一. 什么是Lambda
o@N[O^Q
V 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
f/c&Ya(D~ 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,
7zx
xO|p[ P>rRD`Yy\ g^H,EaPl qqo#H O class filler
l$1?@l$j {
?,x\46]>_K public :
~]?sA{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>d`GNE } ;
t]0DT_iE E} ]=<8V #/ePpSyD 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:
c*B< -
l<5 mS[``$Z\! `uMc.:5\ Q9AvNj>X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ilQ}{p6I hBRi5&% L754odc 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@]IRB1X 31c*^ZE. U2?R&c;b [-[59H[6) 二. 战前分析
C)R hld 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
y;CX)!8 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
pYzop4 dhA~Yu 2]?=\_T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LZ_0=Xx% /* --------------------------------------------- */
)#z{P[X^ vector < int *> vp( 10 );
;_SSR8uHv transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\"$P :Uv /* --------------------------------------------- */
p?#T^{Quz~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ECA<%'$?E /* --------------------------------------------- */
cH*")oD int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@gbW: /* --------------------------------------------- */
)V~=B] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[uGsF0#e /* --------------------------------------------- */
T8Mqu`$r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
c*7|>7C$i G=[<KtWa -a@e28Y 3QBzyJWf 看了之后,我们可以思考一些问题:
,ja!OZ0$ 1._1, _2是什么?
RtR@wZ2\s 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。
o}G`t
Bz 2._1 = 1是在做什么?
niCK(&z 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。
2DPv7\fW 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。
RHBQgD$ &-qQF`7 m
W>Iib| 三. 动工
>v, si]. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pl3ap(/ Lu6g`O:[' ?e6>dNw O6/ vFEB template < typename T >
q\?p' i class assignment
~IW{^u {
p%meuWV%5 T value;
"G%</G8M public :
w>9d^kU' assignment( const T & v) : value(v) {}
vVSDPlN; template < typename T2 >
v=iiS}s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Lfi6b%/z } ;
.Ja].hP ~Z/,o) NW5OLa")J< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Q;VuoHj! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o/7u7BQl2 +'c+X^_ 2Q%7J3I 1D#-,#? class holder
'm~=sC_uL {
9h6Oq(0b8 public :
.,z6a template < typename T >
Wgh@X B assignment < T > operator = ( const T & t) const
WtZI1`\qe {
1N(1h
D return assignment < T > (t);
8u~ }
G`n
$A/9Q } ;
-O\i^?lD; 8 5ET$YV qJ`:$U 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:
f%.Ngf9 C^LxuUW static holder _1;
g|]HS4y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\AroSy9 y(QFf*J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2%fIe 而不用手动写一个函数对象。
2H4vK]]Nl y&
yf&p RVV` i:aW
.QZ. 四. 问题分析
"&k(lQ4 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。
#PD6LO 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。
<9ucpV 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
o5a=>|?p> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_xv3UzD 下面我们可以对这几个问题进行分析。
exhU!p8 =w+8q1!o 五. 问题1:一致性
:K^J bQ 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?|
V2}\]x'1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
PhC3F4 h*l$!nEN struct holder
=XR6rR8 {
#{|cSaX< //
Cty#|6k template < typename T >
m4@NW*G{ T & operator ()( const T & r) const
-:ucp2 {
Oh$:qu7o0& return (T & )r;
$!>.h*np }
P!|Z%H } ;
PX|@D_%Y= &$/
#"lW,V 这样的话assignment也必须相应改动:
d)vP9vXy oV:oc, template < typename Left, typename Right >
D;C';O class assignment
lcZ.}
{
DO80HS3ZD Left l;
Ll|_Wd.K, Right r;
`?Q
p>t public :
wv3,%
lN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QKj0~ia
5 template < typename T2 >
HGGq;Nbm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
EWD^=VITL } ;
'3672wF/ 4c<
s"2F 同时,holder的operator=也需要改动:
#3qeRl 7v%c. template < typename T >
\_1a#|97e assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
WSHPhhM {
%BGg?& return assignment < holder, T > ( * this , t);
v,ssv{gU }
d{4;qM# GHGyeqNM 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。
[oTe8^@[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!G;u
)7'v {o24A:M return l(rhs) = r;
v~Q'm1!O4\ 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。
r+FEgSDa] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/J#(8p \A[l(aB template < typename Tp >
vt#;j;liG class constant_t
w95M
B*N {
o]oiJvOr const Tp t;
ps 3)d public :
3
39q%j$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bGWfMu=n template < typename T >
hN'])[+V const Tp & operator ()( const T & r) const
_f[Q\gK {
XH!#_jy return t;
KRaL+A }
. ImaM } ;
cFL~<
[>_ 5^ Qa8yA>7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!y_{mE?V( 下面就可以修改holder的operator=了
|Ghk8 WA Q6Gw!!Z5EA template < typename T >
/IpCo assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
;>?h/tS6 {
Ki;SONSV~| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
-x//@8" }
92DM1~
* ss)x
fG 同时也要修改assignment的operator()
dDPQDIx R_PF*q2 ' template < typename T2 >
5Kg'&B ( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@oA z 现在代码看起来就很一致了。
"@UQSf, vamZKm~p 六. 问题2:链式操作
~gfR1SE 现在让我们来看看如何处理链式操作。
D`LBv,n 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。
B3#G 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>iSF< 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。
glMHT, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7QsD"rL iQ/~?'PB template < typename T >
Rg?6e N struct result_1
7N9NeSH {
)dT@0Ys% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!__0Vk[s } ;
[%P#ieD4 CZ5\Et6r 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:
#V!a<w4_ KrE'M template < typename T >
ntW@Fm:bw> struct ref
n"(!v7YNp {
P=94 typedef T & reference;
s\-,RQ1 } ;
(GSP3KKo*G template < typename T >
i5 rkP`)j struct ref < T &>
ZL!u$)(V {
ukWn@q* typedef T & reference;
@?3f`l
9 } ;
LIZB!S@V \ 5f-b>=02 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^dQ{vL@9b9 @tH9$J*Y< template < typename T >
=hPXLCeC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0xB2 {
4yl{:!la return l(t) = r(t);
i>F=XE }
3P
cVE\GN 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。
}|P3(*S 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@UD:zUT)F ~r --dU 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
W:]FYC _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Ww7Ya]b.k _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3A#Tn7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
GShxPH{_j 最后的布局是:
-JMn?] Add
H71sxek3 / \
Wc3z7xK1@ Divide 5
HK@ij,px / \
.Bm% _1 3
"j^i6RS 似乎一切都解决了?不。
(
ayAP 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。
$T'!??|IF 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。
6Z2 ,:j; 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:
7GgZ: $d d#ir=+o{h template < typename Right >
g68p9#G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
eVXXn)> Right & rt) const
F-yY(b]$ {
^#/FkEt7bp return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3nxG>D7 }
v4P"|vZ$& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#.Rn6|V/4 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
XjX 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
/)P}[Q4 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
/(N/DMl[ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
isQ(O 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
'YL[s 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
~3&{`9Y *3GV9'-P template < class Action >
~4~`bT9 class picker : public Action
yYG<tUG; {
+ ?1GscJ public :
4QL>LK picker( const Action & act) : Action(act) {}
f[ ^f/jGm // all the operator overloaded
K+B978XD } ;
%Sr+D{B x$Dq0FX!%_ 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。
;a:H-iC 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:
)BP*|URc K@D\5s|1| template < typename Right >
mDB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
V>Wk\'h {
\/a6h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{MUB4-@?F$ }
aB9!}3@ #+I'V\[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.Eao|; 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。
\CbJU w:~*wv template < typename T > struct picker_maker
C-'hXh;hQ {
{1W:@6tl typedef picker < constant_t < T > > result;
w0pMH p'Y } ;
W yL+HB} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Fnw:alWr {
%bW_,b typedef picker < T > result;
k+3qX'fd } ;
X#Bb?Pv !rvEo =^ 下面总的结构就有了:
).k DY?s 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。
@-N` W9 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。
e[S`Dm"i)' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
I2cz:U7 至此链式操作完美实现。
}f}. >B0# x%{]'z B/?
L$m 七. 问题3
?pDr"XH~ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
PnlI {d c0!.ei template < typename T1, typename T2 >
.L'w/"O ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0YeTS!*Aj {
-N *L1Zj return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
c8RJOc4X }
}aCa2% #YUaM<O 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
x0*{oP M `xiC template < typename T1, typename T2 >
E8Dh;j struct result_2
yU? jmJ {
; *
[:~5Wc typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~/
%Xm< } ;
,Kit@`P% 8`Ya7c> 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
eim +oms 这个差事就留给了holder自己。
C@rGa7 6_LeP9s ) 2Xb,
i template < int Order >
6%D9;-N) class holder;
"
qI99e template <>
p{FI_6db class holder < 1 >
Bf_$BCyGW {
q}1ZuK`6 public :
=W(*0"RM template < typename T >
t>"%exdoZ struct result_1
sE1cvAw9l {
4ls:BO;k] typedef T & result;
Dn- gP } ;
7ubz7* template < typename T1, typename T2 >
p 7? struct result_2
&y[NCAeA {
p7h#.m~Qu typedef T1 & result;
WWT1= #" } ;
EeIDlm0o template < typename T >
}\pI`;*O| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P T"}2sR) {
tF2"IP. return (T & )r;
dWqn7+: }
*[Hrbln template < typename T1, typename T2 >
#;!&8iH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'sNZFB# {
W&z jb>0b0 return (T1 & )r1;
kc,"w\ ai }
?b7\m":' } ;
L'e_?`!: 8fR(y~_gF template <>
K*6 "c.D class holder < 2 >
?RRO {
8~=*\
@^ public :
y(A' *G9 template < typename T >
O&`.R|v struct result_1
@=J|%NO {
gcLz}84 typedef T & result;
4s\spvJ } ;
yDWIflP0; template < typename T1, typename T2 >
]B8
A struct result_2
0.aXg " {
]rcF/uQJ<n typedef T2 & result;
;*K4{wvG } ;
R>'
%}|v/ template < typename T >
_ k-_&PR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"kg`TJf= {
7#8Gn=g return (T & )r;
=x~I'|%3 }
b@:OlZ~% template < typename T1, typename T2 >
eH&F gmU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^aFm6HS1 {
9I/b$$?D return (T2 & )r2;
MNT~[Z9L5G }
rk=D5E7 } ;
N2r zHK AerU`^ Ebg8qDE
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> >。
5/H,UL 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|dRVSVN 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!^J;S%MB:K 8$00\><r return l(i, j) = r(i, j);
"TRS(d|3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
E&[5b4D@< 7]{g^g.9- return ( int & )i;
9+.wj/75 return ( int & )j;
nhI+xqfn 最后执行i = j;
P<<$o-a" 可见,参数被正确的选择了。
#h5:b`fDF A|A~$v("R HDVimoOq bMH~vR y@P%t9l 八. 中期总结
De $AJl 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:
7Q
3!=b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5=>1>HYM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
9>}&dQ8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'3.\+^3 $:ush"=f8^ nD
wh "CJVtO P8 X07IK Ik G& 九. 简化
5'%I4@Qn+ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
K`*GZ+b|` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,0l
Od< 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
h$S#fY8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<O#&D|EMd| +-*/&|^等
<'y<8gpM 2. 返回引用。
mvn- QP~" =,各种复合赋值等
/Vlc8G 3. 返回固定类型。
'Waazk[@O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M!&Hn,22 4. 原样返回。
1v@#b@NXM7 operator,
W"{Ggk` 5. 返回解引用的类型。
qpQ;,8X-" operator*(单目)
TG2#$Bq1 6. 返回地址。
2a d|v] operator&(单目)
a`O'ZY 7. 下表访问返回类型。
osV6= operator[]
SX4*804a_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r"H::A operator<<和operator>>
U%3N=M p1N}2]e 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。
;0DoZ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/VR~E'Cy% y6(PG:L template < typename Left >
Y@,iDQ struct value_return
6?Ncgj
&@ {
_!xrBdaJ template < typename T >
jIh1)*]054 struct result_1
$]7f1U_e {
WfPb7T typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'g#%> } ;
I~,.@{4 AD?zBg Zu template < typename T1, typename T2 >
xoZm,Pxd struct result_2
v,4{:y]p {
!do`OEQKR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
q,v<:sS9T } ;
YRZ\nun } ;
4uF.kz-cg *'@Oo fA=Z):w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(/y8KG3 W(q3m;n 下面我们来剥离functor中的operator()
=D<0&M9C 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vh,(]t d/_D|ivZ= return l(t) op r(t)
{FIzoR" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ybaY+![* return op l(t)
yan^\)HZ return op l(t1, t2)
\Qml~?$@lH return l(t) op
tYA@J[" ^ return l(t1, t2) op
?Y"%BS+pt return l(t)[r(t)]
H cmW return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
i/:L^SQAq R"ON5,E 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
G,C`+1$* 单目: return f(l(t), r(t));
*6I$N>1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d4o
^+\ 双目: return f(l(t));
2A_1 E\ return f(l(t1, t2));
MQ,K%_m8 下面就是f的实现,以operator/为例
Hq.rG-,p eV7;#w<] struct meta_divide
Vr2A7kq {
gP_N|LuF" template < typename T1, typename T2 >
: (UK'i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
uFr12ZFgK {
"FHJ_$! return t1 / t2;
Q,?_;,I} }
/@:X0}L } ;
>n7h%c P2n8H Fi 这个工作可以让宏来做:
cSL6V2F *\ii+f- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I`_2Q:r template < typename T1, typename T2 > \
(%_X{R' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f:PlMv!{ 以后可以直接用
f' A$':Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A f'&, 1=q 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
t6Iy5)=zY (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
BU -;P ]_C"A Pe`mZCd^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
s;A7:_z#7 a1pp=3Pd?~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@i ~ A7L0/ class unary_op : public Rettype
+4yre^gC {
`v-[& Left l;
.xIAep_ public :
nJI2IPZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8AR8u!;8 4t*%( template < typename T >
gC}}8( k typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?]><#[?'L {
IuY9Q8 return FuncType::execute(l(t));
|WB-N g }
ixA.b#!1 kk
fWiPO^ template < typename T1, typename T2 >
'TeH(?3G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n/KO{: {
(d4btcg return FuncType::execute(l(t1, t2));
V]|X
,G }
y:)^*2GA-B } ;
cWW?@_ S]3CRJU3` sVx}(J 同样还可以申明一个binary_op
HH*y$ fd[N]I3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)tG. 9"< class binary_op : public Rettype
Q`F1t {
jPSVVOG Left l;
\2@J^O1, Right r;
.wNXvnWr public :
pU_3Z3CeE binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`cp\UH@
+b 6R template < typename T >
_?-oPb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(MLcA\LJ {
6Vnq|;W3Zv return FuncType::execute(l(t), r(t));
[ar0{MPYd }
5G355 ,}E z&;8pZr template < typename T1, typename T2 >
,X4b~) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J>(X0@eWz {
^QNc!{` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=~
Uhr6Q }
I|rb"bG } ;
i~h@}0WR" z}E_wg \%<M[r= 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
[wQ48\^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=}Tm8b0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
sD3ZZcy|= 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。
8 m"k3:e^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3(c-o0M 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。。。
`,]Bs*~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
CH6 m 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)
?xR7Ii3 下面是修改过的unary_op
^m z9sV M
v6 ^(' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l.@1]4. class unary_op
%o8o~B|{.U {
@v2<T1UC Left l;
EHUx~Q
{ b$"SIg1E public :
vH+g*A0S< tA#Pc6zBuC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:|;@FkQ ^}+\ 52w template < typename T >
>._d2.Q' struct result_1
Uxjc&o {
-leX|U}k typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SES.&e|!6 } ;
?4':~;~ CyIlv0fd} template < typename T1, typename T2 >
FMdu30JV struct result_2
! AwMD {
uG\~Hxqw7O typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*I 1 H } ;
)9H5'Wh# %mC@} template < typename T1, typename T2 >
ny{C,1QG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:7K
a4 {
Et3]n$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/x49!8 }
0j@mzd2 ;MN$.x+ template < typename T >
]LB_ @# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f30J8n"k {
~A>fB2.pM return OpClass::execute(lt(t));
yz68g?" }
j4IVIj@$` =e6pv# } ;
-$8ew+ vh\i ^ Ic(qA{SM 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
nkHl;;WJ 好啦,现在才真正完美了。
!R8%C!=a 现在在picker里面就可以这么添加了:
R&|.Lvmc/ MtJ-pa~n template < typename Right >
:{a< ~n` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
g`pq*D {
n%3!)/$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V&f*+!!2 }
C&z!="hMhR 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。
"L2*RX.R jZ.yt+9 _ ^FC9 SWrTM W'4/cO 十. bind
l>\EkUT 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。
^BF}wQb:j 先来分析一下一段例子
&ZD@-"@ 8xB-cE u[)X="-e# int foo( int x, int y) { return x - y;}
!R@LC bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
gC?}1]9c bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
k'iiRRM 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。
J2qsZ 我们来写个简单的。
}T[@G6# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
kx&JY9( 对于函数对象类的版本:
ins(RWO _%Z.Re template < typename Func >
5az%yS struct functor_trait
KSs1EmB {
rf0Z5. typedef typename Func::result_type result_type;
<)ZQRE@ } ;
g}%ODa !H 对于无参数函数的版本:
;7\Fx8"s[ h8(#\E template < typename Ret >
vYRY?~8 C struct functor_trait < Ret ( * )() >
Kxr{Nx {
Bj7*2} typedef Ret result_type;
XH%pV } ;
/[TOy2/;%b 对于单参数函数的版本:
UIEvwQ /<-PW9X? template < typename Ret, typename V1 >
!*v%
s struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
OH@"]Nc~ {
44e]sT.B typedef Ret result_type;
ZFLmD|q#{ } ;
#ksDU 对于双参数函数的版本:
$^Xxn.B9 ~) ;4O8~. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
e]1=&:eX#d struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Owf!dMA;nF {
W|2^yO,dX typedef Ret result_type;
VVQ~;{L } ;
Q+1ot,R 等等。。。
8fqabR 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
wKpGJ&
{ i6paNHi* template < typename Func >
[<=RsD_q~ struct func_return
:=Zd)i)3 {
.
Z&5TK4I template < typename T >
o'lG9ePM| struct result_1
%R$)bGT {
q.J6'v lj/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
SAnr|<Y/ } ;
3X(^`lAf) ZSNbf|ldiE template < typename T1, typename T2 >
Vu(NP\Wm struct result_2
6 :4GI {
; Pk"mC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OD'~t,St } ;
x[t?hl=: } ;
"22./vWV|i R"OT&:0/ `&NFl'l1C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'5aA+XP| aX.BaK6I template < typename Func, typename aPicker >
KJFQ)#SW! class binder_1
!po,Z& {
-}m Func fn;
*wJ$U aPicker pk;
(~G*'/) public :
6teu_FS Q3>qT84 template < typename T >
r^"o!,H9q struct result_1
8nI~iN?" {
[g}^{ $` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N,w6 } ;
>IQ&*Bb #xmiUN,| template < typename T1, typename T2 >
^(&2 struct result_2
^RnQX#+ {
*4~7p4[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)%jS9e{d } ;
L\ysy2E0 s-*N_Dv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
c+{XP&g8_J 6No.2Oo template < typename T >
tgBA(2/Co typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
08:K9zr {
PE7V1U#$o, return fn(pk(t));
(NUXK }
f]1 $` template < typename T1, typename T2 >
o,k#ft< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+PYR {
p3fVw]N return fn(pk(t1, t2));
>]}VD "\ }
RCqL~7C+ k } ;
3Dc^lfn ~@@t-QY F@/syX;bb5 一目了然不是么?
TJ>YJD 最后实现bind
kk126?V]_ w32F?78] AkjoD7.* template < typename Func, typename aPicker >
h1>.w
pr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'
Sd&I:? {
h%:wIkZ/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
a:|]F| }
b c
.Vy y~_x 2个以上参数的bind可以同理实现。
?_pd#W=! 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
pnz@;+f #O^zA`D 十一. phoenix
.f!'>_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MS SHMR Qvny$sr2 for_each(v.begin(), v.end(),
hW,GsJ, (
\^F6)COy do_
0jpyc [
;F_&h#D]3 cout << _1 << " , "
?{Xp'D\z ]
e /XOmv .while_( -- _1),
Kc9)Lzu+ cout << var( " \n " )
o\j<EQb. )
*=z.H
* );
|q o3
E hQSJt[8My 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:
5}NO~Xd< 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
Cyv_(Oh?dv operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'iYaA-9j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
uJ*|SSN~ YVY(uq)d !oV' template < typename Cond, typename Actor >
LY0/\Z"N class do_while
etW-gbr {
/C<} :R Cond cd;
fv3)#>Dgp> Actor act;
/7*qa G public :
[0+5 Gx template < typename T >
h^9Ne/s~ struct result_1
(K"t</] {
Q6Zh%\+h( typedef int result_type;
Sdmynuv
U } ;
I@a7!ugU65 XeBSHvO_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;`bJgSCfo b!37:V\#} template < typename T >
C vTgtZ
' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\v_t:
" {
,TO&KO1;& do
\;tKss!| {
`|JQ)!Agx act(t);
OaxE3bDT }
tX*L_ while (cd(t));
CtDS lJ return 0 ;
PzTTL=G + }
w_J`29uc } ;
>BQF< 4sK|l|W NU/~E"^I. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-p!KsU 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。
Tf[-8H< 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。
M/sqOhg 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。
El&pux2 下面就是产生这个functor的类:
Mz{ Rh+gS :S7yM8b` skP_us~ template < typename Actor >
1J*wW# e class do_while_actor
+XRv
iHA` {
Y=rW.yK8 Actor act;
Js#c9l{{ public :
`TsfscN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
l1_X5DI m~NWY$oI9[ template < typename Cond >
<u($!ATb picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
9'8oOBqm3% } ;
f&cG;Y
3yD5u |-aj$u%~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1aMBCh<}JN 最后,是那个do_
|QgXSe7 ;%z0iZmg a
m zw class do_while_invoker
+ow
^xiD {
s3kEux^ public :
mg,f> ( template < typename Actor >
G7/LY TT) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>qUO_> {
8"*$e
I5 return do_while_actor < Actor > (act);
Iq}h}Wd }
|~CnELF) } do_;
!<6wrOMa O }EIwkz8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$-AvH(@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Y@\5gZ&T 最后来说说怎么处理break和continue
=,]J"n8|v 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。
h5l
Lb+ 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 ]