一. 什么是Lambda
ao>`[- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
FL-yt 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,
[hU5ooB VY }?Nb<& Y/Yp+W6n =sVB.P class filler
F6 ?4E"d {
,#Y>nP0 public :
595P04 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|1vikG8 } ;
_B4H"2}[Y {VOLUC o 4 ZsjDe {TH 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:
}Xv2I$J @?,iy?BSG `8$gaA* Z~O1$,Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
afEhC0j '{9nQDgT 1muB*
O 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'yG9Rt fv?vO2nj ^Y"c1f2 `em}vdY 二. 战前分析
a!ao{8# 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
"?E>rWz 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
jcNYW_G
~5e)h_y >q{E9.~b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AN;SRl /* --------------------------------------------- */
.H,v7L,~88 vector < int *> vp( 10 );
uzA"+cV5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U2 0@B`< /* --------------------------------------------- */
I@x^`^+l sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
l_
/q/8-l /* --------------------------------------------- */
go^?F-
dZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
IyvJwrO /* --------------------------------------------- */
f=%k9Y*) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<1~5l~ /* --------------------------------------------- */
NijvFT$V1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~Dsz9 f Nrp0z: RLkP)+t +m Plid\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
md8r" 1._1, _2是什么?
%hcn|-"F 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。
oZ%rzLH 2._1 = 1是在做什么?
biZwxP3 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。
uh`W} n 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。
cfn\De%. rv/O^aL`Y KrwG><+j 三. 动工
;[
UGEi 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pJ*x[y }[a
c=?=u saMv.;s
1^ template < typename T >
`Oxo@G*@}W class assignment
rSGp]W| {
s?h=%;T[ T value;
~/0t<^ public :
IBYRuaEB assignment( const T & v) : value(v) {}
(7 i@@ template < typename T2 >
,'~8{,h5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
$GI2rzh } ;
NY.Y=CF(" 7aAT R7xKVS_MP 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@I{v 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}*4K{<02 >^vyp! L`>uO1O fI:j@Wug class holder
4L'dV {
Y/\y"a public :
Gt9(@USK template < typename T >
N 2|?I(\B assignment < T > operator = ( const T & t) const
*_Y{wNF* {
*Mu X]JK return assignment < T > (t);
>>}4b2U }
j*uc$hC" } ;
j. 1@{H !1+yb.{\ KjK.Sv{N 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:
~";GH20 m0XdIC]s static holder _1;
cuenDw=eC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
k+8K[?K- 6.X| .N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q/I':a[1 而不用手动写一个函数对象。
3C8cvi[IS JO*}\Es ,Jqi J?,4C n)]]g3y2 四. 问题分析
~N{ 7 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。
Ko6>h 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。
{.vU; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~j}7Fre 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!j"r} c` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
EJF*_<f9O _ ^5w f 五. 问题1:一致性
Qrr8i: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?|
I$Z8]&m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ANuIPF4NxP 1Yj ^N"= struct holder
+&t`"lRl& {
,Mt/*^| //
~zEBJgeyh template < typename T >
|8xu*dVAp4 T & operator ()( const T & r) const
~`7L\'fs {
FT0HU<." 1 return (T & )r;
mIJYe&t7) }
AF-4b*oB } ;
ZHQa}C+ N@Ie VF 这样的话assignment也必须相应改动:
aZK%?c ko-:)z template < typename Left, typename Right >
NWK+.{s>m class assignment
]xO`c {
+Usy Left l;
nJEm&"AI Right r;
Qfx:}zk{ public :
>Q159qZ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~N2<-~=si template < typename T2 >
_0Mt*]L } T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^SdorPOq& } ;
==$>M
d Yh=/?&* 同时,holder的operator=也需要改动:
tvh)N{j {5<3./5O template < typename T >
s,KE,$5F assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
La$*)qD, {
:C%cnU;N return assignment < holder, T > ( * this , t);
8KQD
w: }
&<Gs@UX~w %<4ZU!2L 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。
eVDO]5? 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"qb1jv#to 1y/_D$~ZO return l(rhs) = r;
3`V#ImV> 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。
5W
UM"eBwL 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-b?yzg,8 )ad-p.Hus template < typename Tp >
<F~0D0G class constant_t
^
+e5 M1U= {
~,199K#' const Tp t;
U
_QCe+ public :
I/F3%'O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
dd $}FlT template < typename T >
Vn4y^_H const Tp & operator ()( const T & r) const
=!@5! {
gO{XD.s return t;
KJ/
*BBf }
HY
(|31 } ;
D_n(T') )0RznFJ+X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
BQ\o?={ 下面就可以修改holder的operator=了
P, (#'
W P5vxQR_*lc template < typename T >
@j|B1:O assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
az5 $. {
VeLuL:4I return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
6xFvu7L_c; }
]KsL(4PY Tc{n]TV 同时也要修改assignment的operator()
Sdk:-Zuv 3&'u7e template < typename T2 >
F_Pv\?35z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H<hFA(M 现在代码看起来就很一致了。
U{^~X_? Iuh1tcc 六. 问题2:链式操作
_trF /U< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
h x_,>\@ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
p5 !B 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
4P1<Zi+< 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
`pB]_"b 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R~=_,JUW ZS@ Gt template < typename T >
[;rty<Z^b struct result_1
nPAVrDg
O {
g~>g]) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
DU@ZLk3 } ;
%Ls5:Z= L?WF[nFR 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
G;^}, %< {$dq7m( template < typename T >
tEj-c@`"x- struct ref
Oa8lrP`( {
>?pWbL typedef T & reference;
BqF%2{ } ;
5x([fG template < typename T >
F4Jc7k2 struct ref < T &>
st|;]q9? {
L<GF1I) typedef T & reference;
~E]ct F } ;
N+l 0XjZD9 #
p?7{"Ep 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qUZm6)p6[a "kYzgi template < typename T >
,3m]jp' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q,<AW> {
JOR ?xCc return l(t) = r(t);
g _2m["6* }
[lSQ? 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。
liYR8 D
| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,P?R
3 Esc*+}ck 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
k 5<[N2D|! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:+Pl~X"_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
D92#&,KD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5]Wkk~a 最后的布局是:
,| \62B` Add
Qx_K) / \
*@M7J Divide 5
4_#yl9+ / \
m[@7!.0=
_1 3
`=]I-5#.W 似乎一切都解决了?不。
IX|2yu4 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。
hb6UyN 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。
Vd8BQB,Q 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:
[5v[Zqud :QSCky*i template < typename Right >
HMUn+kk+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=5JTVF Right & rt) const
YWfw%p?n" {
zLG5m]G4D return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q7ez?]j6 }
'qosw:P 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
c`'2 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。
D@Zb|EI%< 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。
Unl6?_ 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。
39W"G7n?v 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。
MTKd:.J6 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?
uZyR{~-C 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:
i;1EXM %8?s3^o template < class Action >
,j4 ;:F class picker : public Action
D4:c)} {
IC-k public :
Bn7~ p+N picker( const Action & act) : Action(act) {}
zSYh\g" // all the operator overloaded
NqsIMCl } ;
^&o38=70* (6C%w)8' 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。
|%F[.9Dp 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:
KrQ8//Ih u S$:J:Drx template < typename Right >
@"*8nV# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$<)k-Cf {
#,dE) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fP41B }
8ODrW!o &j@i>(7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
c
k= 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
,UFr??ZKm
_rQM[{Bkg template < typename T > struct picker_maker
gxpGi@5 {
Q3SwW typedef picker < constant_t < T > > result;
W/O&(t } ;
s=lkK/ [ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*KP
60T {
o0:[,ock typedef picker < T > result;
9/LI[{ } ;
%J06]FG7 U?u0|Y+ 下面总的结构就有了:
Re <G#*^ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
9}`A_KzFx picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
p]*BeiT#n% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
i%7b)t[y 至此链式操作完美实现。
z5CZ!"&v q9j9"M' F=C8U$'S 七. 问题3
(ilU<Ht 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。
v*Qr(4 SSANt?\Z< template < typename T1, typename T2 >
j|f$:j ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*yGOmi {
gIR{!'
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
N
3)OH6w" }
oI9Jp` bdiyS.a- 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:
jV^Dj C'ZF#Z template < typename T1, typename T2 >
`F:PWG` struct result_2
36D-J)-Z {
4a;8XAl typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
XJ;kyEx3=O } ;
XfFZ;ul ?U]/4] 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?
;ti{
#(Ux 这个差事就留给了holder自己。
^+:_S9qst 4*9y4" IAbK]kA template < int Order >
JcxhI]E class holder;
$smzP.V template <>
:0Nd4hA class holder < 1 >
7~[1%` {
5gWn{[[e)y public :
T`46\KkN template < typename T >
H"8+[.xBh struct result_1
7>EjP&l {
-\@&^e typedef T & result;
[#H$@g|CT } ;
VmrW\rH@ template < typename T1, typename T2 >
a3]'%kKp struct result_2
=8 d`qS" {
)K\w0sjR typedef T1 & result;
w}pFa76rm } ;
NS"hdyA template < typename T >
VA_\Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C(C4R+U {
|r5|IA return (T & )r;
Dm6WSp1|b }
xmZ]mu,,$ template < typename T1, typename T2 >
C\UD0r'p? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7,ODh-?ez {
PL<q|y return (T1 & )r1;
72} MspzUt }
JI5?,
)-St } ;
>:5/V0;, 3/o-\wWO template <>
vBQ|h
class holder < 2 >
;7&RmIXKh' {
)DuOo83n[" public :
3.B|uN template < typename T >
`p9h$d struct result_1
ro7\}O:I {
?G+v#?A typedef T & result;
G_=`&i"4 } ;
Ph2jj,K template < typename T1, typename T2 >
LX4S}QXw struct result_2
@rkNx@[~ {
%1a\"F![ typedef T2 & result;
Q u2W } ;
ZeF PwW template < typename T >
2 @Jw?+}vr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e m<(wJ-Y {
D_`MeqF}C return (T & )r;
~oz8B^7i; }
+mE y7qM template < typename T1, typename T2 >
rC}r99Pe:x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{,|*99V {
&%L1n?>Q} return (T2 & )r2;
Hb=4k)-/] }
JadXd K=gE } ;
!6\{q
M bNp
RGhlV "zL<:TQ" 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
i}N'WV`! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
i,M<}e1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q5YgKz?IC 8v\BW^z3 return l(i, j) = r(i, j);
0sto9n3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
])egke\! kJq8"Klg return ( int & )i;
5X4; (Qj return ( int & )j;
i5w 最后执行i = j;
O8"kIDr- 可见,参数被正确的选择了。
BV"7Wp; )8p FPr *KN ' 0Z@W bEyZRG Z\D!'FX 八. 中期总结
s6%% /| 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
7RM$%'n\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Tn<
<i 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$3zs?Fd` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
C,Q>OkSc yt}Ve6 m xDG8C39qrs gUwg\>UC I9rWut@+ wO/}4>\ 九. 简化
URdCV{@42 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Lqq
RuKi 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
pZUckQ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
n=WwB(}q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<SGO+1ztp +-*/&|^等
WM$}1:O 2. 返回引用。
-61{ MMiA =,各种复合赋值等
pSvRyb.K 3. 返回固定类型。
/J )MW{;O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
A-Be}A 4. 原样返回。
3&:Us|} operator,
X|fl_4NC> 5. 返回解引用的类型。
K?o( zh; operator*(单目)
luRtuXn[8 6. 返回地址。
P~`gWGC} operator&(单目)
1`J-|eH=Q 7. 下表访问返回类型。
C?m2R(RF operator[]
w$8Su:g= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
m1H_kJ operator<<和operator>>
jcD_<WSe ~x^E kE OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
2kb<;Eh`G 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kN_
i0~y@- I
,8 template < typename Left >
q{~59{Fha struct value_return
lHQ:LI {
wd*8w$\ template < typename T >
l{ <+V) struct result_1
'ol8l Ia.P {
'Dw+k;RH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_W]R|kYl$' } ;
'[(]62j >L[n4x\ template < typename T1, typename T2 >
._'AJhU$0 struct result_2
nMm4fns {
" E+V>V+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8p D$/ } ;
!Q[j;f
} ;
%d?.v_Hu0 E$l 4v>iA /c2|
*"@X 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Xb#!1hA h [*/Tnr 下面我们来剥离functor中的operator()
'kBg3E$y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
(Yi1U~{: rSu+zS7`X return l(t) op r(t)
M;2@<,rM return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-YvnX0j+ return op l(t)
!UHWCJ<
<w return op l(t1, t2)
x -;tV=E} return l(t) op
vYl2_\,Y? return l(t1, t2) op
}fC= return l(t)[r(t)]
RTC;Wj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<c'0-= .cks){\ 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:
Iu"7 单目: return f(l(t), r(t));
Y oDL/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g{ () 双目: return f(l(t));
b5i ehoA return f(l(t1, t2));
EKu%I~eM 下面就是f的实现,以operator/为例
[G!#y lo!^h]iE ! struct meta_divide
+G:CR,Z>+ {
6_mkt|E= template < typename T1, typename T2 >
i?{)o]i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
KXrZ:4bg {
w?#s)z4}g return t1 / t2;
Cb}I-GtO }
ehTrjb3k } ;
KC+jHk '
%
d- 这个工作可以让宏来做:
5aZbNV}- LNNwy:_ ! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ohU}ST:9 template < typename T1, typename T2 > \
[&(~{#}M: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
WUBI(g\ 以后可以直接用
216=7O2F DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{,+{,Ere 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
*Jwx,wF}4 (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。。。)
-UB XWl { )g
$ <uG6!P 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
aS! If > q-hR EO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.Gt_~x class unary_op : public Rettype
;mT {
r'(*# Left l;
8bJj3vr public :
xlcL;e&^P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+'|nsIx, "5HSCl$r% template < typename T >
=u-q#<h4; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j:2TicHDC {
q6PG=9d0B return FuncType::execute(l(t));
B#DnU;=O#+ }
KAJR.YNm 6H1;Hl
f template < typename T1, typename T2 >
r;^%D( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N7u|<
0[ {
d&* c3F return FuncType::execute(l(t1, t2));
a]/KJn/B( }
^H0#2hFa } ;
9Nw&l@ ,!40\"A n:[@#xs- 同样还可以申明一个binary_op
uUiS:Tp] ff;~k?L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%M3L<2 class binary_op : public Rettype
9}wI@ {
7gcR/HNeF Left l;
5Gs>rq" # Right r;
TSD7R public :
C*}PL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0xx4rpH ;W T<] template < typename T >
jOU99X\0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@eM$S5&n$ {
jGi{:} `lB return FuncType::execute(l(t), r(t));
3G[|4v?[<_ }
iZLy#5(St a>6D3n
W template < typename T1, typename T2 >
TQu.jC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GM8Q#vc {
wH$qj'G4CN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
b}DC|?~M }
n5%\FFG0M } ;
}L(ZLt8Q Y=4
7se=h" "F}dZ 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
D;s%cL` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}K={HW1> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
a{L&RRJ 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。
2WDe34 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZY8w1:'
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。。。
t=X=",)f 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
I eJI-lo 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)
\gA<yz-;N 下面是修改过的unary_op
>DUTmJxv HAL\j5i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
up+0-!AH class unary_op
'YB[4Q /0 {
v$0|\)E) Left l;
`kJ)E;v;3 (~eS$8>. public :
nShXY6bA P))BS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&ocuZ-5` `kuu}YUi template < typename T >
D{s87h struct result_1
WKiP0~ {
~N i typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
nhdZC@~E0 } ;
HA8A}d~ }3A~ek#*~ template < typename T1, typename T2 >
\?]U*)B.r struct result_2
%-yzU/`JF {
=]]1x_GB typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QK?V^E } ;
^7wqb'xg _\KFMe=PV template < typename T1, typename T2 >
u {_, S3Aa typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=TDKU {
l>K+4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
EP#2it]0] }
_$96y]Bpi 8 7(t<3V& template < typename T >
#?Kw
y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!Pw*p*z {
7H)$NG<U$ return OpClass::execute(lt(t));
. 2$J-<O }
aaig1#a@1b O\.^H/ } ;
&Gh0f"? _i {Y0d+ @>Yd6C 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
+Q u.86dH 好啦,现在才真正完美了。
r@3-vLI!u 现在在picker里面就可以这么添加了:
A|8"}Hm 84QOW|1 template < typename Right >
m;~} }~&vQ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fr/EkL1Dl {
wx*?@f>u^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#+1|O;PB# }
?{qUn8f2 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。
fgd2jr3T J)YlG* 8{jXSCP# 6?F88;L E`oA(x7l 十. bind
xT"V9t[f 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。
@v%Kw e1Q 先来分析一下一段例子
`f; w $_"u2"p K>DN6{hnV; int foo( int x, int y) { return x - y;}
vHf)gi}O| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Uw("+[ 5O0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zbxW
U]<S? 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。
!G-+O#W` 我们来写个简单的。
@}Hu)HO 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;stuTj@vH 对于函数对象类的版本:
3P6O]x<-? Bib<ySCre template < typename Func >
wnokP struct functor_trait
8X7??f1;Y {
Ma|4nLC} typedef typename Func::result_type result_type;
t,7%|
{ } ;
.2fvRN92 对于无参数函数的版本:
7<xnE]jdq }qiZ%cT.G template < typename Ret >
@3?>[R struct functor_trait < Ret ( * )() >
XL n9NBT4K {
==[=Da~ typedef Ret result_type;
ZRxOXt&; } ;
?$6H',u 对于单参数函数的版本:
P~trxp=k rw'+2\ template < typename Ret, typename V1 >
'(5GRI< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!"F;wg$ {
- Z,Qj"V typedef Ret result_type;
<IZt]P } ;
b)I-do+ 对于双参数函数的版本:
5!F;|*vC8 mU #F> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
13s/m& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ocdy;|& {
gyvrQ, u typedef Ret result_type;
mw
28E\U } ;
yNns6 等等。。。
E@SFK=` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/]`@.mZ9: 4`,(*igEv template < typename Func >
63W;N7@ struct func_return
j*DPW)RkKX {
LlX)xJ template < typename T >
|C4fg6XDL struct result_1
Pzso^^g {
d)AYY}pw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h0PDFMM< } ;
*9j'@2!M z)3TB&; template < typename T1, typename T2 >
1q7&WG struct result_2
<VxA&bb7c {
P-\f-FS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-+WAaJ(b } ;
{zb'Z Yz } ;
cZh0\DyU .C^P6S2oJ huC{SzXM 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+Ryj82;59z G WIsT\J template < typename Func, typename aPicker >
$f
=`fPo class binder_1
zq};{~u( {
rwq Func fn;
eS8(HI6{^ aPicker pk;
59Pc:Gg; public :
R0-0 bB_LL template < typename T >
J p=qPG| struct result_1
?6:qAFw {
1 (<n^\J( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cI2Ps3~"Q } ;
+dCDk* /m _w\9
\<% template < typename T1, typename T2 >
c u/"=]D struct result_2
uFWA] ":is {
ZsP ^< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
layxtECP( } ;
At.&$ t O=o}uB-*6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*wTX rRe5Q template < typename T >
2b$>1O&2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X/4CXtX^ {
g6Vkns4 return fn(pk(t));
{"wF;*U.V }
.\XRkr'- template < typename T1, typename T2 >
d7V/#34 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[PIMG2"G {
bsQ'kBD return fn(pk(t1, t2));
/]U$OP*0 }
eHgr"f*7
} ;
2|,$#V= kZ%
AGc iV{_?f1jo 一目了然不是么?
[piK"N 最后实现bind
!4p{b f Kki(A4;7F JT
7WZc) template < typename Func, typename aPicker >
hCQOwk# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Gld~GyB\k {
JO|j?%6YY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6(E4l5% }
XC3)#D#HGh o9xc$hX} 2个以上参数的bind可以同理实现。
\'y]m B~k 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。
7UBDd1 ,buX| 十一. phoenix
IUOf/mM5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MD[hqshoh F8w7N$/V", for_each(v.begin(), v.end(),
{7e(0QK (
1|sem(t do_
K28L(4 ) [
gclj:7U cout << _1 << " , "
vC,FE
)' ]
kQ=bd{a6 .while_( -- _1),
,ojJ;w5D cout << var( " \n " )
~ikp'5 )
7@{%S~TN );
Be{@ L XoyxS:=>|[ 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[%IW4jJ 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
'fn}I0Vc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
D*.3]3-I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
s4Ja y!A !/}4_s`, s`x2Go template < typename Cond, typename Actor >
/>xEpR3_A class do_while
S\Z*7j3;M {
gxhp7c182 Cond cd;
fS}Eu4Xe Actor act;
E]q>ggeNH public :
XB'rh F8rl template < typename T >
%ZRv+}z struct result_1
}P2*MrkcHB {
}zA|M9%E typedef int result_type;
Yh]a4l0 } ;
Ps0Cc _ /%m?D o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZvuY]=^3 $idToOkw template < typename T >
:/6:&7s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.;?ha' {
>XZ2w_ do
A#$l;M.3R {
kYS#P(1 act(t);
N_D=j6B }
oxFd@WV5 while (cd(t));
tLJ 7tnB return 0 ;
M]V
j }
@{V`g8P> } ;
4=q4_ \_T ->|eMV'd ^Ip\`2^u 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
uEPm[oyX 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。
Le~D"d8 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。
5@.8O VPz 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。
oItC;T 下面就是产生这个functor的类:
f$ /C.E g?1bEOA! [GknE#p template < typename Actor >
KXTk.\c class do_while_actor
K{y`Sb~k {
i_L u Actor act;
GF9iK|i/ public :
iMVQt1/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!@gjIYq_Y }0R"ZPU1Rw template < typename Cond >
_u-tRHh|A picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0lt1/PEKx2 } ;
(Vey]J ^N}{M$ 2aivc,m{r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
pC4uar 最后,是那个do_
fk^DkV^< 3Mh_&%!O o)\EfPT class do_while_invoker
[Qk j} {
Pd:tRY+t/ public :
CNiJuj` template < typename Actor >
fNr*\=$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.O5|d+S {
}8.$)&O$^ return do_while_actor < Actor > (act);
}2y"F@{T }
`5t~
Vlp } do_;
{KqW<X6Hp v]drDVJ
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
PClwGO8'& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4>=Y@z 最后来说说怎么处理break和continue
H_JT"~_2 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。
,J*#Ixe} 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 ]