一. 什么是Lambda
44!bwXz8 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[xHK^JP 8F 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,
.^/OL}/~< ss*dM.b STO6cNi
T3\Q< class filler
@hk~8y]rz {
#fQStO public :
8kk$:8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
J:t1W=lJ3 } ;
1|2X0Xm{ (i { xR$xAcoSB 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:
ZZ.GpB. %0L9)-R $///N+B f)>=.sp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}z}oVc W}Z'zU?[ 0Nmd*r 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
f"z96{zo @X|Cu bJ %|UCs8EFm leiP/D6s 二. 战前分析
<}G7#xg 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
`w2hJP 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
0Y{A [^#6.xH
IS!sJ c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
moh7:g /* --------------------------------------------- */
Nb-;D)W;B vector < int *> vp( 10 );
1I_(!F{Ho transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(Ori].{C.J /* --------------------------------------------- */
kA fkQy(~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
IG
6yt /* --------------------------------------------- */
q45Hmz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
h60*=+vdJ /* --------------------------------------------- */
S_WYU&8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Mc9% s$MT /* --------------------------------------------- */
c{zQX0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>a[)F +Ibcc8Qud L9"V$MO 5Osx__6 $t 看了之后,我们可以思考一些问题:
-|T.APxB 1._1, _2是什么?
SO9j/ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
tQF,E&Jo8 2._1 = 1是在做什么?
}PD?x4 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
h>9GfF3 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
}5\F <b^@Y (z#qkKL{^ y^?7de} 三. 动工
>k5nU^|B1 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,F]Y,"x: YP/BX52v #2s$dI K08xiMjl template < typename T >
voEg[Gg4%I class assignment
ng"R[/)In {
xM'bb5 T value;
;kDz9Va public :
8A#qbBD assignment( const T & v) : value(v) {}
|#>\GU=! template < typename T2 >
QOB>TvE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h@&&.S`B } ;
h${+{1](6 7E6gXf. x=(Q$Hl5 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'gI q_t|^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
To.CY^M "k[-eFz/@M . _Bejh E9i
M-Lw class holder
1YL6:5n {
Y xp.` public :
QX-%<@ template < typename T >
?#da4W assignment < T > operator = ( const T & t) const
{1Z8cV {
LB1LQ0M return assignment < T > (t);
hOG9 }
[@(M% } ;
YBehyx2eK *]:gEO 4$ya$Y%s% 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Js.2R$o =* Y[#EFM static holder _1;
wylbs@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qj/
pd
7\ ?RNm8,M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ge
%ytrst 而不用手动写一个函数对象。
/}t>o*
x p~Di\AQ/ &@NTedg! aNs~Uad1U 四. 问题分析
}8`W%_Yk 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
4>x]v!d 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
hH_&42E6 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>$Sc}a3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|*W_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2:3-mWE TrD2:N}dI 五. 问题1:一致性
Y">m g=B 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?|
]zK'aod 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B)>r~v] cAnL,?_v struct holder
4LO4SYW7 {
YW9r'{(D(I //
)lh48Ag0t; template < typename T >
iYJ: P T & operator ()( const T & r) const
5G
@ {
s F-{( return (T & )r;
P&I%!'<
}
A@M%}h } ;
4j+FDc` _sLSl;/t 这样的话assignment也必须相应改动:
JWQd/ 5yBaxw` template < typename Left, typename Right >
j=c=Pe"?u class assignment
7m='-_w)?w {
"pUqYMB2i Left l;
xgeDfpF' Right r;
4u0\|e@a public :
d^b(Uo=$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z 3((L template < typename T2 >
TNun)0p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+pMa-{ } ;
Zfwhg4G~ vfBIQfH 同时,holder的operator=也需要改动:
T .#cd1b k_d) template < typename T >
[=/Yo1:v assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9NzK1V0X {
;6+e !h'1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
=T7lv%u }
P}kBqMM 5@ c/,6l 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。
n@1;5)&k~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#WE"nh9f|z 8d4:8} return l(rhs) = r;
4sJM!9eb[ 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。
e
*9c33 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[k<"@[8) V/N:Of:\R template < typename Tp >
lSW6\jX class constant_t
F"I{_yleq' {
s0D,n1x const Tp t;
[te9ui%JS public :
CB!5>k+mC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H| UGR~& template < typename T >
M8Tj;ATr const Tp & operator ()( const T & r) const
Jeb"t1.$ {
.C HET] return t;
I7=g8/JD }
nrFuhW\r } ;
J]h$4" {Tr5M o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ko7*9` 下面就可以修改holder的operator=了
Aho zrroV ,?k0~fuG6 template < typename T >
t 0 omJP assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0;J#".(KQ {
8VWkUsOoI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"K Or)QD/ }
iwiHw ` @PHV 同时也要修改assignment的operator()
40?xu#" fS@V`"O6 template < typename T2 >
owR`Z`^h) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Uj/m 现在代码看起来就很一致了。
W'98ues% |$>ZGs# 六. 问题2:链式操作
GF^)](xY+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
E`A6GX 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。
=P}BAJ 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。
n PAl8 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。
?@@BIg- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
EdC^L`:: Jm#mC template < typename T >
}Cs.Hm0P struct result_1
n7A %y2 {
'nx";[6( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Q|$?d4La8 } ;
t%k1=Ow5i .,vF%pQ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
M94zlW< 3QZ~t#,7ij template < typename T >
#&$a7L} struct ref
B8G9V6KS- {
e6
&-f typedef T & reference;
sJ3O ] } ;
xPcH]Gs^b template < typename T >
=cP7"\ struct ref < T &>
U??T> {
=!R+0 typedef T & reference;
arQEi } ;
vG2&qjY1 |0wHNRN_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!kpnBgm U ^7p>p8 template < typename T >
<jjn'*44f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
S&q(PI_" {
th4yuDPuA return l(t) = r(t);
,ve$bSp }
Zqp<8M2 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
.a@>1XO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
E0lro+'lS 5H{dLZ], 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
n[f<]4< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
o$XJSz|6 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
}#bX{?f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
H)5V \ 最后的布局是:
MJ%gF=$X Add
Q($.s=&l; / \
Qzh`x-S Divide 5
;ND)h pD+ / \
w(6(Fze _1 3
)=9EShz! 似乎一切都解决了?不。
zZh\e,* 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。
.ou#BWav/ 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。
0*4h}t9j 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:
um5n3=K h ycdk1SN template < typename Right >
VNggDKS~K assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:enmMB#% Right & rt) const
? CabVj-r {
7[/1uI9U8K return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7j//x Tr}a }
:}n\
r/i 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
t Urwg
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。
m1\+~*i 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。
lDU@Q(V#}< 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。
Ojwhcb^ 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。
`9>1 w d 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?
FVo_=O) 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:
h,Nq:"} ^ALR.N+< template < class Action >
6~O9|s^38w class picker : public Action
/l.ox.4z# {
x[m&ILr public :
I}!ErV picker( const Action & act) : Action(act) {}
E4;@P']` // all the operator overloaded
:,~]R,tJQ } ;
7wA.:$ 5;4bZ3e,0 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。
(imaL,M-D 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:
~L55l2u7 MzP
q(`W template < typename Right >
%.nZ@';. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P)9$}9i {
Q[Xh{B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r,FPTf
}
qHtonJc x<lY&KQ0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
XqxmvN 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
,+mH1#-3 kbcqUE template < typename T > struct picker_maker
DX\|*:, {
)B1gX>J\8 typedef picker < constant_t < T > > result;
NKX62 ZC } ;
3;t {V$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
wx]r{ {
[.[|rnil typedef picker < T > result;
-,Y[`(q } ;
$bdtiD a|5^4 J\% 下面总的结构就有了:
>anq1Kf functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
A&8{0 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
4
>2g&);B picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n5e1ky*9w 至此链式操作完美实现。
t7; ^rk* uNoP8U%* t_\;G~O9-M 七. 问题3
R{3vPG 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
6{8dv9tK Z+EN]02| template < typename T1, typename T2 >
.r4M]1Of ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8+=-!":] {
QH]G>+LI5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
vXUq[,8yf }
W, YYL(L Zy+EIx 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
?VCM@{9 E,EpzB$_dj template < typename T1, typename T2 >
873'=m& struct result_2
tY>_+)oi {
Ku3/xcu:My typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o
/ i
W% } ;
jph"94 5U[bn=n 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?
nbf w7u 这个差事就留给了holder自己。
1:Dm,d; 48p< ~#<W\ 8-clL\bm template < int Order >
zh60b{ class holder;
u
^}R]:n template <>
_W + class holder < 1 >
4w<4\zT_U} {
J\fu6Ti public :
FsTl@zN template < typename T >
J~=tR1k struct result_1
23_\UTM}1 {
Dc;zgLLL typedef T & result;
FKpyD } ;
^PrG5|,s template < typename T1, typename T2 >
*v6 j7<H struct result_2
r@v_hc {
YI!@,t typedef T1 & result;
0n('F } ;
KvtX>3#qM template < typename T >
H7&bUt/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^\Gukkmh} {
(w/)u return (T & )r;
Sn~h[s_( }
sY*iRq template < typename T1, typename T2 >
UP?]5x> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Pi&8!e< {
\Ng|bWR>LQ return (T1 & )r1;
3g''j7 }
=,WW#tD } ;
_`LQnRp( tLc9- template <>
rV6SN. class holder < 2 >
n)6mfoe {
W^sH|2g public :
ZlEH3-Zv template < typename T >
KDUa0$" struct result_1
4qe!+!#$ {
[L4s.l_# typedef T & result;
w>6~
zAh } ;
'$m
uA\ template < typename T1, typename T2 >
8<X,6 struct result_2
KB6'sj {
o n+:{ad typedef T2 & result;
N{o3w.g } ;
E>2~cC* template < typename T >
hnD=DLW $ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S{. G=O {
uU;]/ return (T & )r;
+,$ SZ O] }
;E0aTV)Zp template < typename T1, typename T2 >
:3$$PdZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,MRAEa2 {
4,.B#: 8 return (T2 & )r2;
i{.%4tA4 }
nPh|rW= } ;
ER4j=O# $<QOMfY> fAHf}j 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
{T2=bK~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
fRT4,; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
N-cLp}D}WB |y}iOI return l(i, j) = r(i, j);
LRa^x44 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"pLWJvj6- )*tV return ( int & )i;
WD${f#]N return ( int & )j;
hNWZ1r~_ 最后执行i = j;
$V?h68[c 可见,参数被正确的选择了。
=MCQNyf+ pjVF^gv,* ICxj$b ,Q>RtV K[/sVaPZ 八. 中期总结
[8OQ5}do/ 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:
3|qT.QR`Z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
hCvK2Xu 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
R3,O;9i 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
dnXre*rhz wx2EMr ~[H+,+XLY+ Fu;\t 0 (|kcSnF0 ~n<U8cm O 九. 简化
x;;
= +)Gg 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。
_t'S<jTI 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$wq[W,'#L 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:
Q#a<T4l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
gZ b+m +-*/&|^等
:<w2j6V 2. 返回引用。
LLlt9(^d =,各种复合赋值等
}>T$2"pf 3. 返回固定类型。
FWu[{X; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
riuG,$EX 4. 原样返回。
Utv#E.VI operator,
kafRuO~$ 5. 返回解引用的类型。
d=J$H< operator*(单目)
C[0*>W8o 6. 返回地址。
byrK``f operator&(单目)
BXx0Z
%e.3 7. 下表访问返回类型。
t!S ja operator[]
xQ{n|)i> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"?r=n@Kv operator<<和operator>>
45+w)Vf! @s[Vtw%f 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。
#Y9'n0 AL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
F[HMX4 8;vpa* template < typename Left >
o fw0_)!Q struct value_return
U0Q:sA U {
:
U:>X6f template < typename T >
q[rBu9 struct result_1
xP+HdA2X {
|1z?#@BH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iJH;OV;P } ;
.PHz
%%-hax.x0X template < typename T1, typename T2 >
A3jT;D9Y% struct result_2
D;RZE {
aOWfu^&H: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ImnN&[Cu } ;
IC[iCrB } ;
f:)%+)U<Xm h9J%NH Ny
oRp 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
F9Y/Z5 Ea h%0hryGB 下面我们来剥离functor中的operator()
pl.D
h 首先operator里面的代码全是下面的形式:
cI
g|sn }%m:^*@$9 return l(t) op r(t)
[`'[)B return l(t1, t2) op r(t1, t2)
L4w KG& return op l(t)
%?`TyVt&0 return op l(t1, t2)
`tZ-8f return l(t) op
_t+.I9kQ return l(t1, t2) op
h4\j=Np return l(t)[r(t)]
O
F|3y~z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=5PNH 2 f-M 9OI 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:
D. _*p 单目: return f(l(t), r(t));
iCK p"(kf return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
U:[#n5g 双目: return f(l(t));
Z[&7NJo( return f(l(t1, t2));
,m^@S 下面就是f的实现,以operator/为例
e,0y+~ D-GI rw{>5 struct meta_divide
`z?6.+C {
x9&{@
?o template < typename T1, typename T2 >
:^Ouv1!e1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
TAl#V7PF} {
*;]j#0 return t1 / t2;
pjI<
cQ& }
Fo0dz } ;
?mjQN|D ^/k`URQ 这个工作可以让宏来做:
v
o9Fj O_n) 2t(c? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
acXB
vs template < typename T1, typename T2 > \
No1*~EQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
MK*WStY 以后可以直接用
^71!.b% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
lN<,<'&^. 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
4kZ9]5#. (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。。。)
n
qR8uL> ND3(oes+;K /M.@dW7
w 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
p%_m!
Ul41RNy) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,2I8,MOg class unary_op : public Rettype
c,\!<4 {
Wg3\hv29 Left l;
~S='~ g) public :
jZ;dY~fE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jw^Pt~@ -wqnmK+G template < typename T >
m3La;%aA0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T==(Pw7R7 {
rTR4j>Ua~ return FuncType::execute(l(t));
Ai 9UB=[R }
6jGPmOM/ U6 R"eQUTV template < typename T1, typename T2 >
vXio /m typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6axDuwQ {
Ckelr return FuncType::execute(l(t1, t2));
7i,Z c] }
kCq]#e~wq } ;
&vy/Vd )Apg 8\85Wk{b 同样还可以申明一个binary_op
[ NSsT>C X)tf3M
{J@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\U1fUrw$* class binary_op : public Rettype
s /?&H- {
ikSm;. Left l;
]Gm$0uS Right r;
-RSPYQjz public :
6__#n` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T2nbU6H 7H1 ii template < typename T >
t:|+U:! > typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s?.A
$^t {
6 +:Tv2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
RawK9K_1 }
1>doa1 x}w"2[fL template < typename T1, typename T2 >
'}`|QJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V
ifQ@ {
/<HEcB return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Y[A`r0 }
=s2dD3Fr| } ;
m]1=o7 S<hj6A ]m#.MZe 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
4)o_gm~6c4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:?Xd&u0){ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Al^n&Aa+\ 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。
x<0-'EF/S 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
G%a8'3d, 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。。。
kH!I&4d& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
hLVS}HE2 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)
iXN7+QO) 下面是修改过的unary_op
[w%MECTe 8-N8v
*0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
MI|51&m class unary_op
$II[b-X?S {
/\%K7\ Left l;
Q]';1#J\ H$^b.5K public :
9I a4PPEH1 ?G5JAG` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xZ51iD$ (l28,\Bel template < typename T >
cT8`l!RD< struct result_1
qsB,yckml {
-%&_LE9ZtS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-fl?G%:(!0 } ;
FtUO gL)| k)W8%=R template < typename T1, typename T2 >
KzQ\A!qG struct result_2
gr'M6&> {
Dt~Jx\\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gI&& LwT4 } ;
&%~2Wm {iP^51fy template < typename T1, typename T2 >
|~mi6 lJ6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M DnT {
ZQT14. $L return OpClass::execute(lt(t1, t2));
m6aq_u{W }
+\FTR
la ~T)U7 template < typename T >
U!:Q|':=h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D6iHkDTg {
ti:qOSIDTA return OpClass::execute(lt(t));
7$(>Z^ Em }
a!,q\p8<t0 ~q]+\qty4 } ;
mPNT*pAO f>)k<-<yj r\y~
: 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
oYNP,8r^ 好啦,现在才真正完美了。
:t\pi.uWt 现在在picker里面就可以这么添加了:
K~A$>0c "5mdq-h( template < typename Right >
c9\jELO picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
zcGeXX}V? {
#>-_z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.Od.lxz"mp }
.*u, !1u 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
nXDU8|" <|~8Ezd huu:z3{=J =`5Xx( rn
l~i 十. bind
g{@q 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
+#gJ[Cc 先来分析一下一段例子
/I{<]m$ G#ov2 ]/!#: int foo( int x, int y) { return x - y;}
{n8mE,;M bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UY*3b<F} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6[kp# 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。
Z 6^AO=3 我们来写个简单的。
=[!&&,c= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\2#>@6Sqrl 对于函数对象类的版本:
+Zu*9&Cx oD]tHuDa template < typename Func >
cq`v8 struct functor_trait
B&&:A4 {
@b\/\\{ typedef typename Func::result_type result_type;
$:V'+s4o } ;
^)Xl7d|m+ 对于无参数函数的版本:
~:r:?PwWG * 8n0 template < typename Ret >
EnXNTat}) struct functor_trait < Ret ( * )() >
!T/^zc;G {
{-IH?!&v typedef Ret result_type;
5BCHWX*y } ;
Hc1S:RW 对于单参数函数的版本:
^>02,X
mk )J4XM( template < typename Ret, typename V1 >
hjywYd]8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
DjK:) {
lz.ta!6 typedef Ret result_type;
MXsSF|- } ;
b f.__3{ 对于双参数函数的版本:
5LU8QHj3 VSa\X~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?sV0T)uk struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)IQa]A {
A{mv[x-XN typedef Ret result_type;
[V_Z9-f* } ;
bhaIi>W~G 等等。。。
T !C39T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:B?C~U k jovI8Dw
>
template < typename Func >
UN'[sHjOnD struct func_return
6('2.^8 {
?zW4|0 template < typename T >
xMNUyB{? struct result_1
_oK*1#Rm8 {
/?<o?IR~6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H'E(gc)>) } ;
$s-/![
6 VWqmqR% template < typename T1, typename T2 >
.}Va~[0j struct result_2
9~i=Af@ {
Jhdo#}Ub typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zil^^wT0J } ;
hw/: } ;
]cvP ! }t }y nen( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+6tj
w 6 $'FPsoH template < typename Func, typename aPicker >
Y=+pz^/" class binder_1
UfcQFT{() {
F}p)Q$0 Func fn;
?S^ U-.` aPicker pk;
tQ=P.14>: public :
P%MYr"<$E JGl0
(i*| template < typename T >
ha+)ZF struct result_1
D?ojxHe {
+VxzWNs*JP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wp7<0PP } ;
[@YeQ{ Q!7il<S template < typename T1, typename T2 >
A)"?GK{* struct result_2
Kx,#Wg{H {
!Au'WJfE typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[?z`XY_- } ;
~JhH ,E ASA ]7qyO binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F
uYjrzmx OolYQU1_ template < typename T >
z2'3P{#s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r ]JV!'R {
SB"Uu2)wZ return fn(pk(t));
Zi'}qs$v }
X@;;
h template < typename T1, typename T2 >
[t#xX59 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8NCu;s {
!R@v\Eu return fn(pk(t1, t2));
ejs_ ? }
%l{0z< } ;
=^a Ngq (lPiv+'n klpYtQ 一目了然不是么?
})~M}d2LXB 最后实现bind
yR?S]
44@yQ? hO8~Rg
template < typename Func, typename aPicker >
haNi[| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2>`m1q: {
cg`bbZ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
L>xecep }
FFC"rG ~)ut"4
2个以上参数的bind可以同理实现。
VINb9W}G[ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
8NP|>uaj \PU7,*2 十一. phoenix
Q`= ,&;T> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
n:dnBwY f%#q}vK- for_each(v.begin(), v.end(),
/:S&1'= (
s}w?Dvo \ do_
::<v; `l [
J ZH~ { cout << _1 << " , "
hB[VU
"; ]
|azdFf6A:[ .while_( -- _1),
a ][t#` cout << var( " \n " )
\tCxz(vKz )
/[V} );
nC6 ;:uM wlC7;u 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
8&q[jxI@8 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
<PMQ$s>KK operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
J_-K"T|f 那么我们就照着这个思路来实现吧:
qnO>F^itF r2b_$ o57r ,`N template < typename Cond, typename Actor >
pDYcsC{p class do_while
_|^cudRv {
a+!r5689 Cond cd;
LZ'Y3 * Actor act;
G!<-9HA5 public :
Sm5T/&z template < typename T >
BQo$c~ struct result_1
b+/z,c6w {
PNgdWf3 typedef int result_type;
S:=
_o } ;
!_i;6UVG UiE 1TD{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Bjc<d,]
wf` e3S template < typename T >
Y'&rSHI"
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,#V}qSKUS {
1#Q~aY do
4QZ|e{t {
pB;8yz= act(t);
59k[A~)~ }
XbaUmCuh while (cd(t));
cqd}.D return 0 ;
$:}sm0; }
z%lLbKSe } ;
i8nzPKF2$3 BbCaIt +{b3A@f|F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]yAOKmS 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
G2 {R5F ! 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
>{1 i8 b@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
SoJ=[5W 下面就是产生这个functor的类:
(8Inf_59 &@U) -]~KQvIH! template < typename Actor >
*S= c0 class do_while_actor
-\I".8"YE {
2~B9 (| Actor act;
VKb=)v[K public :
!kQJ6U do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#E;a;$p :k/Z| template < typename Cond >
s2kom) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g3*J3I-O } ;
bAwFC2jO[ }trQ<*D
k:i}xKu 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
E``\Jre@ 最后,是那个do_
0
zn }l6OS J#) %{k_ X%R ) class do_while_invoker
U$m[{r2M {
{8e4TD9E0 public :
:pw6#yi8` template < typename Actor >
fN_Ilg)t?5 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ozUsp[W> {
f=cj5T:[ return do_while_actor < Actor > (act);
\N a }
XCyAt;neon } do_;
f+V^q4 /oC@:7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
P
~rT uj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=u<jxV9 最后来说说怎么处理break和continue
\J-}Dp\0b 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。
]yV,lp 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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