一. 什么是Lambda
=O'%)Y& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
hCvLwZ?LF 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,
r=H\4%P4 2au(8IWu Nx (pJp{S $0S" Lh{ class filler
j _9<=Vu {
>.wd) public :
Vv)E41
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[O+^eE6h } ;
S@G{|. )2 U8$dG)PhA 9PGR#!!F$ 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:
Cbg#Yz~/ B{UoNm@ sAN:C{ F4<2.V)#- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G1^!e j %PdYv _5 MVv^KezD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/^eemx 8Pdnw/W rHBjR_L.2 VrE5^\k<a 二. 战前分析
1LIV/l^}f 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。
ftH%, /, 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
TIhzMW\/K :;WDPRx Eg29|)qsz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5YH
mp7c-z /* --------------------------------------------- */
wVJFA1 vector < int *> vp( 10 );
Ahbu >LPk transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
J+NK+,_*M /* --------------------------------------------- */
Ry S{@=si sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@d^h/w /* --------------------------------------------- */
(4f9wrK int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"3 oU
(RA /* --------------------------------------------- */
7-IeJ6,D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|<
FCt-U /* --------------------------------------------- */
"jc)N46 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[_hhC `DllW{l Bg0cC _";pk _ 看了之后,我们可以思考一些问题:
xy3%z 1._1, _2是什么?
vl~ 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。
`srZ#F5 2._1 = 1是在做什么?
.);:K 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。
O:p649A 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。
dTQvz9 C }/r%~cZ U*:'/. 三. 动工
eniR} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
AR6vc =?Md&%j I8]NY !'cW PM>XT template < typename T >
}F`2$Q+CW class assignment
",V5*1w {
^tcBxDC"] T value;
slfVQ809 public :
(b}7Yb]#c assignment( const T & v) : value(v) {}
nnl9I4-O template < typename T2 >
O~'yP@&` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
J\D3fh97- } ;
$QBUnLOek& z35Rjhj9 yP4.Z9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\U>Kn_7m 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
E"&9FxS]^ PuCA
@qY 8~#Q * mxA )r5sx class holder
J4 #]8!A {
{~I_rlo n public :
"1Aus template < typename T >
8mLU ~P
| assignment < T > operator = ( const T & t) const
4PM`hc {
q#3X*!) return assignment < T > (t);
:?k=Yr }
mJR
T+SZ } ;
@\}36y }?kO<)d q:sR zX 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:
Vp{2Z9]} [V0 h9! static holder _1;
%pQ o%<d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2<@!m@ :ygz/L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!T. @ 而不用手动写一个函数对象。
vGT.(:\-, }*R6p?L5 7"i*J6y* eJp-s" % 四. 问题分析
9'h^59 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。
!OgoV22 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。
[`\Qte%UH 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'FFc"lqj 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:K:gyVrC 下面我们可以对这几个问题进行分析。
uwA3!5 TN`:T.B 五. 问题1:一致性
uI&M|u:nT 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?|
xR`2+t&t 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
j pv,0( cSk}53 struct holder
", ) {
mDfWR //
]t;5kj/ template < typename T >
zAUfd[g T & operator ()( const T & r) const
TeqsP1{? {
Q*(o;\s return (T & )r;
Mwc3@ }
{2@96o2} } ;
jMbK7
1K% q:.BY}X9 这样的话assignment也必须相应改动:
LWV`xCr8R =
g}yA=. template < typename Left, typename Right >
=LnAMl#9 class assignment
l:f
sZO4 {
?s33x# Left l;
gwNkjI=, Right r;
Q~_x%KN/` public :
}L9j`17 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`Cxe`w4 template < typename T2 >
ow[qpP[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
nVzo=+Yp } ;
V}qmH2h q|J] 同时,holder的operator=也需要改动:
\/v$$1p2 --kK<9J7 template < typename T >
sKO
;p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)zo ;r!eP {
I#U44+c return assignment < holder, T > ( * this , t);
j83
V$
Le }
_@2G]JD ]EQ/*ct 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。
yk2j&}M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`l"~"x^Rr Z]BRMx return l(rhs) = r;
gBu4`M 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。
lV'83 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=w-H ) aK'r=NU template < typename Tp >
;zDc0qpw class constant_t
hgGcUpJy? {
mGvP9E"& const Tp t;
4>* `26 public :
J~.kb k constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
qa6~N3* template < typename T >
f6nltZ const Tp & operator ()( const T & r) const
6! 'Xo:p {
ez{&Y>n return t;
7I|Mq }
+F|[9o z } ;
9OUhV[D cqudF=q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
rY}ofq7b 下面就可以修改holder的operator=了
p~IvkW>ln) d%bL_I) template < typename T >
tO7{g assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
T*m21< {
p<4':s;* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~vmY2h\ }
)
|vFrR k
W ,|> 同时也要修改assignment的operator()
v0=~PN~E ,dBI=D' template < typename T2 >
z/b*]"g, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
4<|u~n*JF 现在代码看起来就很一致了。
{SV$fl; 7[LC*nrr 六. 问题2:链式操作
:Kiu*&{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&kvVMnok 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
qb&*,zN 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
t
At+5H 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
J++D\x#@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)Pq.kn{Sp K4BMa]/U template < typename T >
X*KT=q^?n struct result_1
|4vk@0L {
P;Ox| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
]7;;uhn` } ;
']Z8C)tK xpz
Jt2S 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
dkjL;1 Jp- hFD template < typename T >
\Z8!iruN struct ref
{`VQL 6(i
{
h.nz kp5 typedef T & reference;
A@UnrbX: } ;
bPNsy@"6 template < typename T >
a'BBp6 struct ref < T &>
1Q<a+
l {
Yh=Zn[U typedef T & reference;
\T0`GpE } ;
X`&E,;bIb D$\ EZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$3>|RlxYA Go4l#6 template < typename T >
5zU$_ M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9V~yK? {
x)*[>d2yd return l(t) = r(t);
rlD@O~P4 }
Ch3##- 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。
U/>5C: 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
EOL03N $\H>dm 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
#]rw@c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Ab`G b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#ed]zI9O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6*$N@>8& 最后的布局是:
_wIAr Add
fw<'ygd / \
^#+9v Divide 5
/=%4gWtr / \
NJ.kT uk _1 3
`g7'
)MSy 似乎一切都解决了?不。
q07>FW R 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。
;RXv%ML 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。
]Sh&8 # 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:
][3 "xP ctf'/IZ5 template < typename Right >
-
0zo>[c/p assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$/Mk.(3'P Right & rt) const
~34$D],D {
QeGU]WU{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1z)+P1nH] }
6(.&y; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-szvO_UP 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。
=3FXU{"Qi4 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。
\-^3Pe, 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。
OA+W$ 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。
;kY=}=9 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?
NFQ0/iuW 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:
%BL +'&q 4WLB,<b} template < class Action >
,W.O*vCA class picker : public Action
Mf?4 `LM {
-Jb
I7Le public :
#p^D([k
\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
uy$o%NL-7 // all the operator overloaded
7JbN WN } ;
W*P/~U= ,\VNs'j Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
3 Tt8#B 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
k7j;'6 56fcifXz@ template < typename Right >
>d=k-d picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!+i {
{9(N?\S1`a return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o^Ms(?K%t }
44!bwXz8 E]bjI$j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>scEdeM 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。
tYnNOK*| xSw ^v6!2 template < typename T > struct picker_maker
Ax&+UxQ0| {
~#wq sm typedef picker < constant_t < T > > result;
$N~8^6 } ;
)F:hv[iv template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
TtHqdKL {
o_?YYw-: typedef picker < T > result;
-q[?,h } ;
7uYJ_R ?]:3`;h3 下面总的结构就有了:
^;L;/I[- 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。
\MnlRBUM, 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。
^27r-0|l^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^hU7QxW 至此链式操作完美实现。
RK|C* TCnl gVO[R6C5C F;kNc:X`) 七. 问题3
!iMsTH<
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。
y:xZ(RgfF Iu=iC.50} template < typename T1, typename T2 >
<J\z6+,4E ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pbJs3uIR {
z`lDD return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Wfp[)MM; }
L \pe <`BUk< uf# 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:
$cnIsyKWY 60Y&)UR template < typename T1, typename T2 >
gz8<&*2 struct result_2
@`)A) {
@Kp2l<P typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kf';" } ;
-r[l{ce 8@Pv
nOL 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
"+p_{J/P 这个差事就留给了holder自己。
|*Hw6m c{zQX0 >a[)F template < int Order >
q'[5h>Pa class holder;
4&}LYSZl template <>
G;MmD?VJ g class holder < 1 >
H{yeN 5
{
u[})|x*N public :
FgLV>#)- template < typename T >
2]hQ56Yv3 struct result_1
8e x{N3 {
Hr:WE+' typedef T & result;
LNtBYdB`pK } ;
iCnKQG template < typename T1, typename T2 >
,@Xl? struct result_2
\IIR2Xf,K {
n)gzHch typedef T1 & result;
k68\ _ NUL } ;
-b8Vz}Y template < typename T >
ckS.j)@.c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-m3O\X {
V^[o{'+ return (T & )r;
hIE$u t + }
oIN!3 template < typename T1, typename T2 >
\}Z5}~S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8A#qbBD {
P-.>vi^+ return (T1 & )r1;
7']n_-fu }
IOtSAf } ;
'(r/@%=U !K'j[cA^ template <>
(w}iEm\b class holder < 2 >
)[i0~o[ {
W$=Ad * public :
;N#d'E\ template < typename T >
*F[@lY\p struct result_1
R5(<:] {
VyK[*kyN typedef T & result;
,3 =|a|p } ;
},lHa!<^ template < typename T1, typename T2 >
8>%:MS" struct result_2
f%<kcM2 {
Cz` !j typedef T2 & result;
p3`ND;KQ } ;
n=qN@u;Fi# template < typename T >
4$ya$Y%s% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Js.2R$o =* {
Y[#EFM return (T & )r;
}rRf4te }
~.;+uH<i template < typename T1, typename T2 >
YMb\v4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>)\x\e {
m^I+>Bp/: return (T2 & )r2;
'B>fRN }
AwN7/M~' } ;
I&%{%*y I?r7dQEm {}RE;5n\[' 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> >。
PT4Wox9U 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
6aRPm% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
g<(3wL," LhO%^`vu return l(i, j) = r(i, j);
z><uYO$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M$iDaEu- Z\c^CN return ( int & )i;
_$g6Mj]1z return ( int & )j;
iZm#
"}VG 最后执行i = j;
4LO4SYW7 可见,参数被正确的选择了。
HtY0=r )lh48Ag0t; iYJ: P 5G
@ s F-{( 八. 中期总结
F<H[-k*t/ 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:
Av6=q=D 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
HmlE Cx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
])Rs.Y{Q5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
VAPRI\uM; `Tw DR6& ~xfoZiIA} NX.%Rj* EC#4"bU`'2 ,6TF]6: 九. 简化
mXAGa8##j 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。
2w"Xv,*.'i 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k%2woHSu& 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:
P5;n(E(19 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!A_<(M< +-*/&|^等
B"KDr_,, 2. 返回引用。
dRC
RB =,各种复合赋值等
wMc/Og 3. 返回固定类型。
kHMD5Q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
N!me:|Dn 4. 原样返回。
wwmHr!b:6 operator,
X~+AaI:~K 5. 返回解引用的类型。
xwvg@ operator*(单目)
EY+/
foP 6. 返回地址。
< 7 operator&(单目)
{p.D E 7. 下表访问返回类型。
3QM; K^$ operator[]
w2 %u;D% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
fyHFfPEE operator<<和operator>>
'?$N.lj$d /w[B,_ZKTk 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。
"&9L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xbUL./uj 5l_ >QB template < typename Left >
(_2Iu%F struct value_return
+`jI z'+ {
ahJ-T@ template < typename T >
TTGk"2
Q' struct result_1
"Sx}7?8AB {
y&A0}>a:d typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
oY
NIJXln } ;
}253Q!f ~%gO +qD template < typename T1, typename T2 >
Ku'OM6D< struct result_2
I| Vyv {
/kZ{+4M typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'J[n}r } ;
X6h@K</c^: } ;
(v/mKG yg yiT)m]E
d TK! D=M 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5Yxs_t4 &PE/\_xD_ 下面我们来剥离functor中的operator()
NI<;L m 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&<Iyb}tA? `qXCY^BH2 return l(t) op r(t)
E\$7tXQK6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ox|K2A return op l(t)
U-]Rm}X\M return op l(t1, t2)
9sQ#v-+Yx return l(t) op
E:7R>.g return l(t1, t2) op
mQ$a^28=qR return l(t)[r(t)]
l^~E+F~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Jm#mC }Cs.Hm0P 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
r}>q*yx: 单目: return f(l(t), r(t));
Tr\6AN?o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
BdMmeM2h 双目: return f(l(t));
V
eD<1< return f(l(t1, t2));
'c[|\M!u 下面就是f的实现,以operator/为例
DTx!# [ o)B`K." struct meta_divide
v,eTDgw {
jsp)e= template < typename T1, typename T2 >
tMy<MO)Ei static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
U07G&?/ {
tJ qd return t1 / t2;
AiDV4lHr }
=cP7"\ } ;
BH;7CK=7R ~ZxFL$<'3 这个工作可以让宏来做:
)8,) &F vG2&qjY1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:c?}~a~JO( template < typename T1, typename T2 > \
U%PII>s'# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~#]$YoQ&O 以后可以直接用
3Yb2p!o DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ZH
s' # 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
<T^:`p/]4 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
I\y=uC
}Ghh%] .a@>1XO 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
E0lro+'lS 5H{dLZ], template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XX9u%BZ~ class unary_op : public Rettype
o$XJSz|6 {
f7du1k3 Left l;
WVMkLMg8d public :
MJ%gF=$X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{>]7xTpwZ "d3qUk template < typename T >
jmkVolz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~N!-4-~p {
gX'nFGqud return FuncType::execute(l(t));
5 0KB:1(g }
OS{j5o &pk&8_=f template < typename T1, typename T2 >
-~HyzX\cZB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bMjE@S& {
ajJ+Jn\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
5h!ZoB)n }
FCp\w1+ } ;
wJ}9(>id* ^{l^Z
+b.
p]^?4 同样还可以申明一个binary_op
]!mC5Ea ;*AKeI2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[W*xPXr* class binary_op : public Rettype
i,R+C.6{ {
F,)\\$=, Left l;
U%qE=u- Right r;
3B^`xnV public :
kCVO!@yZz binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N5%Cwl6i I<}<!.Bc! template < typename T >
?E2$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F?jFFwim {
QVq+';cG return FuncType::execute(l(t), r(t));
/t$J<bU }
ch-.+p3 qVe&nXo template < typename T1, typename T2 >
0DQ\akh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>I&'Rj&Mc {
3{/Y&/\"'^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6
h%%? }
h!4jl0oX] } ;
g/_j"Nn )_-EeH ka UEv\T 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
P-2 5]- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y$h.k"x` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#|ILeby 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。
R4x!b`:i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
))xyaYIZkk 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。。。
li j>u 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{OBV+}# 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)
']'V?@H]4 下面是修改过的unary_op
$T-Pl57 9cMQ51k)E template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
hALg5.E{T class unary_op
/ZpwJc`e {
) Z^b)KAk Left l;
8gK
<xp B*c@w~E public :
4eh~/o&h W5c?f, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y2=`NG= s(u,mtG template < typename T >
k __MYb struct result_1
NB@TyU {
ROWrkJI>i typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E{B8+T:3 } ;
Zp'q;h_ K>_~zW nc template < typename T1, typename T2 >
|tVWmm^m struct result_2
*F)+- BB {
J4VyP["m typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6upCL:A~r } ;
90rY:!e =j&qat template < typename T1, typename T2 >
!8ch&cr)o+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*ke9/hO1i {
>x0) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^W)h=49PN }
4n9c qbZY[Q+F template < typename T >
:3h'Hr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
= 3("gScUj {
3{"M N= return OpClass::execute(lt(t));
fx#Krr@ }
R&P}\cf8T "gQA|NHwV } ;
+`_Km5= 8F(Vd99I >M-ZjT> 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
8RE" xJMff 好啦,现在才真正完美了。
%'vLkjI. 现在在picker里面就可以这么添加了:
zh60b{ u
^}R]:n template < typename Right >
+ia N[F$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
{%PgR){qR {
j7u\.xu9 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
hxX-iQya
}
1O@y
>cV 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。
;:l>Kac }g]O_fN7~ 2nsW)bd EDAVU y%NZ(Y,v 十. bind
=T3O; i 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
p+7ZGB 先来分析一下一段例子
*<rBV`AP oD?c]}3 }bM=)eUfX int foo( int x, int y) { return x - y;}
DI,8y"!5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
!c#~g0H+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
DwBKqhu 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。
Pi&8!e< 我们来写个简单的。
GDBxciv 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gPYF2m 对于函数对象类的版本:
%`b
%TH^ XI8rU)q template < typename Func >
]%I}hjJ struct functor_trait
Oqy&V&-C {
eABLBsx typedef typename Func::result_type result_type;
%hO/2u } ;
Uc>$w?oA 对于无参数函数的版本:
~Q36lR C;BC@OE template < typename Ret >
$EUlh^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
[L4s.l_# {
530Z>q typedef Ret result_type;
sPoH12?AL } ;
*!p#1fE 对于单参数函数的版本:
5L% \rH&N s J~WzQ template < typename Ret, typename V1 >
JS{trqc1d struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
v==]v2- {
2F-
]0kGR| typedef Ret result_type;
NJ ];Ck } ;
"1X@t'H38 对于双参数函数的版本:
gI5" \"T{ IP3%'2}- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uFH ]w]X struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
r)Dln5F {
ImZ!8# typedef Ret result_type;
DuV@^qSbG. } ;
AQR/nWwx 等等。。。
s+RSAyU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
M+ljg&fy f 3t&Bcw$ template < typename Func >
co-dq\P struct func_return
:i8B'|DN5 {
y/d/#}\: template < typename T >
.*_uXQ struct result_1
B!X;T9^d {
F\U^-/0, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,ag:w<km } ;
CpG]g>]L&[ ` 0}z
;&: template < typename T1, typename T2 >
;kv/(veQ1< struct result_2
[n!5!/g>j {
XI"8d.VR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K[/sVaPZ } ;
[8OQ5}do/ } ;
3|qT.QR`Z 6^vseVx Yj-JB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5:W5@e{ `N.^+Mvx- template < typename Func, typename aPicker >
I C?bqC+ class binder_1
Rz\:)<G {
{~u#.( Func fn;
m?4L>' aPicker pk;
brXLx+H8 public :
|'?./ F\lnG template < typename T >
Rx,Qw> # struct result_1
<[W41{ {
-<MA\iSP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QgZ`~ } ;
ljJi|+^$ qY^@^)b[ template < typename T1, typename T2 >
FWu[{X; struct result_2
T|fmO<e*n {
zJ9[),;7B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:#I7);ol } ;
\4qwLM?E^ ~,jBm^4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
C[0*>W8o byrK``f template < typename T >
vSf ?o\O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6Uik>e7? {
njoU0f1` return fn(pk(t));
) }.<lSw }
=iZj&B X template < typename T1, typename T2 >
czH`a=mjH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rQ+2 -|# {
8;vpa* return fn(pk(t1, t2));
o fw0_)!Q }
U0Q:sA U } ;
:
U:>X6f WhY8#B'? xP+HdA2X 一目了然不是么?
|1z?#@BH 最后实现bind
iJH;OV;P .PHz
Frxim template < typename Func, typename aPicker >
A3jT;D9Y% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
D;RZE {
aOWfu^&H: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ImnN&[Cu }
<ic%c/mN {y0 `p1 2个以上参数的bind可以同理实现。
%8N=4vTJ 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。
[
S_8;j 2wKW17wj, 十一. phoenix
&Fxw19[G Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'c")]{ iR`c/ for_each(v.begin(), v.end(),
e.<y-b? (
QL{{GQ_dn do_
v\;hI5WY [
3$E\B=7/U cout << _1 << " , "
265sNaX ]
#^Io9dAh .while_( -- _1),
L(Ffa(i cout << var( " \n " )
k%[pZ5.! )
WOgPhJ );
7G^`'oZ c(tX761qz 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
E@%X 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
w)u6J, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
D-GI rw{>5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`z?6.+C y66V`,e0 F_ Cp, template < typename Cond, typename Actor >
5*#!w1X class do_while
E$w2SQ {
k&kx%skz Cond cd;
uk\-"dS Actor act;
!VF.=\iH/ public :
g/2e Y$6Z template < typename T >
E}* struct result_1
`QIYnokL {
w&F/P]1 typedef int result_type;
|D
?}6z } ;
lN<,<'&^. VXpbmg!{S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P%- @AmO^_ n
qR8uL> template < typename T >
ND3(oes+;K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q!5 *)nw" {
!oDX+hd,%> do
{ 4(E
@ {
f-!A4eKe act(t);
$d[ xSwang }
%^r}$mfy:0 while (cd(t));
@H?_x/qBT return 0 ;
q')MKR* }
iHp@R-g } ;
ATdK)gG 0A7 qO1%xw I`O)I&KH 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
tk"+PTGJT 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。
4IW7^Pq`P 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。
}E}b/ulg1 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。
pu"`*NL 下面就是产生这个functor的类:
3O W)% (zm5
4
Vm y].vll8R template < typename Actor >
AhjUFz class do_while_actor
r-ldqj {
H,F/u&O Actor act;
0%9Nf!j public :
iyRB}[y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
x9c/;Q&m .7!n%Ks template < typename Cond >
7Z(F-B
+j picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<}^W9>u< } ;
GO=& L;n2,b E903T' 's 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S @EkrC\4n 最后,是那个do_
.>K):|Opv P[.BK |kUxTe class do_while_invoker
b0~AN#Es {
_-vf<QO] public :
/p=9"? template < typename Actor >
!+E|{Zj do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~}c`r 4 {
LOD'iiH6 return do_while_actor < Actor > (act);
x}w"2[fL }
(Oc[j{6q } do_;
R"au8f. 2hjR'6h"Y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1D,$Az~. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A1zqm_X5)P 最后来说说怎么处理break和continue
HlkG^:) 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。
Dn6 k,nVh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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