一. 什么是Lambda
Oez>X=Xf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
w;l<[q?_ 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,
&hk-1y9QS [}fv dW n3sUbs; ek
N'k class filler
Vrvic4 {
5[Pr|AY public :
l{D'uI[& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
D_8x6`z } ;
;}'D16`j SvR7eC 5 QO34t2 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:
'KPASfC %sRUh0AL _@R0x#p5M [{X^c.8G) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?:Bv
iF);/ )IJQeC *FJZiPy 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
YX*Qd$chZ OaL\w
D^ R-P-i0~ K+6e?5t 二. 战前分析
y7^{yS[, 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
kQ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
`ImE% r! 'fL"txW uWrQ&}@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XbQlHfrS /* --------------------------------------------- */
u_).f<mUdF vector < int *> vp( 10 );
{f{ZHi| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Y{*u&^0{ /* --------------------------------------------- */
r `eU~7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
c_"
~n| /* --------------------------------------------- */
Ig5L$bAM~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
P<K){V /* --------------------------------------------- */
HfLLlH<L`& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O=9-Qv| /* --------------------------------------------- */
%K]euEqs for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
CpQN,-4 $m CarFV-T 4BwQA#zE z;u 看了之后,我们可以思考一些问题:
<ioO,oS' 1._1, _2是什么?
F H1Z2 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
|g3?y/l 2._1 = 1是在做什么?
46k?b|Q 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
!*`-iQo& Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
aC<KN:TN6 %2V-~.Ro6 Rml2"9"` 三. 动工
;Q+xKh% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|_G )qp; RV&^g*;E boo
}u {$ep7;'d template < typename T >
gqWupL
class assignment
o:6@Kw^ {
c=AOkX3UD T value;
e]Zngt?b public :
al20V assignment( const T & v) : value(v) {}
A?G^\I~v template < typename T2 >
!yhh8p3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
aAy'\T$x. } ;
A 8 vbQ 6&bIXy 1xc~`~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
yObuWDA9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
b}Zd)2G ".dZn6"mI _{|D xW[ -n class holder
fQP {|+4 {
C.kxQ< public :
~n/
$ template < typename T >
*SO{\bu assignment < T > operator = ( const T & t) const
+t2SzQ j> {
U?!>Nd return assignment < T > (t);
#6!5 2 }
V#jWege } ;
F_bF apk4j\i?5 H}LS??P 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:
\a+(=s(; CB&iI' static holder _1;
DI;DECQl$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
c"n ?'e 4 QZ?}iz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/\)a 而不用手动写一个函数对象。
@x/T&67k N4*G{g :{q"G# )a3IQrf= 四. 问题分析
IL_d:HF|1 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。
;sch>2&ZWU 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。
ejA%%5q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Erk?}E 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0<TD/1wN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
GHQ;hN: F}
d 五. 问题1:一致性
QORN9SY 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?|
r_YIpnJ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7#<c>~
w{dIFvQ"$ struct holder
+w8R!jdA {
rDdzxrKg{ //
)NR Q2 template < typename T >
.`CZUKG T & operator ()( const T & r) const
R<x'l=,D( {
e:AHVepj{ return (T & )r;
{s3z"OV }
CDi<<, } ;
*UW=Mdt S60IPya 这样的话assignment也必须相应改动:
pN\Vr8tJ \Ofw8=N-2 template < typename Left, typename Right >
MV=9!{` class assignment
GjB]KA^ {
?m
c%.Bt Left l;
}CxvT`/ Right r;
OMk5{-8B public :
0[<~?`:) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>\w&6i~ template < typename T2 >
8_K60eXz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3DaQo0N } ;
=_]2&(? OUP?p@%]< 同时,holder的operator=也需要改动:
gGMWr.!
8 NU(AEfF template < typename T >
BGr.yEy assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$W;b{H=F {
b6E<r>q return assignment < holder, T > ( * this , t);
]B=C|usJ }
1p'Le! PIXL6 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
{RB-lfrWs 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
B cj/y4" pG"5!42M! return l(rhs) = r;
1|8<H~& 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
vKoP|z=m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-A-tuyIsh" 79=45' 8 template < typename Tp >
Z2"?&pKV class constant_t
hO[3 Z^X {
US{3pkr;I] const Tp t;
a ,7&" public :
@/UfDye constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Iak0 [6Ey template < typename T >
x7T+> const Tp & operator ()( const T & r) const
8e0."o.6 {
s/Xb^XjS1 return t;
htP|3 B }
0J~Qq]g } ;
FEz>[#eOX UofTll) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^zEE6i 下面就可以修改holder的operator=了
6b~28 <:8,niKtw template < typename T >
yg]2erR assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zdSh: {
F~U!1) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]TstSF= }
IF*&%pB ~:_0CKa! 同时也要修改assignment的operator()
YwH./)r= <Q<+4Y{R template < typename T2 >
3z;_KmM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7+w'Y<mJ 现在代码看起来就很一致了。
)
uP\>vRy kcB+ _ 六. 问题2:链式操作
&@ 3m-Z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z&4~x!-_ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
fRTo.u 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Mp\<cE 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
6aOp[-Le 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
z1,tJH0 (bn
Zy0 template < typename T >
nws"RcP+Z struct result_1
bXM/2Z?6 {
}jF+`!*! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6ri\>QrF } ;
u1K\@jlw NE|[o0On 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
0=v{RQ;W4 ^+?|Qfi template < typename T >
!p
8psi0 struct ref
;LJ3c7$@lf {
5,b]V)4 typedef T & reference;
#G3N(wV3 } ;
!PUp>( template < typename T >
ELa ja87 struct ref < T &>
A[UP"P~u/ {
TOI4?D] typedef T & reference;
jJwkuh8R } ;
N<z`yV |s gXh9%x< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5nCu~<uJ ``?6=mO template < typename T >
6-,m}Ce\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
PI5j"u UO {
@{Py % return l(t) = r(t);
TF+
l5fv }
|kiJ}oy 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。
EEf ]u7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
R_Dc) )"O{D`uX 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
Qu{cB^Ga* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+_HdX
w# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~tm0QrJn/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
S T8!i`Q$ 最后的布局是:
INMP"1 Add
,=[*Lo>O / \
igDyp0t Divide 5
A~-#@Z / \
B94
&elu _1 3
UCqs}U8 似乎一切都解决了?不。
Gg0#H^s( ( 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。
J.M.L$ 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。
X`20f1c6q> 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:
|k-XBp YT2'!R
1 template < typename Right >
1"K*._K assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rcbP$tvz Right & rt) const
_LfHs1g4 {
J me% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CdhSp$> }
)wf\F6jN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
q"aPJ0ni' 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。
W7G9Kx1Y 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。
E*v]:kok 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。
,J9}.}Hd 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。
'UDBV 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?
r25Z`X Z 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:
m =&j@ (N U0Tw template < class Action >
=v" xmx&4 class picker : public Action
`"y{;PCt_ {
_GbE^ public :
Z^tGu7x picker( const Action & act) : Action(act) {}
]O!s'lC // all the operator overloaded
fCEz-TMW } ;
~LE[,
I:q )bWrd$X 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。
O<,r>b, 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:
,@Z_{,b a20w, template < typename Right >
{tzxA_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8@7AE" {
sj9D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Da,&+fZI! }
x%XT2+ LC'F<MpM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\K`jCsT 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。
-ID!pT vW
Q&+c.S template < typename T > struct picker_maker
}]h\/, {
=l|>.\- typedef picker < constant_t < T > > result;
$N.`)S< } ;
F2oJ]th.3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<%,'$^'DS {
X!0kK8v typedef picker < T > result;
$j`<SxJ> } ;
/e 5\ 9 anx&Xj|=.F 下面总的结构就有了:
41;)-(1 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ic~Z_?p picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
{,V$* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@P70W<< 至此链式操作完美实现。
1KJZWZy c/$*%J< 2YIF=YWO}, 七. 问题3
G)+Ff5e0L[ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
6D*chvNA; Zps&[;R$- template < typename T1, typename T2 >
UA0tFeH ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YmCbxYa7 {
4_<
nQ9K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4[l^0 }
<P pYl U(3(ZqP 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:
y"R("j $ ?cBO6^ template < typename T1, typename T2 >
g5TkD~w" struct result_2
a2 >[0_E {
aiR5/
ZD typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.wri5 } ;
H0tF 8m7eaZ 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?
Y2vj}9jK 这个差事就留给了holder自己。
e-!?[Ujv*% }*-u$=2 5vGioO template < int Order >
j1F w
U class holder;
]|BojSL_ template <>
y$h"ty{g class holder < 1 >
z.59]\;U> {
_@|fva&s,; public :
As}eUm)B5c template < typename T >
u[mY!(>nQ struct result_1
qhwoV4@f {
V#H8d_V typedef T & result;
f#mx:Q.7I } ;
g$gS7!u, template < typename T1, typename T2 >
^teaJ y% struct result_2
k1wr/G'H[ {
9i[4"&K typedef T1 & result;
x,-S1[#X; } ;
??+:vai2 template < typename T >
x.G"D( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4a 4N
C {
B<C&ay return (T & )r;
/.2u.G }
i ha9!kf template < typename T1, typename T2 >
y*(_\\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q(blW {
'2wCP
EC return (T1 & )r1;
-4%]QS }
)DRkS,I } ;
4n4j=x]@ #'c%
template <>
v<+4BjV!J} class holder < 2 >
QD}1?)} {
U%n,XOJ public :
}Qb';-+;d template < typename T >
;fkSrdj struct result_1
9IOGc} {
Wv NI=> typedef T & result;
*78)2)=~ } ;
A ~XOK;sB template < typename T1, typename T2 >
w=5 struct result_2
4y1> {
zw<
4G[u typedef T2 & result;
(`F|nG=X } ;
jF4csO=E template < typename T >
Vl4Z_viNH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!+=Zjm4L {
|a>}9:g,=* return (T & )r;
Y.(v{l }
H)`@2~Y
template < typename T1, typename T2 >
6#O#T;f) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/'mrDb_ip {
=9fEv,Jk return (T2 & )r2;
SF"#\{cjj }
x!`b'U\ } ;
=g >.X9lr \a?K?v|8 RP(a,D| 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
KS?mw`Nr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
B%2L1T= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<_>.!9q (Hl8U return l(i, j) = r(i, j);
&0JK38( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xM%`KP.8X _HLC>pH~# return ( int & )i;
/%5_~Jkr, return ( int & )j;
;m''9z)2 最后执行i = j;
</|)"OD9 可见,参数被正确的选择了。
YsZ{1W z'_&|-m .#sz|0 |7]?>- Yg[ v/[] 八. 中期总结
_Q)d+Fl 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
|.Em_*VG 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Z@}sCZ=#A 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
abL/Y23
" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
G5Je{N8W 2YE7 23H=Z 3IGCl w( C1KfXC*|L Q
js2hj-$ Sf=F cb 九. 简化
c%ZeX%p 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。
E(%
XVr0W 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
AfUZO^< 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:
qQL.c+%L 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ap%d<\,Z +-*/&|^等
7Pwg+| 2. 返回引用。
qw|JJ =,各种复合赋值等
o>@=N2n 3. 返回固定类型。
sZ]'DH&_( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
) @!~8<_" 4. 原样返回。
HOq4i! operator,
5/tj 5. 返回解引用的类型。
/731.l operator*(单目)
J `YnT 6. 返回地址。
v#iFQVBq operator&(单目)
4 #aqz9k 7. 下表访问返回类型。
%)8d{1at operator[]
K*HCFqrU" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
xIM8 operator<<和operator>>
=Na/3\^WP {%=S+89l 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。
D*CIE\+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
3T"#T&eL HmhUc,EC template < typename Left >
/X@7ju; struct value_return
:-w@^mli {
#m[vn^8B]y template < typename T >
@55bE\E?@ struct result_1
^I@ey*$ {
]Mn&76fu typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`<S/?I8 } ;
ZEL/Ndk SrdE>fNbs template < typename T1, typename T2 >
qo61O\qm struct result_2
m~##q}LZ {
v>rqOI typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*4-r`k|@>/ } ;
Ok*VQKyDLH } ;
`@4 2jG}* :-$cdZ3E 2IKxh 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]#vWKNv:; Q.rB\8ea 下面我们来剥离functor中的operator()
tceIA8d6
首先operator里面的代码全是下面的形式:
FTbT9 I%pCm||p return l(t) op r(t)
|)28=Z|Z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}Vs~RJM)} return op l(t)
\k|_&hG return op l(t1, t2)
xR0~S
3caI return l(t) op
yEE|e> return l(t1, t2) op
hm*Th return l(t)[r(t)]
2~#ZO?jE6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
]&&I|K_ 8o! 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
)WaX2uDA? 单目: return f(l(t), r(t));
_u#/u2< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Lv 双目: return f(l(t));
'Y hA return f(l(t1, t2));
GA'*58 下面就是f的实现,以operator/为例
M7`UoTc+>d v>JB
rIb$ struct meta_divide
'u4}t5Bu5 {
g@$0FY{Q template < typename T1, typename T2 >
HT{F$27W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6>@(/mh* {
J% :WLQo return t1 / t2;
bk/.<Rt }
+<'uw } ;
NFdJb\ w;lx:j!Vp$ 这个工作可以让宏来做:
O4lxeiRgC )fxo)GS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
6$W -? template < typename T1, typename T2 > \
&Tf=~6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
tfi2y]{A 以后可以直接用
B(S5+Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6&i[g 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
K~7'@\2
? (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。。。)
p+u{W"I` vN{vJlpY ]+}:VaeA 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
I'KR'1z 9 R=2
gtW"r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#]?,gwvTf class unary_op : public Rettype
o%kSR ]V| {
gg lNpzj Left l;
~J8cS public :
$=\oJ-(!@S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@qg0u#k5 ~0VwF template < typename T >
I>N-95 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]3gYuz| {
~@b9
return FuncType::execute(l(t));
==jkp
U*= }
"U/NMGMj `77;MGg* template < typename T1, typename T2 >
v&t`5-e-A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OhA^UP01- {
/ChJ~g " return FuncType::execute(l(t1, t2));
rC=p;BC@dD }
;cS~d(% } ;
G:E+s(x @oe3i "cnG/{($* 同样还可以申明一个binary_op
NTpz)R #J%h!#3g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v:'P"uU;4 class binary_op : public Rettype
X}65\6 {
*X-~TC0
[ Left l;
i~v@ Right r;
[8V(N2
public :
"Qiq/"h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#Pe\Z/ kphy7>Km template < typename T >
zJB+C=]D7H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z'*G'/* {
M]8eW return FuncType::execute(l(t), r(t));
|-SI(Khjk }
(P]^8qc -9tXv+v? template < typename T1, typename T2 >
4YU 1Kr4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@O @|M' {
@&am!+z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
aT`02X }
|Oj,S|Z: } ;
U 8qKD &?`d8\z ;
@[.$Q@I 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
(&N$W& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
,b2O^tJF# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P:zEx]Y% 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。
o'= [< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
2vW,.]95M 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。。。
e+]YCp[( 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
} (GQDJp 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)
B?/12+sR 下面是修改过的unary_op
D6pEQdX` i?P]}JENM template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Z3u""oM/ class unary_op
H|(*$!~e {
Y/:Q|HnXQ Left l;
Bv
|jo&0n
K|Ij71 public :
6):sO/es \8C*O{w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
egIS rmL+X 34O+#0<y~ template < typename T >
f|[5&,2< struct result_1
JydQA_ {
7W>}7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J&]
XLr.j } ;
['9OGV\ iz,q8}/( template < typename T1, typename T2 >
-*]9Ma<wa struct result_2
[{.\UkV@ {
SqT"/e]b' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ff1M~MhG } ;
*{4{<O<4 sN[@mAoH template < typename T1, typename T2 >
>P]I&S-. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H$($l<G9C {
={&TeMMA return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`[W)6OUCx} }
,2:L{8_L !&`7 template < typename T >
|[n|=ORI' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ud~VQXZo {
BYA=M*f return OpClass::execute(lt(t));
;R-
z3C }
}O-%kl fxf
GJNR } ;
HDfQ9__ "> 4[+' G){1`gAhNJ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
zqE8PbU0M; 好啦,现在才真正完美了。
h.+,*9T\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
e\bF_
N2VA qz_TcU' template < typename Right >
s-YV_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_o=`-iy9 {
\2LA%ZU return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^!s}2GcS` }
fPuQ,J2= 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
oqm{<g?2 ":#A>L? l \Jj'60L^ bKTwG@{/k m`4j|5 十. bind
& /FA> 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
0%L$TJ.'' 先来分析一下一段例子
7E84@V[\ *IfIRR>3l( =_~'G^`tu int foo( int x, int y) { return x - y;}
`S!uj <- bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%L=h}U13 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#$
raUNr 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。
4dD@lG~ 我们来写个简单的。
CEJG=*3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y`P7LC 对于函数对象类的版本:
Z;> aW;Wt BDm H^`V template < typename Func >
u/{_0-+P struct functor_trait
K|' ]Hje\ {
qm&53 typedef typename Func::result_type result_type;
$EHn;~w T } ;
Ns7l-mb 对于无参数函数的版本:
&wWGZ~T I>(z)"1 template < typename Ret >
b*%WAVt2T struct functor_trait < Ret ( * )() >
iF2IR{h {
C@:N5},] typedef Ret result_type;
*{n,4d\.. } ;
fJN9+l 对于单参数函数的版本:
q|Tk+JH{5 %Zi,nHg8 template < typename Ret, typename V1 >
|D_n4#X7u struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
OsuSx^} {
B 0fo[Ev typedef Ret result_type;
pmXWI`s } ;
|r*1.V( 对于双参数函数的版本:
mwiPvwHrg o~z.7q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'{_tDboY struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
AT8,9 {
peP:5WB typedef Ret result_type;
:zk.^q } ;
\V7x3*nA 等等。。。
Dl!'_u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
P_}_D{G k/f_@8 template < typename Func >
m>m`aLrnb struct func_return
4w {
SodW5v a template < typename T >
ToCfLJ?{ struct result_1
Y- 9j2.{ {
pF{Ri typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z|7I }i } ;
@!tmUme1c &5CeRx7% template < typename T1, typename T2 >
uqH! eN5 struct result_2
+hYmL
Sq {
'3,JL! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-cS4B//IK8 } ;
2yg'?tpj } ;
p5 PON0dS Z-=7QK.\{ &]A1 _dy 最后一个单参数binder就很容易写出来了
%x)U8 +mel0ZStS template < typename Func, typename aPicker >
Lgw@y!Llij class binder_1
kxiyF$
9 {
(W6\%H2u Func fn;
H0:6zSsc=| aPicker pk;
*^m.V= public :
Gf$>!zXr ojI"<Q~g template < typename T >
v*p)"J * struct result_1
&~6O;}\ {
E&=?\KM typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y")>"8H } ;
G&B}jj y3$\ m template < typename T1, typename T2 >
ZI*A0_;L struct result_2
`9)2nkJk'z {
Rf$6}F
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hw3E S } ;
, 0ja _ ?~9X:~6\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F>nrV 3m9E2R, template < typename T >
zTzG&B- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h*'5h! {
Q^;\!$:M return fn(pk(t));
.Zm } }
aYX '&k
` template < typename T1, typename T2 >
?-p aM5Q+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u+I3VK_) {
c_=zd6 b$S return fn(pk(t1, t2));
rW .0_* }
%6?}gc_ } ;
P?-44m# e=$xn3)McY !I
P* 一目了然不是么?
s_+XSH[=f 最后实现bind
~d8o,.n`1 agot
( PhdL@Mr template < typename Func, typename aPicker >
BAed [ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_Xe< JJvq {
^W*)3;5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
FX%E7H }
dXN&<Q, ?XrTZ{5' 2个以上参数的bind可以同理实现。
TUCpmj 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。
2o}FB\4^i 2(x KE_| 十一. phoenix
5Wjp_^!e
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uU"s50m 6!m#_z8qG3 for_each(v.begin(), v.end(),
p{GDW_ (
~UFsi VpL do_
2)]*re) [
[^P2Kn cout << _1 << " , "
{[# ]
!7|9r$ .while_( -- _1),
"6h.6_bTw cout << var( " \n " )
#J9XcD{1 )
dRC+|^rSC );
2?&ptN)`N `84yGXLK 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:
lsf?R'1 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
Z k_&Kw| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1 .CYs< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
G9%4d;uFT
fQ) ;+ zh#uwT1u template < typename Cond, typename Actor >
)]Rr:i9n class do_while
*GnO&&m'B {
>@W#@W*I@ Cond cd;
KLB?GN?Pb Actor act;
A}O9e public :
D7wWk
,B template < typename T >
e70*y'1fu struct result_1
cFo-NI2 {
;bmd<1 typedef int result_type;
W;yZ$k#q}( } ;
}R(_^@] YzVLa,[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
S d -+a *8+YR template < typename T >
ru
Lcu] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}Qo8Xps {
b?,y%D)' do
Gd 9B {
C\K-- act(t);
=$J2 }
S6I8zk)Z4 while (cd(t));
C5?M/xj return 0 ;
Nq3P?I(< }
6= D;K.! } ;
3._fbAN%e fx5vaM! pj`-T"Q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
pDT6>2t 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。
$cedO'] 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
v'=APl+_ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
)i>KgX 下面就是产生这个functor的类:
BGS6uV4^> ~b/>TKn+ ;2~Q97c0 template < typename Actor >
;DpK*A class do_while_actor
x~.U,,1 {
-W,b*U Actor act;
~heF0C_ public :
bzS [X do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_BV:i:z YXEZ&$e' template < typename Cond >
jXQ_7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Q)/q h;Ru } ;
i)ctrdP- =r2d{ ?aui q 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-mF9Skj 最后,是那个do_
mBF?+/l #SmWF|/ |SmN.*&(9 class do_while_invoker
U ;/ )V {
@AFLF X] public :
D.~t#a A template < typename Actor >
*W
l{2& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Pa*yo:U'h {
`y(3:##p return do_while_actor < Actor > (act);
$Z4p$o
dk }
hkY E7 } do_;
Fu$otMw%l YL+W4ld 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
RPu-E9g@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
`:&{/|uP7 最后来说说怎么处理break和continue
YH9BJ 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。
KK}&4^q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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