一. 什么是Lambda
bsuUl*l) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
T
2x~fiM 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,
eG"iJ%I i\3BA"ZX /quf'CV} W ;P1T"*A class filler
'uo `-Y {
u5H#(&Om public :
} <2F]UuR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
a_waLH/ } ;
}(ay( Te[[xhTyw j /)cdP 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:
pEH[fA] >u*woNw(XM d=oOMXYa I%e7:cs > for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6N~ jt Kp~k!6x :`:<JA3, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;FMK>%Zq |GdA0y\v*} S/~6%uJ -fL|e/ 二. 战前分析
[O"i!AQ 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。
+GP"9S2%R 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
f#eTi&w zesEbR)j u+I-!3J87 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)tFFa*Z' /* --------------------------------------------- */
h,FP,w;G vector < int *> vp( 10 );
d2.n^Q"?3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
AU87cqq /* --------------------------------------------- */
j@GMZz< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
m9#u.Q* /* --------------------------------------------- */
U|{WtuR int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
v bDw2 /* --------------------------------------------- */
R&ou4Y:DG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
GdG%=+ /* --------------------------------------------- */
82O`<Ci for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~gI%
w2+RX-6Ie gvoK
Sw5H+! 看了之后,我们可以思考一些问题:
a P{xMB#1h 1._1, _2是什么?
Ql&P1|& 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。
Z]w_2- - 2._1 = 1是在做什么?
O])/kS` 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。
et9c<' 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。
Tw!x* +% U@ JSGUl4N 三. 动工
De>pIN;B> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
RK rBHqh@ *2:)Rf f1=8I_>= uUc[s"\ template < typename T >
-F8%U:2a class assignment
3g-}k {
tCc}}2bC& T value;
'O{hr0q} public :
~-W.yg6D{ assignment( const T & v) : value(v) {}
m.V mS7_I template < typename T2 >
5.GBd_; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<}4|R_xY# } ;
QtN 0|q{af 3>L1}zyM] L {B#x@9tQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
L"}@>&6 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
lPFMNRt~8
K[?wP>s FfD2
&(-R 29av8eW?3 class holder
PY>j?otD {
E+~~d6nB public :
jWU)y)$ template < typename T >
?nt6vqaV assignment < T > operator = ( const T & t) const
$mlsFBd {
X='4N< return assignment < T > (t);
2ZE4^j| }
.Bi7~*N } ;
m|f|u3'z$ \[>Rt {|rwIRe 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:
dDm<'30?*v YDmFR,047 static holder _1;
0hNc#x6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.Dx]wv -C8awtbC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G 8NSBaZe 而不用手动写一个函数对象。
X;6X
K$" _')KDy7 [fW:%!Y' pbgCcO~xm 四. 问题分析
HuK'tU# 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。
=%]dk=n?TN 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。
:$}67b)MO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_FVIN;! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*{-XN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~V./*CQ\c .5I1wRN49 五. 问题1:一致性
a\%g_Q){ 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?|
0e}LZ,9e 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
kXOlZC SQz>e struct holder
]I}'
[D {
S8]g'! //
99ZQlX template < typename T >
5,mb]v0k T & operator ()( const T & r) const
(TY^
ky Sr {
](a<b@p return (T & )r;
I`y}Ky<q }
FijzO } ;
] xH ` L^0jyp 这样的话assignment也必须相应改动:
?EpY4k8, 3ea6g5kX template < typename Left, typename Right >
sxuYwQ class assignment
Z#Zk) {
zCco/]h
Left l;
Zd~Z`B} & Right r;
9xWeVlfQ public :
n=yFw\w' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
s\ ~r
8 template < typename T2 >
YHAy+S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`GSfA0? } ;
\y0abxIHS n\P{Mc 同时,holder的operator=也需要改动:
0<P
-` |X ,m:MI/)p template < typename T >
icnp^2P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Uh9$e {
U9;AU]A return assignment < holder, T > ( * this , t);
&]ImO
RN }
p oNQ<ijK &1VC0"YJWy 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。
{j^}"8GB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
-ff*,b$Q/ gMgbqGF) return l(rhs) = r;
\6sp"KqP 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。
2>UyA.m0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
BGUP-_& T$RZRZo template < typename Tp >
paiF ah class constant_t
g8B@M*JA {
cQN}z
Ke const Tp t;
g y&B"` public :
h"q`gj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'KXvn0 template < typename T >
#Ok*Or const Tp & operator ()( const T & r) const
*xt3mv/<z {
OHH wcJ 7N return t;
-,p(PK }
&%INfl>o7. } ;
G#K=n Qs*g)Yr 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Y.=v!*p?} 下面就可以修改holder的operator=了
M3x%D)* Ga~IOlS template < typename T >
Q;`#ujxL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CFn!P;.! {
7]G3yt-> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!R4`ihi1 }
Nno*X9>~ )Ibp%'H 同时也要修改assignment的operator()
EAx@a% rbs:qLa% template < typename T2 >
,qt9S0QS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,AWN *OS 现在代码看起来就很一致了。
Joe k4t&0< \J:/l|h 六. 问题2:链式操作
l*/I ;a$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
n Hy| 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。
@Vc*JEW 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。
H}X3nl\] 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。
{bl^O 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
`&j5/[>v ?!8M
I,c/ template < typename T >
r1xNU0A struct result_1
V[Auw3) {
NtSa#$A typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)CEfG } ;
~x`OCii `0Qzu\gRb 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
k6.}. pT.iQ J| template < typename T >
c`AtKs)u struct ref
XkOsnI8n {
;#cb%e3 typedef T & reference;
<<Ut@243\ } ;
(*BQd1Z template < typename T >
Pf-k"7y struct ref < T &>
X.bNU {
fD]}&xc typedef T & reference;
WFULQQ* } ;
j8L!miv6 eDgRYa9\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?nCG:\&;'= mKQ!@$* template < typename T >
>
QDmSy*& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6Jrh'6o@ {
!z$.Jcr1 return l(t) = r(t);
+|KnO
}
O}"VK 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
%sbDH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,QdUfM {-09,Q4[& 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
IXe[JL: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
j"9bt GX _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nYLq%7}k +5 调用divide的对象返回一个add对象。
u4, p.mZtb 最后的布局是:
kW3V"twx Add
#\_N-bVu / \
a4Fe MCvV9 Divide 5
S{7A3
x'B / \
k$j>_U? P _1 3
6DD"Asi+ 似乎一切都解决了?不。
nM>oG'm[n 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。
:]v%6i. 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。
sjvlnnO 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:
NVAt-u0LB yL7D;<!S& template < typename Right >
u`O
xY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P=OHiG\z Right & rt) const
DKx8<yEky {
py6|uGN return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=rMT1 }
nm_]2z O 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$0~H~- 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。
s=h 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。
'%vb&a!.6 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。
5IE 2&V 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。
tXV9+AJ 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?
3pl/kT.\ 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:
!ZJ"lm q;3.pRw( template < class Action >
N0,wT6. class picker : public Action
*/;[ -9 {
F#*vJb) public :
*$1M=$ picker( const Action & act) : Action(act) {}
7F!_gj p // all the operator overloaded
^2rNty,nH } ;
}1VxMx@ ,]+P#eXgE 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。
jeXv)} 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:
R @N
I 71_{FL8 template < typename Right >
a;WRTV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
B2w\ {
B"rnSui return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"7mYs)= }
=Yg36J4[ ;[V_w/-u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
N}HQvlLkF9 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。
G0Q}
1 ,5$V;| template < typename T > struct picker_maker
\x P$m|Y3 {
YNyaz\L typedef picker < constant_t < T > > result;
ZG:#r\a } ;
PY-
1 oP template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ir'(GB {
`?r]OVe{y typedef picker < T > result;
S{'/=Px+ } ;
ErIAS6HS' U]jHe 下面总的结构就有了:
(N{Rda*8 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。
3omFd#EP 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。
"uf*?m3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
D!<[\G 至此链式操作完美实现。
sLrSi Z]kk.@P 03$-U0.;- 七. 问题3
(7/fsfsF 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。
`B'*ln'r5 $8zsqd 4? template < typename T1, typename T2 >
wTb7 xBI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Whp;wAz {
hqrI%% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
H<T9$7Yr%r }
b~dm+5W7 mCOJ1} 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:
uTgBnv(Y* _yk}
[x0> template < typename T1, typename T2 >
^PA[fL" struct result_2
'?7th>pC {
i i&{gC typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
x dDR/KS } ;
>fHg1d2- 3yg22y&l 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?
;sJUTp5\h 这个差事就留给了holder自己。
g-lF{Z 5y-8_)y8o AKs=2N>7 template < int Order >
G%0G$3W" class holder;
]+A>*0#" template <>
juOOD class holder < 1 >
7LMad% {
EXn$ [K; public :
~3-2Iu^F template < typename T >
E/ %S0 struct result_1
%~%1Is`4J {
P5M+usx typedef T & result;
M7z>ugk" } ;
$jMU|{ template < typename T1, typename T2 >
eBiP\ struct result_2
l*]9 {
s!S,;H typedef T1 & result;
$T* ##kyE9 } ;
0=Jf93D5 template < typename T >
2_Me
4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^ei[#I {
nTrfbK@ return (T & )r;
<qZ"W6&& }
Q|eRek template < typename T1, typename T2 >
$tvGS6p> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q@ !p {
VesW7m*z return (T1 & )r1;
s)Sa KE*d }
+SCUS] } ;
<<F#Al H{|a+ template <>
;-84cpfu class holder < 2 >
N,v4SIC@ {
T8Sgu6:*R public :
,])@?TJb@ template < typename T >
J]uYXsC struct result_1
A6w/X`([O {
~:7AHK2 typedef T & result;
PRmZ3 } ;
=uKGh`^[ template < typename T1, typename T2 >
_i [.5 struct result_2
pAg;Rib
{
*0bbSw1kc typedef T2 & result;
"aNl2 T } ;
`K[:<p} template < typename T >
tm\ <w H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W"9iFj X {
N{n}]Js1D- return (T & )r;
6_/oVvd }
i[FcY2 template < typename T1, typename T2 >
w7\:S>;(O" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zSta!] {
pNpj, H*4 return (T2 & )r2;
k f~71G+ }
js
)G } ;
K]dqK' PZ69aZ*Gs t!^FWr& 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
[;B_ENV 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9/C0DDb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Re?sopg0r 20 gPx; return l(i, j) = r(i, j);
YN4P
>d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2 cfzLW( ]7kq@o/7 return ( int & )i;
;cZ9C 1 return ( int & )j;
D[{p~x^ 最后执行i = j;
:4$Ex2 可见,参数被正确的选择了。
6 .DJRY &rj6<b1A Ne/jvWWN /:dVW"A| Y.rHl4 八. 中期总结
(\FjbY9& 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:
Lc^nNUzPo 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$I_04k#t 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[ d<|Cde 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
HC
w$v# jsTb0 `xe[\Z2 ]OY6.m yAEOn/.~ g=; rM8W 九. 简化
j-$aa; 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
HCQv"i}- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Rf2/[ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`h5HA-ud 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`g%]z@'+? +-*/&|^等
`< y[V 2. 返回引用。
o)n8,k&nm =,各种复合赋值等
"Ks%! 3. 返回固定类型。
!Dkz6B* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mh44 4. 原样返回。
M
"p6xp/ operator,
3hR7 ./ 5. 返回解引用的类型。
`u:U{m operator*(单目)
#c4LdZu9 6. 返回地址。
;3\Fb3d operator&(单目)
Szi4M&!K 7. 下表访问返回类型。
f4s[R0l operator[]
QHr
3J
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
DLyHC=%{+h operator<<和operator>>
mL+}Ka Ndi'b_Sh\ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
KtY~Y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_wM[U`H}s P,h@F+OZN template < typename Left >
_ %&"4bm. struct value_return
)ACa0V>*p {
vJGxD\h template < typename T >
v Xio1hu struct result_1
[k-7Kq {
8q7KqYu typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<t]c' } ;
L3q)j\ls "r cPJX template < typename T1, typename T2 >
<)Kjf/x struct result_2
T'XAcH {
oiO3]P]P typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&\sg~ } ;
H?40yu2m5 } ;
O,qR$#l
l=9& !dhZs?/UI 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9 K$F.{cx %9mB4Fc6b) 下面我们来剥离functor中的operator()
B>X+eK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1sc #!^Oo mm#U a/~1u return l(t) op r(t)
&%u,b~cL? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|BH,
H return op l(t)
(]1le|+ return op l(t1, t2)
E\m?0]W| return l(t) op
i04Sf^ return l(t1, t2) op
Si]Z `_ return l(t)[r(t)]
4)Pt]#Ti return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8SAz,m!W) q*{"6"4( 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
UMhM8m!=o 单目: return f(l(t), r(t));
&[*<> return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
08k1 w,6W 双目: return f(l(t));
86%weU/* return f(l(t1, t2));
n^&QOII@> 下面就是f的实现,以operator/为例
R~RY:[5?w *kyy''r struct meta_divide
8" 8{Nf-" {
xDADJ>u2K template < typename T1, typename T2 >
mSQ!<1PM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p6=#LwL' {
Arp4$h return t1 / t2;
@D"|Jq=6P }
[9(B;;R@ } ;
L$jyeFB5 ;SC|VcbyH 这个工作可以让宏来做:
DvOg|XUU0 njUM>E,' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
&<UOi@ template < typename T1, typename T2 > \
D@
=.4z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
k}T~N.0 以后可以直接用
=:"@YD^a4 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&u=FLp5 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
mz\m^g3 (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。。。)
`SW`d<+L eHnC^W}|s 82/iVm1 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
K=(&iq!VO } |SVt`n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t&r?O dc&m class unary_op : public Rettype
ae!_u
\$ {
_l8oB) Left l;
H~V=TEj public :
!Aw.f! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cuKgO{.GH $^
>n@Q@&L template < typename T >
V;:A& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b/5~VY*T {
tQl= return FuncType::execute(l(t));
x~{m%)I }
N@d4) in+`zfUJ9 template < typename T1, typename T2 >
{?L}qV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JK_$A;Q {
&P+cTN9) return FuncType::execute(l(t1, t2));
4P:vo $Cy }
Sr+1.77} } ;
=)I{KT:y O/-OW: 03 @K+u+}
R 同样还可以申明一个binary_op
3K0J6/mc 6w]]KA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[FCNW0NV class binary_op : public Rettype
%##9.Xm6l {
1^W Aps Left l;
E;|\?> Right r;
5
+
Jy
public :
Sv>aZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x)Th2es\ @%fkW"y: template < typename T >
<'vM+Lk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\Fe5<G'v {
Sqge5 v return FuncType::execute(l(t), r(t));
?PQiVL }
0y ;gi3W c`jTdVD template < typename T1, typename T2 >
:8QG$Ua1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H{ $ yy)@F {
"1nd~
BBOw return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2'}2r ~6 }
=VSieh } ;
s3knh&'zb i*; V4zh dJ;;l7":~ 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
G?V3lQI1n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k/mY. 2yPv DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V('b|gsEo 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。
0ib 6}L% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Pb`sn5; 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。。。
#,9|Hr% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
bQ4 }no0 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)
a&cV@~ 下面是修改过的unary_op
w##Fpv<m D"WkD j"M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
tvH)I px class unary_op
\G"/Myi {
g ` {0I[ Left l;
}9kq? tO0+~Wm public :
ejQCMG7 wb?hfe unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xSUR< *Xo f;)Z^ template < typename T >
";xEuX struct result_1
Ay`a>:p {
<wA_2S
Y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Jzj~uz } ;
2#[Y/p ~@O4>T+VW template < typename T1, typename T2 >
sd6Wmmo struct result_2
#}Cwn$ {
0t&H1xsxX typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
sg y } ;
kO#`m] ^
Q}1&w% template < typename T1, typename T2 >
zhe5i;M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-I*A `M {
][mc^eI0s| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
",+uvJT1O }
X>4`{x ` @W,Y_8: template < typename T >
Z8@]e}n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P&YaJUq.u {
LKZI@i) return OpClass::execute(lt(t));
{?iqO? }
*l^'v9
V Y3{1Dlf } ;
Ss:,#| }M9al@" S#9SAX [ 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
]4yvTP3[Rm 好啦,现在才真正完美了。
(D{}1sZBQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
5HN<*u%z NZuFxJ-` template < typename Right >
7y\g~?5N picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
EHHxCq? {
bij?q\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:I('xVNPz }
/z5lxS@# 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。
#V6
-* m5pVt4 w-$w k
))*z FV ;`B35K 十. bind
4:'] 'E 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
jhG7sS| 先来分析一下一段例子
DE ws+y-* m=}X$QF`^ ~'MWtDe:Z8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
.B13)$C bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
G#:!wI bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
mW-W7-JhO7 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
E'8Bw7Tz 我们来写个简单的。
G,-OH-M! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j%;)CV
G" 对于函数对象类的版本:
F21[r!3 Z L</ template < typename Func >
([*t. struct functor_trait
DcA'{21 {
BT3O_X`u typedef typename Func::result_type result_type;
@E2nF|N } ;
ntV>m*^ 对于无参数函数的版本:
NO^t/(Z J"rwWIxO* template < typename Ret >
0Q >|s_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
E+zn\v {
fJ2{w[ne typedef Ret result_type;
m!60. } ;
F* }Q^% 对于单参数函数的版本:
|sa7Y_ @3 c#\jx template < typename Ret, typename V1 >
kVnyX@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
b]BA,D4 {
7V
(7JV<> typedef Ret result_type;
=bWq 3aP)P } ;
}!V<"d,! 对于双参数函数的版本:
%}XMhWn{ }dJ ~Iy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8
-;ZPhN& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3gy;$}Lq T {
N RSse" typedef Ret result_type;
QV$dKjMS } ;
B5HdC%8/} 等等。。。
vXyo 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
f+Me dc~ W;dzLgc template < typename Func >
2gAdZE&Y struct func_return
,jsx]U/^ {
i%PHYSJ. template < typename T >
YBIe'(p struct result_1
MIF[u:& {
Az9J{) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&6=ZT:.6Te } ;
#0^3Wm`X; D{c>i`\G template < typename T1, typename T2 >
',`4 U F struct result_2
J 7;n;Mx {
hX| UE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h_G|.7! } ;
MZW
Y } ;
0C+yq'D~[ vC<kpf! ]#q7}Sd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)^S^s>3 b[o"Uq@8? template < typename Func, typename aPicker >
50bP&dj& class binder_1
|uwteG5?$s {
TL{pc=eBo Func fn;
.N5R?fmD aPicker pk;
h;UdwmT public :
Pq\V($gN Z?v6pjZ? template < typename T >
iH}rI'U. struct result_1
Po!JgcJ#\ {
'Oy5G7^R typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{R!TUQ5 } ;
8tRhV2 +Y9D!=_lj template < typename T1, typename T2 >
40d9/$uzh struct result_2
I u~aTgHX% {
Doc'7P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'A(-MTd% } ;
\
Q8q9|g?] p
z+}7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4i\aW:_'i ^=Tu>{uD template < typename T >
h8= MVh(I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j X!ftm2 {
f.84=epv return fn(pk(t));
xiOrk }
qMdtJ(gq template < typename T1, typename T2 >
xVz -_z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u:H 3.5)% {
(VI* c!N return fn(pk(t1, t2));
}%ZG>LG5J }
b:5%} } ;
[xs)u3b QRZTT qG 9Glfi@. 一目了然不是么?
Ysc|kxLb 最后实现bind
VDu
.L8 aU]O$Pg{ p9 ,\ {Is template < typename Func, typename aPicker >
bb0McEQy picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
A"<)(M+kG {
t k/K0u return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>;&V~q:di }
Y=Ar3O*F yH"$t/cU"R 2个以上参数的bind可以同理实现。
i&'^9"Z)O 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。
[FV=@NI v6DxxE2n 十一. phoenix
)"c]FI[} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
L1!hF3G a.`JS for_each(v.begin(), v.end(),
~iR!3+yg4 (
si!9Gz; do_
>7(~'#x8A" [
:*&9TNUE@ cout << _1 << " , "
73s3-DS, ]
>[%.h(h/% .while_( -- _1),
pGbFg& cout << var( " \n " )
v!{'23`87 )
7~l );
;aK !eD$ u388Wj
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:
5IE+M 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
>gZk
581/ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
lF}$`6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
i h$@:^\ vPl6Dasr NtA|#"^ template < typename Cond, typename Actor >
ZG\ I1 class do_while
Z>w^j.( {
vrm{Ql& Cond cd;
.1z$ A Actor act;
J.e8UQ@=5 public :
D@rn@N template < typename T >
LnI{S{]wDh struct result_1
~q]|pD"\K| {
:af;yu typedef int result_type;
"U5Ln2X{J } ;
<GT>s djy: do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
leb^,1/D6 zmL~]!~& template < typename T >
\BbOljM= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bUAR<R'E {
?;r8SowZ7 do
X.T\=dm%v {
=6Kv` act(t);
=S[FJaIu7 }
6Er0o{iI while (cd(t));
e2-70UvW^ return 0 ;
(9YYv+GGd* }
|<$<L`xoe } ;
v-7Rb)EP rz[uuY7 EDgob^> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8W1K3[Jj< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
.y;\puNq 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
9OQ0Yc!3 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
kP}hUrDX5 下面就是产生这个functor的类:
we H@S A}#]g>L
1W}nYU template < typename Actor >
z7@(uIl=X class do_while_actor
ENYF0wW {
m_E[bDON Actor act;
,3J`ftCV public :
R!_8jD:$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-e`oW.+ IB#iJ#, template < typename Cond >
bU:}ZO^S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2Pem%HE~P } ;
oXQ<9t1( )4'x7Qg/ ~3'OiIw1@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
dxkRk#mf: 最后,是那个do_
e$ XY\{
22al ;Oi[:Ck class do_while_invoker
\&\_>X., {
20.-;jK public :
i!1ho T$ template < typename Actor >
_\4` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
D 8@nkSP {
x:A-p..e return do_while_actor < Actor > (act);
?2?S[\@`0U }
`\ W } do_;
k"q!|+&Fs E,<\T6/%q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.0Iun+nUD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
QX/X {h6 最后来说说怎么处理break和continue
*%OYAsc 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。
Hyq@O8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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