一. 什么是Lambda
SJX9oVJeZ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@1xVWSF 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,
q9_AL8_ C7R3W, I6;6x yKrbGK*=_ class filler
BI%~0Gj8 {
fBZLWfp9 public :
#?r|6<4X void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ChUE,) } ;
\z2y?"\? I+twI&GS NwOV2E6@OW 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:
nu+^D$ait 3rFku"zT$ w^zqYGxG) zJ(DO>,p& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fQ1j@{Xa R=a4zVQ vy5Fw&?" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!^y;|9?O OAiW8BAe (y?F8]TfM _kRc"MaB 二. 战前分析
e0TxJ* 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。
RLL
ph 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
gCsN\z
ox<&T| 2G-"HOG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`WCL-OoZc5 /* --------------------------------------------- */
H;_Ce'oU( vector < int *> vp( 10 );
6W1+@
q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
12L`Gi /* --------------------------------------------- */
qHgtd+
I sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4qE4 i:b /* --------------------------------------------- */
kmTYRl
)j int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
i)(G0/: /* --------------------------------------------- */
2DsP "q79k for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?5ZvvAi /* --------------------------------------------- */
&0[L2x}7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
aB (pdW4 f4AN"rW w (`g)` IQC[ewk 看了之后,我们可以思考一些问题:
QPLWRZu@ 1._1, _2是什么?
Op9 ^Eu%n 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。
%X\A|V& 2._1 = 1是在做什么?
;Qq_ 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。
6RxI9{ry 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。
f^QC4hf0 Go:(R {P !nJl.Y$ 三. 动工
am3JzH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
aynaV E<! L^A
M` =AzkE] Z@x& template < typename T >
cs\=8_5 class assignment
,0AS&xs$ {
[S]q'c) T value;
3 ;F public :
F[O147&C assignment( const T & v) : value(v) {}
;xw9#.d#D template < typename T2 >
_~CJitR3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.eVX/6, } ;
gn/]1NNfR ?&,6Y'" SfPQ;s' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3k>#z%// 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!wd
wo0 wDoCc: (t5y$bc }yrs6pQ class holder
zb[kRo&a0W {
g%]<sRl:- public :
PCgr`($U template < typename T >
]Z\ W%'q+ assignment < T > operator = ( const T & t) const
l}-k>fug {
,MJddbcg return assignment < T > (t);
[cEGkz }
#
SCLU9- } ;
&,PA+# (JdheCq!x T>1#SWQ/9 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:
OA9P"* 91&=UUkK? static holder _1;
M Tl
@#M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^)Y3V-@t &Q"vXs6Gt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Brs} 而不用手动写一个函数对象。
>m%TUQ#% 't8!.k k:~UBs\)( /o6ido 四. 问题分析
E>*b,^J7g 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。
n2AoEbd 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。
KgD$P(J:[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
H*0g*( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+RpCh!KP 下面我们可以对这几个问题进行分析。
zCA8}](C^ txnH~;( 五. 问题1:一致性
t'W6Fmwkx 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
B[8RBTsA 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7yg{0a
&``nD struct holder
]P7gEBi {
5lzbg //
B3[X{n$px template < typename T >
:$yOic}y T & operator ()( const T & r) const
MU] F'6V {
/i@.Xg@: return (T & )r;
.L#4#IO }
W"#<r } ;
RB""(< <T.R%Jys 这样的话assignment也必须相应改动:
<)O#Y76s q\!"FDOl4 template < typename Left, typename Right >
vFLE%z{\o class assignment
#LR6wEk {
.*YOyK3H Left l;
h \`( Right r;
O\yYCi( public :
6z~ [Ay assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3ZSU^v template < typename T2 >
}*-fh$QJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
p*cyW l } ;
Mx93D
dXY}B=C 同时,holder的operator=也需要改动:
P*?2+. *qL2=2 template < typename T >
}/NjZ*u assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
p.4Sgeh# {
^HP$r* return assignment < holder, T > ( * this , t);
MGwXZ7?E }
-Tuk.>i) Qqb%^}Xx'u 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。
*Y53bZ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3~WI3ZIR @*op5qVw return l(rhs) = r;
q(s0dkrj 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。
{t0!N]' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+dq2}gM wp~KrUlR template < typename Tp >
T72Z<h|< class constant_t
y\iECdPU {
zKYN5|17 const Tp t;
5>1c4u`x public :
F)'_,.?0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Bgsi$2hI template < typename T >
}L{GwiDMDl const Tp & operator ()( const T & r) const
=.m/X> {
srImk6YD return t;
#z_.!E }
bccf4EyQ
Y } ;
UiK)m:NU ZS_
z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
T|YMU?4 下面就可以修改holder的operator=了
Z>1yLt@ls [["eK9}0 template < typename T >
] 4*E: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
e*D,2>o {
\Z~@/OVc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Pa|*Jcr }
5?j# Y3)*MqZlF 同时也要修改assignment的operator()
V%M@zd?u. Iz#jR2:yn template < typename T2 >
JGzEm>_m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T`I4_x 现在代码看起来就很一致了。
brCL"g|} nM8'="$ 六. 问题2:链式操作
6@(o8i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
a[!:`o1U 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。
V2 ;? 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。
pnv)D}" 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。
ESS1 L$y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+H?
XqSC ##]
` template < typename T >
KmD#Ia struct result_1
E%Ysyk {
%|2x7@&s typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
e<u~v0rDl } ;
Fb{HiU9<! VF<VyWFC0` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
R\6dvd #N97 template < typename T >
v)zxQuH]^ struct ref
\/Zo*/ {
&y3;`A7, typedef T & reference;
q?0&0 } ;
1yc$b+TH template < typename T >
>8`;SEnv struct ref < T &>
=|
r%
lx {
7$L*nf typedef T & reference;
WZbRR.TxO } ;
U'} [:h~) leXdxpc 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1l}fX}5%I; d=HD!
e template < typename T >
Y1DbBDk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
B|AIl+y {
-BrJ5]T>* return l(t) = r(t);
N;cSR\Ng }
9J}^{AA 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。
E,A9+OKxJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
urD{'FQf yW}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
`my\59T _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
HIlTt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1HRcEzA +5 调用divide的对象返回一个add对象。
EhOB+Mc1 最后的布局是:
}%,LV]rGEZ Add
P[ , / \
T<0V ^B7 Divide 5
kh"APxQ79 / \
-ozcK _1 3
t0ZaI E 似乎一切都解决了?不。
WsmP]i^Q 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。
dhr-tw 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。
llpgi,-= 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:
r)dXcus zwlz zqV template < typename Right >
*W4~.peoE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
o<Rrr, Right & rt) const
XE:bYzH {
xZMAX}8 v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)EsFy6K: }
"!o|^nN, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
S"Ag7i 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。
n1y*`5! 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。
wqt/0,\ 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。
1(a+| 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。
O]9PYv=^ 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?
%/K;!'7 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:
Mbxrj~ue }pT>dbZ template < class Action >
@.v{hkM` class picker : public Action
].N%A07 {
[ldx_+xa:E public :
Ehtb`Ms picker( const Action & act) : Action(act) {}
|OBZSk1jp // all the operator overloaded
<d3a } ;
"A}2iI pxQh;w 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。
>6z7.d 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:
]Mgxv>zRbs `n%8y I% template < typename Right >
v-}D>)M^W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
t,yMO {
D{]9s return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$4>x4* }
EvDg{M} dYp} R>+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
BbNl:` 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。
1lHBg t[bZg9; template < typename T > struct picker_maker
NKu*kL}W= {
frbeCBP&) typedef picker < constant_t < T > > result;
^A t,x } ;
[mG:PTK3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~qb-uT\(99 {
x/?w1 typedef picker < T > result;
q>dERN& } ;
I- WR6s= x1 1ug 下面总的结构就有了:
!MD uj 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。
l|
QQ 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。
PA${<wyBR_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7V;wCm#b 至此链式操作完美实现。
C,dRdEB> EceD\}
gib;> nuBK 七. 问题3
[hKt4]R 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。
SHUn<+/e ?lQ-HO Aw template < typename T1, typename T2 >
oJor
]QY K ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[7=?I.\Cr7 {
,V #r return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9rM6kLD }
'FmnlC1 $or8z2d1 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
#TG.weTC ]*pro| template < typename T1, typename T2 >
pq<2:F:Kl struct result_2
4j-%I7 {
V=5v7Y3(j typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ZD`0(CkXb } ;
sGFC?1r?\ N#4"P:Sv 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Nmu=p~f}3` 这个差事就留给了holder自己。
_If:~mIs aA&}=lm v
L!?4k template < int Order >
Nd61ns(N class holder;
Lsz)\yIPj template <>
J+0T8
?A class holder < 1 >
s_Gf7uC {
b0lZb' public :
YV/JZc f template < typename T >
gqQ"'SRw struct result_1
($*R>*6<x {
/WJ+e typedef T & result;
""u>5f } ;
]R8JBnA template < typename T1, typename T2 >
@}iY(-V struct result_2
@DA.$zn& {
+C){&/=# typedef T1 & result;
3eJ"7sftW } ;
!O*uQB template < typename T >
\XT~5N6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w2e9Ue~WH {
-mAi7[omh return (T & )r;
`%A>{ A" }
k1Thjt template < typename T1, typename T2 >
VLs%;|`5D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8S*W+l19f {
]J>{ZL return (T1 & )r1;
bO\E)%zp }
3lD1G~ } ;
BP`'1Ns >pq= .)X} template <>
7z^\}& class holder < 2 >
}qn@8} {
i*-L_!cc: public :
|>L|7>J{<d template < typename T >
leomm+f^ struct result_1
S,%BhQ[ {
=%+o4\N, typedef T & result;
etkKVr;Kv } ;
+1Ua`3dWN_ template < typename T1, typename T2 >
pX v@QD#! struct result_2
t
(>} {
>@wyiBU typedef T2 & result;
?R VY%s;g } ;
6Om)e=gU/ template < typename T >
t;e+WZkV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T.kQ] h2ZG {
6e.?L return (T & )r;
Zbobi, }
ppu WcGo template < typename T1, typename T2 >
:*MqYny& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>qhoGg {
zOzobd return (T2 & )r2;
^ H )nQ }
p!]$!qHO( } ;
gV-x1s+ b9gezXAcd j9G1
_ 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> >。
38Bh9>c3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
a= *qsgPGL 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Yf=Puy}q .*zWm return l(i, j) = r(i, j);
\uTy\KA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7-u['nFJ G^Q8B^Lg return ( int & )i;
8Q2qroT return ( int & )j;
ExDv7St1(k 最后执行i = j;
4$^\s5 K 可见,参数被正确的选择了。
9X- w5$< ,-GkP>8f( vm
y?8E6+ ]s))O6^f 6~@S,i1 八. 中期总结
y$7vJl.uS/ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
l9"T"9C{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
wVms"U. 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Arzyq_ Yk 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>m-VBo #OT8_D -~'{WSJ s.p4+KJ SZhW)0 zcn/LF 九. 简化
7ZsBYP8% 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
%gb4(~E+N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E9"P~ nz 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
~5Cid)Q}@o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4|#@41\ B +-*/&|^等
g]V_)} 2. 返回引用。
>Yf)]e- =,各种复合赋值等
}CCTz0[D" 3. 返回固定类型。
ls928 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=
@EN]u 4. 原样返回。
H`:2J8 operator,
.a0]1IkatV 5. 返回解引用的类型。
,L.*95, operator*(单目)
?E*;fDEC 6. 返回地址。
!)1gGXRY operator&(单目)
2.>WR~\ 7. 下表访问返回类型。
\@}G'7{ operator[]
'=Z]mi/aw 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
PXRkK63 operator<<和operator>>
t{ R\\j ? +q(,P@* OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
UBm L:Qv 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^]cl:m=* P"%QFt, template < typename Left >
%lbDcEsf9 struct value_return
4Ucs9w3[ {
sgGXj7 template < typename T >
U{JD\G8m struct result_1
JoCZ{MhM {
0{q>'dv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,'nd~{pX"( } ;
jv4O d5z=fH9 template < typename T1, typename T2 >
i0TbsoKh: struct result_2
Z"pCDW) {
+I$,Y~&`> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:Rftn6! } ;
H:k?#7D( } ;
^7Hwpn7E b4R;#rm cEK<CV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0aRHXc2< sc0.!6^'V 下面我们来剥离functor中的operator()
n6xJ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
++=f7yu 28!
ke return l(t) op r(t)
zzH^xxg return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K7-z.WTUR return op l(t)
wU5.t-|` return op l(t1, t2)
F%tV^$% return l(t) op
CK"OHjR return l(t1, t2) op
7@1GSO: Yf return l(t)[r(t)]
Uk'bOp return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
VrIR!9%: `9*
|Y 8: 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
*8I"7'xh 单目: return f(l(t), r(t));
QG=K^g return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
A`:a
T{j 双目: return f(l(t));
Ab
In\,x return f(l(t1, t2));
;I/ A8<C 下面就是f的实现,以operator/为例
{ew;
/; k.ttrKy<q/ struct meta_divide
`oU|U!| {
~+)>D7 template < typename T1, typename T2 >
|E9'ii&?B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>i_ #q$o {
%6W%-` return t1 / t2;
{[)n<.n[g }
vB%os Qm } ;
+,1 Ea ) n'@*RvI: 这个工作可以让宏来做:
>/4N :=.h 4q"4N2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<Ej`zGhWz template < typename T1, typename T2 > \
4D}hYk$eP0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
= inp>L 以后可以直接用
o/6VOX DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ri%j*Kn 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Am!OLGG4 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
U38~m}c :Y Ki +# 3e<+!F 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
b]gVZ- tE#;$Ss template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kMx)G] class unary_op : public Rettype
SLW|)Q24 {
FP'-=zgc Left l;
?C`r3 public :
~1&WR`U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7$*X
'3b'moy template < typename T >
M@z_tR'3\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?>Ngsp>-P {
[MuZ^'dR return FuncType::execute(l(t));
PIAE6,* }
PthgxB^ pm=m~ template < typename T1, typename T2 >
UM/!dt}DnF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I^n DO\m < {
+n<W#O% return FuncType::execute(l(t1, t2));
L~%7=]m }
/,_m\JkwL } ;
\Si p ('{aOiSH (g*j+i 同样还可以申明一个binary_op
B
6z 'Q 0'HQ=pP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\%7fm#z6 class binary_op : public Rettype
'#XT[\ {
vz~Oi Left l;
+4
h!;i Right r;
:0,yq?M public :
M!kSt1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E#\Oe_eq~N r
^\(M
{ template < typename T >
]B UirJ,2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=7JSJ98 {
E%DT;1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
]
j8bv3 }
X i1|% ALy7D*Z]w template < typename T1, typename T2 >
y|)VNnWM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.$H"j> {
``P9fd return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
641P) }
3C<G8*4);/ } ;
BM/o7%]n l=b!O K"x_=^,Yu* 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
[@ev%x, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8>t,n,k DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,0a_ou"P=_ 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。
swxX3GR 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Pmo<t6 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。。。
8}m J)9<7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
p<{P#?4 g 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)
tsJR:~ 下面是修改过的unary_op
oX8EY l mEbI\!}H0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
eb}P/ class unary_op
*!ng)3# {
Ps>:|j+ Left l;
9OV@z6 $L 8>Ha} public :
rD~/]y)t .wD
$Bsm`t unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`!/[9Y#H p L/[VpD template < typename T >
$3PDe struct result_1
u\Ylo.)b {
$TmEVC^0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g{Al:}u> } ;
(^35cj{s AU3Rz&~ template < typename T1, typename T2 >
[B#XA}w struct result_2
9zb1t1[W {
fj;ZGbg-O typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)\#*~73 } ;
h@Ea5x mpug#i6q template < typename T1, typename T2 >
@b,H'WvhfS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E<Zf!!3 {
jkx>o?s)z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
jel:oy|_ }
}q`9U!v X'jyR:ut# template < typename T >
<@"rI>= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%*}rLn"? {
Yr/$92( return OpClass::execute(lt(t));
Jgv Mx }
7%i'F=LzT hqvhnqQk } ;
V!+iq*Z|= 3"7Q[9Oj ?!P0UTe~ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
!i) !|9e 好啦,现在才真正完美了。
v?OVhV 现在在picker里面就可以这么添加了:
m2\\!C]f 'RV96lX< template < typename Right >
=S`h/fru picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
O hk\P;} {
LDc EjFK( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
NgDhdOB }
/"8e, 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
|@iM(MM[? OUi;f_*[r =|]h-[P' 5[jcw` %-blx)Pc 十. bind
P!W%KobZ7| 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
1`K-f
m) 先来分析一下一段例子
'z;(Y*jb Xx{| [2` VGc*aQYa int foo( int x, int y) { return x - y;}
b^$`2m-?@f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ZLT?G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
V|MHDMD= 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。
p>7qyZ8 我们来写个简单的。
X$>F78e* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\R<MQ#
x 对于函数对象类的版本:
#{}?=/nJ~- (<eLj Q template < typename Func >
N l@G\_ struct functor_trait
iAk:CJ{ {
]&%KU)i? typedef typename Func::result_type result_type;
{Nl? } ;
[t?tLUg|6 对于无参数函数的版本:
"Xv} l@ 9 8|sWI3B template < typename Ret >
o1ZVEvp struct functor_trait < Ret ( * )() >
%^@l5h.lqB {
^YLC {V typedef Ret result_type;
o99ExQ. } ;
<{kPa_`' 对于单参数函数的版本:
_u[tv, 1?Y>Xz template < typename Ret, typename V1 >
<-v
zS; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
YRlf U5 {
Ic2?1<I ZA typedef Ret result_type;
rE+B}O } ;
;qgo= 对于双参数函数的版本:
2R&\qZ< 7#R)+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|#2WN- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{ LvD\4h" {
N:<$]x> typedef Ret result_type;
'5BD%#[ } ;
W~
~' 等等。。。
i<"lXu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1,wcf, ddfGR/1X template < typename Func >
^aSb~lce struct func_return
-Q n-w3~& {
9>~pA]j% template < typename T >
cW:y^(X ii struct result_1
( V4Ppg {
dipfsH]p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%]4Tff } ;
;;,7Jon2 9-;-jnDy template < typename T1, typename T2 >
4aS}b3=n struct result_2
Z\nDR|3 {
A9.TRKb=8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^O_Z5NbC3 } ;
spV7\Gs.@ } ;
msmW2Zc 3=.YQE0!dx ;bE/(nz M 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Z A(u"T~ Z~J]I|R: template < typename Func, typename aPicker >
r^~+<" class binder_1
>5CK&6 {
%y RGN Func fn;
XRV]u|w=g aPicker pk;
Hh%!4_AMw public :
/pj[c;aO J~2SGXH)^? template < typename T >
9hA`I tS struct result_1
gK rUv0&F {
= QBvU)Ki typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!/}3/iU } ;
pa!BJ]~ 8ZY]-% template < typename T1, typename T2 >
E8!`d}\# struct result_2
v)+g<! {
bXs=<`> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$%~JG( } ;
}^&S^N7 ~&<#H+O binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4CM'I~ RCWmdR#}V template < typename T >
8}0wSVsxV$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<O1R*CaP {
sy"}25s return fn(pk(t));
3k1e }
yqx5_} template < typename T1, typename T2 >
pQiC#4b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]DNPG" {
]}v]j`9m% return fn(pk(t1, t2));
bIU.C|h@ }
p[Po*c.b } ;
hP"2X"kz& {:1j>4m2 BP3Ha8/X 一目了然不是么?
lbHgxZ 最后实现bind
dbby.% QHNyH ?Lg(,-: template < typename Func, typename aPicker >
KwL_ae6fV picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:F:1(FDP {
h1_Z&VJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*z~,|DQ(A }
Cab.a)o \BnU?z 2个以上参数的bind可以同理实现。
<X)\P}"L4 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。
/*#o1W?wQZ ;5tOQ&p%v 十一. phoenix
?%6oM Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4zyQ "?A~ 1iF=~@Nz_ for_each(v.begin(), v.end(),
Pe_O( (
,jY:@<n do_
yT7$6x [
'I$FOH cout << _1 << " , "
J0!V ( ]
1B;2 ~2X .while_( -- _1),
A*OqUq/H`; cout << var( " \n " )
yNI0Do
2 )
,6>3aD1w~q );
=z'(FP5!0 uPfz'|, 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:
ZO<,V 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
`DYhGk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
FOk&z!xYKd 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Pxr/*X >PA*L(Dh% 3F;C{P! template < typename Cond, typename Actor >
0+CcNY9 class do_while
7"(Zpu {
`>sOOA Cond cd;
D{+@ ,C7B Actor act;
u$d[&|`>_ public :
<\#'o} template < typename T >
UePkSz9EU struct result_1
d"FB+$ {
G0
)[(s typedef int result_type;
V?Jy } ;
E
f\|3D_ ^2kjO/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Rt#QW*h\|i HP8J\` template < typename T >
r
XJx~
g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_KM?
?& {
}B-$} do
lUu0AZQmG {
QD@O!};
T act(t);
?\Z pVL<> }
w
% Hj' while (cd(t));
6m_mma_,& return 0 ;
j-K[]$ }
H^-Y]{7 } ;
H,%bKl# ;oOTL'Vu 4t[7lL`Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
U6&`s%mIa 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。
E+ /Nicn= 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。
tc'iKJ5) 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。
:H&Q!\a 下面就是产生这个functor的类:
uz!8=,DFw p7|I>8ur. d'';0[W) template < typename Actor >
}k }=e class do_while_actor
nYx
/q {
@\g}I`_M Actor act;
x {NBhq(4 public :
GJ%^hr`P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0Q{lyu B=cA$620 template < typename Cond >
Ic0Sb7c picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/GgID!8 } ;
<O+GXJ2 "&={E{pQ p :xyy*I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
d_`MS@2 最后,是那个do_
rnK]3Ust Wr[LC& x Q"uC!Gu4 class do_while_invoker
q1VKoKb6\: {
T~xVHk1 public :
(u 7Lh>6% template < typename Actor >
a[K&;) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
L/u|90)L {
+ayC0 return do_while_actor < Actor > (act);
LaJvPOQ }
>>{):r
Z } do_;
J2Dn @(#vg\UH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U,U=udsi 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pb97S^K[ 最后来说说怎么处理break和continue
A"7YkOfwH 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。
WR #XPbk 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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