@53 template < typename T1, typename T2 >
"'p+qbT8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pmpn^ZR {
j/` qd(=B return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!kk %;XSZ }
NcY0pAR* x#}eC'Q 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:
YC,.Y{oY{ PTc\I template < typename T1, typename T2 >
fylA0{ struct result_2
a^)4q\E {
C9;X6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
d}B_ll#j- } ;
#o |&MV_j i(cb&;Xx:A 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?
y2ws*IZ" 这个差事就留给了holder自己。
3,cE/Ei uB%^2{uU c+K=pp@ template < int Order >
uJ5%JB("E class holder;
2BU)qv- template <>
ZK_@.O+ ] class holder < 1 >
~esEql=Q3' {
+AC-f2 public :
'jl XLb template < typename T >
a>jI_)L struct result_1
Ch&]<#E>` {
XTXo xZ#w typedef T & result;
3ijI2Zy } ;
NCpn^m)Q} template < typename T1, typename T2 >
bqwW9D( struct result_2
Mh/>qyS*2 {
ydFhw}1> typedef T1 & result;
3f.Gog } ;
L-:L=
snO template < typename T >
tJF~Xv2L! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GBOmVQ $Hb {
3V!&y/c< return (T & )r;
D$!p+Q }
d`][1rZk template < typename T1, typename T2 >
&Or=_5Y` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G#n)|p {
U.sPFt return (T1 & )r1;
T9v#Jb6 }
!U~#H_ } ;
j I@$h_n ?RAR template <>
+
d)~;I$ class holder < 2 >
8q[WfD {
zZ0V6T} public :
Cspm\F template < typename T >
-oT+;2\2 struct result_1
iwx0V {
F,2#;t4 typedef T & result;
4O"kOEkKT> } ;
>{)#|pWU template < typename T1, typename T2 >
Z/UVKJm>: struct result_2
|a:VpM {
Uht:wEr typedef T2 & result;
]~eWr2uG? } ;
GYmB xX87 template < typename T >
}uj'BO2? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d3J_IW+8R$ {
w*kFtNBfU return (T & )r;
h_"/@6 }
G9":z| template < typename T1, typename T2 >
>} (*s^!k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:q[n1
O[Ch {
9s6lt#?b return (T2 & )r2;
m)2hl~o_ }
!fjU?_[S } ;
/1
%0A >gLyz2 n|2-bRK- 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> >。
K T72D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5kZ yiC* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6Tmb@<I_ ^`5Yxpz return l(i, j) = r(i, j);
Z`KXXlJ^i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m:<3d]L d"a7{~l return ( int & )i;
7%}}m&A7h return ( int & )j;
uy\+#:44d 最后执行i = j;
:2d9ZDyD 可见,参数被正确的选择了。
MpvA-- U4pvQE.m< <
l ^ Z;. l q9h Dn[p }H^^v[4 八. 中期总结
^K[tO54 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:
q)i(wEdUZ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
y9 '3vZ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+~]g&Mf6o 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/k Vc7LC $466?
oI w'>v@`y 5E(P,!-. WX"M_=lc-@ nQVBHL> 九. 简化
&y+*3,!n8 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。
yKhzymS}T 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$X]v;B)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:
z:7F5!Z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?bA]U: +-*/&|^等
9}_f\Bs 2. 返回引用。
DYl{{L8@ =,各种复合赋值等
`t2! M\) 3. 返回固定类型。
CU&,Kq@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9xp
;$14 4. 原样返回。
|?W operator,
O:R{4Q*5 5. 返回解引用的类型。
$QnfpM%+= operator*(单目)
0P
>dXd)T 6. 返回地址。
yln.E vJjD operator&(单目)
E:OeU_\ 7. 下表访问返回类型。
AtYYu operator[]
en": 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Lj,%pz J operator<<和operator>>
@SB+u+mOS r\`m[Q OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
s``L?9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
oI/ThM`=q i*>yUav" template < typename Left >
<3CrCEPC struct value_return
w;_=$L'H&G {
|sAg@kM template < typename T >
{` struct result_1
Inoou'jX {
+y(h/NcQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
v[GHqZ } ;
g/gLG:C Rgu^>
~ template < typename T1, typename T2 >
N `MQHQ1 struct result_2
zb$U'D_-f {
gC- 0je typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
xn[di-LF } ;
Xs_y!l } ;
&[pwLYf7 \)WjkhG<w# 0<k!F3= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ocUu u6RHn;b 下面我们来剥离functor中的operator()
H_]kR&F8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
| w -W=v H0 t1& : return l(t) op r(t)
OwUbm0)h^V return l(t1, t2) op r(t1, t2)
B\yid@e return op l(t)
Yd'ke,Je return op l(t1, t2)
TXv#/@ return l(t) op
!y.7"G* return l(t1, t2) op
3\ed4D return l(t)[r(t)]
&|eQLY
#l return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Z0KA4O$eL qMOD TM~+ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
`!N?#N:b) 单目: return f(l(t), r(t));
"?-s
Qn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
cB^lSmu5 双目: return f(l(t));
Gx($q;8 return f(l(t1, t2));
Sq%R 下面就是f的实现,以operator/为例
vD t?N9 *fZ'#C~x struct meta_divide
g.Q ?Z{ {
|1R@Jz` template < typename T1, typename T2 >
Sq>UMfl& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6yqp<D0SP) {
'z/hj>B< return t1 / t2;
XlPy(> }
\&0NH=*^ } ;
>{Djx >E3OYa?G 这个工作可以让宏来做:
*6DKUCA/ J%'|IwA #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
t[Q\T0E template < typename T1, typename T2 > \
wW~2]*n static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~7g6o^A> 以后可以直接用
fsoS!6h0k DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
SbY i|V,H 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
;7}*Xr| (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。。。)
Q>$v~v?9 b._pG(o1 e6Y0G,K 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
]h6<o* tEl_A"^e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}<p%PyM class unary_op : public Rettype
I]58;|J {
L 'y+^L|X Left l;
%o>1$f] public :
b.(^CYYQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7JbrIdDl| =zdRoXBY[b template < typename T >
A7se#"w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O#g31?TO {
lf 3W:0K return FuncType::execute(l(t));
Ox RzKT }
2\n6XAQ* FsjblB3?E template < typename T1, typename T2 >
&>SE9w/?o typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r.[k D"l {
\oyr[so(i return FuncType::execute(l(t1, t2));
Zr3KzY9 }
Ex<0@Oz } ;
sy;~(rpg f`cO5lP/:) qmhHHFjQ 同样还可以申明一个binary_op
Em;zi.Y+V .3#Tw'% G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
iM-@?!WF class binary_op : public Rettype
/OEj]DNY {
>Uz3F7nHi Left l;
X(~NpL R Right r;
/KkUCq2A public :
A#}IbcZ|b binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'a}pWkLB U<$ |ET' template < typename T >
mSs%g L]g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^+88z> {
$P$OWp?b return FuncType::execute(l(t), r(t));
B4%W,F:@ }
\RJ428sxn w5p+Yx=q template < typename T1, typename T2 >
[1Rs~T" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]*).3<Lw {
#H|]F86 ( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o&zeOJW }
#~"jo[ } ;
iVE+c"c!2& kAMt8 czafBO6 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
0oD?4gn 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
D?$f[+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
@>?&Mw\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。
:^K|u^_>P 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-70Ut
4B 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。。。
Re`= B 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
u?!p[y6 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)
cYK3>p
A 下面是修改过的unary_op
TWMD f 278
6tZF, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
E8/P D class unary_op
7C=t19&R' {
(sY?"(~j?T Left l;
&@yW<< {=TD^>? public :
"~tEmMz }JS?42CTaV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!I@"+oY< C Z|R-ky6p template < typename T >
Y>r9"X|&H struct result_1
fN@2 B {
AkGCIn3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(V*ggii@ } ;
.- {B 2%QY~Ku~ template < typename T1, typename T2 >
jlItPdCv struct result_2
DJhi>!xJ {
$w{#o E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0GEK xV\F } ;
.Um.dXBYU ht` !@B template < typename T1, typename T2 >
X2~>Z^,
U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
42mdak}\ {
):1NeJOFF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
|oa9 g2 }
.xS}/^8iD a8''t_Dp template < typename T >
b k 30d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>O?5mfMK {
r!'\$(m E return OpClass::execute(lt(t));
Gz@'W%6yaV }
wpO-cJ!, ;CD@RP{$n } ;
ZBi|BD Y;G+jC8
wS9EC}s:Q 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
yc?+L;fN 好啦,现在才真正完美了。
6"b =aPTi 现在在picker里面就可以这么添加了:
6x7pqHM L>
> % template < typename Right >
jNBvy1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
y
~7]9?T {
rjHL06qE return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
D<78Tm
x }
|5^tp 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。
d#'aT mu! FMhSHa/B CvS}U% x 8|sdZFxo $# klgiL 十. bind
\4zb9CxOZ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
k` cz$> 先来分析一下一段例子
4Hc+F( U=QfInB F l@%? int foo( int x, int y) { return x - y;}
.Lbu[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e:#c\Ay+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
mWN9/+! 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。
&]~Vft
l 我们来写个简单的。
6HeZ<.d& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
5F&xU$$a- 对于函数对象类的版本:
K)"lq5nM fsRRnD template < typename Func >
QU{|S.\ struct functor_trait
( CDwl, {
X} <p|P+ typedef typename Func::result_type result_type;
a$-:F$z } ;
F6,[!.wl 对于无参数函数的版本:
!0p_s;uu,W *c<0cHv* template < typename Ret >
cG{>[Lf struct functor_trait < Ret ( * )() >
OcWy#,uC
{
BUhLAO
typedef Ret result_type;
d'y\~M9( } ;
OZ2YflT 对于单参数函数的版本:
1VRexp Tp-<!^o4 template < typename Ret, typename V1 >
<~D-ew^BU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
afE`GG- {
|1M+FBT$w typedef Ret result_type;
dB`3"aSN7 } ;
[(Jj@HlP6T 对于双参数函数的版本:
&\[3m^L x.J%
c[Q8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[3&Y* W struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
mV\QZfoF {
>U?U;i typedef Ret result_type;
+T\c<lJ9 } ;
e[`u: 等等。。。
9#C hn~ \ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9j6##@{ ZMFV iE;8 template < typename Func >
R>
r@[$z+ struct func_return
4^|;a0Qy] {
fYv= yP~ template < typename T >
KB3zQJY struct result_1
|gl~wG1@ {
Nhq&Sn2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/<J&ZoeJB } ;
u>e4;f`F n4* hQi+d template < typename T1, typename T2 >
9t ` struct result_2
e~Hx+Qp.G {
7F=Xn@ _ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\Pv_5LAo } ;
vO2I"Y*\ } ;
_!m_s5{ Y6J7N^ c_oI?D9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
i Eh
- O^tH43C template < typename Func, typename aPicker >
.'+*>y! class binder_1
BPFd'-O) {
$M `%A
Func fn;
.Vy*p")" aPicker pk;
!y1]S .; public :
IYJS>G%* B5-G.Z template < typename T >
A..,. struct result_1
>,ThIwRN {
HLjXH#ry typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8|\0\Wd;vu } ;
5P?7xRA uydy[n\ template < typename T1, typename T2 >
pI__< struct result_2
)+'De {
d@+}_R"c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pP1|/f5n` } ;
+Xb )bfN Afpj*o binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m
6Xex.d ]Bpdb' template < typename T >
."N`X\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RoL5uha,l {
3ug|H return fn(pk(t));
pt"yJtM'P }
H9c template < typename T1, typename T2 >
w"-' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZcTxE]Y {
(IAc*V~ return fn(pk(t1, t2));
sd (I@
&y }
?DN4j!/$ } ;
uO4kCK<7C qDOJ;>I =cy;{2S'p 一目了然不是么?
iQrTEp 最后实现bind
1QfOD-lv ?;\xeFy! w(lxq:>" template < typename Func, typename aPicker >
aFI?^"L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^bVY&iXNu {
b4_"dg~gK return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
u )'l|Y }
}]-SAM j Hd <* 2个以上参数的bind可以同理实现。
'IaI7on 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。
i.4L;(cg ] Q}z-U 十一. phoenix
VrV* -J' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\M]w I Y,v8eOo45S for_each(v.begin(), v.end(),
Z19d Ted33 (
NXAP=y3 do_
fk(l.A$ [
/]/3)@wT cout << _1 << " , "
#}^kMD > ]
B3
mD0 .while_( -- _1),
%cM2;a=2 cout << var( " \n " )
|51z&dG )
jV_Eyi3 );
m6qmZ2< 4|+6a6 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:
b"Hg4i) 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
dAOmqu,6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1goK>=-^ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u~X]W3 .Gq)@{o> &hmyfH&S template < typename Cond, typename Actor >
k~ZwHx(%S class do_while
[CH%(#>i~ {
\ H#zRSbZ Cond cd;
&`7tX.iMlh Actor act;
ojO<sT:by public :
xACAtJ'gc template < typename T >
*Z7W'- struct result_1
C\7qAR\ {
B\2<r5|QG typedef int result_type;
XVi?-/2 } ;
@DT${,.49 2Y&QJon) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*Yk3y-
qyMR0ai- template < typename T >
C& 0iWY\a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o.5w>l!9K {
(o_w[jv do
brN:Ypf-e {
BH0@WG7F act(t);
H"4^ }
P@'<OI while (cd(t));
<`EZ^S L; return 0 ;
~={8b }
X}`|"NIk. } ;
*]%{ttR~ SP9_s7LL )*N]Q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bit&H 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。
wmFI? 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。
BnH<-n_ 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。
ev>gh0 下面就是产生这个functor的类:
W?8 |h e!*d(lHKos D0,U2d template < typename Actor >
M xUj7ae class do_while_actor
Q9)/INh {
9J_lxy} Actor act;
[ajF public :
q#Az\B: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>6 [{\uPK
YuD2Q{ template < typename Cond >
-Cv:lJj picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?:OL8&0 } ;
F*rU=cu U<fe 'd qsXK4` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6sBS;+C 最后,是那个do_
U/&!F zh)qo |Vc8W0~0 class do_while_invoker
hZ-No {
'E+Ty(ED5 public :
HMJx[ yD template < typename Actor >
0XFJ/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
zbZ0BD7e {
l)GV&V return do_while_actor < Actor > (act);
`s(T(l }
vK)^;T ; } do_;
1 *'SP6g (1gfb*L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
cf?*6q?n 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
l'HrU 1_7Y 最后来说说怎么处理break和continue
M~7 gUb| 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。
74ma
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 ]