一. 什么是Lambda
<E2nM, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
VQ R
E] 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,
k)3b0T@b 2_/H, lXT+OJF >z'T"R/ class filler
[Qw BSq8) {
gLDO|ADni public :
^P!(*k#T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
JT,[; } ;
ngt?9i;N '?Jz8iu- Z|#G+$"QV 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+vr|J: gAudL)X ^)nIf)9}7 *'-[J 2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
We`6# \Z X kC_Kb&Q0 7&hhKEA 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
EXF|;@-" zhC#< rq#\x{l h@2YQgw` 二. 战前分析
g`Kh&|GU 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
`
t6|09e 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
[mcER4]} ;RW0Dn)Q &cpqn2Z
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_x` oab0@ /* --------------------------------------------- */
8{-
*Q(=/ vector < int *> vp( 10 );
<WiyM[ep transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D7lRZb /* --------------------------------------------- */
TWeup6k sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
H5eGl|Z5]^ /* --------------------------------------------- */
H3xMoSs int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
u2E}DhV /* --------------------------------------------- */
vWH)W?2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
W^,(we /* --------------------------------------------- */
9dO. ,U*` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7~qyz]KkE Yq-Vwh/ {9XN\v=$"* ?APCDZ^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
&SW~4 {n: 1._1, _2是什么?
pwg\b 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。
hnnVp_<] 2._1 = 1是在做什么?
8x`EUJ 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。
Ods~tM 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。
c }7gHud M:*)l( u.@B-Pf[Eo 三. 动工
x+bC\,q 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@@3%lr71
zq'KX/o h:=W`(n5u {+^&7JX template < typename T >
Rn $TYCO class assignment
._[uSBR' {
Zs|m_O G T value;
STL+tLJ public :
GUps\:ss assignment( const T & v) : value(v) {}
z7s}-w, template < typename T2 >
veAdk9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
E h+m|A } ;
[{q])P; tiPZ.a~k {U)q) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ou] !@s 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q"s]<MtdS $ vBFs]h \'6%Ld5km 9>6?tb"f*H class holder
?$6(@>`f&t {
] 1s6= public :
i<M
F8$ template < typename T >
YJF|J2u assignment < T > operator = ( const T & t) const
/^9=2~b {
?/fC"MJq? return assignment < T > (t);
,R}9n@JI^Y }
ncpNesB } ;
wz{&0-md*' S@@#L UE-1p 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:
N (0%C? Y?V.O static holder _1;
X- j@#Qb Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F):1@.S ODxCD%L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eyuQ}R 而不用手动写一个函数对象。
7 &iav2q J|u_45< 1oI2 Z4dl'v)9 四. 问题分析
pwVaSnre` 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。
39bw,lRPV 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。
@2~;)* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M Al4g+es 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Eih6?Lpu 下面我们可以对这几个问题进行分析。
PU-L,]K '3=@UBs 五. 问题1:一致性
a(AYY<g 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?|
/<k]mY cu 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
m>f8RBp]' 0|| 5r# struct holder
32p9(HQ {
,rX|_4n* //
~Kt2g\BSok template < typename T >
9vBW CCf T & operator ()( const T & r) const
GsoD^mjY {
V*W H return (T & )r;
xk7VuS* }
_Mi*Fvj } ;
> .K lv#L+}T 这样的话assignment也必须相应改动:
?(Xy 2%v HHL7z,%f template < typename Left, typename Right >
eyy%2>b class assignment
L\q-Z.. {
y$9XHubu Left l;
yeLd,M/I Right r;
S;tvt/\!Z public :
_FkH;MG WS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
IM_SZs template < typename T2 >
M%OUkcWCk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ZyV^d3F@$ } ;
13A~."b Z fd `Fu 同时,holder的operator=也需要改动:
X2`n&JE oK3PA template < typename T >
23X-h#w assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
NbK67p: {
I:M15 return assignment < holder, T > ( * this , t);
^sF(IV[> }
p:
u@?
k l4YTR4D 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。
y>c Yw! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y
m?uj4I{ drJUfsxV return l(rhs) = r;
usw(]CnH 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。
!O4)YM 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
TiKfIv LC qWL1 template < typename Tp >
S&F;~ class constant_t
x_- SAyH {
t')%;N const Tp t;
>VJ"e` public :
QO %;%p* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,L; y>::1 template < typename T >
nnTiu,2R const Tp & operator ()( const T & r) const
A3|X`X {
qmtH0I7) return t;
4JL]?75 }
|$[.X3i } ;
xu@+b~C\ vBV_aB1{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Ah;`0Hz; 下面就可以修改holder的operator=了
X.AE>fx*h (Ft#6oK" template < typename T >
SqVh\Nn assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'/3\bvZ {
_pkmHj( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
A27!I+M }
^xq)Q?[{ ]'<"qY 同时也要修改assignment的operator()
EME}G42KN |N|[E5Cn template < typename T2 >
- H`,`#{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j rg B56LL 现在代码看起来就很一致了。
OpmPw4?} OG^#e+ 六. 问题2:链式操作
10tt' : 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=cI> { 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
[x0*x~1B 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
w}U'>fj 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
cRSgP{hy 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%F(lq*8X ?>mpUH template < typename T >
cK75Chsu struct result_1
V=E5pB`Pr {
j3fq}>= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
B % } ;
AIw~@*T OKnpG*)u=g 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
2
;Q|h$n jWK>=|)=c template < typename T >
[ub)`-6 u struct ref
58]t iP" {
[jTZxH< typedef T & reference;
)Mh5q&ow } ;
{"_V,HmEF+ template < typename T >
]:Pkh./ struct ref < T &>
1n#{c5T {
)H{OqZZYD typedef T & reference;
;pG5zRe } ;
<<&SyP cUwR6I9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{<Xl57w-Q ZFtN~Tg template < typename T >
h_B
nQZ\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Efu/v< {
|9mGX9q return l(t) = r(t);
PUC:Pl77 }
;W3c|5CE 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。
u+ 8wBb5! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5yf`3vV|3@ Lt{&v^y 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
uf`/-jY _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
wpOM~!9R _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@"afEMd +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\o5/, C 最后的布局是:
*a`_,Q{x Add
FB
O_B / \
wdRk+ Divide 5
>viLvDng / \
|^O3~!JP(> _1 3
e*39/B0S 似乎一切都解决了?不。
XXb,*u 3 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。
AZnFOS 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。
Rc}#4pM8 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:
3#idXc G$jw#a[L template < typename Right >
gh%Q9Ni- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T8Ye+eP} Right & rt) const
q]v{o8:U {
2 '8I/>- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Sv[+~co<l }
Obc wmL 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{mA#'75a# XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
M2M&L,/O 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
/?S,u,R 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
"gt*k# 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
c/,B ? 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
u4Z
Accj 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
!lI1jb" <\L=F8[ template < class Action >
LF!S`|FF class picker : public Action
MYUL y2) {
muKjeg'b public :
(~^KXJ{-> picker( const Action & act) : Action(act) {}
7+m.:~H3} // all the operator overloaded
FeJKXYbk< } ;
^;;gPhhWV Fb^,%K: Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
8CRwHDB 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
FZfhiIf ^Fwdi#g template < typename Right >
8%;]]{(B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
K# h7{RE {
VB~Do?]*k% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3MoVIf1 }
yXro6u?rC r?WOum Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8VMD304 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
"O%xQ N p:Zhg{sF template < typename T > struct picker_maker
u7
{R; QKw {
KvlLcE~`o typedef picker < constant_t < T > > result;
!8o;~PPVl } ;
1P/4,D@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
IKnXtydeI} {
qhNYQ/uS typedef picker < T > result;
/z4n?&tM } ;
8[u$CTl7a SOvo%L@ 下面总的结构就有了:
$WbfRyXi7' functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
%Pk@`t (3 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
}M${ _D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
NJ(H$tB@ 至此链式操作完美实现。
YF13&E2`\ CjU?3Ag oTf^-29d 七. 问题3
|]OI)w* 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,h'omU7 'e7;^s template < typename T1, typename T2 >
8LlWXeD9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/ KxZ+Ww>v {
um$L;-2: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K[9{]$(Z }
86~q pN _8OSDW*D5t 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
7niI65
-to 3I template < typename T1, typename T2 >
^j7]> I struct result_2
"=* {
U_5\FM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
E1>zKENN; } ;
&=laZxe UvVq# <- 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
f/g-b]0 这个差事就留给了holder自己。
Cx
;n#dn* [K `d?& LS4E.Xdn template < int Order >
.Yxf0y?uv class holder;
iIU>:)i template <>
"ax"k0 class holder < 1 >
DZV U!J {
oqy}?<SQ public :
Q5tx\GE template < typename T >
e `Tssa+ struct result_1
O+o_{t\R {
~Q5
i0s% typedef T & result;
8[H)tKf8 } ;
/@]@Tz@' template < typename T1, typename T2 >
pAc "Wo(Q struct result_2
GD
}i=TK {
3 ~\S] typedef T1 & result;
o`\@Yq$. } ;
(?~*.g! template < typename T >
[2nPr^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
TRQH{O\O {
:tBZu%N/N return (T & )r;
d]Mjr2h }
_~uYNvmg template < typename T1, typename T2 >
oCuKmK8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G1/ {
aTPmW]w6 return (T1 & )r1;
1#^r5E4 }
n }4L q^$ } ;
NU!B|l O:W4W=K template <>
d# q8- class holder < 2 >
&BQ%df<y\ {
LArfX,x3i public :
ph=U<D4 template < typename T >
bd3q207> struct result_1
S&;D {
|=ljN7]! typedef T & result;
3ypf_]< } ;
firiYL"=44 template < typename T1, typename T2 >
B e2yS]U struct result_2
BI0 A0 {
Qb&gKQtt@ typedef T2 & result;
F[==vte| } ;
RTv zS] template < typename T >
oH kjMqju typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qn~:B7f {
Y(P<9m: return (T & )r;
?K^~(D8( }
2^=.jML[ template < typename T1, typename T2 >
nAW`G'V# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]LZ,>v {
a1#
'uS9W return (T2 & )r2;
;U$EM+9 }
]$?\,` } ;
f)!7/+9> %R LGO& f2RIOL, 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> >。
o:Q.XWa@MG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jd?NN:7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{-)*.l= ]eIV'lP,j/ return l(i, j) = r(i, j);
~3s\Q%
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
=hB0p^a 7NDjXcuq return ( int & )i;
8S7 YVsDz" return ( int & )j;
ouR(l; 最后执行i = j;
9>HCt*|_8 可见,参数被正确的选择了。
/V)4B4 -[.A6W \t@4)+s/) #[ch?K {aq}Q|?/ 八. 中期总结
g\foBK:GE 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:
k;?E,!{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
L64cCP* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
X"3Za[9j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
h5.AM?*TNd ]~-vU{ ,Frdi>7 ~ )m[dfeqd + "=\@
a= .>{I S4 九. 简化
c-hhA%@Wq 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。
_=;lt O 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ug,23 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:
zV"oB9\9O 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;#Pc^Yzc1 +-*/&|^等
DB;Nr3x 2. 返回引用。
Jsp>v'Qvq =,各种复合赋值等
%H'*7u2 3. 返回固定类型。
Q XV8][ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
h`b[c.% 4. 原样返回。
*]RCfHo\= operator,
a#4 'X* 5. 返回解引用的类型。
SebJ}P1x operator*(单目)
N_),'2 6. 返回地址。
Ig M_l= operator&(单目)
F(#~.i 7. 下表访问返回类型。
AV*eGzz` operator[]
m5rJY/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
wx%TQ! operator<<和operator>>
-C<Ni bem-T`>' 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。
7JHS8C<] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Kk_h&by? XT0:$0F template < typename Left >
t?:Q struct value_return
V_-{TGKX {
$(U}#[Vie
template < typename T >
7f\@3r struct result_1
A T'P=)F@ {
zm('\KvT typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
K?:wX(JYT } ;
F_&bE@k 0[T>UEI? template < typename T1, typename T2 >
WbP*kV{ struct result_2
nfbq J {
/)E'%/"A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
duk:: |{F } ;
KGoHn6jM } ;
l`A4)8Y@ Lb}
cjI: 4]/i0\Vbam 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
p3YF =ap6IVR 下面我们来剥离functor中的operator()
3JR1If 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Lc:DJA oK3aW6 return l(t) op r(t)
78i"3Tm)w return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Hz6yy* return op l(t)
}th^l*g return op l(t1, t2)
}475c{ return l(t) op
@lnM% return l(t1, t2) op
x6 c#[:R& return l(t)[r(t)]
<7%4= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Y?>us XgmblNp1 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
N2x!RYW 单目: return f(l(t), r(t));
Vt!<.8&` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,$qqHSd1M 双目: return f(l(t));
qm&Z_6Pw return f(l(t1, t2));
4/Bn9F 下面就是f的实现,以operator/为例
%g<J"/ }_{QsPx9 struct meta_divide
(s\":5
C {
0fd\R_"d. template < typename T1, typename T2 >
66+y@l1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
t9Nu4yl {
*(4TasQu return t1 / t2;
Y/1,%8n }
GqrOj++> } ;
A|esVUo<3^ 9IRvbE~2 这个工作可以让宏来做:
_\tGmME37 GK/Q]}Q8pZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
U8b1
sz template < typename T1, typename T2 > \
J '^xDIZX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*KXg;777 以后可以直接用
-Jtx9P DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6^DsI 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
;I+"MY7D (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。。。)
b:iZ.I MK<VjpP0( 9A4h?/ 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
@-ma_0cZQ joN}N }U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+H K)A%QI class unary_op : public Rettype
WSY&\8 {
B!(t<W8cu Left l;
ffQ%GV_ public :
BU="BB/[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yq?_#r _0rHxh7}q template < typename T >
v^lR]9; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
` tkd1M {
ZQ^kS9N i return FuncType::execute(l(t));
$nOd4{s_ }
F)0I7+lP a#0GmK template < typename T1, typename T2 >
Qn7l-:`? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1x0 7ua@(v {
.=>T yq return FuncType::execute(l(t1, t2));
P'Fy,fNg }
4R U1tWQ% } ;
8O]U&A@ 4nhe *ip #&1Y!kbdd 同样还可以申明一个binary_op
LaE;{ jY %}=$HwN) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I~R<}volu class binary_op : public Rettype
wjmZ`UMz {
bw7!MAXd Left l;
n(Up?_ Right r;
$l&&y?() public :
~?}/L'q!b binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(/_Q
r2KfC P#H#@:/3 template < typename T >
gKZ{ O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r<oI4px {
6bg+U`&g return FuncType::execute(l(t), r(t));
0NSn5Hq }
$p4aNC {zGIQG9 template < typename T1, typename T2 >
DJE/u qE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wS2iyrIB {
>:]fN61# return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xQ7n$.?y@ }
j8os6I } ;
Ar sMqb 34C
^vBp LIH>IpamN 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
ucj )t7O 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%6<Pt DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
O#7ldF( 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。
2t { Cpw 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
s8|#sHT 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。。。
A*pihBo7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F$ .j|C1a 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)
|Z;wk& 下面是修改过的unary_op
$EJ*x$ |?Q(4(D`* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
u,F d[[t class unary_op
.bl0w"c^qq {
+&\TdvNI4 Left l;
l@*/1O)v J'O`3!Oy/ public :
x=B+FIJ )
Q=G& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GxZQ{
\ *vhm template < typename T >
8{+~3@T struct result_1
@sKAsn {
16N8h]l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_3p:q. } ;
l``1^&K FA^x|C =$ template < typename T1, typename T2 >
~+7yi4(i struct result_2
g}^/8rW {
|/fbU_d typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[/uKo13 } ;
|V9%@
Y? ,H[AC}z2X template < typename T1, typename T2 >
*Kzs(O typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@@|E1'c7 {
M]` Q4\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
GP1>h.J }
a`pY&xq:: eZHzo template < typename T >
<Awx:lw. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0K3FH&.% {
($(1KE return OpClass::execute(lt(t));
*vAOUqX`x }
om_&|9B) h.=B!wKK } ;
J|FyY)_ ['km'5uZ^ Rg[e~## 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
>!)VkDAG 好啦,现在才真正完美了。
P)ZSxU 现在在picker里面就可以这么添加了:
jZ
D\u% aJ)5 DlfLR template < typename Right >
V2FE|+R%g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
M<$l&%<`G {
` `;$Kr return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,Vs:Lle }
}BogE$tc 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。
.hJ8K#r _SP
u`=~K ^LU[{HZV k13/yiv +~fu-%,k 十. bind
M.8!BB7\8e 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。
w|nVK9. 先来分析一下一段例子
EhFhL4Xdn mTP.W#N [d&Faa[` int foo( int x, int y) { return x - y;}
Fcr@Un' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
fd,~Yj$R? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
oM7^h3R 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。
2mlE;.}8 我们来写个简单的。
$GO'L2oLwn 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^p7( 对于函数对象类的版本:
=hs@W)-O PRz oLzr template < typename Func >
,xh9,EpBk struct functor_trait
&vF "I'V {
)(L&+DDy typedef typename Func::result_type result_type;
<@vE3v; } ;
;ZqFrHI M` 对于无参数函数的版本:
AX,Db%`l, tJu<#hX template < typename Ret >
sMS`-,37u struct functor_trait < Ret ( * )() >
yY| . {
3QHZC0AY typedef Ret result_type;
{PVu3W } ;
,){0y%c#y 对于单参数函数的版本:
$Tur"_`I; .E}});l template < typename Ret, typename V1 >
aXJe"IT.u struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Y@4vQm+ {
XP` kf]9 typedef Ret result_type;
v4zd
x) } ;
5,c` 对于双参数函数的版本:
u9gr@06 *"CvB{XF&Z template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@Hf}PBb struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k`AJ$\= {
>gSerDH8\ typedef Ret result_type;
~+np7 } ;
".0W8= 等等。。。
H\k5B_3OU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
piG1&* $~YuS_sYg template < typename Func >
c~'kW`sNV struct func_return
@iRVY|t/ {
1}uDgz^ template < typename T >
z )pV$ struct result_1
heKI<[8l {
2$o[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0/ Ht;( } ;
'oHR4O* _Nn!SE template < typename T1, typename T2 >
0l=}v%D struct result_2
EC~t'v {
;9PM?Iy[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vRq xZN } ;
DsX>xzM } ;
ZH(.|NaH 1;P\mff3Y eI}VH BAz 最后一个单参数binder就很容易写出来了
HIq1/) ]2(c$R
template < typename Func, typename aPicker >
??m7xH5u1 class binder_1
ifs*-f {
=eqI]rVj^ Func fn;
g,:Nzb aPicker pk;
C P#79=1 public :
eC$v0Gtq F&*M$@u5 template < typename T >
S0+zq< struct result_1
OVyy}1Hx {
88>Uu!M=f typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z ~(XyaN } ;
RNdnlD#P y2R=%EFh6 template < typename T1, typename T2 >
$P(nh'\ struct result_2
]CZLaID~
{
vVYduvw typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V8yX7yx } ;
FZnHG;af M: "ci;*$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
rl%Kn^JJ~ 9>R|k$` template < typename T >
6EU4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?i~/gjp
{
}BJ1#< return fn(pk(t));
5Mr;6
]I< }
:6?&FzD` template < typename T1, typename T2 >
3-bcY4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W6O.E {
ikhX5
&e return fn(pk(t1, t2));
ku;nVV }
l,u{:JC } ;
V@:=}*E ^qqHq ?Q)Z..7 一目了然不是么?
winJ@IY W 最后实现bind
C/waH[Yzan UWp8I)p!\O l _O~v? template < typename Func, typename aPicker >
DH9?2)aR picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
? SP7vQ/ {
9Nu#&_2R return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|V\.[F2Fe }
*'YNRM\} 1ckw[ 0d 2个以上参数的bind可以同理实现。
;CMC`h9, 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
23$hwr&G\ |u"R(7N* 十一. phoenix
#>jH[Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8MeXVhM gVU\^KN] for_each(v.begin(), v.end(),
pMp9O/u% (
3Z:!o$ do_
htYrv5q=M [
-Y=c g; cout << _1 << " , "
d:pm|C|F ]
%`T5a< .while_( -- _1),
M3@fc,Ch cout << var( " \n " )
6Y)^)dOi )
!*Z)[[ );
e K1m(E.= pE/3-0;}N 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:
d4>-a^)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
eBTedSM?t operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7(8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%C6zXiO" '&:x_WwVrO 8+a<#?; template < typename Cond, typename Actor >
yr9A0F0 class do_while
0nz@O^*g( {
bC>>^?U1m Cond cd;
pt%~,M _ Actor act;
+wW public :
_@pf1d$
template < typename T >
kqigFcz!Y struct result_1
&@utAuI {
X,EYa>RSy_ typedef int result_type;
a/<pf\O } ;
csX*XiDWm gQd=0"MV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d<GG( tD7C7m template < typename T >
cvV?V\1f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3b)T}g {
VgsCwJ9w do
2<o[@w {
[G[{l$E it act(t);
O|OSE }
a^\- }4yR while (cd(t));
PtQ# return 0 ;
renmz,dJ, }
Be>c)90bO_ } ;
O<Sc.@~ _HHJw""j VWA -?%r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2PP-0
E 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
BdB` 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Q`p}X&^a 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
_l!U[{l*d 下面就是产生这个functor的类:
)-?uX.E{ J%f=A1Q },EUcVXk template < typename Actor >
y)^CDe2xU class do_while_actor
/>^`*e_ {
-=[o{r` Actor act;
6 ,pZRc public :
N<Z)b!o%u do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7{+Io `b#nC[b6|v template < typename Cond >
X:SzkkVl7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
18p3 } ;
*VC4s`< Hu9-<upc& sx( l 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
z^!A/a[[! 最后,是那个do_
j&[3Be'pQ J'&B:PZObB !/Bw,y ri< class do_while_invoker
Avv {
=Mu'+,dT public :
~0[G/A$] template < typename Actor >
\/'#=q1 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
X\p`pw$ {
3
!> L? return do_while_actor < Actor > (act);
0(U3~k6 }
V>>) 7E:Q } do_;
]IHD:!Z-= +NLQYuN 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^{fi^lL= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4-d99|mv 最后来说说怎么处理break和continue
zN)|g 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。
dW{o+9 nw 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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