一. 什么是Lambda
![*:.CW 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|-~b$nUe 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
i{o#3 [Ja)<!]< _1I K$gb[ )l`1)Ea~ class filler
<Z{vC {
:PgF public :
7JbY}@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=nJ{$%L\x, } ;
B$cOssl 89hF)80 To3^L_v" 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:
3>RcWy;1i GwcI0~5 fuq(
2&^ R'rTE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>%-Hj6% ,"~WkLI~\t TQ;
Z.)L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"yg.hK` *8z"^7?^= $aB/+, <f%ujrX 二. 战前分析
TqIAWbb& 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。
"gFxfWIA 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
s(Z(e % hT?6sWa a
"R7JjH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z)}3**3'y /* --------------------------------------------- */
j7K5SS_] vector < int *> vp( 10 );
k/% #> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ToV6lS" /* --------------------------------------------- */
BbFa=H. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Hal7
MP /* --------------------------------------------- */
Z;#%t. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"[k1D_PZ /* --------------------------------------------- */
b)N[[sOt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
FC6x Fg^ /* --------------------------------------------- */
x
Sv-;!y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<>%,}j
9 NwguP KacR?Al
Do|]eD 看了之后,我们可以思考一些问题:
t{!/#eQC 1._1, _2是什么?
)IQ* 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。
VM7 !0 2._1 = 1是在做什么?
$H'8
#:[d_ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
^7.XGWQ)- Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
C@1CanL@3 Bp
:~bHf =-_)$GOI' 三. 动工
<0#^7Z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X2qv^G, HN{z T& QIQfI05 te i`/ template < typename T >
R~)ybf{ class assignment
nP<S6:s: {
zxkM'8JC T value;
K}x_nW public :
`ruNA>M assignment( const T & v) : value(v) {}
_3/ec]1 template < typename T2 >
Jm4#V~w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;J]25j]] } ;
Mi]I:ka yMb|I~k 8!&nKy<Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$xT1 1 ^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
D|l,08n"? r4u z} jl{ /be=u@KV n#4Gv|{XMD class holder
P^pFqUL7# {
w]nX?S8 public :
#Q}_e7t template < typename T >
)n( Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
UP2}q?4 {
obO}NF*g^ return assignment < T > (t);
yYY Nu` }
T?n-x?e } ;
WWNu:, ~h!
13! xST4}Mb^f 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
~M5:=zKQ 7NJFWz! static holder _1;
X P;Bhz3j Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z.'syGuV w~|1Wd<v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u`_*g^5q" 而不用手动写一个函数对象。
_\\ -md: M(enRs3`O L2fZ{bgy )T1iN(Z 四. 问题分析
}^Gd4[(,g 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
8YX)0i' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
3-C\2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
E=AVrv5T 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jZd}OC< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n*<v]1 .po>qb6 五. 问题1:一致性
o_f-GO 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
9 |{%i$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(?>cn_m 9pLg+6O struct holder
~jN'J+_$ {
eh(<m8I //
sZg6@s= template < typename T >
<uci9- eC T & operator ()( const T & r) const
&w85[zs {
D//=m= return (T & )r;
!:3.D, }
+&5'uAe } ;
}Cj8 d(;4`kd*N 这样的话assignment也必须相应改动:
D."=k{r. 19t{|w< template < typename Left, typename Right >
z)-c#F@% class assignment
W2]TRO {
@0NJ{ Left l;
|yKud Right r;
&;c>O public :
)h_8vO2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(dqCa[ template < typename T2 >
=-#G8L%Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
MsOs{2
)2 } ;
h/)_)
r.x asVX82< 同时,holder的operator=也需要改动:
hH>``gK G$bJ+ template < typename T >
!yJICjXj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wRvb8F0 {
3@<zg1.9- return assignment < holder, T > ( * this , t);
0N;%2=2_E }
-SCM:j%h ~F!,PM/ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
&7>zURv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!*{q^IO9v& O_~7Glu return l(rhs) = r;
Yh<WA>= 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
f&KdlpxKv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ztll} 5B4Ssrs5W~ template < typename Tp >
*ZrSiIPP class constant_t
!t#F/C {
xHA0gZf const Tp t;
eiVC"0-c} public :
L|j%S constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3=mr
"&]r: template < typename T >
8LzBh_J? const Tp & operator ()( const T & r) const
u<xo/=Z {
=r2]uW9 return t;
I/6)3su% }
N2C7[z+l` } ;
hz:pbes M@et6aud;K 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L%"LlSg 下面就可以修改holder的operator=了
C[sh, Vvp[P> template < typename T >
iUi>y.}"P assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|{>ER,<- {
&@FhR#pUQ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
pCi#9=?N }
!69&Ld <AH1i@4 同时也要修改assignment的operator()
+Vb8f["+- GL$De,V template < typename T2 >
X{xBYZv4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#%0Bx3uM 现在代码看起来就很一致了。
KLW n?` }_9,w;M$ 六. 问题2:链式操作
"R>FqX6FB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
CusF/> 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。
j=RRfFg) 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。
o\b- _E5"? 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。
2_^aw[- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
w
obgu :rMM4 template < typename T >
MRNNG6TUs struct result_1
ED>prE0 {
k <iTjI*N typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
n{*D_kM(H } ;
"*1f;+\ fxaJZz$o 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Z<[<n0o1 \JEXX4% template < typename T >
4`m~FNVS struct ref
G2bDf-1ew {
x!LQxoNF typedef T & reference;
aT!'}GjL } ;
nfSbM3D]h template < typename T >
d\{>TdyF struct ref < T &>
Hb} X-6N {
yZr M.%V typedef T & reference;
IYn]U4P.
} ;
S8[=S Dl(3wgA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K_)eWf0a R0ID2:i]F template < typename T >
58\&/lYW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
XR2~Q)@ {
ZYU=\ return l(t) = r(t);
`*", < }
6tHO!`}1 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
M5nWVK7c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)c n+1R Qd}m`YW-f$ 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
)a9 ]US^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
DI+]D~N _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d@`M
CchCB +5 调用divide的对象返回一个add对象。
voP7"Dl[ 最后的布局是:
wN1niR' Add
|8>3`w! / \
dI&!e#Y Divide 5
j`^$# / \
$vC1 K5sLk _1 3
QO;N9ZI 似乎一切都解决了?不。
zJP6F.Ov! 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
@k[R/,#'[t 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。
F<>!kK/c 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:
B~o\+n 3bk|<7tl template < typename Right >
)[0T16 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
f` =CpO* Right & rt) const
@KX
\Er {
(" LQll9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+a-6Q ~ }
];.pK 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'!l1=cZD 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。
"k]CW\H6z 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。
d
;vT ~; 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。
6"Bic rY 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。
il|1a8M2~ 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?
^Wxad?@ 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:
H*#s
}9=kZ ]|`Cuc template < class Action >
*`ZH` V class picker : public Action
q _-7i {
n6s}ww) public :
b
Q]/?cCYV picker( const Action & act) : Action(act) {}
(Qa/EkE^*w // all the operator overloaded
Cmc3k,t } ;
foJdu+^ \
[a%('} 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。
!rqF}d 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
FQ
g~l4WX m(pE5B( template < typename Right >
7S?4XyU/o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\[Z?& {
.e_cgad : return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+$oF]OO }
]\7]%( E b=}FuV Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^Z:~91Tv-_ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
jDQZQ NS ^ f# FI& template < typename T > struct picker_maker
-_`>j~ {
,o)d3g-&g typedef picker < constant_t < T > > result;
Z!ha fhcX } ;
um9_ru~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
T49zcJf; {
g!-,] typedef picker < T > result;
kF/9-[]$g, } ;
rETRTp0HT cJ54s} 下面总的结构就有了:
`Od5Gh 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。
K)J(./ 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。
aH^RoG} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&^W|iXi# 至此链式操作完美实现。
I1PuHf Qs ;qrB\j" Dk?\)lD` 七. 问题3
{mAU3x 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。
HuOIFv 66fO7OJs template < typename T1, typename T2 >
} \ZaE~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qi_Jywd:w {
D9z|VIw8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&L^+BQ`O? }
9uGrk^<t qAw x2fPu 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:
{)-aSywe w Xsmn1w9 template < typename T1, typename T2 >
~R(%D-k struct result_2
9(@\&>) {
U\Z?taXB typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qHxqQ'ks; } ;
=5\|[NSK- je!-J8{ 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?
daYx76yP_? 这个差事就留给了holder自己。
WL'P)lI5 o
LvZ {7)st
W template < int Order >
ub|V\M{ class holder;
Yl3n2R /U template <>
'#k0a,<N class holder < 1 >
|`cKD > {
zzxGAVu public :
l,kUhZ@W template < typename T >
#FNcF>3> struct result_1
3g >B"t {
a[ex[TRKe typedef T & result;
,G2TVjz } ;
uuQ(& template < typename T1, typename T2 >
o93`|yWl struct result_2
cJrmm2.0kD {
-4cXRv] typedef T1 & result;
qTqwPWW* } ;
rwI template < typename T >
>/8y GBD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QDu 2?EYZq {
o#skR4lwe return (T & )r;
Rb.SY{}C }
uXKERzg template < typename T1, typename T2 >
Ry'= ke typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_A=$oVe {
~m$Y$,uH return (T1 & )r1;
)gMG#>up@ }
~P@Q7T* } ;
ypy68_xyW PS[+~>% template <>
mFi&YpHu3 class holder < 2 >
%T~ig[GstX {
tQjLOv+?= public :
@~%r5pz6 template < typename T >
kOed ]>H struct result_1
"T|PS6R~ {
A -b
[>}_ typedef T & result;
4y+< dw } ;
`5C,N!d8X template < typename T1, typename T2 >
og
kD^ struct result_2
uB]b}"+l {
2* 2wY = typedef T2 & result;
*3?'4"B{8 } ;
Dp':oJC template < typename T >
2n|K5FR() typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!Ze5)g%H {
4 XAQVq5 return (T & )r;
`tn{ei }
D8xmE2% template < typename T1, typename T2 >
1 A\OC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
H(Z88.OM {
MerFZd 1 return (T2 & )r2;
Gy6l<:; }
} x2DT8u } ;
fc
|GArL#} @CT;g\4 FGoy8+nB1M 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
_iir<} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
zlEX+=3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
j!7{|EQFcl t$De/Uq return l(i, j) = r(i, j);
ayfFVTy1d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+Nt2
+Y:O LRNh@g4ei return ( int & )i;
9;B0Mq
py return ( int & )j;
<x<"n t 最后执行i = j;
;u>DNG|. 可见,参数被正确的选择了。
8]U{;|'; RE/~#k@a 1fZ(l" u)~C;f) 7*?}: 八. 中期总结
E<Q
f!2s$ 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:
RH&~+5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U4b0*` o 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(w}H]LQ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
yc?a=6q'm }#n;C{z2e orjj'+;X LyAn&h} ce7CcHQ?B ,.}]ut/Tm 九. 简化
w.\&9]P3~ 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。
~,i-8jl, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`pGa~!vl 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:
lx[oaCr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,"HL~2:~ +-*/&|^等
Kq;8=xP[ 2. 返回引用。
_Nqt21sL =,各种复合赋值等
/K.!sQ$ 3. 返回固定类型。
"-+\R}q$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4#:W.]U8 4. 原样返回。
;{U@qQD7 operator,
]3X@_NYj 5. 返回解引用的类型。
oyYR-4m\ operator*(单目)
R5X.^u 6. 返回地址。
%3ICI operator&(单目)
1f":HnLRM 7. 下表访问返回类型。
3ZXQoC ' operator[]
hMykf4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
v#U"pn|M operator<<和operator>>
7G/1VeVjB sXD1C2o OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
E.Jkf\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
QmCe>+ Yq%9M=#k template < typename Left >
!& z(:d struct value_return
.MP !` {
O vk_\On template < typename T >
GJoS #s struct result_1
x7eQ2h6O {
1$p2}Bf{n typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Q|D @Yd\ } ;
IVAmV!.z =AEBeiz template < typename T1, typename T2 >
pQtJc*[! struct result_2
wfq7ob4^ {
/#m=*&!CB typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
H\0~#(z?. } ;
f7X6fr< } ;
K otrX N<IT w/@^ $Z\.-QE\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&C"L Y]B)'[=h 下面我们来剥离functor中的operator()
WZ*ws[dVI 首先operator里面的代码全是下面的形式:
VCD:3U 8
8j=}u/T@F return l(t) op r(t)
Na?!;1]_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5a hVeY return op l(t)
&3TEfvz return op l(t1, t2)
[Z}9>~m return l(t) op
V;:j ZpG return l(t1, t2) op
[&#/]Ul' return l(t)[r(t)]
3<
2}V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
aD=A^ktx SU/BQ3 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
*rIk:FehLB 单目: return f(l(t), r(t));
;3B1_vo9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
NqDHCI 双目: return f(l(t));
vM*($qpAy return f(l(t1, t2));
q@nP}Pv&5 下面就是f的实现,以operator/为例
~e+\k>^eN >U]C/P[+ struct meta_divide
\ytJ=0r {
c0;t4(
&8 template < typename T1, typename T2 >
'VlDh`<W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4:dH] {
q&W[j5E return t1 / t2;
"3)4vuX@;c }
k=4N.*#`y } ;
CkdP #}f ^`)) C; 这个工作可以让宏来做:
PGLplXb#[S ~s]iy9i #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8p@Piy{p template < typename T1, typename T2 > \
2E)wpgUc?e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
dVi!Q@y+ 以后可以直接用
jO1r)hw N> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(tZrw5@ 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
9Bw|(J (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。。。)
5
({t4dm .MJofE;Jn ^w c"&;=c| 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
EuyXgK>g /q5v"iX]T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
37|&?|| class unary_op : public Rettype
ak |WW]R {
z2QP)150 Left l;
g'V>_u#( public :
-1UD0( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D-4f > 7zSLAHW template < typename T >
NT+?#0I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z^IPZF {
#>mr[ return FuncType::execute(l(t));
Qg[/%$x. }
bS"fkf9 obNqsyc77R template < typename T1, typename T2 >
p|&Yku= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/5:bvg+ {
7[5.> h return FuncType::execute(l(t1, t2));
S>]pRV9rT }
\V*xWS } ;
.5y+fL 1r]IogI ;bLEL"x% 同样还可以申明一个binary_op
{yB&xj[z aM:nOt" S1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$l|qk z class binary_op : public Rettype
HLZ;8/|48m {
U~j
^I^ Left l;
0QOBL'{7) Right r;
@)4]b+8Z public :
.b6VQCS~9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
s#tZg 0iwZT&O template < typename T >
^k#P5oV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gch[Otq]% {
lo,$-bJ,<, return FuncType::execute(l(t), r(t));
h_T7% #0 }
%]8qAtV^3j %+K<<iyR| template < typename T1, typename T2 >
,H19`;Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G6FEp` {
Dqe^E%mc return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:"IE }
\8 h;K>=h } ;
iMP]W_ ^WNrGF [ zEUH:9D 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
/S(zff[at 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vbD{N3p)?n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
YGPy@-,E 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。
5wh|=**/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(C@~3!AVa 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。。。
Oms. e 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8_6Q~ 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)
~tR~?b T 下面是修改过的unary_op
pD01,5/ fI~Xmw+}} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'_/Bp4i class unary_op
fmiz,$O4? {
x>* Drm 7 Left l;
v!ujj5-$I yz LpK; public :
x\s|n{ ^,;z|f'%* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Tp_L%F KFvQ template < typename T >
*EZHJt9 struct result_1
24 )(5!:" {
B{C??g8/ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Xp8]qH|K } ;
vL\&6n~M> yLdVd
P template < typename T1, typename T2 >
$}=krz:r struct result_2
(s7;^)}zx {
lobGj8uxq typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
75T7+:p } ;
B,@c;K ]):<ZsT template < typename T1, typename T2 >
5i1>I=N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mqAWL:VvQ7 {
:xh?eN& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
kMOpi =Z1 }
&xY^OCt elG<k%/2 template < typename T >
Y))u&*RuT0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`9uB~LY^i {
k25WucQ return OpClass::execute(lt(t));
1I<rXY(a` }
{6c2{@ r!HwXeEn/ } ;
JoN\]JL\, u
a~CEs 5KDGSo 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
""1^k2fj 好啦,现在才真正完美了。
CFqJ/'' 现在在picker里面就可以这么添加了:
"E8zh|m o J]G?Rc template < typename Right >
1!1beR] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&b?LP] {
`(f!*Ru@/z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
sM?MLB\Za }
%T)oCjM[\ 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。
kWe{r5C7 C_n9T{k
2;^y4ssg Nv/v$Z{k y7$iOR 十. bind
`KK>~T_$J 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
1Lg-.-V
先来分析一下一段例子
y6IXd W g|<]B$yN# -x'z
XvWZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
839IRM@'5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'C:>UlzLy bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%ix)8+Eb 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。
DVK)2La 我们来写个简单的。
C#t'Y* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9XRZ$j}L 对于函数对象类的版本:
N^pJS6cJkl |pmZ.r template < typename Func >
LwK+:4$ struct functor_trait
(q4),y<:[ {
t@R
?Rgu3 typedef typename Func::result_type result_type;
-GqT7`:(H4 } ;
ltgc:&=|@ 对于无参数函数的版本:
*r=:y{!Y d %c
[F;ug template < typename Ret >
BwBm[jtP struct functor_trait < Ret ( * )() >
YQpSlCCo
3 {
h~p>re typedef Ret result_type;
o4%y>d) } ;
)EL!D%<A 对于单参数函数的版本:
>layJt +> WM[o^I template < typename Ret, typename V1 >
AwTJJ0> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\uXcLhXN {
j~+>o[c typedef Ret result_type;
)E,\H@A } ;
y-j\zK 对于双参数函数的版本:
1xbK'i:-S w7FW^6Zl template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}yJ$SR]t struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*_KFW@bC: {
w^#L9i'v' typedef Ret result_type;
"7v @Rye } ;
2con[!U 等等。。。
m<w"T7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ojt`^r !V <6fv1d+v template < typename Func >
* 0|IXGr struct func_return
L}FOjrN {
HS.^y
x template < typename T >
FP>)&3>_ struct result_1
.'rW.'Ft {
S=nP[s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ecgtUb8K } ;
Cf:#(D .%^]9/4 template < typename T1, typename T2 >
4lM8\Lr struct result_2
S3@|Q\*r {
TU GNq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hBFP1u/E' } ;
|<Gl91 } ;
]ZoD'-, `d[1`P1i[ *JaqTI,e 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^kgBa2 7 .-IkL|M template < typename Func, typename aPicker >
}4{fQ`HT class binder_1
l6~-8d+lfN {
b
L]erYm Func fn;
1I*7SkgKv aPicker pk;
z9p05NFH public :
3 HIz9F( Rt{B(L.?< template < typename T >
oh
KCdT~ struct result_1
(C\hVy2X?N {
jC3Vbm&ZZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P{5-Mx!{& } ;
6}(J6T46M[ p<&Xd}]"^W template < typename T1, typename T2 >
@0eHS+ struct result_2
<N`J`J-[ {
#_|sgS?1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z OSs[[ } ;
rC7``#5 2<][%> ' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F! X}(N?t `iJhG^w9M template < typename T >
m "M("% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M#4QQ} F. {
0UH*\<R return fn(pk(t));
3VUWX5K? }
^47PLLRP template < typename T1, typename T2 >
u- o--q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RC^9HuR& {
5|I[>Su return fn(pk(t1, t2));
q\q=PB6r }
Bcjx>#3?L } ;
`xc^_781\ 7]BW[~77 D!oc>K$B 一目了然不是么?
%&Fk4Z}M 最后实现bind
Lj"A4i_ ;=9
>MS} R.s^o]vT template < typename Func, typename aPicker >
eVR5Xar picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v$)q($}p {
/Ux*u# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0}:2Q# }
&I({T`=
c\q
2个以上参数的bind可以同理实现。
r,]#b[:.s| 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。
QeDQo ?hR7<02 十一. phoenix
~=wCwA|1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Dgql?+2$ 9M /SH$Qy for_each(v.begin(), v.end(),
`s]4AKBO (
=rd|0K"(r do_
4#(ZNP [
1TM~*<Jb cout << _1 << " , "
/R
LI,.% ]
|T4kqW{ .while_( -- _1),
"0EA;S8$8 cout << var( " \n " )
d$Y7u )
+"ueq );
\@~UDP]7 >|o_wO 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:
P(SZ68 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
=1oNZKBP operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,SScf98,j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W0zbxJKjd UzKFf&-:;K _ OaRY] template < typename Cond, typename Actor >
%>WbmpIyc class do_while
tehUD& {
*zWWmxcJa Cond cd;
6e25V4e?I Actor act;
#*c F8NV- public :
&*&?0ov^" template < typename T >
1j\aH&)GH struct result_1
=/+#PVO {
&s)0z)mR8& typedef int result_type;
-Y:ROoFOZ } ;
!7U\J] ^ie^VY($ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*OdX u&5 }wSy template < typename T >
D6Y6^eS- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|z^pL1Z]5 {
]v5-~E! do
DI&MC9j( {
m]IysyFFK act(t);
>sj
bK% }
^GYq#q9Q while (cd(t));
hN(L@0) return 0 ;
T+RZ }
"]t>ZT:OJ } ;
1.R
kIB Cj&$%sO1 135vZ:S 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
.yVnw^gu 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
<]8^J}8T{D 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
&.*uc|{ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
l_v*7d 下面就是产生这个functor的类:
M^H90GN)X #@Ujx_F MB*u-N0v template < typename Actor >
>;i\v7 class do_while_actor
F@hYA {
viuiqs5[Bi Actor act;
.^XHuN& public :
_
K/swT{f do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Q#WE|,a 7Qh_8M template < typename Cond >
fr#Qz{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
X&\o{w9% } ;
5
R*lVUix KzkgWMM g 2'x#%ET 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
e~Hr(O+;e6 最后,是那个do_
j,t~ e d;"bb L#j|2H| class do_while_invoker
6;JP76PD {
ozxYH], public :
Z( #Ln template < typename Actor >
|mj#
0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+t>XxYScx {
T_~KxQ return do_while_actor < Actor > (act);
M5Wl3tZL }
=hcPTU-QU } do_;
1D$::{h d_iY&-gq/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
J v<$*TVS0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Ofm5[q= 最后来说说怎么处理break和continue
]xR4->eix 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。
g9qC{xd 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 ]