一. 什么是Lambda
$,~D-~- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:vk TV~ 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,
ix]t>2r .d>TU bR; wR= WS', 11(:#4Y, class filler
%^$7z,>; {
%0!!998 public :
td#B$$[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
S @MO } ;
cRhu]fv() &%Lps_+fJ Akbt%& 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:
Ma,2_oq+ ]V K%6PQ0 .`3O4]N[ ==\Qj{
7` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~SRK}5E ]FNqNZ hc;8Vsa 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
RrGFGn{ MIJ^n(-G &6`h%;a/& 58@YWvAk 二. 战前分析
EBX+fzjQo 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。
>qBQfz:U> 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
hY@rt,! 8 Io81zA M_wj>NXZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#DI%l`B /* --------------------------------------------- */
U- UD27 vector < int *> vp( 10 );
S_VZ^1X] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
u2G{I? /* --------------------------------------------- */
:mwJJIjUW sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
y7quKv7L} /* --------------------------------------------- */
*|T]('xwC int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Xv%1W?
>@/ /* --------------------------------------------- */
,MxTT!9Su for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
NM;0@ o /* --------------------------------------------- */
;ctJ9"_g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1webk;IM <n)J~B^ Az}.Z'LJ 5mxYzu;#] 看了之后,我们可以思考一些问题:
u._B7R&> 1._1, _2是什么?
`EUufTYi 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。
&]'{N69@d? 2._1 = 1是在做什么?
oWu2}#~z_ 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。
T5g}z5~" 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。
x9s7:F =skw@c^ ur,!-t(~t 三. 动工
2|KgRk|! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
V kA$T8 [!ghI%VK LK}Ih@f &G)I|mv template < typename T >
?~vVSY class assignment
0GtL6M@pP {
^}+qd1r T value;
iz&$q]P8 public :
avmuI^LLs assignment( const T & v) : value(v) {}
S4m??B template < typename T2 >
,F,\bp } T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'
DZYN {} } ;
6 K+DgNK =r3 %jWH6 H6Mqy}4W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
E,S[3 + 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
6V"| 3++}4%w R aVOZ=^- hmRnr=2N class holder
=ZE]jmD4P {
OD*\<Sc public :
csceu+IA template < typename T >
;#F/2UgHB assignment < T > operator = ( const T & t) const
#mI{D\UR {
5/vfmDt3'G return assignment < T > (t);
INi9`M.h }
CWP),]#n } ;
o=t@83Fh5 \>T+\?M `OL@@`'^{S 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:
Xu4C*]A> dr|>P* static holder _1;
B}PT-S1l Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"$->nC. 3D"2yTM( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Nl[]8G}; 而不用手动写一个函数对象。
e7m>p\" oNyVRH ZH 7,MDFO{n [g bYIwL. 四. 问题分析
0zQ^ 6@ 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。
ne]P -50 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。
c>_tV3TDA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>MuI-^3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fgiOYvIS2m 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ZA u=m DqfWu* 五. 问题1:一致性
\3M<_73 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?|
,buSU~c_Q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
S(B$[)( qXOWCYqs struct holder
ae1?8man {
PQl^jS //
y /$Q5P+o template < typename T >
/6=IL T & operator ()( const T & r) const
eP d {
Q]JWWKt6rV return (T & )r;
iKJ-$x_5 }
1JRM@ !x } ;
rq>}]
U BBV"nm_(/ 这样的话assignment也必须相应改动:
Ic 5TtN~/> |fL|tkGEa template < typename Left, typename Right >
mH1T|UI class assignment
N\,[(LbA& {
P3Wnso Left l;
PykVXZ7j; Right r;
;6 ?a8t@ public :
@q98ac*{ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9nM_LV template < typename T2 >
/|<Pn!}J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,Wv@D"4? } ;
|/qwR~ ?z
hw0 同时,holder的operator=也需要改动:
`fnU p- {\1:2UKkr template < typename T >
1^f7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
b< dwf[ {
', WnT: return assignment < holder, T > ( * this , t);
"QKCZ8_C }
og`rsl &$$o=Y g, 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。
GI se|[p 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
AiP#wK; ]u]BxMs return l(rhs) = r;
Y3_C':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。
S/itK3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
- w{`/ y*G3dWb template < typename Tp >
UmR\2
cs class constant_t
`rLcJcW {
%O69A$Q[m const Tp t;
8l1s]Kqr public :
uPT2ga ] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:*=fGwIWS template < typename T >
`!udU,|N const Tp & operator ()( const T & r) const
@A5'vf|2;. {
_VUG!?_D$5 return t;
){nOM$W }
^xyU*A}D } ;
tx*L8'jlN mn].8F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-wsoJh
下面就可以修改holder的operator=了
7C&J88|\ o7r7HmA@ template < typename T >
%`_Rl>@K= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
pjN4)y>0 {
}T5
E^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1dhuLN%Ce }
e=cb% K8=jkU 同时也要修改assignment的operator()
Sx0/Dm b8
^O"oDrp template < typename T2 >
}@y(-7t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oH,{'S@q 现在代码看起来就很一致了。
gTS}'w{ @*9c2\"k 六. 问题2:链式操作
6MD9DqD 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AoU Pq 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。
2il`'X 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。
o"V+W 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。
$a01">q&y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
QZm7
Q4 I}jem template < typename T >
68UfuC struct result_1
B? aMX,1 {
r)
u@,P typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*)(S}D\94 } ;
-O^R~Q_`w 'ti ~TG 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
7BS5Eq B= `53S[8 template < typename T >
q$;j1X^ struct ref
*x & {
'ln
o# typedef T & reference;
z:ZXdB)L) } ;
r j.X" template < typename T >
k\TP3*fD struct ref < T &>
yW)r`xpY {
h"y~!NWn typedef T & reference;
k%TBpG:T } ;
6U0BP A+MG?k>yg 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
WM;5/;bB >B<#,G template < typename T >
1I awi?73 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
cy(4g-b]@e {
<])]1r8 return l(t) = r(t);
|vw],r6 }
=.qX u+ 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。
-@tj0OHg 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Sy/Z}H *3KSOcQ 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
=fy\W=c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`6P2+wf1j~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
aX2N
Qq>s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
R.\]JvqO 最后的布局是:
1=h5Z3/fj Add
iR!]&Oh / \
c{IL"B6> Divide 5
zm{`+boH< / \
=axuL P)) _1 3
nMJ(tQ 似乎一切都解决了?不。
f5Hv![x 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。
>"+ho 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。
Q;s{M{u 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:
]8htL#C kTcW=AXu template < typename Right >
RrT`]1". assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D4N(FZ0~ Right & rt) const
73_=CP"t {
.EReYZO return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GkIhPn(d }
1%C EUE 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
w~q ]& 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。
{;|pcx\L6~ 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。
D59q/@ 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。
n2~WUK 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。
ORM3oucP 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?
5UJ ?1"J 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:
fk9q 3 Vh1y]#w template < class Action >
*kpP)\P class picker : public Action
XDAP[V {
{ P,hH~! public :
,zuS)? picker( const Action & act) : Action(act) {}
-\USDi( // all the operator overloaded
d!46`b$rd } ;
teI?.M9r =''WA:,=h 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。
*p=enflU
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:
#jzF6j%G rT=C/SKP template < typename Right >
6.a5%: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T*gG <8 {
}& W= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~1E!Co }
7M
_
mR Vh U?d
I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$)$r 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。
4:S]n19nq A'rd1"K template < typename T > struct picker_maker
O9zMD8 {
\NMqlxp2 typedef picker < constant_t < T > > result;
Wz#Cyjo } ;
^>F[aT template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=4'V}p {
+lfO4^V typedef picker < T > result;
FNuE-_
} ;
SD :D8"8 i-w$-2w 下面总的结构就有了:
tc[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。
j{r@>g;3 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。
?}v/)hjp=? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6WT3-@d 至此链式操作完美实现。
mv #hy +v
3:\# n42\ty9 七. 问题3
Pzq^x] 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。
1KrJS(. M_Ag*?2I template < typename T1, typename T2 >
EpNN!s=Q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ex
z B{" {
$/C1s"C@O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1P[x.t# }
-e}(\ H7.l)' 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:
[|1I.AZ{ ha$1vi}b template < typename T1, typename T2 >
_~;%zFX struct result_2
l*z%Jw {
Lo_+W1+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
)dX(0E4Td/ } ;
B7[d^Y60B *!$Z5Im 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?
[
5}Q 这个差事就留给了holder自己。
`j@1]%&z pXl[I; C{pOGc@ template < int Order >
WYTqQqQk class holder;
y)&K9 I template <>
D0xQXC3$` class holder < 1 >
ciN\SA ZY {
O#ZZ PJ" public :
U< G 2tn( template < typename T >
f\dfKNm6 struct result_1
J??AU0vh {
Jg[Ao#,== typedef T & result;
eNK
+)<PK( } ;
EZ .3Z` template < typename T1, typename T2 >
9D1WUUa struct result_2
z``wqK {
]5S`y{j1 typedef T1 & result;
LZe)_9$ } ;
T8z?_ *k template < typename T >
I_v}}h{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4($"4>BA {
j8&NscK) return (T & )r;
%r(WS_%K| }
\OVtvJV] template < typename T1, typename T2 >
j0mN4Ny typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D1xGUz2r {
X%5eZ"1{x return (T1 & )r1;
vlbZ5 }
q%dG>! } ;
-Y/i
h(I^ h7"U1'b template <>
$C\ETQ@ class holder < 2 >
pVy=rS- {
3MQZ)!6 public :
c("|xe template < typename T >
*pJGp:{6V? struct result_1
B]"`}jn {
~Xxmj!nOf typedef T & result;
J/4T =:\ } ;
%Gh5!e:$SI template < typename T1, typename T2 >
RtMI[ struct result_2
v<!S_7h {
29RP$$gR typedef T2 & result;
DQXUh#t\(] } ;
?8V.iHJk template < typename T >
eTx9fxw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ux&"TkEp {
#4'wF4DR@ return (T & )r;
pd'0| }
K4!-%d$ template < typename T1, typename T2 >
l:V
R8g[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F(HfXY3 {
>s{I@#9 return (T2 & )r2;
D9oNYF-V }
tbRW6 } ;
Zok{ndO@|f /YvXyi>^"% Z;.-UXat 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> >。
CjQO5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
'V:Q : 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
dM-cQo: P9cx&Hk9 return l(i, j) = r(i, j);
!uEEuD# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
BY6#dlDi AatSN@,~z return ( int & )i;
C 5.3[ return ( int & )j;
lhN@,q 最后执行i = j;
ii)#(b:V 可见,参数被正确的选择了。
K|7"YNohfG 15g!Q
*v ,&t+D-s<f O^@8Drgc x4'@U< 八. 中期总结
7s|'NTp 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:
b&z#ZY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
lYx_8x2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Zo3!Hs ZA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
uYUFxm XQ]K,# i !/is+
xp OM\J4"YV$ b{A[\ " ~R!1{8HP 九. 简化
;t&q|}x" 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。
l76=6Vtb 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Xsq@E#@S 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:
*'/, 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4mX(.6 +-*/&|^等
_gT65G~z 2. 返回引用。
'$tCAS =,各种复合赋值等
&GP(yj] 3. 返回固定类型。
pp"X0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]at$ohS 4. 原样返回。
5p0~AN) operator,
)0"Q
h 5. 返回解引用的类型。
d6luksO*9 operator*(单目)
<|Td0|x
_q 6. 返回地址。
&`D$w?beg operator&(单目)
OdzeHpH3g 7. 下表访问返回类型。
/%T/@y operator[]
;,4*uU'vq 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}%< ?] operator<<和operator>>
Dp'urf\*$ uC'-: t# 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。
Ln&pe(c 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
9z7_D_yN2 >ED;_L*_o template < typename Left >
sf>
E struct value_return
>G]JwO {
Ebnb-Lze, template < typename T >
7H6Ts8^S struct result_1
"<CM'R {
}.&nEi` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
clE9I<1v } ;
VeA@HC`?" (Z),gxt template < typename T1, typename T2 >
/UCBoQ$/] struct result_2
?JrUZXY {
~MG6evm & typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
42Z:J 0 } ;
|9E:S } ;
8em'7hR9 L AQ@y-K3 7+jxf[(XQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wLV,E,gM ng1E'c]0@ 下面我们来剥离functor中的operator()
k<9,Ypa
首先operator里面的代码全是下面的形式:
"- 4|HA _}l(i1o,/ return l(t) op r(t)
|+cz\+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
t~+M>Fjm?d return op l(t)
<y6`8J7: return op l(t1, t2)
?%O>]s return l(t) op
km%r{ return l(t1, t2) op
>F$9&s& return l(t)[r(t)]
QQJGqM3a2 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s9?mX@>h { 53FR 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
H=/1d.p 单目: return f(l(t), r(t));
TFSdb\g return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#7uH>\r 双目: return f(l(t));
+25}X{r$_ return f(l(t1, t2));
JYdb^j2c 下面就是f的实现,以operator/为例
>.?yz j+jC
J< struct meta_divide
?JuJu1 {
UF9={fN1 template < typename T1, typename T2 >
/X}1%p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
z
g7Q` {
UylIxd return t1 / t2;
l6'KIg }
1g;2e##) } ;
}&v}S6T [@K'}\U^+ 这个工作可以让宏来做:
B:zx 9 5hE#y]pfN #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1jC85^1Taq template < typename T1, typename T2 > \
zw<<st Bp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2CC"Z 以后可以直接用
z %}"= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`I7s|9-= 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
]}`t~#Irz (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。。。)
MTYV~S4/ 9SC1A -nF |$
PA 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
7w73,r/D8A JuJW]E Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)CXlPbhY? class unary_op : public Rettype
~&:-c v {
Uz ;^R@ Left l;
a`Bp^(f} public :
;adZ*'6u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|
.+P ;g 60{G
4b) template < typename T >
m{>1#1;$t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\J:+Wl.9A {
PTHxvml return FuncType::execute(l(t));
MJX
ny4n }
xxGm T.& \BBs;z[/ template < typename T1, typename T2 >
Rd8mn'A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:{<|,3oNdR {
0d[O/Q` return FuncType::execute(l(t1, t2));
9@1n:X }
/CALXwL } ;
@<DRFP C.4(8~Y=~ Q]5_s{kiz 同样还可以申明一个binary_op
cLyf[z)W /yU#UZ4; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,{IDf class binary_op : public Rettype
`U0XvWPr[ {
XY)X-K$ Left l;
kRggVRM Right r;
+PPQ"#1pS public :
z*HM_u binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_"*vj-{-y G{?`4=K template < typename T >
M_0f{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)h ,v(Rxa {
&fRz6Hd return FuncType::execute(l(t), r(t));
'xd8rN%T }
)fo0YpE^| ['>ZC3?"h template < typename T1, typename T2 >
=
1veO0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%,$xmoj9O] {
[1GwcXr return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
L5UZ@R, }
G9&2s%lu.e } ;
F<h+d917 /IcGJ&; 1z|bQ,5 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
OL_#Uu 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
X<_HQ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;Ows8 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。
oFp1QrI3k8 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6yYjZ< 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。。。
%qsl<_& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E
el* P M 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-T 下面是修改过的unary_op
f5M;q; hrJ(] [8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
s;Bh69 class unary_op
]' n4e* {
Rkg)yme!N Left l;
An}RD73!w h+Lpj^<2a public :
rYV]<[?~7 aZo}Ix:/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%Un wh1VG |3FGMg% template < typename T >
5'DY)s-K struct result_1
BT}l" {
a
Z)1S X`D typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CN` ~DD{ } ;
[&P@0Fn vaQsG6q[ template < typename T1, typename T2 >
rF}Q(<Y86 struct result_2
<!G\%C {
gP|-A`y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,gpEXUp\ } ;
;`xCfOY( 2 Y9u9;ah template < typename T1, typename T2 >
tz?3R#rM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0datzEns` {
#:[F=2@,A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
zC:Pg4=w] }
=mX26l`B o=!_.lDF: template < typename T >
UsA fZg8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E ,ilJl\ {
5|jY return OpClass::execute(lt(t));
a0k;way }
]iW:YNvXA QoUdTIIL } ;
_R]0S |Wa.W0A 'Qg!ww7O 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
g-! 好啦,现在才真正完美了。
*@^@7`W 现在在picker里面就可以这么添加了:
K:XP;#OsP E_'H=QN c template < typename Right >
|RD)pvVM picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R#YeE`K {
9D`K#3} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PP\ bDEPy }
u{HO6s\S 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。
RiAMW|M"C IYtiX ckV\f({ WB_BEh[>j {U>N*&_` 十. bind
qe(gKKA%q 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。
7@g0>1Fz 先来分析一下一段例子
RhB)AUAj %rhZH^2 iF
+@aA int foo( int x, int y) { return x - y;}
}=\?]9` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
CV=qcD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2[(~_VJ 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。
WK?5`|1l:x 我们来写个简单的。
3O-vO=D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
nql9SQ'\\ 对于函数对象类的版本:
oR~d<^z( K/Pw;{} template < typename Func >
h*40jZ struct functor_trait
YL!{oHs4 {
'
=5B typedef typename Func::result_type result_type;
smQl^
6a } ;
A15Kj#Oy 对于无参数函数的版本:
Lj GZp"&{ 1,h:| template < typename Ret >
479X5Cl struct functor_trait < Ret ( * )() >
M?My+o T {
2z#S|$ typedef Ret result_type;
cNwHY
Z' } ;
~@6l7H6{ 对于单参数函数的版本:
mj9sX^$dE XC;Icr) template < typename Ret, typename V1 >
gjz-CY.hz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_()1"5{ {
?ZGsh7<k typedef Ret result_type;
/W*Z. } ;
]&P\|b1*g 对于双参数函数的版本:
{K"hlu[ H"UJBO>$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f@hM ^% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:] U\{;q2 {
,YvOk|@R typedef Ret result_type;
/i27F2NQm } ;
Nc4;2~XwRp 等等。。。
h/|p`MP\1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
vK+reXE A-uIZ
zC template < typename Func >
LWTPNp:"{w struct func_return
z7AWWr=H {
flC%<V%'- template < typename T >
ZQfPDH= struct result_1
y9d"sqyh {
`#l3a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(57!{[J } ;
o<3$|`S& $Z;/Sh template < typename T1, typename T2 >
y2jw3R struct result_2
3TCRCz {
Ic_NQ<8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>l AtfN=' } ;
w$9LcN } ;
<,GVrVH=t" kD;pj3o&"2 ^Z;zA@[wt 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\B84 QM3DB template < typename Func, typename aPicker >
z#o'' class binder_1
Y2 J-`o$5 {
v
;}s`P\" Func fn;
EZ|v,1`e aPicker pk;
4LB8p7$|a3 public :
E}S%yD[ 51y"#\7 template < typename T >
<nqv)g"u0 struct result_1
mrnPZf i {
yCN_vrH> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:zKMw= } ;
4L8hn4F R^/SBrWve template < typename T1, typename T2 >
0stc$~~v struct result_2
HrsG^x {
#L+:MA7H typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bz#]>RD } ;
=iKl<CqI$E cXqYO|3/M binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
C[
mTVxd KsOWTq"uj template < typename T >
77)WNL/
x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n8F5z|/ {
/o m++DxV return fn(pk(t));
RhHm[aN }
&LAXNk2 template < typename T1, typename T2 >
=8?Kn@nMN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zX&SnT1~ {
?BfE*I$\h return fn(pk(t1, t2));
(VjU ,'h }
Is7BJf } ;
w90YlWS# J>}J~[ap\J \/Mx|7< 一目了然不是么?
,oA<xP-* 最后实现bind
esnq/ f2;.He _i+@HXR & template < typename Func, typename aPicker >
8;DDCop 8L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
MHK|\Z&e7 {
y')OmR2h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
,u2Qkw }
,?|$D Y+= OA[e}Vn 2个以上参数的bind可以同理实现。
DpgTm&}- 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。
>UaQ7CRo vNv!fkl
十一. phoenix
(\{k-2t*^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[^5;XD:%&l _2!8,MX for_each(v.begin(), v.end(),
aaFT (
8XB[CbO do_
T[bC Y 6 [
RPW46l34 cout << _1 << " , "
7pyzPc#_ ]
fu^W# "{ .while_( -- _1),
HYfGu1j?X cout << var( " \n " )
(h3L= )
g F*AS(9 );
-d\sKc (.ir"\k1( 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:
Cd}^&z 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
3=YpZ\l} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
oBkhb 那么我们就照着这个思路来实现吧:
J ay" aj1]ZT\ @KQ.t F* template < typename Cond, typename Actor >
%y6(+I#P class do_while
l;lrf3 {
c1yRy| Cond cd;
J-v1"7[2GC Actor act;
t}YcB`q) public :
e73=*~kfR template < typename T >
5 #K*75> struct result_1
6:ettdj {
q>$MqKWM typedef int result_type;
0[MYQl` } ;
9n&
&`r v'W{+>. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
yQK{ +w [.gk{> # template < typename T >
n)e2? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\MP~}t}c {
xb,XI/ do
PI9,*rOy {
xZ'fer`& act(t);
VdlT+'HF }
!g@Ky$ while (cd(t));
*F\wWg'!B return 0 ;
?jmP]MM }
hd3 } ;
1BSd9Ydj +A|
Bc~2! x4MmBVqp 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
PG&t~4QM` 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。
D:z'`v0j 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。
,md_eGF 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。
u8Ys2KLpL 下面就是产生这个functor的类:
;TAj;Tf]H 5\Q Tm; `i.BB jx` template < typename Actor >
[o)K1>>7 class do_while_actor
7he73 {
cOV j @z Actor act;
Coi[cfg0 public :
O~3
A>j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C[J9 =!t 6{h\CU}" template < typename Cond >
2"IV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
z`{sD] } ;
gv*b`cl }y(t')= 9 M\]lNQ A 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`"5Ub,~ 最后,是那个do_
CTIS}_CWd= 6,>$Jzs)5E >?$2`I class do_while_invoker
^'`b\$km-0 {
_{[6hf4p public :
r h*F template < typename Actor >
qG9a!sj do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7^eyO&4z {
m#_BF# return do_while_actor < Actor > (act);
^ja]e%w# }
[\8rh^LFi } do_;
:?M_U;;z2+ <ToS& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!0;AFv`\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
p6DI7<C<H 最后来说说怎么处理break和continue
E7X6RB b 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。
v;,W ^#` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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