一. 什么是Lambda
c~u91h? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
eC`G0.op 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,
>[S\NAE> j%i6H1#.Z K{0 gkORF Sb^o`~ Eh class filler
7`tJ/xtMy; {
wQYW5X public :
}(!3)k7* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
i93^E~q] } ;
3x)jab v G~JK[ wZt2%+$6m 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
cUTG!
P\R T:g%b @ p21li}Iu ?~ <NyJHN% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Z GrDa uP.dCs9- aa}U87]k 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z<#h$XUA AE=E"l1] !ezy
v` cG{ 二. 战前分析
k0,]2R 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。
t(UdV 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
.@psW0T% P?+
VR=t 0~e6\7={ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$Y8iT<nP /* --------------------------------------------- */
4ULdf|o P" vector < int *> vp( 10 );
cXK.^@du transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
qfF2S /* --------------------------------------------- */
6
2t9SY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
w`[`:H_z /* --------------------------------------------- */
s3=slWY= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5:%`&B\ /* --------------------------------------------- */
OV`li#H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cyB2=, /* --------------------------------------------- */
qUk-BG8^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}O2P>Z?V p ^Y2A De<i
8/^= Kxi@"<`S 看了之后,我们可以思考一些问题:
rLA^ &P: 1._1, _2是什么?
rq:sy=; 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。
!{vZvy" 2._1 = 1是在做什么?
Pb<6-Jc[ 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。
on
4
$n7 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。
6E9o*YSk a0's6C 5m\)82s 三. 动工
5>h/LE]" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4GS:kfti I>lblI$7 zICrp rVwW%& template < typename T >
@/xdWN!, class assignment
tv5N
wM {
wpt5'|I T value;
#I#_gjJkx public :
+1c[!;' assignment( const T & v) : value(v) {}
H=9{|%iS template < typename T2 >
8F/zrPG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|][PbN
D } ;
A-u!{F g\ H~Y@'{ n(_wt##wE~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z8Tb43? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Yn>FSq^Wp- u]P9ip"Z $?On,U %yK- Q,'O class holder
\W|ymV_Ki {
r(<91~Ww public :
3gv?rJV template < typename T >
eh,_g. assignment < T > operator = ( const T & t) const
;rl61d}NH# {
~I]aUN return assignment < T > (t);
fONycXM] }
?gCP"~ } ;
57EL&V%j X$eR RSW uM9Gj@_ 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:
[K1z/ea)V XII',& static holder _1;
rd,!-w5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Rb0{W]opt+ 1";s#Jq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KBA&s 而不用手动写一个函数对象。
Z>*a:| =-avzuy# WfQZ7e oo1h"[ 四. 问题分析
QN#tj$x 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。
K14v6d 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。
+9M";'\c 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\b#`Ahf` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jVna;o) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7?8+h Ym2Ac>I4 五. 问题1:一致性
q-S#[I+g 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?|
tO3#kV\, 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
IV%Rph>d !E^\)=E)P struct holder
~SI G0U8 {
PR%n>a# //
3!8 u template < typename T >
$5DlCN T & operator ()( const T & r) const
M2nUY`%#v {
9&s>RJ return (T & )r;
J2k4k }
28j/K=0( } ;
)GOio+{H =+H,} 这样的话assignment也必须相应改动:
Dy{lgT 0k ^ZFK:|Ju template < typename Left, typename Right >
f,Am;:\ | class assignment
s<5P sR {
ViU5l*n; Left l;
p9&gKIO_m Right r;
[@@EE>
y public :
HIda%D assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?>My&yB template < typename T2 >
+mYK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
H% FP!03 } ;
9{Igw"9ck 3il$V78| 同时,holder的operator=也需要改动:
#Fkp6`Q$x <&tdyAT?& template < typename T >
E0.o/3Gw6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
znAo]F9=J" {
9}+X#ma.Nc return assignment < holder, T > ( * this , t);
3 ;AJp_; }
I~nz~U:ak %8>0;ktU 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
s0DT1s& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'f8'|o) ;_0frX return l(rhs) = r;
c7nbHJi 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
LtV,djk 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"d2JNFIHb ,lVQ-qw5 template < typename Tp >
FJBB@<>: class constant_t
csV3mzP {
%zO>]f& const Tp t;
[rz5tfMp public :
H;#C NB<e constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/h@3R[k template < typename T >
5yjG\~ const Tp & operator ()( const T & r) const
NHe[,nIV {
U#{(*)qr return t;
WwUHHm<v }
!t?5U_on } ;
|O;vWn'U2 R:[#OH.c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
H#G3CD2& 下面就可以修改holder的operator=了
7c8`D;A-K u"8KH
u5C@ template < typename T >
#VxN [770 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
lUw=YM {
t_+owiF)M return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
B_RF)meux }
3mL(xpT.8z lHE \Z` 同时也要修改assignment的operator()
R0K{wY58 AEUR`. template < typename T2 >
O^_CqT% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j} w 现在代码看起来就很一致了。
^FZ9q +^%)QH>9 六. 问题2:链式操作
KL"_h`UW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6q,CEm 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
(px3o'ls h 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
^2i$AM1t 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。
7cO1(yE#vr 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{7`1m!R ;D@ F template < typename T >
gUYTVp Vf struct result_1
a%`L+b5-$ {
@9l$jZ~x typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2nCHL'8N } ;
w|4CBll EAE#AB-A 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
yoz-BS xmtD0U1 template < typename T >
"G Jhx/zt struct ref
! 6R| {
k#Qjm9V typedef T & reference;
h?vny->uJ } ;
<- R% template < typename T >
'C @yJf struct ref < T &>
%BQ?DTtb7' {
W,:j>vg typedef T & reference;
09i77 } ;
Vddod ),$^h7[n 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!j3Xzn9 R_2#7Xs template < typename T >
{c7@`AV] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M XuHA? {
.=) *Qx+ return l(t) = r(t);
ONUa7 }
j"+6aD/lv 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。
:*-O;Yw?S@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!uA'0U?ky c?6(mU\x 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
+~7[T/v+n _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[8vqw(2Tm( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=FMrVE +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Z7 ++c<|p 最后的布局是:
b,47
EJ} Add
3TN'1D ei / \
6U,:J'5gP Divide 5
Q+'fTmT[, / \
/K;A bE _1 3
-6^Ee?" 似乎一切都解决了?不。
21] K7 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。
i%MR<M 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。
DmZ_tuVI OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
h]4qJ 9l,8:%X_ template < typename Right >
.~a8\6t assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`W7;- Right & rt) const
\*pS4vy5x {
Kr`.q:0GK return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SN`L@/I }
COd~H 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-L2?Tap 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。
U^-RyE!} 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。
r
l;Y7l 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。
COD^osM@ 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。
2\gbciJ[{( 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?
(~(FQ:L%U 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:
swMR+F#u* S<5.}c R template < class Action >
h}}7_I9 class picker : public Action
"o@R}_4]q {
-*2b/=$u public :
3Qp6$m picker( const Action & act) : Action(act) {}
c~6ywuq+M` // all the operator overloaded
{@s6ly]. } ;
$>Gf;k [3qJUJM 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。
>f;oY9 {m 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:
lxBcO/ |r4&@) template < typename Right >
,pW^>J picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
VotI5O $ {
\;+b1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(D+%*ax }
S Z &[o&H Rb
<{o8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
, _ xJ9_ 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。
T <RWz Iapzh y2l template < typename T > struct picker_maker
>_X(rar0 {
wHQYBYKcd typedef picker < constant_t < T > > result;
7K!n'dAi6 } ;
HBw0N? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/#}%c' {
7/\SN04l typedef picker < T > result;
/ $'M } ;
])WIw'L! RC!T1o~L 下面总的结构就有了:
6X$\:> 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。
XLm@, A[ 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。
" j:15m5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_$v$v$74^ 至此链式操作完美实现。
^AO2%09.S xCMuq9zt@ C+gu'hD 七. 问题3
1i Q(q\% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
5zt5]zl' l_2YPon template < typename T1, typename T2 >
h5))D! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+:z%#D {
i^/H>E%u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[U{RDX }
'b_SQ2+A *Oy%($' 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:
?[lKft
-AKbXkc~\ template < typename T1, typename T2 >
o7g6*hJz struct result_2
?\a';@h {
[+:KIW< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{1GIiP-U } ;
"~IGE3{ nm<S#i* 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?
RY*s }f 这个差事就留给了holder自己。
;fv/s]X86I G""=`@ iEMIzaR template < int Order >
'RCX6TKBnR class holder;
3[To"You template <>
KYFkO~N class holder < 1 >
zrur-i$N+ {
n\YWWW[wf public :
JI92Dc*o template < typename T >
McU]U9:z struct result_1
8V:yOq10 {
0y#TGM|0D typedef T & result;
f=40_5a6 } ;
J_XbtCmt template < typename T1, typename T2 >
kC+dQ&@g{ struct result_2
v=+> ids {
*\[GfTL typedef T1 & result;
OH~I+=}. } ;
m*TJ@gI*t template < typename T >
k12mxR/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$h'>Zvf {
GoKMi[b return (T & )r;
?s: 2~Qlu }
1Q9eS& template < typename T1, typename T2 >
7ZgFCK,8m, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
z^9df( {
$qhVow5~ return (T1 & )r1;
FDRpK5cw }
#'kVW{ } ;
YCB=RT]&` a~[]Ye@H template <>
26c1Yl,DMn class holder < 2 >
C8
2lT_7" {
[Uu!:SZ public :
*:V"C\`^n template < typename T >
aAkO>X%[ struct result_1
1He'\/# {
RIxGwMi% typedef T & result;
@Tf5YZ* } ;
XZ&q5]PJI template < typename T1, typename T2 >
zDofe* struct result_2
; +]GyDgVq {
G( y@Tor+ typedef T2 & result;
x BMhk9b^0 } ;
\9dC z; template < typename T >
dD"o~iEC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(g]J hG {
uEkUK| return (T & )r;
gkNvvuQXc }
$+ ?A[{JG template < typename T1, typename T2 >
}\!38{& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C$$lJ=> {
[z`m`9Aq return (T2 & )r2;
'm+)n08[ }
c1p*}T } ;
AZYu/k kVe_2oQ_> }x1p~N+; 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> >。
QK%6Ncv 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
O
hcPlr 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
QA&BNG Y r^C+Oyg return l(i, j) = r(i, j);
KBo/GBD]| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
|>P`Gl]E pV^hZ. return ( int & )i;
r z%=qY return ( int & )j;
u%=M4|7 最后执行i = j;
#b4Pn`[ 可见,参数被正确的选择了。
)/F1,&/N`e }
. cP NPM}w! #:?vpV#i RWi~34r 八. 中期总结
~Xg@,?Zr 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:
-\!"Kz/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XZe ZqBr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
lT3, G#( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|:i``gFj 9+\3E4K S5Q$dAL X,<n|zp 8*^Q#;^~99 )MZQ\8,)] 九. 简化
1dF=BR8 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
8ctUK| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
F$FCfP7 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:
el*C8TWlw 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
f`?Y+nu} +-*/&|^等
q8;WHfGf 2. 返回引用。
mzz77i
=,各种复合赋值等
1B;sSp.> 3. 返回固定类型。
ui,#AZQ#{4 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Fa$ pr` 4. 原样返回。
shwKB 5 operator,
$*bd})y)I 5. 返回解引用的类型。
E3\O?+h# operator*(单目)
hgCeU+ H 6. 返回地址。
hmOhXE[a& operator&(单目)
H/p<lp 7. 下表访问返回类型。
\5$N>
2kO operator[]
)Aa98Eu?2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3
[lF operator<<和operator>>
dwKre#4F t,;1?W# 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。
z./M^7v? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1q*85[Y Lnnl++8Y template < typename Left >
1o7
pMp= struct value_return
SnRTC<DDh {
-Rhxib|< template < typename T >
^.F@yo2} struct result_1
W
xyQA:3s {
t nz
BNW8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
jYet!l } ;
l
tr=_ `!HGM> template < typename T1, typename T2 >
LMWcF'l struct result_2
9}Tf9>qP>M {
'2a }1? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o_p//S#q } ;
qn#\ro1H } ;
_JA.~edqM \Nu(+G?e |<\LB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
KUVsCmiT dWE[*a\g 下面我们来剥离functor中的operator()
J4h7]
qt 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`,4"[6S .
zvF!!z return l(t) op r(t)
HH3WZ^0> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!}^c.<38Q return op l(t)
B&#TbKp return op l(t1, t2)
SC`.VCfc. return l(t) op
6pI=?g return l(t1, t2) op
B3u5EgZr return l(t)[r(t)]
L$h.VQv+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
I+w3It |HJdpY>Uu 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
`~[zIq:}7 单目: return f(l(t), r(t));
Deq~" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'5KgRK" 双目: return f(l(t));
Ze'AZF return f(l(t1, t2));
u#?K/sU 下面就是f的实现,以operator/为例
vV-ATIf
^ 3@?#4]D{' struct meta_divide
Ob?>zsx {
"[(_C&Ot4 template < typename T1, typename T2 >
)h,+>U@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@#1k+tSA, {
)H#Hs<)Qy return t1 / t2;
ErJi
}
' eO4h^ } ;
&}VGC=F;d *@lNL=%R 这个工作可以让宏来做:
Ooz+V;#Q uh%%MhTjv #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,IxAt&kN template < typename T1, typename T2 > \
iCao;Zb static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C',D" 以后可以直接用
m>$+sMZE DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
dl@ 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
,2DKp hh (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。。。)
7NRq5d(lP =U!'v X d j/{F#auI 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
gAC} f
GE+DjeA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:S0r)CNP class unary_op : public Rettype
Xdsd5 UUM {
R:x4j#( Left l;
bqN({p& public :
&4sUi K" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AQU4~g
mI [#kfl template < typename T >
F*o{dLJ) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x"K<@mR5G {
uO>$,s return FuncType::execute(l(t));
gfw,S; }
"3LOL/7f 1bF aQ50t template < typename T1, typename T2 >
1]aM)}, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q-eC=!#} {
2)h
i( return FuncType::execute(l(t1, t2));
*L%HH@] %_ }
rXuhd [!(P } ;
+'2Mj|d@p YwQxN" 9xyj,;P> 同样还可以申明一个binary_op
2B3H-` .slA} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,>V|%tD' class binary_op : public Rettype
e3"GC_*# {
&Vg+n0 Left l;
'}e_8FS Right r;
Bab`wfUve public :
C$SuFL(pb binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U8-#W(tRR _(5SiK R template < typename T >
oS0l Tf\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ii%^z?' {
B BbGq8p return FuncType::execute(l(t), r(t));
A&jkc ' }
E'j>[C:U Xa=oryDt template < typename T1, typename T2 >
tq H7M0Ry typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
__teh>MC {
NE,2jeZQ . return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[5e}A& }
)o;/*h%@ } ;
iagl^(s aTuD|s 9u ^PM 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
u\ro9l 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7"@^JxYN DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^[,Q2MHCT( 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(B &A
P_e 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KV9'ew+M 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。。。
, 7KP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F&%@p& 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)
ztTj2M" 下面是修改过的unary_op
]W~\%`#8? :JH#*5%gQ: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
de1cl< class unary_op
Ckd@| {
7DDd1"jE Left l;
ayfR{RYi ~7+7{9g public :
GPz0qK _v bCC7Bf8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kd)Q$RA( >lQ@" U template < typename T >
c[J?`8 struct result_1
gI "ZhYI {
4l7TrCB typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c.dk4v%Y5 } ;
:7UC=GKQk \@;$xdA$ template < typename T1, typename T2 >
45. -P struct result_2
v_mk{ {
rR]U Ff typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{L~j;p_G& } ;
+wc8rE6+W 7rQwn2XD{ template < typename T1, typename T2 >
Swz{5 J2C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0b6jGa {
G2qv)7{l2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
O42`Z9oK }
|0ATH`{ "5
;fuM1 template < typename T >
w^z5O6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,`PC^`0c}o {
waI?X2 return OpClass::execute(lt(t));
dp#JvZb }
vZ,DJ//U, 2 j.6 } ;
]8q#@%v} M.fAFL
;\j7jz^uC 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
Ha~F&H|"O 好啦,现在才真正完美了。
scX'>\w&c 现在在picker里面就可以这么添加了:
_PT5 g)$/'RB template < typename Right >
GsIVx! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R !g'zS' {
}`KK return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
yPY}b_W }
Ov8^6O 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
r$[`A_ %,T=|5 4>^LEp @k=UB&?I #($~e| 十. bind
+YZ*>ki 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
yY[9\! 先来分析一下一段例子
|RjAp.pm
zh{,.c Pi+pQFz5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
T@wgWE<0y_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[ Y+Ta, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
X)e#=w!fi3 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
e,kxg^ 我们来写个简单的。
r7)qr%n 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ziDvDu= 对于函数对象类的版本:
;b{yu| uMx6: template < typename Func >
OZc4 -5 struct functor_trait
Ff{,zfN+3 {
u6nO\.TTtY typedef typename Func::result_type result_type;
:KmnwYm } ;
N5[^W`Qf 对于无参数函数的版本:
SR$ 'JGfp kmUL^vF template < typename Ret >
l+#J oc<8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
0iYo&q'n {
_01wRsm%2 typedef Ret result_type;
nb<e<>L } ;
u,V_j|(e 对于单参数函数的版本:
_tUh*"e& V&*|%,q template < typename Ret, typename V1 >
iYZn`OAx struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vPz$+&{I {
y\omJx=, typedef Ret result_type;
e2e!"kEF } ;
;FQNO:NP 对于双参数函数的版本:
NbC2N)L4 KomMzG: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
MaPOmS8? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
fat;5XL@ {
3eg6 CdT typedef Ret result_type;
^T:L6: } ;
E!'6vDVC: 等等。。。
AsD$M*It 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G6QD`ED +h@.P B^`~ template < typename Func >
~-<MoCm! struct func_return
2X<%BFsE {
%x.du9 template < typename T >
]1FLG*sB struct result_1
TjDtNE {
'hE'h?-7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qA;Gl"HF } ;
uu9IUqEq2 (\D E1q template < typename T1, typename T2 >
d~AL4~} struct result_2
^U5Qb"hz {
l\F71pwSI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V@g v } ;
[YP{%1*RM } ;
[GPCd@ y XKddD s`ZP2"`f 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-)Bvx>8fq- MVnN0K4 template < typename Func, typename aPicker >
>23$_'2 class binder_1
*|<T@BXn {
IU<lF) PF$ Func fn;
(i L*1f aPicker pk;
8v z h5,U public :
x3g4 r_ J/fnSy template < typename T >
@I}VD\pF struct result_1
=&6sU{j* {
.%y'q!? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
; >>n#8` } ;
Th$Z9+() @R}3f6@67 template < typename T1, typename T2 >
9/!1J struct result_2
<#J5.I 1 {
OLPY<ax typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$[}EV(#y } ;
F~i ~%f, 4(sHUWT binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
d!w3LwZ u7^(?"x template < typename T >
1
_Oc1RM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N2k<W?wQ {
^D5Jqh)
return fn(pk(t));
YGC%j }
VP>*J`'H template < typename T1, typename T2 >
[zBi*%5O typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O^3kPVr {
[al$sCD]+ return fn(pk(t1, t2));
A+!,{G }
r88De=* } ;
`<yQ`Y_X I ^m ax>j3HKi 一目了然不是么?
5wmd[YL 最后实现bind
#GLW3} ,%
QhS5e 'UUj(1
f template < typename Func, typename aPicker >
f+Acs*.GQ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
WB?HY?[r {
:IU7dpwDl return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#gqh0 27 }
m0As t<u zxx\jpBBk 2个以上参数的bind可以同理实现。
xI1{Wo*2C} 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。
c\2rKqFD8 (T0MWp 0 十一. phoenix
k'PvTWR Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4")`}T 2?GMKd) for_each(v.begin(), v.end(),
}mXYS|{ (
QOo'Iv+EL do_
*Q^z4UY [
)PTvw> cout << _1 << " , "
ZaU8eg7 ]
k`Ifl) .while_( -- _1),
-1Dq_!i cout << var( " \n " )
pd#Sn+&rf )
6_4B! );
g&c ~grD {='Bd6_= 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:
eFG(2OVg}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
RzjUrt operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l>}f{az-T 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\$ipnQv t$z[ja= ^\AeX-q2v' template < typename Cond, typename Actor >
u30D`sky class do_while
Inv`C,$7Q# {
?' .AeoE- Cond cd;
m<hP"j Actor act;
KF00=HE|] public :
s91[@rh/ template < typename T >
!*}UP|8 struct result_1
/V:9*C {
[K.1 X=O} typedef int result_type;
Q}|K29Y:p } ;
3y6\0|{1 8rH6L:]S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
8 s$6R|ti |g)C `k template < typename T >
d(o=)!p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)^ Y+Vn {
ve
ysW(z do
\jtA8o%n {
Os@b8V 8,A act(t);
Fs( PVN }
Z-Qp9G'
while (cd(t));
2Qp}f^ return 0 ;
![\-J$ }
N!7}B } ;
iyl
i/3| RkYn6 :.,9}\LK 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_ \6v@ 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。
&
"&s, 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。
G n]qh(N> 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。
&bW,N 下面就是产生这个functor的类:
uqC#h,~
0 Y/kq!)u;%L hc3hU template < typename Actor >
Nv7-6C6< class do_while_actor
}+9?)f{?@ {
KOS0Du Actor act;
H\Ra*EO~j public :
8u+kA
mI do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N s +g9+<A e~SK*vR%] template < typename Cond >
Nnl3r@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
YpDJ(61+ } ;
z#GZb </{Zb. yV!4Im.> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Cy]=Y 最后,是那个do_
IC0L&;En dT|f<E/P CaJ-oy8 class do_while_invoker
P35DVK S {
Dcvul4Q public :
1.cP3kl template < typename Actor >
a/j;1xcc< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
F3}MM
dX {
{h?pvH_> return do_while_actor < Actor > (act);
&J6`Q<U! }
l(?B0 } do_;
XP@dg4Z=z ,Z@#( =f 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
32[}@f2q 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
35& ^spb 最后来说说怎么处理break和continue
h=7q;-@7 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。
b_31 \ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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