一. 什么是Lambda
9]k @Q_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
h{%nC>m; 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,
{j9{n j_K4;k#r 2M.fLQ? y&6FybIz class filler
N4v~;;@(
{
p*< 0"0 public :
aRj9E} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
X3{G:H0\p } ;
t)~"4]{*}D ~5NXd)2+Ks z6U\axO6 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:
[A~y%bI" QX!-B =m!-m\B/ X$HIVxyq2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(/z_Q{"N '9laa=H%8 VrHv)lUr 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,kiv>{ /$i.0$L
X.OD`.!> zZ7;jyD 二. 战前分析
T5R-B=YWu 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。
J*r*X. 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
<lgYcdJ *T-<|zQ EMh7z7}Rr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IshKH- /* --------------------------------------------- */
Vp#JS3Y vector < int *> vp( 10 );
8hu<E4]L transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|N4.u
_hM /* --------------------------------------------- */
&TnS4O sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&b.=M>\9Q /* --------------------------------------------- */
- \5v^l int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zpzK>DH( /* --------------------------------------------- */
:{PJI, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]q;Emy /* --------------------------------------------- */
x/NfZ5e0X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
SbND
Y{5RO :yL] ;J Cw
iKi^m ]}Mj)J" m 看了之后,我们可以思考一些问题:
O_2pIbh 1._1, _2是什么?
DjCqh-&L 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。
>NO[UX%yP 2._1 = 1是在做什么?
~,d,#)VE2q 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。
&c` nR< 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。
~xbe~$$Q@ 3]OE}[R &VhroHO 三. 动工
+@A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7yG#Z)VE Nu0C;B66 bh s5x T] R|qlZ template < typename T >
0m7Y>0wC6T class assignment
OPetj.C/a {
qPWP&k T value;
; PF`Wj public :
q YC;cKv assignment( const T & v) : value(v) {}
>Y&N8PHD template < typename T2 >
6 +Sxr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
GSY( } ;
}wWKFX 6~0$Z-);( j>*S5y.{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ot$-!Y;< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Av @b!iw+ @v$Y7mw3D Hj'x Atx5
#c!*</ class holder
O1rvaOlr {
!5wIIS:FT public :
7WZrSC template < typename T >
"HX<,l8f% assignment < T > operator = ( const T & t) const
pny11C {
zUDg&-J3 return assignment < T > (t);
"MxnFeLM# }
=AsEZ)" _ } ;
osciZ'~ TSA,WP\ {.n"Z 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
d]`CxI]
32l3vv.j static holder _1;
pEw"8U Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2^XGGB0 ioaU*% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
C#QpQg2 而不用手动写一个函数对象。
{Z{75} s|@6S8E yhlFFbU T}
`x- 四. 问题分析
<
|e,05aM 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
~Xr=4V:a+ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
2C2fGYu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
liEPCWl& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-VZ-<\uH 下面我们可以对这几个问题进行分析。
L%">iQOG# ?m![Pg% 五. 问题1:一致性
R[Ll59- 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
%el"BSB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~L]|?d" YTAmgkF\4 struct holder
r[1i*b$ {
<wZQc //
QS0:@.}$E) template < typename T >
(
Wa T & operator ()( const T & r) const
l|xZk4@_uE {
@HT% n return (T & )r;
NHB4y /2 }
Yaj0;Lo[wt } ;
OtSL*'7> hp8%.V$f 这样的话assignment也必须相应改动:
_\=`6`b) yphS'AG template < typename Left, typename Right >
'"y|p+=j: class assignment
D@G\7KH@ {
R=.4 Left l;
^
K|;~}P Right r;
]FD'5p{ public :
:z}MIuf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DQMHOd7g template < typename T2 >
l6(-I
Tb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
& +4gSr } ;
Pa(^}n| pkP?i5, 同时,holder的operator=也需要改动:
(E/lIou -yR.<KnL template < typename T >
[FK<96.nt assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
TqNadHQ {
dX\.t< return assignment < holder, T > ( * this , t);
XIvn_&d;G }
u4m,'XR Wf>zDW^"R 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。
<$6QDfa# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
gWrgnlq n$U#:aQE return l(rhs) = r;
:
m)
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。
3VI4X 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
iP@ZM=&wz h\7fp. template < typename Tp >
_tSAI class constant_t
;GVV~.7/ {
.U"8mP=& const Tp t;
:,WtR public :
?gJOgsHJP constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%Rz&lh/ template < typename T >
^F2b
hXE const Tp & operator ()( const T & r) const
!1n8vzs"c {
6}4'E return t;
qP2ekI:y }
Dw=gs{8D } ;
3=
DNb+D! WJNl5^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M~WijDj 下面就可以修改holder的operator=了
k=4N(i/s A
6OGs/:& template < typename T >
a^Tmu assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CSGz3uC2D {
g8Q5m=O* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
RletL) }
<EPj$:: rEHk w
' 同时也要修改assignment的operator()
AtU v71D: lZyG)0t,g template < typename T2 >
.Q@S #d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W?0 lV5/ 现在代码看起来就很一致了。
6el;Erp P~s$EJL* 六. 问题2:链式操作
&FH2fMLQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nl(WJKq' 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。
nL$x|}XAcj 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
c1$ngH0 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。
1z&Ly3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
D\@m6=L CbPuoOl template < typename T >
GuGOePV struct result_1
J8M$k/"X {
KhCzD[tf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
QCH}-q) } ;
Ypeiy`. 2<`.#zIds 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:
{%VV\qaC yu6`66h) template < typename T >
JJltPGT~Oa struct ref
|o2sbLp {
z
>YFyu#LF typedef T & reference;
~by]xE1Eg } ;
Xg=x7\V template < typename T >
M
t*6}Cl struct ref < T &>
2$14q$eb {
&?uz`pv2 typedef T & reference;
*[r! } ;
`6[I^qG". K,6b3kk 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=/u%c!
U3izvM template < typename T >
o]ag"Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6\u!E~zy {
EyI}{6~F return l(t) = r(t);
bn(`O1r[( }
$`8Ar,Xz` 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
[U@*1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
tV_t6x_. CW)Z[<d8 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
&O)&k _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/wxE1][. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:-iMdtm +5 调用divide的对象返回一个add对象。
rUlS'L;$" 最后的布局是:
b1gaj"] Add
g
^!C / \
C@Nv;;AlU Divide 5
8 F2| / \
kWlAY% _1 3
Gy,u^lkk: 似乎一切都解决了?不。
Z2Zq'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。
/w8"=6Vv~ 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。
D?~8za`5 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:
uK("<u| F(
Ak template < typename Right >
~"lJ'&J} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R#n%cXc| Right & rt) const
`gpQW~*R-; {
KQld YA|m return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rVtw-[p }
\dlph 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7
uMd
ZpD 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。
dI*'!wK 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。
`p0ypi3hn 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。
<e)o1+[w 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。
x1gx$P 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?
6yu]GK}es 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:
8ZcU[8r G\/"}B:( template < class Action >
?Pwx~[<1"" class picker : public Action
B/J&l {
EPX8Wwf public :
sM\lO picker( const Action & act) : Action(act) {}
y/? &pKH^ // all the operator overloaded
]h!`IX } ;
BHj\G7,S E2AW7f(/ 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。
V (rr"K+ 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:
maSgRf[g -6=<#9R template < typename Right >
~vgA7E/XV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Qn:kz*: {
a
:HNg return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Nf9fb? }
`nJu?5 k_GP>b\"k Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"Vd_CO 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。
*Q}[ ]g >0Ev#cX4 template < typename T > struct picker_maker
E1Q0k5@ {
T~gW3J typedef picker < constant_t < T > > result;
9l+{OA } ;
N;HIsOT}t template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5V-jMB {
},+~F8B typedef picker < T > result;
LH]CUfUrUE } ;
ad n|N TSL9ax4j 下面总的结构就有了:
Nm]%
} 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。
vt]F U< 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。
O.k\]' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
rUwE?Ekn/ 至此链式操作完美实现。
VY'Q|[ Xt,X_o2m|] TYjA:d9YH 七. 问题3
FfM nul 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。
X)uDSI~ gbOCR1PBg template < typename T1, typename T2 >
FUeq
\Wuo ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$W!]fcZlB {
oEzDMImJ5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#Ws53mT }
C|z%P}u#p w;yx<1f 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
H`<?<ak6'M 9Z!lmfnJ template < typename T1, typename T2 >
f =_^>>. struct result_2
6w#nkF {
02 f9 w V typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
aqQ o,5U> } ;
p$!@I #q4*]qGHm 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?
W\ULUK 这个差事就留给了holder自己。
zS%
m_,t sQk|I x (zah890// template < int Order >
0 K3Hf^>m class holder;
*q"G } template <>
fykI,! class holder < 1 >
;?im(9h"v! {
sX'U|)/pD public :
:{CFTc5:A template < typename T >
+Hy4s[_| struct result_1
:Kay$r0+ {
{a4xF2 typedef T & result;
+#v4B?NR } ;
:c;_a-69 template < typename T1, typename T2 >
5!:._TcO struct result_2
>6K4b/.5w {
]N\6h(**wy typedef T1 & result;
fu>Qi)@6a1 } ;
eJf>"IF- template < typename T >
r
}
7:#XQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S_T {
FH
-p!4+] return (T & )r;
CveWl$T12 }
||gEs/6- template < typename T1, typename T2 >
!d|8'^gc typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B?TpBd {
+G\0L_B return (T1 & )r1;
%QE5<2k }
qnTi_c } ;
0Q*-g}wXfS ;E2~L template <>
BGA%"b class holder < 2 >
G*Ib^;$u {
)ys=+Pz public :
=u[rOU{X"W template < typename T >
v+7*R)/ struct result_1
${0%tCE {
6o9sR)c
? typedef T & result;
Ahd\TH } ;
N7+#9S 5fv template < typename T1, typename T2 >
&V FjHW struct result_2
q'fPNQg {
Yg|l?d" typedef T2 & result;
j`+0.Zlq } ;
WkcH5[ template < typename T >
T!&jFy*W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1uY3[Z9S {
2]?w~qjWm return (T & )r;
+3NlkN# }
BUcaj.S template < typename T1, typename T2 >
o+]Y=r2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2U=/<3;u {
?7fQ1/emhO return (T2 & )r2;
yV 9]_k }
)vEHLp. } ;
(<d&BV- " @);!x41f J1gEjd 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
t+W=2w& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
uv~qK:Nw( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
A}t&- A;kw}! return l(i, j) = r(i, j);
"2#-xOCO 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+qh <
Fj> p ,[XT`q^ return ( int & )i;
?' ez.a} return ( int & )j;
O$<%z[ 最后执行i = j;
@~!-a
s7 可见,参数被正确的选择了。
0]h8)EW xnRp/I %X0NHta~@ ]@ Sc} Wd^F%)( 八. 中期总结
23(E3:. 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:
xtIehr0{$I 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
gvTOCF 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4B3irHs\Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cAKoPU>U )D"G3g. mNnw G);$ \:q e3Q 8~[C'+r Tk v 九. 简化
WFeMr%Zqh> 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。
qm'C^X? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f,`}hFD 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:
avxn }*:X. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5|~r{w)9 +-*/&|^等
4xAlaOw5M 2. 返回引用。
CtC`:!Q =,各种复合赋值等
\9|] 3. 返回固定类型。
T956L'.+G 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~&[P`
Z$ 4. 原样返回。
n6!Ihip$ operator,
Z1V'NJI+ 5. 返回解引用的类型。
Y?vm%t`K operator*(单目)
P8,{k 6. 返回地址。
1$!RKqT operator&(单目)
q5\LdI2 7. 下表访问返回类型。
9+is?Pj operator[]
Am0.c0h 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'd.@4 9
operator<<和operator>>
y~A7pzBZ= P'~3WL4MKs OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
X5[sw;rk 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?0Zw ^a xII!2. template < typename Left >
^umAfk5r?H struct value_return
@7'gr>_E {
RUu'9#fq template < typename T >
Njje g9 f struct result_1
cn:VEF:l {
69yyVu_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"O
"@HVF@ } ;
B.#0kjA} (p!AX<=z template < typename T1, typename T2 >
tm? struct result_2
B,T.bgp\ {
xW~@V)OH typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%xz02$k } ;
5Ncd1 } ;
U+
=q_ <
=`H(`2 ^(:Rbsl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
lc7]=,qyF *
=l9gv& 下面我们来剥离functor中的operator()
ZT#G:a 首先operator里面的代码全是下面的形式:
' M!_k+e QCw<* Id+ return l(t) op r(t)
?dYDfyFfB return l(t1, t2) op r(t1, t2)
04t_ return op l(t)
FC#Qtu~J return op l(t1, t2)
J4i0+u return l(t) op
RI=B(0A return l(t1, t2) op
}f}&|Vap return l(t)[r(t)]
e|P60cd / return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
M> < Fz% n!d 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:
yrX]w3kr% 单目: return f(l(t), r(t));
tJP(eaqZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
n9^zAcUbAW 双目: return f(l(t));
AdNsY/ Y( return f(l(t1, t2));
0% /M& N 下面就是f的实现,以operator/为例
RZZB?vx vY6|V$ struct meta_divide
uu>g(q?4II {
5tL6R3 template < typename T1, typename T2 >
/<@tbZJ*8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
tj3p71% {
;b^@o,= return t1 / t2;
]rS+v^@QH }
0Ju{6x(|
} ;
RjT[y: ! ^RyrUb 这个工作可以让宏来做:
`W9_LROD -Da_#_F #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!v-(O"a template < typename T1, typename T2 > \
]%." static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\0$?r4A 以后可以直接用
?@nu]~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
e\89;) 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
0V^?~ex (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
AA66^/t U5klVl loZfzN&6A 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
it.l;L_nW ,=mn* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=X`/.:%|[ class unary_op : public Rettype
olqHa5qn {
NYCkYI Left l;
cIgF]My*D@ public :
Po2YDj` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P=h2Z,2 a^2?W template < typename T >
s:jwwE2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8Hhe&B {
h\1_$ac return FuncType::execute(l(t));
?.T=(- }
V3jx{BXs2 wj/r)rv
E template < typename T1, typename T2 >
,xGlWH wrY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.G^.kg , {
a9"Gg}h\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Y A;S'dxY }
4Ld0AApncy } ;
XpM#0hm t+vn.X+& w_9:gprf 同样还可以申明一个binary_op
{&/q\UQ r+) A)a, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
GE"#.J4z class binary_op : public Rettype
s |qB; {
bJ9>,,D Left l;
5H<r I? Right r;
TIS}'c'C public :
=6? 3c\ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N 4Dyec\ JK,k@RE y] template < typename T >
75{QBlf<
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o\2#o5# {
5^tL# return FuncType::execute(l(t), r(t));
t+ Fm? }
:)bm+xWFF 2TiUo(MK template < typename T1, typename T2 >
DN!:Rm uc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z5\u9E"] {
WFy90*@Z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jiz"`,-},O }
NO"=\Zn6 } ;
h@/c76}f6p ><5tnBP|+L H$WuT;cTE 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
%J7 ;b<}To 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'Aai.PE: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,+%$vV
.g\ 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。
Bxak[>/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
rs'~' Y 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。。。
^#p Su 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ho;Km 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)
vfm|?\ 下面是修改过的unary_op
T/UhZ4(V <e)3 j6F! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\A
Y7%> class unary_op
cYq<.A(hVj {
2t*@P"e! Left l;
Fz~-m# Ts Zm^4p{I%o* public :
S~/zBFo- TnCN2#BO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Zw`Xg@;xP 6m|j "m template < typename T >
3u3(BY{"\F struct result_1
98x]x:mgI_ {
m
=
"N4! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
M9[Fx=
qY } ;
)E'iC 8S "vRR template < typename T1, typename T2 >
X~T"n<:a> struct result_2
~8o's` {
mvyqCOp 0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d:|X|0#\uH } ;
eR4%4gW) TLU^ad#9E template < typename T1, typename T2 >
06|+_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9#IKb:9k {
9s8B>(L return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Pq ZMuUd }
mx y> Py3Xvudv template < typename T >
,b%T[s7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.^6"nnfA# {
k4FxdX return OpClass::execute(lt(t));
C0|<+3uND= }
q90eB6G0g (,#Rj$W } ;
jO)UK.H# 7{e0^V,\k FIG3P)) 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{gt2OWqX 好啦,现在才真正完美了。
mf^=tZ 现在在picker里面就可以这么添加了:
@0S3`[/U rnz9TmN:*1 template < typename Right >
6Lk<VpAa picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Bvj-LT=) {
(\}>+qS[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
mojD }
;3wj(o0 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。
{1,]8!HBJ eY^;L_7}p mZDL=p bU9B2'%E 28>PmH]7 十. bind
GP6-5Y"8 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。
c|OIUc 先来分析一下一段例子
JfS:K' \' (_r H)tnxD0) int foo( int x, int y) { return x - y;}
+`4`OVE_# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HL-zuZa`Ju bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
U9GmkXRix 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。
R
L&z\S 我们来写个简单的。
4X,fb` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ov>Rvy 对于函数对象类的版本:
d1$3~Xl] O]rAo template < typename Func >
\-3\lZ3qj struct functor_trait
QB p`r#{I{ {
qd\5S*Z1 typedef typename Func::result_type result_type;
"e.QiK } ;
/c/t_xB 对于无参数函数的版本:
?0k(wiF _q*4+x template < typename Ret >
AY{#!RtV struct functor_trait < Ret ( * )() >
O9y4.`a" {
,Y
1&[ typedef Ret result_type;
^3B)i= } ;
F)P"UQ!\ 对于单参数函数的版本:
8`Wj 1 ,q M ,qX template < typename Ret, typename V1 >
r~ gjn`W struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:C6 {
$B6CLWB typedef Ret result_type;
g=w,*68vuy } ;
x;A"S 对于双参数函数的版本:
$50rj VxD_:USIF template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
h%'4V<V struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Wr3j8"f/ {
B&^WRM;7t typedef Ret result_type;
e1Kxqw7 } ;
(eX9O4 等等。。。
6{h+(|.( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kO3{2$S6 a^yBtb~,P template < typename Func >
3#fu;??1. struct func_return
D(3\m) {
[$; \1P/ template < typename T >
'[u=q
-Lv struct result_1
f8]Qn8 {
$@m)8T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3f'dBn5 } ;
qk}(E#.>F\ Cj). template < typename T1, typename T2 >
P'o:Vhm_H struct result_2
mKWfRx*UdG {
(hywT)#+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vCC}IDd } ;
]8,:E ]`O } ;
.54E*V1 Q_}i8p' [~&C6pR 最后一个单参数binder就很容易写出来了
k~|nU a`}b'X: template < typename Func, typename aPicker >
bkmW[w:M class binder_1
L||_Jsu {
T';<;6J** Func fn;
nnBgTtsC] aPicker pk;
urGk_.f public :
2u9^ )6/ _!FM^N}| template < typename T >
)tQG5.to struct result_1
1](5wK-Z {
; n2|pC^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UN`F|~@v } ;
ZdQm&? XQEGMaZ template < typename T1, typename T2 >
KZ
ezA4 struct result_2
\ iL&Aq}BO {
&y1' J typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$cO"1mu } ;
#plwK-tPR o l67x binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
eqbxf#H! ^G63GYh]y template < typename T >
|(Zv
g}c_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S=O/W(ZB {
m:TS
.@p return fn(pk(t));
)>LQ{X. }
]Jj\** template < typename T1, typename T2 >
~CRr)(M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jY-i`rJN {
,hK0F3?H> return fn(pk(t1, t2));
L K9vvQz }
=
PldXw0 } ;
+MC>?rr_u cL*D_)?8 &Pt| 一目了然不是么?
<\x/Y$jm0n 最后实现bind
/_rAy [!{*)4$6 ?8Cxt|o> template < typename Func, typename aPicker >
);$Uf!v4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Oa~t&s {
aPB %6c= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
TQK>w'L }
xc R wd*i~A3+? 2个以上参数的bind可以同理实现。
q
/|<>s 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。
H;s0|KRgJ xk86?2b{) 十一. phoenix
[8Ub#<]] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~/[cZY@ q=bJ9iJsq for_each(v.begin(), v.end(),
-!">SY\ (
t=S94^g do_
F=B>0Q5 [
5gI@~h S cout << _1 << " , "
FHM^x2 ]
\WouTn .while_( -- _1),
9`.b cout << var( " \n " )
gq[}/E0e )
)rhKWg );
J~ v<Z/gm
-N5r[*> 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:
(W3R3>; 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
x:;8U i"&B operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*|$s0ga C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?Pl>sCFm~ ,k{{ZP
P /c/!13| template < typename Cond, typename Actor >
FO3!tJ\L class do_while
p(nC9NGB {
RZ|s[bU Cond cd;
D8`,PXtV Actor act;
dSIMwu6u public :
0g]ABzTn template < typename T >
sPkT>q struct result_1
\C}tK,79 {
Jd1eOeS typedef int result_type;
9jaYmY]~ } ;
,PRM(n - ~<v`&Gm?" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
o1zc`Ibd K+T`'J4 template < typename T >
.j7|;Ag typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zd#qBj]g {
a;*&q/{o do
BHZGQm {
.RJvu$U2j act(t);
e"^1- U\ }
e
yTYg while (cd(t));
U0jq.]P return 0 ;
PK3T@Qv89 }
RG*Nw6A } ;
#J2856bzS :Oq!.uO _?q\tyf3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4D\_[(P 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。
T^A:pL1 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。
H7qda'%> 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。
V7rcnk# 下面就是产生这个functor的类:
f+<-Jc ^o?.Rph|i] HLk}E*.mC template < typename Actor >
i7 p#%2 class do_while_actor
9SAyU%mS: {
r T*:1 Actor act;
*"9b?`E public :
$:
Qi9N do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
% j^= 2d$hgR#v template < typename Cond >
B*D`KA picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zhN'@Wj'_ } ;
b;x^>(It Y/@4|9! 4|++0=#D$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5vP*oD 最后,是那个do_
6x[gg !;85 "F%cn@l PkG+`N class do_while_invoker
rm"bplLZA {
`86 9XE public :
?"sk"{ template < typename Actor >
/ebYk-c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$,h*xb. {
#~p1\['|M return do_while_actor < Actor > (act);
~@sx}u }
0Y!Bb2m } do_;
{W0]0_mI( I S!B$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-{L[Wt{1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[
8v)\lu 最后来说说怎么处理break和continue
Gm>8=
=c 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。
WVwNjQ2PM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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