一. 什么是Lambda
Pow|:Lau! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
5KK{%6#f\ 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,
XHy? Y7-*2"! 4*iHw+%mq gTnS[ class filler
Ex6o=D2 {
@2u#93Y public :
Q]/B/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N50fL } ;
E$w#+.QP gNTh% e 2@fa
rx: 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:
+1x)z~q= zFOL(s.h|0 !Pw$48cg q=njKC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
O'OFz}x), t|.Ft<c# p(.N(c 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
)'`CC>Q |!oXvXU lO[E[c G `T=1<Tw c 二. 战前分析
B.}cB'| 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
V(r`.75 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
_@~PL>g"p f -7S:, S4)A6z$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kAeNQRjR /* --------------------------------------------- */
+|9f%f6vp vector < int *> vp( 10 );
AO $Wy@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
hl**zF /* --------------------------------------------- */
5\&]J7( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Uh}+"h5 /* --------------------------------------------- */
nW11wtiO. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
P0)AUi /* --------------------------------------------- */
e9lOk)`t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%;tJQ%6-.S /* --------------------------------------------- */
w]F!2b! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
GoazH?% "ct58Y@ w]}f6VlEl $D}"k!H 看了之后,我们可以思考一些问题:
G~(&3 1._1, _2是什么?
aV#h5s 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
_\UIc;3Gl 2._1 = 1是在做什么?
l77'Lne 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
r,0@~;zA Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
TVYz3~m U:\p$ hL9 BtzYA" 三. 动工
F*,5\s< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
mVt3WZa %7 /,m UG # X/%p q=+wI"[ template < typename T >
.'&V#D0 class assignment
"Vx6 #u@} {
6`Lcs T value;
-zdmr"CA public :
G%$}WA]| assignment( const T & v) : value(v) {}
4dD2{M template < typename T2 >
kf'=%]9#_T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@+E7w6>% } ;
6^ab@GrN\ 83Uw Y0}4WWV 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Zt_r9xs> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
D?mDG|Z _Z$?^gn DLXL!-)z 6<PW./rk: class holder
f7
wmw2 {
']h
IfOD"r public :
%i595Ij-] template < typename T >
%jTw assignment < T > operator = ( const T & t) const
+!><5 {
op.d;lO@ return assignment < T > (t);
ly=a>}F_ }
8O9Gs } ;
=W<[Fe3 M9DgO4xl B$j' /e-Zk 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
h;nQxmJ9 ^N{k6>; static holder _1;
tpZ->)1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&r:=KT3 _@K YF) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7f*
RM 而不用手动写一个函数对象。
r>O|L%xpv *Dc@CmBr ol }`Wwy .6Fsw
四. 问题分析
fM2^MUp[=1 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
wV>c" J 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
YXRjx.srf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
MyFCJJ/ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(0}j]p'w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
SiR\a!, C G1[(F`t> 五. 问题1:一致性
B!uxs 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
He<;4?: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a'A s 4DM*^=9E struct holder
x,uBJ {
U6c@Et , //
.
pP7"E4] template < typename T >
,cD1{T\ T & operator ()( const T & r) const
yquAr$L! {
!-,Ww[G> return (T & )r;
+A\V ) }
ju.OW`GM } ;
p6Gcts?, ayeCi8 这样的话assignment也必须相应改动:
2vvh|?M =f `=@] template < typename Left, typename Right >
%qi%$ class assignment
'$6PTa {
S (tEwXy Left l;
R"{l[9j4> Right r;
I^:F)a: public :
O8y9dX-2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C=[Ae, template < typename T2 >
~1ps7[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>f%, `r } ;
JhH`uA& 3.FR C 同时,holder的operator=也需要改动:
y!hi"! 4m\([EO template < typename T >
DJ|BM+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*m&%vj.Kc {
> Y]_K return assignment < holder, T > ( * this , t);
\HD-vINV; }
BV1u,<T" Man^<T%F 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。
Xb0!( (A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
8t=3 l=NAq_?N\ return l(rhs) = r;
70=(.[^+ 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。
fp tIc#4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`-u7 I W0|_]"K- template < typename Tp >
tvT4S class constant_t
B%mtp;) P {
D:)~%wu Lt const Tp t;
`@MPkCy1 public :
M?R!n$N_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ih3$ template < typename T >
6%UY1Q.? const Tp & operator ()( const T & r) const
s-%J5_d f {
+N8aq<l return t;
o$t
&MST?i }
OGGSS&5tw } ;
J?,?fqb 2+Zti8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
UO1$UF!
QC 下面就可以修改holder的operator=了
k% NrL@z L20rv:W$h template < typename T >
%",ULtZ+ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z'e\_C {
cyBW0wV1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}k| g%HJ }
sjb-Me? VfRs[3Q 同时也要修改assignment的operator()
4]EvT=Ro u uSHCp
template < typename T2 >
-[Y:?lA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>Zo-wYG 现在代码看起来就很一致了。
B>@D,)/bT5 9?(x>P 六. 问题2:链式操作
c&b/Joi7@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
RQ|?Ce", 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
nNu[c[V 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Pj._/$R[/ 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。
W8VO)3nmD 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
KX=/B=3~ #<UuI9 template < typename T >
j3LNnZY struct result_1
0R*}QXph {
:v#8O~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
r_q~'r35 _ } ;
F "!`X# RPY6Wh|4 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:
umryA{Ps 9\:w8M X' template < typename T >
w~]}acP struct ref
C[g&F0 6 {
soDfi-2o3 typedef T & reference;
Yx!n*+ :J } ;
s<,"Hsh^CR template < typename T >
%uW< struct ref < T &>
=O,e97 {
9!cW typedef T & reference;
.jCk#@+ } ;
f@L\E>t t9]r
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sZT VM9<) N4s$.` template < typename T >
[:B W+6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0O_E\- = {
Q6xgLx[ return l(t) = r(t);
;=#qHo9k1% }
Xz"
JY 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
NXi,5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
F\:{}782u u>1v~3,r# 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
aK-N}T _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
eZ[#+0J _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iKY-;YK +5 调用divide的对象返回一个add对象。
uQ-WTz|* 最后的布局是:
X=\x&Wt Add
{<"[D([ / \
Mg&HRE Divide 5
}WoX9M; 1 / \
8`6
LMQ _1 3
L-SdQTx_ 似乎一切都解决了?不。
E|\3f(aF 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
\#HL`R" 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
N#mK7|\c?: OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
=GLYDV f7K8m| template < typename Right >
p<ry$=` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=y`-sU Hx Right & rt) const
uLF\K+cz {
3$;J0{&[i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N
c9<X }
Ogn,1nm% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
oK%K+h 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。
YstXNN4 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。
+ESX.Vel 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。
!:&2+% 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。
S`iM.;|`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?
Z5 w`-# 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:
zp}yiE!bl `;R|V template < class Action >
Ti /;|lP@ class picker : public Action
,80jMs {
3J23q public :
_ak.G= picker( const Action & act) : Action(act) {}
Uzy;#q // all the operator overloaded
uHTKo(NG } ;
@fUX)zm> 9*"[pt+tA 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。
W5M
] 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:
':9%3Wq]j @w+WLeJ$40 template < typename Right >
"87O4
#$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&:IfhS {
jqV)V> M. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
aU,0gvI(} }
zS#f%{ Tq_1wX'\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z:W')Nd( 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。
g9RzzE! `<.
7? template < typename T > struct picker_maker
`\4 RFr$ {
btJ,dpir typedef picker < constant_t < T > > result;
N4[B:n } ;
ayB=|*Q" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
o;Hd W {
g6tWU typedef picker < T > result;
v)X[gt
tf } ;
1_p[*h i'[n`|c< 下面总的结构就有了:
LbLbJ{68 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。
T +|J19 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。
>"2\D|-/ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S}XB
| 至此链式操作完美实现。
E1mI Xd;. HY@kw>I N>uZ t2 七. 问题3
d|D'&&&c 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。
7M&.UzIY` a,F8+
Pb> template < typename T1, typename T2 >
81%qM7v9H ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WHdqO8 {
j};pv 2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>vNk kxWyQ }
sWqPw}/3> tIg CF? 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:
|1\dCE03} +3~Gc<OO template < typename T1, typename T2 >
9g<_JcN struct result_2
soFvrl^Ql+ {
@eAGN|C5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Q}k_#w } ;
7k[`]:*o ?trt4Tbe/ 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?
6w:g77SH)% 这个差事就留给了holder自己。
4q@9 ZIGbwL ^HOwN<}`# template < int Order >
sk%:Sp class holder;
!$ J) template <>
wAj(v6 class holder < 1 >
ps{&WT3a {
PEwW*4Xo public :
t6H2tP\AS template < typename T >
^|a&%wxA struct result_1
MFCbx># {
*n$m;yI typedef T & result;
<W^XSk } ;
s\3Z?zm8 template < typename T1, typename T2 >
[h2p8i'o struct result_2
" N`V*0h {
0YsN82IDD typedef T1 & result;
Kr+Bty } ;
A{n*NxKCX! template < typename T >
2C
8L\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eL]w' }\ {
I_Mqh4]; return (T & )r;
0
6G[^ }
z?b(|f\! template < typename T1, typename T2 >
iA{chQBr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aF4V|?+ {
[XY:MUe
return (T1 & )r1;
7p"~:1hU }
3<1HqU } ;
R;Ix<y{U Hhce:E@K template <>
b$$L]$q2 class holder < 2 >
6r-<XNv)0 {
zxynEdO public :
xVwi
}jtG| template < typename T >
cvLcre% >A struct result_1
4)>\rqF+v {
hnfrnYH typedef T & result;
\VhpB
} ;
S92!jp/ template < typename T1, typename T2 >
MM58w3Mz struct result_2
#VMBn} {
N%M>,wT typedef T2 & result;
BzG!Rg|J } ;
L-X
_b3E\ template < typename T >
q}76aa0e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E )Zd{9A5) {
Aaw:B?4) return (T & )r;
0 S`b;f }
*MyS7< template < typename T1, typename T2 >
5IF~]5s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BX)cV {
%_X[{( return (T2 & )r2;
`
a<|CcUGU }
JcALFKLB } ;
<xh'@592 =ym~=
S .qU%SmQ^ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Pt)}HF|u 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kHIQ/\3?Q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[ QL<&:s& cE8 _keR~ return l(i, j) = r(i, j);
%?{2uMfq-f 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2*",{m sB1tce return ( int & )i;
PFn[[~5V return ( int & )j;
6s"bstc{ 最后执行i = j;
*]UEF_ 可见,参数被正确的选择了。
. L6@Rs fm2M i~}0 :aFpz6< p-03V"^& bJMcI8` 八. 中期总结
ST[1'T+L 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
qFsg&< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
o4
OEA)k)= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Y
Z2VP 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@IKe<{w s$y#Ufz /v ;Kb|e a0W\? arH\QPaka' J,M5<s[Xqt 九. 简化
oP`M\KXau 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。
o%JIJ7M 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
rls#gw 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:
\rnG 1o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-v+^x`HR +-*/&|^等
BNm va 2. 返回引用。
Ol5xyj =,各种复合赋值等
umn~hb5O 3. 返回固定类型。
)PATz
# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Kxaz^$5Y$ 4. 原样返回。
-/{}^QWB operator,
&``oZvuB 5. 返回解引用的类型。
V4i%|vV operator*(单目)
N S}`(N 6. 返回地址。
G(3la3\( operator&(单目)
"^e?E:( 3 7. 下表访问返回类型。
Gbm_xEPC operator[]
M[N.H9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z7pXpy \ operator<<和operator>>
]M"'qC3g r{jD,x2 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。
!l~aRj-WZ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/{)cI^9 o-Fle, qf template < typename Left >
xi^e =:;` struct value_return
/+U)!$zm* {
P&`r87J template < typename T >
;+KgujfU struct result_1
]@}BdMlHp {
yQ&%* ?J typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1b%7FrPkd } ;
&_hCs![ =9@yJ9c- template < typename T1, typename T2 >
'*Mb
.s" struct result_2
mnaD KeA {
ga9:*G!b{) typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
O9&:(2'f } ;
a-2
{x2O } ;
zW`koRH@ U+M?<4J)" cyeDZ) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0\^2HjsJ ]Wm ?<7H 下面我们来剥离functor中的operator()
&nw~gSe 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!T(Omve) YEoT_>A$dB return l(t) op r(t)
V
*y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2,nCGSfc return op l(t)
d+ko"F| return op l(t1, t2)
jc`',o'[+ return l(t) op
Hxi=\2- return l(t1, t2) op
Y.
tFqzo3 return l(t)[r(t)]
'+tT$k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,WK$jHG] m6<0 hP 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:
xmx;tq 单目: return f(l(t), r(t));
fG5} '8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*lO+^\HXD 双目: return f(l(t));
)B4c;O4t return f(l(t1, t2));
=nZd"t'p| 下面就是f的实现,以operator/为例
CxQ,yd;> Khd ,|pM struct meta_divide
Bz~h- {
s\R?@ template < typename T1, typename T2 >
t+q`h3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<ft9B05* {
[&V%rhi return t1 / t2;
S6X<3L`FfH }
Rx-i.Et Z } ;
zD-8#H35X" PaJwM%s)L 这个工作可以让宏来做:
$O!<Zz qEz'l'%( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
VbR.tz template < typename T1, typename T2 > \
0+i,,^x. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+[`%b3N k 以后可以直接用
0E1)&f DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+[9"M+4- 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
XLxr~Yo (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
S,%HW87 S`KCVQ>V }dl(9H=4 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
rM |RGe ^u,x~nPXg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'|T= class unary_op : public Rettype
OG`Oi^2 {
0VPa;{i/ Left l;
zy;w07-) public :
u;}B4Rx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S}O\<6& u)pBFs<dn template < typename T >
czRh.kz, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AFED YRX {
RfRaWbn return FuncType::execute(l(t));
&N ;6G`3 }
4*W7{MPY 4iW2hV@m template < typename T1, typename T2 >
[_@OCiV5) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*[n^6) {
a-y5 \x return FuncType::execute(l(t1, t2));
`_i-BdW }
JY16|ia } ;
TKX# / ^+<uHd> .`].\Zykf 同样还可以申明一个binary_op
_R6> Ayw* 1[]cMyV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>m!.l{*j>N class binary_op : public Rettype
q4=RE {
hNy S Left l;
-AQX-[B Right r;
0f1#TgX public :
X9HI@M]h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OpQa! IIZsN*^ template < typename T >
hg @Jpg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9n7d
"XD2 {
0<9TyN6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
B"v=Fr[ }
[4e5(!e 8 Hn{CJ~' template < typename T1, typename T2 >
Ex3woT- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qQ_QF {
D6WsEd> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\2!$HA7P }
!Ao?bs' } ;
lOui{QU yNL71 >w4 Sj?'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
b&1@rE- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
YBP{4Rl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#UQ[8e 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。
sh1()vT 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
U|nk86r 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。。。
i}19$x.D` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8Yh2K} 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
icmDPq 下面是修改过的unary_op
|sh U 3[rB:cE/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|.A>0-']M class unary_op
"6i9 f$N {
vkK+
C~" Left l;
51vK> :y)'qv[ public :
?x@khzk !MC Wt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]O."M"B @w0[5ZAj template < typename T >
(EX struct result_1
w3@te\ {
@j6D#./7j typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BlUY9`VWh@ } ;
@4i DN i?>"}h template < typename T1, typename T2 >
?HY0@XILI struct result_2
!NCT) #G` {
M<"D!h9YP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l-
l}xBf } ;
B.?yHaMI[ iJi|* P5dw template < typename T1, typename T2 >
m_B5M0}, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NmQ]qv {
4jpF^&y7u^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:.cX3dP@ }
T*IudxW i,'~Ds template < typename T >
yrjm0BM# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;%1^k/b6t {
|Xag:hof return OpClass::execute(lt(t));
UTPl7po5D }
i]nE86.;
D1f=f88/} } ;
-n9e-0 Hpt)(Nz: Aq"_hjp 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
Ssj'1[% 好啦,现在才真正完美了。
89paR[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
4v>V7T. =BtEduz template < typename Right >
j!s&yHE1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
F!xK#~e {
_W;u Qg'] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
aqB^ %e }
0e7!_/9 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。
YblRwic Y%faf.$/9 TDoYp .#n?^73 ?]t8$^m,; 十. bind
V/Q6v
YX 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。
/a
q%l]hQ@ 先来分析一下一段例子
z,9qAts?mh &[YG\8sxWa _5zR!|\^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
Lg^m?~{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9hv\%_>o bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ty78)XI
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。
c:0$
Mw= 我们来写个简单的。
i`Tne3) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
s+[=nau('w 对于函数对象类的版本:
0^m02\Li `9ieTt template < typename Func >
p})&Zl)V struct functor_trait
rdb%/@.- {
@:[/uqL typedef typename Func::result_type result_type;
BjH(E'K[b } ;
en 对于无参数函数的版本:
$OT:J H.9 J}k1S template < typename Ret >
gor6c3i struct functor_trait < Ret ( * )() >
' 9,}N:p {
C.@zVt typedef Ret result_type;
lY 1m% } ;
oqj3Q
1 对于单参数函数的版本:
C?B7xK pTTif|c template < typename Ret, typename V1 >
9$ _}E` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=3"Nn4Z {
pK3cg|} typedef Ret result_type;
DGU$3w } ;
'~@WJKk 对于双参数函数的版本:
5}m2D=' 8]Pf:_e,+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
u(BYRB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~7ArH9k. {
xH=&={ typedef Ret result_type;
8ZN J} } ;
PQfx0n, 等等。。。
v uJ~Lg{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
PH]q#/' H`y- "L8q template < typename Func >
sK\?i3<? struct func_return
V=YK3){>A {
H(pOR<` template < typename T >
+Kk6|+5u struct result_1
B82A:t) {
MVdE7P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HsO=%bb } ;
KAe)
X_R7 5'o.v^l template < typename T1, typename T2 >
"evLI? struct result_2
Z?GC+hG` {
H[Qh* pq2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y`M.hYBXk } ;
6s Pd")%G } ;
tp1{)|pwY6 BFMM6-Ve bDr'W 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5[GX p@!"x({@l template < typename Func, typename aPicker >
lFB Ka
,6 class binder_1
M~@\x]p > {
]03!KE Func fn;
9/nL3 U@i1 aPicker pk;
xUG|@xIwc public :
I\[*vgjm3G :cOwTW?Fj template < typename T >
o77HRX struct result_1
HHX9QebiST {
g'mkhF( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v+\E%H } ;
ncWASw` ]qXfgc template < typename T1, typename T2 >
au GN~"n^ struct result_2
w("jyvV[C {
p<jHUG4?' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p,xM7V"O) } ;
0a(*/u {xOu*8J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mhcJ0\@_ eqLETo@} * template < typename T >
#!<x|N?_< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<q_H 3| {
/a]+xL return fn(pk(t));
3 \kT#nr }
`pLp+#1
`R template < typename T1, typename T2 >
\0b",|"3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IQH;`+ {
fA|'}(kH return fn(pk(t1, t2));
^P]: etld9 }
D-[0^
} ;
Tvk= NJ X-t4irZ) #BM *40tch 一目了然不是么?
Qi[T!1 最后实现bind
'dBzv>ngD Ad]r )d{ RzyEA3L' template < typename Func, typename aPicker >
Cu!4ha.e` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
J H$ {
uz*C`T0:rj return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:pNZQX }
>+8mq]8^ Q>X ;7nt0 2个以上参数的bind可以同理实现。
Phx/9Kk 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。
a8dR. 3?fya8W< 十一. phoenix
GifD>c |z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]bRu8kn LxMOs Nv for_each(v.begin(), v.end(),
gs9f2t (
GF
k?Qf{u do_
gAR];(* [
mTcLocx cout << _1 << " , "
F@?QVdY1q7 ]
CNP?i(Rk .while_( -- _1),
F*Qw% cout << var( " \n " )
5ptbz<Xv )
{5*+ );
`5x,N%9{ K<N0%c~ 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:
m
81\cg 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
%3FI>\3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!3Pl]S~6! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/wIZ ' sz}Nal$AC DNL
TJrN template < typename Cond, typename Actor >
_&yQW&vH# class do_while
QAu^]1 ; {
D:){T> Cond cd;
HLk/C[`u, Actor act;
O 89BN6p public :
G|H\(3hHLZ template < typename T >
p|W:;( struct result_1
6#dx%TC {
.}j@(D typedef int result_type;
\QHM7C T } ;
jQf1h|e J,jl(=G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+y -:(aP js2?t~E] template < typename T >
8lbNw_U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|/rBR!kPq {
L V9\ do
tMupX-V {
=niU6Q} act(t);
D b(a;o }
8whjPn0 while (cd(t));
7_A(1Lx/l7 return 0 ;
{_ Wtk@ }
ab
2V.S } ;
mQ1QJ_; d{DlW
|_ [rGR1>U?i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*mBn''a"* 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。
.i`+} @iA 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。
u*H2kn[DU 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。
hWuq 下面就是产生这个functor的类:
k%c ?$n" z#O{rwnl Be-gGJG template < typename Actor >
=(zk-J<nY class do_while_actor
(A"oMnjWd {
vW~_+:),e Actor act;
mb?yG:L=0b public :
HaLEQ73 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#r0A<+t{T tjYe82 template < typename Cond >
idz6m]{~yT picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
BXm{x6\ } ;
Be?mIwc_g ,P5HR+h yUBic~S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<sd
Qvlx$- 最后,是那个do_
\$9S_z V8&%f xn+ wwE9|'Ok class do_while_invoker
/&vUi7' {
C$rZn%dp( public :
o$2fML template < typename Actor >
BXLhi(.s do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|n Mbf {
3",6 E( return do_while_actor < Actor > (act);
~d>O.*Q) }
w[loV } do_;
JQI`9$asuC %M~Ugv_4v 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
I]TL#ywF 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ca$D|3 最后来说说怎么处理break和continue
R?^FO:nM%! 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。
uy 7)9w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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