一. 什么是Lambda
ws'e 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gwoe1:F:J 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,
y2jv84
M .\R9tt} mWT+15\5r( o5o myMN class filler
P%aqY~yF3 {
xsZG(Tz public :
x77L"5g void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2/&=:,"t,B } ;
pl`4&y%Me &n6{wtBP Z<nNk.G 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:
J=`
8 tO M$'0u ;llPM`) J3eud}w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8;@y\0 FEjO}lTK *7xcwjeP 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
oy^-?+ $hhXsu= 0cS$S Mn{ U>2KjZB 二. 战前分析
9 C[~*,qx 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。
Nk7y2[ 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
I%5vI} t*IePz] / Q,KNZxT,q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6!\V| /* --------------------------------------------- */
ywwA,9~ vector < int *> vp( 10 );
|Ea%nghl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\l GD8@,x /* --------------------------------------------- */
^Arv6kD, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`MI\/oM@ /* --------------------------------------------- */
tbS hSbj int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Cn~VJ,l
g /* --------------------------------------------- */
J@5iD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
YSP\+ZZ /* --------------------------------------------- */
]Dq6XR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!85bpQ. b Hr^_ogN IuXgxR% c]4X`3] 看了之后,我们可以思考一些问题:
#X-C~*|>j 1._1, _2是什么?
dn
6]qW5 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。
g *Js4 2._1 = 1是在做什么?
Cbff:IP 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。
oco,sxT 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。
z!g$#hmL> mw"FQ?bJ iB)\*) 三. 动工
]?y~;-^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#[prG I$;`^z l
U/Xi IC
cr template < typename T >
cGV%=N^BE< class assignment
KQfWpHwfj {
)>ZT{eF T value;
n41#
public :
d5'Q1"{ assignment( const T & v) : value(v) {}
]o] VS template < typename T2 >
Lz 1.+:Ag T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
w/#7G\U } ;
b/S:&%E spa:5]B ,JwX*L<: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?|5M'o|9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
PPXwmR P]Fb0X rH7Cv/Y ~5P9^`KNH class holder
}097[-g7 {
v2;E W p public :
'zUV(K?2] template < typename T >
|m's) assignment < T > operator = ( const T & t) const
BM!ZdoKrKt {
Y<T0yl? return assignment < T > (t);
</25J(( }
:E")Zw&sW3 } ;
vkG#G]Qs"; E)*ht;u &wQ;J)13 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:
edL2ax Ze0qRLuH! static holder _1;
v2x+_K}J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}b1G21Dc! !>9s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pT,8E(*l2 而不用手动写一个函数对象。
9nAP%MA` NJBSVCb irlFB#.. n-9xfn0U~# 四. 问题分析
XM\\Imw 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。
>w.;A%|N 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。
(G|!{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
](JrEg$K 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6_`Bo% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
y(|#!m?@ 3q%z 五. 问题1:一致性
=`+D/
W\[Y 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?|
yr%[IX]R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.)/."V m7k }k) struct holder
dXTD8 )& {
)c11_1; //
lAnq2j| template < typename T >
V*n$$-5
1- T & operator ()( const T & r) const
wNmpUO ? {
]gBnzh. return (T & )r;
Ek<Qz5) }
v]SxZLa } ;
)WoH>D Z#.d7B" 这样的话assignment也必须相应改动:
*EuX7LEu_ l,o'J%<% template < typename Left, typename Right >
1m5l((d class assignment
c'Z=uL<Rm {
O>DS%6/G Left l;
%_|KiW Right r;
Hhtl~2t!0 public :
4. R(`#f assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bUcp8 template < typename T2 >
`}ak]Z_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;a?<7LIx } ;
uB)q1QQsqp `t/j6e] 同时,holder的operator=也需要改动:
_*H Hdd5I r|l?2 eO~ template < typename T >
\ ITd\)F%N assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ec; {
zTc;-, return assignment < holder, T > ( * this , t);
l>;hQ h }
4$iS@o| (xG%H:6,
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。
"mQp#d/' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a]p9[Nk o-bH3Jkb]& return l(rhs) = r;
6>] 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。
g**!'T4&o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
H~yHSm 3 ?pZ"7kkD template < typename Tp >
_#V&rY&@ class constant_t
e :HORc~U {
i+14!LlI const Tp t;
t"B3?<?] public :
Ue
\A , constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
JtO}i{A template < typename T >
},d^y:m const Tp & operator ()( const T & r) const
K~d'*J- {
XYvj3+ return t;
anSZWQ }
__b4dv } ;
$1ovT8 E n7~wKF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?EC\.{ 下面就可以修改holder的operator=了
;~0q23{+;U (9`dLw5 template < typename T >
deAV:c assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}W^@mi
{
C`r:jA<LC, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kSV(T'#x }
_".h( g?80>-!bF 同时也要修改assignment的operator()
{#kCqjWG I3 "6" template < typename T2 >
z]9t 5I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
<( OHX3~ 现在代码看起来就很一致了。
`qJJ{<1&U )5( jx 六. 问题2:链式操作
\lG) J0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
!-)!UQ~|8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
U@q5`4-!8 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
9}QIqH\p 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
z6)N![X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
OH06{I>; Lk|`\I
T template < typename T >
f+9WGNpw struct result_1
E"'u2jEG^ {
-Kg.w*\H7/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
aB6/-T+u } ;
f_)# s=:)!M.i 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
6hj[/O)E Y-bTKSn template < typename T >
+ZbNSN= struct ref
VLV]e_D6s {
y7/4u-_c typedef T & reference;
JOG-i } ;
[;{xiW4V] template < typename T >
w)|9iL8 struct ref < T &>
VWzQXo {
^.:&ZsqV typedef T & reference;
>>$L
vQ } ;
&jY|
:Fe %T$>E7]! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3Iqvc v ?5CE<[ template < typename T >
hqln6m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Qw5-/p=t {
h[u@UGK% return l(t) = r(t);
WyOav6/*K^ }
1n<4yfJ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
8o+:|V~X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|$
^3 5F AS]8rH 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
;`/a. /bc _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
U%pB _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
s7n7u7$j +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$VQ;y|K+[ 最后的布局是:
i#4+l$q Add
C$0u-Nx8 / \
AmC9qk8Q Divide 5
g^H,EaPl / \
ujnT B*Cqc _1 3
I(AlRh 似乎一切都解决了?不。
ZxSnqbyA* 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
QDW,e]A 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
TgjjwcO Y OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
D}
B?~Lls ~ Rk.x
+ template < typename Right >
|=ph&9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@p~scE.#\ Right & rt) const
x %`YV):* {
Wu*
4r0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
va_u4 }
/ojx$Um 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qCI7)L` 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。
\]4EAKJE 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。
qpFxl 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。
=8#.=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。
,mx\
-lWFy 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?
;Q,t65+Am 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:
0?oL zw& 1K#[Ef4 template < class Action >
!&Q?AS JH class picker : public Action
s<"|'~<n {
X+sKG5nS public :
p?#T^{Quz~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
.'A1Eoo0d // all the operator overloaded
%\,9S`0 } ;
n%29WF6Zf uWKmINjv' 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。
"`cN k26JZ 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:
#<==7X# ~b*]jZwT template < typename Right >
.xwskzJ3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
sQA_ 6]` {
, @UOj= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@*<0:Q|m }
Q<u?BA/ Y!oLNGY Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
B(1-u!pz 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。
O!nS3%De !@ ]IJ"\ template < typename T > struct picker_maker
"P#1= {
z]rr
Q=dAA typedef picker < constant_t < T > > result;
Lfi6b%/z } ;
NjZ~b/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hsY?og_H {
Z6${nUX typedef picker < T > result;
2Q%7J3I } ;
FfM^2`xP .,z6a 下面总的结构就有了:
u#EcR}=] functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
1N(1h
D picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
8u~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:p}8#rb 至此链式操作完美实现。
/a^
R$RHl' nyi!D tXtNK2-1 七. 问题3
8O]`3oa> 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。
z
mip 4zS0kk;+ template < typename T1, typename T2 >
,\v'%,:C ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;x\oY6: {
2lsUCQI; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Gu~*ZKyJ }
sq`Xz8u V($V8P/ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
KWY_eY_| "."(<c/3 template < typename T1, typename T2 >
0)Ephsw struct result_2
!Nx1I {
SC~k4&xy typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?v
M9
! } ;
ecs 0iW-, .+ u
b\ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
GqR XNs! 这个差事就留给了holder自己。
FiiDmhu I)'bf/6? o:Kw<z,$H template < int Order >
-&Xv,:'? class holder;
IyHbl_P ^ template <>
m4@NW*G{ class holder < 1 >
-:ucp2 {
Oh$:qu7o0& public :
D`WRy}o template < typename T >
P!|Z%H struct result_1
PX|@D_%Y= {
@p*)^D6E\ typedef T & result;
u5A?; a } ;
;9k>;g3m template < typename T1, typename T2 >
9(TGkz(NA struct result_2
XJe=+_K9 {
ffmtTJFC5 typedef T1 & result;
eo9/ } ;
~I5hV}ZT template < typename T >
W#<1504ip typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'M >m$cCMZ {
aq$ hE-{28 return (T & )r;
:/|"db&` }
"wOfs$w%s template < typename T1, typename T2 >
4`#Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
bOj)Wu {
*[]E5U return (T1 & )r1;
X-HE9PT. }
GV Xdyi } ;
G@H!D[wd "9s_[e template <>
V_SH90@)+ class holder < 2 >
z/{X{+Z {
JaY"Wfc public :
geR+v+B, template < typename T >
Y}c/wF7o struct result_1
hU#e\L 7 {
N;|^C{uz typedef T & result;
sWYnoRxu } ;
TsTc3 template < typename T1, typename T2 >
b4_0XmL struct result_2
!CYC7HeF {
0M HiW= typedef T2 & result;
Ax=HDW} } ;
>lRZvf-i template < typename T >
!B3TLeh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R (~wSL*R> {
H\S)a FY[ return (T & )r;
. ImaM }
cFL~<
[>_ template < typename T1, typename T2 >
ZkbE&7Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8v;^jo>ug {
yQ2=d5'V` return (T2 & )r2;
f,HUr% @ }
sApix=Lr } ;
,Z"<-%3 C27:tyV {]^Ixm-,f 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
?mg@z q8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0\%g@j-aD 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+&
r!%j7 OjUPvR2 0 return l(i, j) = r(i, j);
`t U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Z4VFfGCTL \~5|~|9< return ( int & )i;
q\6(_U#Tl return ( int & )j;
D`LBv,n 最后执行i = j;
B3#G 可见,参数被正确的选择了。
! K>iSF< KMRPleF =5+*TL` sasurR|; 5BhR4+1J 八. 中期总结
*|AQV: 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
;/K2h_=3z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
zU?O)w1' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)dT@0Ys% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Vx_33";S\ _M^.4H2 5W Ql?yMP kTvM,< dVQ[@u1,
X06Lr!-% 九. 简化
I_J&>}V' 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
[*',pG 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Wgwd?@uK 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
C%XO|sP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/v R>.' +-*/&|^等
ZL!u$)(V 2. 返回引用。
c$g@3gL =,各种复合赋值等
1-_r\sb 3. 返回固定类型。
\fA{ sehdL 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
5f-b>=02 4. 原样返回。
^dQ{vL@9b9 operator,
REUxXaN>Z 5. 返回解引用的类型。
L)sgW(@2 operator*(单目)
[qYr~:` -[ 6. 返回地址。
5> x_G#W operator&(单目)
<g[z jV9p 7. 下表访问返回类型。
XIW0Z C operator[]
{D+mr[ % 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
oh9
;_~ operator<<和operator>>
jm^.E\_ |YJ83nSO~ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
tEhg',2t( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,EB}IG] z5>I9R^q; template < typename Left >
H71sxek3 struct value_return
Wc3z7xK1@ {
qlO}=b/ template < typename T >
Ke$_l]} struct result_1
v4ot08 C {
L|=5jn9 : typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
jJ,_-ui } ;
1+x"
5<(W QU).q65p template < typename T1, typename T2 >
qkb'@f= struct result_2
NX @FUct; {
PMzPj, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
yayhL
DL } ;
OK[J
h } ;
{K,In)4 AJPvwu}D ;P@]7vkff 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b9.M'P\ 5~*)3z^V 下面我们来剥离functor中的operator()
xnP!P2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^jdU4 'YL[s return l(t) op r(t)
FwCb$yE#M return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,lyW'<~gA return op l(t)
xA] L0h] return op l(t1, t2)
]?Ef0?44 return l(t) op
&gXh:. return l(t1, t2) op
4QL>LK return l(t)[r(t)]
'%Ng lC[J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
OZ[ YB Yd^@Ei9 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:
G=zWhqieh 单目: return f(l(t), r(t));
=&HLz
7| return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+&EXTZ@o 双目: return f(l(t));
FfoOJzf~o return f(l(t1, t2));
gAqK)@8- 下面就是f的实现,以operator/为例
?e7]U*jEU a)qan struct meta_divide
o5 L ^ {
F@w; .e! template < typename T1, typename T2 >
0'QWa{dS\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
P15
H[<:Fz {
CD|[PkjW return t1 / t2;
_fGTTw( }
cnv>&6a) } ;
ZO0 Ee1/ :GHv3hn5 这个工作可以让宏来做:
m>>.N? JAPr[O& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_VtQMg|u template < typename T1, typename T2 > \
k+3qX'fd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8%?y)K^
D 以后可以直接用
K1B9t{T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
i|YS>Pw~j 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
mgs(n5V5 (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。。。)
jc}G+|` TJ|Jv8j<s I2cz:U7 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
ZL MH~cc ?pDr"XH~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@f!X%)\;x class unary_op : public Rettype
1>!LK_ {
gq?:n.;TY Left l;
+6m.f,14q public :
Qzi?%& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Szu s*YL7 /7Q|D sa template < typename T >
%u -x9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QrZ#<{,J5 {
eL!41_QI return FuncType::execute(l(t));
sV^:u^ }
']]d-~: ~/
%Xm< template < typename T1, typename T2 >
39pG-otJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L*nK>
+ {
=bVPHrKNQ return FuncType::execute(l(t1, t2));
>@ t }
C@rGa7 } ;
R%E7 |NAG t^t% >9o taQE
r2Zy 同样还可以申明一个binary_op
YIU3}sJ! d_RgKdR )k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>t D=t8 class binary_op : public Rettype
aQkOQy {
IgT`on3Y Left l;
&4#Zi.] Right r;
[,%=\%5 public :
l6viP}R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8xpplo8 xNP_>Qa~ template < typename T >
8~sP{V% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YFKE>+ {
G)3I+uxn return FuncType::execute(l(t), r(t));
}x8!{Y#cF }
1+o]+Jz| 3>,}N9P-v template < typename T1, typename T2 >
!<bwg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!_S>ER {
V5|ANt return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[U\?+@E* }
|s| }u`(@9 } ;
98m|&7 =;}W)V|X)S ZedFhm 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
nK&]8" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~j0rORy] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'J|2c;M\x 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。
B.z$0=b 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8v:{BHX 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
?RRO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8~=*\
@^ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
y(A' *G9 下面是修改过的unary_op
O&`.R|v @=J|%NO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?J[3_!"t class unary_op
"fFSZ@,r {
yDWIflP0; Left l;
]B8
A 0.aXg " public :
]rcF/uQJ<n '\Xkvi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EM,C MB plhVK8 template < typename T >
T t;F- struct result_1
Zg;$vIhn {
f60w% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b@:OlZ~% } ;
`-NK:;^ 9I/b$$?D template < typename T1, typename T2 >
4aayMS!# struct result_2
Hl*vS {
Cu"Cpt[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ebg8qDE
} ;
J3$>~?^1 tDByOml8Ix template < typename T1, typename T2 >
-[>de!
T3$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M .#} {
W{p}N return OpClass::execute(lt(t1, t2));
37AVk`a }
5>532X(0 9+.wj/75 template < typename T >
nhI+xqfn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P<<$o-a" {
#h5:b`fDF return OpClass::execute(lt(t));
p|UL<M9{a] }
6r7>nU&d 8tvmqe_G } ;
ZsGvv]P Hxu5Dx5![ >A#5` $i 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
&$"#hGg 好啦,现在才真正完美了。
Lp`.fn8Ln 现在在picker里面就可以这么添加了:
x`CjFaE~F #A63?kDE&& template < typename Right >
8-$t7bV5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?W/.'_ {
sJHVnMA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4WT[( }
ZR.k' 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。
!\4x{Wa] "hkcN+= g` rr3jP =]5tYIU T:}Q3 十. bind
~o}:!y 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。
'g v0;L 先来分析一下一段例子
\ovs[& f}otIf
a[{$4JpK int foo( int x, int y) { return x - y;}
m*0YMS>Y | bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7vRtTP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bzN[*X| 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
5#Er& 6s 我们来写个简单的。
}~FX!F#oU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&OR(]Wt0 对于函数对象类的版本:
43=v2P0=Tj !pU$'1D template < typename Func >
fI.|QD*$b struct functor_trait
qpQ;,8X-" {
iO L$| Z( typedef typename Func::result_type result_type;
x6ghO-s } ;
j#HXuV6 对于无参数函数的版本:
}1a}pm2p ["Zvwes#7 template < typename Ret >
G|i0n
struct functor_trait < Ret ( * )() >
\S}/2]* 1 {
R >x d*A typedef Ret result_type;
Y;'<u\^M" } ;
lu=a e<M 对于单参数函数的版本:
mxNd x#{!hL
5G template < typename Ret, typename V1 >
LI,wSTVjC struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
g_>&R58 {
y^2#;0W typedef Ret result_type;
qHt/,w='Q } ;
VKa+[ 对于双参数函数的版本:
mV0,T*}e yC'
y>f`H template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2>z YJqG| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}YwaN'3p! {
1?@HOu typedef Ret result_type;
/9vi } ;
AXyXK?? 等等。。。
'g#%> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)~2\4t4|g \JLGw1F template < typename Func >
>oh Cz@~ struct func_return
41
F;X{Br {
N8A)lYT]_u template < typename T >
x&B&lFmo8 struct result_1
}#z1>y!# {
?v^NimcZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M/ S~"iD } ;
4o>y9 Vl.,e1)6 template < typename T1, typename T2 >
:Cq73:1\B struct result_2
NuZ2,<~9 {
Dfs^W{YA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I}f`iBG } ;
Gxr\a2Z&r% } ;
0`/G(ukO WJ{Iv] }9 7_~ A*LM 最后一个单参数binder就很容易写出来了
reu[rZ& %;`Kd}CO template < typename Func, typename aPicker >
j~v`q5X class binder_1
<J509j {
Ak[X`e T Func fn;
;|Cdq aPicker pk;
s5~k]"{j public :
c4z&HQd %H{pU:[5* template < typename T >
]r`;89:s> struct result_1
-K{R7 {
"vGh/sXW typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H cmW } ;
1>(EvY}Y\ R"ON5,E template < typename T1, typename T2 >
G,C`+1$* struct result_2
*6I$N>1 {
d4o
^+\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(MGgr } ;
J[lC$X[ Hq.rG-,p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
eV7;#w<] Vr2A7kq template < typename T >
gP_N|LuF" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aoy Be|H~= {
vQ rxx return fn(pk(t));
FJ_JaIby }
V?XQjH1X template < typename T1, typename T2 >
St5;X&Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wFMH\a {
ERPg TZT return fn(pk(t1, t2));
#]h
X."b2 }
APu$t$dmm } ;
Jg#0g
eU i(~DhXz*T #j2kT 一目了然不是么?
k>&cHCS`* 最后实现bind
~ QRjl o z*;q] RV~t%Sw^ template < typename Func, typename aPicker >
m6R/, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?/|Xie {
E/cV59 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^E}?YgNp }
h,/Aq )kep:-wm 2个以上参数的bind可以同理实现。
=lAjQt 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。
IfmQPs+f =g+}4P 十一. phoenix
LR=Ji7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$RDlM IuY9Q8 for_each(v.begin(), v.end(),
etX@z'H (
/8;m.J>bf do_
/&Q{B f [
TcZ.5Oe6h# cout << _1 << " , "
>pu4 G+M ]
/3s&??{tv .while_( -- _1),
T0 K!Msz cout << var( " \n " )
xPZ>vCg )
{aAd (~YZ );
1ksFxpE UZ<K'H,q 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
I>?oVY6M@u 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
<7P[)X_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\'~
E%=Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q7 PCMe ^N7H~CT" GDSV:]hL template < typename Cond, typename Actor >
}=X: F1S class do_while
o`f^ m {
ZLjAhd) Cond cd;
?NwrdcQ Actor act;
3\W/VBJJ public :
[9
MH"\ template < typename T >
<vcU5
.K. struct result_1
xn*$Ty+ {
`D ;*.zrA typedef int result_type;
oU|G74e6 } ;
V'9.l6l 4Y(@
KUb do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
iC3z5_g*@ _(-jk4 L template < typename T >
TuQGF$n@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=~
Uhr6Q {
I|rb"bG do
SIp)& {
#*bmwb*i act(t);
y#'hOSR2 }
)$] lf } while (cd(t));
4r(0+SO return 0 ;
o2
ng }
vM/*S
6[ } ;
Z3]I^i
FI 9gg{i6 m!7%5=Fc 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1<ag=D`F_" 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。
^+x?@$rq 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
^fsMfB 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
* zp tbZ 下面就是产生这个functor的类:
d-b04Q7DQ K/W=r uHU@j(&c template < typename Actor >
s| p I` class do_while_actor
sZrVANyqb {
gGMfy]]R Actor act;
m,)s8_a public :
[v~,|N>w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
coAXYn 5{'hsC template < typename Cond >
HoPpUq5, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
f3O6&1D } ;
FJeh=\ @jn&Wf? nL
5tHz:e 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
BAQ-1kSz 最后,是那个do_
M!,H0(@G D|q~n)TW5 _)45G"M class do_while_invoker
O|H: {
&vrQ *jX public :
s70Z&3A template < typename Actor >
wsmgkg do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
HAn{^8"@ {
-+"#G?g return do_while_actor < Actor > (act);
B[L m}B[ }
]LB_ @# } do_;
Z8E<^<| ~A>fB2.pM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
yz68g?" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
j4IVIj@$` 最后来说说怎么处理break和continue
=e6pv# 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。
-$8ew+ 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 ]