一. 什么是Lambda
'\jd#Kn'h 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
% YOndIS: 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
V!)O6?l T#bu
V ZvcJK4hi g-Pwp[!qkf class filler
b!M"VDjQ {
Nj("|`9" public :
>E*$
E void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,o]4?- } ;
?yh}/T\qp *L!!]Q2c M DF%\Sx 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:
g2unV[()_ =J1rlnaaEL #-h\. #s c'*a{CV4P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T?4G'84nN EI\9_}@, Qt|c1@J 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
EUIIr4] .!JVr"8 *OQG4aWy OgX6'E\E 二. 战前分析
ETB6f 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。
O:da-xWJ 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
p ;|jI1 I$8" N]/C NH3cq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z
$MV%F /* --------------------------------------------- */
S4=R^];l vector < int *> vp( 10 );
`9 {mr< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
IgC}& /* --------------------------------------------- */
s|D>- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W\18{mbuy /* --------------------------------------------- */
(ND4Q[*6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j;+?HbL /* --------------------------------------------- */
Y"KE7>Jf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.; )l /* --------------------------------------------- */
A'nq}t 3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%$TGzK 1 csfgJ^ n 1Z,[|wJ ^Idle*+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
NH0qVQ@A 1._1, _2是什么?
, lJv 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。
c2K:FdB 2._1 = 1是在做什么?
g(#f:" 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。
`SVmQSwO[ 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。
`)QCn< z)uuxNv[R uPniLx\t: 三. 动工
;U_QvN| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+S=Rn, w^]6w\p UQ4% Xp hUm'8)OJ template < typename T >
d[;.r class assignment
w4fW<ISg {
3"{.37Q T value;
[xKd7"d/n public :
a<fUI%_ assignment( const T & v) : value(v) {}
8|$3OVS template < typename T2 >
xzx$TUL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T,$WlK
Wj } ;
?MQ.% J `l*;t`h F-*2LMe 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'FYJMIs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:\=CRaA +b3^.wkq M2U&?V C! rLX4jT^
class holder
YTw#JOO {
j+HHQd7Y public :
L;od6<.*m template < typename T >
@&}q}D assignment < T > operator = ( const T & t) const
Vi$-Bw$@ {
pBw0"ff return assignment < T > (t);
S~Id5T:, }
~ Uo)0 } ;
]TaN{" K!KMQr` n!qV> k9Y 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
\.g\Zib ) )>c>oMgl static holder _1;
[=|jZVhT Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
b
pv=% m:hY`[ f6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~i.k$XGA 而不用手动写一个函数对象。
$2%f 8& KOwOIDt pn*3\ Q#EP| 四. 问题分析
BAO| )~1Pd 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。
J sEa23 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。
XQ*eP?OS{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
d,by/.2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
P#:?ok 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wRrnniqf8 3T&6opaF 五. 问题1:一致性
?^j^K-rx 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?|
$u/E\l 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pZU9^Z?~6 ci+tdMA struct holder
<ioO,oS' {
F H1Z2 //
|g3?y/l template < typename T >
>YUoh-]` T & operator ()( const T & r) const
!*`-iQo& {
aC<KN:TN6 return (T & )r;
i>_u_)- }
Vn~UB#]'3 } ;
\qUKP"dr Q#IG; 这样的话assignment也必须相应改动:
`~X!Ll )3(;tT,$}^ template < typename Left, typename Right >
# M!!CX*k class assignment
Iz[@^IUx= {
@2*]"/)*0 Left l;
FCkf# Right r;
Y-0?a?q2Fr public :
07Edfe assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6 K-5g/hL template < typename T2 >
-[qq(E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K6olYG> } ;
#Eb5: ; !a~`Bs$'jr 同时,holder的operator=也需要改动:
i%6;
al`3Lu0 template < typename T >
kapC%/6" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:eZh'-c? {
`CeJWL5{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
|7#[ (%D! }
P4T h_B7 [p=*u,- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
)Af~B'OUd 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e${>#> #Mg]GeDJ{ return l(rhs) = r;
&gI ~LP 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。
Ssk}e=] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
u=YX9Mo! Qeu\&%C!< template < typename Tp >
[ 4;Ii class constant_t
qp}Ma8+ {
!pJeA)W; const Tp t;
CB&iI' public :
K\)Td+~jc constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cT\I[9!) template < typename T >
_GKB6e% const Tp & operator ()( const T & r) const
x2QIPUlf {
&
/4k7X}y return t;
pMs
AyCAk }
2r%lA\,h$ } ;
/CTc7.OYt vLxQ *50v$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r",]Voibd 下面就可以修改holder的operator=了
c/5W4_J xm6 EKp: template < typename T >
F:#J:x' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
oDcKtB+2 {
?:Y#Tbi3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
S!{t6'8K }
8?Z4-6!{V, +w8R!jdA 同时也要修改assignment的operator()
rDdzxrKg{ E\u#t$ template < typename T2 >
.`CZUKG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
R<x'l=,D( 现在代码看起来就很一致了。
e:AHVepj{ {s3z"OV 六. 问题2:链式操作
8UkKU_Uso 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0R0{t=VJZ 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。
LB/C-n.` 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。
K 0hu:1l) 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。
mA7m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3Oa*%kP+ @/&b;s73 template < typename T >
ESoAzo,u struct result_1
{iG@U=> {
3zT_^;:L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|;A/|F0-e } ;
VzJ5.mRQ ;#MB7A
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:
al+ #y)+ i!~'M;S template < typename T >
""svDfy$ struct ref
iE.-FZc {
)wVIb)`R>Y typedef T & reference;
:SV>+EDY } ;
RmI1` template < typename T >
b6E<r>q struct ref < T &>
t\v+ogbk) {
>5G>D~b typedef T & reference;
C!C|\$)- } ;
",>H(wJ8
Yav2q3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dO7;}>F$n ?r_l8 template < typename T >
71C42=AU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
E|:!Q8"%w {
joul<t- return l(t) = r(t);
rd3j1U }
N -w(e 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。
iqW1#)3'R 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/+e~E;3bO iK{T^vvk 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
gK|R =J _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
O--7<Q\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
IaFr& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&L^CCi 最后的布局是:
h8jD}9^ Add
[@fz1{* / \
wNE$6 Divide 5
zX{ .^| / \
A-CUv[pM _1 3
8[ry|J 似乎一切都解决了?不。
OlD`uA 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。
X5
ITF)& 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。
^/Sh=4=G 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:
CVXytS?@x `Pc3?~>0HH template < typename Right >
R.s|j= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`P@- %T Right & rt) const
%]p6Kn/> {
c<+;4z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hY<{t.ws }
2=ztKfsBhE 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8RwX= 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。
+\# Fd 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。
BKU'`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。
~YCuO0t 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。
T}7uew\v0< 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?
j[6Raf/(n 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:
)gR=<oa 1px\K8 template < class Action >
nws"RcP+Z class picker : public Action
;HOPABWz) {
#ZiT- public :
dPjhq(8 zU picker( const Action & act) : Action(act) {}
<@bA?FY // all the operator overloaded
ix Z)tNz } ;
u}6v?! [FQ\I-GNC 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。
!NKmx=I] 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:
oN(-rWdhZ 5,b]V)4 template < typename Right >
#G3N(wV3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6Gn4asoA {
> 7`&0? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f"&Xr!b.h }
/&ygi H{^ ;mAhY Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}1+%_|Y-E 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。
DlE_W+F e<gx~N9l' template < typename T > struct picker_maker
U=Bn>F}y\ {
>qT 'z$ typedef picker < constant_t < T > > result;
klWYuStZ } ;
+yt6(7V* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;_<)JqUh {
JhR W[~ typedef picker < T > result;
rVAL|0;3 } ;
nv5u%B^ r{+aeLu 下面总的结构就有了:
)WR_
ug 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。
8
|h9sn;P 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。
oUW<4l picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
u}H$-$jE 至此链式操作完美实现。
e9u@`ZC07 dYOF2si~% gp|1?L54 七. 问题3
i+M*J#' 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。
%6 =\5> :,*eX' fH template < typename T1, typename T2 >
1(`M~vFDK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hhRaJ {
&:?e & return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9( VRq^Z1 }
BH : r>qA $zD^ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
_LfHs1g4 J me% template < typename T1, typename T2 >
CdhSp$> struct result_2
JE%A|R<Jl {
?p8k{N(1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
r!/0 j) } ;
.?#uxd~> dU;upS_- 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?
-4L!k'uR 这个差事就留给了holder自己。
w4MwD?i]R @eQld\h' VTh$a_P> template < int Order >
5A_4\YpDR class holder;
`n-vjjG%# template <>
?=|kC*$/G class holder < 1 >
F>Y9o-o2 {
?J|4l[x public :
'm1. X-$V template < typename T >
/! ^P)yU, struct result_1
~mILA->F {
_C+DB A typedef T & result;
`B#Z;R } ;
-2NwF4VL template < typename T1, typename T2 >
j|'R$| struct result_2
{},;-%xE {
Sr
y,@p) typedef T1 & result;
Q(\ wx } ;
$@87?Ab template < typename T >
UxPGv;F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-ID!pT vW {
B3L4F" return (T & )r;
}]h\/, }
*PB/iVH%6 template < typename T1, typename T2 >
m<fA|9 F# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yU`:IMz {
{$TZ}z"DA return (T1 & )r1;
aV|k}H{wt }
Ku%6$C!, } ;
|>sv8/! R#6H'TVE template <>
Y-&|VE2 class holder < 2 >
2lz
{_9 {
G\/IM public :
nu 7lh6o= template < typename T >
Lpm?#g uR struct result_1
b:B[3|
{
c/$*%J< typedef T & result;
Gc5VQ^] } ;
IvSn>o template < typename T1, typename T2 >
:,C%01bH|l struct result_2
utd:&q|} {
+L6" vkz typedef T2 & result;
rdI]\UH } ;
0!IPcZjY7 template < typename T >
|a(Q4 e/, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]GS~i+ =M {
RSH/l;ii return (T & )r;
;F,qS0lzE }
jT"r$""1d template < typename T1, typename T2 >
@DCJ}hud typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q eK{MF {
T 'i~_R6 return (T2 & )r2;
2
zl~>3S }
1#!@[" } ;
oWrE2U; 83?1<v0% Zi3T~:0p: 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Sf5]=F-w 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Hd*Fc=>"Y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5byeWH0n3 }@*I+\W/ return l(i, j) = r(i, j);
foyB{6q8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{*__B} ,N 8|vld3; return ( int & )i;
As}eUm)B5c return ( int & )j;
u[mY!(>nQ 最后执行i = j;
Gy^FrF 可见,参数被正确的选择了。
g =x"cs/[ z"av|(?d d
qpgf@ =jG?v'X G:hU{S7 八. 中期总结
a],h<wGEx 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
,]U[W 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
GRQ_+K 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
n>T:2PQ3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
[edH%S}\ r+TK5|ke aL 8Gnqf2 ;&7,73! y*(_\\ %6Rp,M9= 九. 简化
EJ8I[( 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
z1}1*F" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
B{=009. 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
2mLUdx~c 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ik-oI=>. +-*/&|^等
1(#RN9 2. 返回引用。
yI:r7=KO =,各种复合赋值等
vh{9'vd3el 3. 返回固定类型。
%2zas(b9j 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(qj,GmcS 4. 原样返回。
9[,s4sxH operator,
l-MxLcz 5. 返回解引用的类型。
bu&;-Ynb operator*(单目)
#hZQ>zcF 6. 返回地址。
4D GY6PS operator&(单目)
Y@ObwKcG 7. 下表访问返回类型。
Kc-4W6?$ operator[]
v#Sj|47 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kI<WvgoL operator<<和operator>>
[tOuNj: k~R{Y~W!! 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。
'hy?jQ'|e 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$59nu7yr a0{[P$$ template < typename Left >
v*vn<nPAQ> struct value_return
,FY-d$3) {
Y[h#hZ template < typename T >
99a\MH`^ struct result_1
DQMPAj. {
*3P3M}3~\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
HIsB| } ;
@kz!{g]Sn \w3%[+c template < typename T1, typename T2 >
d4% `e&K]' struct result_2
F G3Sk!O6 {
,zD_% ox typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
**.:) } ;
h)^dB,~ } ;
RA}U#D:$i wLpkUa }$<^wt 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
v7L"` rNZO.qijz 下面我们来剥离functor中的operator()
T0YDfo 首先operator里面的代码全是下面的形式:
MSK'2+1T@g yAAG2c4( return l(t) op r(t)
kq>GMUl~@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
](_{,P return op l(t)
}'DC
Q return op l(t1, t2)
C`3V=BB return l(t) op
mF}c-
D return l(t1, t2) op
wZ$tJQO return l(t)[r(t)]
:Jjw"}SfK# return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
IX"ZS AvyQ4xim+ 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:
_O"L1Let 单目: return f(l(t), r(t));
C1KfXC*|L return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q
js2hj-$ 双目: return f(l(t));
Sf=F cb return f(l(t1, t2));
O@nqHZ 下面就是f的实现,以operator/为例
QH4k!^ TeKC} NW struct meta_divide
H_Iim[v# {
|xp$OL"a template < typename T1, typename T2 >
Hw\([j* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*}>Bkq9h {
lxo.,n) return t1 / t2;
.\Ul!&y }
^p$1D } ;
L{Q4=p,A pF|8OB% 这个工作可以让宏来做:
*wViH jY rym- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\{[D|_
template < typename T1, typename T2 > \
bo&\3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{,i=>%X* 以后可以直接用
`b#/[3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`'*F1F 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
kxygf9I!; (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
qx Wgt(Os IY V-*/
|
3\7'm] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
>vHH qe[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VPWxHVf class unary_op : public Rettype
aF,jJ}On {
4g>1Gqv6 Left l;
jo<>Hc{g> public :
]Mn&76fu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`<S/?I8 ZEL/Ndk template < typename T >
SrdE>fNbs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qo61O\qm {
m~##q}LZ return FuncType::execute(l(t));
v>rqOI }
*4-r`k|@>/ Ok*VQKyDLH template < typename T1, typename T2 >
`@4 2jG}* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mgo'MW\ {
hK:#+hg, return FuncType::execute(l(t1, t2));
CFD*g\g<* }
`oB' ( } ;
b;Hm\aK ?UxG/]", BO8%:/37[4 同样还可以申明一个binary_op
cC b>zI ;>inT7?3| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9@(O\ xr class binary_op : public Rettype
5tN%a>D% {
Bh\
[CY Left l;
g!p+rq_f Right r;
sVE>=0TVP public :
Z~duJsH binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%|#P&` P=f<#l"v template < typename T >
qRgK_/[] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D_O 5k|-V {
*d^9,GGn- return FuncType::execute(l(t), r(t));
WA<H }
mw:3q6 )W[KD,0+j template < typename T1, typename T2 >
QV`X?m
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OI'uH$y {
<FXQxM5" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
HT{F$27W }
6>@(/mh* } ;
J% :WLQo bk/.<Rt +<'uw 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
NFdJb\ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zd?bHcW/h DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$~
pr+Ei 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。
`Mo~EHso. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~Y1"k]J 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。。。
&i4
(s%z# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rE/}hHU 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)
=@bXGMsV! 下面是修改过的unary_op
Q{%HW4lg Q.j-C}a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3m-edpH class unary_op
]+}:VaeA {
VFe-#"0ZO Left l;
d[~au=b ^JYF1 public :
#nU@hOfg Wwn5LlJ^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0z#l0-NdQ k$9Gn9L% template < typename T >
2N6Pa(6 struct result_1
[{6&.v {
vG'vgUo typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&M!4]pow } ;
)OARO -=-x>(pRW7 template < typename T1, typename T2 >
Jm{As*W> struct result_2
I T*fjUY& {
N&R
'$w typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'0\0SL } ;
5pNvzw OGSEvfW template < typename T1, typename T2 >
UMHuIA:%U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y;a6:>D%cT {
J,dG4.ht return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}M"-5K} }
>i><s>=I` "wc`fg"3 template < typename T >
[15hci+- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b&hF')_UOz {
UiGUaB mF* return OpClass::execute(lt(t));
~G|{qVO7A }
>#${.+y 9*GL@_c } ;
sqq/b9 uL/ &(z8GYBr x9XGCr 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
uAPLT~ 好啦,现在才真正完美了。
j8D$/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
@F""wKnV 18[?dV template < typename Right >
Nlf&]^4(0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
IkE'_F {
ve64-D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PuUon6bZ }
_umO)]Si 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。
2vk8+LA(6 d'**wh, .R<s<] x~3>1Wr#M @=aq&gb 十. bind
(rY1O:*S 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。
Oy?iAQ+ 先来分析一下一段例子
LyCV_6;D R'1vjDuv [nhLhl4S int foo( int x, int y) { return x - y;}
O*+w_fox bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?(`nBlWQ5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_If@#WnoyA 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。
]R2Z -2 我们来写个简单的。
Poylq]F 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D@YM}HXuj 对于函数对象类的版本:
4`^TC[ 5
\.TZMB template < typename Func >
N2S!.H!Wz struct functor_trait
$fU/9jTa {
a*$1la'Uf typedef typename Func::result_type result_type;
duiKFNYN } ;
'nmYB:&! 对于无参数函数的版本:
*}Ae9 +Fy-~Mq template < typename Ret >
]i_):@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
LcQ\?]w`] {
{?h6*>-^Z typedef Ret result_type;
Z{R=h7P } ;
Do{*cSd 对于单参数函数的版本:
tM?I()Y&P :67d>wb template < typename Ret, typename V1 >
:,J86#S) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|L~gNC {
5]2!Bb6> typedef Ret result_type;
Zj /H3,7 } ;
y(p:)Iv 对于双参数函数的版本:
"b+3 &i| ud~VQXZo template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
BYA=M*f struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!Z9ikn4A {
1<Ztk;$A typedef Ret result_type;
[]]LyWk } ;
hzf}_1 等等。。。
, K"2tb 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c9_4ohB d+$[EDix template < typename Func >
=4%WOI struct func_return
Pq_ApUZa {
^_#gIT\ template < typename T >
S+\Mt+o struct result_1
YJtOdgG|q {
jWb\"0) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%/,Uk+3p } ;
y^Xxa'y $K>d \{@+7 template < typename T1, typename T2 >
-iZ js struct result_2
CB7R{~
$ {
^
8Nr %NJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k3htHCf*G$ } ;
zj$Z%|@$ } ;
a0v1LT6 R/KWl^oNj I$P7%} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
t)kr/Z*p\ %L=h}U13 template < typename Func, typename aPicker >
#$
raUNr class binder_1
4dD@lG~ {
CEJG=*3 Func fn;
y`P7LC aPicker pk;
$AJy^`E^ public :
I]S(tx! looPO:bo^ template < typename T >
UVuuIW0k struct result_1
0O9
Lg} {
:ftyNaq' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'&L
} ;
[>QsMUvak I>(z)"1 template < typename T1, typename T2 >
b|pNc'u:Cn struct result_2
]KII?{<k {
X]qp~:4G typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y(;[L`" } ;
LAjw!QB mjJlXA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
SEn8t"n <PA$hTYM template < typename T >
pmXWI`s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:.o0< {
gZuR4Ti return fn(pk(t));
N
pIlQaMo4 }
Fu=VY{U4 template < typename T1, typename T2 >
i3\oy`GJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:zk.^q {
\V7x3*nA return fn(pk(t1, t2));
Dl!'_u }
`1}yB } ;
m`w6wz \VzQ1B>k J +Y|# U 一目了然不是么?
|@4hz9~3 最后实现bind
Kof-;T J'oz P^N I,q~*d template < typename Func, typename aPicker >
Gl\RAmdc picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3uiitjA] {
7PPsEU:rf return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6I'VXdeN }
uqH! eN5 +hYmL
Sq 2个以上参数的bind可以同理实现。
'3,JL! 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。
-cS4B//IK8 2yg'?tpj 十一. phoenix
A=>6$L];' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Y+PxV*"a f;I"tugO for_each(v.begin(), v.end(),
_-nN(
${{ (
|6G5
?| do_
_J#Hq 'K [
aQ3vG08L> cout << _1 << " , "
iw6M3g# ]
W;*vcbP .while_( -- _1),
?9M+fi cout << var( " \n " )
B,qZwc| )
yD'h5)yu );
&~6O;}\ E&=?\KM 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
y")>"8H 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
iONql7S @ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
y3$\ m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ZI*A0_;L `9)2nkJk'z lP
&%5y; template < typename Cond, typename Actor >
Hw3E S class do_while
, 0ja _ {
?~9X:~6\ Cond cd;
F>nrV Actor act;
3m9E2R, public :
.}op mI template < typename T >
}Qu
7o struct result_1
:Gk~FRA| {
zm.sX~j typedef int result_type;
U*l>8 } ;
Xm+3`$< `
R-np_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
u8\QhUk'G eJdQ7g[> template < typename T >
X'p%$HsMG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[aUT # {
) FsSXnZL do
$G.|5sEk {
U9%nku4 act(t);
/R?uxhV }
:H k4i%hGk while (cd(t));
=?x=CEW return 0 ;
\M^4Dd Ay }
M& L0n%,y5 } ;
MH(g<4>* FC.-u"V SQvB)NOw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
EnAw8Gm* 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。
)W3l{T( 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。
a];i4lt(c 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。
,RH986,6V 下面就是产生这个functor的类:
7i\[Q8f zL}DLfy>R uU"s50m template < typename Actor >
6!m#_z8qG3 class do_while_actor
p{GDW_ {
~UFsi VpL Actor act;
kKO]q#9sO public :
61 |xv_/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7guxkN# Unk+@$E& template < typename Cond >
ioQlC4Y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
z<XS"4l?W } ;
g#NUo/ nr6U>
KR^ eHIC'b. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<<6#Uz.1 最后,是那个do_
bsDUFXH] J?DyTs3Z )8PL7P84 class do_while_invoker
9a,CiH%@ {
VUhu"h@w% public :
2sq<"TlQXI template < typename Actor >
C*zdHzMj do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s_Gp +- {
yx4c+(J^8 return do_while_actor < Actor > (act);
cV,URUD }
`_kRvpi } do_;
qN(;l&Q pm|]GkM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3j#F'M)s{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*2hzReM 最后来说说怎么处理break和continue
xJlq2cK 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。
m#P&Yd4T 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 ]