一. 什么是Lambda
N@d4) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{?L}qV 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
_v$mGZpGY A1'IK. ]iNSa{G R>0ta
Q class filler
?1412Tq5 {
+M.|D,wg2 public :
rW6w1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*v5y]E%aW } ;
a9qZI g)p[A 4 %##9.Xm6l 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
1^W Aps Bkz s~63JDy"E 5rcno.~QO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
92tb`' [R:O'AP}@} ix/uV)]k` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ftH
0aI CNN?8/u!@ d*AV(g#B 1)Ag|4 二. 战前分析
q;AQ6k( 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
?41| e+p 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
>qgBu_ 2 rBF<z7 #F6ak,9S4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cM"I3 /* --------------------------------------------- */
oz0-'_
vector < int *> vp( 10 );
:m~lgb< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~g,QwaA[ /* --------------------------------------------- */
_j2`#|oG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@v'<~9vG /* --------------------------------------------- */
%FRkvqV* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
dW5z0VuB$/ /* --------------------------------------------- */
i)p__Is for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;s!H /* --------------------------------------------- */
07MLK8jS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#nxx\,i> u4nXK
<KL| xAO]u[J h7w<.zwu
t 看了之后,我们可以思考一些问题:
U!`'Qw; 1._1, _2是什么?
*K 7L5. 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。
(l^lS=x 2._1 = 1是在做什么?
:Oj+Tc9A 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。
l00D|W_9 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。
lGz0K5P{ XDWERvIj $R5-JvJJH 三. 动工
~iSW^mi 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
axl?t|~I j)0R*_-B[ GJ$,@ g-s@m}[T template < typename T >
V:+bq` class assignment
0CR;t`M@ {
;|%r!!#-t T value;
I"!{HnSG` public :
:({<"H)!' assignment( const T & v) : value(v) {}
4CCux4)N template < typename T2 >
0k>&MkM\^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6]3ZUH; } ;
-,tYfQ;: ]aR4U` /l`XJs 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:Ry24X 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
z~_\onC @W,Y_8: ^/uGcz|. izw}25SW class holder
R
pbl) {
R;yAqr29 public :
yKI.TR# template < typename T >
[ bW=>M assignment < T > operator = ( const T & t) const
3{z|301<m {
r?TK@^z return assignment < T > (t);
}M9al@" }
N'1~ wxd } ;
i<?4iwX%i* 6.jZy~ Hn~1x'$ 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:
6b|`[t E~P0}' static holder _1;
$5IrM7i Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!O-+h0Z @FV;5M:I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.g~@e_;): 而不用手动写一个函数对象。
a\w|tf \2,18E -(.7/G'Vk> 57>ne)51 四. 问题分析
_ XZ=4s 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
h"ylpv+ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
OKVYpf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<&2,G5XA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=1VH5pVr} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m { fQL ar|[D7Xrq\ 五. 问题1:一致性
O m 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
q9!9OcN2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{1%ZyY 8957$g struct holder
v~Qy{dn
P {
zTB9GrU //
E2|iAT+=. template < typename T >
'qJ-eQ7e T & operator ()( const T & r) const
02[II_< 1 {
R!,)?j; return (T & )r;
gxM8IQ }
"~<~b2Y"5 } ;
jVIpbG44 gpWS_Dw9 这样的话assignment也必须相应改动:
[R> ^mpB\D)q template < typename Left, typename Right >
@UX@puK`/ class assignment
;vdgF {
sCQup^\ Left l;
oNZW#<K Right r;
[{F7Pc public :
!@{[I:5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
SZ{cno1` template < typename T2 >
H>f{3S-% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
)yW_O: } ;
hhAC@EGG e,&%Z
同时,holder的operator=也需要改动:
, ~xU>L^ "}p?pF<'0 template < typename T >
--`LP[ll assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#\BI-zt {
o(/ia3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
?w/nZQWi }
.~L4#V{c~ zI! R-Nb 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。
(H+[ ^(3d2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
v:MS0] 2TEeP7 return l(rhs) = r;
K)&XQ`& 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。
B:4qW[U# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]a#]3(o]} FM"BTA:C template < typename Tp >
~#_$?_/( class constant_t
\C#b@xLnX {
5,BkwAr+6[ const Tp t;
y=xe<#L public :
g/Jj]X#r constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cGta4; template < typename T >
IQ=|Kj9h const Tp & operator ()( const T & r) const
,7jiHF {
*.%)rm return t;
NoZ4['NI\ }
hX| UE } ;
8;\tP29
jnzz~: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
KH>sCEt 下面就可以修改holder的operator=了
<S@mQJS!y vC<kpf! template < typename T >
9c}]:3#XO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,
)pt_"-XA {
H0 n@kKr return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
W?J*9XQ` }
ioa_AG6B 36WzFq# 同时也要修改assignment的operator()
'3UIriY6 dzNaow*0&V template < typename T2 >
PB<Sc>{U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N|d.!Q;V.y 现在代码看起来就很一致了。
a 8hv .43 (Zn3-t* 六. 问题2:链式操作
q\y# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T>Rf?%o 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
5uJP)S? 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
-_*XhD 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
B
m@oB2x) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
TgE.=` "7 f9XO9N,hE: template < typename T >
:G=1$gb struct result_1
b;`#Sea {
VE"0VB. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&R FM
d= } ;
oy2dA $4*E\G8 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:
C+]q x*"pDI0k) template < typename T >
pkV\D struct ref
K^&
]xFW {
.'{6u;8 typedef T & reference;
ID).*@(I" } ;
_KhEwd template < typename T >
]#-/i2-K struct ref < T &>
i2}=/ {
5A]LNA4i typedef T & reference;
f+aS2k(e> } ;
Ta\8>\6 HD8"=7zJk 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
grfdvN KYmWfM3^ template < typename T >
M|E2&ht typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
19w,'}CGk {
9k+&fyy return l(t) = r(t);
(T#(A4:6S }
^%8Hvy 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。
?r'TH/> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
031.u<_ [FV=@NI 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
v6DxxE2n _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)"c]FI[} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
L1!hF3G +5 调用divide的对象返回一个add对象。
a.`JS 最后的布局是:
~iR!3+yg4 Add
si!9Gz; / \
>7(~'#x8A" Divide 5
:*&9TNUE@ / \
73s3-DS, _1 3
>[%.h(h/% 似乎一切都解决了?不。
pGbFg& 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。
v!{'23`87 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。
Vq)gpR 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:
Yx}"> ;\ ?(NT!es template < typename Right >
5IE+M assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<&Y}j&( Right & rt) const
>gZk
581/ {
gC_s\WU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6(q`Oj }
o|^?IQ7bpf 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3VRZM@i 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。
Eagmafu 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。
B-ri}PA 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。
G_, t\ 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。
E_![`9i 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?
%L \{kUam 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:
lgjoF_D o S:vTr+$ template < class Action >
hA1gkEM2o class picker : public Action
{7![3`%7 {
{?>bblw/d public :
AR+\uD=\I- picker( const Action & act) : Action(act) {}
s?G'l=CcKu // all the operator overloaded
sAjKf\][ } ;
5nxS+`Pn.) N9JgV,` 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。
*/5<L99v 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:
fdq^!MWTi X\3,NR, template < typename Right >
c2\rjK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!AD0-fZ {
Z*vpQBbu return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S`2mtg }
d[>N6?JA/ +zVcOS*- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2NArE@ 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。
:9x084ESR) `3sy>GU? template < typename T > struct picker_maker
[nN\{"~O {
%+7T9>+ typedef picker < constant_t < T > > result;
Vr/` \441 } ;
ZXsY-5$#d- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JW% /^' {
94'k7_q typedef picker < T > result;
7S dV%" } ;
vzohq1r5 &`
00/p 下面总的结构就有了:
=_?pOq functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
|B1;l<|` picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
FQ_%)Ty2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O'!r]0Q 至此链式操作完美实现。
az\<sWb# S-M)MCL !}L~@[v,uL 七. 问题3
i>]<*w 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Av;q:x? 94p:| 5@ template < typename T1, typename T2 >
B.Zm$JZ: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}o!#_N0T {
Xew1LPI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
StdS$XW }
O7'<I|aD p29yaM 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:
,{uW8L 6HEqm>Yau template < typename T1, typename T2 >
Ha=_u+@ struct result_2
d Y:|Ef|v( {
y} $P, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KTLbqSS\ } ;
wZo.ynXT T]Tdx.B 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
fd5ZaE#f 这个差事就留给了holder自己。
OD?y l}Q"Nb) O:5Rp_?^ template < int Order >
uXG`6|? class holder;
tL={ y* template <>
'#,e
@v class holder < 1 >
B0b[p*gIl {
(<bm4MPf public :
d%#!nq{vd template < typename T >
m?D
<{BQ; struct result_1
\uU=O
) {
(b/A|hl typedef T & result;
.)"_Q/q
} ;
S1 EEASr!} template < typename T1, typename T2 >
[5?4c'Ev struct result_2
(xZr ]v ]U {
tb:,Uf>E typedef T1 & result;
M('s|>\l } ;
?Y?gzD template < typename T >
`2xH7a- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-y&v9OC2- {
E ;BPN return (T & )r;
sJ))<,e5I }
[K cki+ template < typename T1, typename T2 >
V>b2b5QAH, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.N~PHyXZR {
.>mH]/]m return (T1 & )r1;
]>R`;"( }
JmU<y } ;
g.B%#bfg j4~7akG template <>
X q}Ucpj class holder < 2 >
>lD;0EN {
(O)\#%,@R public :
Q0zW ]a template < typename T >
{fGd:2dh struct result_1
7|&e[@B {
X,C*qw@ typedef T & result;
B :.@Qi^ } ;
GXDC@+$14 template < typename T1, typename T2 >
mu6039qy struct result_2
CS/Mpmsp {
!c3```* typedef T2 & result;
EMVk:Vt] } ;
_j:UGMTi(U template < typename T >
B.89_!/:p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V]I:2k5 {
=N YgGEFq. return (T & )r;
/y}"M }
-PNi^
K_ template < typename T1, typename T2 >
z%(Fo2)^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&49u5&TiP {
2v0!` &?M{ return (T2 & )r2;
J|VK P7 }
X}ZlWJ } ;
XDPL;(? :P3{Nxa +c^_^Z$_4o 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> >。
s|Z:}W?{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`W@T'T" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,i?) #SKfE return l(i, j) = r(i, j);
Og,Y)a;= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
95=gY kOw=c Gt return ( int & )i;
<d5@CA+M return ( int & )j;
b2N6L2~V 最后执行i = j;
<fN;
xIB 可见,参数被正确的选择了。
ev9;Ld "\e:h|
.G $}t=RW sLb8*fak cA D[3b[Gk 八. 中期总结
N_ UQ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
tAF]2VV(e 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\tY"BC4. 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
U^MuZ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.%q$d d>> v=!YfAn tR kF
(a[.vw^g &5?G-mn PgMbMH
九. 简化
Kx~$Bor_! 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。
$9K(F~/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
pz{'1\_+9 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:
)zU: 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]*qU+& +-*/&|^等
74+A+SK[ 2. 返回引用。
EIr@g =,各种复合赋值等
o\Uu?.-< 3. 返回固定类型。
tJNIr5o 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
zh\$t]d<I 4. 原样返回。
@}Zd (o operator,
Gqb])gXpl 5. 返回解引用的类型。
]4`t\YaT operator*(单目)
C5|db{=\.* 6. 返回地址。
F@Q^?WV operator&(单目)
?~J i-{#X 7. 下表访问返回类型。
l<(cd, operator[]
> !L&>OOx 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[E7MsX operator<<和operator>>
^T:gb]i'Qa ?]c+j1i 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。
8V9[a*9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\q "N/$5{f j(iuz^I template < typename Left >
~:4~2d| struct value_return
=. *98 {
`1Zhq+s template < typename T >
R_^/,^1 struct result_1
0"78/6XIs {
_T5)n=| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
B/G-Yh$E } ;
/.Fj.6U5 _%~$'Hy template < typename T1, typename T2 >
D8%AV;-Y struct result_2
qi(*ty {
Ha%F"V* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2?W7I/F } ;
5r b-U7 / } ;
9'nH2,_ )0k']g5 0w %[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j(eFoZz, Dw_D+7>(v 下面我们来剥离functor中的operator()
Iy';x 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<xo-Fv 06 i;T~Y return l(t) op r(t)
z[C3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
TJ(K3/)Z return op l(t)
7AwgJb hn return op l(t1, t2)
#DFV=:|~ return l(t) op
<@G8ni return l(t1, t2) op
KVPR}qTP; return l(t)[r(t)]
wJeG(h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
kkS~4?-* @%hCAm 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
.&1C:> 单目: return f(l(t), r(t));
c)}2K0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#aar9 双目: return f(l(t));
AVl~{k| return f(l(t1, t2));
l>6@:nq|R 下面就是f的实现,以operator/为例
x[(?# geM6G$V& struct meta_divide
RO&H5m r%@ {
^B/9{0n' template < typename T1, typename T2 >
UG;Y^?Ppe5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
x;LzG t:w {
?+0GfIV return t1 / t2;
At6qtoPRA }
1[;;sSp } ;
usFfMF X QAPu<rdJP 这个工作可以让宏来做:
g&Vcg` `.%JjsD< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!ABiy6d template < typename T1, typename T2 > \
rJJ[X4$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
vUA0FoOp 以后可以直接用
=IU*}># DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\.uc06 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
w Q+8\ s= (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。。。)
]y@F8$D! &fOdlQ? e:w&(is 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_;DN:
{ | ?yo 3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&a,OfSz class unary_op : public Rettype
52_# {
a4MZ;5
Left l;
p(F " / public :
/9pM>Cd*Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$ ((6=39s (ljF{)Ml+= template < typename T >
(u3s"I
d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"2?l{4T\ {
o%E;3l return FuncType::execute(l(t));
uI~S=;o }
3+Qxg+< \x{;U#B[3> template < typename T1, typename T2 >
l_rn++ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z8#Gwyinx {
S8d8%R~1=h return FuncType::execute(l(t1, t2));
E
Y<8B3y }
sP@X g;] } ;
b5G}3)'w :}:3i9e*2 mmXm\]r>4 同样还可以申明一个binary_op
H)w(q^i S~Z|PLtF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qa`-* 4m class binary_op : public Rettype
N2'qpxOLI {
Z?P~z07 Left l;
I<td1Y1q Right r;
y&m0Lz53Z public :
#]?bLm<! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I04jjr:< gi/@j template < typename T >
$2^`Uca typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+ @9.$6N {
&,\=3' return FuncType::execute(l(t), r(t));
V
r(J+1@ }
?~"bR% <h).fX template < typename T1, typename T2 >
PNOGN|D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"\W-f {
)tHaB, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
LVJI_ O{fH }
7hW+T7u? } ;
._w8J"E5 :<Y}l-x [D-Q'"'A 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
9^"b*&>P 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g"s$}5{8: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
u%/fx~t$ 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。
/MMd`VrC2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Migd(uw' 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。。。
u's`*T@. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
SzwQOs* 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)
W7"{r)7 下面是修改过的unary_op
Zv11uH-C DS-0gVYeDW template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?[<Tx-L class unary_op
j"^+oxH {
znJhP}( Left l;
XqRJr%JH G+xt5n.% public :
D4eTTfQ tWTKgbj( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FLg*R/ )#|<w9uec template < typename T >
4(}J.-B struct result_1
%*aJLn+]_R {
^,l_{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?Xdak|?i } ;
9Zry]$0~R NN0$}ac p template < typename T1, typename T2 >
Uoya3#4 G struct result_2
[ EFMu;q {
iovfo2!hD typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~DRmON5 M } ;
"mL++>ZSQ c4&' D;= template < typename T1, typename T2 >
73{'kK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q9}dHIe1E {
DRqZ,[!+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o1&:ry }
-<jL~][S Fhv/[j^X template < typename T >
g %K> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[7(-T?_ {
O }9KJU return OpClass::execute(lt(t));
}$MN|s }
+_XmlX A3Z l4n)#?Q? } ;
H&r,FmI@ 08X_}97#WF j!7`] 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
D=:04V}2+ 好啦,现在才真正完美了。
!D!~^\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
UnVm1ZWZ e%8|<g+n6 template < typename Right >
[I4ege> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%Qg+R26U {
z
<mK>$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`1{N=!U(& }
vvUSeG\n#j 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。
DAo~8H iAT)VQ& 8Ll[ fJZA =%'`YbD$ ZmOfEg|h\ 十. bind
D\<y)kh 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。
8/)qTUx: 先来分析一下一段例子
7t,t` dU\%Cq-G) *[=bR> int foo( int x, int y) { return x - y;}
"V{yi!D{< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
VMoSLFp^R bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
jx acg^c 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]__%_ 我们来写个简单的。
?+T^O?r|O 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>]o}}KF? 对于函数对象类的版本:
.0R v(Y "[}O"LTQ template < typename Func >
V\(:@0" struct functor_trait
V]*b4nX7 {
fgihy typedef typename Func::result_type result_type;
FU=w(< R; } ;
As+t##gN 对于无参数函数的版本:
-v6M< x `V;Y]7' template < typename Ret >
n$xQ[4eH) struct functor_trait < Ret ( * )() >
0]HYP;E"U {
?g!V!VS2 typedef Ret result_type;
iH^z:%dP } ;
-,K! 对于单参数函数的版本:
q80S[au ]*7Y~dO template < typename Ret, typename V1 >
EUsI%p struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
oK{ V7 {
UT}i0I9 typedef Ret result_type;
nQ|r"|g } ;
Qr
Wj>uR 对于双参数函数的版本:
K't]n{$ nx0K$Ptq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+cU>k} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
t>8XTqqi {
Scv#zuv_ typedef Ret result_type;
k+1|I)z } ;
?eV4SH 等等。。。
+a^F\8H 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5BBD.! /%lZu^ template < typename Func >
|W<+U struct func_return
:$MG*/Q {
*,Bzc Z template < typename T >
QRLt9L struct result_1
OT'[:|x ; {
C"IKt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|lv|!]qAma } ;
XD"_Iq! G%d
( template < typename T1, typename T2 >
ioPUUUb) struct result_2
yoAfc {
&~CY]PN. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B c2p(z4 } ;
>vo=]cw } ;
y\{%\ $ ax
41N25 / g 2b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
IHRGw kA7mLrON template < typename Func, typename aPicker >
IKie1!ZU{" class binder_1
cyJG8f {
}^B6yWUN Func fn;
9)VF 1LD aPicker pk;
-GLMmZJt public :
pKi& [ ?ve#} \ template < typename T >
{\[5}nV struct result_1
G\TfL^A {
epgPT'^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sUPz/Z.h } ;
@?"h
!fyu KN-avu_Ix template < typename T1, typename T2 >
B7]MGXC struct result_2
P'Q+GRpSw {
D-N8<:cA typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H.UX,O@ } ;
[V:\\$ 2k<;R': binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fA89|NTSUh |r bWYl.b template < typename T >
d:yqj: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jv&!Kw.Ug {
fxT-j s#S return fn(pk(t));
%w7]@V Z }
M`S0u~#tI template < typename T1, typename T2 >
%Z*sU/^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bu51$s?B {
IT$25ZF return fn(pk(t1, t2));
\}]!)}G }
O`vTnrY } ;
Zkf0p9h\ DfKr[cqLM
`7H4Y&E 一目了然不是么?
SB)5@
nmS 最后实现bind
^i:B+
rl hdVdcnM <jed!x template < typename Func, typename aPicker >
dXnl'pFS picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uw2hMt (N {
D.mHIsX6\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
W2.qhY 5 }
vv=VRhwF `UBYp p 2个以上参数的bind可以同理实现。
gJM`[x`T 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。
Y/7 $1k H@l}WihW 十一. phoenix
!fj(tPq Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ZI=v.wa <ZB1Vi9}8 for_each(v.begin(), v.end(),
?@V[#. (
FHV-BuH5 do_
^+g$iM[`f [
3d|9t9v cout << _1 << " , "
|7zd%! ]
RZ+`T+zL .while_( -- _1),
DY^;EZ!hb cout << var( " \n " )
AFAAuFE" )
Xn{1 FJX/ );
$LU"?aAW M|Rb&6O 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:
x*/S*!vx\ 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
oJfr +3I operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F;]%V%F.X 那么我们就照着这个思路来实现吧:
-a-(r'Qc( [Jv@J\ #t+d iR template < typename Cond, typename Actor >
f%*/cpA) class do_while
L`24?Y{ {
J_;o|gqX Cond cd;
? YG)I;( Actor act;
o]opdw public :
rEF0oJ. template < typename T >
7a~X:# struct result_1
SCz318n {
%Z1N;g0 typedef int result_type;
s~Te } ;
/bVoErf
XcjRO#s\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0L/n ?bf CvD"sHVq% template < typename T >
iTQD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B
$mX3B+a {
K1T4cUo do
O<V4HUW {
Ywwu0.H< act(t);
15sp|$&` }
/~<@ *-' while (cd(t));
|)*fRL, return 0 ;
q*9!,!e }
aca=yDs2 } ;
&Udb9 a0#J9O_ (I./ Uu% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
p }~qf 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。
% oo2/aF 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。
pJtex^{!: 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。
%ALwz[~] 下面就是产生这个functor的类:
1{JV}O O`<KwUx ! j{Q9{}<e template < typename Actor >
r%+V8o class do_while_actor
pS7w' H {
Bf8jPa/ Actor act;
.yEBOMNZ public :
7yh/BZ1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
aSnFKB eYvWZJa4 template < typename Cond >
55fC~J< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^=-y%kp" } ;
Sb82}$sO {.INnFGP@) nX`u[ks 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
]@u6HH~^ 最后,是那个do_
RtM8yar+sn EU+S^SyZi =aTv! 8</ class do_while_invoker
1waTTT?"Ho {
L}pt)w*V1j public :
W@I|Q - template < typename Actor >
N <Xq]!
K- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
z.;ez}6%V {
mmk=97 return do_while_actor < Actor > (act);
#iHs*
/85 }
O[ef#R! } do_;
Fkd+pS\9g~ %Da1(bBh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
WL"^>[Vq 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
TtTj28k7 最后来说说怎么处理break和continue
j=r P:# 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。
@pRlxkvV 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 ]