一. 什么是Lambda
?+}_1x` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:^B1~p(?sK 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,
!."D]i; ;@Y;g(bw: 4u})+2W n8ZZ#}Nhg class filler
q'Tf,a {
ExL0?FemWV public :
ZRU{[4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
i6Emhji } ;
(V67`Z ) ~%kkeh\j
tG22#F` 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:
t=W}SH mSl.mi(JiZ Trz@~d/[,n ok\vQs(a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
hy"\RW 0[?Xxk}s0 <k'h:KB?` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1ztG;\ :(*V?WI K:#I *d4eK+U$5 二. 战前分析
=R$u[~Xl2X 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。
@>Km_Ax 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
VY=jc~c]v ^ Q ? CU2*z(]& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_H7x9
y= /* --------------------------------------------- */
#( 146 vector < int *> vp( 10 );
|~mOfuQb
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ra
g Xn /* --------------------------------------------- */
O`t&ldU sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fdi\hg^x /* --------------------------------------------- */
p}pjfG int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
eF-."1 /* --------------------------------------------- */
!9VY|&fHe for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
. ~~T\rmI /* --------------------------------------------- */
"CQa.% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7CURhDdk m'=Crei ^EQ<SCh F8,RXlGfA[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
,G?WAOy, 1._1, _2是什么?
lE(HFal0-( 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。
/dI&o,sA 2._1 = 1是在做什么?
YWO)HsjP 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。
bI9~jWgGp 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。
~H<6gN<j(. yg=q;Z>[~ kxIF#/8 三. 动工
aP@N)" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[uN?
~lp\% =ToyZm\ h_3E)jc 0#Y5_i|p template < typename T >
a:OQGhc= class assignment
~1AgD-:Jz {
`MN4uC T value;
,77d(bR< public :
_FU_Ubkr assignment( const T & v) : value(v) {}
$AjHbU.I{ template < typename T2 >
Ed df2;-. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?(F6#"/E } ;
,pQZ@I\z ;)z:fToh k&vz7Q`T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2,b(,3{`4: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
BLf>_bUk h#
o6K# g63(E,;;J XZ]uUP class holder
-4IE]'## {
+RM SA^ public :
i0kak`x0 template < typename T >
}t=!(GOb} assignment < T > operator = ( const T & t) const
}9# r0Vja {
ub#a` return assignment < T > (t);
CMG&7(MR }
}Gm>`cw- } ;
S8wLmd> N&+x+;Kx ^]0Pfna+N 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
:tB1D@Cb6 c&?m>2^6 static holder _1;
/}fHt^2H Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8hz^%vm kY|utoAP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H.|#c^I 而不用手动写一个函数对象。
FF(#]vz ' `O!X(( /hH lH x^D;m6 四. 问题分析
RYQR(v 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
t?-n*9,#S 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
5z8d}
I 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b"uu 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
P%:wAYz1^O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~"&|W'he[ vkx7paY_ 五. 问题1:一致性
n,V[eW#m'L 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
p{Yv3dNl 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
nn:.nU|I Vvn2 Ep struct holder
2~1SQ.Q<RY {
9`A;U|~E@ //
k"T}2 7 template < typename T >
k}kQI~S9 T & operator ()( const T & r) const
+ocol6G7W {
Yz/md1T$ return (T & )r;
7Oa#c<2] }
o WrKM } ;
vv3*
j&I 0d"[l@UU0 这样的话assignment也必须相应改动:
7$vYo
_ \FbvHr, template < typename Left, typename Right >
?qLFaFt/ class assignment
Yq0| J {
q77;ZPfs8 Left l;
jk; clwyz/ Right r;
+,TRfP
Fb public :
85 |OGtt assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U0
Yll4E template < typename T2 >
(cAIvgI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h5{'Q$Erl } ;
1MP~dRZ$ MSQEO4ge 同时,holder的operator=也需要改动:
VgG0VM
!*F1q|R template < typename T >
W#4 7h7M assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@; zl {
\=?a/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
fNli }
\}u
Y'F 7 S#J>* 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。
UqFO|r"M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^pAAzr"hv <ktrPlNuM return l(rhs) = r;
53;}Nt#R 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。
xjuN- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
U3ADsdn =r?hgGWe template < typename Tp >
UN;H+gNnN class constant_t
(Ft+uuG {
fnjPSts0 const Tp t;
IXMop7~ public :
~rE|%o constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
LvH4{B template < typename T >
=\&;Fi] const Tp & operator ()( const T & r) const
=V,mtT {
DbBcQ% return t;
a?I=
!js }
b(eNmu } ;
iTBx\u%{ &=@IzmA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8O5s`qKMYT 下面就可以修改holder的operator=了
EA@.,7F i^X]j template < typename T >
4x=v?g& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zsEc( {
9|^2",V return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{k>&?Vd! }
AP n| \ m)ky*"( 同时也要修改assignment的operator()
. oF
&Ff/[ |sJ[0z template < typename T2 >
#px+;k5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
VZp5)-!\ 现在代码看起来就很一致了。
!_]Y~[ d\&U*= 六. 问题2:链式操作
/kZebNf6H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
YFLZ %( 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。
s[RAHU 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。
dc+>m,3$ 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。
!fV+z%: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Fd%#78UEo} #5Q pu
template < typename T >
|PvPAPy)uu struct result_1
vONasD9At {
.wEd"A&j typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*<$*"p } ;
ttaM. aq>kTaz 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
& TCkpS zq3\}9 template < typename T >
}kw#7m54 struct ref
B+|Kjlt {
DTX0 typedef T & reference;
DzAg"6=CS } ;
yJ[0WY8<kC template < typename T >
QGMV}y struct ref < T &>
JinUV6cr {
|%BOZT typedef T & reference;
70yFaW } ;
fF!Yp iI" h/QXPdV 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!4ocZmj\ poc`q5i+ template < typename T >
-mbt4w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w1FcB$ {
+r return l(t) = r(t);
SpIv#? }
[$ubNk;!z 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。
frm>4)9+ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lne|5{h BwN0!lsF3 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
pE3?"YO _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
vSGH[nyCY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^)470K`%) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
:p1u(hflS 最后的布局是:
7zl5yKN Add
PF0_8,@U / \
^Y?k0z Divide 5
#z' / \
mtpeRVcF _1 3
T )&A2q 似乎一切都解决了?不。
[@_Jj3`4 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。
Ucb F|vkI 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。
.y'>[ 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:
3xy<tqfr V%t.l template < typename Right >
DcS+_>a\{l assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{Ea
b
j Right & rt) const
]]HNd7Vh {
5p,RI&nlN return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W Tcw4 }
;_XFo&@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K,tQ!kk 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。
PioZIb/{ 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。
]HbY 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。
av(6wht8 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。
3RUy,s 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?
>^O7 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:
\Zb;'eDv ImA @}: template < class Action >
pj8=wc h class picker : public Action
qRu~$K {
b;L\EB public :
~kV/!= picker( const Action & act) : Action(act) {}
H[T?\Lq // all the operator overloaded
d.aS{;pse } ;
\wmN 0RzEY!9g+ 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。
JT~4mT 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:
I !-
U'{ ,S\CC{! template < typename Right >
S0$8@"~= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9FF0%*tGo {
s$IDLs,WM return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B 5L2< }
[=C6U_vU v<k?Vu Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)J=! L\ 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。
m1b?J3 I2XU(pYU template < typename T > struct picker_maker
6]i-E>p3R {
}YQX~=" typedef picker < constant_t < T > > result;
Xa[.3=bV? } ;
)Dms template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@ 8(q$ {
A]*}HZ, typedef picker < T > result;
'z8pzMmT } ;
)w em|:H ~"gA,e-) 下面总的结构就有了:
@b\$ yB@z 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。
`&qL(66 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。
$yP*jO4i picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5; C| 至此链式操作完美实现。
VCYwzB ,};&tR 'I|v[G$l 七. 问题3
0^ _uV9r 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。
XoK:N$\}t $L`d&$Vh template < typename T1, typename T2 >
'JtBZFq ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P-[-pi@ {
#I.+aV+2oQ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
u$z`
}
e
v}S+!|U + SzU 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:
RIR\']WN x%=si[P template < typename T1, typename T2 >
6dQ-HI*Y# struct result_2
a9e>iU {
2B1q*`6R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
P.se'z)E } ;
rE7G{WII PxX4[ P 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?
!"AvY y9 这个差事就留给了holder自己。
h#I>M`| $V;i
'(&7 .D~;u-%|F template < int Order >
fy1|$d{' class holder;
Mc
lkEfn template <>
]2A^1Del class holder < 1 >
S)(.,x {
+ /G2fhE public :
{L971W_L template < typename T >
2YL?,uLS struct result_1
+bxYGD {
KRbvj typedef T & result;
c2SO3g\"i } ;
>dXGee>'M template < typename T1, typename T2 >
e)IzQ7Zex struct result_2
2y\E[j A {
_rMg}F" typedef T1 & result;
AF{\6<m } ;
yZ7&b&2nLn template < typename T >
(y'hyJo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y;eZ9|Ht9 {
[|wZ77\ return (T & )r;
-:^U_FL8un }
n)/z0n!\ template < typename T1, typename T2 >
ZmqKQO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wVXS%4|v {
&<g|gsG` return (T1 & )r1;
Jumgb }
uh_RGM& } ;
*tFHM &a `cn#B
BV template <>
2ACCh4(/P class holder < 2 >
H H)!_(SA {
of~4Q{f$6 public :
&3>)qul template < typename T >
m,28u3@r struct result_1
cU (D{~ {
Y|m+dT6 typedef T & result;
jwe *(k]z } ;
lgAoJ[ template < typename T1, typename T2 >
5<k"K^0QS struct result_2
~\SGb_2 {
UXz<)RvB typedef T2 & result;
8,Z_{R#| } ;
Tb}4wLu template < typename T >
Rh2+=N<X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OKZV{Gja {
234p9A@ return (T & )r;
o 11jca| }
Xq4O@V template < typename T1, typename T2 >
E =67e=h typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4KAZ ': {
;}WeTA_-[ return (T2 & )r2;
mUC)gA/ }
PQt")[ } ;
Mt|zyXyzX SGRp3,1\4% Jrf=@m\dk 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
KkyVSoD\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}Bh8=F3O
Q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y Uc+0 pad*oPH, return l(i, j) = r(i, j);
%Xg4b6<9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ja'T+!k uc{Ihw return ( int & )i;
g/_5unI}u return ( int & )j;
~At7 +F[ 最后执行i = j;
XW H5d-
可见,参数被正确的选择了。
QZwNw;$k* hag$GX'2k c]-<vkpV Gu,wF(x7A o[4}h:> dq 八. 中期总结
l4YbK np] 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:
c]<5zyl"j1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0o4XUW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
k'Hs}z eNn 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&B;~
M?49TOQA *R,5h2; `hm-.@f,9 nPtuTySG bs&43Ae 九. 简化
}K>d+6qk5 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。
\K{
z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{?0lBfB" 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:
3%|&I:tI 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
i"FtcP^ +-*/&|^等
zk+9'r`-D 2. 返回引用。
,ng Cv;s =,各种复合赋值等
pF >i-i 3. 返回固定类型。
}&D WaO]J7 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{WS;dX4 4. 原样返回。
klYX7? operator,
Dpac^ST 5. 返回解引用的类型。
<dNOd0e operator*(单目)
3`?7<YJ 6. 返回地址。
qkqIV^*R operator&(单目)
Q\vpqE!9 7. 下表访问返回类型。
zI uJ-8T" operator[]
!F-w3
] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[DOckf oZx operator<<和operator>>
'oVx#w^mf ">nxHU 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。
# w4-aJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Lb-OsKU ]5cT cX;Z# template < typename Left >
G4;Oi= struct value_return
}v{LRRi {
$wa{~' template < typename T >
Vp\,CuQ struct result_1
LOYk9m {
G!##X: 6' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
C.P*#_R } ;
VQ@ e%M;?0j template < typename T1, typename T2 >
Y|qTyE% struct result_2
{S\{Ii6 {
?j.,Nw4FC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
R\f+SvE } ;
3,w_".m`# } ;
~8+ Zs 1GRCV8"Z^ +`0k Fbx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
JR|ck=tq 1&OW4_ 下面我们来剥离functor中的operator()
HJH{nz'Lw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.Hm>i >:!5*E5? return l(t) op r(t)
/N.b%M]! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
M_f:A return op l(t)
r5/0u(\LB return op l(t1, t2)
FV!q!D return l(t) op
T::85 return l(t1, t2) op
8,%^
M9zBP return l(t)[r(t)]
gJ{)-\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;(%QD
3 > @HC Vmg: 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
~~P5k: 单目: return f(l(t), r(t));
I{2hfKUe` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
@mBQ?;qlK 双目: return f(l(t));
>U>(`r* return f(l(t1, t2));
UkC!1Jy 下面就是f的实现,以operator/为例
T-L||yE,h vr l-$ii struct meta_divide
u=s p`%? {
l)\! .X template < typename T1, typename T2 >
_[3D static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}X6m:#6 {
$%Kfq[Q return t1 / t2;
+\A,&;!SR }
q;CiV } ;
]6`% O bS3
M 这个工作可以让宏来做:
!.gIHY ITBE|b #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(ZizuHC template < typename T1, typename T2 > \
F>l]
9!P|m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?l )[7LR4 以后可以直接用
Avc%2+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\\qZl)P_ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
59A}}.@?m (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)akoa,#%6c t:Q*gWRh A/s?x>QA 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{\5 =T@1@w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)10+@d class unary_op : public Rettype
# W']6'O {
teF9Q+*~ Left l;
\b x$i* public :
2ilQXy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vE?G7%, aFYIM`?( template < typename T >
u6agoK|^9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h]gp ^?= {
n>YKa)|W` return FuncType::execute(l(t));
NLqzi%s }
a=2%4Wmz CdQ!GS<'y template < typename T1, typename T2 >
t{96p77)= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+<C!U' {
K%oG,-wdg return FuncType::execute(l(t1, t2));
D,feF9 }
?tbrbkx } ;
wHy!CP% fZF@k5*\ HZge!Yp< 同样还可以申明一个binary_op
}}~ |!8 C'x&Py/# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:o3N;*o>)0 class binary_op : public Rettype
T~e.PP {
|{ip T SH Left l;
C6PdDRf Right r;
W6Fo6a"< public :
V,njO{Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7.oM J fHFE){ template < typename T >
y6a3tG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O0.*Pmt {
(9a^$C* return FuncType::execute(l(t), r(t));
4Nsp<Kn> }
* EH~_F 1qA;/-Zr<o template < typename T1, typename T2 >
M= (u]%\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!Uo4,g6r+ {
"y}5;9#, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`c$V$/IT }
9.#<b|g } ;
mfr|:i z{QqY.Gu{G ~"!fP3"e 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
B@ EC5Ap* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z`i(qCAd( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%N._w!N<5n 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
'g\4O3&_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
L4W5EO$ 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。。。
R|(a@sL 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;$4\e)AB 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)
RRJ%:5& 下面是修改过的unary_op
L/K(dkx e0 ecD3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UN#S;x* class unary_op
TWTb?HP {
?@x/E& Left l;
:A;RH d=/F}yP~?s public :
YmG("z $`8wJf9@w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]SEZaT sI2^Qp@O1 template < typename T >
Ewz!O` struct result_1
%hP^%'G {
HzsdHH(J typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.%-8 t{dt } ;
c+ie8Q! ueNS='+m template < typename T1, typename T2 >
*un^u-; struct result_2
u3D)M%e {
H5an%kU|j typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
sLk-x\P]| } ;
\;Weizq5 6A ah9 template < typename T1, typename T2 >
Q!3_$<5<E> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
['D]>Ot68 {
*Pr )% return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i6Gu@( 8Q }
* 4
n) /$m;y[[ template < typename T >
K
8O|?x] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/dHF6yW {
/bmN\I return OpClass::execute(lt(t));
a+QpM*n7Lq }
Ny#^&-K Gc7=
} ;
'3;b@g, RnN!2K W,u:gzmhw 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
[Rb+q=z# 好啦,现在才真正完美了。
j8gdlIx 现在在picker里面就可以这么添加了:
zuCSj~ ,!9zrYi} template < typename Right >
,zc(t<|-y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
W g!
Lfu {
2g<Xtt7+o return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
jEwIn1 }
!r-F>!~ 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。
Q2>gU# :Dp0?&_ F'Z,]b'st3 \2z>?i) 2AdDIVYC 十. bind
}m8q}~>tL 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。
uAk.@nfiEv 先来分析一下一段例子
?7A>+EY $cgcX GvAb`c= int foo( int x, int y) { return x - y;}
xz]~ jL@-] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a'T;x`b8U, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
dr"1s-D4IQ 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。
x1a:u 我们来写个简单的。
fQFk+C 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
XPPdwTOr 对于函数对象类的版本:
'%;m?t%q nt<]d\o0 template < typename Func >
d-%hjy3N struct functor_trait
Sjj6q` {
@)}L~lb[) typedef typename Func::result_type result_type;
Y-9I3?ar } ;
c@Is2
9t* 对于无参数函数的版本:
l-3~K-k<@ 18Emi<&A template < typename Ret >
Ort(AfW struct functor_trait < Ret ( * )() >
p<%d2@lp {
_0I@xQj- typedef Ret result_type;
\U0'P;em } ;
E{@[k%,_ 对于单参数函数的版本:
I+(nu47ZT qgB_=Q#E template < typename Ret, typename V1 >
9H~n_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$VR{q6[0S? {
n+p }\msH typedef Ret result_type;
<ZW-QN4 } ;
XP}<N&j 对于双参数函数的版本:
FTldR;}( %2h>-.tY template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O0:q;<>z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|BYRe1l6l {
iRBfx typedef Ret result_type;
GX%g9f!O } ;
)B*t
:tN 等等。。。
kf9X$d6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
m[2gdJK Bp{Ri_&A template < typename Func >
bK7J} 8hH struct func_return
&3&HY:yF {
g{LP7D;6 template < typename T >
)PZT4jTt struct result_1
1H9!5=Ff {
z!\*Y
=e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r|Z{-*` } ;
w(F%^o\ 0}9h]X' template < typename T1, typename T2 >
sq]F;=[5 struct result_2
<Z$J<]I {
3gzXbP, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yQrD9*t&g } ;
7:~_D7n } ;
q\)-BXw: T{'RV0%
! P4*+')M 最后一个单参数binder就很容易写出来了
DwF hK* @|!z9Y* template < typename Func, typename aPicker >
Va8&Z class binder_1
JS77M-Ac {
n@w%Zl Func fn;
9 $X- aPicker pk;
-qoH,4w public :
8Y?;x} q(}bfIf template < typename T >
L(\cH b9` struct result_1
.^.z2
e {
ce(#2o&` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^Dx&|UwiZa } ;
_cwpA#x`} ;kK/_%gN-G template < typename T1, typename T2 >
QW"! (`K struct result_2
Pz^544\~ou {
$!DpjN typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_B0L.eF } ;
\v/[6&|X0s Ss`LLq0LO binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^}r1;W?n T0
{L q: template < typename T >
r*Xuj= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#;<Y[hR{P {
W9)&!&<o return fn(pk(t));
9FX-1,Jx }
Debv4Gr;^ template < typename T1, typename T2 >
r
:dTz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n:X y6H {
= /8cp return fn(pk(t1, t2));
3a|\dav% }
m kexc~l } ;
?4B`9<j8% cNH7C"@GVu _G0x3 一目了然不是么?
;Qq\DFe.w 最后实现bind
~5g ~;f[4 `{Ul! YS ][n_ template < typename Func, typename aPicker >
qWw=8Bq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
o(HbGHIP {
j<x_ &1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
pXUSLs }
(#'>(t(4 @@%ataUSBT 2个以上参数的bind可以同理实现。
;PH~<T 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
#1[u(<AS rs.)CMk53 十一. phoenix
=T_g}pu Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
BuwY3F\-O Xeajxcop# for_each(v.begin(), v.end(),
4R*,VR.K (
`2snz1>!j do_
u&NV,6Fj2[ [
y)pk6d cout << _1 << " , "
}M+7T\J! ]
6wxs1G .while_( -- _1),
*8Z32c+C cout << var( " \n " )
;bG>ZqJCVA )
% `3jL7| );
.u:GjL'$ [vgtc.V 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:
7 3m1 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
$^P0F9~0 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
yjAL\U7`T 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7L??ae O84i;S+-p #F#%`Rv1 template < typename Cond, typename Actor >
g'gdgfvn class do_while
#S(Hd?34, {
v1[29t<I! Cond cd;
=fbWz Actor act;
l\mPHA23 public :
OYd !v`< template < typename T >
`]X>V, struct result_1
kFB {
0mnw{fE8_ typedef int result_type;
]!
dTG } ;
/ +\9S w@b)g do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(?c-iKGc pGZ8F template < typename T >
P'2Qen* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E3i4=!Y {
6-I'>\U~ do
!?XC1xe~R {
+H.`MZ= act(t);
]q.0!lh+WL }
s>en while (cd(t));
p[-O( 3Y return 0 ;
G"6 !{4g }
rZF*q2? } ;
y^k$Us KP"+e:a% 8QK&_n* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
S:Hl/:iV 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。
<UI
[%yXj 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。
<[phnU^
8 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。
aYeR{Y] 下面就是产生这个functor的类:
JLYi]nZ %RVZD#zr IcEdG( template < typename Actor >
JVJMgim)0 class do_while_actor
\lY_~*J {
4JEpl'5^Q Actor act;
pJ=#zsE0 public :
;*N5Y}?j' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
),)lzN%! <GJbmRc| template < typename Cond >
N;d] 14| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
u y+pP!< } ;
#ABCDi={zA TseGXYH ~@!bsLSMU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
I|OoRq 最后,是那个do_
92c HwWZ! %C0Dw\A*: B[}6-2<>?C class do_while_invoker
D@KlOU{< {
B1gR5p 0 public :
=v\.h=~~ template < typename Actor >
LscGTs, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*R"/ |Ka {
BWNi [^] return do_while_actor < Actor > (act);
lFkR=!?= }
so;
]& } do_;
G5!^*jf \^LFkp 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
QWU[@2@%r 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$:6!H:ty 最后来说说怎么处理break和continue
D=$)n_F 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。
wq{hF< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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