一. 什么是Lambda
lfcGi3 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6Kpq~o 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,
,sAAV%"> @Uez2? TsaQR2J@ 3MQZ)!6 class filler
11yXI[ {
1W{N6+u public :
El<*) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=9a2+ v0 } ;
A%.mIc. !g]5y= TR0y4u[ 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:
8J(j}</>a >5~#BrpwG nL:&G'd YK3>M"58 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wI_@ DQXUh#t\(] ?8V.iHJk 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
eTx9fxw }R['Zoh4I [v"Z2F<.= \tI%[g1M 二. 战前分析
~U]g;u 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。
;AEfU^[
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
}UW7py!TN luf5-XT I$xZV?d. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/IUu-/ D /* --------------------------------------------- */
)Fv.eIBY vector < int *> vp( 10 );
C:J;'[,S transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
fkzSX8a9} /* --------------------------------------------- */
2H|:/y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/e '3\,2_ /* --------------------------------------------- */
.c"nDCFVR int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^}=)jLS /* --------------------------------------------- */
y d97ys for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`-L?x2)U /* --------------------------------------------- */
2nB99L{6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
e,p"=/!aY u-TT;k' JnBUW" SN{+ P k 看了之后,我们可以思考一些问题:
&$~fz":1! 1._1, _2是什么?
C 5.3[ 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。
lhN@,q 2._1 = 1是在做什么?
V*4Z.3/E5 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。
K|7"YNohfG 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。
RehmVkT ,&t+D-s<f !!1?2ine 三. 动工
dE7x
SI 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
IK2da@V YP2VSK2Q C Bkoky9& C&
+MRP template < typename T >
nj[TTndJt class assignment
`>:5[Y {
;}46Uc#WS T value;
H`JFXMa< public :
b' o]Y assignment( const T & v) : value(v) {}
xo"GNFh! template < typename T2 >
cfLLFPhv) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XNYA\%:5S } ;
1X?ro; .Mq#88o.* #aP#r4$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4mX(.6 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_gT65G~z W>@ti9\t jdxHWkQ TrjyU class holder
Lzh8-d=HQ {
xE1?) public :
<>] DcA template < typename T >
uk):z$x assignment < T > operator = ( const T & t) const
HbKE;N {
d6luksO*9 return assignment < T > (t);
<|Td0|x
_q }
cI=6zMB } ;
[RyVR `fBQ?[05. 5PeS/%uT@ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
;,4*uU'vq fzSkl`K} static holder _1;
@Kpm&vd( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-+".ut:R I\@r~]+y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8?yIixhw 而不用手动写一个函数对象。
.hT>a< `a83RX_\ n2U
&}O %F*9D3^h 四. 问题分析
1b5Z^a<u 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
&tyS 6S+ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
3<xE_ \DR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
BhJ>G% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B"^j>SF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
p _gN}v _{*} )&!M 五. 问题1:一致性
0,Ds1y^ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
bfxE}> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
q7B5#kb /JD}b[J$ struct holder
wLV,E,gM {
r&u1-%%9[ //
F @PPhzZ template < typename T >
PucNu8 T & operator ()( const T & r) const
QK-aH1r {
W5|{A])N return (T & )r;
a"#t'\ }
;d?BVe? } ;
@cDB 7w\ fv;Q*; oC& 这样的话assignment也必须相应改动:
Hg#tSE i).%GMv*r template < typename Left, typename Right >
V+gZjuN$ class assignment
{]CZgqE{ {
LO`0^r Left l;
uyj!$}4 Right r;
XcJ5KTn public :
/`PYk]mJh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{wSi?;[Gq template < typename T2 >
7e<=(\(yl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*p{p.%Qs: } ;
odP<S. o@Ye_aM~?Y 同时,holder的operator=也需要改动:
1[egCC\Mo_ Jf^3nBZ template < typename T >
)."ob=m assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
t^#1=nK {
f|> rp[Gk return assignment < holder, T > ( * this , t);
i~!g9o( }
yFE0a"0y Gs:g 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。
1 iH@vd 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
']}-;m\ Tuvs} return l(rhs) = r;
a"( Ws]K 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。
Jz8P':6[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_H| )g*]t (Jq m9 template < typename Tp >
_/>ktYo: class constant_t
"aGmv9\ {
H1N@E}> | const Tp t;
(kL"*y/"p public :
4
]oe`yx constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
w-).HPe template < typename T >
jFQ y[k-B const Tp & operator ()( const T & r) const
!'$*Z( {
)<x9t@$ return t;
M"z=114 }
>N^<Q4%2 } ;
cW3'057 M+t)#O4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Zg+.`>z 下面就可以修改holder的operator=了
igu1s}F l$u52e!7 template < typename T >
'/GB8L assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tQ}GTqk {
eF3NyL(A return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?V`-z#y7 }
a^_K@ U&3!=|j 同时也要修改assignment的operator()
Y{dSQ|xz^ C|y^{4|R template < typename T2 >
7w73,r/D8A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
e1[ReZW 现在代码看起来就很一致了。
+*.*bo MR
"f) 六. 问题2:链式操作
l0&Fm:))k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{aE[h[=r 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
lBP?7`U 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Q<>u)%92@ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
'DW|a 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
aZf/WiR2 (j>`+F5f template < typename T >
ET[5`z struct result_1
SU%O \4Ty {
:$I"n\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\O*ZW7?TJ } ;
6jpzyf=~ +[}y`
-t 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:
@<K<"`~H
yz [pF template < typename T >
g9C-!X-<T struct ref
-~z@W3\ {
6$"IeBRO typedef T & reference;
_;}$/ } ;
} W]A`-Jv template < typename T >
zFOtOz`9H struct ref < T &>
>s%Db<(P= {
iv`G}.Bo typedef T & reference;
}w)}=WmD } ;
#8jiz+1 _ I=DVMG| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G)0
4'|W L#`X
]E template < typename T >
J@_M%eN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D[^K0<-Z {
i~x]!! return l(t) = r(t);
EG4~[5[YgI }
Kmx4bp4 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。
Gd!_9S`68 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
dpz@T>MS= '&Ur(axs 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
(bm>
)U= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`U0XvWPr[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tnpEfi- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
IV~)BW leT 最后的布局是:
Z6B$\Q5Od Add
gZHgL7@ / \
$\/i t Divide 5
AXcmN / \
}^I36$\ _1 3
o4: e1 似乎一切都解决了?不。
548L^"D 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。
](I||JJa9f 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。
G{?`4=K 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:
0%xb):Ctw 9T;>gm template < typename Right >
RA a1^Qb assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-75mgOj.# Right & rt) const
<Hv/1:k} {
`C_qqf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h[!@8 }
'xd8rN%T 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
i&(1<S>P 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。
L0VZ>!*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。
jNbVp{%/S} 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。
h5P ]`r 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。
'Rnzu0<lF 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?
b1^wK"# 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:
L=54uCv
Q %,$xmoj9O] template < class Action >
UNSXr`9 class picker : public Action
C}9GrIi {
Z|KDi
`S public :
f0@*> picker( const Action & act) : Action(act) {}
I>rTqOK // all the operator overloaded
IqlCl>_j } ;
[qY yr BN(=LQ2[" Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
@?s>oSyV 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
}72\Aw5 lpPPI+|4N template < typename Right >
}e|cszNRd picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Z=$-S(>J {
eSIG+{;& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Qu<6X@+5 }
|L*=\%t8 $+2QbEk&- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>/RFff]Fh0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]
0L=+=w nGX3_-U4 template < typename T > struct picker_maker
{nM1$ {
].Bx"L!B typedef picker < constant_t < T > > result;
Xm< _!= } ;
D]>Z5nr | template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1mHS -oI9J {
l(x0d typedef picker < T > result;
Zs|Ga,T } ;
]Vj($O: XXm7rn 下面总的结构就有了:
x?A<X2 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。
*Dq ++ 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。
byP< !p* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)Vy0V= 至此链式操作完美实现。
k:7Gb7\ a:GM|X ic}TiTK 七. 问题3
BT}l" 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。
iM7^ o%-KO? YW template < typename T1, typename T2 >
0N)DHD?U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vC1fKo\p {
A
?tna6W: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
* BrGh }
Mb"y{Fox k8J zey]X 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:
@x*xgf {m3#1iV9 template < typename T1, typename T2 >
Y6Y"fb%K struct result_2
mVS^HQ: {
y5c\\e typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o R8'^G0< } ;
hl0X,G+@ mw^>dv? 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?
R<I#.
KD 这个差事就留给了holder自己。
E;`^`T40 ]jI<Js*F OpazWcMoo template < int Order >
+VQD' class holder;
]iW:YNvXA template <>
:B=Gb8? class holder < 1 >
^B%ki {
.*`]x public :
>h:'Z*9 template < typename T >
<7)sS<I struct result_1
]Ue
aXwaU {
]8"U)fzmc. typedef T & result;
}'}n~cA.{ } ;
aeNbZpFQ template < typename T1, typename T2 >
czT2f struct result_2
bbjEQby {
X}]A_G typedef T1 & result;
x'?p?u~[ } ;
SAitufS template < typename T >
"~.4z,ha typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p<\!{5: {
&N= vs return (T & )r;
QEut@L }
CvZ\Z472.j template < typename T1, typename T2 >
A4rMJ+!5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%A3m%&(m&% {
w2s06`g return (T1 & )r1;
x8C\&ivn }
IS!OO< } ;
PRUl-v I0H]s/*C%9 template <>
`YwJ.E class holder < 2 >
yEjiMtQll] {
\p.yR. public :
>l%8d'=Jl template < typename T >
F_-xp1| struct result_1
8oI|Z= {
$aU.M3
typedef T & result;
JvvN>bg } ;
7BINqVS& template < typename T1, typename T2 >
F7j/Zuj struct result_2
tw.GBR {
(_@]- typedef T2 & result;
cK\
u } ;
|,=^P`#% template < typename T >
Lj GZp"&{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1,h:| {
djnES,^%9 return (T & )r;
MCEHv}W }
7T6Zlp template < typename T1, typename T2 >
5y
g`TW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$v#`2S(7 {
aaKf4} return (T2 & )r2;
7q;`~tbC }
A/:_uqm4 } ;
EAXl.Y.
$ ZCZ@ZN <b *sn]l 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> >。
9M($_2,44 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:2M&C+f[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
QD3tM5(Yr bW!
&n return l(i, j) = r(i, j);
VJTO:}Q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
c'3N;sZ*B ZB)R4 return ( int & )i;
?_bFe![q return ( int & )j;
;ltk}hJ] 最后执行i = j;
XKws_ 可见,参数被正确的选择了。
vOz1& |;D Z|x|8 !D 573,b7Yf /RqWrpzx@ pZ\7!rON 八. 中期总结
~ffT}q7^ 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:
li\=mH,Wr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
JrY*K|YdW 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)W &yi 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-3)jUzD [|c%<|d2 $Z;/Sh pw4^E|X itirh"[ M.s'~S7y 九. 简化
1d FuoX 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
8 I_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,G}i:7 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
[(3s5)O 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*@PM,tS; +-*/&|^等
j:'g*IxM_ 2. 返回引用。
z#o'' =,各种复合赋值等
eZU9L/w: 3. 返回固定类型。
3BCD0
%8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
jMTM:~0N 4. 原样返回。
/N_:npbJF operator,
7`A]X,: 5. 返回解引用的类型。
RQo
a operator*(单目)
O8bxd6xb 6. 返回地址。
KfBT'6t operator&(单目)
=HsE:@ 7. 下表访问返回类型。
Q*%}w_D6f operator[]
VSDua. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2 HQ3G~U operator<<和operator>>
LYRpd
HrsG^x OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
#L+:MA7H 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/qIl)+M rq8 d}wj template < typename Left >
lcm[l struct value_return
Z#H<+S( {
=s4(Y template < typename T >
;TWLo_ struct result_1
3rKJ<(-2/ {
]'(D*4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
n:`f.jG | } ;
[C0v- 7LVG0A2>7 template < typename T1, typename T2 >
<OGG(dI struct result_2
If,p!L {
I@9'd$YY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Is7BJf } ;
rniM[7K } ;
[DM0'4 ^
UmYW z.SC^/\o| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bqAW mvZ#FF1,J 下面我们来剥离functor中的operator()
s<FBr, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
l^Rb%?4Z LQ# E+id& return l(t) op r(t)
C{zp8 A(Dh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
PY^#hC5: return op l(t)
^HJ?k:u return op l(t1, t2)
WrGnLE
kiV return l(t) op
{k)gDJU return l(t1, t2) op
\\FT.e6 return l(t)[r(t)]
.N
qXdari return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\4>,L_O =otO@22Np 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:
be,Rj,- 单目: return f(l(t), r(t));
zd=O;T;. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?qaWt/m 双目: return f(l(t));
>SK:b/i return f(l(t1, t2));
|R0f--; 下面就是f的实现,以operator/为例
lQ;BI~ Q-
| Y struct meta_divide
s;Gd`-S>d {
">oySo.B? template < typename T1, typename T2 >
K@O^\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D=#RQ- {
",$_\l return t1 / t2;
fu^W# "{ }
BHUI1y5t } ;
A#=TR_@: <:}nd:l1 这个工作可以让宏来做:
H3D<"4Q> XnQR(r)pR2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ku75YFO,5 template < typename T1, typename T2 > \
qcj {rG18 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-[=eVS.2% 以后可以直接用
CBEf;Ig DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
pUXoSnIq: 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
\#_ymM0 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
gYB!KM *v W[\6h Zv 3#>W\_FY*D 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
oBkhb sE pI)9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!ajBZ>Q class unary_op : public Rettype
`5IrV&a {
Cq\XLh ` Left l;
<(xqw<) public :
y?<KN0j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gw]%:
WeH Qn!mS[l template < typename T >
Q\N*)&Sd<M typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r=H?fTY<3E {
?RsrY4P return FuncType::execute(l(t));
J-v1"7[2GC }
XMrk2]_ U)/.wa> template < typename T1, typename T2 >
<.6rl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JLoF!MK} {
p{g4`o return FuncType::execute(l(t1, t2));
??,[-Oi }
C`[<6>&y
} ;
8:,($a/KF 1!<t8,W4 @8|*Ndx2 同样还可以申明一个binary_op
^+_rv |C[!A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
dHc\M|HCC class binary_op : public Rettype
+OE!Uqnt {
94"+l@K Left l;
hmu>s' Right r;
7Y5 r3a}% public :
[.gk{> # binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ngo> ^9/8 n)e2? template < typename T >
nkW})LyB\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vI{aF-
# {
W[ l return FuncType::execute(l(t), r(t));
.XJ'2yKof }
7n7Xyb )+G"57p template < typename T1, typename T2 >
vMT f^V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V`Cyx^P {
tbFAVGcAM return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
iW5cEI%tb }
sQJ\{'g } ;
]r
Uj<[O 'Gy`e-yB _U s" 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
0:$}~T9T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uJw?5kEbv< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
aM}9ZurI 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。
+Nt4R:N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~:ASv>m 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。。。
>JpBX+]5m 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
im<bo Mv 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)
+\eJxyO 下面是修改过的unary_op
M3tl4%j a:BW*Hy{\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
IO\l8G class unary_op
$1yO Zp5 {
lsz3'!%Y) Left l;
VOEV[?>ss K./qu^+k public :
;TAj;Tf]H |N)Ik8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*~#I5s\s! my (@~' template < typename T >
QAs)zl0 struct result_1
R#T-o,m {
>q eDb0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ykxk`SJ } ;
7%*#M#(T Xw?DN*`L template < typename T1, typename T2 >
nK>CPqB^( struct result_2
g)Lf^ {
TeHJj`rdAU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,aP6ct } ;
;wn9
21r y )QLR<wf template < typename T1, typename T2 >
`YNzcn0x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&
l>nzJ5? {
{wqT$( (< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@<\oM]jX }
bMO^}qR` YYWD\Y`8 template < typename T >
k@4N7} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}y(t')= 9 {
U=Ps# return OpClass::execute(lt(t));
.j]tzX }
i|eX X)$ X +`Dg:: } ;
Na0^csPm fap`;AuwK r w?wi}}gn 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
$ L*gtZ 好啦,现在才真正完美了。
q0.!T0i 现在在picker里面就可以这么添加了:
cl& w/OJ# (i~UH04r>s template < typename Right >
\<7Bx[/D4 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/Hr|u {
B2;P%B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`16'qc }
1j?P$%p 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。
Y~"tL(WfJl jPWONz(# &*`dRIQ] GwX)~.i pN9 ! 十. bind
z?byNd8 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。
VGS%U8; 先来分析一下一段例子
L!}!k N:? <ToS& $$9H1)Ny int foo( int x, int y) { return x - y;}
[JOa^U= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8E%LhA. bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
V:\:[KcL^ 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。
csP4Oq\g[ 我们来写个简单的。
A8%
e_XA 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F2N"aQ& 对于函数对象类的版本:
"n%j2"TYJj )N.3Q1g- template < typename Func >
0L}`fYf struct functor_trait
kckRHbeU {
&g:( I typedef typename Func::result_type result_type;
g}_2T\$k } ;
%1?t)Bg 对于无参数函数的版本:
Z(MZbzY7Hq lp`j3) template < typename Ret >
;4 ;gaf struct functor_trait < Ret ( * )() >
be+-p {
6#z8 %kaX typedef Ret result_type;
E !kN h } ;
'2^}de!E 对于单参数函数的版本:
01.q9AGy GfONm6A template < typename Ret, typename V1 >
Ao K9=F} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$kUB%\` {
P(aBJ*((~ typedef Ret result_type;
hK?GIbRZ } ;
ChiIQWFE 对于双参数函数的版本:
<B6md
i'R - Jaee,P template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"6U0
!.ro@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
d"|_NG` vr {
V( ELrjB0 typedef Ret result_type;
xlv(PVdn } ;
oCT,v 0+4O 等等。。。
e$9a9twl 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Wl| i$L)7 w%L4O;E]*{ template < typename Func >
7Z>vQ f B struct func_return
>CvhTrPI {
ka_m
Q<{9 template < typename T >
#9GfMxH struct result_1
?`RlYu {
ffP]U4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rN1]UaT } ;
;hQ[- h8/tKyr8( template < typename T1, typename T2 >
8ZtJvk` struct result_2
ag'hHFV {
@`[e1KQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[RBSUOF } ;
tl dK@!E3 } ;
]!ai?z%cK# ?d Jd7+A %bw+>:Tr 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[{Wo:c9Qq1 6FDj :~ template < typename Func, typename aPicker >
qc(e3x class binder_1
)>~jjR {
3EY Ed39E Func fn;
^\PRzY aPicker pk;
f0P,j~] public :
QGN+f) =-^A;AO( template < typename T >
x-i,v"8 struct result_1
S(.J {
nmpc<&<< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7rD 8 } ;
#M!u';bZ z}-CU GS template < typename T1, typename T2 >
gdIk%m4 struct result_2
6%V:Z {
0(i3RPIj\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_i>_S n1" } ;
1gK|n j \rGU){
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
b_sasZo SY
Bp-o template < typename T >
zU1D@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
> %KEMlKZ {
"E+;O,N- return fn(pk(t));
[pU(z'caS }
-W!M:8 template < typename T1, typename T2 >
4}C
\N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L9) gN.# {
y],opG6 return fn(pk(t1, t2));
z#gebr~_\ }
{N]WVp*R } ;
;BuMzG:tmZ &en2t=a eFsl 一目了然不是么?
gq?O}gVD 最后实现bind
Tu-lc) g7323m1= J4eU6W+ { template < typename Func, typename aPicker >
KKpM=MZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qG,h
1 {
TDw~sxtv& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
E^J &?- }
4Pr^>m #_^p~: 2个以上参数的bind可以同理实现。
}Bv1fbD4U 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。
xD*Zcw(vj~ 6n/=n%US 十一. phoenix
%3dc_YPS Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$-/-%= 2<*"@Vj for_each(v.begin(), v.end(),
od#Lad@p (
XOX$uLm do_
9 ] N{8 [
0Y!"3bw| cout << _1 << " , "
wdj?T`4 ]
gZ&4b'XS, .while_( -- _1),
^0"^ cout << var( " \n " )
`IlhLv )
{
1~]}K2 );
1D[V{)# 'bRf>= 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:
DI)"FOM6 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
64b AWHv operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l\0PwD 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[;hkT rXmrT%7k V=fu[#<@Ig template < typename Cond, typename Actor >
%@%rdrZ class do_while
Q.9,W=<6 {
+o3n%( ^~ Cond cd;
{8mJ<b>VA Actor act;
;Qy Ew5 public :
;Mq'+4$ template < typename T >
8;`B3N7 struct result_1
lI46
f {
FS8l}t typedef int result_type;
<VU-ja*(J } ;
\X6q A-Ht 27R4B
O do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w*"Ii%iA< AHr^G' template < typename T >
/V0Put typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`6-flc0r {
y}FG5'5$13 do
xN$V(ZX4 {
fFVQu\ act(t);
7V^j9TC }
K8KN<Q s] while (cd(t));
ug{sQyLN return 0 ;
|:SV=T: }
6Jy%4]wK } ;
ZuWhgnp fN{wP,jI }JOz,SQHP 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
O:+y/c 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。
/(||9\; 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。
^xk4HF 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。
Z}zka<y6K6 下面就是产生这个functor的类:
D]d! lMK/ :9&@/{W pHk$_t template < typename Actor >
)(YJ6l class do_while_actor
Z
OAg7 {
[
s/j?/9 Actor act;
&
:W6O)uY public :
`r&Ui%fk;0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5Th\wTh04 \3(s&K\Y6\ template < typename Cond >
o4 "HE* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
1Z_]Ge<a } ;
.rg "(I L4+R8ojG J7wwM'\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
gzK/ l: 最后,是那个do_
rx]Q,;" ku57<kb H[g i`{c class do_while_invoker
EQ"_kJ>81Y {
rY&lx} public :
6_8y Q template < typename Actor >
qc'KQ5w7! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
U4a8z<l$ {
FME,W&_d return do_while_actor < Actor > (act);
MC-Z6l2 }
=.J>'9 Q } do_;
-q)|I|y*7 |VE.khq# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\p\p~FVS 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
1h162 最后来说说怎么处理break和continue
e?XGv0^qu 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。
&9Z@P[f 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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