一. 什么是Lambda
")5":V~fN 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,vawzq[oSy 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,
Z'W=\rl ;_I8^? d q=m'^
,gPS ^4hO class filler
-%CP@dAk {
Hqx-~hQO public :
f:w?pE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I@~QV@U } ;
aEWWP] j#x6
mb3"U"ohs 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:
.},'~NM] w<3#1/g!2B F6|]4H.3Q D|p9qe5% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QXFo1m LEf^cM=> (D&3G;0tK 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
e}7lBLK]* RJ&RTo =zPCrEk0 E_wCN&`[ 二. 战前分析
$6 9&O 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
m,w A:o$' 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
^|(LAjet UHkMn 5PJhEB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,PW'#U: /* --------------------------------------------- */
7U"g3a)= vector < int *> vp( 10 );
Uz8ff transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
KYI/ /* --------------------------------------------- */
*n
]GsOOn sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6l
x>>J!H
/* --------------------------------------------- */
$( kF# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
a#k6&3m& /* --------------------------------------------- */
()?(I?II for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2MIi=c:oqK /* --------------------------------------------- */
#p&qUw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|aS.a&vwR Q"d^_z]K Iyn(?w \?-<4Bc@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
$8h%a
8I 1._1, _2是什么?
7xlkZF 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
AV]2euyn 2._1 = 1是在做什么?
GL}]y -f 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
)2o?#8J Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
V2EUW!gn
2 z&\a:fJ& Dml;#'IF3 三. 动工
^z*t%<@[Q 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
VCkq"f7cw Bkc4TO =y*IfG9b vh%B[brUJ template < typename T >
g:@#@1rB6 class assignment
c)85=T6*aA {
PFjL1=7I T value;
Sz`,X0a public :
hi(;;C9 assignment( const T & v) : value(v) {}
!f[_+CD template < typename T2 >
9cF[seE"0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^^$s%{ep" } ;
q3!bky\ C}Cs8eUn !e<^?
r4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7n<{tM 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
iYoMO["X Zu[su>\ ~<bZ1TD qy TU8Wp class holder
4+8@`f>s {
[z{1*Xc public :
Wac&b template < typename T >
KZE,bi:~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
wP@(?z {
vk^xT return assignment < T > (t);
r,p%U!S<hV }
xgtR6E^k } ;
8q7b_Pq1U c:.eGH_f V(*(F7+ 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:
g9F?z2^ 1h5 Akq static holder _1;
apxph2yvS Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
P!k{u^$L FVBYo%Ap for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)`D:F>p* 而不用手动写一个函数对象。
+ck}l2 <a+Z;> Kc(FX%3LU vvOV2n.WD 四. 问题分析
{(}By/_ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
T6k0>[3xf 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
rrv%~giU 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
L/^I*p, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!f6(Zho 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Du){rVY^d YK~%x o 五. 问题1:一致性
PFK
'$ 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?|
_J [P[(ab 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pD+k* RpYERAgT struct holder
>&k-'`Nw {
8Q+36! //
N}YkMJy template < typename T >
\nqS+on] T & operator ()( const T & r) const
:eLVC7' {
29q _BR *: return (T & )r;
2GStN74X r }
>yh2Lri } ;
<rS F* /H+a0`/ 这样的话assignment也必须相应改动:
u>/ TE }4S6Xe template < typename Left, typename Right >
RzusNS class assignment
ei5~& {
z&^&K} Left l;
6\S~P/PkE Right r;
;ovP$ vl> public :
&]-DqK7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j1HW._G template < typename T2 >
XBw)H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
9Lfv^V0 } ;
4I5Y,g{6+ -s'-eQF J 同时,holder的operator=也需要改动:
vSLtFMq^( BDZ?Ez\Sg template < typename T >
{cw /!B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$,fX:x {
f'3$9x return assignment < holder, T > ( * this , t);
w:l
V"]1 }
,wdD8ZT'Ip xA[mm 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
;P&OX5~V 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Y:)e(c"A *G9V'9 return l(rhs) = r;
@gXx1hEg 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
BJo*'US-Q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R_S.tT! -;k+GrLr^ template < typename Tp >
63x?MY6 class constant_t
Xm2z}X(% {
Ok\7y-w^ const Tp t;
Nu~lsWyRI5 public :
U\!X,a*ts{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
TrR8?- template < typename T >
n>U5R_T const Tp & operator ()( const T & r) const
z,%$+)K {
yyy|Pw4:Z return t;
X+]G- }
B@
KQ]4- } ;
hqkz^!rp b9dLt6d 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
J`1rJ 下面就可以修改holder的operator=了
,UdVNA `&6dnSC},P template < typename T >
t}/( b/VD assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
h;NYdX5 {
I?G: p+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7EO_5/cY }
R<N
]B (7=9++uU 同时也要修改assignment的operator()
(Px OE Jo23P.#< template < typename T2 >
gCY';\f! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
x{WD;$J 现在代码看起来就很一致了。
/%A*aGyIc 0v$~90) 六. 问题2:链式操作
y9}>: pj4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
WaR`Kp+> 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。
n^6j9FQ7 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。
y7Df_|Z 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。
,7K`[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
KRDmY+ ,{?%m6.lE template < typename T >
y:qUn!3 struct result_1
zi`o#+ {
,',o'2=! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
d <JM36j? } ;
(mt k 4 j^rIH#V 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:
w%BL K?$^@N template < typename T >
`(/w y struct ref
2Dj%,gaR {
)iK6:s# typedef T & reference;
v^iL5y! } ;
2Ny"O.0h template < typename T >
tQYM&6g struct ref < T &>
|f_[\&<* {
=`s!; typedef T & reference;
!6>~?gNd } ;
3Xy-r=N. l #O}
,`[< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
iaE^a^* 3H6lBF template < typename T >
YRN06*hS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l &5QZI0I {
^mO~W!" return l(t) = r(t);
y^v6AM }
S<@7_I 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。
J!pygn O 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
kw%};; [dIXR 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
bU:EqW\( ^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=sJ7=39 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
6'G6<8>- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?3zc=J"t 最后的布局是:
8sM|%<$=j Add
v)t:|Q{I / \
JJ2_hVU Divide 5
r@t9Ci=} / \
_Wq _1 3
pRIhFf 似乎一切都解决了?不。
WR yaKM 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
+&( Mgbna 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
.e=:RkI, OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
SVs_dG$ 7k9G(i[-+ template < typename Right >
q?DTMKx assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:f}9($ Right & rt) const
xLWwYK {
au+kNF|Q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B43HNs }
Xr$J9*Jk- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#_J@-f7^ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
'\ey<}?5V 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
()Y4v 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
,p2s:&" 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
o9%)D<4M 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
f~y%%+{p
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
sRx63{ Avd
^ template < class Action >
")dH,:#S class picker : public Action
r1.nTO% {
.
Z.)t public :
PQnF picker( const Action & act) : Action(act) {}
S=<}:#;u0 // all the operator overloaded
V4P;
5[ } ;
QnXA*6DJ %Yicg6: Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
1 +qw$T 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:
;8*`{F[ f3&[#% template < typename Right >
WD2]&g picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
VsgE!/>1 {
Xg
SxN!I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!2A:"2Kys: }
UXugRk%d z4+k7a@jn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
V\6[}J 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。
&8>IeK{I 9:,\gw>F template < typename T > struct picker_maker
X*39c
b(b {
\"^w'ng typedef picker < constant_t < T > > result;
a / #PLP } ;
+~roU{& o template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n\5RAIg {
tqeZ#w7 typedef picker < T > result;
6s\Kt3= } ;
!n$tr bKQ"ax>6p 下面总的结构就有了:
Zh*u(rO functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
!{)tSipd picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
D
<&X_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Eam 至此链式操作完美实现。
+
33@?fl. T[4<R 5} ;._7jFj. 七. 问题3
IS[thbzkZ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
ks97k8B ?a8(azn template < typename T1, typename T2 >
,0~9dS ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x-<)\L& {
vab@-=%k return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+|@rD/I6 }
q7Dw_< DUe&r,(4O 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
OY5OJ* -gas?^` template < typename T1, typename T2 >
4jBC9b}O struct result_2
f<*Js)k {
Ck@J,~x1D typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0zCw>wBPW } ;
MJCzo |w f1)x5N 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
J}@z_^|"mJ 这个差事就留给了holder自己。
qc!MG_{Y o fMY,~w C?= P template < int Order >
NeBsv= [- class holder;
.tmiQ. template <>
>'xGp7}y class holder < 1 >
1>Dl\czn {
V&|Ed public :
c$`4*6 template < typename T >
o|iYd
n\ struct result_1
z%7SrUj2 {
h:)Ci!D; typedef T & result;
7Irau_ } ;
K+)%KP template < typename T1, typename T2 >
TLf9>=
OVh struct result_2
'snn~{hG {
u!U"N*Y" typedef T1 & result;
a=$t &7;, } ;
Q2];RS3. template < typename T >
J.+BD\pa typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%q322->Z {
I.@hW>k return (T & )r;
{"H2 :-t< }
#4h+j%y[H template < typename T1, typename T2 >
>Aq870n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NLe}Jqp {
LaIJ1jf return (T1 & )r1;
HXVBb%pP }
A+wv-~3 } ;
b2^AP\: k ,kp\(X[J
template <>
cj|*_} class holder < 2 >
F'?I-jtI {
6V+ qnUk public :
O^I[
(8Y8 template < typename T >
5;TuVU.8Q struct result_1
v !Kw<
fp| {
tAFti+Qb typedef T & result;
v)kEyX'K2d } ;
Zz |MIGHm template < typename T1, typename T2 >
zN_:nY> struct result_2
LDy<k=;o {
rt +..t\ typedef T2 & result;
3%<C<( } ;
`wTlyS3[ template < typename T >
8Chu"PM%-J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=FBpo2^QB; {
&yz&LNn' return (T & )r;
*NSlo^R-[ }
N 6O8Wn template < typename T1, typename T2 >
`
e {BId typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VzRx%j/i {
b }zBn8l return (T2 & )r2;
:PnSQjV: }
jB^OP1 } ;
6=PiVwI 9-bG<`v\E W)SjQp6 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> >。
Rh] P8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{lz G*4? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~HUZ#rUHm> 2+92Q_+ return l(i, j) = r(i, j);
<-jGqUN_I 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4W\,y_Q o '3kcD7 return ( int & )i;
5>ST"l_ca return ( int & )j;
?9u4a_x 最后执行i = j;
2neRJ 可见,参数被正确的选择了。
X#+`e+Df f@:CyB GQ [7"}=9 voRfjsS~ R~B0+ :6 八. 中期总结
iM64,wnA 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:
liNON 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+>3]%i-\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
t58m=4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2%]hYr; a0zG(7.D "jU .9\Cy4_qSd &?$\Y,{ 6hbEO-( 九. 简化
)Ul&1UYA 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。
.g-3e"@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~{
.,8jE 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:
eECj_eH- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
tm xP Oe +-*/&|^等
fJ :jk6@ 2. 返回引用。
712=rUI%! =,各种复合赋值等
_XN~@5elrC 3. 返回固定类型。
*Pb.f 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(/q}mB 4. 原样返回。
*!u? operator,
s4IKSX 5. 返回解引用的类型。
*Ypq q operator*(单目)
F>Mr<k=@; 6. 返回地址。
H5q:z=A operator&(单目)
u@"o[e': 7. 下表访问返回类型。
chwh0J; operator[]
v =+k"gm6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|7S:l9; operator<<和operator>>
V9$-twhu `1p?*9Ssn 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。
kOM- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)O-sWh4 "w1(g=n template < typename Left >
&x/k^p= struct value_return
I!
ITM<Z$l {
W,'3D~g8 template < typename T >
- coy@S=.' struct result_1
]*h&hsS0 {
QW:Z[?39^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
D1~^\)* } ;
L3' \r <VgE39 [ template < typename T1, typename T2 >
S%P3ek>3 struct result_2
!Ba3`B5l {
'XME?H:q a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9/QS0 } ;
o[H\{a> } ;
zXDd,ltm A9.;>8!u FrgV@4'2G 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z'v9j_\ GHqBnE{B 下面我们来剥离functor中的operator()
zZw@c? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!}C4{Bgt* +;5Wp$M\ return l(t) op r(t)
AzW%+ LUD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4I+.^7d return op l(t)
Xd5!
Ti} return op l(t1, t2)
T=Ol`?5 return l(t) op
iu+zw[f return l(t1, t2) op
S So~.)J return l(t)[r(t)]
.w=:+msL{( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
P|yGx)'^P Ed8U;U b 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
FK?mS>G6 单目: return f(l(t), r(t));
+KYxw^k}"7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ig='a"% 双目: return f(l(t));
B1up^(? return f(l(t1, t2));
yg.\^C 下面就是f的实现,以operator/为例
6Eij>{v ,OFq'}q struct meta_divide
T;xHIg4 {
@DUN;L 4 template < typename T1, typename T2 >
LJ:mJ# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#xD&z^o {
Qj{$dqmDN return t1 / t2;
(0Zrfu^ }
U`HXsq
p} } ;
dY4 8S{ xop-f#U* 这个工作可以让宏来做:
JsHxQ0Tw {IF}d*: #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w50.gr7 template < typename T1, typename T2 > \
yd{Y}. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;Hz`0V 以后可以直接用
mRg ,A\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1D3dYVE 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
1 P(&GYc (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。。。)
mdmZ1:PBM BLsdx} dlU
JYI 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
^59YfC<f "^e}C@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%B*<BgJ;4F class unary_op : public Rettype
:G6 xJlE| {
%M4XbSN| Left l;
8iII)+ public :
QiQ2XW\E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T7WZ(y
3C dvrvpDoE. template < typename T >
OXa5Jg}= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rTm>8et {
WsK"^"Z return FuncType::execute(l(t));
[1QkcR }
6@,'m 8as$h*Wh template < typename T1, typename T2 >
d=c1WK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OLd$oxKR {
Occ8Hk/l. return FuncType::execute(l(t1, t2));
H *z0xxa }
h~^qG2TYWq } ;
,_TH@0{ A{u\8-u w;h\Y+Myyk 同样还可以申明一个binary_op
qQ?,|4)y 56j/w[&8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qKI4p3&E class binary_op : public Rettype
RfVV(X {
#4|i@0n}D Left l;
b|V4Fp Right r;
n79DS(t public :
#u]_7/(</` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X=!n,=xI ,~=z_G`R template < typename T >
qkR,<"C|` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GQ8Dj!8 {
wYS
KtG~/S return FuncType::execute(l(t), r(t));
\Im\*A }
=+sIX3 uN?O*h/( template < typename T1, typename T2 >
U}C#:Xi>$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XQg%*Rw+t {
LF3GVu, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=[tls^ }
hvv>UC/ } ;
:R _#'i r+W8m?oi JEkIbf?=r 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
rc{[\1 -N 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}FdcbNsP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;?L[]Ezzt 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。
1069] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
w]P7!t 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。。。
vS,G<V3B 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
d_?Zr`: 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)
0f}Q~d=QL 下面是修改过的unary_op
p(b1I+! fylA0{ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a^)4q\E class unary_op
r7BH{>- {
PAWr1]DI Left l;
:\=
NH0M @Y<ZT;J public :
=A&*SE o5 vgbjvyfN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z o))x( {*r$m>HpM template < typename T >
] GPz>k struct result_1
qYiK bzy {
\fFy$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`m0Uj9)# } ;
4a50w:Jy] WHj4#v( template < typename T1, typename T2 >
tVh4v#@+ struct result_2
byxehJ6[V {
'pls]I] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i}{Q\#=# } ;
]?^xc[ =4\~M"[p template < typename T1, typename T2 >
5z mHb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)KhVUFS1 {
v.&*z48 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+
d)~;I$ }
SIVLYi Zgf||, template < typename T >
iwx0V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
34M.xB {
?D 9#dGK return OpClass::execute(lt(t));
8GRrf2 }
Gqb-3ngH }Fe{s; } ;
Wk#-LkI =WRU<`\ )KQv4\0y< 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
. pEeR 好啦,现在才真正完美了。
]=VI"v<X 现在在picker里面就可以这么添加了:
,$ret@.H 1gK3=Ys template < typename Right >
Ywq+l]5/p picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$5(%M8qmQ {
`%I{l return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<a}|G1 h }
Z`KXXlJ^i 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
'ZgW~G]S zszx@`/3 t[ocp;Q ?
NK}q\$ <
l ^ Z;. 十. bind
`3s-\> 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
^K[tO54 先来分析一下一段例子
V]cY+4Y F=c_PQO Nn\\}R int foo( int x, int y) { return x - y;}
[cs8/Q8+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3goJ(XI bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
B\w`)c 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
~[,TLg
6 我们来写个简单的。
ts$UC $ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
SkUP9 对于函数对象类的版本:
0R%58,R |?W template < typename Func >
d7gSkna`5c struct functor_trait
"&|2IA {
E:OeU_\ typedef typename Func::result_type result_type;
EZW?(%b>H } ;
. r"?w 对于无参数函数的版本:
ir?9{t/() Z:Am\7 I template < typename Ret >
,FO|'l struct functor_trait < Ret ( * )() >
Jz b".A {
c:T P7"vG typedef Ret result_type;
I{bi3y0 } ;
.[A S 对于单参数函数的版本:
zb$U'D_-f J n/=v\K@ template < typename Ret, typename V1 >
9$i`B>C~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{}e IpK,+ {
$Yc9><i typedef Ret result_type;
(5
hu
W7v } ;
Op~+yMef 对于双参数函数的版本:
`-m7CT sA w ?aLWySYT template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]Hq%Q~cE struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
y0]O 6.{ {
&|eQLY
#l typedef Ret result_type;
"Q4{6FH+mB } ;
k=}hY+/= 等等。。。
zZ-*/THB@R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
X.qKG0i gX<C-y6o template < typename Func >
g-36Q~`9v struct func_return
Vo()J4L {
u)-l+U. template < typename T >
>{Q2S struct result_1
"H8N,eb2 {
/FY_LM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>{Djx } ;
_45"Z}Zx pP&~S<[ template < typename T1, typename T2 >
mDUS9> struct result_2
A:(uK>5{Kk {
`'`XB0vb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
cxV3Vrx@A } ;
3V]a "C
} ;
sKtH4d5) T=vI'"w w'C(? ?mH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
vHmn)d1pl q=U=Y
n template < typename Func, typename aPicker >
Sj\8$QIXC class binder_1
kmwFw># {
2\n6XAQ* Func fn;
umk[\}Ip+P aPicker pk;
*
-)aGL public :
^<c?I re |yr}g-m template < typename T >
$|KbjpQ struct result_1
ET4YoH> {
>
ewcD{bt typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{dDU^7O } ;
HzV3O-Qz] =>9`qcNW_ template < typename T1, typename T2 >
mSs%g L]g struct result_2
Dcq^C LPY {
K\#+;\V typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xpae0vw } ;
I?gbu@o NeYj[Q~xy binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
o}BaZ|iZ2 GKX#-zsh79 template < typename T >
B|tP3< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s<:J(gD {
=Z 2sQQVS return fn(pk(t));
i9Qx{f88 }
LaRY#9 template < typename T1, typename T2 >
-g~$HTsGm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Hly$ Wm {
~%cbp&s*/q return fn(pk(t1, t2));
DF<_Ns! }
N
G4wtDa } ;
xRb-m$B}L UPH:$Fk& *g7dB2{ 一目了然不是么?
*+5AN306 最后实现bind
RDZl@ps8 t<rhrW75P LbnR=B! template < typename Func, typename aPicker >
e tY9Pq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
t ;(kSg. {
w _n)*he)z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Wcbb3N$+ }
94Z~]C _jp8;M~Z 2个以上参数的bind可以同理实现。
m3 ,i{ 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。
))<3+^S0V\ ~)ls.NXI 十一. phoenix
&{99Owqg Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q*8^938 V#zDYrp for_each(v.begin(), v.end(),
VB\oK\F5z (
+c?1\{M do_
0Db#W6*^ [
p "u5wJ_ cout << _1 << " , "
d x?4)lb ]
52=?!
JM .while_( -- _1),
mJl|dk_c cout << var( " \n " )
{x
s{ )
S
7RB`I5 );
}sZme3*J[ j"hfsA<_I 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:
#)z_TM07P 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
mJp)nF8r~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
^<Q+=\h 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;vnG > -OQk"o 4fgA3% template < typename Cond, typename Actor >
1jO}{U class do_while
%Sf%XNtu {
$5Jo%K% Cond cd;
*%bQ p Actor act;
u?r=;:N|y public :
%i:Sf template < typename T >
&N.D!7X struct result_1
?VmEbl {
l@Uo4b^4x typedef int result_type;
*DcJ). } ;
|]y]K% Ksr.' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
kdcr*7w wGr5V! template < typename T >
~ (I'm[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:+: vBrJm {
q$7SJ.pF do
Z:j6AF3; {
{@ ygq-TZ act(t);
JI##l:,7r }
qVjl8%) while (cd(t));
8K$q6V%# return 0 ;
J0K25w }
V/"P};n } ;
I*hCIy#; HY|=Z\l" ?(rJ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
WCJ$S\# 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。
g?-HAk6 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。
3z5w}qN]M 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。
"-bsWC 下面就是产生这个functor的类:
Uskz~~}G jG~zpZh D_VAtz template < typename Actor >
pH!e<m class do_while_actor
vG;)(.: {
` 9iB`< Actor act;
Y;n;7M<F public :
`q":i>FP2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*% 6NuZ c0}* $e template < typename Cond >
:s(vn Ie^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
bUJ5jkZ) } ;
n_ORD@$] ^6c=[N$aW -`knSR 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
VEUdw(-?s 最后,是那个do_
Rd#V,[d U TT 7a" [,_4#Zz class do_while_invoker
X%1j-;Wr@ {
Qqju6} + public :
~_|OGp_a template < typename Actor >
;ndsq[k> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
X}UR\8g {
4^|;a0Qy] return do_while_actor < Actor > (act);
Gn+3OI" }
39j "z8n } do_;
%(72+B70R gA`x-` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
io8c[#"uU 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d`M]>EDXp 最后来说说怎么处理break和continue
*cNqgw#\qL 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。
e~Hx+Qp.G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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