一. 什么是Lambda
P`9A?aG.Z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
97dI4t< 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,
.WE0T|qDX HbDB?s< ,!4_Uc 5c7a\J9> class filler
(Fd4Gw<sq {
io3'h:+9s public :
K(<P" g( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#7ZBbq3= } ;
/n:fxdhe rNC3h"i\ ra2q. H 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:
)ix E Nq6CvDXi 7~f6j:{|z /U]5#'i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
dD<kNa}2 IpmREl$j W%cPX0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
b7j#a# lGhUfhk V%=t2+ K$]B"
s 二. 战前分析
e90z(EF?0 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。
{ rn~D5R 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
1*jm9])# iL1so+di ,[#f}|s_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s%|J(0 /* --------------------------------------------- */
`BD`pa7.% vector < int *> vp( 10 );
7SZs/wWh% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
z\
pT+9& /* --------------------------------------------- */
Y%@'a~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\YS\*'F /* --------------------------------------------- */
$7YLU{0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_Y {g5t /* --------------------------------------------- */
rID]!7~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
gHshG;z* /* --------------------------------------------- */
{Aw3Itef for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
RUu'9#fq nQ~L.V 3om-,gfZ .R5z>:A 看了之后,我们可以思考一些问题:
j(JI$ 1._1, _2是什么?
E}2[Pb)e 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。
<~w#sIh 2._1 = 1是在做什么?
Xii#Qtd. 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。
IA` 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。
b@hoH)<9E |D:0BATRP (p!AX<=z 三. 动工
-<=<T@, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wf1DvsJQl 5{TF6 Y;>'~V#R (tN$G:+")F template < typename T >
UxtZBNn8 class assignment
#cb6~AH {
yl%F<5 T value;
DmsloPB?_ public :
qW^l2Jff assignment( const T & v) : value(v) {}
&ii
=$4"R template < typename T2 >
^pa).B.`T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_Hk`e}} } ;
yI<'J^1C[ w2L)f,X $h9!"f[|j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"o^zOU 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[~wcHE dM$S|,H &tIm r%i{a class holder
VuW19-G {
~Y[1Me public :
QCw<* Id+ template < typename T >
WAbhBA assignment < T > operator = ( const T & t) const
l1S1CS {
K<tg+(3 return assignment < T > (t);
JnDR(s4(E }
E?uv&evPK7 } ;
CjGI}t A )cb ,e,{6Sg6gl 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:
:e;fs.C I<U 1V<g static holder _1;
?}>tfDu' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4r*6fJ*bJ cS"6%:hQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZHJzh\? 而不用手动写一个函数对象。
aXagiz\; Wwz{98,K (x@"Dp=MZW =[&Jxy>Y 四. 问题分析
</QSMs 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。
.9ne'Ta 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。
*#_jTwQe 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
S0 `* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
MNz q}(p 下面我们可以对这几个问题进行分析。
",m5}mk:4 xT/&'$@{) 五. 问题1:一致性
r[~$ 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?|
.B*)A. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zl5S)/A 3^Y-P8.zdB struct holder
$B2@mC([S {
RZZB?vx //
P}jr 8Z template < typename T >
|Th{*IJ<, T & operator ()( const T & r) const
gnGw7V {
~08v]j
q return (T & )r;
p=zm_+= }
i]v!o$7 } ;
.uP$M(?j
o&zV8DE_v 这样的话assignment也必须相应改动:
jX%Q .+<K-'&= template < typename Left, typename Right >
{`LV{! class assignment
f8lww)^,v {
e+mD$(h
Left l;
809-p_)B Right r;
kAoai|m@R public :
R/W&~t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q3:tZoeXV template < typename T2 >
!`gg$9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`
T!O
)5 } ;
^RyrUb ,x/j&S9! 同时,holder的operator=也需要改动:
"'Q:%_; ]x|sTKv2 template < typename T >
jcj)9;n=! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/%)J+K) {
~VKw%WK return assignment < holder, T > ( * this , t);
`PL!>oa(8 }
QS_u<B \0$?r4A 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。
-l",!sV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
LM}si|
Ud](hp" return l(rhs) = r;
= U5)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。
?2M15Q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?=,tcN 8HzEH-J
template < typename Tp >
aF:I]]TfK~ class constant_t
1\McsX4 {
G9
!1Wzs const Tp t;
}7V/(K public :
z)26Ahm TV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
sYz:(hZS template < typename T >
xASjw? const Tp & operator ()( const T & r) const
xiI!_0' {
(.c?)_G, return t;
yVL~SH| }
[;(|^0 } ;
`{ /tx! *VH1(E`hl 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
e\89;) 下面就可以修改holder的operator=了
Q_dFZ P|\,kw>l template < typename T >
Y4_i=}\*vf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5XhV+t
g. {
r~sGot+sQA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
L{42?d }
6V)# Yf l$FHL2?Cp 同时也要修改assignment的operator()
4l|Am3vzX mp#5Vc template < typename T2 >
. &e,8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y/ `fPgE 现在代码看起来就很一致了。
gnv4.f: [L 8gG.wy 六. 问题2:链式操作
3laSPih[. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
PtHT> 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
vF_?1|*| 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
.Ee8s]h5W 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
MV/JZ;55 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!} 1p:@ .(sT?M`\J template < typename T >
(i`DUF'#y struct result_1
{f!m m3'2v {
mBNa;6w?{* typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3y@'p(}Az } ;
)b
=$! W?$
ImW 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:
y]/{W}D ]`MRH[{ template < typename T >
{ "/@,!9rJ struct ref
;{>z\6N {
DI*xf
Kt typedef T & reference;
a`T{5*@ } ;
0q/g:"|j template < typename T >
,xGlWH wrY struct ref < T &>
P6X 4m(t {
NE(6`Wq` typedef T & reference;
4'{j'kuv } ;
$tb$gO t0wLj}"U 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
fD!O
aK
~d
}- template < typename T >
L<E`~\C' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
bNqjjg {
_-EHG return l(t) = r(t);
t+vn.X+& }
q*
m%Fv 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。
W2n%D& PE 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"xh]>_;&' W
nVX)o 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
)]/!:I4e _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
K$rH{dUM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[E=t{&t +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#Zfg 最后的布局是:
QutQG Add
rtY0? / \
n&@\[,B Divide 5
Qd@`jwjS / \
L%<1cE)) _1 3
(ttO
O45 似乎一切都解决了?不。
N?~K9jGx( 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。
?4xTA
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。
=6? 3c\ 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:
H*l8,*M} /9[nogP template < typename Right >
eX}uZR assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VDscZt)y8 Right & rt) const
C[~b6UP {
gvz&ppcG return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sB /*gO }
iLFF "Hs 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5^tL# 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。
+lE 9*Gs_$ 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。
yaeX-'(Fv[ 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。
k{9s>l~' 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。
5HmX-+XpK 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?
Xmtq~}K> 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:
7XdLZ4ub @ij}|k%* template < class Action >
nE,"3X" class picker : public Action
_w(SHWh2 {
(zUERw\aX public :
0Ebs-kP picker( const Action & act) : Action(act) {}
VN*^pAzlF // all the operator overloaded
#SQFI;zj } ;
T#T!a0 w(s"r p} 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。
eRD s?n3F 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:
Nmp1[/{J .4U::j} template < typename Right >
#VD[\# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
DUa`8cE} {
2TY|)ltsF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
K47W7zR }
(]rtBeT
%<K`d Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
c^I_~OwaE 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。
voCQ_~*)9 DN!:Rm uc template < typename T > struct picker_maker
oc>,5 x {
M,:GMO:?a typedef picker < constant_t < T > > result;
?-J\~AXL } ;
J,k9?nkY / template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;Cm%<vW4! {
7LKNEll typedef picker < T > result;
y~;Kf0~ } ;
_v<EFal +K]kGF 下面总的结构就有了:
{R]4N]l> 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。
f5^[`b3H 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。
"w=.2A:q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
k.?b2]@$ 至此链式操作完美实现。
Q+gQ"l,95 `AQv\@wp eZT923tD 七. 问题3
+ImPNwrY 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。
u9QvcD^'z umK~K!i template < typename T1, typename T2 >
u Q. m[y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7zT]\AnO {
%6HDLG6@^} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6 C;??Y>b }
]Z2;sA $!ka8)
~ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
z`5d,M nO2-fW:9] template < typename T1, typename T2 >
V6Z2!Ht struct result_2
-@e9!/GP, {
AF>!: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mRFcZ.7 } ;
g.zJ[- I[G<aI! 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
z^O>'9# 这个差事就留给了holder自己。
%jim] ]<S[ D?;$:D" n;y<!L7 template < int Order >
v|"Nx42
class holder;
rx
CSs template <>
) j_g*< class holder < 1 >
A9!%H6 {
7;+:J;xf66 public :
Zw`Xg@;xP template < typename T >
fXEF]C struct result_1
s-~Tf| {
-!k"*P typedef T & result;
vn9_tL& } ;
hj4Kv template < typename T1, typename T2 >
u+~Ta struct result_2
p{[Ol {
*O+G}_} typedef T1 & result;
-P^ 6b( } ;
nPD5/xW template < typename T >
rB~x]5TH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6$lj$8\ {
4&2aJ_ 2y return (T & )r;
&+u)
+<&;( }
*am.NH\ template < typename T1, typename T2 >
F$N"&<[c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Wf +j/RxTi {
bO^#RVH return (T1 & )r1;
5V Dqx@( }
%tT&/F } ;
5^~%10= |x3.r t template <>
Gcna:w>6d class holder < 2 >
qe8dpI; {
OEnJ".&V public :
7aj|-gZ template < typename T >
M1^,g~e struct result_1
)4vZIU# {
9s8B>(L typedef T & result;
2j+v\pjYC } ;
}Zu>?U template < typename T1, typename T2 >
xv4_q-r[ struct result_2
lU`]yL {
K!VIY|U typedef T2 & result;
_=Ed>2M)no } ;
NjIe2)}' template < typename T >
8%nb1CA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.^6"nnfA# {
2;VggPpT return (T & )r;
Z?kLAhy! }
C:
@T5m template < typename T1, typename T2 >
WLma)L`L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9
,=7Uh#7 {
-{dsl|Dl return (T2 & )r2;
0'{0kE[wn }
/f@VRME } ;
nw){}g BWamF{\d1a O]o `!c 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> >。
VHGOVH, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Hr |De8#f 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
k>I[U}h 6r4o47_t8# return l(i, j) = r(i, j);
;cgc\xm> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@0S3`[/U S\RjP*H* return ( int & )i;
fOs"\Y4 return ( int & )j;
?4GI19j 最后执行i = j;
"E =\Vz 可见,参数被正确的选择了。
lS&$86Jo( 'yu M=Pb :_E
q(r x2(!r3a .>NhC" 八. 中期总结
Yj99[
c#] 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:
z;yb;), 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
!r]elX 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&(UVS0=Dp, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K<'L7>s3lA |-GmW SK_ mZDL=p yNMnByg3? b1Bu5%bt,: KLK
'_)|CT 九. 简化
m_{OCHS+ 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。
P{v>o,a. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;`Eie2y{M 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:
c|OIUc 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|d\rCq > +-*/&|^等
l ps
6lnh 2. 返回引用。
{Hxvt~P =,各种复合赋值等
O&YX V 3. 返回固定类型。
HQlhT 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9t:P1 4. 原样返回。
a=}JW] operator,
G66A]FIg 5. 返回解引用的类型。
8@S7_x operator*(单目)
F[uy'~;@ 6. 返回地址。
|y=; #A operator&(单目)
9Ps[i)- 7. 下表访问返回类型。
ihivJZ operator[]
*<?or"P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$K1 /^ operator<<和operator>>
{a-bew lIPy)25~ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
D.elE: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`vs=
CYs Blv!%es template < typename Left >
Z
|wM struct value_return
SJ$N]<d {
(GB2("p` template < typename T >
h&d%#6mB struct result_1
<>\s#Jf/ {
P F5;2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
pJkaP } ;
&iCE/ vM@2C'
template < typename T1, typename T2 >
U%oh?g struct result_2
l1BbL5#1Q> {
]4f;%pE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<j" }EEb^ } ;
m:|jv|f } ;
Esh3cn4 NMq#D$T <%WN<T{q| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8l,`~jvU!* h#a;(F4_7 下面我们来剥离functor中的operator()
pUtd_8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*PQu9>1w v,z s
dr"d return l(t) op r(t)
%Ci`OhT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z^? 1MJ:` return op l(t)
U(#)[S, return op l(t1, t2)
eHr|U$Rpo return l(t) op
r~ gjn`W return l(t1, t2) op
R'bmE:nL return l(t)[r(t)]
ILdRN return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5c50F{ `@+}zE 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:
jM`)Nd 单目: return f(l(t), r(t));
P&PPX#% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{;.q?mj 双目: return f(l(t));
).aQ}Gwx^ return f(l(t1, t2));
h_Ky2IB$ 下面就是f的实现,以operator/为例
]iu}5]?) +oKp>- struct meta_divide
Fe8JsB- {
EX^}#|e*h template < typename T1, typename T2 >
];BGJ5^j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
01v7_*'R {
>s#[dr\ww return t1 / t2;
Da_8Q(XFe }
m# #( uSh } ;
0ox
8_l ;{1J{-EA 这个工作可以让宏来做:
jtqH3xfy e1Kxqw7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
9 [qEJ$-- template < typename T1, typename T2 > \
gp07I{0~m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
w`Q"m x* 以后可以直接用
0Y rdu,c DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9=,^^,q 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
!e~Yp0gX# (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
K:PzR,nn scmn-4j'{ }$DLa#\- 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
hjCFN1 #Sa 3V")~m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fQ>=\*b9x^ class unary_op : public Rettype
(_&W@:"z {
}1]E=!?)& Left l;
:eaqUW!Y public :
3w&fN3
1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-TnvX(ok4 Fua:& 77 template < typename T >
VAkZ@
u3'~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u`E24~ {
YTBZklM return FuncType::execute(l(t));
q^{Z"ifL }
k2>gnk0 z;Pr] *F template < typename T1, typename T2 >
]RYk Y7>` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nya-Io. {
X4<!E# return FuncType::execute(l(t1, t2));
!3~VoNh, }
bu`8QQ"C } ;
Z4S0{:XY eIVCg-l} X8!=Xjl) 同样还可以申明一个binary_op
@NBWNgBv *2MM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C+{du^c$ class binary_op : public Rettype
*We.?"X']. {
?O1:-vpZ Left l;
f"XFf@! Right r;
k<b`v&G public :
u15-|i{y7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oicett=5 P3[+c4 template < typename T >
C N9lK29F) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m9*Lo[EXO {
\EH:FM}l, return FuncType::execute(l(t), r(t));
u3{gX{so }
Y-(),k_Q: HV:mS* e template < typename T1, typename T2 >
cv fh:~L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tT7< V{i4 {
Zf~[4Eeb return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z`gdE0@;d3 }
QusEWq)}< } ;
StUiL>9T# k;V4%O @\gTi;u/x 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
/EY^u i 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
XOl]s?6H$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
; n2|pC^ 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。
YT;b$>1v 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/a7tg+: 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
,e"A9ik# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.y7&!a35 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
w, 0tY=h6 下面是修改过的unary_op
)"7hyW 5 KZ
ezA4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
VdpkE0 class unary_op
GD1=Fb"&) {
K
GlO;Q~7 Left l;
6T6 S9A*nT hjiU{@q public :
oOk.Fq B`Q.<Lqu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.8is!TT O[RmQ8ll template < typename T >
_] E ~ci} struct result_1
# k+Ggw {
VQHJO I typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Vv(!Ki} } ;
s{q)m@ { .KCK_ d template < typename T1, typename T2 >
*[*E|by struct result_2
4 !lbwqo {
qB3{65 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y:!MWZ } ;
x&3!z[m@@ {]ZZ] template < typename T1, typename T2 >
`n8) o %E9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8$avPD3jx {
*AXu_^^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a/+tsbw }
k4_Fn61J/ "s$v?voo template < typename T >
1Giy|;2/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L K9vvQz {
yWIM,2x} return OpClass::execute(lt(t));
8WWRKP1V }
g~d}?B\<@ Egt;Bj#% } ;
x8p#WB |u)?h]> &Pt| 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Ty%4#9``0 好啦,现在才真正完美了。
(]0$^!YK 现在在picker里面就可以这么添加了:
R!xs;|] )!MeSWGq template < typename Right >
'<f4POy! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
TyMRm {
DLE|ctzj[7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Kp"mV=RG2T }
zMX7 #, 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。
!TY4C`/ \s;]Tg y]=v+Q*+ ~az6n) (c(c MC' 十. bind
?PWD[mQE\ 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。
9>psQ0IRvr 先来分析一下一段例子
MoA2Cp;8X GFvZdP`s4 ,
j,[4^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
>H@
dgb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}M
f}gCEW bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
I"3Qdi 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。
U;Hu:q* 我们来写个简单的。
H;s0|KRgJ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
uc%75TJ@ 对于函数对象类的版本:
-;T>4B= 2uw%0r3Vi6 template < typename Func >
V~5vVY_HG& struct functor_trait
))!Z2PfD {
%Ua*}C typedef typename Func::result_type result_type;
D`e!CprF } ;
>8SX , 对于无参数函数的版本:
N##T1 Qm) =KNg "| template < typename Ret >
ksY^w+>(! struct functor_trait < Ret ( * )() >
-w 2!k {
ezlp~z"_k typedef Ret result_type;
-!">SY\ } ;
MLmc]nL= 对于单参数函数的版本:
}*$-rieg ".v9#| template < typename Ret, typename V1 >
xN2M|E] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5gI@~h S {
xpFu$2T6P. typedef Ret result_type;
e }/c`7M } ;
UuT>qWxQ8 对于双参数函数的版本:
ZERUvk ({![ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
X =S;8=N struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gq[}/E0e {
Rjo6Pd{d< typedef Ret result_type;
Du$kDCU } ;
\ ;Hj,z\ 等等。。。
:<ujk 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\UJ:PW$7 o&*1Mx<+ template < typename Func >
N&S:=x:$S struct func_return
3w{4G<I {
0Qw?.#[9 template < typename T >
=DE5Wq19 struct result_1
8[f]9P/i {
xQ1&j,R] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@)VJ,Ql$Y } ;
O:r<es1 CJjma=XH template < typename T1, typename T2 >
/c/!13| struct result_2
MnKEZ: 2 {
\R&`bAd k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K]@6&H-b| } ;
2|EHNy! } ;
,Q(n(m' nT|fDD| ('
`) m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
E3,Z(dpX! w
\0=L=J template < typename Func, typename aPicker >
9]|[z{v'>l class binder_1
HtY\!_Ea {
bvEk.~tC' Func fn;
*KxV;H8/ aPicker pk;
}E8 Y,;fTD public :
PhKJ#DRbr tDEpR template < typename T >
%~Nf, struct result_1
IIop"6Ko {
W@"M/<r@/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yuFuYo&[?v } ;
?ZlwRjB\ o1zc`Ibd template < typename T1, typename T2 >
K*
[cJcY+ struct result_2
6g akopZO {
'y-IE#!5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HW.S~eLw* } ;
qK|r+}g|& A!iH g__/t binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
gADt%K2#Z $6fHY\i#R template < typename T >
s}|IRDpp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.&r]
?O {
n0Ze9W+< return fn(pk(t));
e"^1- U\ }
MB^b)\X template < typename T1, typename T2 >
$Ae/NwIlc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kh<v2 {
tm+}@CM^. return fn(pk(t1, t2));
!nuXK }
Q:_pW<^ } ;
RG*Nw6A s%4)}w;z .fo.mC@a 一目了然不是么?
YqNhD6 最后实现bind
/8W}o/,s5 dP)8T pVbX#3 template < typename Func, typename aPicker >
h3@mN\=h' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
A|RAMO@le {
4Iy\
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
J|6aa }
6_zL#7E' `;cKN)Xk 2个以上参数的bind可以同理实现。
A*\4C3a'% 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
'^Sa|WXq oVC~RKA* 十一. phoenix
b;soMilz Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K3
]hUe# ,8$;|#d for_each(v.begin(), v.end(),
I
&{dan2 (
u{6*}6@fi do_
5^*
d4[&+ [
X/gh>MJJ< cout << _1 << " , "
",Q \A I ]
!EpP-bq'* .while_( -- _1),
Grjm9tbX} cout << var( " \n " )
CUxSmN2[ )
7;|6g8= );
#XJYkaL !xe<@$ 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:
C=PBF\RkKu 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
;2dhue operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
MIt\[EB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,dh*GJ{5 PjsQ+5[> _V8pDcY template < typename Cond, typename Actor >
1L l@
ocE class do_while
9^
mrsj {
u{>5 Cond cd;
,T&B.'cq Actor act;
?]3`WJOj public :
,qvz:a template < typename T >
IK%j+UB struct result_1
H%faRUonz {
uv_*E`pN~ typedef int result_type;
~f% gW } ;
^lf;Lc cHJ
&a`; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
M5%u>$2 M6 0(yTm template < typename T >
:_Ng`b/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7sLs+|<" {
7qzI] do
PkG+`N {
\f{C2d/6j act(t);
W*U\79H }
AeUwih.
4 while (cd(t));
FirmzB Il5 return 0 ;
O 6A:0yM4 }
2!" N9Adt } ;
>mt<`s eU{=x$o6S KtV_DjH: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3s>&h-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。
r ."Dc 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。
~@sx}u 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。
+Do7rl 下面就是产生这个functor的类:
26\1tOj Np z
^a,7}4 Y%wF;I1x template < typename Actor >
Uyi_B.:` class do_while_actor
=cRJtn {
tb@/E Actor act;
KZDB \T public :
TR:D do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"&C'K 4H1s"mP< template < typename Cond >
.6.oqb picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
DUW;G9LP$- } ;
u4.-AY { %C)U
F |5 const
\=83#*KK {
=2`s Uw} return do_while_actor < Actor > (act);
0 ]NsT0M }
UGR5ILf } do_;
b/S4b ^M?uv{354 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
KN+*_L- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
TXy*- <#vR 最后来说说怎么处理break和continue
5(DCq(\P* 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。
R8HA X 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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