一. 什么是Lambda
%,UPJn 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
A''pS 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,
ynwG\V rs;r
$ P_Hv%g ig!7BxM)<h class filler
)r tomp:X {
o:p
*_>& public :
szmmu*F,U: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GJA`l8`SQ } ;
cg{AMeW Log|%P\ S\#1 7.= 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:
iG<Som l"+Jc1\ X SA"8!soY3 J'T=q/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;zH
HIdQ>- <q2?S (k?7:h 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
oBQm05x" ZH 6\><My l.+yn91%>
fV\]L4% 二. 战前分析
DN] v_u+} 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。
)>a B 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
5&!c7$K0 {XCf-{a]~ gm)@c2?. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
v&
$k9)] /* --------------------------------------------- */
[wnDHy6W vector < int *> vp( 10 );
,5Vt]#F5@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
jp2Q9Z /* --------------------------------------------- */
r'7LR sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
s^8u&y)3 /* --------------------------------------------- */
s Be7"^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!|Q5Zi;aX7 /* --------------------------------------------- */
>QkP7Kb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8V/L:h#7 /* --------------------------------------------- */
ci9R.U) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
L=;
-x9 rNDrp@A> /~p+j{0L3W =/0=$\Ws 看了之后,我们可以思考一些问题:
{w6/[-^ 1._1, _2是什么?
`Ityi} 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。
.ic:`1 2._1 = 1是在做什么?
OQ&'Dti 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。
RP4Ku9hk 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。
~ 5"JzT @OpNHQat9 /0MDISQy9 三. 动工
D<$XyP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
l@Z6do xg@NQI@7 sBX-X$*N i]{1^pKq template < typename T >
k(VB+k"3 class assignment
Ta=s:trP {
O`1! T value;
Q
n)d2-< public :
OWq'[T4 assignment( const T & v) : value(v) {}
1Tp/MV/> template < typename T2 >
`_ %S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
nuQ]8- , } ;
I?#85l{> igL<g `mfq
2bVc 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
J5Z%ImiT^O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
g^Yl TB CK+d!Eg PQmq5N6 9# 4Y1L S) class holder
}GMbBZ:nKK {
QS.>0i/7l public :
p^kUs0$GS template < typename T >
BaF!O5M assignment < T > operator = ( const T & t) const
@:0ddb71 {
j1 q[2' return assignment < T > (t);
Am0{8
' }
wm{3&m } ;
sZWaV4 7M_U2cd|TD +6$g!S5{ 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:
dCe4u<so\ WW2Ob* static holder _1;
iB0WEj[? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
r"2V mME4 l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X:a`B(@S 而不用手动写一个函数对象。
.#u_#=g? {Sl57!U5 l\AMl
\ <e]Oa$ 四. 问题分析
w~_;yQ 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。
H.<a`mm8 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。
\l"&A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6$a$K,dZ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\~d";~Y` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^_t%kmL` "'8KV\/D 五. 问题1:一致性
s]T""-He 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?|
G2LK] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@D-AO_ f\+fo struct holder
Y={&5Mir {
nVu&/ //
SvN9aD1 template < typename T >
B/5=]R T & operator ()( const T & r) const
j*e6vX {
ms($9 Lv/ return (T & )r;
\Gm-MpW }
RT93Mt%P } ;
,\ 2a=Fp -yGDh+- 这样的话assignment也必须相应改动:
;U1UFqZ` )eUW5
tS template < typename Left, typename Right >
a9n^WOJ6 class assignment
+jg9$e " {
AC
O)Dt(Y Left l;
N=:5eAza Right r;
,D\GGRw public :
h2ZkCML assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#-3=o6DCK template < typename T2 >
ELh8ltLY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
hjO*~ } ;
7'wS\/e4a JKer//ng4 同时,holder的operator=也需要改动:
j1SMeDDM
~ T081G`li template < typename T >
[Q\GxX. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
iv phlw {
_#$*y return assignment < holder, T > ( * this , t);
.nYUL> }
'(f/~"9B KXV[OF&J 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
tb:L\A^: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
bs9aE<j T&86A\D\z return l(rhs) = r;
>5R<;#8 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
{;2vmx9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-XRn~=5 |QV!-LK template < typename Tp >
2F%W8Y3 class constant_t
/-6S{hl9Ne {
2_Wg!bq const Tp t;
0l;<5 public :
I@Xn3oN constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7iJ&6=/ template < typename T >
T[=S$n-' const Tp & operator ()( const T & r) const
4tSv{B/} {
nm7;ieMfr return t;
=8gHS[ }
y~IuP c } ;
uxg9yp@| *m%]zj0bo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Ll MpS<2NO 下面就可以修改holder的operator=了
yqSs,vz )otb>w5 template < typename T >
[i0Hm)Bd3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
PA6=wfc {
cI]WrI2CQa return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[![%9'+P }
iCP/P% KJE[+R H+z 同时也要修改assignment的operator()
iJnU% G8W#<1LE template < typename T2 >
v#=`%]mL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
~j#~\Ir 现在代码看起来就很一致了。
&rDM<pO #- fjnT e 六. 问题2:链式操作
B*htN 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7FN<iI&7\ 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。
7VK}Dy/Vvn 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。
v){ .Z^_C 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。
)Qm[[p nj 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XWJwJ Iqs+r? template < typename T >
Q4t(@0e} struct result_1
5 ,0d {
6.t',LTB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vaf&X]p } ;
PNW \*;j |%~+2m 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:
( *G\g=D OdMO=Hy6d template < typename T >
bbxLBD' struct ref
C1T_9}L-A {
(BX83) typedef T & reference;
"QoQ4r<| } ;
3Q/#T1@ template < typename T >
hO{cvHy` struct ref < T &>
jClj_E {
x*oWa, typedef T & reference;
T+LJ*I4 } ;
9*6]&:fm ]E3U
J!! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
KCe13! U=bEA1*@0 template < typename T >
G
;?qWB, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>Ps7I {
-#-p1^v} return l(t) = r(t);
Q bhW!9(, }
S\y%4}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。
I[o*RKT'" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5CAR{|a CeT~p6= 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
S)He$B$pp _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0;sRJ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+.[\g|G +5 调用divide的对象返回一个add对象。
0ZAj=u@O 最后的布局是:
33:DH} Add
P+e KZo / \
"a1O01n Divide 5
^SEdA=! / \
EjEFg#q _1 3
QzGV.Mt2 似乎一切都解决了?不。
ps1YQ3Ep& 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。
Bz8 &R|~>" 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。
~Pk0u{,4XQ 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:
s(ROgCO b|^I<7 template < typename Right >
_BnTv$.P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
TOl}U Right & rt) const
(k-YI{D3 {
>L((2wfiN return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HN5W@5m:
. }
,S[K{y< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)tZ`K
| 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。
@^nu#R 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。
_X5_ez^/= 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。
PW}OU9is 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。
']51jabm 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?
}|8*sk#[ 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:
&ju- $]d*0^J 6 template < class Action >
#S
QXTR class picker : public Action
U/MFhD(06 {
<MD;@_Nz\ public :
mAqDjRV1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
:x>T}C<Y // all the operator overloaded
&R$Q\, } ;
jy$@a%FD O?K./So& Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
D\L!F6taS 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
~bU7QLr "|LQK0q3 template < typename Right >
I/u9RmbU picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(*^DN{5 {
\&|CM8A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%&] 1FhL }
vgPUIxB@ y]qsyR18i Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
tbj=~xYf 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
4_Rdp`x#J 6TFo|z!C template < typename T > struct picker_maker
_,;%mK {
aPIr_7e typedef picker < constant_t < T > > result;
X B I;Lg } ;
n
E:'Zxj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
DnyYMe!r {
u*R7zY typedef picker < T > result;
4
eh=f!(+ } ;
??xlA-E ofCVbn 下面总的结构就有了:
uCUu!Vfeg functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Y}1P~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
|'w^ n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Z] { @H 至此链式操作完美实现。
(KF7zP edN8-P( z[#6-T
& 七. 问题3
y_%&]/% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
FLbZ9pX} m# ad6
\ template < typename T1, typename T2 >
S:97B\u`
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-uR{X G. D {
}u^:MI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
x-~-nn\O }
m!!;/e?yx hmzair3X 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
cyc>_$/;1 HD|sr{Z% template < typename T1, typename T2 >
GMb!Q0I8 struct result_2
mVrK z {
|>JmS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KZ\dB;W<| } ;
![Hhxu N[ Q#R~Hn< 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?
1}DerX 6 这个差事就留给了holder自己。
;y>'yq} >C^/,/%v VD4S_qx template < int Order >
GU#Q}L2 class holder;
!h/dZ`# template <>
uXP-
J]> class holder < 1 >
Fj3^
#ly {
yUj;4vd public :
V%o#AfMI_ template < typename T >
+DxifXtB struct result_1
5~-}}F {
s#`cX0L) typedef T & result;
{Ot[WF } ;
e
mC\i template < typename T1, typename T2 >
$uTlbAuv struct result_2
B~4mk {
dc)wu] typedef T1 & result;
iUpSN0XkMM } ;
|y'b217t template < typename T >
s|KfC># typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.8%vd {
~|qXtds$ return (T & )r;
=^"~$[z( }
QZ:v template < typename T1, typename T2 >
k\%,xf; x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)*+u\x_Hx {
@eA %(C return (T1 & )r1;
]&/0 }
K"G(?<>~4c } ;
d7\k gh /S/tE template <>
J~fuW?a]r class holder < 2 >
EGr|BLl {
r$Yh)rpt: public :
6{lG1\o template < typename T >
,WzG.3^m struct result_1
)|MIWgfWN {
ipgN<|`?@ typedef T & result;
[`cdlx?Eh } ;
#IbS template < typename T1, typename T2 >
_95- -\ struct result_2
^7J~W'hI {
nmTm(?yE typedef T2 & result;
7j4ej|Fjo } ;
dw'<" +zO template < typename T >
G* 8+h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)R8%wk?2 {
+"TI_tK,S return (T & )r;
BLWA!- }
-ryDsq template < typename T1, typename T2 >
\Ac}R' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~% D^Ga7 {
Xp<A@2wt? return (T2 & )r2;
uEc0/a :. }
c,+L + } ;
V=G b>_d '-$))AdD 4r68`<mn[ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
D!l [3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
u=_bM2;~Z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!D.= 'V 9~LpO>- return l(i, j) = r(i, j);
(= S"Kvb~# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
krEH`f =DeHxPv}f return ( int & )i;
R=#q"9qz return ( int & )j;
F[o+p|nF 最后执行i = j;
0~PXa(!^K 可见,参数被正确的选择了。
'xLM>6[wz yDu
yMt# N (:E K gQ[]
L@g Q L 八. 中期总结
[[/ }1% 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
mG}^'?^K 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
m<X#W W)N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+l[Z2mW 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
X\c1q4oB[ ?9wFV/ 41
c^\1 MHpL$g=5_ 6ywnyh P!)7\.7 九. 简化
6.`} &E 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。
|2t7G9[n 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
.dg 4gr\D 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:
p ?Ij-uo"o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4acP*LkkQ +-*/&|^等
N>cp>&jV 2. 返回引用。
I9Edw] =,各种复合赋值等
[+:mt</HN 3. 返回固定类型。
8vX*SrM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+_-)0[+p 4. 原样返回。
}K#&5E operator,
X,iuz/Q 5. 返回解引用的类型。
VAF:Z operator*(单目)
"S{6LWkD 6. 返回地址。
YQB]t=Ha operator&(单目)
x]%4M\T`` 7. 下表访问返回类型。
1S)0
23N operator[]
5w,YBUp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
69<rsp(p operator<<和operator>>
@LkW_ ]X"i~$T1 S 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。
J 4'! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)z4kP09 WW8L~4Zy template < typename Left >
?O.6 r" struct value_return
go%X%Os] {
F|n$0vQ* template < typename T >
eqUn8<<s struct result_1
(8m\#[T+R {
:[X}.]" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|V~(mS747: } ;
{7M4SC@p| fB @pwmu template < typename T1, typename T2 >
?+} E struct result_2
)8N)Z~h {
aD2CDu typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
M;Mdz[Q } ;
~_ l:b } ;
P".qL5 sVm'9k t&Y^W < 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6Nd_YX i]^*J1a 下面我们来剥离functor中的operator()
yn ?U7`V 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/wCxf5q0 :EldP,s#x% return l(t) op r(t)
Rp@}9qijb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
FUTyx" return op l(t)
V\7u return op l(t1, t2)
Nno={i1jk return l(t) op
Dil4ut-$ return l(t1, t2) op
8-g$HXqs_# return l(t)[r(t)]
G}hkr return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$,@ rKRY h|/*yTuN.y 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
LM`tNZ1Fc! 单目: return f(l(t), r(t));
V{aIhH>P return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
G?/8&%8 双目: return f(l(t));
PQ!?gj return f(l(t1, t2));
qaSv]k. 下面就是f的实现,以operator/为例
+VI0 oo {Z WE8L?55_Au struct meta_divide
FUv)<rK {
Ei(`gp template < typename T1, typename T2 >
l=OC?d*m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1ZH8/1gWI {
5>k~yaju/ return t1 / t2;
@md^mss }
lV *&^Q8. } ;
*q9$SDm u^eC 这个工作可以让宏来做:
=81Xt1, ;og<eK #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
K>p:?w template < typename T1, typename T2 > \
#S74C*'8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#2t\>7] 以后可以直接用
HE.Dl7{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
nLLHggNAV 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
,T>2zSk (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。。。)
y&|{x " '$ nGtB5 FQ&VM6_ 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
46JP1 CZno2$8@e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KD<`-b)7< class unary_op : public Rettype
X~VZ61vNu {
Z
s!q#qM Left l;
T{2//$T? public :
ep1Ajz.l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{.'g!{SHp fH{$LjH( template < typename T >
j[
YTg] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#3jZ7RqzQ {
;Awzm )Q return FuncType::execute(l(t));
^HKaNk< }
lcLxqnv iFT3fP'> 5 template < typename T1, typename T2 >
o[*ih\d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D#(Pg {
bJ[1'Es` return FuncType::execute(l(t1, t2));
blS4AQ?b^ }
uB9+E%jOdQ } ;
6iS+3+ J)~=b_'< 35\0g& 同样还可以申明一个binary_op
T3 /LUm .j,&/y& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Hh/#pGf2 class binary_op : public Rettype
+DDvM;31w {
2^j9m}` Left l;
!SNtJi$;v Right r;
Kn]WXc|(" public :
D{}\7qe binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
pEP.^[ CF4y$aC# template < typename T >
Z ISd0hV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`fHiY.- {
*]k"H`JoFC return FuncType::execute(l(t), r(t));
2^+"GCo }
-4a&R=%p u-<s@^YG template < typename T1, typename T2 >
q3:'
69 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:H7 "W< {
8gdOQ=a return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@5ybBh] }
N:zSJW`1 } ;
w, wt<@} U3QnWPt}> Rx<F^J 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Lr &tpB< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
1gr jK.x DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
O@$i 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。
Q^OzFfR6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q fe#k F9 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。。。
]vrs? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>aK&T" 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)
V-|}.kOH2 下面是修改过的unary_op
i=UJ*c tIw4V^'| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
SfR_#"Uu class unary_op
x@ )u:0 {
|@F<ajlV Left l;
cPSpPx 3{=4q public :
xcA`W|M 5=\b+<pE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x$*OglaS !k^\`jMzw template < typename T >
~Gza$ K struct result_1
xOH@V4z: {
8?!Vr1x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uNjy&I: } ;
inPGWG K] +$C5V,H~ template < typename T1, typename T2 >
h";sQ'us struct result_2
191)JWfa {
5{UGSz 1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,==lgM2V> } ;
L`BLkDm
t<-Iiq+tL template < typename T1, typename T2 >
|ONOF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?p]w_l {
QQcJUOxT9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
xfilxd }
r QF%; H4U;~)i template < typename T >
0T*jv! q> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HDYoM {
;XjKWM; return OpClass::execute(lt(t));
ouujd~b+ }
|
=&r)
~ p-Z5 {by } ;
Xv9CD LYT0 XB)A 0>vm&W<?) 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
),86Y:^4 好啦,现在才真正完美了。
fE >FT9c 现在在picker里面就可以这么添加了:
x~
I cSt NGNn_1 template < typename Right >
]0o78(/w2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}wn GOr {
'n\ZmG{ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
&"=inkh }
%
nR:Rc! 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。
:t(}h!7 6_XTeu &iTsuA/7 {Tx+m;5F c#_%|gg 十. bind
%
L]xar 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。
7p{lDQ 先来分析一下一段例子
FG?B:Zl%T P
)`-cfg n{M!l\1 int foo( int x, int y) { return x - y;}
gZ 9<H q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
oo`mVRVf bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ltc>@ 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。
F<oJ 我们来写个简单的。
8L0#<"'0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
S#jE1 EN 对于函数对象类的版本:
k9a-\UIMet /6g*WX2P1 template < typename Func >
S-My6'ar struct functor_trait
Ta~Ei=d^ {
="MG>4j3.F typedef typename Func::result_type result_type;
t~e.LxN } ;
&6h,' U 对于无参数函数的版本:
Xq9%{'9 pX"f " template < typename Ret >
I~EJctOG struct functor_trait < Ret ( * )() >
k |M {
_K'YaZTa;~ typedef Ret result_type;
. F_pP2A } ;
Ymx/N+Jl 对于单参数函数的版本:
64Q{YuI zGA#7W2?0 template < typename Ret, typename V1 >
CPAizS struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5@+4>[tw {
Ee^2stc- typedef Ret result_type;
*IfLoKS' } ;
[/\}:#MLe 对于双参数函数的版本:
_>0I9.[5 *}Vg]3$4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5!-'~W struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rdSkGb {
~Cm_=[ typedef Ret result_type;
c#Y/?F2p } ;
k,OP*M 等等。。。
VI/77 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:.J Ad$>P [<rV
"g template < typename Func >
=wtu struct func_return
e+Vn@-L; {
M*$#j| template < typename T >
t,Ss3 struct result_1
LB$#]
Z {
\W4|.[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\2#7B8 } ;
,=jwQG4wq N"L@ template < typename T1, typename T2 >
E9<oA. struct result_2
+~Wg@ {
v)1@Ew=Y% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h6`v%7H? } ;
9(eTCe-~6 } ;
(.^KuXd 21_sg f? b
v5BV 最后一个单参数binder就很容易写出来了
kT^|%bB[i E?v:7p< template < typename Func, typename aPicker >
ecvQEK2L class binder_1
fkk&pu {
Tg/?v3M88 Func fn;
Op<,e{[] aPicker pk;
rJtpTV@. public :
x<d2/[(}mT eU(cn8/} template < typename T >
%^pm~ck! struct result_1
y8%QS* {
`]F}O \H typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pmfL}Dn } ;
erlg\-H b,hRk1 template < typename T1, typename T2 >
y?OK#,j struct result_2
LiyR,e {
9KCeKT>v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JIatRc?g } ;
\$+#7( K Xx,Rah)X3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=[do([A o#uhPUZ template < typename T >
'+&!;Jj, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*)bh6b=7 {
fL(_V/p^ return fn(pk(t));
=I8^E\O(" }
\%}w7J; template < typename T1, typename T2 >
|\FJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^Ycn&`s {
AB+HyZ*// return fn(pk(t1, t2));
s{uSU1lQn }
R!>l7p/|H) } ;
M#}k@
;L3 "M}3T?0 O ^6@6BYf) 一目了然不是么?
+!/pzoWpE 最后实现bind
* `3+x woUt*G@ K!a7Hg template < typename Func, typename aPicker >
@yNCWa~N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
7*eIs2aY {
+2#pP return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
V~7Oa2'#B }
Mj W{JR)I 9Xe|*bT 2个以上参数的bind可以同理实现。
PG{"GiZz= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
~? n)/i(" J\?d+}hynX 十一. phoenix
F%I*m^7d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LIRL`xU7 :!w;Y;L:+ for_each(v.begin(), v.end(),
&UQP9wS4v (
9gFfbvd do_
3oC^"723 [
RY}:&vWDk cout << _1 << " , "
YR"IPyj ]
PEMuIYm$ .while_( -- _1),
$-uMWJ)l cout << var( " \n " )
u>.>hQ )
7&2CLh );
j34lPo ` ;HmQRiCg 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
b?:SCUI 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
`G2!{3UD operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,-)ww: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]Z>zf]< g7r0U6Y n ==+NL template < typename Cond, typename Actor >
72sBx3 ; class do_while
9R N ge;* {
?m h0^G Cond cd;
!}J19]\ Actor act;
D n}TO*
public :
#1[Q?e4,0 template < typename T >
GD<pqm`vVY struct result_1
E#`JH {
QD^"cPC)mM typedef int result_type;
<xAlp;8m5 } ;
oI9-jW *Edr\P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ixJwv\6Y D,SL_*r{ template < typename T >
6gD|QC~; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=ve, ! {
lPn&,\9@~ do
@v=A)L {
5YgUk[J act(t);
DZ&AwF }
1~9AQ[]w8 while (cd(t));
&>z}u&oF return 0 ;
OuU ]A[r }
WyJXT. } ;
Wg5i#6y8w J9`[Qy\ ?p!+s96 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!GBGC|avE 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
2s8(r8 AI 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
K7$Vl"l 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。
.@;,'Xw1~ 下面就是产生这个functor的类:
o)IcAqN$H x_|: 3I s*W)BK|+? template < typename Actor >
/pDI
\] class do_while_actor
^Sz?c_<2P {
xn)r6 Actor act;
g@7j<UY public :
P;!4 VK do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;t}ux 9@|X~z5E template < typename Cond >
Y4dTv<=K@i picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
A[m4do } ;
@X6|[r&Z u(|k/~\ g_w4}!|
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
yD!V;?EnK 最后,是那个do_
';?b99 B.J4}Ua v]HiG_C class do_while_invoker
8M;G@ Q80 {
Epm=&6zf public :
;.r > template < typename Actor >
#/9(^6f: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'E,Bl]8C5 {
md/Z[du:' return do_while_actor < Actor > (act);
/Iu._2 }
i>[1^~; } do_;
8}W06k>)% t9()?6H\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2JYt.HN 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2;`"B|-T 最后来说说怎么处理break和continue
a;`-LOO5& 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。
_k@{>
?(a 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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