一. 什么是Lambda
4o<'
fY 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|!L0X@> 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,
F#a'N c9 h/]));p Ge1"+:tbJ PAXm class filler
6*:U1{Gl) {
HjY! ]!4p public :
p8MN>pLP%
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f@0Km^a Uc } ;
^1bM=9]F0 |eK^Yhym U% OlYP$g 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
=g$%jM>35 i93^E~q] Q+*@!s /L=Y8tDt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
WNSEc% wZt2%+$6m
CP
Ju= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;)z+dd#3 Y+Cv9U0 (};/,t1#$ PV-B<Y 二. 战前分析
EP{/]T 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。
1cD 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
VYkUUp 0qL.Rnt d?aZk-|c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NG?g( /* --------------------------------------------- */
:A5h<=[ vector < int *> vp( 10 );
8zQN[[#n transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S}6xkX /* --------------------------------------------- */
G,6 i!M sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
TP mb]j /* --------------------------------------------- */
ut.tf \c int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y^eF( /* --------------------------------------------- */
]3uj~la for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
G4uA&"OE /* --------------------------------------------- */
gSkY c{b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
V5p->X2# );{76 Z61L;E fzUG1|$e 看了之后,我们可以思考一些问题:
9]:F!d/ 1._1, _2是什么?
<4TF ]5 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。
T-Yb|@4 2._1 = 1是在做什么?
izR#XeBm 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。
63kZ#5g(Dw 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。
zEDN^K ' `:Zgq+j& 9&{HD 三. 动工
on
4
$n7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#v*3-) 8 4)Ew
rU l7U<]i GL {FR+a** template < typename T >
rVwW%& class assignment
q siV {
wpt5'|I T value;
#JR$RH public :
S$/SFB$)~W assignment( const T & v) : value(v) {}
d w'P =8d template < typename T2 >
dRUmC H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O;.DQ } ;
=69sWcC8 M-(,*6Q 6\? 2=dNX 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\W|ymV_Ki 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
eF?jNO3 o1H6E1$= VUD9ZyPw Nx!7sE*b$1 class holder
-i]2b {
MRzY<MD public :
[K1z/ea)V template < typename T >
5kCXy$"% assignment < T > operator = ( const T & t) const
TJ|do`fw> {
>RrG&Wv59 return assignment < T > (t);
\"d\b><R }
uJa.]J~L= } ;
K14v6d :\^jIKvZ #-l+cu{ 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:
@B!gxW\C Q)5V3Q]@^ static holder _1;
0Y8Cz /$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
H-eHX3c7 P.djR)YI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$ )6x3&]P 而不用手动写一个函数对象。
0Kg?X M]xfH * =+H,} xF*i+'2 四. 问题分析
-4obX 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。
~DS.b-E 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。
bpa'`sf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ED>P>Gg 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
<VhD>4f{] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#!P>.". (^58$IW71 五. 问题1:一致性
"oh;?gQ. 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$46YQ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>uFFTik k&npC8oA struct holder
Xm<|m# {
pDcGf7 //
u[nLrEnD template < typename T >
A>)Ced! T & operator ()( const T & r) const
;_0frX {
`chD*@76I return (T & )r;
GtKSA#oYZB }
83VFBY2q } ;
vVSf'w yTf/]H]d 这样的话assignment也必须相应改动:
B &3sV+ H%0WD_ template < typename Left, typename Right >
q``/7 class assignment
WwUHHm<v {
)[ejb?{d Left l;
FM|3'a-z Right r;
2SlI5+u public :
/x\~5cC assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lUw=YM template < typename T2 >
6NQ`IC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QQD7NN> } ;
E`]un. Bq,MTzxD 同时,holder的operator=也需要改动:
O^_CqT% YD0j&@. template < typename T >
,[3}t%Da assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m ;wj|@cF {
'Z)#Sz Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
l< H nP R/ }
;D@ F L1&` 3a?pL 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。
V(Cxd.u 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
R_"6E8N gLlA'`! return l(rhs) = r;
9%riB/vkrF 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。
E:[!)UG|y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
:d~mlyFI6P W{1l?Wo template < typename Tp >
w}8=sw class constant_t
IsjN
xBM {
N|8^S const Tp t;
n^nQrRIp public :
)JU`Z@?8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@c}Gw;e template < typename T >
uE>m3Y(aP const Tp & operator ()( const T & r) const
ygd*zy9 {
65tsJ"a< return t;
NOf{Xx<#k }
\w-3Spk* } ;
bNHsjx@ /=QsZ,~xo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z1p%6f` 下面就可以修改holder的operator=了
8E>2
6@. Ga`
8oY+~ template < typename T >
F*Ul#yX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
q?8#D {
JB!*{{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
aHPx'R }
u3DFgl3-7 ^P`I"T
d 同时也要修改assignment的operator()
p*JP='p DLO#_t^v. template < typename T2 >
rLbFaLeQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'=d y
= 现在代码看起来就很一致了。
Mb97S]878I }ee3'LUPX 六. 问题2:链式操作
mA#^Pv* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
iztgk/(+G 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。
r^Soqom3 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。
ANR611-a 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。
G#='*vOtO 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
yK mHTjX= TC
;Aj|)N template < typename T >
hJX;/~L struct result_1
[?da BXS {
/q!_f!<q4x typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{@Z*.G^ } ;
buHUBn[3) r)<n)eXeD 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:
F^!mgU X T <RWz template < typename T >
5KssfI
a struct ref
wHQYBYKcd {
ul"Z%
1] typedef T & reference;
}~#qDrK } ;
NNRKYdp, template < typename T >
f&XM|Bg struct ref < T &>
P[e#j {
sZokiFJ typedef T & reference;
U*T :p>& } ;
,- _ReL w aDJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
eXmYw^n +:z%#D template < typename T >
;=8@@9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P?y{9H* {
<"S/M]9 return l(t) = r(t);
p+{*w7?8"[ }
Ki3wqY 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。
`y.i(~^1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
TJs@V>, fy!,cK}; 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
]8opI\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5}_,rF?cX _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
,Lw
'3
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
Zr;(a;QKs 最后的布局是:
~I%JVX% Add
oF0*X$_X / \
N37#Vs Divide 5
et}s yPH / \
`Y7&}/OM _1 3
u8[jD^ 似乎一切都解决了?不。
r$Y% 15JV 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
\JZ'^P$Q 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。
>@^j9{\ 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'>Zvf Lmyw[s\U template < typename Right >
\"A~ks~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
H3o Um1 Right & rt) const
cU r'mb {
$qhVow5~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O.P:~ }
Xdc>Z\0V 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
skfFj&_T XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
`
_]tN 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
iI%"]- 0@1 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
lD)QB!*v 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
qL68/7:A 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
)Y,>cg:z~ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
imf_@_ LgS.%Mn template < class Action >
[a1}r=6~ class picker : public Action
|;P9S {
Nv_"?er+y public :
\~ h7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
>=U n=Q% // all the operator overloaded
_zj}i1!E" } ;
X2p9KC m.N/g, Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
*1;}c
z 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Wtwh.\Jba B^uQv|m template < typename Right >
nXqZkZE\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
DcQsdeuQ {
c)fTI,.$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bPtbU:G }
skP2IMa75 ?yt" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
E`SFr 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。
u9"1% }$|uIS template < typename T > struct picker_maker
CCZ]`*wJ {
Jm8#M z typedef picker < constant_t < T > > result;
,kKMUshBi } ;
d`;_~{sleR template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
k;pTOj {
e'uI~%$NJL typedef picker < T > result;
PO[
AP%; } ;
4#m"t?6! %Ot^G%34 下面总的结构就有了:
3yu{Q z5y, 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。
qwU,D6 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。
qE` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n1xN:A 至此链式操作完美实现。
\{ G1d"n 4W9#z~' r}y]B\/ 七. 问题3
4=>4fia&D 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。
J34lu{'if ^L(}c O template < typename T1, typename T2 >
tF<|Eja* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L;0ZB=3n {
%K_[Bx{B return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PXk+Vi,%k }
~E=.*: 5( (:>:tcE 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:
)0P>o]fWI daIt `} s template < typename T1, typename T2 >
47xJ(yO struct result_2
v(\kSlJ {
J:,>/')n typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~/6m|k } ;
Fa$ pr` yD+)!q" 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?
\KmjA)( 这个差事就留给了holder自己。
E+AEV`- 0SXWt? } Z;aQ/n[` template < int Order >
(DCC4%w" class holder;
tdn[]|= template <>
9Kw4K#IqQ class holder < 1 >
e}? #vTRI} {
,o}!pQ public :
`7P4O template < typename T >
+%G*)8N3 struct result_1
*K6 V$_{S {
MX 2UYZ& typedef T & result;
50oNN+;=R } ;
kn_%'7 template < typename T1, typename T2 >
h1Ca9Z_ struct result_2
`5;O|qRq {
'g8~539{& typedef T1 & result;
3VbQDPG } ;
_^'fp template < typename T >
^.F@yo2} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
twqjaFA> {
ik77i?Hg return (T & )r;
ul+
+h4N }
Rx*T7*xg{ template < typename T1, typename T2 >
#F.;N<a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.!Kdi| a) {
FS r`Y return (T1 & )r1;
6I(y`pJ }
4^VY } ;
EVMhc"L "xlf6pm% template <>
o(w1!spA class holder < 2 >
3uCC_Am {
!'Xk=+ public :
?'p`Qv template < typename T >
4_J*
0=U struct result_1
*KF: {
WS@b3zzN typedef T & result;
nbMnqkNb } ;
?@l9T)fF template < typename T1, typename T2 >
zv!%u=49 struct result_2
vV-ATIf
^ {
;VM/Cxgep typedef T2 & result;
<0vQHND,3 } ;
umYq56dw template < typename T >
)H#Hs<)Qy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e~c;wP~cO {
[kgT"?w= return (T & )r;
7am ._K }
/s(/6~D| template < typename T1, typename T2 >
uh%%MhTjv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xA#B1qbw {
C',D" return (T2 & )r2;
/sH3Rk.> }
,2DKp hh } ;
W+&ZYN'E 1?`,h6d*= 'O8"M 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
\szx.IZT 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-<sn+-uE: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>IC.Zt@ Y.3]vno?X return l(i, j) = r(i, j);
BS>|M}G)r 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
aG8}R~wH& R:x4j#( return ( int & )i;
|[}YM%e return ( int & )j;
`#A&v 最后执行i = j;
RO=[Rr! 可见,参数被正确的选择了。
/}-]n81m 3_B .W EQ8jxr<p <w(UDZ z9U<Z^4z+ 八. 中期总结
AtYe\_9$C 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:
w#U3h]>, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XgP7
! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
E:T<mI?d 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
9
bYoWw XL >Vwd pvQw+jX ;hJTJMA6/6 $)vljM<< cP`f\\c 九. 简化
}H!c9Y 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
fySzZ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*4Y1((1k 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
}RYr) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
f{FW7T}O2 +-*/&|^等
J "yO\Y 2. 返回引用。
,>V|%tD' =,各种复合赋值等
ZK1d3 3. 返回固定类型。
8]]uk=P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q}d6+ C 4. 原样返回。
L
TZ3r/ operator,
fQ=Yf ?b 5. 返回解引用的类型。
C$SuFL(pb operator*(单目)
w<<>XIL 6. 返回地址。
*?Nrx=O* operator&(单目)
/ @X! 7. 下表访问返回类型。
f)l:^/WP+ operator[]
H)}>&Z4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@AaM]?=P{ operator<<和operator>>
'Xoif" NE,2jeZQ . 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。
2Hw&}8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
iagl^(s %B}Q .' template < typename Left >
zUXQl{ struct value_return
t>N~PXr {
D+P( template < typename T >
C$(US8:{ struct result_1
'FgBYy/ {
9Bvi2
3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,Md8A`7x~ } ;
&l"/G%W V
zuW]" template < typename T1, typename T2 >
=e](eA; struct result_2
njtz,qt_;G {
O;z:?
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
y$|%K3 } ;
3}(6z"r } ;
Ok2KTsVl < aJl
i bc=,$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
g = ~Y\$& (-Cxv`7 下面我们来剥离functor中的operator()
^\
A[^' 9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7aRtw:PQn 1AQVj]#S return l(t) op r(t)
=!)Ye:\Q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
s!,m,l[P return op l(t)
{,NGxqhE return op l(t1, t2)
6D|[3rXr return l(t) op
*o.f<OwOz return l(t1, t2) op
-{`8Av5)E% return l(t)[r(t)]
g%Bh-O9\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
N(uH y@ V5:ad 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:
|_."U9!Z^ 单目: return f(l(t), r(t));
n2}(Pt. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
O+x"c3@Z)D 双目: return f(l(t));
B-^r0/y; return f(l(t1, t2));
9$[6\jMh 下面就是f的实现,以operator/为例
S&/,+x'c| $inlI_ struct meta_divide
94^)Ar~O
{
GsIVx! template < typename T1, typename T2 >
$B%wK`J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
bGw56s'R5~ {
5~D(jHY; return t1 / t2;
A0hKzj }
]%M&pc3U } ;
Z$?(~ln O6*2oUKqK 这个工作可以让宏来做:
>~@O\n-t 1WjNF i #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1lo.X_ template < typename T1, typename T2 > \
&~mJ
).* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+YZ*>ki 以后可以直接用
<OY (y#x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Z8C~o)n9 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
L0l'4RRm\ (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。。。)
.RNY}bbk '9{`Czc(Gb Y5c,O>T5Y 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
Gj_7wP$ )]}G8A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|L/EH~| O class unary_op : public Rettype
O22Q
g {
9xi nX-x;n Left l;
XHU\;TF public :
ziDvDu= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dx@|M{jz' |kY}G3/ template < typename T >
Hr_5N,
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.n n&K}h {
:)Pj()Os| return FuncType::execute(l(t));
+m9ouF }
&(7=NAQsE HQvJ*U4++ template < typename T1, typename T2 >
i0:1+^3^U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kmUL^vF {
cX!C/`ew> return FuncType::execute(l(t1, t2));
_01wRsm%2 }
NSa6\.W) } ;
_tUh*"e& C. BlB _9g-D9 同样还可以申明一个binary_op
F r!FV4 .TMLg(2hgv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V/3@iOwD class binary_op : public Rettype
[
*Dj7zt: {
2E8G5?qe) Left l;
?3lAogB Right r;
N4#D&5I", public :
5(gWK{R)* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I8a3: ) T|8:_4/l template < typename T >
'W,*mfB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o$eo\X?J? {
0-~s0R89A return FuncType::execute(l(t), r(t));
tLi91)oG }
"~=-Q#xO ? cXW\A( template < typename T1, typename T2 >
)X;051Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HKr}"`I. {
G^N@r:RS return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6DU~6c=) }
"u]&~$ } ;
(H5#r2h%Y &<x.D]FA] X;H\u6-|>6 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
Jz=|-F(Sy 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
PtYG%/s DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
HMC-^4\%[ 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。
@R}3f6@67 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Ui!l3_O 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。。。
$|xSM2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
I?St}Tl 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)
z3]W # 下面是修改过的unary_op
mogmr ;p2b^q' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
I 1n,c d[ class unary_op
ywl=@ {
pmUf*u- Left l;
#M{qMJHDo q8&l%-d` public :
i(pHJP:a: h}!9?:E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~uH_y- 1cv~_jFh template < typename T >
ax>j3HKi struct result_1
$,2T~1tE {
jQzl!f1c3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zPND$3&' } ;
u -P !2vT *<W8j[? template < typename T1, typename T2 >
mM72>1~L* struct result_2
BO#tn{(# {
A$r$g\5+ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k'PvTWR } ;
tH)jEY9
}mXYS|{ template < typename T1, typename T2 >
C<AW)|r_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qw:!Rw,x {
7]xDMu'^&f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
')!X1A{ }
Kc?4q=7q BH1h2OEe# template < typename T >
5gtf`ebs/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sa4w.9O1GS {
<BED&j!qvP return OpClass::execute(lt(t));
$GFR7YC 7 }
sde>LZet/ q6)fP4MQ] } ;
R`cP%7K H:]cBk^[, /V:9*C 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
4_kN';a4Q 好啦,现在才真正完美了。
4lB??`UN 现在在picker里面就可以这么添加了:
UMR ?q0J HKXC=^}x' template < typename Right >
/T)E&=Ds picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*u1q7JFQk {
^"X.aksA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(tX3?[ii }
iCF},W+ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
T:$^1"\ ^
*"f C \]V:>=ry> B={_}f 80*hi)ux[
十. bind
b$7]cE
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。
`SFeln{1B 先来分析一下一段例子
9p qsr~ h6
{vbYj ?b,>+v-w:: int foo( int x, int y) { return x - y;}
FAEF bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Kd`(^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ev5~= ] 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。
L'e^D| 我们来写个简单的。
/RxP:>hVv 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
z#GZb 对于函数对象类的版本:
cRVL1ne $V(]z`b& template < typename Func >
Reikf}9Q struct functor_trait
v.Ba {
LpU}. typedef typename Func::result_type result_type;
ZwS:Te9- } ;
CJ\a7=*i 对于无参数函数的版本:
'RMUjJ-!
=\oH=
f template < typename Ret >
\vAjg struct functor_trait < Ret ( * )() >
s1D<R,J|H {
(' 5?- typedef Ret result_type;
>ou=}/< } ;
JXK\mah 对于单参数函数的版本:
ETdXk&AN 'Rn-SD~gIr template < typename Ret, typename V1 >
ST*h{:u&A struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
W%!(kN&d {
W[8Kia-OD typedef Ret result_type;
9GD0jJEu } ;
7AV{
h[J 对于双参数函数的版本:
=X4Fn^w"4O 9(N template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
fjRVYOG# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/MF
7ZvN. {
UCLM*`M typedef Ret result_type;
^c\O,*: } ;
S}@7Z` 等等。。。
RV~fml9c 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/t0L%jJZ 7ftn
gBv? template < typename Func >
)d2Z g struct func_return
>v:ex(y0 {
M~:_^B template < typename T >
P1eSx#3bR struct result_1
Ei4^__g\' {
kTb$lLG\xk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l 00i2w } ;
\;{ ]YX ${ {4L?7 template < typename T1, typename T2 >
u"v7shRp: struct result_2
{"ST
hTZ {
6@N,'a8r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y
Zj-%5 } ;
Z=JKBoAY } ;
T2e-RR rnIjpc F -zg*p&F 最后一个单参数binder就很容易写出来了
?@b6(f
xX [6!k:-t+ template < typename Func, typename aPicker >
LDlYLsF9 class binder_1
P<]U {
]Ur/DRNS Func fn;
b"I#\;Ym aPicker pk;
7Nq<
o5 public :
%ih\|jRt r[L.TX3Ah= template < typename T >
:U?g']`Z## struct result_1
LqWiw24# {
C>Ik ; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S2$E`'
J } ;
]v
${k :5k* kx#y template < typename T1, typename T2 >
'Ea3(OsuXn struct result_2
<XeDJ8
' {
I{IB>j}8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>dAl *T } ;
lx`?n<-X i 8sv,P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jX7K-L mY 1l2 template < typename T >
6r~9$IM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+Br<;sW {
Vl5r~+$| return fn(pk(t));
, cxqr3
o }
QV[&2&&^<< template < typename T1, typename T2 >
<-`bWz=+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q7+WV`& {
ioi/`iQR return fn(pk(t1, t2));
aCU[9Xr? }
x^y$ pr } ;
!@z9n\Yj >{^_]phlb k=)U 一目了然不是么?
BValU 最后实现bind
0]>bNbLB" %pZT3dcK 30h[&Oc template < typename Func, typename aPicker >
/E6)>y66 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=9&2udV1 {
KDN#CU return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
SlsNtaNt }
I(6%'s2 S1r{2s& 2个以上参数的bind可以同理实现。
ic G 9x 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。
SrA6}kS IQBL;=.J. 十一. phoenix
DS8HSSD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ca=MUm=B J.~@j;[2 for_each(v.begin(), v.end(),
i?_Q@uA~<: (
S%RxYJ( do_
:$Cm]RZ [
uNf'Zeo cout << _1 << " , "
l"8g9z ]
!d##q)D
f? .while_( -- _1),
%Vo'\| cout << var( " \n " )
3g7]$} )
pll5m7[ );
#mH28UT @Hj]yb5 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:
0,0WdJAe 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
/: !sn-( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0Y`+L6&UX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+^:uPW^U T#E{d #W:.Fsq template < typename Cond, typename Actor >
qRT5|\l class do_while
aR6~r^jB {
K*~xy bA Cond cd;
, wk}[MF Actor act;
d/NjY[` 5+ public :
P'$2%P$8:~ template < typename T >
V^(W)\ struct result_1
Jn(|.eT| {
`~axOp9N typedef int result_type;
E:}s6l } ;
J;fbE8x dsEvpa$? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xfUV'=~( ,9OER!$y template < typename T >
axG%@5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KjA7x {
0>Kgz!I do
J?p|Vy|9 {
W__$
i<1 act(t);
0>,i]
|Y }
jcePSps] while (cd(t));
sVO|Ghy65 return 0 ;
Kd}%%L }
-6q7ze{@ } ;
{s@&3i?ZiC _)CCD33$ )x5w`N]lm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m=`V 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。
#;2kN
& 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。
SM}&
@cJ 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。
AfW:'>2 下面就是产生这个functor的类:
RZvRV?<bR ZU:c[` B(@uJ^N template < typename Actor >
Ud-c+, xX class do_while_actor
iA2TvP# {
>wV2` 6 Actor act;
s4 Uk5< public :
-OQ6;A"# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`yXHb P+p:Ed80 template < typename Cond >
r^d:Po picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!;PKx]/& } ;
e<{Ani0 &'5j! ?cr^.LV|h^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(
Qk*B 最后,是那个do_
-A8CW9|mk :as2fO$? uQkFFWS class do_while_invoker
-1F+,+m {
g<4@5OQKu public :
62OZj%CXN template < typename Actor >
o
3 G* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"CQ:<$|$ {
/;1h-Rc> return do_while_actor < Actor > (act);
*Q3q(rdrp }
E7Pz~6 } do_;
nrZZk QNI s4\_%je<v 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Pu]Pp`SP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4q^'MZm1 最后来说说怎么处理break和continue
h1N{;SWQ 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。
mvW,nM1Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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