一. 什么是Lambda
Q`ua9oIJ= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
mmAm@/ 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,
lvs
XL /{i~CGc;" h0GoF A< AM}R#86 class filler
<n2@;`D {
M";qo6 public :
37#&:[w> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
D*XrK0#Z` } ;
|Wh3a# {i5?R,a) z;c>Q\Q 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:
bz4Gzp'6k Ot=jwvw "HMEoZ *;7y5ZJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;FPx 9mF' N'Gq9A 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&OMlW_FHR wu41Mz7 o<`vh*U@,4 +>ju,;4WK 二. 战前分析
4ot<Uw5 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。
uZqL'l+/y 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
|LHJRP-Z @=-(H<0 #NS|9jW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-;""l{ /* --------------------------------------------- */
pwFp<O" vector < int *> vp( 10 );
^QK`z@B transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
l=@ B 'a /* --------------------------------------------- */
9:j?Jvw$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ltlp9 S /* --------------------------------------------- */
|{(<A4W int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
mypV[ /* --------------------------------------------- */
%xt9k9=vZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|;ztK[( /* --------------------------------------------- */
]\E"oZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]a $6QS vygzL U^ yx-{PjX r`H}f#.KR 看了之后,我们可以思考一些问题:
p|>*M\LE# 1._1, _2是什么?
_&gi4)q 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Y:^hd809 2._1 = 1是在做什么?
/6x&%G:m# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
*PJH&g#Ge Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?&B8:<qy;L Od1\$\4Z mdi!Q1pS 三. 动工
mF4W4~" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
GQ2GcX(E( 1w,_D.1' %hB-$nE *x36;6~W; template < typename T >
B#K gU&Loo class assignment
&<&tdShI {
c&['T+X T value;
c_/BS n public :
5Rbl.5.A assignment( const T & v) : value(v) {}
FP@_V-
template < typename T2 >
N$fP\h^AR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'gwh: } ;
T:^.; ZY ak(s@@k -(vHy/Hz. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)nUdU
= m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l*CulVX pPReo) $LP(\T([ eI8o#4nT class holder
FFT)m^4p. {
Fh~9(Y# public :
"4b{YWv template < typename T >
mnt&!X4< assignment < T > operator = ( const T & t) const
9z,sn#-t {
X5WA-s(?0 return assignment < T > (t);
vo/x`F'ib }
;qmnG3;Q } ;
GSA+A7sZ $z=a+t * KOixFn1 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
p$,7qGST #X(2 static holder _1;
175e:\Tw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q Xd`P4a xQR/Xp!h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
It*U"4lgi 而不用手动写一个函数对象。
\`.v8C>vG *`a$6F7m4 %!` %21 O%t? -h 四. 问题分析
d=1\= d/K 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。
VgPlIIHh5 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。
yLRe'5#m 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
fR1LVLU 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
gs<~)&x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
h-p}Qil, _DR@P(0>_ 五. 问题1:一致性
RFM;?!S 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?|
2)BO@]n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
fb Bu^]^S =8_b&4.:& struct holder
QRQ{Bq}# {
gY+d[3N //
p3_
Qx template < typename T >
SX,$$43 T & operator ()( const T & r) const
X#1WzWk' {
\p:)Cdn return (T & )r;
NG3?OAQTw }
q,K|1+jn } ;
q:_:E*o nLL2/!'n 这样的话assignment也必须相应改动:
i59}6u_f ^aqQw u template < typename Left, typename Right >
"s@Hg1 class assignment
j6s j 2D {
<hzHrx'o{ Left l;
r'ilJ(" Right r;
aj|3(2;Kp public :
;FI'nL assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+:Xg7H* template < typename T2 >
7!qeIz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<j,I@% } ;
,7$&gx>2& |>P:R4P 同时,holder的operator=也需要改动:
-qpvVLR, Wrbv<8}%c template < typename T >
_9-;35D_ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ys!O"=OJ {
N9ipw r'P return assignment < holder, T > ( * this , t);
W +Piqf* }
.NWsr*Tel Sj)?! 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Q?hf2iw 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;=2JbA+"G LQqba4$ return l(rhs) = r;
_e8Gt6> 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。
%-YWn`yEm 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
t.&JPTK-H /0`Eux\ template < typename Tp >
bfUKh%!M class constant_t
0^L:`[W+ {
GQ85ykky const Tp t;
EId>%0s5 public :
?AO=)XV2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>q')%j template < typename T >
fLRx{Nu const Tp & operator ()( const T & r) const
N)jNvzm {
'xEomo# return t;
s o: o
b} }
}.u[';q]S } ;
gdAd7
T .R)Ho4CE 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I+Y Z+ 下面就可以修改holder的operator=了
RYl{89 cEXd#TlY~X template < typename T >
@Nm{H assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
gjiS+N[ {
EGRIhnED# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@<OsTF L }
-0'<7FSQ @6[aLF]F 同时也要修改assignment的operator()
aR)UHxvX M~X~2`fFH template < typename T2 >
l"&iSq!3= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W`[7|8(6! 现在代码看起来就很一致了。
$Q|6W &?[; TJcHqzcUc 六. 问题2:链式操作
SA"4|#3>7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
PTpfa*t 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
"T8b.ng 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
daB5E<? 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
zzC{I@b 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?iaO+G&| wd,6/5=lh template < typename T >
2#R0Bd struct result_1
/ H GPy {
Qm[ ) [M typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
p-oEoA } ;
AHa]=ka> D1]?f` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
8XfOMf~d` svCm}` template < typename T >
EAs^i+/ struct ref
(-o}'l'mo {
1mv5B t typedef T & reference;
fTy{`}> } ;
'\pSUp template < typename T >
5:~ zlg struct ref < T &>
n>o=RQ2 {
_Fkb$NJ"]Q typedef T & reference;
us#ji i.< } ;
|o_
N$70 ip|l3m$ Mi 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=m;cy0)) HT_nxe`E template < typename T >
%~<F7qB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mt *Dx {
5M%)*.Y
3[ return l(t) = r(t);
5uM`4xkj }
DI : 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。
M VE:JNm 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#E/|WT 4SkCV 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
0sq?>$~Kc* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Z4k'c+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(>\4%(pnD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;M O,HdP; 最后的布局是:
=EHKu|rX~ Add
9WL$3z'* / \
[L2N[vy; Divide 5
f 0/q{* / \
_k)EqPYu@ _1 3
}o=s"0 a 似乎一切都解决了?不。
3|Y.+W 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
;%/}(&E2 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
;0dl OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Jk`0yJi$q $B )jSxSy template < typename Right >
GSGaYq assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
aqP"Y9l Right & rt) const
wWJM./y {
S2V+%Z
_J return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M r~IVmtf }
o3:h!(#G 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}vX1@n7T6 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
<a(739IF 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
[TmZ\t!5$ 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。
`$] ZT>& 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
\uOR1z 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
_BND{MsX 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
_y9NDLRs8 JPe<qf- template < class Action >
,/-DAo~O class picker : public Action
Zu ![v0 {
I5E4mv0<i public :
@(m?j1!M picker( const Action & act) : Action(act) {}
ZY)&Fam} // all the operator overloaded
)%I62<N,z } ;
Ye\&_w"
[58qC: Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
zE=^}K+ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
XAUHF-"WE LV]F?O[K= template < typename Right >
p=dM2> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ov Wm}!r {
FQB6`
M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WHR6/H }
Hy2~D:34 `G>BvS5h Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
EE~DU;p;] 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
AgJPtzs
DLEHsbP{$ template < typename T > struct picker_maker
5"7lWX {
i)MJP * typedef picker < constant_t < T > > result;
NvJ}|w,Z } ;
oazy%n(KZ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q[~+Zm {
8sU}[HH*1 typedef picker < T > result;
TxmKmZ u } ;
xU;Q~( !@f!4n.e|I 下面总的结构就有了:
M~*o =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。
Y#oY'S .;y 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。
wN$u^] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
NU%W9jQYS 至此链式操作完美实现。
4u]>$?X1_ %H7H0%qW ]]V|]}<)m 七. 问题3
aq]bF%7 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。
,M9Hdm Y'x+!&H template < typename T1, typename T2 >
Z:<6Ck ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NfXEW- {
oedLe9! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
e`t-:~' }
MY z\ R
\ w*IDL0# 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:
?`=r@ F'JceU template < typename T1, typename T2 >
a*{ -r] struct result_2
XjJ[7"hs* {
z5IdYF? typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
c~n:xblv } ;
<):= mr7 ;
Ne|H$N 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Y2P%0 这个差事就留给了holder自己。
l#!6
tw+e? +Am\jsq oz?pE[[tm template < int Order >
W< :7z class holder;
mI3
\n template <>
f VpE&F class holder < 1 >
(-hGb: {
-i"?2gK public :
f
_*F&-L template < typename T >
kPFqsq struct result_1
,I8[tiR"b {
bLyaJ%pa\/ typedef T & result;
Wt9'-"c } ;
= ^_4u%} template < typename T1, typename T2 >
</)HcRj'e struct result_2
M%1wT9 {
(b;*8 typedef T1 & result;
'mE!,KeS; } ;
t(5PKD#~Dc template < typename T >
FKk.BA957h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
nY 50dFA, {
}^n346^ return (T & )r;
iCh,7I,m }
6@geakq template < typename T1, typename T2 >
^z}$'<D9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5!iBKOl#D {
a X:,1^ return (T1 & )r1;
/nVGr]t_pj }
|lVoL.Z,0 } ;
Q*8=^[x NaYr$` template <>
MXGz_Db4' class holder < 2 >
&WoS(^ {
o@A|Lm. public :
s|o+
Im template < typename T >
4~mmP.c struct result_1
^Qa!{9o[ {
xHi.N*~D typedef T & result;
m}o4Vr;" } ;
}\/
3B_X6N template < typename T1, typename T2 >
_!Ir|j.A struct result_2
2(K@V6j$M {
8)51p+a typedef T2 & result;
l"1at eM3 } ;
QK@[b3-h1 template < typename T >
T6fm`uL&L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
rJ)8KY> {
OVa38Aucr3 return (T & )r;
K%RjWX=H }
NX9K%J template < typename T1, typename T2 >
*_CzCl^
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xJ|_R,>.H {
0`%Ask return (T2 & )r2;
We?cRb }
g]E>e v{` } ;
CH+mzy GLE"[!s]f %e%VHHO| 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> >。
Ue2%w/Yo 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ERz{, >G? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
X>4qL'b:z hmM2c15T5 return l(i, j) = r(i, j);
:~%{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m9 D'yXZ ]c~W$h+F return ( int & )i;
,AEaW return ( int & )j;
k5/W'*P 最后执行i = j;
UTR`jXCg 可见,参数被正确的选择了。
M
sQ>eSk b[os0D95 8q_"aa,` q>Kzl/~c.P Hh{pp ^ 八. 中期总结
t?;\' 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Dwg_#GSr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
y,cz;2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
s?~lMm' ! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]x:>!y 3T84f[CFJ br4?_, Ic')L*i7O 9L9qLF5 t g8L{xwx< 九. 简化
1%`Nu ]D 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
W}aCU~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"`Mowp* 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
UNJAfr P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Zj5B}[,l\ +-*/&|^等
G e+T[ 2. 返回引用。
ibn(eu<uW =,各种复合赋值等
M"
R=;n 3. 返回固定类型。
`Tk GI0q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M~,N~ N1 4. 原样返回。
&"'Z)iWm operator,
Q7 @oAeNd 5. 返回解引用的类型。
fF]w[lLDv operator*(单目)
/lDei} 6. 返回地址。
@M&qH[tK-A operator&(单目)
C q)Cwc[H 7. 下表访问返回类型。
ckdXla operator[]
y ]D[JX[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
U\GuCw operator<<和operator>>
S:8 WBY] M +sFpIiJg OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
=>htX(k} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%:e.ES Q%!Dk0-) template < typename Left >
Ci_Qra 6 struct value_return
8T?D#,/ {
CWa~~h<r- template < typename T >
l?)!^}Qc struct result_1
@RXkj-,eC# {
b!oj3|9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9|NH5A"H. } ;
?4cj"i \qz! v template < typename T1, typename T2 >
vo>i36 struct result_2
XJe}^k {
2KtK.2; 7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%WlTx&jSgE } ;
+=K =B } ;
\-8S" _o7t| pl~ zEk/15 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,{X}C qT~a`ou: 下面我们来剥离functor中的operator()
\wF-[']N 首先operator里面的代码全是下面的形式:
| Pi! UZB ;cfPS return l(t) op r(t)
<S3s==Cg return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2{<o1x,Ym return op l(t)
y}1Pc* return op l(t1, t2)
*-(8Z>9 return l(t) op
N;gY5;0m return l(t1, t2) op
?&?5x%|.< return l(t)[r(t)]
qs!A)H# return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
i2+_~$f -G(#,rXk 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?*r, )' 单目: return f(l(t), r(t));
d9up!
k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QJ +Ml 双目: return f(l(t));
X& mD/1 return f(l(t1, t2));
H3LuRGe&2 下面就是f的实现,以operator/为例
b|e1HCH 3JEg3|M( struct meta_divide
|]5`T9K@b# {
"x3x$JQZy template < typename T1, typename T2 >
D)tL}X$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"!ks7:}v {
foUB/&Ee return t1 / t2;
0<93i }
-9Dr;2\ } ;
>t{-_4Yv? JOH\K0=e 这个工作可以让宏来做:
u|LDN*#DW 0Wj,=9q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]>B4 template < typename T1, typename T2 > \
8([ MR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?dPr HSy 以后可以直接用
09qfnQG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C1>zwU_zo 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
05:?5M4}; (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。。。)
_F8THYg ( 4n"6<cO5q O?ODfO+> 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
/_qHF- 67XUhnE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JIIc4fyy8s class unary_op : public Rettype
?)T@qn+ {
@]!9;?so Left l;
6_:I~TTX public :
Fv*Et-8tN5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e_"m\e#N $01csj template < typename T >
&u~Pp=kv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y)"rh /; {
#0PZa$kM(o return FuncType::execute(l(t));
n
=WH=:& }
tW
a'[2L w{t]^w: template < typename T1, typename T2 >
W*%(J$E typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]&N>F8.L+ {
XOLE=zdSp return FuncType::execute(l(t1, t2));
{,u})U2 }
`5e{ec
c7 } ;
3-&~jm~" p8 Ao{ g)R 2V 同样还可以申明一个binary_op
N6v?Qzvi cg o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~>N63I6 class binary_op : public Rettype
*AP"[W {
F{.\i *$ Left l;
mz+UkA' Right r;
fs?H public :
)ki
Gk}2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^`B;SSV =H3tkMoi2 template < typename T >
#4JLWg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T:@7EL {
k~gOL#$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
XK\3"`kd }
C BoCT3@~ K7([Gc9 template < typename T1, typename T2 >
DVVyWn[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;b:'i&r
{
5\=
y9Z- x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:w!hkUx# }
O@4 J=P=w } ;
PR]b]= Wa7wV
9 ]<C]`W2{ 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
c#>(8#'.U 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
lx=tOfj8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]%y>l j?Y 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。
46pR!k 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7~F~ 'V 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。。。
xQ7U$QF|] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0#DEh|? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
7RWgc]@?> 下面是修改过的unary_op
El@*Fo k_!e5c template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)UM^#<- class unary_op
Mn/@?K?y {
'A^q)hpax Left l;
[61*/=gWe K,I public :
k@un}}0r w#[cGaIB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3fp&iz n=bdV(?4 template < typename T >
7KX27.~F struct result_1
o{! :N> ( {
! xG*W6IT typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\Dy|}LE } ;
A+gS'DZ9C -F[@)$L template < typename T1, typename T2 >
QF\nf_X struct result_2
Ei):\,Nv {
FOk;=+ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@aZ Tx/ } ;
9$Z0mz k /1v9U|j template < typename T1, typename T2 >
KMz!4N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V^&*y+ {
5.oIyC^Ik return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1kKfFpN }
g+4y^x(X@1 P3: t
4^ template < typename T >
Hj|&P/jY]* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4&;iORw&E4 {
BhzD V return OpClass::execute(lt(t));
<y] 67:"<v }
QcW8A ,\q 3_Xu3hNH! } ;
>>,G3/Zd* F{!pii5O9 No} U[u.O 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
P|bow+4 好啦,现在才真正完美了。
-]HZ?@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
*
l1*zaE ;_)~h$1%= template < typename Right >
%&yPl{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#aU!f"SS {
*>KBDFI return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
p>;@]!YWQ }
?nGi if 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。
MCmb/.&wu xdm \[s {]<c6*gQ \agZD+ T5."3i 十. bind
1.F&gP)9 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。
rBNVI;JZW 先来分析一下一段例子
o#e8
Piw hc[ K
VLpS 5tQz!M int foo( int x, int y) { return x - y;}
JiaR*3# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5M~{MdF|. bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
TXmS$q
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。
)6C+0b* 我们来写个简单的。
dHXe2rTE;& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
eMC^ORdY 对于函数对象类的版本:
8YQuq.(>a QMsq4yJ)% template < typename Func >
fUkqhqe struct functor_trait
0X5cn 0L^ {
<.QaOLD typedef typename Func::result_type result_type;
Oh*~+/u}q } ;
r
|C.K 对于无参数函数的版本:
{fzX2qMZ] bGH#s {'5 template < typename Ret >
j)mU`b_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
A~bSB
n: ' {
_|#abLh% typedef Ret result_type;
$u!(F]^ } ;
1+;bd'Ie 对于单参数函数的版本:
}}=n]_f tF`L]1r> template < typename Ret, typename V1 >
F,wB6Cw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'F/oR/4, {
h#hr'3bI1 typedef Ret result_type;
B>^6tdz } ;
cERIj0~ 对于双参数函数的版本:
{5E8eQ J[ Gpd template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;\mX=S|a struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)=[\Yf K {
T(D6'm:X typedef Ret result_type;
@(sz " } ;
<eG| ` 等等。。。
1_]X 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\%a0Lp{ I 89FAh6u E template < typename Func >
Xxg|01 struct func_return
V/ G1C^'/ {
4H-eFs%5 template < typename T >
yxt"vm;
struct result_1
L@S\ rImw {
4>jHS\jc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O2{["c
e } ;
?s^qWA )j36Y =r3 template < typename T1, typename T2 >
,<rC,4-F< struct result_2
h+Co:pr {
*/;7Uv7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=GX5T(P8k } ;
OTXZdAv } ;
Ib# -M;{ U#[&( 1!v{#w{u7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!/XNp QP !<p,G`r template < typename Func, typename aPicker >
u5oM;#{@- class binder_1
|2j, {
/4an@5.\C Func fn;
p3=Py7iz aPicker pk;
m)tu~neM public :
JQ1MuE' ]/=R ABi template < typename T >
S0^a)#D & struct result_1
7S a9 {
C
t,p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^^N|:80 } ;
Jl~ *@0( ( eTrqI` template < typename T1, typename T2 >
QRQZ{m struct result_2
G"<#tif9K {
}nd>SK4 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&u>dKf)5 } ;
PILpWhjL$9 T8o](:B~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m)Plv+R} fqgp{(`@> template < typename T >
ojd0um6I{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&: Q'X {
a^R?w|zCX return fn(pk(t));
Bh3F4k2bg7 }
}>@\I^Xm, template < typename T1, typename T2 >
!Km[Qw
k- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eYUb>M) {
r2=@1=?8 return fn(pk(t1, t2));
)5}<@Ql }
[YOH'i&X } ;
Z`S#> o w2DC5ei' b#_RZ 一目了然不是么?
2ioHhcYdJU 最后实现bind
~>CvZ7K G}nJ3 ZNQx;51 template < typename Func, typename aPicker >
h:aa^a~yi picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
b@Oq}^a&o {
gNCS*a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=D`8,n [ }
ot}erC2~ mku@n;Hl_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
v;]rFc#Px[ 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。
$mQ0w~:@ up5f]:! 十一. phoenix
A=<7*E Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2HeX( rB &,&+p0CSI! for_each(v.begin(), v.end(),
w(oK (
WNyW1?" do_
[}L~zn6>?a [
HRf;bKZ cout << _1 << " , "
FNQ<k[#K'~ ]
,2FK$:M\ .while_( -- _1),
b80#75Bj> cout << var( " \n " )
Y(PCc}/\ )
k\f
_\pj6 );
meX2Y; J2z/XHS 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:
W==~9 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
2R/|/>T v operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F1Z'tjj+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
LF7-??' I*u3e RAW;ze*" template < typename Cond, typename Actor >
g|~px$<iY class do_while
h( | T. {
Z
[!"x&H]h Cond cd;
-#Z df| Actor act;
^DYS~I%s public :
5$9$R(KU template < typename T >
*&_*G~>D struct result_1
0 +=sBk ( {
@Xo*TJB typedef int result_type;
<M:BN6-yG } ;
eCGr_@1 N>I6f do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:HY$x JS/'0. template < typename T >
fL*7u\m: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N5?bflY {
^k6_j\5j do
1:-'euA" {
yv,FzF}7 act(t);
\=%lH =yS }
z!}E2j_9P while (cd(t));
6
U.Jaai: return 0 ;
a4*v'Xc5 }
Q"&Mr+ } ;
V*?cMJ_G 6`e{l+c=F _b&|0j:Ud 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)9eIo&Nl 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。
)-2Nc7 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。
C~En0 G1 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。
3aqH!?rVU 下面就是产生这个functor的类:
aXe&c^AR NUsxMhP ;.}L#'0j template < typename Actor >
2-4N)q class do_while_actor
rq%]CsRY5 {
zhn?;Fi Actor act;
/oPW0of public :
w#.3na do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"Z@P&jl #T7v]@K67 template < typename Cond >
3ahriZe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Tz,-~ mc } ;
`O\>vn ;<+efYmyc zx#Gm=H4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{5 dVK 最后,是那个do_
't<iB&wgF j)J |'b| A]BeI class do_while_invoker
]Uv,}W {
kvbZx{s public :
<pX?x3-' template < typename Actor >
7By7F:[ b do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?|M-0{ {
v-8>@s jy8 return do_while_actor < Actor > (act);
OUulG16kK }
x1gS^9MqCB } do_;
#49l\>1z E*'Y xI 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$LXa] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
rNN>tpZ} 最后来说说怎么处理break和continue
8Ths"zwn 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。
5:@bNNX'j 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 ]