一. 什么是Lambda
,Kwtp)EX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
h.)o4(bO 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,
M`tNYs]V NH;.!xq: rfYFS96 &nfGRb class filler
L[O.]2 {
Y *n[*N public :
+K7oyZg void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v_I)eac z } ;
D0LoT?$N tlcNGPa eY8rm 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
d< b ,]. */y (~O6 .a7!*I#g P:fcbfH+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
E@7);i5K x#}{z1op9 HB,
k}Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
G$-[(eu- ;CLOZ{ O^KIB%}fu ?k+>~k{}a 二. 战前分析
,O`~ D~$ 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。
r"&VG2c0K 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
agj_l}=gO I:edLg1T N~+ e\K6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
< m/@_" /* --------------------------------------------- */
10{zF_9yx vector < int *> vp( 10 );
)=%TIkeF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:Hq#co /* --------------------------------------------- */
Ih^ziDcW sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q<T+t0G\O- /* --------------------------------------------- */
Uq^-km#a int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tWaM+W /* --------------------------------------------- */
VQ^}f/A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Xsd+5="{N /* --------------------------------------------- */
u:M)JG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
XxLauJP
K Y|~+bKa D"8 ?4+ kn&>4/') 看了之后,我们可以思考一些问题:
T1i}D"H % 1._1, _2是什么?
+{au$v} 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。
I8Q!`KJ 2._1 = 1是在做什么?
oe,yCdPs 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。
'|@?R |i0 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。
$$e"[g lky5%H ]4eIhj? 三. 动工
\`Ow)t: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
T':} p2}w+ PIM4c jP}Ix8vc= DE!c+s_g4 template < typename T >
R?iC"s! class assignment
T.pc3+B8N {
[(*? T value;
Y>Fh<"A|$ public :
2k M;7: assignment( const T & v) : value(v) {}
Eal*){"<,? template < typename T2 >
\^x`GsVy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
E-Y4TBZ* } ;
kV:T2}]|H UZx8ozv' ,f}u|D 3@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!yD$fY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
tA{hx- x*!%o(G \EW<;xq qu%}b> class holder
B6.9hf {
\k.W
F|~ public :
KZGy&u
>` template < typename T >
h?P-
:E assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y(B3M=j {
GUC.t7! return assignment < T > (t);
^T*'B-`C7X }
9w dl1QS } ;
|vtj0,[ wyB $[V-M\q 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
2Z+:^5 *9tRhRc static holder _1;
_&e$?hY Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
MJ<jF(_= 6h?)x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+;bP.[Z 而不用手动写一个函数对象。
\S0QZQbz/ {<Y\flj{@m @{U@?6eZ $7*@TMX 四. 问题分析
R?HuDxHk 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
eXi}-~o 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
-lS(W^r4 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
w5;d/r<q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
p|Qn?^C: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:gTtWJ04] `X%Qt~ 五. 问题1:一致性
@t2S"s$m 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?|
S|r,RBeZ
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=w ! 6un ou=33}uO struct holder
t6Nkv;)>@ {
y'C //
DLPg0>;jl template < typename T >
)6{,y{5! T & operator ()( const T & r) const
B7(bNr {
=@!s[ return (T & )r;
,j(S'Pw }
T
3<2ds } ;
;s?,QvE{r# Xa$-Sx 这样的话assignment也必须相应改动:
$S/EIN c ZuT5}XxF template < typename Left, typename Right >
1F R class assignment
*_@$"9 {
La$?/\Dv) Left l;
BMb0Pu8 Right r;
RV),E:? public :
xwojjiV assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B^Hhrz! template < typename T2 >
ny1Dg$ui2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_ ( $U\FW } ;
`5SQ4 WHcw5_3# 同时,holder的operator=也需要改动:
v;(k7
Bhk@0\a template < typename T >
bMGXx>x assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
yH0vESgv {
S]?I7_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
5%"sv+iO }
m8Rt>DY $Y[C A.F 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。
S5[}kfe 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Cy6%f? j $:D\yZ, return l(rhs) = r;
> ,x``- 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
lJt?0;gn 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
814cCrr,o Bi7&yS5V template < typename Tp >
QBjvbWoIG( class constant_t
7`tJ/xtMy; {
EzU3'x const Tp t;
vf-8DB public :
@PV3G
KJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Mp06A.j[ template < typename T >
Z6#(83G4 const Tp & operator ()( const T & r) const
4A)_D{(SH {
NmTo/5s return t;
ZQAiuea }
v G~JK[ } ;
s#FX2r3=Fg J7wIA3.O 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
o,'Fz?[T% 下面就可以修改holder的operator=了
CP
Ju= p. KT=dZT template < typename T >
g/gaPc*86 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
lT_dzO {
5C-XQS1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
zT ")!Df>' }
VBz
G`&NG 5ljEh - 同时也要修改assignment的operator()
V`}u:t7r @zT2!C?^L template < typename T2 >
akzKX} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c]NZGn* 现在代码看起来就很一致了。
1cD JtxitF2 六. 问题2:链式操作
ucFfxar" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=lL)g"xX 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Tr,
zV 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
n@J>,K_B 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
's$/-AV 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
F!P,%JmI< *hh iIiog+ template < typename T >
xXCsJ9] struct result_1
ne%(`XY{Q] {
0F 6~S typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Gm=e;X;r } ;
\lK ` G,6 i!M 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:
/]2I%Q tc{Qd&"( template < typename T >
ut.tf \c struct ref
95Q^7oI {
,3Nna:~f typedef T & reference;
?;ZnD(4? } ;
YwZ]J template < typename T >
[= Xb*~ struct ref < T &>
IGo+O*dMw {
Jt3*(+J>/ typedef T & reference;
uCc5) } ;
&.JJhX vJe c+a 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Z61L;E Px&)kEQ template < typename T >
`Dp4Z>|
K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
XW:%YTv {
BOv ^L?)*Z return l(t) = r(t);
WQMoAPfqL }
<4TF ]5 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。
bSa]={}L( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Wz;@Rl|F l0eh}d 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
k=9k4l _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2yVQqwQm _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ynJ)6n7a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9[h8Dy 最后的布局是:
6u xF< Add
xW58B / \
SD jJ?K Divide 5
~|{_Go{
Q / \
|{La@X _1 3
`t+;[G>ZE 似乎一切都解决了?不。
# ELYPp]6 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。
%-
Ga^[ 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。
_O&P!hI 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:
hHgH' 0@&/W-VXg template < typename Right >
*vT Abk$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
tv5N
wM Right & rt) const
wpt5'|I {
#I#_gjJkx return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+1c[!;' }
H=9{|%iS 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8F/zrPG 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。
|][PbN
D 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。
3U*4E?g 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。
g\ H~Y@'{ 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。
2Hk21y\
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?
$F6GCM3Cx 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:
Ss:'HH4 gi+FL_8CzU template < class Action >
$?On,U class picker : public Action
y:k7eE" {
\W|ymV_Ki public :
\/9 O5`u*V picker( const Action & act) : Action(act) {}
.Dy2O*` // all the operator overloaded
r9p ((ir } ;
O~Svk'.) ,My'_"S? 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。
p4P"U 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:
yF-`f
_ XII',& template < typename Right >
KON^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Rb0{W]opt+ {
1";s#Jq return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KBA&s }
Z>*a:| L%Ms?`i, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sTvw@o* 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。
U-D00l7C U"Y/PBs, template < typename T > struct picker_maker
'tt4"z2 {
zL3I!& z2 typedef picker < constant_t < T > > result;
TRr%]qd{Hr } ;
?y,KN}s_ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
[_*?~ {
l0E]#ra" typedef picker < T > result;
A2.4#Qb' } ;
fsWPU]\) pxCQ=0k 下面总的结构就有了:
&Y3ZGRT 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。
0Y8Cz /$ 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。
67U6`9d picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&&C'\,ZK5 至此链式操作完美实现。
[S0wwWU |0 fIn^a3TV O2/_$i[F 七. 问题3
| NyANsI 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
8J~-|<Q6 g|j15&x template < typename T1, typename T2 >
/&l4 sF1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Mvpec_B {
o+}G/*O8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
xF*i+'2 }
xrkR)~ E +5GPU 9k 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
xdMY2u z7pw~Tqlz template < typename T1, typename T2 >
eKRE1DK struct result_2
k{bC3)'$#R {
{gzVbZ# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
CW FE{ } ;
XJ1Bl ,M$h3B\;r 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
FLIU}doc 这个差事就留给了holder自己。
Sx1OY0)s EIF \/-4 jF: template < int Order >
&,* ILz class holder;
k&npC8oA template <>
3 ;AJp_; class holder < 1 >
I~nz~U:ak {
pDcGf7 public :
spWo{ template < typename T >
}-
wK struct result_1
YR[I,j {
9xeg,#1 typedef T & result;
{
PS0.UZ } ;
mdlMciP template < typename T1, typename T2 >
vSo1WS struct result_2
GtKSA#oYZB {
D$VRE^k typedef T1 & result;
Sa/]81aG } ;
Kd*=- template < typename T >
nuw7pEW@? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z6|kEc"{ {
z&\N^tBv return (T & )r;
Y/
%XkDC~ }
7tne/Yz template < typename T1, typename T2 >
szD9z{9"y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#X0Xc2}{f {
_/YM@%d return (T1 & )r1;
xl9S=^`= }
tjQ6[` } ;
dV
/Es ndw&F'.r template <>
>u]9(o7I class holder < 2 >
((M>To_l {
fh`}~ aQ public :
z
G`|) template < typename T >
h)s&Nqg1B struct result_1
w%(D4ldp {
k7]4TIUD* typedef T & result;
7/iN`3Bz } ;
Yy,XKIqU template < typename T1, typename T2 >
Bq,MTzxD struct result_2
(Dn1Eov {
h<qi[d4X typedef T2 & result;
kV4L4yE } ;
+}eK8>2 template < typename T >
c= aZ[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E&)o.l<h| {
m ;wj|@cF return (T & )r;
%CqG/ol }
=Z..&H5i template < typename T1, typename T2 >
x@D>JG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"BIhd*K[~ {
]`|;ZQiD return (T2 & )r2;
bD?gwhAKA }
8t|?b } ;
! vuun | 4}Lui9 qCq?`0&# 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
n*Hx"2XF 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@VyF'
?} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
QHd|cg =F_j})O5 return l(i, j) = r(i, j);
Ox@$ } 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!E,|EdIr 7/K'nA return ( int & )i;
n*TKzn4E return ( int & )j;
~*`wRiUhis 最后执行i = j;
O{Q+<fBC9 可见,参数被正确的选择了。
VBW][f ),$^h7[n !j3Xzn9 R_2#7Xs {c7@`AV] 八. 中期总结
M XuHA? 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
.=) *Qx+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ONUa7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}%<cFi & 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-s^cy+jd !uA'0U?ky {mLv?"M] +e#(p< OaY]}4tI$ HUbXJsSP 九. 简化
M7#CMLy 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。
6=x]20 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
hMgk+4* 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:
bPMf='F{r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v7v> +-*/&|^等
h]4qJ 2. 返回引用。
xXJzE|)1h! =,各种复合赋值等
M>i *e 3. 返回固定类型。
u3DFgl3-7 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g@]1H41 4. 原样返回。
d
<zD@ z operator,
BWr!K5w>i 5. 返回解引用的类型。
B)dd6R>8 operator*(单目)
mS.!lkV 6. 返回地址。
|BO5<`&I operator&(单目)
>b~Q%{1 7. 下表访问返回类型。
!Nbi&^k B operator[]
`.wgRUhFH; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
w1
A-_ operator<<和operator>>
}IQ! [T5 [geT u 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。
0|{":i_s 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1uzK(j8w )-1$y+s>
template < typename Left >
w)h"?'m~ struct value_return
QwuSo{G {
Ko
"JH=< template < typename T >
5U*${ struct result_1
C*Qx {
s}DNu<"g typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
NkQain9 } ;
l a_ L>N)[;| template < typename T1, typename T2 >
R5 EC/@ struct result_2
v4\
m9Pu4 {
Ey_mK\' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
WK.,q># } ;
nVGOhYn } ;
!H @nAz UaHN*@ fUJe{C<H 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5!6}g<z&L f%REN3=5K 下面我们来剥离functor中的operator()
GB}X 首先operator里面的代码全是下面的形式:
y;hco vVo# nzeZ5 return l(t) op r(t)
^SS9BQ*m return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^(:n a6C return op l(t)
j>~@vq return op l(t1, t2)
(e<p^TJ] return l(t) op
`2'*E\ return l(t1, t2) op
f&XM|Bg return l(t)[r(t)]
0b2; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eqpnh^0}d iT1HbAT] 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:
wh^I|D?" 单目: return f(l(t), r(t));
\d w ["k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
myB!\WY
双目: return f(l(t));
:m(" oC@} return f(l(t1, t2));
!
n?j)p. 下面就是f的实现,以operator/为例
prxmDI k7z{q/]M struct meta_divide
4Q\~l( {
n>%TIoY template < typename T1, typename T2 >
eT8h:+k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
, qhv( {
P?y{9H* return t1 / t2;
ZaFqGcS~ }
_3gF~qr } ;
dW#l3_'3T y{nX 6 这个工作可以让宏来做:
,Nev7X[0 >JN[5aus #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M5S<N_+Pe template < typename T1, typename T2 > \
?QzN\fY; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~ o5h}OU" 以后可以直接用
;fv/s]X86I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
PmDar<m 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
|>nVp:t^ (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。。。)
Zr;(a;QKs l3kBt-m l`{JxVg 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
Oi n:5K)4- r}t%DH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|CjdmQ u class unary_op : public Rettype
+@#-S {
6r)qM)97 Left l;
1;+(HB public :
r$Y% 15JV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Umk ! m] q jyjK~!0 template < typename T >
wW^3/
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pe7%
9 {
q.RW_t~ return FuncType::execute(l(t));
1Q9eS& }
79MB_Is]s 7ZgFCK,8m, template < typename T1, typename T2 >
z^9df( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$qhVow5~ {
p"J\+R return FuncType::execute(l(t1, t2));
.{k^
tf4 }
Xdc>Z\0V } ;
<' b% HoKN<w `LVX|l62 同样还可以申明一个binary_op
FYeUz$/ `)eqTeW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C$EvcF%1 class binary_op : public Rettype
1He'\/# {
RIxGwMi% Left l;
@Tf5YZ* Right r;
XZ&q5]PJI public :
zDofe* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
; +]GyDgVq JxLD}$I template < typename T >
Nc :>] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\9dC z; {
9#niMv9 return FuncType::execute(l(t), r(t));
(g]J hG }
uEkUK| gkNvvuQXc template < typename T1, typename T2 >
$+ ?A[{JG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}\!38{& {
C$$lJ=> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[z`m`9Aq }
}c*6|B@f } ;
*HN0em q9c:,k b7bbrR8 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
N{6Lvq[8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Y>[u(q&09O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H?axlRmw3 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。
4]]1JL(Ka 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
DcQsdeuQ 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。。。
'y.'Xj:l 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iw^(3FcP@C 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)
/8w
_jjW 下面是修改过的unary_op
$ OMGo`z co!#. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ByPzA\;e class unary_op
@[4 Tdf {
)fz<n$3|$# Left l;
CzZmC]5 38T2IN public :
9*}?0J8 =-dk@s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\[w82%U B?r [| template < typename T >
nzHsyL struct result_1
Jm8#M z {
D0=H&Z[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P:yMj&) } ;
d`;_~{sleR {'#^ template < typename T1, typename T2 >
+kKfx! struct result_2
<t0o{}^P* {
ye)CfP=ID\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
85 tQHm6j } ;
%maLo RJ ;yO7!{_ template < typename T1, typename T2 >
+<P%v k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
')/yBH9mR {
Dh|8$(Jt return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=@>[ }
z`D;8x2b ggUJ -M'2h template < typename T >
yA+:\%y$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0g@
8x_3 {
c91rc> return OpClass::execute(lt(t));
5M2G ;o }
K?q1I<94 S5Q$dAL } ;
4=>4fia&D YRYAQj/7 Y&k6Xhuao 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
\$Nx`daFi 好啦,现在才真正完美了。
iS^IqS 现在在picker里面就可以这么添加了:
/CAi%UH,F .)>DFGb>H template < typename Right >
1dF=BR8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
KN;b+`x;M {
"1H?1"w~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6XO%l0dC. }
YoKY&i6r} 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。
S/|'ggC X#mp pMU ]kuMzTH P2h}3%cJq o5\nqw^ 十. bind
$gN1&K 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
>g@;`l.Z# 先来分析一下一段例子
\*s'S*~ *1}'ZEaJ 3Q`F x int foo( int x, int y) { return x - y;}
&41=YnC6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
s:UQ~p}"S bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
V Z[[zYe 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
99}n%(V 我们来写个简单的。
f_r1(o5:Y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
a(Bo.T<2@ 对于函数对象类的版本:
Wm
nsD! mB.kV Ve0 template < typename Func >
xGq,hCQHV struct functor_trait
88
*K {
QUp()B1 typedef typename Func::result_type result_type;
xoD5z<< } ;
e}? #vTRI} 对于无参数函数的版本:
8]Xwj].^C G l=dL<F template < typename Ret >
`7P4O struct functor_trait < Ret ( * )() >
-<jb>8 {
qh/q< typedef Ret result_type;
*K6 V$_{S } ;
f$mfY6v 对于单参数函数的版本:
%Lexu)odW 50oNN+;=R template < typename Ret, typename V1 >
UDHk@M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|*0oz= {
5rqjqfFa typedef Ret result_type;
*s/sF@8<X } ;
~l%Dcp 对于双参数函数的版本:
t+k"$zR #~54t0|Cd> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}*m:zD@8$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9N|O*h1;u {
cxdhG" typedef Ret result_type;
n`T
4aDm } ;
2jf-vWV_ 等等。。。
(u-i{< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
nn"!x|c
AA9OElCa
template < typename Func >
:<w3.(Z struct func_return
<L@0w8i` {
v6
DN:!& template < typename T >
Rx*T7*xg{ struct result_1
L=Q-r[ {
z]> 0A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,ijgq EN } ;
W$@q
~/E *usfJ- template < typename T1, typename T2 >
P@:#NU[ struct result_2
+I#5? {
KP7bU9odJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|n3PznV } ;
W|3XD-v@ } ;
qtTys gv '8~7Ru\KyX NjVuwIm+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3uCC_Am ZGa>^k[: template < typename Func, typename aPicker >
\pB"R$YZ6 class binder_1
YMwMaU)K, {
eMVfv=&L<3 Func fn;
b&A+`d aPicker pk;
Xvm.Un<N public :
1`2n<qo S5E mLgnRs template < typename T >
i)P.Omr struct result_1
)+Wx!c,mb {
HFBGM\R02 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"/6( } ;
X%xX3e' ; )O)\__"- template < typename T1, typename T2 >
B=#rp*vwL struct result_2
X3I\O,"I {
QfB \h[A typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f3s0.G#l } ;
)H#Hs<)Qy ErJi
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H=z@!rJc. eb2~$ ,$ template < typename T >
8HdmG{7. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F'W{\4 {
oL#^=vid" return fn(pk(t));
too=+'<N</ }
RyC]4QyC template < typename T1, typename T2 >
zuWj@YG\. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xj)*K%re {
,:G.V return fn(pk(t1, t2));
3k5OYUk }
"8J$7g@n@ } ;
?UoA'~= afv?z =;0#F& 一目了然不是么?
s%>>E!Qi_ 最后实现bind
T.GY M5HKRLt gzvEy^X template < typename Func, typename aPicker >
\i}n1Qd picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
P49lE {
K_oBSa` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
bS<lB! }
\f1r/e(G| #tKc!]m 2个以上参数的bind可以同理实现。
6gJy<a3 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
@3c5"
]nhLv!Co 十一. phoenix
"wmQ,= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
41mg:xW(J b[?6/#N for_each(v.begin(), v.end(),
GptJQ=pV (
[#kfl do_
#QQ\xj [
QQ!%lbMK] cout << _1 << " , "
hAHl+q)w? ]
bKYLBu: .while_( -- _1),
[Oe$E5qv)] cout << var( " \n " )
FEw51a+V )
5Jd&3pO );
FAJ\9 4\x'$G 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
:Sk0?WU 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
rJ]iJ0[I operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
R8F[
7&( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Y2!OJuyGc j?29_Az C,hs!v6 template < typename Cond, typename Actor >
mQtGE[ class do_while
}k.-xaj {
LpeQx\ Cond cd;
&Hb6 Actor act;
NZ/gp"D? public :
YTpSR~!Rj template < typename T >
G$}\~dD struct result_1
DGj:qd( {
_W/s=pCh typedef int result_type;
[MdVgJ9' } ;
hf^, Y[i> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
di>"\On- 2B3H-` template < typename T >
!
pR&&uG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f%` =>l {
b/5?)!I do
j1*'yvGM {
AcyiP
act(t);
6A;V[3 }
HsGXb\ while (cd(t));
HhhN8t return 0 ;
D' ZR>@w@ }
hU3c;6]3 } ;
L&MR%5 WW\u}z.QJ =LDzZ:' X 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@
U'g}K 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。
G`9Ud 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。
*?Nrx=O* 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。
MzL^u8 下面就是产生这个functor的类:
*r@7 :a5 b4ZZyw 8s-y+M@. template < typename Actor >
msM class do_while_actor
"6 |j
0?Q {
d
}=fJ Actor act;
_?M34&.X public :
tisSj ?+ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
No>XRG+ ri1D*CS template < typename Cond >
('xIFi picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zUXQl{ } ;
I'HPy.PV Zy|B~.@<j D+P( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
F{0Z 最后,是那个do_
x2=Bu#Y x^Q:U1 P}29wr IZ class do_while_invoker
8om6wALXB {
7n9&@D3:P public :
,dhJ\cQ~ template < typename Actor >
Bha#=>4FU do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'#!nK O2< {
K'%2 'd return do_while_actor < Actor > (act);
zsFzF`[k }
xHq"1Vs= } do_;
}(A`aB_ yG)xsY V 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Xyy;BO: 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
i'OFun+-, 最后来说说怎么处理break和continue
px8988X 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。
1)pwR3(^Fz 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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