一. 什么是Lambda
U]+b`m 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
W9:fKP 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,
uZo]8mV 7[(Lrx.pM * [iity `two|gX0K class filler
<>ZBW9 {
o6`Y7,] public :
3RBpbTNWp void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N[- %0 } ;
$w 5#2Za 0[_O+u jAD+:@ 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:
m9\@kA z36brv<_'p WRN8#b WsG"x>1n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
7-g]A2N Uqb]e?@ u&hDjE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S,ouj;B F(?Fz8 [,.[gWA Vu_7uSp,) 二. 战前分析
My'9S2Y8nv 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。
H5F\-&cq 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
[a#?}(( ?uNTUU, FU [8:o62 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xg*\j)_} /* --------------------------------------------- */
~z-?rW vector < int *> vp( 10 );
v
Ie=wf~D` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
__oY:d(~ /* --------------------------------------------- */
-N /8Ho sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}.fZy&_
/* --------------------------------------------- */
"t3uW6& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
N2+mN0k; /* --------------------------------------------- */
D;16}D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,)B~cic'u /* --------------------------------------------- */
SXT@& @E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
UBUB/NY (Von;U W>aQ
tT :8\*)"^E 看了之后,我们可以思考一些问题:
'7RR2f>V 1._1, _2是什么?
-+j9X;h: 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。
DjevX7Q 2._1 = 1是在做什么?
/r::68_KQP 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。
sK"" 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。
'PmHBQvt& tS_xa bv:0EdVr 三. 动工
n',9#I(!L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Y%n{`9= )sqp7["- : pE-{3I \S|VkPv template < typename T >
i4{ / class assignment
H`+]dXLB {
U#UVenp@ T value;
Kd AR)EU> public :
pUCEYR assignment( const T & v) : value(v) {}
^^t]vojX template < typename T2 >
82^
z-t{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MIk #60Ab } ;
|)|vG_ cAsSN.HFS S+Yy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
rS,*s'G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(F4d Fh wHo#%Y,Nmi vMW-gk ~8Dd<4?F] class holder
M;S-ESQ {
U&d-? PI public :
sTYuwna~
template < typename T >
U:etcnb4w> assignment < T > operator = ( const T & t) const
dZ;~b(CA {
lyOrM7Gs return assignment < T > (t);
y<'2BTf }
I49=ozPP } ;
n41\y:CAo ^,ZvKA"}+/ ya*q; D 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
L&3Ar' !)51v { static holder _1;
O) =73e\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|~=?vw<W 6f5sIg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=5s~$C 而不用手动写一个函数对象。
D/!eov4" Js^r]=\F' W:;` 2\iD;Z#gM 四. 问题分析
9^C!,A{u4 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。
^c[CyZ:a 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。
=w;xaxjL 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;|2;kvf"w 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+gD)Yd 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u1pYlu9IW VW<"c 5| 五. 问题1:一致性
NZw[.s>n
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?|
J~yd]L> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.@/z-OgXg HpjIp. struct holder
DY+8m8!4H {
e)
/u>I //
yW6[Fpw template < typename T >
a s<q T & operator ()( const T & r) const
Lu#@~ {
ytBxe] return (T & )r;
yrK--C8 }
5
a*'N~ } ;
Um0<I) V;(*\"O 这样的话assignment也必须相应改动:
V"Y
Fu^L |0vHy7CE template < typename Left, typename Right >
[#3Cg%V class assignment
7$d c?K {
#9W5 Left l;
PUFW^"LV Right r;
.o,51dn+ s public :
ekk&TTp# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MkV*+LXC template < typename T2 >
GWkJ/EX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(j"~]T!)1 } ;
y8(?:#ZC fb=$<0Ocj 同时,holder的operator=也需要改动:
PB3!; VkP:%-*#v template < typename T >
Xm:gD6;9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Iy1Xn S* {
C_khd" return assignment < holder, T > ( * this , t);
!^"!fuoNC }
]@<3 6ByM |Nx!g fU 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。
K&a]pL6D 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{]_{BcK+ *mhw5Z=!
return l(rhs) = r;
Uub%s`O 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。
gJ[q
{b 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'r?HL;,q MFdFZkpiV template < typename Tp >
eJ)KE5%n# class constant_t
Bc"}nSjH {
<T2~xn const Tp t;
R7;rBEt8 public :
,;ruH^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
BO\`m%8md template < typename T >
OaCj3d> const Tp & operator ()( const T & r) const
DSG +TA" {
4;~lpty return t;
2.L6]^N p( }
q
]R @:a/ } ;
(LvOsr~ *p5T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
h'q0eqYeu) 下面就可以修改holder的operator=了
_R<V8g1f uc (yos template < typename T >
\S@=zII_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z$=$oJzB {
MUt^mu$86 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2D_Vo ])l/ }
tS/APSY 6%hEs6-R 同时也要修改assignment的operator()
[,?A$Z*Z| f+88R=-u6S template < typename T2 >
.$s|T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nF
y7gA| 现在代码看起来就很一致了。
xbH!:R; $8 ww]}K 六. 问题2:链式操作
A5H8+gATK 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k49n9EX 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
xA1pDrfC/ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
q}24U3ow 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
-bb7Y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^A$XXH' AeQ&V d| template < typename T >
,xM*hN3A struct result_1
3'@jRK {
@KRn3$U typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^0?cyv\>LA } ;
)^2jsy
-/ g<0%-p 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
LFM5W&? (IQ L`3f% template < typename T >
XK9*,WA9r struct ref
VqT[ca\ {
52R.L9Ai typedef T & reference;
RuEnr7gi } ;
*wZV*)} template < typename T >
-EIMh^ struct ref < T &>
?@BaBU:o`F {
7}7C0mV3 typedef T & reference;
BCDf9]X } ;
]qG5Ne_ n~cm?" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8i$`oMv[y #:5g`Ch4, template < typename T >
~5qZs"ks typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Jy[8,X {
aZ0iwMK return l(t) = r(t);
N0KRND }
?U[nYp}"v 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。
k#G7`dJl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
48*pKbbM4 QL!+.y% 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
qBrZg _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
eeR@p$4i _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>!.lr9(l +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(zODV4,5k` 最后的布局是:
|y=F (6Z Add
ba:^zO^ / \
(j
Q6~1 Divide 5
o:\j/+] / \
`D4'`Or-U _1 3
mP+yjRw 似乎一切都解决了?不。
on&=%tCAL 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。
*wyLX9{: 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。
[4yQbqe; 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:
0s[3:bZ\Ia qCT\rZU template < typename Right >
_( /lBf{| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Olh-(u:9+O Right & rt) const
AsF`A"Cdw< {
iz5wUyeg return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W%QtJB1) }
~TIZumGB 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
TmH13N] 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。
hds4_ 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。
eTHh 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。
6u3(G j@ 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。
>x0lSL0y 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?
7}85o
J 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:
ai9,4 >5W"a?( template < class Action >
L 'Rapu class picker : public Action
y{P9k8v!z {
BkqW>[\5xm public :
2{:
J1'pC picker( const Action & act) : Action(act) {}
)f&]H} // all the operator overloaded
nit7|T@^ } ;
*dgNpJ 9 Qn&^.e9I 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。
z3LPR:&Z 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:
C^O^Jj5X% ;g9:0,xT4 template < typename Right >
bd;f@)X picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<OB~60h" {
> PA,72e return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?MB nnyo6 }
sUMn
(@r ~]+
jn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
e:occT 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。
&cE,9o%FZ j"8N)la template < typename T > struct picker_maker
izo
$0 {
jo#F& typedef picker < constant_t < T > > result;
9F!&y- } ;
~[6|VpGc: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!qv;F?2
<g {
p8J"%Jq} typedef picker < T > result;
8"^TWzg}L } ;
H.K`#W& w+P^c| 下面总的结构就有了:
F\72^,0 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
I ^92b picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
IbwRb picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
- mXr6R? 至此链式操作完美实现。
{mGWMv VHNiTp }Cf[nGh|B 七. 问题3
C>ZeG
Vq 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
!-~(*tn 9x,+G['Zt template < typename T1, typename T2 >
)5x?Qn (B ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Fowh3go {
OO>2oH return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
pBLO }
??Ac=K\ 7^5BnF@ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
;O>fy:$' lNAHn<ht template < typename T1, typename T2 >
WQ`T'k#ESW struct result_2
ij5YV3 {
KR0
x[#.* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
h (2k;M^s } ;
gp2)35 {*Pp^r 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?
![%,pip2/& 这个差事就留给了holder自己。
b"9,DQB=i N4-J !r@#~ g7i6Yj1 template < int Order >
l0)uu4| class holder;
#m>mYp8E.5 template <>
N3) v,S- class holder < 1 >
~G:7*:[b {
cw{[B%vw public :
Y?cw9uYB template < typename T >
|&vuK9q struct result_1
CXZeL 1+ {
!f6 typedef T & result;
YvX I } ;
[*t EHW template < typename T1, typename T2 >
v(~m!8!TI struct result_2
qC1@p?8$ {
-^DB?j+ typedef T1 & result;
t;3.; } ;
Y[4B{ template < typename T >
ow"Xv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
RUKSGj_NJ {
FO$Tn+\ 6 return (T & )r;
-&}E:zoe
}
OFv} jT template < typename T1, typename T2 >
566Qikw2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
) /'s&
D {
^cm^JyS) return (T1 & )r1;
HxaUVg0 }
z^.0eP8\j } ;
y
rk#)@/m flqTx)xE template <>
5@ug1F& class holder < 2 >
Q
# gHD {
X $f%Ss public :
.EO1{2= template < typename T >
L8ke*O$ struct result_1
q0wVV {
T^_9R; typedef T & result;
D2bUSRrb } ;
.&y1gh!= template < typename T1, typename T2 >
X[<9+Q-& struct result_2
at!?"u {
~@JC1+ typedef T2 & result;
&
j43DYw4 } ;
7}k8-:a% template < typename T >
C#>C59 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
43XuQg4 {
wG
O)!u 4 return (T & )r;
c3##:"wr }
S J5kA` template < typename T1, typename T2 >
s25012 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SCij5il% {
VzesqVx return (T2 & )r2;
)Yml'?V" }
?}[keSEh> } ;
VM[8w` @d\F; o< "|if<hx+ 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> >。
3nO|A: t 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n>WS@b/o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tF|bxXsZ h.*|4; return l(i, j) = r(i, j);
(agdgy:# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Xc!w
y9m 3>+;G4 return ( int & )i;
2olim1 return ( int & )j;
9[`6f8S_$ 最后执行i = j;
:9}*p@ 可见,参数被正确的选择了。
|wDCIHzQ !T*izMX} 9=|5-?^ !r<7]nwV lK-I[i! 八. 中期总结
PO&`rr 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:
:"4~VDu 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}MNm>3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
cF6|IlhO 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
duI8^&| \cG'3\GI \1ZfSc C7{w I`~ x+pFu5, Ero3A'f 九. 简化
wrbDbp1L 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。
(rJvE* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Gkl#s7' 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:
Ot?rsr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
fOVRtSls +-*/&|^等
z?PF9QL1 2. 返回引用。
>L%%B- =,各种复合赋值等
DxlX- 3. 返回固定类型。
{)mlXo(On 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,O}zgf*H; 4. 原样返回。
b7-a0zaN operator,
3r\QLIr L8 5. 返回解引用的类型。
ZU`"^FQ3A operator*(单目)
/SiQw7yp% 6. 返回地址。
$)U
RY~;i operator&(单目)
S'txY\ 7. 下表访问返回类型。
R`c5-0A operator[]
4T:ZEvdzf 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4Xz|HU? operator<<和operator>>
_#+i;$cO-X 'Gk|&^ 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。
W;=ZQ5Lw 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\21!NPXH2 bu]bfnYi9 template < typename Left >
GB#7w82 struct value_return
E~B
LY{3: {
`6zoZM7?Y template < typename T >
SC# struct result_1
Vh&uSi1V {
99`xY$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c0@v`-9 } ;
e*tOXXY1 r<U }lK template < typename T1, typename T2 >
MStaP;| struct result_2
ek9%Xk8 {
]?^mb n typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,q4 Y
N-3 } ;
D3]_AS&\ } ;
W|:WAxJ*d ||hd(_W8 aePk^?KbB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*`kh} k@?<Aw8_X 下面我们来剥离functor中的operator()
:0J;^@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5lT lZRH1 PH6uP] return l(t) op r(t)
="V6z$N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
LVSJK.B return op l(t)
mz47lv1? return op l(t1, t2)
HxjhP( return l(t) op
C`fQ` RL\ return l(t1, t2) op
}u
:sh >2 return l(t)[r(t)]
m9r
X return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(UCWSA7oc b<%6aRC\ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
#}.db?[Rv 单目: return f(l(t), r(t));
dP82bk/e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)/UkJ/}j 双目: return f(l(t));
Qk((H~I} return f(l(t1, t2));
d;`JDT 下面就是f的实现,以operator/为例
ZPXxrmq% s\@!J.Da struct meta_divide
hUqIjc uL4 {
,ecFHkT> template < typename T1, typename T2 >
]\{EUx9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_o;alt {
8IO4>CMkv return t1 / t2;
HM`;%0T0( }
2gA6$s7 } ;
_T1|_9b `U(FdT 这个工作可以让宏来做:
kxh
$R> KcHW>IBxdv #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D ,nF0p template < typename T1, typename T2 > \
LVX.s tN#p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C&\#{m_1B 以后可以直接用
d;K,2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\]zHM.E1 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
u-D%: lz85 (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。。。)
Ay[6rUO GujmBb 'Je;3"@ 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
BPW2WSm@< uT_bA0jK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lwSA!W class unary_op : public Rettype
k/>k&^? {
Z<`QDBN"4 Left l;
3qP!
(* public :
$%ps:ui~X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y\S}U{*Z' YH@^6Be9 template < typename T >
+d<o2n4! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eGjEO&$ {
fnB[b[ return FuncType::execute(l(t));
:M3Fq@w= }
*&XOzaVU C-&\qAo?<: template < typename T1, typename T2 >
i!(u4wTFF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tv!zqx#E {
P9BShC5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
RK< uAiU }
NSZ9M%7 } ;
`KB; 3L tmKHT #mFIZMTRd 同样还可以申明一个binary_op
p[>!;qI }Ge$?ZFH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RGsgT ^ class binary_op : public Rettype
a0~LZQ? {
.r4*?> Left l;
N:_.z~>% Right r;
F P3{Rp public :
*|Tx4Qt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Vmt$]/ EN^5Hppb template < typename T >
@cukoLAn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]V^ >aUlj {
8u6*;*o return FuncType::execute(l(t), r(t));
G0)}?5L1J }
;0FfP ,N93 H3( template < typename T1, typename T2 >
Qhy!:\&1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5<YV`T{5Kl {
yvv]iRk< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O |!cPB: }
k..AP<hH } ;
{OIB/ =bgWUu\F kntYj}F( 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
W[/Txc0$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
qz95) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0~4Ww=# 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。
E6XDn`: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\xG_q>1_ 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。。。
@q]4]U) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6+!$x?5|NP 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
-!q^/ux 下面是修改过的unary_op
- ({h @ !y+uQ_IS@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*O_>3Hgl class unary_op
>jz9o9?8 {
*+(rQ";x Left l;
%tB7 &%ut R#HVrzOO|T public :
>
9.%hSy V_zU?}lZ^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V/`vX;% jh(T?t$& template < typename T >
jI Entk struct result_1
G>=Fdt7Oc {
/g$G
G9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L>L IN 1A } ;
U$|q]N e.\dqt~%y template < typename T1, typename T2 >
<p/zm}?') struct result_2
DG?g~{Y~b {
-U*J5Q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Qo32oT[DM } ;
,BUrZA2\U$ 1oe,>\\ template < typename T1, typename T2 >
ulE5lG0c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X!_&%^L' {
e>6|# d return OpClass::execute(lt(t1, t2));
DL`8qJ'mJs }
{7jl) x3l X$e*s\4 template < typename T >
!0dQfj^_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i-PK59VZ8f {
p4V* %A&w return OpClass::execute(lt(t));
|sd G<+ }
NOg/rDs'{ i\<S ; } ;
k4a51[SYBK _3(rwD !wN2BCSY@ 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
3\2%i6W6 好啦,现在才真正完美了。
Ge_fU'F 现在在picker里面就可以这么添加了:
+5S>"KAUt0 @^T~W^+ template < typename Right >
p#).;\M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?7}ybw3t] {
D=Q.Q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>$7x]f }
hr;^.a^ 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。
;plBo%EBV To}eJ$8*5 SIapY%)h 1RJFPv nfbR"E
jXr 十. bind
fcxg6W' 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
^3[_4av 先来分析一下一段例子
6se8`[ *?BY+0 +j{(NwsX int foo( int x, int y) { return x - y;}
TG[u3Y4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Q7rBc
wm5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
qCg<g 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
u$yXuFj/ 我们来写个简单的。
Vbt!, 2_) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^R=`<jx 对于函数对象类的版本:
[I=|"Ic~ rCwE$5
b template < typename Func >
[3"F$?e5 struct functor_trait
vn+XY=Qnr {
ULqI]k( typedef typename Func::result_type result_type;
4d\^ } ;
eT+i& 对于无参数函数的版本:
+N=HI1^54R "]#Ij6ml template < typename Ret >
t5%cpkgh4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
<4+P37^~ {
KF
zI27r typedef Ret result_type;
s]%Cz \ } ;
f[1cN`|z 对于单参数函数的版本:
E/g"}yR s>m2qSu template < typename Ret, typename V1 >
`Jk0jj6Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
VxBBZsZO~ {
;+<IWDo typedef Ret result_type;
}%p:Xv@X! } ;
A+="0{P 对于双参数函数的版本:
-Y@tx fu- 9Q=VRH: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@oE
5JM struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
O`c+y {
RI@\cJ\} typedef Ret result_type;
T/\RViG3 } ;
Vx(*OQ 等等。。。
/1MmOB 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"aOs#4N RqgN<&g? template < typename Func >
BbI%tmA7 struct func_return
b%0p<*:a/ {
2uOYuM[7gH template < typename T >
(oi:lC@h* struct result_1
gYD1A\ {
`wXK&R<` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]:OrGD" } ;
B~w$j/sWU ID43s9 template < typename T1, typename T2 >
is4}s,]$6 struct result_2
I)rO| {
;.V/ngaj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!\X9$4po@ } ;
x=t(#R m } ;
3Do0?~n >x{("``D0y 2
^m}5:0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
6@s!J8! f^FFn32u template < typename Func, typename aPicker >
se\f be ^0 class binder_1
m,lZy#02s3 {
&]DB-t#\ Func fn;
$DoR@2~y aPicker pk;
-N8rs[c public :
x="Wqcnj{ `G qe]ZE#" template < typename T >
<Z]#vrq struct result_1
-B;#pTG {
SLKplLO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Wd:pqhLh } ;
j{%;n40$ %rylmioW> template < typename T1, typename T2 >
]xQv\u struct result_2
_ocCt XI9 {
.\ ;'>qy typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UJL2IF-x } ;
1uAjy(y :j]1wp+ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
C(ij_> wb0$FZzh template < typename T >
A`n>9|R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,X.[37 {
|}z)>E return fn(pk(t));
)A\
ZS<@Z7 }
wXKtQ#o} template < typename T1, typename T2 >
t(u2%R4<d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=]%JTGdp( {
vN Bg&m return fn(pk(t1, t2));
0~bUW V }
Wef%f]u } ;
B&]`OO>O i>YS%&O? 2!{D~Gfl= 一目了然不是么?
fB8, )& 最后实现bind
#7]Jz.S ,U~A=bsa g'7E6n"!, template < typename Func, typename aPicker >
+>"s)R43 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
1,-C*T}nR {
XwY,xg&o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
jr=9.=jI8k }
&DLWlMGq iH8we,s' 2个以上参数的bind可以同理实现。
wXIRn?z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
B*Tn@t W )[ V8YiyU 十一. phoenix
Fw 0m(7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{DRk{>K, *?FVLE for_each(v.begin(), v.end(),
.d<K` .O; (
tF:AnNp= do_
(BEe^]f [
YvJFZ_faX cout << _1 << " , "
lq-KM8j ]
&t=:xVn-M .while_( -- _1),
\ %Mcvb.? cout << var( " \n " )
w"j>^#8 )
|V a:*3u );
'Aq^z%| P([!psgu 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
], lLDUZ\ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
C%z)D1- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Tqt-zX|> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"w:h !"N,w9MbD BJjic% V template < typename Cond, typename Actor >
,"EaZ/Bl/ class do_while
2lTt {
(!*
l+} Cond cd;
*ERV\/ Actor act;
_4by3?<c public :
J :O!4gI template < typename T >
cYA:k struct result_1
e$[O J<t {
,Y:oTo=~ typedef int result_type;
,Kv6!ib6Q } ;
wW%b~JX $|~<6A{y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
uj8saNu `NIb?/!f template < typename T >
QTHY{:Rmu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t\M6 d6 {
eC-&.Fl do
Z>g72I%X {
"V[j&B)P act(t);
w!m4>w }
L]=]/>jQ6 while (cd(t));
YK/? mj1x return 0 ;
ji/`OS-iq }
}F>RIjj } ;
v3DK0 MW k=s^-Eiu ``/L18 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
% !@E)%d0 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
jj{:=lZB 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
o<nM-"yWb 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
{8m&Z36E 下面就是产生这个functor的类:
Qw0k-t0=4 Cff6EE *y4DK6OFe template < typename Actor >
xm{?h,U, class do_while_actor
P.Ntjz/B {
9K$
x2U Actor act;
z qA>eDx public :
HhynU/36 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^(q .f=I!a QD-\'Bp/X template < typename Cond >
/nO_e picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TzKM~a# } ;
<V^o.4mOg> HM% +Y47a U^_\V BAk 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
bc(MN8b ]j 最后,是那个do_
:W)lt28_ Zf$mwRS[_ :Racu;xf class do_while_invoker
|>ztx}\ {
)<QX2~m< public :
~>@~U] template < typename Actor >
-8)Hulo/{U do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&b (* {
/`M# return do_while_actor < Actor > (act);
JZ}zXv }
Uh0g !zzp } do_;
fq>{5ODO vAM1|,U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
lf-.c$.> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
+
E{[j 最后来说说怎么处理break和continue
ozY$}|sjDT 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
H^'%$F?Ss 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 ]