一. 什么是Lambda
JNsK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7o;}"Y1 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,
Iw48+krm> J
\G8g,@ N7[i443a v/(< fI^ class filler
0/),ylCj {
WJhI6lu public :
0chBw~@*s void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
d*!,McBn } ;
`s.y!(`q W>h[aVTO 6r^(VT
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:
=b6Q2s,i ;BpuNB ;Cv x48 zfvl<"Rv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
uWgY+T <oO^w&G i)eub`uMy 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}7UE "y62Wo6m) ]$Z aS\m P=V~/,>SZ! 二. 战前分析
)<!y_;$A 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。
qQ^]z8g6P 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
<b{ApsRJf }yXa1#3 O'_D*? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8Kv=Zp,?` /* --------------------------------------------- */
"tm2YUG},s vector < int *> vp( 10 );
W4X=.vr transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
``0knr < /* --------------------------------------------- */
(L
q^C= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#Z8<H /* --------------------------------------------- */
@y)fR.!)1$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
F2lTDuk>C /* --------------------------------------------- */
:Oy9`vv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
v vOG]2z /* --------------------------------------------- */
& [4Gv61 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_g
3hXsA Un7jzAvQ XlR.Y~ 1?Wk qQ 看了之后,我们可以思考一些问题:
;}1*M ! 1._1, _2是什么?
#
bP1rQ0 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。
mpN|U(n 2._1 = 1是在做什么?
;CFI*Wfp 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。
>P/.X^G0 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。
O?rVa:\ P!1y@R>Ln
jsH7EhF{' 三. 动工
W}XDzR'< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7H9&\ur9+ "1WwSh}Z S9U`-\L0 MejM(o_kk template < typename T >
_6xC4@~h* class assignment
abx/h#_q {
qfx= T value;
3)p#}_u{ public :
^vfp; assignment( const T & v) : value(v) {}
?/5WM% template < typename T2 >
3~%9;.I3! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
z-ra] } ;
SW#
5px` eM{,B K-Y;[+#g1o 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
YyjnyG 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
sO,,i]a0 ~*ST fyFw _e7Y R+ aF]4%E class holder
+VCG/J {
#px74EeI\ public :
?45bvkCT template < typename T >
2tMe# V assignment < T > operator = ( const T & t) const
0z.oPV@ {
sWa`-gc return assignment < T > (t);
&,JrhMr\ }
W0R<^5_ } ;
..)O/g. )E;B'^RVR K!=Y4"5% 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:
F^fL 6Q"fRXM static holder _1;
>;:235'(M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7A<X!a "**Tw' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4"at~K`
Q 而不用手动写一个函数对象。
Py_yIwQqg p.~hZ+ x_ RoS&oGYqR *6IytWOX5 四. 问题分析
Wl\.*^`k 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。
bbddbRj; 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。
6QO[!^lY 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
leR-oeSO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~
HN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pMndyuoJl KxhMPvN' 五. 问题1:一致性
# 3UrGom 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
W:P"L 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|KY6IGcqV sVWOh|O[W struct holder
QMwrt {
3)cH\gsg9 //
__LR!F]=i template < typename T >
0 w Q'~8 T & operator ()( const T & r) const
X\sO eb:] {
m~c6b{F3Z- return (T & )r;
VC~1QPC9 }
40h } ;
FabgJu -]n\|U< 这样的话assignment也必须相应改动:
t}6QU ^__';! e template < typename Left, typename Right >
.6C9N{?Tqf class assignment
%'+}-w {
vJI]ZnL{ Left l;
'vCl@x$ Right r;
= j)5kY` public :
[/E|n[Bx assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[L(qrAQ2|z template < typename T2 >
wB'GV1|jL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'rl?'~={p } ;
e\)r"!?H` &;3iHY; 同时,holder的operator=也需要改动:
f(S9>c2 U-+o6XX template < typename T >
%/; *Ewwb assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+6~ut^YiM. {
<Fo~|Nh| return assignment < holder, T > ( * this , t);
7up~8e$ _ }
T:/mk`> H^sImIEUT 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。
BcXPgM!Xqz 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
pgUp1goAU 8f`r!/j return l(rhs) = r;
emT/5'y 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。
\gCh'3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{HO,d{{ W79Sz}): template < typename Tp >
FHbyL\Q class constant_t
t4d^DZDh! {
5FMe & const Tp t;
xyzYY}PS public :
2p %j@O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\JLea$TM: template < typename T >
)gVz?-u+D const Tp & operator ()( const T & r) const
GAP,$xAaW {
mE"(d*fe' return t;
:@@aIFRv }
]621Z1 } ;
4$oDq dD351!- 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0<FT=tKm 下面就可以修改holder的operator=了
EQ [K x1`4hB template < typename T >
"W^+NeLc assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
gT_tR_g {
h~pQ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Yr)<1.K4,M }
#J'V,_wH 7S/\;DF 同时也要修改assignment的operator()
yz7Fe Nr"gj$v template < typename T2 >
A$3ll|%j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W"!{f 现在代码看起来就很一致了。
Egt !N #g#[|c. 六. 问题2:链式操作
.QW@rV:T 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7}L.(Jp9 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
lJ
Jn@A 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
PR3i}y> 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
6o.Dgt/f 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ntxaFVD Nt,:`o | template < typename T >
IOddu2.( struct result_1
0" F\V {
a! 3e Z, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
LGh# } ;
HDi_|{2^ SFjR SMi 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
f"-3'kqo GJ\bZ"vDo template < typename T >
/$d#9Uv struct ref
Y)68 {
4(? Z1S typedef T & reference;
cTja<*W^xv } ;
KFBBqP template < typename T >
*X!+wK-+ struct ref < T &>
Gvl,M\c9- {
Mw`S.M. B typedef T & reference;
]tNB^ } ;
LfvNO/:, ,(B/R8ZF~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
emHaZhh p
~pl| template < typename T >
e7yn"kd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/Yj; '\3 {
pS "A{k)i return l(t) = r(t);
*SYuq) }
4N)45@jk[ 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。
F?Fxm*Wa/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
UNA!vzOb
_ 'K6S 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
Y,m=&U _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m~tv{#Y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
79uAsI2-Y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~zoZ{YqP 最后的布局是:
S;"$02] Add
J;k8 a2$_ / \
E J&w6),d Divide 5
r*c x_** / \
=%S*h)}@ _1 3
YRu/KUT$ 7 似乎一切都解决了?不。
VVe^s|~Z 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。
RgD:"zeM 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。
v2ab84
C* 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:
,Vy_%f $\aJ.N6rb template < typename Right >
To;r#h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
yPf,GB" Right & rt) const
~X-v@a {
|[@v+koq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0?''v>% }
:cA8[! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Hv*+HUc(: XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
;73{n*a$ 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。
`^)oVs 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。
v<ati c 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。
+FC+nE}O 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?
2UMX%+ "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:
8#|PJc n[7= template < class Action >
@`nU=kY/ class picker : public Action
0KN'\KE {
BO>[\!=y public :
v807)JwS picker( const Action & act) : Action(act) {}
(r-PkfXvIf // all the operator overloaded
;m"R.Q9* } ;
acI%fYw5p` CtHsi8m 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。
2U3WH.o 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:
IIAm"=* Y+C6+I<3 template < typename Right >
([NS% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-e.ygiK.`S {
>L^2Z* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-l<[CI }
]eI|_O^u ej[Y
`N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|iVw7M: 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。
W3xObt3w\ Qv@)WJ="-0 template < typename T > struct picker_maker
i+|/V[ {
3JZ9 G79H typedef picker < constant_t < T > > result;
zrV~7$HL } ;
uXdR-@80* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(X|lK.W y {
CMfR&G,) typedef picker < T > result;
-V52?Hq } ;
}^PdW3O*m, 2*Mu"v, 下面总的结构就有了:
e9eBD 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。
AE4>pzBe 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。
Y~
Nt9L picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@|}=W Q 至此链式操作完美实现。
Ns-3\~QSi G TW5f mk
+BeK 七. 问题3
{&h= 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。
@qB1:==@7 AAK}t6 template < typename T1, typename T2 >
#+;0=6+SM ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I z)~h>-F {
$,jynRk7q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
l_ycB%2e^ }
[4HOWM>\ /pz(s+4= 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
yV5AVMo L)_L#]Yy template < typename T1, typename T2 >
BoXGoFn struct result_2
Jek)`D {
^qPS&G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Ok_)C+o } ;
#zKF/H|_R \E,Fe:/g 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
yQ+C}8r5 这个差事就留给了holder自己。
{pEbi)CF,} U=ie|
3 nNcmL/( template < int Order >
/ Hexv#3 class holder;
zbP#y~[ template <>
/N`E4bKBR class holder < 1 >
lISu[{b? {
sme!!+Rd public :
m>-(c=3 template < typename T >
:_+Fe,h>| struct result_1
9h'klaE( {
fu7J{-<<R typedef T & result;
0V?:5r< } ;
qjd8Q template < typename T1, typename T2 >
t5 struct result_2
#'Lt_Yf! {
X"
;ly0Mb typedef T1 & result;
44_CT?t< } ;
wvNddu>@ template < typename T >
ceGo:Aa<) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
JS! {
+vCW${U return (T & )r;
[&p^h }
%-~T;_. template < typename T1, typename T2 >
} T1~fa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$,B@yiie {
UZqk2D return (T1 & )r1;
oS_<;Fj }
.+hM1OF`x } ;
""^.fh a
|+q:g0M template <>
kDr0D$iE class holder < 2 >
b7? 2Pu {
[l X3":) public :
`)s>},8W! template < typename T >
7=x]p struct result_1
z'ZGN{L {
qddP -uN typedef T & result;
9% AL f 9 } ;
m8njP-CZ template < typename T1, typename T2 >
W]DZ' struct result_2
IMay`us]:8 {
'74-rL:i typedef T2 & result;
o%\pI% } ;
ok7yFm1\ template < typename T >
@}@J$ g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
I!sB$=n {
&GH,is return (T & )r;
['rqz1DL5 }
b
ZEyP
W template < typename T1, typename T2 >
GS4
HYF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ce\ F~8y {
\Q<Ur&J]% return (T2 & )r2;
0 SeDBs }
C) "|sG } ;
*R^u lp[W h_Cac@F0 -(fvb 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
*k#M;e 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
pu +"bq 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
aPMqJ#fIr aD:vNX return l(i, j) = r(i, j);
KW.QVBuVO# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(C
EXPf 4_w+NI,; return ( int & )i;
&18CCp\3)c return ( int & )j;
__,1;= 最后执行i = j;
:D'#CoBA 可见,参数被正确的选择了。
+B#3! @fWmz,Ngl UR&Uwa&. c~+;P(> Z'~yUo= 八. 中期总结
v8xNtUxN 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
6T5nr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Cq,ox'kGl 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
YdK]%% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
PDnwaK 3./4] _p RrDNEwAr OyG$ ]C !`G7X (&G4@V d 九. 简化
^"h`U'YC 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。
tGs=08` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
IP` ;hC 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:
N +9`'n^x 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1cyX9X +-*/&|^等
/M-%]sayj 2. 返回引用。
Q-!a;/ =,各种复合赋值等
/ ` 7p'i 3. 返回固定类型。
;@@1$mzK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
IZ;%lV7t 4. 原样返回。
rI5)w_E? operator,
DM*mOT 5. 返回解引用的类型。
I4Ys,n operator*(单目)
U.
1Vpfy 6. 返回地址。
xrK%3nA4s" operator&(单目)
x-5XOqD{' 7. 下表访问返回类型。
f-?00*T operator[]
M<,E[2op 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>y&4gm operator<<和operator>>
`R]9+_"N s wdW70 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
,?+rM ; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"mnWqRpX Z%Nl<i template < typename Left >
L!7*U.+ struct value_return
qF{u+Ms {
8}0W_C U, template < typename T >
!Q`GA<ikv struct result_1
J>P{8Aw {
n:GK0wu.s
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
I-NzGx2u } ;
PF-7AIxs" K
YFumR template < typename T1, typename T2 >
*sqq] uD struct result_2
.Z}ySd:X {
h'x|yy]@3 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
oY:6a } ;
9&=~_,wJd } ;
`/'Hq9$F<" 5A:mu+Iz6H 8VJUaL@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5uK:f\y)l vMXS%Q 下面我们来剥离functor中的operator()
}Lx?RU+@= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
J 21D/#v XQhBnam%
return l(t) op r(t)
j(!M return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2B7X~t>8a return op l(t)
xn&G` return op l(t1, t2)
<@}~Fp@ return l(t) op
zxtx~XO return l(t1, t2) op
2;G^>BP< return l(t)[r(t)]
\+E{8&TH' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
31LXzQvFG
euS"C* 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:
edqek jh 单目: return f(l(t), r(t));
8kw`=wSH> return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
rS>JzbWa 双目: return f(l(t));
Z;bzp3v return f(l(t1, t2));
=N`"%T@= 下面就是f的实现,以operator/为例
]&1Kz
2/ 3~\mP\/4v struct meta_divide
\iAkF`OC {
rLNo7i template < typename T1, typename T2 >
g*b`V{/Vw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]5lp.#EB
{
k+2~=# return t1 / t2;
mvI[=e* }
&AmTXW } ;
"w0> vBUx)l 这个工作可以让宏来做:
RF
4u\ \
(bi}?V* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@^:R1c![s template < typename T1, typename T2 > \
uh3%}2'P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G}CzeLw 以后可以直接用
\~1M\gZP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
w:
~66 TCI 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
q_5k2'4K (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。。。)
716JnG> IMjnj|Fj !Ac <A. 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
U(DK~#} 8*3<Erv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l [?o du4 class unary_op : public Rettype
]:JoGGE a0 {
]S4kWq{ Y Left l;
a|`Pg1j# public :
KFdTw{GlJ7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^!-*xH.dK [!4p5; template < typename T >
rIg1]q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rG1l:Z) {
Y@N}XH<4R return FuncType::execute(l(t));
(7q!Z!2 }
;wIpch e FyX\S= template < typename T1, typename T2 >
S,Boutd typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s_-G`xT>{ {
$*^Ms>Pa_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
R+FBCVU&TJ }
D(D:/L8T, } ;
Rz1&(_Ps D\ ]gIXg fn
)m$\2 同样还可以申明一个binary_op
.v%H%z~Rl# sPn[FuT>+s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EA9`-xs| class binary_op : public Rettype
g4( B=G\j {
mL`,v
WL/` Left l;
|GtTz& Right r;
@FKNB.> public :
+M! f}=H
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
pi:%Bd&F r k;k:<c template < typename T >
^AK<]r<?L? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zE5%l`@|o {
XeDiiI return FuncType::execute(l(t), r(t));
Vu0jNKUV }
K O "U5v "5u*C#T2$ template < typename T1, typename T2 >
1GKd*z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[!p>Id
{
-?`^^v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
= ;#?CAa: }
DVt;I$ } ;
+uKh]RP vO!p8r
F PXG)?`^NX 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
S\K;h/;V 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^%V'l-}/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`P<}MeJ\l 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。
PjNOeI@G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>&3M
#s(w 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。。。
yjlX@YXnw 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L\}o(P( 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)
Cqy84!Z< 下面是修改过的unary_op
p9Zi}!
U|.kAI* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
QNn\wz_) class unary_op
_0ki19rs {
Z
.VIb| Left l;
p/L|;c ?U.+SQ public :
G#-t&gO3 }Tf~)x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
A@xa$!4} G vMhgG=D template < typename T >
F7lhLly struct result_1
SYd4 3PA {
"s[wLclfG typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8)HUo?/3 } ;
UZ7Zzc#g gKoB)n<[ template < typename T1, typename T2 >
O4J <u-E$ struct result_2
[E<NEl* {
=V~pQbZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6U5L>sQ } ;
RhR{EO PNY"Lqj template < typename T1, typename T2 >
5'wWj}0!% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@ -CZa^g {
|N, KA|Gdq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
I WKq_Zjkz }
F,+nj?i! vFm8 T58 7 template < typename T >
-l)vl<} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
? cU9~= {
KGb:NQ=O6i return OpClass::execute(lt(t));
.Qk T-12 }
))m\d * RQhS]y@e } ;
r(WR=D{ +.^BM/z^O t4(Z@X$ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
+*&bgGhT 好啦,现在才真正完美了。
pFb}5Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
1) 7n
( vOIK6- template < typename Right >
A)
{q7WI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
& -L$B
{
UW%zR5q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1;8=,& }
D! TFb E 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
ramYSX@ N?7MYP MYNNeO VwJ A C#<b7iMg 十. bind
mQ(6ahD U 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,F}\njL
先来分析一下一段例子
tDw(k[aK@ z OwKh>] UF37|+"E int foo( int x, int y) { return x - y;}
b7-M'-Km0_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;;>hWAS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
rywui10x* 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
pUbf]3 t 我们来写个简单的。
L_4c~4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
; '6`hZ 对于函数对象类的版本:
WEy$SN+P 9O(vh(C template < typename Func >
0Va+l)F struct functor_trait
ZAATV+Z {
DzZEn]+zt typedef typename Func::result_type result_type;
>Sc)?[H } ;
_[%2QwAUj* 对于无参数函数的版本:
J>D+/[mFt ctg U template < typename Ret >
S7oPdzcU- struct functor_trait < Ret ( * )() >
}-` N^ {
1,Ams typedef Ret result_type;
v=m!$~ } ;
@QOlo-u 对于单参数函数的版本:
1f}YKT ZVu_E.4. template < typename Ret, typename V1 >
QjT$.pUd struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
f6/<lS oW {
&~4;HjS typedef Ret result_type;
}+mIP:T } ;
#BPJRNXd 对于双参数函数的版本:
eR1SPS1+ ,s ` y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Z%&$_-yJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
sF. oZ> {
|)TI&T;k typedef Ret result_type;
"Yp:{e } ;
J[|4`GT 等等。。。
&,DZ0xA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
dw*PjIB9x UTWchh template < typename Func >
Tumv0=q4wd struct func_return
"mk@p=d {
DtEvt+h template < typename T >
y<9' 3\ struct result_1
pVm]<jO {
q\DN8IJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YL?2gBT } ;
4*0C_F@RX sA(d_Yu_ template < typename T1, typename T2 >
wak:"B[ struct result_2
jmORKX+) {
?T1vc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CJa`[;i0y } ;
pH9xyN[:a } ;
isBtJ7 \Sc Bm>>-nG; rtSG-_[i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]3D>ai? EjA3hHJ template < typename Func, typename aPicker >
F>F2Yql&W class binder_1
C(%b!Q,2 {
H^3f!\MC;o Func fn;
AT6o~u!WU aPicker pk;
\k4em{K public :
B}(r>8?dm /nq\*)S#& template < typename T >
aRV.;S struct result_1
WWEZTFL:j {
#"qP4S2 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N%f%
U } ;
n 9>**&5L C^IPddw> template < typename T1, typename T2 >
A:$4cacu9 struct result_2
V|{\8&2 {
P.y06^
X}A typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0:iR=S } ;
#lfW0?Y' oBS m>V binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F$sDmk# +^<s' template < typename T >
_j\GA6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P @Jo[J< {
%O|+`" return fn(pk(t));
0SV<Pl^ }
+$YHdgZ. template < typename T1, typename T2 >
7gc?7TM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZX8AB {
"Cz0r"N return fn(pk(t1, t2));
Jn&^5,J]F8 }
wS7nTZfw } ;
v]GQb 1 2VSzIm S[;d\Z]~ 一目了然不是么?
}`pxs 最后实现bind
F~$ay@g [.Rdq]w6 yU"lJ>Eh}} template < typename Func, typename aPicker >
uXo uN$& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ge4Qa K {
<nk9IAH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;Rf@S$ }
V7"^.W* F{G.dXZZ< 2个以上参数的bind可以同理实现。
/UqIkc 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。
4 KX\'K 4aiI&, 十一. phoenix
*e25!#o1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
qKD
Nw8> b5S4C2Ynq for_each(v.begin(), v.end(),
fm0]nT (
ffQm"s:P do_
:+_ [
eakQZ-Q cout << _1 << " , "
r3NdE~OAi ]
"x0/i?pqa .while_( -- _1),
D0}r4eA cout << var( " \n " )
kQ`p\}7_ )
:Vy*MPS5 );
m%cwhH_B FL{$9o\@ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
?J@P0(M# 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
G ?Hx"3:? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
hCb2<_3CR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u[HamGxx$u 0VZC7@ 4(dgunP template < typename Cond, typename Actor >
mpNS}n6 class do_while
feJl[3@tO {
!'#GdRstv Cond cd;
@\WeI"^F8 Actor act;
||))gI`3a public :
#}lWM%9Dy template < typename T >
<Gna}ALkg struct result_1
z22:O"UHa {
(]` rri*^ typedef int result_type;
20]p< } ;
?IG[W+M8 8},: do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
z?@N+||,. Nt|Fw$3*5{ template < typename T >
"r~/E|Da< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`B~zB=} {
\hWac%# do
_3IRj=Cs {
81H9d6hqcD act(t);
S%jW}v'; }
X"sJiF S while (cd(t));
H*P[tyz$ return 0 ;
{DapXx }
q8!]x-5$6j } ;
YkbuyUui *c>B-Fo/D 0YC|;`J 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6 rWb2b 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。
'6cXCO-_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。
";;!c. !^ 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。
lPD&Doa 下面就是产生这个functor的类:
y'!"GrbZ uvAJJIae' DkSs^ym template < typename Actor >
uu.}<VM.1 class do_while_actor
?r{hrAx {
fB 0X9iV6j Actor act;
6OB3%R'p public :
h\2iArw8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
F'-XAI
<3 +sV~#%% template < typename Cond >
/I((A/ks picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
yp[,WZt } ;
phQ{<wzwp s\< @v7A FKPR;H8> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
*I[tIO\ 最后,是那个do_
: H:Se aU@1j;se@ E
$P?%<o class do_while_invoker
Dr76+9'i {
JLt%G^W> public :
^X?uAX-RP| template < typename Actor >
"lrQC`? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^ FM {
7?D?s!%\ return do_while_actor < Actor > (act);
>=:^N-a }
_Ie:!q } do_;
sm;kg= H@u5& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
e,r7UtjoxR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s7 sTY 最后来说说怎么处理break和continue
a`[9<AM1# 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。
{5fL!`6w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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