一. 什么是Lambda
T1 1>&K) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
P)hGe3 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,
hBifn\dFr *y` (^kyS &m]jYvRc q0['!G%[" class filler
~BE=z: {
<xrya_R? public :
fQ-IM/z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L)S
V?FBx } ;
+tG' 5zyd;y)|' fP8bWZ{ 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[ g(S0dz i[z#5;x+< Z^%HDB9^ !9.\A:G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4af^SZ)l T{N8 K K *iyc,f^w 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
jfam/LL{V 92N `Q} \NKw,`/ ~jz51[{v 二. 战前分析
M6V^ur 1 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。
64<*\z_ 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
znIS2{p/` [o7Qr?RN |0X~D}r|J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g&8-X?^Q /* --------------------------------------------- */
VCIV*5
P vector < int *> vp( 10 );
:KGPQ@:O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
A ^zd:h- /* --------------------------------------------- */
~\<L74BB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
: &~LPmJ /* --------------------------------------------- */
#>sIXY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8KKhD$ /* --------------------------------------------- */
lg{/5gQG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
K(P.i^k /* --------------------------------------------- */
glBS|b$\: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_~}2@&*G" %&s4YD/{ S&D8Rao5 (rq(y$N 看了之后,我们可以思考一些问题:
s3K!~v\L] 1._1, _2是什么?
Blj<|\igc 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。
lvLz){ 2._1 = 1是在做什么?
%u2",eHCB 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。
1S yG 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。
PY&mLux% ~]'yUd1gSZ JBLh4c3 三. 动工
,rNud]NM8 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
8q:#
' rfr]bq5 GLMpWD`Wo ,3!4
D^ template < typename T >
fX>y^s?y class assignment
aY6F4,7/B {
_N0N#L4M T value;
zw iS%-F public :
J6<O|ng:: assignment( const T & v) : value(v) {}
c:
(nlYZ template < typename T2 >
.8;0O
M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O]Yz7 } ;
uH[:R vC0 Q\btl/? da@W6Ov x 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
i)$<j!L 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
agQDd8 oX k~,
k@mR $I4Wl:(~} ud"Kko Rt class holder
T8yMaC {
Q{yjIy/b public :
yM,Y8^ template < typename T >
8# x7q>? assignment < T > operator = ( const T & t) const
X}g3[ {
!/=.~B return assignment < T > (t);
r\)bN4-g }
l kyK } ;
Z#YNL-x tg\o"QKW9 0Q)YZ2 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:
;V?d;O4u DKkilqVM static holder _1;
>`0mn|+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&y(%d 7@/ 8DM! ]L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xErb11 而不用手动写一个函数对象。
T;V!>W37 8(L6I%k* `3@?)xa \N$)Q.M 四. 问题分析
A~ _2" 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
O~Bh(_R& 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
vTTXeS-b 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
tBX71d
T 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i83[': 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ml /S|`Drk %$i}[U 五. 问题1:一致性
Lw%_xRn) 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?|
PC|ul{[*} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D3%2O`9 M|fV7g struct holder
j-.Y!$a%6 {
D2=zrU3Y64 //
`csZ*$7 template < typename T >
EdkIT|c{ T & operator ()( const T & r) const
}r!hm?e {
\ Ce*5h return (T & )r;
J_.cC }
;mvVo-r*q } ;
d ez4g 9%1J..c 这样的话assignment也必须相应改动:
._Ww N/--6)5~0 template < typename Left, typename Right >
j4+Px%sW class assignment
51y#AQ@ {
s~9n13z Left l;
K1Uq`T J Right r;
t,IOq[Vtk public :
P.QF9% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7D4tuXUq2 template < typename T2 >
0!7p5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z#bO}! } ;
py+\e"s )*S:C 同时,holder的operator=也需要改动:
a^pbBDi
W .Y"F3
R template < typename T >
'W yWO^Bdk assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Dad$_% {
:O$bsw:3w< return assignment < holder, T > ( * this , t);
H-U_ }
o?m/ u3GBAjPsIk 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Qh(X7B 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e}S+1G6r) nw0#gDI| return l(rhs) = r;
Z6A-i@ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
u+KZ. n/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?s3S$Ih -Ou.C7ol template < typename Tp >
Dfa3#{ class constant_t
]z/R?SM {
_#s,$K# const Tp t;
xZlCFu public :
?1a9k@[t constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[nP s template < typename T >
%0N
HU`j const Tp & operator ()( const T & r) const
>( [,yMIY {
P
<+0sh return t;
fyA-*)oHv }
n=vDEX:' } ;
\'4~@ Wi'}d6c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
q*3keB;X 下面就可以修改holder的operator=了
G+t:]\ $?G@ijk, template < typename T >
|#kY_d)10 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
v/.'st2% {
-` U|5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'in%Gii }
vjlN@
" N}K
[Q= 同时也要修改assignment的operator()
]myRYb5Z r~j
[Qm"CJ template < typename T2 >
!}#> ky!t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'#V@a 现在代码看起来就很一致了。
L ,dh$F MQ-u9=ys 六. 问题2:链式操作
8b)WOr6n 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'\tI| 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。
9Yv:6@. F 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。
%+N]$Q 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Cp6S2v I 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Nc7"`!;-
a(~Y:v template < typename T >
7v ZD struct result_1
2@<_,' {
(WyNO QO' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
:ZV|8xI } ;
3R+%C* 7 [-])$~WfW 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:
nn_O"fZi d_@
E4i template < typename T >
Q&eyqk struct ref
S\g9@g. {
F@i>l{C typedef T & reference;
73;Y(uh9 } ;
](w)e
p~;3 template < typename T >
.B:ZyTI struct ref < T &>
b&:v6#i {
!C#oZU]P typedef T & reference;
d_yvG.#C } ;
t0m;tb bg u2 s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
eU1F7LS 79v +ze template < typename T >
s6,~JF^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.SD-6GVD {
z1mB Hz6 return l(t) = r(t);
'"B }
6]brL.eGj 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`Zz{h 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
SGWb*grt J:@gmo`M;V 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
nR{<xD^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8;@y\0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.q9Sg8G +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ys9:";X;} 最后的布局是:
v`A)GnNiN Add
%R0 Wq4} / \
Hd~g\ Divide 5
nn7LL+h / \
wQ+pVu?6_ _1 3
w2
Y%yjCV 似乎一切都解决了?不。
e
)0 ]WJ 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。
zPaubqB 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。
Nny*C`uDF 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:
*9\j1Nd @xWWN template < typename Right >
?Q"andf assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\3JCFor/ Right & rt) const
@z1QoZ^w {
YV.' L return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`UsJaoR#f }
v"k ?e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5?0<.f, 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。
Jt8;ddz 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。
W.j^L; 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-y8Hy_a2 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。
dA)T> 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?
?X|)0o 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:
##jJaSxG )>ZT{eF template < class Action >
t\Vng0 class picker : public Action
t%qep| {
AU9C#;JD public :
UR'[? picker( const Action & act) : Action(act) {}
+f/
I>9G // all the operator overloaded
\!^=~` X- } ;
P]Fb0X n#X~"|U` 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。
0D,@^vw bK 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:
~@'wqGTp cEL:5*cAU} template < typename Right >
$Tbsre\MJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
p/Ul[7A4e {
9y!0WZE{e return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W8& )UtWQ }
c,1 G+. rUKg<]&@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dj0%?g> 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。
-64lf-< QM(xMq
template < typename T > struct picker_maker
?'k_K:_ {
XUP{]w`.Z typedef picker < constant_t < T > > result;
]aPf-O* } ;
}TTghE! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)BJkHED{ {
=`+D/
W\[Y typedef picker < T > result;
: #a } ;
5UQ{qm*Q ta?NO{* 下面总的结构就有了:
daSe0:daJ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
GQ1/pys picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
\c\~k0u picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&PJ;B)b 至此链式操作完美实现。
KS*,'hvY B?BOAH l,o'J%<% 七. 问题3
}# s{." 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Mxl;Im]!`. 3k'Bje?9~ template < typename T1, typename T2 >
=2$(
tXL ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(u tP@d^ {
=dQ[I6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.2%t3ul[ }
T7nI/y k^cZePqE6d 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
"6d0j)YO i
bzY&f template < typename T1, typename T2 >
;O7"!\ struct result_2
=DdPwr 0Op {
d92Z;FWb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
VJ\qp% } ;
[)V~U? azZtuDfv 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
L(|K{vH h] 这个差事就留给了holder自己。
_;3, VzXVy)d L;0
NR(b! template < int Order >
X$UK;O class holder;
dU3A:uS^ template <>
'9!_:3[d\] class holder < 1 >
\:+\H0Bz {
s?HK2b^;D public :
GTLS0l) template < typename T >
Tw';;euw struct result_1
deAV:c {
<}lah%4F typedef T & result;
kSV(T'#x } ;
X{ x(p template < typename T1, typename T2 >
(kR
NqfX struct result_2
LF7 }gQs
^ {
`qJJ{<1&U typedef T1 & result;
x1Gx9z9 } ;
)(,O~w template < typename T >
U@q5`4-!8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+d#8/S* {
$ ,K@xq5 return (T & )r;
E"'u2jEG^ }
/)kJ iV template < typename T1, typename T2 >
f_)# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}vh
<x6 {
MB;rxUbhe3 return (T1 & )r1;
Sj I,v+ }
:4AIYk=q } ;
~IYR&GEaUG >>$L
vQ template <>
cO]w*Hti class holder < 2 >
Z-lhJ<0/Pa {
1qR$ Yr\ public :
C!:Lk,Z template < typename T >
YZ<zlU struct result_1
OCu_v%G0 {
hdWV vN typedef T & result;
E{[Y8U1n } ;
Lxv;[2XsW) template < typename T1, typename T2 >
9n is8 struct result_2
oUn+tu: {
a&0g0n6 typedef T2 & result;
+%j27~R>D } ;
d BB?A~ template < typename T >
vv&< 7[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^;ZpK@Luk {
QDW,e]A return (T & )r;
Pk;/4jt4 }
QGI@5 template < typename T1, typename T2 >
C9?mxa*z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y=|p}>.} {
va_u4 return (T2 & )r2;
g%Tokl }
.`~?w+ ~ } ;
Xg]Cq"RJC k62s|VeU aV7VbC 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> >。
S'^ q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,,G"EF0A 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a T(] 59{X; return l(i, j) = r(i, j);
pTGGJ, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
bK!h{Rr L7{}`O/g7 return ( int & )i;
7omHorU+ return ( int & )j;
IV!`~\@ 最后执行i = j;
sgP{A}4 W 可见,参数被正确的选择了。
~}j+~ u;
KM[FmK ,x1OQ jtY .-iW
T4Dn pt"9zkPj 八. 中期总结
niCK(&z 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:
nK03x YA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$.C-_L 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
q=->) &D% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?Xvy0/s5 ?e6>dNw deaB_cjdI xE;O =mI L(C`<iE&3 '4{=x]K 九. 简化
=K0%bI 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
]i(/T$?~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^wWbW&<Tg 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:
;6``t+]q
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Le?g,c +-*/&|^等
4j=K3m 2. 返回引用。
So!=uYX =,各种复合赋值等
u$^tRz9 3. 返回固定类型。
N8pL2y:R[P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Dh8'og)7 4. 原样返回。
:p}8#rb operator,
9\hI:rI 5. 返回解引用的类型。
}~+,x# operator*(单目)
':;k<(<- 6. 返回地址。
=[]6NjKS, operator&(单目)
@~$"&B 7. 下表访问返回类型。
l[:Aq&[o3 operator[]
}ww/e\|Nt= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
RVV` operator<<和operator>>
Godrz*" V>T?'GbS 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。
y8s!sO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
HQ-++;Q O_1[KiZ template < typename Left >
GqR XNs! struct value_return
^C'0Y.H S {
?MRY*[$ template < typename T >
IyHbl_P ^ struct result_1
TC/c5:)] {
At:8+S<?A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
P!|Z%H } ;
{ V6pC ,J|,wNDU!K template < typename T1, typename T2 >
\PE;R.v_: struct result_2
i$E [@ {
eo9/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
l{Df{1b. } ;
7m-% } ;
0mSP :Mu*E5 QnVr)4" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\_1a#|97e 5&n{QE?Um 下面我们来剥离functor中的operator()
}aRib{L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
4uIYX f zo'9 return l(t) op r(t)
1'<C-[1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
PoF3fy%. return op l(t)
J |q(HpB return op l(t1, t2)
mF*x&^ie return l(t) op
E7A!,A&> return l(t1, t2) op
d5m-f/ return l(t)[r(t)]
: ZrJL& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)JS6W ls@]%pz.1d 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
U7s$';y"% 单目: return f(l(t), r(t));
i
6G40!G=) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_HUbE / 双目: return f(l(t));
~w>h#{RB return f(l(t1, t2));
`}PYltW 下面就是f的实现,以operator/为例
!?>V^#c p:4jY|q struct meta_divide
_B^zm-}8|B {
lxhb)]c
^> template < typename T1, typename T2 >
SB\%"nnV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~29p|X< {
D!&(#Vl
_ return t1 / t2;
xR1G }
A8Ju+ } ;
qNEp3WY: @gI1:-chB 这个工作可以让宏来做:
FO2e7p^Q q\0/6tl_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
E8#
>k template < typename T1, typename T2 > \
[C "\]LiX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#V!a<w4_ 以后可以直接用
~Bzzu %S DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
fW-C`x 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
]i*ucW4 (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。。。)
xl\Kj2^ s*izhjjX W$c@C02< 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
tq3_az ~1 3 t,_{9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cSb;a\el$ class unary_op : public Rettype
$GJT {
4yl{:!la Left l;
%=aKW[uq] public :
8`q7Yss6F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kWzN {]v Y?0/f[Ax,y template < typename T >
I~GF%$-G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
" 9Gn/-V> {
V'vR(Wx return FuncType::execute(l(t));
P-@MLIC{ }
*G19fJ[5 g*Y,. template < typename T1, typename T2 >
f`9Mcli! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QU).q65p {
*pKTJP return FuncType::execute(l(t1, t2));
U.7fMc# }
mayJwBfU } ;
D|;O9iks# v4P"|vZ$& m#7(<# 同样还可以申明一个binary_op
)kD/ 8 ^jdU4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@A/k"Ax{r class binary_op : public Rettype
*3GV9'-P {
lPTx] =G Left l;
&gXh:. Right r;
tq3Wga!5 public :
kBu{ bxL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=CX1jrLZ YDt+1Kw}D template < typename T >
zsFzg.$3& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Zi!Ta"}8 {
o5 L ^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
7u):J }
P15
H[<:Fz UtZ,q!sg template < typename T1, typename T2 >
cnv>&6a) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Wa_qD {
?^}30V:E return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
C*7/iRe }
k+3qX'fd } ;
C8N)!5(A MmuT~d/ |c_qq Bd 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
&p0e)o~Ux 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0#q=-M/?` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
gYpMwC{*d 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
nwRltK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7N.b-}$( 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。。。
Gr"CHz/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[6/QUD8 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)
I[\~pi, 下面是修改过的unary_op
em$pU*`P {K z,_bo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
I.2J-pu} class unary_op
EE/mxN(< {
!3ggQG!e Left l;
LF<&gC *{o7G a public :
4zug9kFK U$rMZk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t^t% >9o ZzT=m*tQ& template < typename T >
^)VwxH:s struct result_1
vW63j't_ {
=W(*0"RM typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{7o#Ve } ;
zmMc*| C*9X;+S0J template < typename T1, typename T2 >
D7Q+w struct result_2
vDy&sgS$< {
M>Q]{/V7T typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"L~(%Nx3 } ;
~MpikBf dWqn7+: template < typename T1, typename T2 >
5pO|^Gj1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
95DEuReKi {
2[E wN!IZ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~j0rORy] }
5J5si<v25 Bq0 \T
0, template < typename T >
0lw>mxN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c:R?da {
V"FQVtTx7 return OpClass::execute(lt(t));
^0VL](bD> }
YJi%vQ*] \& JZ
>h } ;
0X$mT:=9 S_}`'Z ) ``o]i{x 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
t=_^$M,yr 好啦,现在才真正完美了。
c]=2>ov)hR 现在在picker里面就可以这么添加了:
%36x'Dn?
4aayMS!# template < typename Right >
%pWn9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
UA[`{rf {
ZWs return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|rm elQ- }
]`^! ]Ql 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。
j!;LN)s@? [B0BHJ~ 7]{g^g.9- *4,Q9K_ Vns3859$8 十. bind
]5!3|UYS 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。
[K{{P|(q 先来分析一下一段例子
QV4|f[Ki% >A#5` $i =u~nLL
int foo( int x, int y) { return x - y;}
\0$+*ejz bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
nD
wh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
3^xUN|.F*V 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。
MJn-] E 我们来写个简单的。
tm1= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"hkcN+= 对于函数对象类的版本:
hU)t5/h;K rb?7i&- template < typename Func >
=C %)(| struct functor_trait
*dBy<dIy {
vEv kC typedef typename Func::result_type result_type;
ttP7-y } ;
C=D* 对于无参数函数的版本:
V&mkS &OR(]Wt0 template < typename Ret >
U?[ ( struct functor_trait < Ret ( * )() >
Pwh}hG1sa {
Pk?$\ typedef Ret result_type;
N:j7J } ;
{q>%Sr]9 对于单参数函数的版本:
2D\pt o|$D|E template < typename Ret, typename V1 >
J,W<ha* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
K:Z$V {
L*z=!Dpo typedef Ret result_type;
wMa8HeBE\ } ;
;0DoZ 对于双参数函数的版本:
/VR~E'Cy% y6(PG:L template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y@,iDQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
c3]t"TA, {
InP E_ typedef Ret result_type;
Z|$# } ;
:!gNOR6Lh 等等。。。
6St=r)_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
J)nK9 RpdUR*K9x template < typename Func >
O'4G'H) struct func_return
~nZcA^b#DQ {
g`fG84 template < typename T >
K EAXDF struct result_1
$6"sR I6u {
4uF.kz-cg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_^ hg7&dF } ;
LV}R 9f 2|pTw5z~ template < typename T1, typename T2 >
m*^)# struct result_2
HxI6_ >n^I {
H'AN osv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ljFq ;!I5 } ;
@3`5(xwzm } ;
x0 j5D c^}G=Z1@ O|Uz)Y94 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-K{R7 OG$n C template < typename Func, typename aPicker >
i/:L^SQAq class binder_1
XgxE M1( {
5|*{~O| Func fn;
/HIyQW\Ki- aPicker pk;
<Gpji5f2 public :
U4XW
Kwq $6Ma{r C| template < typename T >
0ix(1`Z struct result_1
Jr!^9i2j' {
Q,?_;,I} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Vh-8pFt } ;
cSL6V2F @CNJpQ ujn template < typename T1, typename T2 >
Es>' N3A
z struct result_2
|5u~L#P {
!MoAga_
j typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?G `m;S } ;
t/|0"\ p ]zx%"SUM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
n)yDep]$G +4yre^gC template < typename T >
d(IJ-qJN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]>M\|,wh {
>0HH#JW return fn(pk(t));
Fk=SkSky }
>pu4 G+M template < typename T1, typename T2 >
)rEl{a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|r~ u7U\ {
UZ<K'H,q return fn(pk(t1, t2));
5 `1 }
fkI 5~Y| } ;
kQkc+sGJf ^N7H~CT" WW:G(
\` 一目了然不是么?
J9lZ1,22 最后实现bind
$w(RJ/ MpOU>\ ^kfqw0! template < typename Func, typename aPicker >
_ [k
\S|iY picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v,i|:;G {
||hQ*X<m> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
40?RiwwD }
&tH?m;V ^QNc!{` 2个以上参数的bind可以同理实现。
Zv!`R($ 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。
SIp)& MtkU]XKGT 十一. phoenix
)$] lf } Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,l~<|\4,wv vM/*S
6[ for_each(v.begin(), v.end(),
k6C XuU (
m!7%5=Fc do_
>Y>R1b% [
zT>!xGTu7~ cout << _1 << " , "
xr'1CP ]
K/W=r .while_( -- _1),
?%5VaxWJ cout << var( " \n " )
;M?)-dpZ )
-;9
}P );
nJe}U# lp}S'^ y 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:
B@F@,?K4% 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
LO=U?`)q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Gd!-fqNa'x 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~&RTLr#\*M D|q~n)TW5
7IxeSxXH template < typename Cond, typename Actor >
k|-\[Yl . class do_while
~/G)z?+E {
D;+/bll7 Cond cd;
[NSslVr Actor act;
y X!u& public :
~A>fB2.pM template < typename T >
E !!,JnU struct result_1
,)`_?^\$f {
&3SS.&g4W typedef int result_type;
?W'z5'| } ;
yV.p=8: s!(R do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
v_XN).f; pyhXET
' template < typename T >
2W+~{3[# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
es7;eH*O9 {
( eKgc do
ox&5}&\ {
bqbG+g act(t);
=d8Rij- }
7wj2-BWa while (cd(t));
dWn6-es return 0 ;
SrKitSG }
CE3l_[c } ;
LtRRX@qJw 5qrD~D' m]?Z_*1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
KSs1EmB 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。
kQ>2W5o-d- 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。
g}%ODa !H 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。
U =J5lo 下面就是产生这个functor的类:
z)T-<zWO; PtkMzhX -H%v6E%yh template < typename Actor >
"=a3"/u class do_while_actor
"5N4
of
8 {
e=9/3?El Actor act;
oEX,\@+u public :
w>2lG3H< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
P|Aac,nE+^ ,g?ny<#o template < typename Cond >
Yh95W picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=>'8<"M5z } ;
2mEqfy cB,^?djJ3 _4>DuklH, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
437Wy+Q|e 最后,是那个do_
.OJGo<#$f dSwfea_ tz]0F5 class do_while_invoker
)>ML7y {
/D"T\KNWr public :
E6GubU template < typename Actor >
]L~z9) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}#1. $a {
4PVg? return do_while_actor < Actor > (act);
Xt O..{qU }
'`upSJ;e } do_;
/6rjGc 7Q/H+) 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
lB27Z} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
gp9O%g3' 最后来说说怎么处理break和continue
(m1m}* @ 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。
@zS/J,:v} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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