一. 什么是Lambda
|@9I5Eg)iE 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>WS&w;G 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,
5x'y{S< bB:X< .BB:7+ tcdn"]#U class filler
^%/5-0?xE {
~oR&0et public :
10C91/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
' /* rCB } ;
=
y,avR J^a"1| sWCm[HpG 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:
[<I
`slK zi&d g#2X'%&+ 9<r}s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
p%y\`Nlgdx !>);}J!e] 5K-)X9z? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
)CTM ]<?)(xz 1KR|i" &>b1ES.> 二. 战前分析
?B!ZqJ# 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。
~0{Kga 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
32FGDM T@WMT,J6j IbaL.t\> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z|GkM5QH: /* --------------------------------------------- */
Bj[/tQ vector < int *> vp( 10 );
"{xv|C<*n transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
dct#ECT /* --------------------------------------------- */
E.bbIV6mQ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1@dx(_ /* --------------------------------------------- */
\)]2Uh| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
nEEGO~e /* --------------------------------------------- */
RUtS_Z& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9(.9l\h /* --------------------------------------------- */
>U/g*[> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
JU.%;e7 L2$L.@ sYP@>tHC MW>28 看了之后,我们可以思考一些问题:
j]D = \ 1._1, _2是什么?
!Qzp!k9d 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。
/j@r~mt/pA 2._1 = 1是在做什么?
O;sQPG,v 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。
<%7
V`,*g/ 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。
cTTE]ix] )eMh,r
)fL*Ws6 三. 动工
Y/(-mcR 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e;[8GE.
nGd I@M^Wu]wW dw!Eao47 template < typename T >
lhj2u]yU0S class assignment
%"^XxVJ* {
OFbg]{ub? T value;
9?c ^~77 public :
5/ju
it assignment( const T & v) : value(v) {}
.)zISa*Xy template < typename T2 >
2:F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"?,6{\y, } ;
(\>'yW{f `{_PSzM Rw 8o ] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ZHasDZ8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
a $%[!vF uy:=V}p <J`xCm K c`; LF'! class holder
d~8~RT2m {
wCmv/m public :
jtY~-@* template < typename T >
:L0W"$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
-=IM8Dny {
)&<ExJQ& return assignment < T > (t);
@NE#P&f }
b\S}?{m5 } ;
W2N 7 D|:sSld @ :/qO*&i,N 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:
9#6/c #Q7$I.O] static holder _1;
N
Z`hy>LF^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6Qu*' FM[To for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>#|Yoc 而不用手动写一个函数对象。
vDvGT<d ^W'[l al. FJ"9Hs2 dR:iUw:V 四. 问题分析
KLW+&.re8 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
AoeW<}MO 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
&N0|tn 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
v2sU$M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
,ua1xsZl& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
fk1f'M)/8 NkI: 五. 问题1:一致性
s3 $Q_8H 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
R2W_/fsG 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-+_twU .?RjH6W struct holder
}wXD%X@)l {
t7FQ.E,T //
)7J>:9h template < typename T >
MNC!3d(D\R T & operator ()( const T & r) const
EZBzQ"" {
>,Z{wxzJ return (T & )r;
Ao$z)<d' }
v1)6")8o+ } ;
Bnq\Gg yw!`1#3. 这样的话assignment也必须相应改动:
AAgA]OD, >oDP(]YGg template < typename Left, typename Right >
xS1|Z|& class assignment
e]?S-J' z {
9YhsJ~"Q Left l;
8$Yf#;m[ Right r;
F DX+ public :
2Zip8f! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Iq\oB template < typename T2 >
G|_aU8b|t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
G. TX1 } ;
926oM77 "@$STptkc 同时,holder的operator=也需要改动:
&y\2:IyA #"-^;Z template < typename T >
"~
stZ. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@un
}&URp {
2"mj=}y6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
Ms)zEy>[Ql }
F9r*ZyNlx vy2aNUmt 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。
\-w s[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
V.:A'!$# )W|jt/ return l(rhs) = r;
IxBO$2 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
n4y6Ua9m{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\}NWR{= HH@xnd template < typename Tp >
}*
JMc+!9@ class constant_t
a=VT|CX[ {
x`i`]6q const Tp t;
XtdLKYET public :
u_=y,~s constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,>v9 Y#U template < typename T >
%[m1\h"1 const Tp & operator ()( const T & r) const
_!p3M3"$B {
P@`"MNS return t;
Q@VnJ, }
4LJ}>e } ;
rF3]AW( olxP`iK
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
aZ`agsofk 下面就可以修改holder的operator=了
\zL7j4 I.1l template < typename T >
5zna?(#} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
j88sE MZ {
Fxx2vTV4ag return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/+O8A} }
B?Sfcq- 1R9?[RE 同时也要修改assignment的operator()
w{x(YVSH /,$\H template < typename T2 >
wQB{K3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ER1mA:8>E 现在代码看起来就很一致了。
Q.dy
$`\ N==_'`O1Q0 六. 问题2:链式操作
^ZWFj?`\UV 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V_622~Tc/[ 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。
dU3>h[q 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。
i9U_r._qj; 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。
G<6grd5PP 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$50"3g!Y _5 tqO5' template < typename T >
]GKx[F{) struct result_1
)'`AX\ {
f<p4Pkv typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
<>Ddxmw } ;
`h5eej&s( L#q9_-(# 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
x`vs-Y:P :";D.{|| template < typename T >
!H=k7s struct ref
.|`=mx {
>=:T
ZU typedef T & reference;
QF/u^|f } ;
f,inQ2f}d template < typename T >
[Fj+p4*N struct ref < T &>
M8j(1&(: {
z T T typedef T & reference;
AeCG2!8^0 } ;
B00wcYM<1r *oX]=u& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}Rxg E~F "`*a)'.'^c template < typename T >
yXo0z_ G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q,JA~GG {
C;:L~)C@t return l(t) = r(t);
6cT~irP }
i)PV{3v$J 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。
EZumJ." 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;=\5$J9 pQ^,. [[ 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
vcJb\LW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'EET3RK-S _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
PeUd +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j*~dFGl) 最后的布局是:
OK?3,<x Add
J$9xC{L4 / \
AKCfoJ Divide 5
&DQ4=/Z / \
bZay/ Zkj _1 3
QXxLe* 似乎一切都解决了?不。
jvc?hUcLKT 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。
'}pgUh_ 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。
'
ra B 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:
iVi3 :7* ^HlLj# template < typename Right >
%*6oUb assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
nB@iQxcz Right & rt) const
m9<%v0r {
#+Yp^6zg return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Sa?5iFg }
}vUlTH 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
M?~<w)L} 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。
`KJYm|@ i 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。
{[t"O u 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。
Z~phOv 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。
FO(0D?PCR 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?
%6IlE.*, 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:
7l#2,d4 <\d|=>; template < class Action >
$,e?X}4 class picker : public Action
)y/DGSd
{
P
5qa:< public :
9oz (=R picker( const Action & act) : Action(act) {}
,D@;i // all the operator overloaded
f5yux}A{ } ;
W93JY0Ls9| &I}T<v{f Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Q),3&4pM 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
>4|c7z4 lKV\1(` template < typename Right >
jq("D, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l'7Mw%6{ {
UrhM)h?% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z'}(t, }
k$-~_^4m \n*7#aX/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
U!\2K~ 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。
LE<u&9I\ ~6-"i0k
template < typename T > struct picker_maker
si^4<$Nr%j {
Z`oaaO typedef picker < constant_t < T > > result;
Od!F: < } ;
O\4+_y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?bt`fzX{l {
5rfH;` typedef picker < T > result;
]/o12pI } ;
4P4 Fo1 5qd_>UHp 下面总的结构就有了:
XYb^Cs; functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
KZrMf77= picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
iF [?uF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4z9#M;qT 至此链式操作完美实现。
CP]S-o}yd k'@7ZH z;y^t4
^9 七. 问题3
ljYpMv.>xG 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
aVppOxA -3G 4vRIo template < typename T1, typename T2 >
_)zmIB(}m ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ws>WA{]gq {
BSfm?ku"! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/UpD$,T|^| }
~MhgAC 2JiAd*WK 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:
)+n,5W JQ"`9RNb template < typename T1, typename T2 >
Xq,UV struct result_2
BKC7kDK3H {
cebs.sF: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
gV"qV } ;
`dv}a-Q)c <G~}N 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?
&o*s !u 这个差事就留给了holder自己。
&c!j`86y* j\`EUC %@lV-(5q template < int Order >
Lj&1K~U class holder;
yV:EK{E template <>
:DdBn. class holder < 1 >
]6t]m2~\ {
n+{HNr public :
~K~b`|1 template < typename T >
L$+d.=] struct result_1
K\{b!Cfr^ {
W\@?e32 typedef T & result;
nT.L}1@ } ;
eg"=H50 template < typename T1, typename T2 >
$J QWfGwR struct result_2
Iv$:`7|crX {
q&XCX$N typedef T1 & result;
4M @oj } ;
;wij}y-6 template < typename T >
#XTY7,@P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[3O^0-:6E {
<<
3
a<I return (T & )r;
1t/dxB; }
}>MP{67Dm template < typename T1, typename T2 >
)uQ-YC('0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(^sh {
=?/N5O( return (T1 & )r1;
]y3pE}R }
#TMm#?lC } ;
B4]AFRI #yW.o'S+ template <>
YfE>Pn'r class holder < 2 >
L([E98fo {
9z5\*b s public :
+kjzn]}f template < typename T >
uYFMv=>j struct result_1
%1Bn_ {
[Q4_WKI0T typedef T & result;
wYZT D*A2h } ;
C=fsJ=a5; template < typename T1, typename T2 >
Z?m
-&% struct result_2
tIq>Oojdx {
*)limqe3"$ typedef T2 & result;
Dt.0YKF } ;
16"#i template < typename T >
6!P`XTTE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yiiyqL*E {
T}C2e! _O return (T & )r;
7#QLtU }
(+|X<Bl:` template < typename T1, typename T2 >
LmP qLH'(Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q5Fs )B {
QL2Nz@|k return (T2 & )r2;
)|v^9 }
IUOxGJ|rO } ;
B\\6# Lp_$?MCD. B?+.2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
/-h6`@[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
z5x _fAT( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>A-<ZS*N c\At0.QCA return l(i, j) = r(i, j);
AgIazv1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^NXcLEaP*< Y 4d3n return ( int & )i;
XMGx^mn return ( int & )j;
bF*NWm$Lf 最后执行i = j;
|+>uA[6# 可见,参数被正确的选择了。
wZ#Rlv,3Wa ~A6 "sb= _@Y"$V]=Vt MR`:5e COR;e`%, 八. 中期总结
Jlp<koy 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:
mw_ E&v 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q# MM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
sONBQ9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
][,4,?T7 BT]ua]T+ 0o;O`/x Guh%eR'Wt jk$86ma! {@gAv! 九. 简化
\#CM
<% 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Mi ; glm 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
U[R@x` 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Z%m-HE:k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!YiuwFt +-*/&|^等
=VNSiK>F 2. 返回引用。
Y2C9(Zk
U =,各种复合赋值等
b.s9p7:J 3. 返回固定类型。
3 t)v%S|k 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
hrbo:8SL 4. 原样返回。
{Hl[C]25X operator,
UfO7+_2 5. 返回解引用的类型。
<\" .L operator*(单目)
(zG.aaz*C 6. 返回地址。
SVagT'BB operator&(单目)
V }>n 7. 下表访问返回类型。
RsW9:*R operator[]
Rs*vm 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
XF|WCZUnY% operator<<和operator>>
Q.+|xwz H6&7\Wbk OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
mffIf1f 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_tAQ=eBO &-%X:~|:X template < typename Left >
. w H*sb struct value_return
Y#FO5O%W {
e*C6uz9N template < typename T >
Tr& }$kird struct result_1
,Ol ( piR {
\hlR]m!C typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
QV qK } ;
'7*=`q{
aQ#qRkI template < typename T1, typename T2 >
w%dL8k struct result_2
PmR* }Aw {
y,=du typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&3Z?UhH } ;
:m'+tGs } ;
A5fwAB /qU>5; k%P;w1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~9=aT1S| w8iR|TV 下面我们来剥离functor中的operator()
]XeO0Y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C5W>W4EM #z!^<, return l(t) op r(t)
aRJcSV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Jq
]:<TQ return op l(t)
ZDx@^P y return op l(t1, t2)
hXn3,3f3oZ return l(t) op
YE}s return l(t1, t2) op
@]HXP_lyD/ return l(t)[r(t)]
w!SkWS b,~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
l&$$w!n0w @
O>&5gB1u 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:
8' K0L(3[ 单目: return f(l(t), r(t));
w,1Ii }d9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}P9Ap3? 双目: return f(l(t));
1mH%H*# return f(l(t1, t2));
Y[Ltrk{ 下面就是f的实现,以operator/为例
BVw Wj-, (k`{*!:1a struct meta_divide
FP^{=0 {
R?66b{O template < typename T1, typename T2 >
DJ@|QQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
wmU0E/{9] {
xSK~s return t1 / t2;
}fR,5|~X }
X|DO~{-au } ;
fNu'((J- rw7_5l 这个工作可以让宏来做:
Ae uX Qt (08I #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
kJQ#Wz|z] template < typename T1, typename T2 > \
j'0r' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?7MqeR4/E 以后可以直接用
=Gk/k}1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&~e$:8+ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
27F~(!n (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Yw;D:Y( 5 BtX63 [5$w=u"j 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
S8,Z;y sJ
z@7. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wJ<Oo@snm class unary_op : public Rettype
&PWB,BXv {
ULH0'@BJ Left l;
D]s]"QQ8 public :
M$Zo.Bl$( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U`|0 jJ v%{.A) template < typename T >
%wptZ"2M typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k0-G$|QgIp {
cLY c6 return FuncType::execute(l(t));
qU6nJi+-I }
US [dkbKo Mg,:UC: template < typename T1, typename T2 >
+;}#B~: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L I >(RMv {
)~6zYJ2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
{nT^tAha }
$_H` } ;
gk[{2HgN COzyG.R. ?ULo&P[ 同样还可以申明一个binary_op
z+ a%5J !2UOC P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P|tNL}2`; class binary_op : public Rettype
`+:.L>5([ {
ENF"c$R Left l;
G`fC/Le Right r;
/walu+]h public :
_p-t<ytnh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vsWHk7 9 hN2:d1f0 template < typename T >
@+F4YJmB?l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S [h];eM {
%?^6).aEK return FuncType::execute(l(t), r(t));
Eodn/ }
sVk$x:k1M p[lNy{u~M template < typename T1, typename T2 >
$;M:TpX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dz
[!-M {
|2\{z{? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
m'\ 2:mDu0 }
`LAR@a5i } ;
l
{jmlT [.hyZ}B h_1T,f( 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
c gzwx 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uXDq~`S DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g,o?q:FL 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。
g.c8FP+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KDl_?9E5 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。。。
\)K^=jM 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
I1oje0$ 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)
#_Z$2L"U 下面是修改过的unary_op
?m$a6'2-,J / N)W2 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5zFR7/p{ class unary_op
X|0R=n] {
\0lnxLA Left l;
*BuUHjTv @/ZF` : public :
oI)GKA_Ng7 ae:zWk'! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:=%0Mb: %AOja+ template < typename T >
[aI]y=v struct result_1
pwwH<0[ {
Y6,Rj:8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1+-_s } ;
+xc'1id@[ 7eWk7&Xul template < typename T1, typename T2 >
9j W2 struct result_2
FnJ?C&xK {
dq[Mj5eC typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HV6f@ } ;
*(PL
_/: S=_vv)6+4 template < typename T1, typename T2 >
2z\zh[(w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z'uK3ng\hH {
HB
Iip? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l;y7]DO }
>.dWjb6t 8
k3S template < typename T >
'*\|;l#1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zC_<(4$-" {
6[ OzU2nB return OpClass::execute(lt(t));
rx(2yf }
N3u((y/ >#,G}xf } ;
6JKqn~0Kk asY[8r?U r$]HIvJD 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
dnV[ P 好啦,现在才真正完美了。
rQ7+q;[J 现在在picker里面就可以这么添加了:
?wnzTbJN hXqD<? template < typename Right >
V& C/Z}\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
u%~igt@x {
+cD!1IT: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6N)!aT9eo }
s21wxu: 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。
7 ^w >Rj NPFpq,P> vN3Zr34 QWMdn R(n^)^? 十. bind
E;<l(.Ar 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。
>yY'7Ey 先来分析一下一段例子
gi0W;q )T;?^kho $95h2oXt int foo( int x, int y) { return x - y;}
UI>Y0O bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=XXZ?P bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
sZW^!z 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
h6} lpd 我们来写个简单的。
pZtu&R%GU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
H,N)4;F<c 对于函数对象类的版本:
=m5SK5vLKT gn3jy^5 template < typename Func >
Nbp!teH6 struct functor_trait
?B:a|0pf {
'Ysx= typedef typename Func::result_type result_type;
JPGzrEaZ } ;
7"8hC 对于无参数函数的版本:
+[5.WC7J Qx [t/~ template < typename Ret >
qIld;v8w"g struct functor_trait < Ret ( * )() >
-WYAN:s {
P;k0W>~k typedef Ret result_type;
z)HD`Ho } ;
i86>] 对于单参数函数的版本:
E*jP8 7g ?s:d[To6 template < typename Ret, typename V1 >
44-R! struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ve\X3"p# {
WJ_IuX51' typedef Ret result_type;
/%Nr?V } ;
EY \H=@A 对于双参数函数的版本:
JGuN:c$ %'[&U# - template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1 5A*7| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_1U1(^) {
8=]Tr3 typedef Ret result_type;
R58-wUto } ;
Y +Fljr* 等等。。。
_cu:aktf2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,Jd
',>3 W^s
;Bi+Nw template < typename Func >
)n ,P"0 struct func_return
zA[0mkC?$ {
% rxO_ template < typename T >
H/Llj.-jg struct result_1
g&`pgmUX {
fJ ,1Ef;Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j\m_o% 4 } ;
_)\c&.p]f s>^dxF!+ template < typename T1, typename T2 >
5< ja3 struct result_2
u;`U*@ {
/tUy3myJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i\dc>C ; } ;
3\Xbmq8} } ;
lg(bDKm *k19LI.5 hXA6D) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]8T!qS(UJd DG?"5:Zd template < typename Func, typename aPicker >
Ps 8%J; class binder_1
CP6LHkM9 {
Qci4J Func fn;
i F+vl] aPicker pk;
=KR
NvW public :
f aLtdQi b?Ki;[+O template < typename T >
{Lm~r+
U struct result_1
&\Amn?Iq {
8HP6+c% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6,9o>zT%H } ;
~j<+k4I~ N&M~0iw template < typename T1, typename T2 >
Yh>]-SCw struct result_2
1CHeufQ {
Ry|!pV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8KRba4[ } ;
f/V
2f]. 7P9=)$(EH binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ldp%{"ZZ L@gWzC~?Q template < typename T >
LU9A# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,13Lq- {
gmm|A9+tv return fn(pk(t));
W]nSR RWco }
]Oif|k`{ template < typename T1, typename T2 >
\.3D~2cU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tQylT0'[+o {
~I}&V T return fn(pk(t1, t2));
L>YU,I\o }
PpgP&;z4 } ;
lhkwWbB [B|MlrZ
M{*Lp6h 一目了然不是么?
Uy$)%dYfq5 最后实现bind
p1|f<SF') o9H^?Rut nG;8:f` template < typename Func, typename aPicker >
xQ@^$_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|JVk&8
?8 {
_~T!9 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1u6^z }
_-#'j2 =|YxDas 2个以上参数的bind可以同理实现。
;]pJj6J&v 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
D`VM6/iQR 7bV{Q355P 十一. phoenix
L\#<JxY$p Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
pi
,eIm P<f5*L#HD for_each(v.begin(), v.end(),
6C+"`(u%V (
)lZp9O do_
dx+hhg \L [
$]/Zxd cout << _1 << " , "
jb^N|zb ]
-]t,E,(! .while_( -- _1),
]~E0gsq cout << var( " \n " )
ivW(*c )
tz&y*e& );
aG92ay d{E}6)1= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
x*Y@Q?`>5W 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
a$Cdhx! operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|lkNi 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`^4vT3e -Q
U^c2 $n^gmhp template < typename Cond, typename Actor >
NvvUSyk\;s class do_while
]._LLSzWhg {
:.45u}[ Cond cd;
}~Af/ Actor act;
/)>s##p* public :
kVy\b E0o template < typename T >
7%{ | struct result_1
*7wAkljP {
=F;.l@: typedef int result_type;
:bC40@ } ;
Z>^pCc\lH YR;^hs? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<E0UK^-} |USX[jm\ template < typename T >
1 %,a =,v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b/Xbs0q {
ME=/|.}D< do
Vl2XDkhq {
)uqA(R> act(t);
mb!9&&2-t }
W[^qa5W<FB while (cd(t));
HO''&hz return 0 ;
{4-[r#R<M }
"|HDGA5 } ;
xSBc-u#< G Bdu&V*0g *<u2:=_s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6}KZp~s 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
'`Wwt.A 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
aN,M64F 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
G2^et$<{uU 下面就是产生这个functor的类:
h)Ff2tX !0dNQ[$82 A+UU~?3y template < typename Actor >
?K3(D;5
&i class do_while_actor
Rv/Bh<t {
:,DM*zBVp Actor act;
wW%4d public :
<$hu do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%:2+
o' l3IWoa&sh template < typename Cond >
q/4 [3h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5A4&+rdU } ;
v$ub~Q6W t&(PN%icD fhCc! \ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3q?\r`
a 最后,是那个do_
H`geS B)QHM+[=F b%Eei2Gm% class do_while_invoker
T =2=k&| {
A mwa) public :
8dlw-Q'S template < typename Actor >
.n=Z:*JqQ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"hQ_sgz[Z {
a:_I return do_while_actor < Actor > (act);
$*W6A/%O }
1=]kWp`i } do_;
yu;SH[{Wi Jx=hJ-FY 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@l0|*lo% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3<=G?of 最后来说说怎么处理break和continue
l]]l 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。
~QZ"Z
tu 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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