一. 什么是Lambda
?yh}/T\qp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
M DF%\Sx 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,
|!y A@y? #r3l[bKK HF3f)}l$ pmX#E class filler
9c JH" {
?
w^- public :
.7n\d55a void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*Vho?P6y\Y } ;
y-CX}B#j 4
B*0M &w=3^ 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:
xLx]_R() O:da-xWJ p ;|jI1 < y*x]} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NH3cq z
$MV%F S4=R^];l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`9 {mr< [e1S^pI u[{tb Ld B($4, 二. 战前分析
%Q!`NCe+[ 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。
x\QY@9 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
2.d| G` |{,KRO0P ^FnfJ: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x]z2Z* /* --------------------------------------------- */
@BNEiOAZ# vector < int *> vp( 10 );
;[a|9TPR transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
r7Ya\0gU /* --------------------------------------------- */
x"~~l sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
t!IaUW /* --------------------------------------------- */
] Eh}L int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y6&wJ< /* --------------------------------------------- */
+*_5tWAc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
eAqz3#_My /* --------------------------------------------- */
v(pmIb{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
GIAc?;zY BATG FS& O iFS}p
=~+DUMBT 看了之后,我们可以思考一些问题:
HOBP`lf 1._1, _2是什么?
hS9;k9w 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。
9aJ%`i 2._1 = 1是在做什么?
@JRNb=?a 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。
3"{.37Q 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。
~xoF6CF JH8zF{? #]'rz,E< 三. 动工
r#6_]ep}<' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w;l<[q?_ Q3"}Hl2 l9M0cZ, rm}
R>4 template < typename T >
$U/YR&vcw class assignment
kHqzt g {
%e@#uxm T value;
pT$f8xJ public :
!\g+8> assignment( const T & v) : value(v) {}
Zc?ppO template < typename T2 >
:f$x Qr4Qz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3
zn W= } ;
E#F/88( )Jv[xY~ kkK
kf' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
t>H`X~SR? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-@ZiS^l m RZ:ie ^H6<Km
l/V V=1Bo~ class holder
hxS 6:5Uc {
@}:uu$OH public :
]@Sj`J[fd template < typename T >
bz|
D-. assignment < T > operator = ( const T & t) const
[g2;N,V# {
`ImE% r! return assignment < T > (t);
_FwK-?4E- }
uWrQ&}@ } ;
VAXT{s&4> u_).f<mUdF V"!G2& 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:
Y{*u&^0{ r `eU~7 static holder _1;
c_"
~n| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
P<K){V HfLLlH<L`& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^#0U ?9 而不用手动写一个函数对象。
%K]euEqs ^S6u<, PpsIhMq@ @ps1Dr4s 四. 问题分析
1 tR_8lC 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。
C^)*Dsp 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。
(os$B 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zuJtpMn 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
YA&g$! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
> 0<)= CZbYAxNl 五. 问题1:一致性
:EHJ\+kejX 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?|
N&[D>G]>v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7w1wr)qSB nW|wY. struct holder
boo
}u {
{$ep7;'d //
`f'K@ template < typename T >
K|oacOF9 T & operator ()( const T & r) const
@2*]"/)*0 {
FCkf# return (T & )r;
Y-0?a?q2Fr }
g&n )fF } ;
t&9A
]<n%, \RVW 这样的话assignment也必须相应改动:
nbG/c80 @X3{x\i'I template < typename Left, typename Right >
D13Rx 6b class assignment
rcGb[=B f {
2[gFkyqe Left l;
.]
`f,^v<c Right r;
ujJI
1I public :
4ikd M/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"YB**Y template < typename T2 >
?3O9eZY@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
eznypY= } ;
2<hpK!R h!m_PgRSs 同时,holder的operator=也需要改动:
X=C1/4wU zB?
V_aT template < typename T >
0cT*z( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,hVvve,j} {
3<F </ return assignment < holder, T > ( * this , t);
)(7&X45,k }
7r{83_B j w* IO 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。
VAC iVKk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+1~Z#^{& K\)Td+~jc return l(rhs) = r;
kg`.[{k 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。
)z8!f}:De= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"k Te2iS D3c2^r$Z template < typename Tp >
V)P&Zw class constant_t
W(hMft% {
vLxQ *50v$ const Tp t;
r",]Voibd public :
c/5W4_J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xm6 EKp: template < typename T >
X w .p const Tp & operator ()( const T & r) const
iV fgDo {
L}m8AAkP[ return t;
pZyQY+O }
Jl "mL } ;
|7KeR- x3rlJs`$; 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8t=(,^c 下面就可以修改holder的operator=了
_
%%Z6x( *6U&Qy-M template < typename T >
IHp_A assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I!wX[4p eg {
<58l;<0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{NJfNu }
Ix|~f1*% '$ef+@y 同时也要修改assignment的operator()
~}ET?Q7t $F.kK%-* template < typename T2 >
A^2L~g[^Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L^^4=ao0 现在代码看起来就很一致了。
Kq.:G% -VZRujl 六. 问题2:链式操作
.q][? mW3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>\w&6i~ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
8_K60eXz 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
+wW@'X
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
U}$DhA"r" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!Oi~:Pp R4Rb73o template < typename T >
,p;_\\< struct result_1
$0^P0RAH {
^2]LV6I typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
V3mAvmx } ;
PIXL6 {RB-lfrWs 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
\Ey~3&x9f Dr;iQkGP
template < typename T >
MlW 8t[ struct ref
u
=gt<1U {
71C42=AU typedef T & reference;
6bBdIqGb} } ;
E0oU$IB template < typename T >
rd3j1U struct ref < T &>
N -w(e {
iqW1#)3'R typedef T & reference;
$mGvJ*9 } ;
(5^ZlOk3 wY"o`oZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@d"wAZzD? AOrHU M[I template < typename T >
7<9L?F2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&6Il(3-^ {
~Ki`Ze"x return l(t) = r(t);
H6aM&r9} }
7~M<cD 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
0|D&"/.R#! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V[a[i>,Z >"3>fche 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
9SMiJad< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
r.0oxH'] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
A"Q@W<. +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*^ \FIUd 最后的布局是:
2i|B=D( Add
%]p6Kn/> / \
=8=!Yc(> Divide 5
hY<{t.ws / \
@U -$dw'4 _1 3
+rWZ|&r% 似乎一切都解决了?不。
t5
a7DD 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。
TOLl@p]lU 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。
}jSj+* 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:
x?D/.vrOY bl/,*Wx:4. template < typename Right >
T@^]i& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N]5m(@h
Right & rt) const
mCKk*5ws5" {
H;WY!X$x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ezTZnutZ }
=neL}Fav56 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
GJ'spgz 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。
Kud'pZ{P 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。
ZkB3[$4C=5 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
/,|CrNwY* 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
(sw-~U% 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
8n4V
cu 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
cjULX+h EP7AP4 template < class Action >
%IBL0NQT class picker : public Action
#l1Q e` {
(foBp public :
u@%|kc` picker( const Action & act) : Action(act) {}
h7qBp300 // all the operator overloaded
kpob b } ;
[6(Iwz? f3WSa&eF Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
4}KU>9YRA 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
n"aCt%v wX1ig template < typename Right >
fMK#x\.4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
H l j6$%. {
qX>Q+_^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#WE]`zd }
L*?!Z^k EY>8O+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`{FwTZ=6{ 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。
INMP"1 ,=[*Lo>O template < typename T > struct picker_maker
$R{8z-,Q {
g8pm2o@S typedef picker < constant_t < T > > result;
L*]E`Xxd9 } ;
dGgP_S template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
F}ukZ
DB {
`hB1b["( typedef picker < T > result;
a}.Y!O& } ;
: \V,k~asl E1>/R 下面总的结构就有了:
m[2'd functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
S-E++f9D~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
6 o[/F3` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
J+<p+(^*v 至此链式操作完美实现。
T% CxvZ [5 pCL0<c@ W7G9Kx1Y 七. 问题3
E*v]:kok 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
tGqCt9;< 7$b?m6fmK template < typename T1, typename T2 >
+p/1x'J ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Nh)[rx {
ekzjF\!y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4u:0n>nJ1 }
#7z|mVzH q/6UK = 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:
&y:CW>T$/X <Dw]yGK@ template < typename T1, typename T2 >
6`puTL? struct result_2
+ Oobb-v {
QXk"?yT`E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
u2qV 6/ } ;
MguL$W&l c"Y!$'|Q 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
8l xY]UT 这个差事就留给了holder自己。
T+TF-] J Da,&+fZI! dl/X."iv! template < int Order >
2Ug.:![ class holder;
kG3!(?: template <>
DNth4z class holder < 1 >
I5pp "*u {
t9*= public :
<lld*IH template < typename T >
=l|>.\- struct result_1
`facFt[\ {
{fG|_+tl3o typedef T & result;
-Z?Ck!00 } ;
F RH&B5w template < typename T1, typename T2 >
|>sv8/! struct result_2
44C+h {
)W9_qmYd" typedef T1 & result;
/| GH0L } ;
NV!4(_~ template < typename T >
Hhf72IX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^HFo3V
}h {
iK x+6v return (T & )r;
DPPS?~Pq }
dM|g`rr
E template < typename T1, typename T2 >
B82,.? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uZ[/%GTX{) {
<qn, return (T1 & )r1;
L[]^{ O }
UA0tFeH } ;
YmCbxYa7 4_<
nQ9K template <>
4[l^0 class holder < 2 >
^uBwj}6 {
(n=Aa; public :
V
[4n'LcE template < typename T >
FU]4oKx struct result_1
BHiOQ0Fs {
'(9YB9 i typedef T & result;
] piM/v\ } ;
.v7`$(T template < typename T1, typename T2 >
6~:+:; struct result_2
>x?2Fz. {
\L#QR typedef T2 & result;
}*-u$=2 } ;
5vGioO template < typename T >
Riq|w+Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xK!DtRzsA {
C"9"{ return (T & )r;
Mryn>b`cB }
fv5C!> t template < typename T1, typename T2 >
T:n<db,Px typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y1Z1=U*! {
GXEcpc08 return (T2 & )r2;
4@))OD^ x }
KZi'v6 } ;
KZ4zF 1*#bfeoM CSH`pU 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> >。
9mm2V ps; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
??+:vai2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
X4
Y $/.<z(F return l(i, j) = r(i, j);
zg7G^!PU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NY 4C@@" zze z~bv7: return ( int & )i;
:R3P 58> return ( int & )j;
#ZF>WoC@e? 最后执行i = j;
Uir*%*4: 可见,参数被正确的选择了。
?+Hp?i$1 aYBTrOd z )DRkS,I 4n4j=x]@ \AHY[WKx 八. 中期总结
,M{Q}:$+4 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:
Rj&qh` 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'oCm.~;_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2b!j.T#u 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
edTMl;4 i9y3PP) a.CF9m5]c 'FqEB]gu km}MqBQl fK);!Hh 九. 简化
w=5 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。
m1i4 , 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
n/?eZx1 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:
BMY>a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5<^'Cy +-*/&|^等
\{:%v#ZZ 2. 返回引用。
$wgc vySx =,各种复合赋值等
E0T&GR@. 3. 返回固定类型。
j;G[%gi6{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L2d:.&5 4. 原样返回。
@$EjD3Z- operator,
yqYhe-" 5. 返回解引用的类型。
8Kk3_ y operator*(单目)
^pN 5NwC5 6. 返回地址。
OH0S2?,{> operator&(单目)
FQ0KUb}0 7. 下表访问返回类型。
~JAjr(G#o operator[]
/=q.tDH=I 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
F G3Sk!O6 operator<<和operator>>
,zD_% ox 0s)cVYppe 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。
u7n[f@Eg,% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
uFC?_q?4\ NWb}
OXK/ template < typename Left >
p %L1uwLG struct value_return
.hc|t-7f {
?Q;kZmQl template < typename T >
f.J9) lfb struct result_1
TZ:34\u {
+8^5C,V typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5St`@ } ;
rAM*\= W _J&M4 template < typename T1, typename T2 >
TR~|c|B struct result_2
u0s'6= {
m$,cH>E typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
cxY$LY!zX } ;
{s,^b|I2#U } ;
#UBB
lE# Xthtw * (=`Z0)= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
qw5&Y$(( W=UqX{-j) 下面我们来剥离functor中的operator()
:4%<Rp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
xC[~Fyhp IF5sqv return l(t) op r(t)
\QliHm! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
El'yiJ return op l(t)
75kKDR}6 return op l(t1, t2)
xrfPZBLy return l(t) op
h4tC. i~k return l(t1, t2) op
w2 /* `YO return l(t)[r(t)]
g})6V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'!Hhd![\=| O%fUm0O d 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
P@2tR5<R 单目: return f(l(t), r(t));
,.[.SU#V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P`p6J8}4 双目: return f(l(t));
vc )9Re$ return f(l(t1, t2));
C%0<1mp 下面就是f的实现,以operator/为例
`'*F1F c[&d @ struct meta_divide
CdDH1[J {
^eT@!N template < typename T1, typename T2 >
JOJh,8C)6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
XpR.rq$] {
"EN98^
Sl return t1 / t2;
UHr{ }
{cmo^~[L$ } ;
ok%EqO Tku/OG' 这个工作可以让宏来做:
1po"gVot "fRlEO[9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^CfM|L8> template < typename T1, typename T2 > \
-E6J f$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
j \!~9 以后可以直接用
Y_$^:LG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^OsA+Ea\ 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
sP9 ^IP (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。。。)
7X(rLd
6# MhHr*!N"} F# jCEq 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
ooomi"u
A(q~{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|VTWw<{LX class unary_op : public Rettype
V/`#B$6 {
l{nB.m2 Left l;
)\um"l*\c public :
=]!8:I?C< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,D:iQDG^ _2]e1_= template < typename T >
F<h&3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$eK8GMxZ# {
J f\Qf return FuncType::execute(l(t));
?nB helW^ }
(hpTJsZ :[A?A4l template < typename T1, typename T2 >
|}M~kJ) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pZc9q8j3 {
R"m.&%n return FuncType::execute(l(t1, t2));
7YMxr3F }
imo'(j7 } ;
YnKFcEJrT .Ql;(Wyl %T3j8fC{s 同样还可以申明一个binary_op
hCU)W1q# p#ZMABlE,P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'
%bj9{(0 class binary_op : public Rettype
lf?Z{^ {
TjKzBAX Left l;
F;cI0kP=> Right r;
F(T=WR].o public :
db{NKwpj' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j%6|:o3G( F6RyOUma template < typename T >
M/n[& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~z\pI|DQ {
mJwv&E return FuncType::execute(l(t), r(t));
O{;M6U8C\ }
vN{vJlpY 1h#w"4 template < typename T1, typename T2 >
I'KR'1z 9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h-z%C6 {
)v*v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
0-8ELX[# }
$=\oJ-(!@S } ;
@qg0u#k5 ~0VwF ]3gYuz| 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
~@b9
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wo,""=l DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
MuCQxzvkhf 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
`77;MGg* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
v&t`5-e-A 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
OhA^UP01- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
p[ks} mca@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
rC=p;BC@dD 下面是修改过的unary_op
;cS~d(% G:E+s(x template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@oe3i class unary_op
"uV0Oj9: {
+=n
x|:no Left l;
#J%h!#3g Mft0Dj/ public :
9`nP(~ *X-~TC0
[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HB/
_O22 &%_y6}xIw template < typename T >
"Qiq/"h struct result_1
#C;#$|d {
:ofE8] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
B`RW-14g } ;
t[H _6) |Fh`.iT%c template < typename T1, typename T2 >
73!
x@Duh struct result_2
B}TInI%H {
[ *mCa:^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C%x(`S^/ } ;
a=}">=]7 ^)eessZ template < typename T1, typename T2 >
N7j]yvE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7|{%CckN
{
a$+e8> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a9mr-`< }
T }8r;<P6 h0y\,iWXb template < typename T >
S`'uUvAA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x~3>1Wr#M {
&9jUf:g J0 return OpClass::execute(lt(t));
+e{djp@m }
8V53+]c$Y skmDsZzw
} ;
~'PS| K>DnD0 ?j^?@%f0
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
`*uuB; 好啦,现在才真正完美了。
_If@#WnoyA 现在在picker里面就可以这么添加了:
]R2Z -2 K4VPmkG template < typename Right >
Is,*qrl : picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
eBLHT {
<O`q3u'l return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'%JMnU }
c'wU O3S 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。
U4mh! duiKFNYN c,[qjr#\> *}Ae9 R&-W_v+ 十. bind
Eb{4.17b 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。
Jn^Wzn[q 先来分析一下一段例子
ND99g 0ghwFo WLj_Zo*^x int foo( int x, int y) { return x - y;}
.+yJh bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
cbg3bi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lw/
m0}it 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。
PauFuzPP 我们来写个简单的。
c,u$tnE) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.q;RNCUt 对于函数对象类的版本:
XN 0RT>@ :h](;W>H template < typename Func >
!gA^$(=:" struct functor_trait
jAQ)3ON< {
^PCL^]W typedef typename Func::result_type result_type;
@v:ILby4- } ;
9M-]~.O 对于无参数函数的版本:
Z!5m'yZO enfu%"(K) template < typename Ret >
5SPl#*W struct functor_trait < Ret ( * )() >
ph$&f0A6Xc {
(x*2BEn| typedef Ret result_type;
1>O0Iu } ;
"~,(Xa3x 对于单参数函数的版本:
f*R_\ G%x,t- template < typename Ret, typename V1 >
,~68~_) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
a!6OE"?QQ {
iz|9a|k6x typedef Ret result_type;
<pa];k(IQL } ;
*^$N$t/2 对于双参数函数的版本:
e715)_HD P$#}-15?|_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
W} +6L| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
oY#XWe8Om {
IEKX'+t' typedef Ret result_type;
Z#E#P<&d } ;
d T-O8 等等。。。
;lPhSkD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"9Fv!*<-W c=c.p
i"s template < typename Func >
OKNs (H struct func_return
oz5lt4 {
!*QA;*e template < typename T >
C&MqUj"] struct result_1
}v|[h[cZ {
+Y%I0.?&5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^`C*";8Q } ;
&wWGZ~T I>(z)"1 template < typename T1, typename T2 >
b*%WAVt2T struct result_2
b|pNc'u:Cn {
@X / =. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
74!JPOpQH } ;
t"@|;uPAu } ;
uZ{xt6 f @RG3*3( 9~ .BH;ku 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ra,on&OP`* O8}s*} ] template < typename Func, typename aPicker >
Y&Nv>o_}5 class binder_1
Z-r0
D {
gZuR4Ti Func fn;
~d1RD aPicker pk;
q\b9e&2Y public :
7JK 'vT !c;p4B) template < typename T >
{>qrf: struct result_1
K^p"Z$$ {
!i lDR< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\$++.%0 } ;
_rWXcK3cjr tbt9V2U:"n template < typename T1, typename T2 >
63\>MQcLy struct result_2
:zTj"P>"I {
HH7gT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cyn]>1ZM } ;
JSP8Lu"n >L3p qK
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S6Xw+W02 S)1:*>@ template < typename T >
"PM:&v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}T(q "Vf~ {
J!qEj{ return fn(pk(t));
@o.i2iG }
.oOt(K+ template < typename T1, typename T2 >
%JU23c* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a*@Z^5f {
60gn`s,, return fn(pk(t1, t2));
mTu9'/$( }
5 BG&r*U } ;
CKK5+ W;*vcbP _25]>D$ 一目了然不是么?
Y{B_OoTun 最后实现bind
8TM=AV SVeU7Q6- ^,r;/c9A8 template < typename Func, typename aPicker >
NWX%0PGZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
H$'kWU*l {
Y\2>y"8>$x return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=<tEc+!T3 }
MZ[g|o!)v w'j]Y% 2个以上参数的bind可以同理实现。
[?(W7 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。
O-m}P AZP>\Dq 十一. phoenix
@)Y7GM+^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}Qu
7o :Gk~FRA| for_each(v.begin(), v.end(),
|iThgq_\z (
U*l>8 do_
Xm+3`$< [
`
R-np_ cout << _1 << " , "
Rla*hc~ ]
eJdQ7g[> .while_( -- _1),
X'p%$HsMG cout << var( " \n " )
[aUT # )
T7X2$ ' );
u01^ABn U9%nku4 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:
/R?uxhV 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
:H k4i%hGk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2Nzcej 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1e%Xyqb Vi~+C@96 D*b|(Oi template < typename Cond, typename Actor >
'\qr=0aW class do_while
UYLI>XSd {
dXN&<Q, Cond cd;
?XrTZ{5' Actor act;
vCr$miZ public :
f4^_FK& template < typename T >
`{;&Qcg6m struct result_1
Y)5}bmL {
`2+52q<FO typedef int result_type;
l0o_C#"<S } ;
<\
c8q3N \Fjq|3`<l do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
NV ~i4R*# Hc3/`.nt template < typename T >
e6a8ad typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7]53GGNO {
eeZ9 w~< do
7t/SZm {
RGOwm~a act(t);
*]u/,wCB }
yQ2[[[@k@ while (cd(t));
SpQ6A]M gm return 0 ;
WJ,ON-v }
=,9'O/br } ;
)8PL7P84 S}yb~uc, g*9>z) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
AX?6Q4Gq1 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。
oDK\v8w- 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。
7qp|Msf}, 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。
)f|6=x4 下面就是产生这个functor的类:
I>|?B(F j(N9%/4u 81C?U5 template < typename Actor >
]C^*C| class do_while_actor
yIP
IA%dJ {
6FAP *V; Actor act;
/pEkig7M public :
$80/ub:R do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Wb$bCR#?< `UPmr50Wq template < typename Cond >
;# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
B 8,{jwB } ;
ObnB6ShKi \`&fr+x A
2 )%+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~d]7 Cl 最后,是那个do_
jeNEC&J Er`PYE
J vN+!l3O class do_while_invoker
}2"k:-g {
nIT=/{oyi public :
*O2j<3CHf template < typename Actor >
uLht;-`{n do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
B(U`Zd {
*a4eL [ return do_while_actor < Actor > (act);
DO;
2)ZQ% }
L"0L_G } do_;
iddT. $cedO'] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
v'=APl+_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
)i>KgX 最后来说说怎么处理break和continue
BGS6uV4^> 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。
~b/>TKn+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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