一. 什么是Lambda
9X
+dp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[;4;.V 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,
4nGt*0Er Uw!d;YQm z(EpJK=`_ /7fd"U$Lh class filler
'@Yp@
_ {
zqBzataR: public :
|I29m` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7(a1@V H } ;
WW>m`RU` Tj{3#?]Ho .wyuB;: 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:
$G5:/,Q .U44p*I S#r|?GYua x 4sIZe+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0L1sF'ZN )!caOGvhJ cc:$$_'L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<(B|g&A t`R{N1 ^!0z+M:>^ m l@%H 二. 战前分析
V|[NL4 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。
+|7N89l 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
+!!G0Zj/ K+XUC %5DM ew for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d3S Me /* --------------------------------------------- */
.\&k]}0qA? vector < int *> vp( 10 );
3HW&\:q5'M transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
DHv86TvJt /* --------------------------------------------- */
'W>y v sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<RZqs /* --------------------------------------------- */
r|
)45@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^FkB/j /* --------------------------------------------- */
DvB{N`COd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
'$EyVu! /* --------------------------------------------- */
XgM&0lVT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
G%AO%II EWgJ"WTF <VutwtA ~G-W|> 看了之后,我们可以思考一些问题:
9 wbQ$>G9 1._1, _2是什么?
0fn*;f8{XJ 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。
MGxkqy? 2._1 = 1是在做什么?
] $r].,& 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
yT5OFD|T Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
yU4mS;GX } .Z` /BD'{tZ]Sl 三. 动工
YD;d*E%t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X1o^MMpz(F 4>LaA7)v q=D8 Nz &;)B
qqXc template < typename T >
K~I?i/P=z class assignment
dr+(C[= {
vt^7:!r T value;
sQ,xTWdj public :
lX)AbK]nb assignment( const T & v) : value(v) {}
k?TZY|_ template < typename T2 >
\AH5zdK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_cj=}!I } ;
hliO/3g c$^v~lQS 1X5Yp |Ho 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
NsSZ?ky 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l|E4 7@# >]ZE<. P}UxA! H9_iTGBQ class holder
2f@Cy+W'[ {
m'"H1~BW public :
l>`66~+s,` template < typename T >
}^$1<GT assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ry"4v_e9 {
#+V4<o return assignment < T > (t);
sgGA0af }
a0gg<Ml } ;
;<B s%`l>#H VHMQY*lk 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
0Xw>_#Y/xS s-+-?$K static holder _1;
C.ji]P# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
H!u8+ [fV"tf; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Mj6,VD9L 而不用手动写一个函数对象。
(a8iCci: 2[uFAgf@ 1'Q6l Rvx7}ZL! 四. 问题分析
( $2M"n 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
DuR9L' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
j/=Tj'S?D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*($,ay$&H 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|N%
l
at 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F[yofRN <!XunXh 五. 问题1:一致性
+6P[TqR 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ab%I&B<b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v;9(FLtL B5vLV@>] struct holder
j~K(xf {
;nQ=!
.#Q //
Z_xQ2uH$: template < typename T >
n8=Dzv0 T & operator ()( const T & r) const
8IQ}%|lN {
+hr|$ return (T & )r;
l!Xj UnRF }
+~aIT=i3 } ;
f^lcw rTR"\u7&H 这样的话assignment也必须相应改动:
K Cw jX8)Ov5Mv template < typename Left, typename Right >
0m4M@94 class assignment
OG?7(
UJ {
+h+ 7Q'k Left l;
tP*Kt'4W Right r;
8>#ZU]cG public :
GdNhEv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rf4f'cUa template < typename T2 >
y&5
O) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.R"VLE| } ;
T)7U+~nQ" >!s<JKhI 同时,holder的operator=也需要改动:
D6Aa5&rO+ =<p=?16
x template < typename T >
BO7HJF)a assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
P(b[|QF {
u*P@Nuy6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
dhLR#m30T }
J8r8#Zz =RD>#' sUK 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。
BA1uo0S `S 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ox&?`DO eS@j? Y0y return l(rhs) = r;
8P-ay<6 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。
`vAcCahM 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]bh%pn cl`Wl/Q# template < typename Tp >
>.`*KQdan class constant_t
vr4r,[B6y {
h+j^VsP zB const Tp t;
z{\tn.67 public :
`14@dk
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}BI6dZ~2A template < typename T >
y,|2hrj/0E const Tp & operator ()( const T & r) const
s9CmR]C {
CZu=/8? return t;
;#9?3Os }
fv+ET:T% } ;
u%:`r*r "IzAvKPM 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
RIXeV*ix 下面就可以修改holder的operator=了
|6bvUFr oj Y.6w template < typename T >
~nmFZ]y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X5/fy"g& {
6[ 3 K@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"q M }
i56Rdb FsWp>}o 同时也要修改assignment的operator()
WVpx Oj _]` template < typename T2 >
qna!j|90Lp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)M+po-6$1 现在代码看起来就很一致了。
{!wW,3|Pu dX)aD
$m 六. 问题2:链式操作
|rk.t g9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
06 %-tAq: 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。
;BH.,{*@B 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。
.G\](% 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。
wods 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
/KOI%x 9M27;"gK template < typename T >
YFJaf"?8g struct result_1
y@I9>}"y {
d%qi~koN_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
d}:-Q? } ;
o^X3YaS)
9|<Li[ 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:
KqJln)7 Lr:n template < typename T >
B//*hH >F struct ref
z/4<x?}+hE {
Uvm.|p_V typedef T & reference;
I@Hx
LEGj } ;
iu8Q &Us0P template < typename T >
96~y\X@x struct ref < T &>
LJPJENtFIs {
"zY~*3d typedef T & reference;
(BP p2^ } ;
+%\Ci!%b CqC
)H7A 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$eI
cCLF 81y<Uz 6 template < typename T >
0{
mm%@o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
F<p`)? {
K
|=o - return l(t) = r(t);
z*jaA;# }
|}:}14ty 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
&nr{-][ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^P~,bO&H.Z _|12BVq 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
8e>B>'nH _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
jXf@JxQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)e3w-es~4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
DmuQE~DV 最后的布局是:
p
P@q
` Add
!q,'k2=b, / \
JRz)A4P Divide 5
@H#Fzoo. / \
,}'8.
f _1 3
oH0g>E; 似乎一切都解决了?不。
jnOnV1I" 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Lw[=pe0e 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
5\h 6"/6Df OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
lBFKfLp& 9:@Xz5 template < typename Right >
Wfd`v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@, fvWNI Right & rt) const
80lhhqRC {
";7N$hWE return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?sdSi-- }
tDL.+6/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fK=0?]s}I 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。
qy pF}Pw 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
*s 4Ym 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。
I ]o|mjvs 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。
Q]TZyk 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?
tKUW 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:
q7KHx b [Lje?M* r template < class Action >
L:Rg3eo class picker : public Action
kJuG haO {
PZ6R+n8 public :
Q`8-|(ngw picker( const Action & act) : Action(act) {}
[Lji LKW // all the operator overloaded
$Xt""mlQ } ;
eC<RM Q4 sjLMM_' 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。
OW};i| 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:
meV Z_f/ <B|b'XVH2 template < typename Right >
$Q#n'#c picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rucw{)
_ {
>e/>@ J* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vd#)+ }
0/ 33Z Oc 8Pd9&/Y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
p%*s3E1.D 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Sw E7U~ X);'[/]E* template < typename T > struct picker_maker
>>J$`0kM* {
{,Vvm*L/ typedef picker < constant_t < T > > result;
q%d'pF } ;
?m~1b_@A{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
9>-6Y {
YMv}] typedef picker < T > result;
6c^?DLy9B } ;
z@e(y@ s'N < 下面总的结构就有了:
[!;sp~ 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。
t{},Th picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
M}X ` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
pJe!~eyHm 至此链式操作完美实现。
S+.>{0!S" ^`lD w |X1axRO 七. 问题3
EMe1!) 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。
a_+3, fP G|nBja8vm template < typename T1, typename T2 >
?0dmw?i ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}[|9vF"g.y {
|$IL:W6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f@!9~s }
$}b)EMMM V-(]L:[JQ 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>g&%3j iTdamu`L template < typename T1, typename T2 >
kw z6SObQ struct result_2
`,~'T [ {
\(Nx)F typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
j<!dpt } ;
aTm R~k ML|?H1m> 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?
UZFs]z!,k 这个差事就留给了holder自己。
AEj%8jh RrBG=V 5!'1;GLs template < int Order >
"[]oWPOj class holder;
{ly <%Q7j template <>
]m`:T class holder < 1 >
]pB5cq7o {
q,7W,<- public :
whw+ template < typename T >
1O0)+9T82 struct result_1
Q'=7#_ {
gp$]0~[tO typedef T & result;
0OG
3#pE } ;
)skpf%g template < typename T1, typename T2 >
j<
h1s% struct result_2
2K/t[.8 {
{7oPDP typedef T1 & result;
o8:9Yjs } ;
#w5%^HwO template < typename T >
tR9iFv_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&Hf%Va[B {
'W9[Vm return (T & )r;
qF(i1# }
M9fQ,<c<6 template < typename T1, typename T2 >
8q]"CFpa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+<@1)qZ(E {
O\cc=7 return (T1 & )r1;
`2+TN }
32 j){[PL3 } ;
0 5?`W&:9 /YPG_,lRA template <>
D0bpD class holder < 2 >
]Q.S Is {
Sru0j/|H\ public :
on8$Kc template < typename T >
/oEDA^qx struct result_1
n4{?Odrf {
4IOqSB| typedef T & result;
&x*l{s[ } ;
J80&npsO template < typename T1, typename T2 >
#+Bz$CO struct result_2
}+`,AC`RM {
>mvE[iXRG? typedef T2 & result;
.%J<zqk- } ;
v0\M$@N[ template < typename T >
E*T6kp^b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9-{.W Z {
Bkn]80W return (T & )r;
6*$A/D }
p; , V template < typename T1, typename T2 >
)AieO-4* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$aT '~|? {
&
\5Ur^t return (T2 & )r2;
)L
"Dt_t }
^j.3'}p } ;
rVOF )xg8#M=K m7A3i<6p 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
\N|}V.r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
6&~Z3|<e 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
M/F<W! &09~ D8f' return l(i, j) = r(i, j);
O:,Gmft+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?G9DSk?6%Z leSBR,C return ( int & )i;
*h?}~!AjY return ( int & )j;
cRag0.[ 最后执行i = j;
rKOa9M 可见,参数被正确的选择了。
TL"+Iv2]/$ D=D.s)ns* $@^\zg1n H%=;pD>o 5xUZeLj 八. 中期总结
ey<z#Q5+ 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:
07(LLhk@d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{9P(U\]e]k 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
wD6QN 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YGyw^$.w -`spu) fK(:vwh j)Q}5M * >NML]#0 {=!BzNMj 九. 简化
^^uY)AL 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。
6P(jc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
l%i*.b( 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:
-c0*
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
xjxX4_ +-*/&|^等
Om7 '_} 2. 返回引用。
GX.a!XQ@! =,各种复合赋值等
(Cti,g~ 3. 返回固定类型。
]-heG'y]{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(yT&&_zY4 4. 原样返回。
h{~GzrL* operator,
NN:zQ_RT 5. 返回解引用的类型。
2=7[r-*E operator*(单目)
:c}PW"0v 6. 返回地址。
h6`VU`pPI operator&(单目)
$S?xB$ 7. 下表访问返回类型。
|a\,([aU operator[]
HmsXV_B8[Y 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@YS,)U)4S operator<<和operator>>
RSM+si/ m\=Cw&( 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。
RWDPsZC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
H-m).^ JNvgUb'U template < typename Left >
b9b`%9/L struct value_return
HyQ(9cn| {
YD~(l-?" template < typename T >
&d!ASa struct result_1
]P^3uXi {
9CIQRc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Vd)
%qw } ;
cqb6] hJ4 A5m. template < typename T1, typename T2 >
u!VrMH struct result_2
3][
{
o/RGz PR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^#w9!I{4. } ;
JV2[jo}0N } ;
PI*Z>VE? MpJ3*$Dr E%f!SD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$S/WAw,/ ^@'zQa 下面我们来剥离functor中的operator()
8-O:e 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*TxR2pC} zJ8 jJFL+Y return l(t) op r(t)
S~g" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$qoal return op l(t)
Y\(?&7Aax return op l(t1, t2)
puF*WxU) return l(t) op
#Oa`P return l(t1, t2) op
--`W1!jI@ return l(t)[r(t)]
Sn;q:e3i{A return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
nu16L$] P^BSl7cT 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
pqbKPpG 单目: return f(l(t), r(t));
D/2;b;- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
u<+RA 双目: return f(l(t));
MLDAr dvK return f(l(t1, t2));
Zc9S[ivq 下面就是f的实现,以operator/为例
eQ#"-i M?ElD1#Z struct meta_divide
xaIe7.Z"xo {
ciPq@kMV template < typename T1, typename T2 >
FlH=Pqc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
T(kG"dz {
p|)j{nc return t1 / t2;
bU4\Yu
}
1eS@ihkP } ;
Ei@al>.\ URyY^+s 这个工作可以让宏来做:
8vvNn>Q DeN$YE#* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Y$ZDJNz template < typename T1, typename T2 > \
3KKq1][ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&e4EZ 以后可以直接用
AeW_W0j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~Z97L 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
R"71)ob4 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
vrsOA@ee3H pD6a+B\;k '&y+,2?;Y[ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
rAu@`H?
lR]SGdY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7<F{a"5P class unary_op : public Rettype
f[$Z<:D-ve {
<QK2Wc_}-" Left l;
4e|(= W` public :
}M(XHw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qd
[Z\B UO>S2u template < typename T >
/.1h_[K] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&<5oDdC {
+]#pm9 return FuncType::execute(l(t));
e]l.m!,r }
{y>Kcfc/?E 1ZfhDtK( template < typename T1, typename T2 >
-s6;IoG/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Snas:#B! {
g6q67m<h return FuncType::execute(l(t1, t2));
"Ze<dB#,Y }
7t/C:2^& } ;
onUF@3V ZOHGGO]1M ?OWJ UmQ 同样还可以申明一个binary_op
TSP#.QY |?uUw$oh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X>rv{@K bL class binary_op : public Rettype
K1fnHpK {
-Wl79lE Left l;
KrD?Z2x Right r;
\;Q:a
/ur9 public :
#mc GT\tQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q6N6QI8/ Yg3emn|a template < typename T >
z_ia3k< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?(j:F2dU~ {
r(/+-
t return FuncType::execute(l(t), r(t));
HY'-P&H5( }
q*K.e5"' o[K,( template < typename T1, typename T2 >
|1"n\4$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F%q}N,W {
*Q2}Qbu return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ceak8#|4 }
|jyoT%SQ } ;
sJ)Pj?"\? g
E;o_~ +,ojlTVlt 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
vBjrI*0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wO ?A/s DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,qO2D_ 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。
RE75TqYW 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[>U =P` 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。。。
NYp46; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3 n=ftkI 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)
%u02KmV. 下面是修改过的unary_op
$2gZpO| nJ~5ICyd template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
T0P_&E@X class unary_op
f^k H[C {
=GSe$f? Left l;
5IiZnGu 6.gk6 public :
JQ]A"xTIa* WkR=(dss8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)Fh5*UC \L{V|}"X template < typename T >
q <Zza struct result_1
k'JfXrW<! {
O;?Nz:/q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uu+)r } ;
*.F4?i2D use`
y^c template < typename T1, typename T2 >
ptEChoZ6 struct result_2
O4A{GO^q {
&S+ooj typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ow4H7sl } ;
X[KHI1@w o+^5W template < typename T1, typename T2 >
H|*Ual typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rc+}KO {
-yP_S~\n return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%T'<vw0 }
6E@qZvQ &a
bR}J[ template < typename T >
Ea\Khf]2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p;<brwN {
YPNG9^Y return OpClass::execute(lt(t));
IG=# 2 /$ }
:J6lJ8w
? $c<NEt_\ } ;
U[t/40W}P xb~8uD5 @j|=M7B 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
wPrqFpf 好啦,现在才真正完美了。
/[RO>Z9 现在在picker里面就可以这么添加了:
#[.aj2 | )M>;q template < typename Right >
o6T'U#7P picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@J UCXm {
-oR P ZtW return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R /0zB }
ZF~@a+o 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
,37\8y?o\ N- :.z]j#_ S{#L7S K]c\3[vR 8*Ke;X~N 十. bind
GjH$!P=. 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。
Ny2. C?2 先来分析一下一段例子
pW4$$2S?9 /U5!]7&gB RJk4 2;] int foo( int x, int y) { return x - y;}
nBJ'ak bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|Pj]sh[^Y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
AD^Q`7K?uR 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。
!$L~/<&0g 我们来写个简单的。
FH7h?!|t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ee\QK,QV 对于函数对象类的版本:
JsD|igqF- vA&MJD{ template < typename Func >
Jwt_d}ns struct functor_trait
2U.'5uA"L {
hxe X6 typedef typename Func::result_type result_type;
e
.1!
K } ;
<<l1zEf@ 对于无参数函数的版本:
YgL{*XYAt eNc>^:&y* template < typename Ret >
OD;F{Hc struct functor_trait < Ret ( * )() >
{DWL 5V#M {
[Lal_}m? typedef Ret result_type;
33z^Q`MTC } ;
IB\O[R$x 对于单参数函数的版本:
}NpN<C+ 5-?*Boi>i template < typename Ret, typename V1 >
My<.^~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@
q:S]YB {
&5d~ODO typedef Ret result_type;
;(r,;S_`0 } ;
5u=>~yK+ 对于双参数函数的版本:
u%sfHGrH hh7unHt- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(bp4ly^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|e{ ^Yf4 {
7tQ?av typedef Ret result_type;
DA_}pS" } ;
c$^~7.~{Qy 等等。。。
'|J~2rbyr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
tg6iHFa /l>!7 template < typename Func >
jT=fq'RK struct func_return
CWY-}M {
buKSZ template < typename T >
]e6$ ={ struct result_1
Q4ZKgcC {
@id!F<+%oD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AjD?_DPc } ;
,s`4k?y 4@r76v}{ template < typename T1, typename T2 >
G3dA`3 struct result_2
QERj`/g {
w:aV2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A9Icn>3?`( } ;
F[KM0t! } ;
`G:I|=#w *aW:Z6N t Z@OAPRx 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{4eI}p< {H3B1*Dk template < typename Func, typename aPicker >
i F \H class binder_1
`z$=J"%? y {
N"8'=wB Func fn;
Y^tUcBm\ aPicker pk;
;a 6Z=LB public :
[*U.bRs =z zmz7op template < typename T >
`Z^\<{z struct result_1
[JYy
{
P&IS$FC.\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>S>B tRl } ;
tUi@'%>=5 XaF;IS@A template < typename T1, typename T2 >
moRo>bvN~ struct result_2
?7uK:'8 {
x%W% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X`28? } ;
Yk0/f|>O +CN!3(r binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
wvRwb .iYp9?t template < typename T >
zZ 94_8b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aC94g7)` {
GT,1t=|&V return fn(pk(t));
Y<h6m]H }
vj9'5]!~q template < typename T1, typename T2 >
@,m 7%, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o .*t {
t:"%d9]
return fn(pk(t1, t2));
P'^& SK }
MM6PaD{ } ;
-"rANP-UI ^hcK& '^`iF,rg 一目了然不是么?
wZVLpF+7 最后实现bind
XT?wCb41R
Clb7=@f Nq1YFI>W template < typename Func, typename aPicker >
,P%i%YPj picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
t;`ULp~& {
pS2u&Y"u| return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$[oRbH8g }
m48Ab` {YG qa$+\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
p'A43 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。
wLzV#8> VTwQD"oB 十一. phoenix
!j%uwje\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~G1B}c] ~OWpk)Vq for_each(v.begin(), v.end(),
(8~D^N6Z (
a"l\_D'.K8 do_
yKy
)%i [
k"|Fu cout << _1 << " , "
wI;sZJc ]
6F5g2hBz .while_( -- _1),
WIabQ_ fX cout << var( " \n " )
D#A6s32a )
TKQ^D );
J9MAnYd)i Ym.{
{^= 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:
{eVv%sbq 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
`O5427Im operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-@ra~li,yQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[8Fn0A ?aI.Z+# M:dH> template < typename Cond, typename Actor >
!f]kTs]j~ class do_while
BS
]:w(}[ {
T;]Ob3(BpW Cond cd;
AiB]A} Actor act;
*Nfotv public :
= WHI/|& template < typename T >
Km,%p@`m struct result_1
q0DRT4K {
[RY Rt/?Q typedef int result_type;
J=&}$ } ;
B*t1Y<>x mZG n:f}= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
4;Vi@(G) DIfQ~O+u template < typename T >
GG"6O_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=sAU5Ag68 {
Z*ag{N do
r`\@Fv, {
fjy7 gC2 act(t);
[jksOC)@4 }
9s*QHCB0 while (cd(t));
Q7-iy return 0 ;
!l]_c5 }
yZN~A: } ;
o/Q|R+yXV "
%qr*| :K 5?&kT 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ud7Z7?Ym 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。
PT
}J.Dwx 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。
@;x*~0GZ 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。
!8D>Bczq) 下面就是产生这个functor的类:
7&9w_iCkV slhMvHOk- ~KV{m template < typename Actor >
o)>iHzR</ class do_while_actor
i"xV=. {
,FXc_BCx4 Actor act;
!zvOCAb, public :
K|l}+:k do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
t\}_WygN <EQaYZY= template < typename Cond >
z;y{QO picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
s;..a&C' } ;
B"zB=Aw Xk/iyp/ xcn~KF8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
z>\l%_w 最后,是那个do_
|>[qC O CyS%11L lHDZfwJ&C1 class do_while_invoker
K&zW+C b {
8};kNW^2m public :
1uppE| template < typename Actor >
i]J.WFu do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_RbM'_y+E {
>{9VXSc return do_while_actor < Actor > (act);
J@"UFL'^ }
![nL/ } do_;
S;jD@j\t& tv`b## 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l($8HAJ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
R\XS5HOE( 最后来说说怎么处理break和continue
m Rm}7p 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。
0kNKt(_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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