一. 什么是Lambda
)Ob]T{GY 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gY!N3 *: 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,
.Rvf/-e *<IR9.~{6% #F!Kxks fz3lR2~G class filler
?W!ry7gXO {
_42Z={pZZq public :
F}D3,&9N void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.#0H{mk } ;
'd/*BjNp) 9*\g`fWc}{ /g@^H/DO 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:
K\(6rS}N G6V/S aD V.8%|-d vM(Xip7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!MoOKW
Yl~$V( m;o4Fu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
($62o&I 4z_n4= IE;\7r+h Qs l80~n_7 二. 战前分析
Q_]~0PoH 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。
Ux}W&K/?' 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
2 z7}+lH 4&{!M
_ =u=Kw R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qnJ50 VVW /* --------------------------------------------- */
Uyk,.*8" vector < int *> vp( 10 );
BSgTde|3y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$mpO?D J~ /* --------------------------------------------- */
^I`a; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Blk}I /* --------------------------------------------- */
X?/Lz;,& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
xQU"A2{}> /* --------------------------------------------- */
jXp. qK\" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
c<4F4k7 /* --------------------------------------------- */
?Vc0) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@h}`DNaZ^ j (ygQ4T ]-:6T0JuS w2OsLi Sv 看了之后,我们可以思考一些问题:
_Yq@ FOu 1._1, _2是什么?
u,o1{%O 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
_ie.| 4k 2._1 = 1是在做什么?
I9&lO/c0 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
dJi|D Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
-Sz_mr 3v1 7" Y:psZ 三. 动工
((<`zx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
()\jCNLT 9I.^LZ" rF] +,4 | -+zofx template < typename T >
H)>sTST( class assignment
.z-UOyer {
UpfZi9v?W T value;
g_aCHEFBv public :
x[X`a assignment( const T & v) : value(v) {}
<a|@t@R template < typename T2 >
8lP6-VA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L:@fP~Erh } ;
{@.Vh] G1d(,4Xp `}fw1X5L 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|cd-!iJX- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(3;@^S4&w zzIr2so e2w&&B- EzpFOqJG class holder
|V|+lx'sc {
%3o`j< public :
=&vFVIhWcf template < typename T >
5iM[sg[y9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
3t"4TjAy {
hXB|g[zT return assignment < T > (t);
.L EY=j!-s }
6F|j(LB } ;
jfp z`zE qP1FJ89H wK!~tYxP 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
FTf<c0 P^)q=A8Z# static holder _1;
jc:s` 4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\/5RL@X} |+}G|hx@9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lzhqcL" 而不用手动写一个函数对象。
vmX"+sHz$] L0NA*C
C6
" ,6,]#R
:J 四. 问题分析
m3.sVI0I 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。
%,UPJn 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。
Vf $Dnu@}z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T
.n4TmF 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1^G{tlA- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/*rhtrS) QHlU|dR)Ry 五. 问题1:一致性
#hw>tA6 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
d~9!,6XM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0
n
vSvk 1G^#q,%X_v struct holder
Um.qRZ? {
ae+*=, //
yj_4gxJ\ template < typename T >
w_wslN,) T & operator ()( const T & r) const
n<7q`tM# {
v)X\GmW7w return (T & )r;
W+=o&V }
q(IQa@$SR } ;
H/fUM ]$b2a&r9 这样的话assignment也必须相应改动:
#,NvO!j<4 L.'}e{ldW template < typename Left, typename Right >
'{b1!nC; class assignment
3V<&| {
L{fFC%|l2L Left l;
5&!c7$K0 Right r;
:iF%cy. public :
H17-/|-;0! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#0Ds'pE- template < typename T2 >
m#7*:i&@Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}6u2*(TmD } ;
Ea $aUORm (eWPis[ 同时,holder的operator=也需要改动:
YN/}9. [g|Y7.j8 template < typename T >
&qM[g9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gABr@>Vv {
>SbK.Q@ei return assignment < holder, T > ( * this , t);
)Kd%\PP }
"sUyHt -& h*i9m o 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
/~p+j{0L3W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=/0=$\Ws K }$&:nao return l(rhs) = r;
3L5r*fa 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
!ZXUPH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
pv)`%< #I*QX%(H# template < typename Tp >
TFQ!7'xk) class constant_t
/8'S1!zc {
1fU,5+PH const Tp t;
iEyeX0nm public :
cC{"<fYF constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0%`4px4J template < typename T >
RO(TvZ0pE const Tp & operator ()( const T & r) const
D<$XyP {
/iaf ^
> return t;
l@Z6do }
ay
)/q5 } ;
i5}4(sV 5` D-
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
t+uE 下面就可以修改holder的operator=了
"2ru 7Y" _HOIT template < typename T >
oXsL9, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
E0n6$5Uc? {
8 .>/6M return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l `9t} }
_i0kc,*C\ _l`e#XbG 同时也要修改assignment的operator()
X;F8_+Np I^\&y(LJF template < typename T2 >
*XOJnyC_H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nAJdr*`a,5 现在代码看起来就很一致了。
T#@lDpO y[};J
vk 六. 问题2:链式操作
K>:]Bx#F7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
xgu `Q`~ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
cf_|nL#9 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
x3+oAb@o/ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
d~J-|yyT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Hy:V`> YIhm$A"z0" template < typename T >
72uz<i!&$ struct result_1
{V19Zv"j {
q/9H..6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
T=f|,sK +7 } ;
C G\tQbum `O?T.p) 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:
@&F@I3`{ oTjyN\?H template < typename T >
2NGeC0= struct ref
p/Sbt/R {
uQ$^;Pr typedef T & reference;
:'L2J } ;
?
8aaD>OR$ template < typename T >
/wShUR{ struct ref < T &>
~T7B$$ {
WUc#)EEM) typedef T & reference;
NH<gU_s8{9 } ;
./vZe_o)j$ u|#>32kV 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
O43YY2 $q?$]k|M` template < typename T >
Wm~` ~P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Dn9w@KO {
ocbB& return l(t) = r(t);
+yob)% }
N{SQ(%V 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。
^$>XW\yCs 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
eK_*2=;XRW #t8{R~y"gv 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
n%^ LPD _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Gc]~wD$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
wm{3&m +5 调用divide的对象返回一个add对象。
mbRqJT>@ 最后的布局是:
gF=jf2{YX Add
J&/lx${ / \
JG[o"&Sd Divide 5
thi1kJ`L / \
_mvxsG _1 3
v44}%$ 似乎一切都解决了?不。
r[(xjn 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。
Lf([dE1 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。
kqYa*| l 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:
fA%z*\ 3ya1'qUC template < typename Right >
`O?TUQGR assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/M~!sPW&? Right & rt) const
cq&*. {
'TC/vnM return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.MW@; }
XIo55* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
enNiI$H]`_ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
93qwH% 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
`!:q;i]} 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
1% F?B-k 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
<$w?/y/' 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?
u cwnA 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:
ev0oO+u w@-PqsF template < class Action >
W6T|iZoV"r class picker : public Action
"vYE+ {
@ l1 public :
UtB6V)YI picker( const Action & act) : Action(act) {}
=(a1+.O // all the operator overloaded
aV o;~h~ } ;
*%w69#D heaR X4 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。
U-k+9f 0 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:
UX3BeUi.) ;@,Q&B2eM template < typename Right >
07Gv* . picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w;}@'GgL {
`~eX55W return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b `2|I { }
;4M><OS! a07@C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+uWDP. 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。
"'8KV\/D .@-9'<K?~ template < typename T > struct picker_maker
ML-)I&>tT {
|4mpohX typedef picker < constant_t < T > > result;
Cz4)Yz } ;
`b8v1Os^2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+')f6P;t>= {
S-31-Zjw typedef picker < T > result;
]q-g[e' } ;
L@75-T G$'jEa<:u 下面总的结构就有了:
v5;I]?72l~ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
9Suu-A picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
B/5=]R picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
g-`~eG28D5 至此链式操作完美实现。
-[= drj9I svelYe#9z g~7Ri-" 七. 问题3
FJ*i\Q/D 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
]sz3]"2 l$K,#P<) template < typename T1, typename T2 >
AM"Nn
L" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4!asT;`' {
Q6o(']0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R1F5-#?'E }
{7!UQrm< )eUW5
tS 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:
Zh5RwQNE~ 'Y$R~e^Y? template < typename T1, typename T2 >
`c/*H29 struct result_2
Y+4o B {
8ul&x~2;X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8<mjh0F-, } ;
sS&Z ,A KbL V'%D 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?
\;VhYvEH 这个差事就留给了holder自己。
ve
~05mg M3p hS[yNwD template < int Order >
U.AjYez class holder;
y%sroI('y template <>
{k4CEt; class holder < 1 >
UA[,2MBp {
r1ws1 rr= public :
wU#F_De)R: template < typename T >
2L AYDaS struct result_1
V`adWXu {
-(`OcGM'L typedef T & result;
L=2y57&Y } ;
{_(\`> template < typename T1, typename T2 >
=#mTfJ struct result_2
k OvDl!^ {
U yw-2]!n typedef T1 & result;
s5RjIa0$7 } ;
pLMRwgzr template < typename T >
KXV[OF&J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AtR?J"3E {
*lef=:&,, return (T & )r;
5XuT={o }
*. 3N=EO template < typename T1, typename T2 >
fzjU<?} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|
ohL]7b< {
Ku&!?m@C return (T1 & )r1;
%/>xO3"T }
X2tk[Kr } ;
|uW:r17 L< zD<M template <>
+A~\tK{ class holder < 2 >
e4~>G?rM_ {
+(uYwdcN public :
F}"] 92 template < typename T >
LqdY Qd51 struct result_1
j)t+jcMUI {
& cNy typedef T & result;
Mv c`)_Md } ;
+0),xu template < typename T1, typename T2 >
;['[?wk struct result_2
0&ByEN99 {
@!&}}"< typedef T2 & result;
*9)SmSs } ;
b3wM;jv template < typename T >
mMMQ|ea typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o]IjK {
IVr 2y8K return (T & )r;
>NB?&| }
%4\OPw& template < typename T1, typename T2 >
H:p Z-v* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fYE(n8W3 {
/6O??6g return (T2 & )r2;
1FtM>&%4 }
jGrN\D?h } ;
RzhWD^b B v(OBXa9 \c[IbL07 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
{cpEaOyOM 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
aA- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#_mi `7!B# DF6c| return l(i, j) = r(i, j);
qS&%! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
r_EcMIuk TpA\9N#$ return ( int & )i;
fQLt=Lrp return ( int & )j;
,@m@S^ 最后执行i = j;
A`{y9@h( 可见,参数被正确的选择了。
s:00yQ kY]W
Qu PpLU LQnkcV 10#oG{9 八. 中期总结
+.y
.Mp 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:
\D>$aLO*? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
MxzLK%am 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Knhp*V? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q9"=mO0J+ ,]}?.g 0J.dG/I% zi~5l#I ?S?2 0 }HEvr)v9 九. 简化
>zkRcm 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
@pGZLq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ifk#/d 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
s] /tYJYl 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/v095H@ +-*/&|^等
!L5jj#0 2. 返回引用。
A?TBtAe =,各种复合赋值等
k`". 3. 返回固定类型。
?j^=u:< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
C@N1ljXJT 4. 原样返回。
Q4t(@0e} operator,
8 i&_Jgmr 5. 返回解引用的类型。
Y-ux7F{=z operator*(单目)
]CU]pK?nq 6. 返回地址。
>r &;3:" operator&(单目)
9;yn}\N ` 7. 下表访问返回类型。
74<!&t operator[]
PNW \*;j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7^}Ll@ operator<<和operator>>
'gQidf EL3|u64GO OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
p2PY@d}}. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
cNzt%MjP tU"raP^= template < typename Left >
4[ryKPa, struct value_return
{%w!@- {
co_oMc template < typename T >
hVjNZ struct result_1
y80ykGPT\& {
y {q*s8NY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"QoQ4r<| } ;
3cj3u4y !?
^h;)a template < typename T1, typename T2 >
P?BGBbC struct result_2
{f9{8-W<u {
.s/fhk, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*9ywXm&? } ;
Ba\6?K } ;
3p?KU- T+LJ*I4 j?b\+rr 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`"vZ);i< pIWI 下面我们来剥离functor中的operator()
Es 5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
KCe13! |L_wX:d`9 return l(t) op r(t)
_DRrznaw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
W;?(,xx return op l(t)
:5GZ \Z8F return op l(t1, t2)
'2hbJk return l(t) op
JT[*3h return l(t1, t2) op
uhN%Aj\iu( return l(t)[r(t)]
NGYyn`Lx return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
h5
Vv:C !#wd Ve_( 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
IB.yU,v 单目: return f(l(t), r(t));
S\y%4}j return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z,N$A7SBE 双目: return f(l(t));
7iuQ9q^& return f(l(t1, t2));
- ~O'vLG 下面就是f的实现,以operator/为例
Q5S,{ ZeT &PcyKpyd struct meta_divide
ryO$6L {
S)He$B$pp template < typename T1, typename T2 >
n$m"]inX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~Lfcg* {
Ct$82J return t1 / t2;
-6Tk<W
}
@|bP+8oU } ;
33:DH} 1|,Pq9 这个工作可以让宏来做:
gG54: N132sN2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fYebB7Pv template < typename T1, typename T2 > \
WUAJjds static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
fbZibcQ%k 以后可以直接用
OH<?DcfeL DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
T0j2a&Pv 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
IL7`0cN( (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
jW*1E*"
:ZdUx ~Pk0u{,4XQ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
%R_{1GrL'c m$>iS@R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=fc:6JR class unary_op : public Rettype
,KW;2t*IQ@ {
Hv#q:R8 Left l;
l QPqcZd public :
4C~UcGMv\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(k-YI{D3 jm>3bd template < typename T >
Hr;h4J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B7NtkMK {
5,+\`!g return FuncType::execute(l(t));
)J/HkOj"V }
~>ME'D~ <*'cf2Q$Av template < typename T1, typename T2 >
[nN7qG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PW}OU9is {
p5c8YfM return FuncType::execute(l(t1, t2));
~pP0|B*% }
w=r&?{ } ;
"5DJu~ V7CoZnz vTr34n 同样还可以申明一个binary_op
A,i()R'I t> Q{yw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x49!{} class binary_op : public Rettype
J$uM 03 {
~HLRfL? Left l;
_rQUE^9 Right r;
#,f{Ok+ public :
XL<
)v_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H;_yRUY9 -@%%*YI> template < typename T >
hsce:TB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2V#6q,2 {
H^c0Kh+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
X\GM/A }
u'9gVU B dK?);*w] template < typename T1, typename T2 >
&TN2 HZ-bJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yt1mB[&f^ {
N}/>r D return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8q_0,>w% }
1/j$I~B } ;
G^h_YjR`* /MMtTB
H DMgBcP 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
o 5Zyh26 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^^LjI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vd~U@-C=R 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:=g.o;(/N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*c]KHipUIS 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
<,39_#H?F3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
W04av_u 5 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
P;foK)AM 下面是修改过的unary_op
4!%]fg}Um NXoK@Y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
VK
.^v<Yo class unary_op
w-FnE}"l {
z4Oo@3$\R Left l;
IlZu~B9c IvU{Xm"qB public :
L4974E?S UOI^c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[STje8+V 1t~({Pl<> template < typename T >
=3+L#P=i9 struct result_1
l:e9y $_) {
q(9%^cV6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4
eh=f!(+ } ;
+t\^(SJ6 sWxK~Yg template < typename T1, typename T2 >
?z.Isvn struct result_2
ofCVbn {
Lo3-X typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g^lFML|
% } ;
.j 'wQ+_ w!,QxrOV~ template < typename T1, typename T2 >
D$pj# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wa?+qiWnrl {
ZJXqCo7O return OpClass::execute(lt(t1, t2));
H`|0-`q }
K+ehr V9jFjc? template < typename T >
26nBBS,; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*FPg#a+ {
I)[B9rbe return OpClass::execute(lt(t));
!A-;NGxE }
QWhp:]} oS!/|#mn } ;
S:97B\u`
D0%FELG05 0VG=?dq 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
u8uW9 < 好啦,现在才真正完美了。
Q;gQfr"c7 现在在picker里面就可以这么添加了:
@
R'E?| )
hdgz$cl template < typename Right >
:uR>UDlPX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&t[|%c*D& {
yV_
L/,6}D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`1,eX)S }
HD|sr{Z% 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。
F?2FITi_V jeFN*r_ \9jpCNdJ "'aqb~j^ WB;J1TpM7 十. bind
,?w!5N;iRO 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。
![Hhxu 先来分析一下一段例子
$~hdm$ /,t|
!)\] Em9my2oE int foo( int x, int y) { return x - y;}
ScHlfk
p bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
onh?/3l bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2mOfsn d@ 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。
AO8:|?3S 我们来写个简单的。
Tg\hx> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@ V5S4E 对于函数对象类的版本:
(\uAAW" 3GINv3_ template < typename Func >
7 s-`QdWX struct functor_trait
y[p6y[r* {
Bfn]-]>sD typedef typename Func::result_type result_type;
e5qvyUJM } ;
{jUvKB_x 对于无参数函数的版本:
Ps |QW "o<D;lO template < typename Ret >
Jmy)J!ib* struct functor_trait < Ret ( * )() >
g1dmkX {
ZpTi:3> typedef Ret result_type;
3Pa3f >}- } ;
j, ZW[*M 对于单参数函数的版本:
9dw0<qw1% ?:JdRnH \ template < typename Ret, typename V1 >
jqqaw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j Q^Yj"6 {
:%>oe> _" typedef Ret result_type;
KMe.i' } ;
, Z4p0M 对于双参数函数的版本:
!r2}59J =_pmy>_z template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A'b<?)Y7_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|WUA1g {
dc)wu] typedef Ret result_type;
J;"nm3[.q } ;
B~BUWWMfp 等等。。。
.yG8B:7N2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y,1S&k ;]"n?uo template < typename Func >
TA<hj[-8 struct func_return
YBeZN98Nt {
M Yu?&}%^ template < typename T >
[I_BCf struct result_1
=^ gvZ|] {
@eA %(C typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ScsWnZ } ;
0yKwH\S Kl!DKeF template < typename T1, typename T2 >
y K=S!7p\ struct result_2
I"~xDa! {
L>i<dD{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=nw,*q + } ;
es{cn=\s } ;
b ^+Fs Ae3,W t.gq5Y.[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*c!;^Qy p& r=xTs,xx template < typename Func, typename aPicker >
Bd/}
%4V\@ class binder_1
;,()wH {
:Xh_$4~^Y Func fn;
]L[JS^#7 aPicker pk;
(X0`1s public :
.ou!g&xu wE-Ji<1HJ template < typename T >
>SY2LmV'a struct result_1
t$ACQ*O
{
N`y}Gs typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Fc34Y0_A } ;
49iR8w?k >_|Z{:z]d. template < typename T1, typename T2 >
Q$/V) 0 struct result_2
]J8KCjq@ {
G5y]^P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
82G lbd) } ;
>DPds~k V:nMo2'hb binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H={O13 n1fEdaa7g template < typename T >
3ybK6!g`[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7F>gj {
jh<TdvF2$ return fn(pk(t));
qAS70XjOF }
&/J.0d-*`` template < typename T1, typename T2 >
OpWC2t) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.E?bH V {
chvrHvByS return fn(pk(t1, t2));
7,) 67G; }
z v L>(R } ;
bIvJs9L
?.4yg( ~u O:tL 一目了然不是么?
s$SU
vo1J 最后实现bind
q\\8b{~ JLFFh!J :,xyVb+ template < typename Func, typename aPicker >
}a #b$]Y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;PP_3` {
twYB=68 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$ uz1 }
}5TfQV6 PsF- 9&_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
FcA)RsMI* 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。
$DABR P ],) 十一. phoenix
l1+w2rd1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+[X.-,yW
\
pe[V~F for_each(v.begin(), v.end(),
1{\,5U& (
mCC:}n"# do_
OTNZ!U/)j [
$,z[XM&9) cout << _1 << " , "
9 :K ]
2heWE .while_( -- _1),
*1ID`o cout << var( " \n " )
BW;=i. )
0%qctZy );
EE{#S "S{6LWkD 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
9m#H24{V' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
=JySY@?9 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
![X.% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%xbz&'W, +n8I(l= !5'
8a5 template < typename Cond, typename Actor >
I")"s class do_while
@$b+~X)7 {
um_M}t{ Cond cd;
!w;A= Actor act;
v#<+n{B public :
q=E}#[EgY template < typename T >
*~t$k56 struct result_1
(X`t"*y" {
[pC-{~ typedef int result_type;
pYi=q } ;
}HA2ce\ 43orR !.Z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t+4%,n f_1 gS(: c. template < typename T >
zOdasEd8! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/O(;~1B {
?+} E do
g:HbmXOBpj {
v_1JH<GJ- act(t);
D!D%. }
xdTzG4 while (cd(t));
]K0,nj*\c return 0 ;
HNHhMi`w }
r^o}Y } ;
n.H`1@ vsr~[d= EBn:[2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
UXdC<(vK 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
'$L= sH5 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。
N(({2'Rr 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。
C6T 9 下面就是产生这个functor的类:
$gD(MKR)~ 7zkm ;;"c+ template < typename Actor >
{ G>+. class do_while_actor
D<L{Z[ {
V:"\(Y Actor act;
cF<DUr)Ve public :
}y=n#%|i. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1.OXkgh Yr(f iI template < typename Cond >
&WWO13\qd picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
RkXLE"G' } ;
b8-^wJH! * jNu?$ l=OC?d*m 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
H-y-7PW*~ 最后,是那个do_
YwTtI ID% 9mtC"M<
&7y1KwfXn class do_while_invoker
oTa+E'q {
I3=Sc^zz&V public :
Wv'B[;[) template < typename Actor >
Vblf6qaBs do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2OOj8JS {
y]z# ?? return do_while_actor < Actor > (act);
B!C32~[ }
3G0\i!*t } do_;
MhB=+S[@ OpX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,3TD $2};. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kR|DzB7 最后来说说怎么处理break和continue
'`VO@a 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。
;iI2K/ 3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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