一. 什么是Lambda
#g
Rns 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7B)@ aUj$ 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,
+sd':vE U!lWP#m R~dWblv EiA_9%< class filler
4`"Q!T_' {
:|ytw=3> public :
l2LO,j} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1Zp^X:( } ;
`|[UF^9 V4g vKWc mO0#xY_z 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:
$A: ?o?"7} Vgj[m4l 1!ijRr aU] nh. a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
c
8|&Q AeW_W0j Xu{S4#1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
MG,?,1_ & 61z^(F$@ z8PV&o **n109R 二. 战前分析
Q>/[*(.Wd 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。
%BkPkQA 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
C9`x"$ 5PKdMEK|q E{B40E~4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{1vlz>82 /* --------------------------------------------- */
q0_Pl* vector < int *> vp( 10 );
)x&>Cf<, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
SYv5{bff = /* --------------------------------------------- */
tlmfDQD sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
S'q4va" /* --------------------------------------------- */
04#r'UIF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+]#pm9 /* --------------------------------------------- */
_M[T8 "e( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(ZK(ODn)i /* --------------------------------------------- */
Biy$p6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
f{R/rb&iB 1uc;:N G= @|7e~U u|&a!tOf2 看了之后,我们可以思考一些问题:
!2=eau^p 1._1, _2是什么?
#tt*yOmiH 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
|w`Q$ c 2._1 = 1是在做什么?
tp +H]H3 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。
[V,f@}m
F 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}2x z
Q11dLjs .\AbE*lZ# 三. 动工
&qeMYYY 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=q*j". < v6KF0mqA& *5S~@ nx`I9j\ template < typename T >
q6N6QI8/ class assignment
'Y-Y
By : {
Yg3emn|a T value;
;rh@q4# public :
Vg?
1&8> assignment( const T & v) : value(v) {}
8Jf4"; template < typename T2 >
8>V)SAI' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^$F1U,oi } ;
%3$EV}dp @EB2I+[ Z;GZ?NOlY 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
h-RL`X 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
dy2<b+.. SH M@H93 $r=tOD4; /%T d( class holder
$"x~p1P {
7
a_99?J public :
#R3|nL template < typename T >
$2gZpO| assignment < T > operator = ( const T & t) const
=LMM]'no, {
97L#3L6t return assignment < T > (t);
ygfUy }
R8<P}mv } ;
;R{ffS6 "iTi+UZxe jr=erVHK 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:
)*n2,n ~5b^Gvb? static holder _1;
Eh&HN-& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[&a=vE YhNO{4D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vmK`QPu2 而不用手动写一个函数对象。
$[DSe~ l^%W/b>?b ua>YI _G=k^f_ 四. 问题分析
#=\ nuT'oy 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
/#I~iYPe 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
uiIS4S_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
80;^]l
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
lcYjwA 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z</.Ss 4 x 2Cp{+} 五. 问题1:一致性
(S1Co&SX 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
6E@qZvQ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&a
bR}J[ }IGoPCV| struct holder
VgyY7INx9 {
<mX EX`? //
xl4 A< template < typename T >
Pmj%QhOYE T & operator ()( const T & r) const
M|xs>+r* {
2Bg0
M return (T & )r;
Y]6kA5 }
`PApmS~}
. } ;
FA3YiX(-e !omf>CW;ud 这样的话assignment也必须相应改动:
9S]]KEGn4 Cmj+>$')0 template < typename Left, typename Right >
"8sB,$ class assignment
XdxSi"+ {
>qC,IQ' Left l;
r`GA5}M Right r;
Th>ff)~e public :
G"|`&r@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%$CV?K$C template < typename T2 >
K)[DA*W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%{HeXe } ;
;fGh]i '$\O*e' 同时,holder的operator=也需要改动:
Vx*O^cM WYXh1_nyk template < typename T >
'| rhm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/U5!]7&gB {
RJk4 2;] return assignment < holder, T > ( * this , t);
YwnYTt }
|Pj]sh[^Y !}PZCbDhL 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。
Jwt_d}ns 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
j9^V)\6) ,A9_xdv5 return l(rhs) = r;
'
>R?8Y 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。
x,: DL)$1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5~GH*!h%; Dlqvz|X/ template < typename Tp >
"cD MFu class constant_t
#Q'j^y7=z {
V18A|]k const Tp t;
^LAnR>mz^r public :
hYB3tT constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&.1qixXIr template < typename T >
PB(I3R9 const Tp & operator ()( const T & r) const
$QB/n63 {
<kOdd)X return t;
1 3K|=6si }
^n~bx*f } ;
A} v;uNS] X([p0W
9V( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l#bE_PD; 下面就可以修改holder的operator=了
+*L<"@ k$3Iv"gbx template < typename T >
Cm%|hk>fQ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
</]a`h] {
#sM`>KG6T1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/ ?Hq }
{L/hhKT zw[ #B # 同时也要修改assignment的operator()
as3*49^9 yIYQ.-DkS+ template < typename T2 >
MnTJFo" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
TpcJ1*t 现在代码看起来就很一致了。
Zk~~`h 3HqTVq`& 六. 问题2:链式操作
pv8vW'G\E 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Y^tUcBm\ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;a 6Z=LB 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
[*U.bRs 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
H5Bh?mw2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
46U*70 RQYD#4| template < typename T >
V 5D8z struct result_1
QjOY1Xze {
. ZP$, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
lk.Mc6) } ;
bT15jNa r;_*.|AH 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:
GBY{O2!3u w8cbhc template < typename T >
,H>'1~q struct ref
mO2u9?N {
_%G;^ b typedef T & reference;
]Z?jo#F } ;
.z[#j]k template < typename T >
S!66t?vHB struct ref < T &>
EV@yJ] {
I,W`s typedef T & reference;
wOg#J } ;
'| p"HbJ vj9'5]!~q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@,m 7%, I]a [Ngj template < typename T >
f7/M _sx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
OlP1Zd/l {
q$PO.# return l(t) = r(t);
-"rANP-UI }
^hcK& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
'^`iF,rg 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
DE+k'8\T UCj{
& 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
fp}5QUm- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
57KrDxE} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
yz"hU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5mX^{V&^ 最后的布局是:
YC(X=
D Add
wxJoWbn / \
<99/7># Divide 5
k$GtzjN / \
4~Y?*|G]m _1 3
"B>8on8O 似乎一切都解决了?不。
(TU/EU5 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。
3L36
2 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。
!v8](UI8- 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:
B=~uJUr =b, m31 template < typename Right >
0g9y4z{H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
zkquXzlgB Right & rt) const
>qBJK)LHOv {
-]t>'Q? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9/_~YY=/h }
Hb/8X
!= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]FgKL0 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。
iBwM]Eyv. 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。
r
uIgo B 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。
U>sEFzBup 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。
-@ra~li,yQ 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?
[8Fn0A 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:
?aI.Z+# Ri\\Yb template < class Action >
f!H/X%F class picker : public Action
H%>^_:h {
B<ue}t public :
> `mV^QD picker( const Action & act) : Action(act) {}
%=$Knc_!T^ // all the operator overloaded
>.I9S{7 } ;
uAV7T /' WrS>^\: Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
ra2{8 x 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
`X)A$lLr mT #A?C2 template < typename Right >
E]}_hZU picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
t1G__5wp {
M|Nh(kvH return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9kB R /{ }
A!Tm[oqu *(qj!U43 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zXU
g( xu 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。
@vB-.XU jz]}%O template < typename T > struct picker_maker
(>AQ\ {
MiR$N typedef picker < constant_t < T > > result;
~FQHT?DAo } ;
#d06wYz= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
uEf=Vj}G {
&er,Wyc( typedef picker < T > result;
xkU8(= } ;
u:Ye`]~o m'N8[ o|h 下面总的结构就有了:
wa~zb!y< functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
/]U;7) picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
(G/(w%#7_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R>]7l!3^1 至此链式操作完美实现。
z~==7:Os D/JSIDd }+Q4s] 七. 问题3
b^&azUkMN 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
bWSc&/9y *l;S"}b*,_ template < typename T1, typename T2 >
JU.!< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,iY:#E {
[$pb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
jD%|@ux }
\<\H1;=.@' &]GR*a 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:
*X{7m]5 IsShAi template < typename T1, typename T2 >
TZ `Ypi7r struct result_2
1uppE| {
i]J.WFu typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_RbM'_y+E } ;
>{9VXSc J@"UFL'^ 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?
,RM8D)m\ 这个差事就留给了holder自己。
\I-e{'h #p7gg61 QqRF?%7q"q template < int Order >
cTS.yN({G class holder;
\#WWJh"W template <>
jvAjnh# class holder < 1 >
;]b4O4C\ {
TLp2a<Iy public :
a
DXaQ template < typename T >
O!^ >YvOh struct result_1
KeRC8mYp {
xm1' typedef T & result;
#"lb9._M } ;
/!^,+ template < typename T1, typename T2 >
*^Ges;5$" struct result_2
9bM kP2w> {
c9o]w8p/ typedef T1 & result;
\uZ|2WG` } ;
8|<</v8i template < typename T >
=[&+R9s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6)*B%$?x {
_ E-\aS{ return (T & )r;
=.&8ghJ*M }
K*{RGE template < typename T1, typename T2 >
I>JE\## ^n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y.}{KQ"a* {
B :S8{ return (T1 & )r1;
< \fA}b }
#z
_<{'
P" } ;
%8h=_(X\7 <7SE| template <>
C:}1r class holder < 2 >
T/2k2r4PD {
]jC{o,?s public :
h# KSKKNW template < typename T >
bmK struct result_1
&VA^LS@b {
71Za!3+ typedef T & result;
pgiZA?r*< } ;
2O*At%CzW template < typename T1, typename T2 >
IW&*3I<K struct result_2
0ju-l=w {
LU+SuVm typedef T2 & result;
Bpm COA } ;
"uT2 DY[ template < typename T >
_z8"r& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VFx[{Hy {
li
v=q return (T & )r;
CHZ/@gc }
WeaT42*Q{ template < typename T1, typename T2 >
H#D:'B j29 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,zr9* t {
7M7Lj0Y)L return (T2 & )r2;
8/(}Wet }
)^AZmUYZ } ;
\8!CKnfs
{U$XHG R]e&JoY 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Knqv|jJVx1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
JVkuSIR> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m$^5{qpg y0(.6HI return l(i, j) = r(i, j);
.?5
~zK 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
036m\7+Qj 5,s@K>9l; return ( int & )i;
F-rhxJd return ( int & )j;
]&"ii 最后执行i = j;
1fMV$T==K 可见,参数被正确的选择了。
%J9u?-~ 6H:
fg ,b - Anu: BYMdX J 八. 中期总结
*#b
e 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
@vyEN.K%mm 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8 yi#] 5`Q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
dm[cl~[
Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b@8z+,_ cZ|NGkZ YVa,?&i=N w(aj' i L(K 5f7\ R&;x_4dr^ 九. 简化
H`fJ<So? 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
}|2A6^FH. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
PN?;\k)" 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
COu5Tu^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
xWXLk )A +-*/&|^等
RV_I&HD! 2. 返回引用。
2(0%{*m =,各种复合赋值等
1E
/G+pm 3. 返回固定类型。
qpjZ-[UC 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Um\HX6 4. 原样返回。
.=Oww operator,
A03io8D6 5. 返回解引用的类型。
zJW2F_ operator*(单目)
f~\H|E8( 6. 返回地址。
w^
z ftm operator&(单目)
:%J;[bS+ 7. 下表访问返回类型。
\By_mw operator[]
mY/"rm 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Q"~%T@e operator<<和operator>>
oF>`> X"d"a={] OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
y3b"'-% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m4oj1h_4 tmq?h%O> template < typename Left >
}:c~5whN struct value_return
M>m!\bb%. {
[pEb`s template < typename T >
Ul/m]b6- struct result_1
4]m{^z`1 {
dWkQ NFKF typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'A.5T%n- } ;
(>A#|N1U 4GF3.?3 template < typename T1, typename T2 >
"Zhh>cz struct result_2
;z9,c {
I50LysM typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1c#\CO1l } ;
B-]bhA4|: } ;
!9NF@e'&! A32Sdr'D ?2da6v,t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
yp$jLBA -hW>1s< 下面我们来剥离functor中的operator()
Xwo+iZ(a 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"Hz%0zP& $`W3`}#fM return l(t) op r(t)
}"WovU{*s return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(_ :82@c return op l(t)
Zl&ED{k< return op l(t1, t2)
2;"vF9WMm return l(t) op
8%u|[Si; return l(t1, t2) op
$`7Fk%#+e return l(t)[r(t)]
ysK J= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0n6eWwY R[l`# I 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:
w (RRu~J 单目: return f(l(t), r(t));
TO5y.M|7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ibZ[U p? 双目: return f(l(t));
\8<[P(!3 return f(l(t1, t2));
Gr&e]M[ l 下面就是f的实现,以operator/为例
aW dI lJ= EP.T struct meta_divide
u;H^4}
OQ {
!y~nsy:&7x template < typename T1, typename T2 >
aWRi`poZT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
BNjMq {
H.XyNtJ return t1 / t2;
<)a$5"AP }
OqMdm~4B!j } ;
/KC^x=Xv: BNE:,I*& 这个工作可以让宏来做:
kZG;\ hQe78y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
qonStIP template < typename T1, typename T2 > \
uwI"V|g%a& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$rk=#;6]v; 以后可以直接用
!ck~4~J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
D:j5/ * 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
. G25D (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
w=!xTA m?yztm~u --"5yGOL 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
[^}bc-9?i 8$]SvfX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YI*H]V%w class unary_op : public Rettype
G$'UK {
9]ZfSn) Left l;
(-0d@eqw public :
q({-C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Tf!6N<dRXR VByA6^JR template < typename T >
;Dp*.YJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TAOsg0 {
;PG=
3j_ return FuncType::execute(l(t));
2^`k6V! }
_ ~yd EX!`Zejf template < typename T1, typename T2 >
xbw;s}B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q>K3a1x {
K@2"n|
S; return FuncType::execute(l(t1, t2));
zmD7]?| }
%wru) } ;
ucz~y!4L{ vJi<PQ6 A =Z$H2 同样还可以申明一个binary_op
>h~ik/|* r7V !M1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/%7&De6Xg class binary_op : public Rettype
7D>_<)%d= {
95j`^M)Q Left l;
Tr}XG Right r;
ep},~tPZn public :
u' kG(<0Y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B0Z>di: wE<r' template < typename T >
[+W<;iep typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X-"
+nThMn {
#/H2p`5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
~;]zEq-hG }
TUwX4X6m N8kNi4$mp= template < typename T1, typename T2 >
kzK9. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x%ccNP0 {
NLx TiyQy return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
NhTJB7 }
>iG3!Td)y } ;
-@]b7J?`k 6!itr" ]LxE#R5V 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
OJA_OqVp$K 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ojm IEzsz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3HcduJntl 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。
noz1W ] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Yd~J( 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。。。
Q1yXdw 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
jy>?+hm? 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)
8b-mW>xsA 下面是修改过的unary_op
}:$ot18 NySa%7@CD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#UwX~ class unary_op
8Ed axeDq {
.=-a1p/ Left l;
O/#uQn} +03/A`PKrB public :
6;s[dw5T 2)0J@r' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1k)pJzsc bd}[X'4d template < typename T >
:HrFbq struct result_1
u&TXN;I,p {
t54?<- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2,g4yXws5 } ;
+kE~OdZG tq'ri-c&b template < typename T1, typename T2 >
2cIbX struct result_2
1\aTA, {
dXM8iP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PrfG } ;
;34p
[RT yVXVH CB template < typename T1, typename T2 >
y4I Qa.F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j6k"%QHf {
uH'? Ikx" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8L_OH }
S|@/"?DC :Ru8Nm template < typename T >
xqY'-Hom typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3>MILEY^ {
,3-^EfccW return OpClass::execute(lt(t));
@b., pwZF }
4]p#9`j ,:'JJZg@ } ;
&!WRa@x0I jC}HNiM78 b.?;I7r
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
{m{nCl)y 好啦,现在才真正完美了。
{dRZ2U3 现在在picker里面就可以这么添加了:
6`7bk35B ]63!
Wc template < typename Right >
IDos4nM27] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$$o( {
oq$#wiV"Q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2.MUQ;OX }
[Y, L=p 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
7 j=KiiI _&s pMf 8qw{e`c &?1^/]'"r olxxs( 十. bind
ln8NcAEx 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
P*|=Z>%[0 先来分析一下一段例子
s7:H TKGaGMx6@ TKAs@X,t int foo( int x, int y) { return x - y;}
^^B_z|;Aa bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y[R>?w bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
OyK#Rm2A= 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
eu_ZsseZ 我们来写个简单的。
]sVWQj 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
I"lzOD; eI 对于函数对象类的版本:
8{i}^.p ?r8hl.Z> template < typename Func >
X?< L<:. struct functor_trait
Qyx~={.C~ {
!V/\_P!I typedef typename Func::result_type result_type;
VX8CEO } ;
_JNYvngm 对于无参数函数的版本:
r`EjD}2d >s"/uo template < typename Ret >
fvi0gE@bd struct functor_trait < Ret ( * )() >
6\K\d_x {
)b2O!p typedef Ret result_type;
tAJ}36aG } ;
q<z8P;oP^ 对于单参数函数的版本:
Xa?igbgAwx em0Y' J template < typename Ret, typename V1 >
\**j\m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!yrh50tD {
iZeq
l1O typedef Ret result_type;
V!^0E.?a } ;
."B{U_P& 对于双参数函数的版本:
SN L-6]j 2;
,8 u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{y6h(@I8\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4\v &8">LL {
AgSAjBP typedef Ret result_type;
62 _k`)k } ;
DQXcf*R 等等。。。
Ny$3$5/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
GQ@mQ=i .RFH@'' template < typename Func >
>8OY6wb struct func_return
{GnZ@Q:F {
M")/6 PH8 template < typename T >
;l @lA)i struct result_1
ivq(eKy {
_FE uQ9E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
NjEi.]L*fX } ;
xYYa%PhIC ?0*[
L template < typename T1, typename T2 >
"P(obk struct result_2
$rr@3H+
{
m26YAcip} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+> !nqp } ;
\$Wpt#V } ;
'=Lpch2J *kqC^2t (Y7zaAG] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
sw$uZ$$~# L{8_6s(: template < typename Func, typename aPicker >
LOfw
#+]d class binder_1
<Ohi+a%6 {
m=^]93+ Func fn;
$,, PF/N8c aPicker pk;
F5/,S public :
; xp-MK >|kD(}Axf template < typename T >
`kQosQV struct result_1
457{9k {
81s
}4 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w@cW`PlF } ;
v]F4o1ckk t4v'X}7q] template < typename T1, typename T2 >
Q#SQ@oUzD struct result_2
$>O~7Nfst7 {
!R\FCAW[x typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9.M'FCd~M } ;
R3|4|JlGR \#dacQ2E@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jLVD37 P^ =%IyR template < typename T >
!^su=c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[tfB*m5 {
wv{ Qx^ return fn(pk(t));
C2v_],] }
!.mR]El{K template < typename T1, typename T2 >
4l%W]' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V27RK-.N! {
S}%z0g< return fn(pk(t1, t2));
+c<iVc| }
r \ft{Z<P } ;
/ugyUpyg w($a'&d`0 TMPk)N1Ka 一目了然不是么?
<Jhd%O 最后实现bind
c5WMN.z pl&nr7\ ur'<8pDb$ template < typename Func, typename aPicker >
Jk\-e`eE picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#d\&6'O {
J}xM+l7uY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lRg?||1ik }
eZT8gKbjJ) 1a{3k#} 2个以上参数的bind可以同理实现。
&Z]}rn 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。
z6E =%-` EyPJ Jc8 十一. phoenix
V2T%tn;rp Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
EA6l11{Gk1 o$.#A]Flb for_each(v.begin(), v.end(),
>{Hg+/ (
%CiF;wJ do_
C-c'"FHq [
(=7"zECq# cout << _1 << " , "
j%nN*ms ]
f- 9t .while_( -- _1),
2n@`Og_0 cout << var( " \n " )
[//i "Nm )
a&b/C*R_ );
NLL"~ Ju47} t%HB 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:
VM\R-[ 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
"E2 0Y"[h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Q+
V<& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T@yQOD7 BkXv4|UE xNOKa* template < typename Cond, typename Actor >
{HEWU<5 class do_while
R~oJ-}iYX {
;(`bP Cond cd;
xE<H@@w Actor act;
E! NtD).=S public :
hp'oiR;~w template < typename T >
d|NW&PG struct result_1
Pqya%j {
N
{
oVz], typedef int result_type;
F:ycV~bE } ;
a4^hC[a :gwmk9LZ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
oa"Bpi9i I &iyj99n template < typename T >
$oQOOa@;i) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J2VPOn {
;`7~Q do
u5}:[4N%I {
]ouoRlb/ act(t);
q%;cu1^"M }
qK%N{ro[{? while (cd(t));
n&;JW6VQS return 0 ;
G=17]>U }
;
D<k } ;
[#gm[@d, 9/0H,qZc *>=tmW;% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}}TPu8Rl 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
/8qR7Z^HZ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Wu$ryX 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。
a[~[lk=7 下面就是产生这个functor的类:
GCN-T1HvA2 Vp]7n!g4l +-'F]?DN' template < typename Actor >
R|qrK class do_while_actor
n>.@@ {
i;%G Z8 Actor act;
HU?1>}4L public :
j13-?fQ& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
mU4(MjP? )4uWB2ZRoi template < typename Cond >
A2ye
^<-C. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
BGibBF^ } ;
H I|a88
a8T9=KY^ cOP'ql{" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@3c'4O
最后,是那个do_
5CK\Z'c~! A_@..hX( ?Sh]kJO class do_while_invoker
i_*yS+Z; {
)'n@A% B public :
q&@s/k template < typename Actor >
SzpUCr" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&{8:XJe*,% {
a%`Yz"<lQ return do_while_actor < Actor > (act);
RM_%u=jC }
_@B? } do_;
yy{YduI fphCQO^#vW 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
J8Wits]A]$ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
QY)p![6Fj 最后来说说怎么处理break和continue
Nxe1^F33 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。
PzKTEYJL 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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