一. 什么是Lambda
RP|`HkP-2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Nx;~@ 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,
wJqMa9| 8Fh)eha9f wHLLu~m\ N~gzDQ3 class filler
Jpq~ {
M_f:A public :
.{^5X)
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e9tjw[+A } ;
2,F.$X 6MW{,N !<";cw(q 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
@mBQ?;qlK 0+ '&`Q!u -2[a2^a' >=>2m2z= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
j$:~Rek }X6m:#6 *^4"5X@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:Yl-w-oe 3d]S!=4H" B9 uoVcW J@'wf8Ub 二. 战前分析
^CX6&d 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。
G` A4|+W" 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
,4$>,@WW~ T^KKy0ZGM X_h}J=33Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~mxO7cy5Cg /* --------------------------------------------- */
Fxz"DZY6 vector < int *> vp( 10 );
t*u:hex transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
eym4=k ~ /* --------------------------------------------- */
]ieeP4* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
KpGhQdR# /* --------------------------------------------- */
f6Ah6tb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>GRxHK@G /* --------------------------------------------- */
F41=b4/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(A#^l=su /* --------------------------------------------- */
a=2%4Wmz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
EQM{ +<C!U' H{wl% G 7:1Lol-V 看了之后,我们可以思考一些问题:
5j(k:a+!H 1._1, _2是什么?
ez$(c 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。
Lf&kv7Wj 2._1 = 1是在做什么?
ga +dt 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。
|{ip T SH 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。
o+'6`g'8 w?[u pn:K
8A#;WG 三. 动工
y6a3tG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
77Dn97l)& 7[)E>XRE XL^GZ xJe%f\UDu template < typename T >
})%{AfDRF class assignment
Zh~'9 JH {
&D<y X~ T value;
<hyKu
public :
?J0y| assignment( const T & v) : value(v) {}
l/5
hp. template < typename T2 >
i
ct]) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W>r+h-kR } ;
\FaP|28h 1% ` Rs
8s@3hXD& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%|oym.-I6
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
m&3xJuKih d=/F}yP~?s %cn<ych
G ]SEZaT class holder
Lg hfM"g {
HoAy_7-5 public :
.%-8 t{dt template < typename T >
.}+}8[p4l assignment < T > operator = ( const T & t) const
8Zdn, }Z {
UiNP3TJ'L return assignment < T > (t);
:`sUt1Fw. }
er\|i. Y } ;
-Y8B~@]P? 6S#Cl>v *Pr )% 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:
zt%Mx>V@ /$m;y[[ static holder _1;
ALHIGJW:6$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xIn:ZKJ' *^`Vz?g< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XWw804ir 而不用手动写一个函数对象。
q^nVN# :(%5:1W &^nGtW%a 9 U0+-W07> 四. 问题分析
O6Y0XL 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。
2g<Xtt7+o 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。
G~m<; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Q2>gU# 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B5QFK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\2z>?i) AXB7oV,xt 五. 问题1:一致性
CC`JZ.SO 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?|
I1J-)R+ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v[<T]1=LRC 9YGY,sx struct holder
4M T 7 `sr {
fQFk+C //
UF|p';oom template < typename T >
^J{:x T & operator ()( const T & r) const
HOi`$vX}N {
CJyevMf' return (T & )r;
k:%%/ }
(k P9hcV } ;
^z\cyT%7t kx CSs7J/ 这样的话assignment也必须相应改动:
\7_y%HR r_d!ikOT( template < typename Left, typename Right >
qgB_=Q#E class assignment
)%]J>&/0J {
gDzK{6Z} Left l;
,: ^u-b| Right r;
+|f@^- public :
}7X%'Bg=M assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p[cX O= template < typename T2 >
0YHFvy) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xC?h2hIt } ;
0IpmRH/ NVs@S-rpX 同时,holder的operator=也需要改动:
F[0]/ W9)&!&<o template < typename T >
nDW9NQ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
svSVG:48 {
snJ129}A return assignment < holder, T > ( * this , t);
@XVTU }
T;#FEzBz #/]nxW.S 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
ElXFeJ%[G 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~5g ~;f[4 YK\X+"lB return l(rhs) = r;
ctUp=po 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
`x|?&Ytmf9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Mfs?x
a NO3/rJ6- template < typename Tp >
K%d&EYoW] class constant_t
Je{ykL?N {
BuwY3F\-O const Tp t;
S[N5 ikg public :
[!z,lY> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
y)pk6d template < typename T >
he4(hX^ const Tp & operator ()( const T & r) const
nrb Ok4Dz {
Yz b XuJ4 return t;
]{iQ21`a- }
,s(,S } ;
HV.t6@\}; c|%6e(g"L 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
A's{j7 下面就可以修改holder的operator=了
PM+[,H ys~x$ template < typename T >
OYd !v`< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
putrSSL} {
d5.4l&\u return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
JO;Uus{? }
TN.rrop`#g OH88n69 同时也要修改assignment的operator()
@VBcJ{e, w &(ag$p' template < typename T2 >
+H.`MZ= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xmG<]WF>E 现在代码看起来就很一致了。
liZxBs
:%i "{n&~H` 六. 问题2:链式操作
p[-O( 3Y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Q@niNDaW2 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
*fdTpXa 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
`gJ(0#ac 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
~zgGa:uU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>V937 <[v[ci template < typename T >
%*U'@r(A struct result_1
6mE\OS-I {
d1*<Ll9K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[e
q&C_|D } ;
),)lzN%! @,}UWU 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
(mOtU8e TseGXYH template < typename T >
=-T]3! struct ref
j+!v}*I![ {
h 0|s typedef T & reference;
N;R^h? ' } ;
E@\e$?*X template < typename T >
,_P-$lB struct ref < T &>
9$Y=orpWxr {
so;
]& typedef T & reference;
jylD6IT } ;
wq{hF< ~rm_vo 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t7pFW^& $xqa{L%B template < typename T >
LP-o8c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{I((p_ {
{vj)76%y return l(t) = r(t);
FwK]$4* }
Om<a<q 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。
0_/[k*Re 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>!JS:5| N mG# 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
_g8yDfcLG _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+t.b` U`- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
AX INThJ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6Zo}(^Ovz 最后的布局是:
+_!QSU,@ Add
_{>vTBU4F / \
=wJX0A| Divide 5
*a)n62 / \
`V1]k_h _1 3
o-\[,}T)M 似乎一切都解决了?不。
V9vTsmo( 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。
Wqnc{oq|$ 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。
B~mj 8l4 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:
=I<R! ZSN }bDm@NU template < typename Right >
kM6
Qp assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[0of1eCSl Right & rt) const
GyIV
Hby {
O1lNAcpeM return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|pK!S }
\+etCo
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
R-:2HRaA 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。
_$'ashF 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。
>z03{=sAN 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。
W!X@ 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。
dM5-; 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?
sB</DS 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:
T%Lx%Qn uH]OEz\H' template < class Action >
|>Vb9:q9Po class picker : public Action
*|0 -~u%q {
.8R@2c`}Cs public :
eDMO]5}Ht picker( const Action & act) : Action(act) {}
9p/Bh$vJ // all the operator overloaded
zda 3
,U2o } ;
Uly ue 3<!7>]A 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。
Wri<h:1 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:
8Wx=p#_ x4 yR8n( template < typename Right >
8r{.jFGv picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
O?2DQY?jT {
tYS06P^< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*T/']t }
'NmRR]Q9 wz%-%39q% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}j%5t ~Qa 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。
/7kC< +rd+0 `}C template < typename T > struct picker_maker
xEI%D|)< {
+whDU2 " typedef picker < constant_t < T > > result;
wp_0+$?s } ;
t# i#(H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nUO0Ce {
CrLrw T typedef picker < T > result;
}tz7b# } ;
aOp\91
;I}fBZ3
下面总的结构就有了:
b9krOe*j 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。
CTb%(<r 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。
mt
.sucT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
KoT\pY^7\ 至此链式操作完美实现。
rp$'L7lrX >6T8^Nt 'DR!9De 七. 问题3
LoV<:|GTI 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。
ax`o>_) 9w"*y#_ template < typename T1, typename T2 >
4 KiY6) ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6m93puY`7 {
V0@=^Bls return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
KO [Yi }
tw;}jh )5,v!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:
6Mf0`K \e*]Ls#jS template < typename T1, typename T2 >
dV_G1' struct result_2
th_oJcS {
dPlV>IM$z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
P
pb\6|* } ;
lA]8&+,ZM ^q5#ihM 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?
iS^QTuk3% 这个差事就留给了holder自己。
`yyG/l 0mE 0 j L *wYx| template < int Order >
SUiOJ[5, class holder;
B\~}3!j template <>
-@'FW*b class holder < 1 >
K;?+8(H {
XFl6M~ c public :
7!1S)dup template < typename T >
D.:Zx struct result_1
aE8VZ8tvq {
ch]IzdD typedef T & result;
* 4'"2" } ;
7CysfBF0g template < typename T1, typename T2 >
O.? JmE struct result_2
>4TO=i {
K(4_a``05 typedef T1 & result;
=_CzH(=f# } ;
dtDFoETz template < typename T >
Wtnfa{gP% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
I9^x,F"E] {
vx
=&QavL return (T & )r;
-"x$ZnHU }
)%TmAaj9d template < typename T1, typename T2 >
43cE`9~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$4\j]RE! {
_`X:jj> return (T1 & )r1;
tQVVhXQ7 }
5P bW[ } ;
kh<2BOV q.vIc
?a template <>
?6!LL5a. class holder < 2 >
PT
~D",k {
T{"(\X$ public :
BT$_@%ea& template < typename T >
ib m4fa struct result_1
9c],<;{' {
BtZ yn7a typedef T & result;
SbZ6t$" } ;
crCJrN= template < typename T1, typename T2 >
z?zL9 7H struct result_2
4-w{BZuS {
DG/Pb)%Y
typedef T2 & result;
KvSG; } ;
hTkyz
la template < typename T >
7)m9"InDI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xno\s.H%] {
ICCc./l| return (T & )r;
#ob/p#k }
?2a $*( template < typename T1, typename T2 >
1YA% -~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Xj*Wu_ {
& kIFcd@ return (T2 & )r2;
y(Td/rY. }
G3]4A&h9v~ } ;
0(Ij%Wi, Z)!C'c b QJNFA}*> 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> >。
qR.Q,(b| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
e!`i3KYn" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`/g
UV VQI3G return l(i, j) = r(i, j);
0YzpZW"+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
zi:BF60]= <#.g=ay return ( int & )i;
b-y return ( int & )j;
wBzC5T%, 最后执行i = j;
MDN--p08 可见,参数被正确的选择了。
iE{&*.q_}> _wcNgFx VpUAeWb \jA~9 P2!C|SLK 八. 中期总结
\9d$@V 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:
l~.-e^p? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%SI'BJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bcR_E5x$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
z~Q)/d,Ac tDo"K3 }Lv;! -/k 3a*$/ h~26WLf. #%s#c0TX 九. 简化
"j-CZ\]U| 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。
_6Ha 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
J;%Xfx] 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:
YP9^Bp{0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
G
j1_!.T +-*/&|^等
C>~TI,5a3 2. 返回引用。
{t!!Uz 7 =,各种复合赋值等
P$sxr 3. 返回固定类型。
KgG4*< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
IAEAhqp 4. 原样返回。
2Hdu:"j operator,
fLVAKn 5. 返回解引用的类型。
qNr}
\J| operator*(单目)
uocGbi:V'; 6. 返回地址。
P_dJZ((X operator&(单目)
TKjFp% 7. 下表访问返回类型。
yBRC*0+Vy operator[]
8D].MI^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
h1{3njdr operator<<和operator>>
'!$%> ||S KU;9}!# 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。
5coZ|O&f8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*qMY22X s79r@])= template < typename Left >
T)CP2U struct value_return
hEk$d.!} {
'n|5ZhXPB template < typename T >
c)tfAD(N8x struct result_1
<t,x RBk {
ZC}QId typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_
J[ } ;
B?qjkP 'RRE|L, template < typename T1, typename T2 >
y?:.;%!E struct result_2
\;-|-8Q {
= f i$}>\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$A`VYJtt# } ;
g*"P:n71 } ;
+MLVbK Rh |nP&6 $kKjgQS( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:@)>r9N @o6L6Y0Naa 下面我们来剥离functor中的operator()
QIgNsz 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`@
FYkH HKr
Mim- return l(t) op r(t)
7yba04D) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
9mFE?J return op l(t)
O<\@~U return op l(t1, t2)
N !|wo: return l(t) op
,: ->ErP return l(t1, t2) op
N36_C;K-z return l(t)[r(t)]
CA#,THty return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3&/Ixm: FE{FGMq 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
+U.I( 83F 单目: return f(l(t), r(t));
9I/N4sou return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
MxGW(p 双目: return f(l(t));
p^u:&Quac return f(l(t1, t2));
@<Yy{~L| 下面就是f的实现,以operator/为例
^BL"wk n}77##+R&C struct meta_divide
2[;_d;oB @ {
z"4~P3>{g template < typename T1, typename T2 >
6u}</>} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
L~>i, {
XS BA$y return t1 / t2;
I0RvnMw }
_{Hj^}+$ } ;
k: ;WtBC6j {vO9ptR; 这个工作可以让宏来做:
(%:c#;# v 6Vcjm #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
BV+ Bk+ template < typename T1, typename T2 > \
_\HQvH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zNuJj L 以后可以直接用
,i@:5X/t DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!&Pui{F 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
PAOJ\U (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。。。)
@oad,=R& =iD3Yt 14'45 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
kn"(A.R )@'}\_a3[] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'oC)
NpnH class unary_op : public Rettype
PIpi1v*qz {
$"&{aa Left l;
m7>JJX3=< public :
dmN&+t unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E1U",CMU *U\`CXn; template < typename T >
a+T.^koY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
78%~N`x7 {
QS]1daMIK< return FuncType::execute(l(t));
Sa`Xf\ }
az|N-?u {Fe[:\ template < typename T1, typename T2 >
;
p {[1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yN
s,Ll~ {
*%t^;&x? return FuncType::execute(l(t1, t2));
^UhBH@ti }
h@]XBv } ;
_1L![-ac usL*
x9i Y0K[Sm> 同样还可以申明一个binary_op
2oRg 2R} c>~*/%+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fku<,SV$O4 class binary_op : public Rettype
4u47D$= {
ZH)="qx[ Left l;
PO7Lf#9] Right r;
"E?2xf|. public :
M$8^91%4B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
TLe~y1dwY= \1 &,|\E# template < typename T >
x&T [*i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^vO+(p {
58J}{Req return FuncType::execute(l(t), r(t));
TNh1hhJ$b }
BV upDGh3 - kwXvYu\ template < typename T1, typename T2 >
YLE!m? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`eCo~(Fy {
o/Q;f@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ab"@714@ }
25[I=ZdS } ;
P8)=Kbd aL&7 1^R, 0h\smqm 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
zZ323pq 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|! E)GahM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&&:YVd
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。
pF Rg?- 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V<uR>TD( 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。。。
g($DdKc|g 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}n2M G 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
8tFoN*M 下面是修改过的unary_op
B1C-J/J @A89eZbW template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
LS*y class unary_op
wlk4*4dKn {
2Kyl/C, Left l;
q):5JXql~ =~H<Z LE+ public :
kB|B ~%=MpQ3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&*G#H~\ ?!cvf{a template < typename T >
,N[7/kT| struct result_1
C3],n {
^o1*a&~J@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a$" Hvrj } ;
*b/`Ya4 Dq5j1m. template < typename T1, typename T2 >
$?<Z!*x struct result_2
u TK,& {
/1Q(b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;y\IqiA{o } ;
DB:+E|vSD au=o6WRa template < typename T1, typename T2 >
fM63+9I)\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~ZEmULKkR {
dA0.v+Foz" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`~Zs0 }
_:C9{aEZb 4VCOKx template < typename T >
5b[jRj6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s4SG[w!d {
yXF?H"h( return OpClass::execute(lt(t));
ws|;` }
GlT7b/JCG S=nzw-(I } ;
Vle@4]M\ "a"]o muZ~*kMc 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
6&l+0dq 好啦,现在才真正完美了。
@I/]D6
~" 现在在picker里面就可以这么添加了:
@$c\dvO ); dT_ template < typename Right >
.CU5}Tv- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
YmgLzGk` {
:1^R9yWA4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
SNE#0L'} }
3G~@H>j 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。
#K Xa&C d'$T4yA kO{s^_qR^c rZ^v?4Z\ ,o,I5>` 十. bind
#w-xBM
@ 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。
e\JojaV 先来分析一下一段例子
fKeT~z{~ UE ,t8j _DNHc* int foo( int x, int y) { return x - y;}
Z%Zd2
v bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
),!;| bh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
LLXVNO@e+ 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。
#ap9Yoyk\ 我们来写个简单的。
,|plWIl~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$3uKw!z 对于函数对象类的版本:
)
^3avRsC _Bp1co85MQ template < typename Func >
oK%K}{` struct functor_trait
*9c!^$V {
e=;AfK typedef typename Func::result_type result_type;
7=OQ8IM! } ;
?6jkI2w 对于无参数函数的版本:
>Ll$p0W | j a- template < typename Ret >
jSuL5|Gui struct functor_trait < Ret ( * )() >
{aC!~qR {
0,rTdjH7 typedef Ret result_type;
g
HbxgeL } ;
k{$ ao 对于单参数函数的版本:
T%n2$ X2i}vjkY template < typename Ret, typename V1 >
pzgSg[| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
,b;{emX h {
o9S+6@ typedef Ret result_type;
TkO[rAC } ;
-yg?V2 对于双参数函数的版本:
^ Dt#$Z ;6{@^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
JS>Gd/Jd struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
JiU9CeD3 {
3y~r72J typedef Ret result_type;
(q7
Ry4- } ;
~ Yngkt 等等。。。
y&= ALx@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
wL^%w9q- t/PlcV_M" template < typename Func >
9bq<GC'eX8 struct func_return
5pRV3K{H {
JQ-gn^tsy template < typename T >
F5qFYL; struct result_1
1#4PG'H {
okFvn; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O8W7<Wc|z } ;
n%\
/J R?EASc!b template < typename T1, typename T2 >
$VQtwuYt struct result_2
h<\_XJJ {
"A)(" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'iY*6<xS< } ;
~b|`'kU } ;
Ep4Hqx $ K!mOr <x),,a=X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
?P7]u>H OcSEo7W template < typename Func, typename aPicker >
CCGV~e+ class binder_1
T4;T6 9j;, {
;|cTHGxbE Func fn;
@i3bgx>_o aPicker pk;
eb8w~ public :
L~^*u_U] LN_OD5gZ template < typename T >
$8BE[u|H2 struct result_1
Sj(F3wY {
Jj^GWZRu typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=4 X]gW } ;
Fequm+ g+C!kaC) template < typename T1, typename T2 >
Gj /3kS~@ struct result_2
[&qA\ {
U^Tp6vN d typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'iLH `WE } ;
&wetzC) t%r :4, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
B )JM%r jRpdft template < typename T >
vG2b:[W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?Jtg3AY {
8S;CFyT\n return fn(pk(t));
[W,-1.$!dM }
n!He& template < typename T1, typename T2 >
)DUL)S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mi2o1"Jd$` {
?&l)W~S return fn(pk(t1, t2));
fj'jNE }
]wuy_+$ } ;
4o9$bv DjW$?> G(1 K9{i$ 一目了然不是么?
! ]Mc4!E 最后实现bind
$rG<uO " B@jfa% ad`_>lA4Lp template < typename Func, typename aPicker >
?4)v`* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Vul+]h[!h {
*[kx F*^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|Zq\GA }
f8:$G.}i ]i8c\UV \ 2个以上参数的bind可以同理实现。
y>(rZ^y& 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。
N)43};e w&lZ42(mF 十一. phoenix
!g0cC.' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
mT_GrIl[ -rDz~M+ for_each(v.begin(), v.end(),
[l[{6ZXt (
Eqphd!\#6 do_
BGjb`U#%3 [
j.QHkI1. cout << _1 << " , "
GzdgL"M[ ]
&P n] .while_( -- _1),
c#q"\" cout << var( " \n " )
A'"-m)1P )
!z=pP$81 );
M g!ra" H,>#|F 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
_@ i>s, 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
vO$ra5Z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=FBIrw{w 那么我们就照着这个思路来实现吧:
s[-]cHQ 56s*A*z$
; ,ZK]i CGk template < typename Cond, typename Actor >
&LU'.jY class do_while
5a$$95oL {
9oq)X[ Cond cd;
1 !s28C5u Actor act;
{Nq?#%vdT public :
`$9L^Yg,4 template < typename T >
~R!gJTO9 struct result_1
0QR. {
Gj`f--2GE typedef int result_type;
~N[|bPRmhE } ;
!3KPwI, KF$ %q(( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+{xG<Wkltz 1b`G2?% template < typename T >
_5h0@^m7y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{Tx 3$eU {
eG^z*`** do
aL$j/SC {
ype"7p\ act(t);
U$$3'n }
s=\7)n=,M while (cd(t));
nh|EZp] return 0 ;
4JK@<GBK6 }
r!M#7FDs( } ;
7xR|_+%~K /'NUZ9 <tQXK; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XbXgU#% 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。
0hZxN2r 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。
7 FIFSt 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。
w}b<D#0XC 下面就是产生这个functor的类:
9!S^^;PN& `^f}$R| 7CYH'DL template < typename Actor >
"DzGBu\ class do_while_actor
_"v~"k 90^ {
intvlki]be Actor act;
mN7&%Z public :
EUXV/QV{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
K5+!(5V~ z}mvX.j7 template < typename Cond >
eAU"fu6d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_AAx
) } ;
eFes+i( 35 U!_sh< |H<|{{E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}7&\eV{qU 最后,是那个do_
hX %s]" taBO4LV e8 v; D class do_while_invoker
-D$3!ccX {
S{Rh'x\B public :
d[yrNB6| template < typename Actor >
@<VG8{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ep,1}Dx {
M$gvq:}kt return do_while_actor < Actor > (act);
8R
BDJ }
YlG;A\]k } do_;
E]1\iV \8
g. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
G|<] Ma9x 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
O5c_\yv= 最后来说说怎么处理break和continue
'/n\Tg+ 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。
$/MY,:*e 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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