一. 什么是Lambda
h(l4\) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=W$
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,
w9Bbvr6 Bf1,(^3XH %\IB_M 4}E|CD/pZ class filler
2+m%f" {
B>hf|.GI public :
50q(8F-N void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rozp } ;
m-Z<zEQ 4i|yEf LVP2jTz 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:
38#BINhBt MH7 n@.t )7j jfD\ #q#C_" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Au~l
O &c>%E%!" p8,Rr{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w+($=n~ 0N>NX?r 0h=NbLr|S- 0}H7Xdkp 二. 战前分析
c&me=WD 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
z-ns@y(f@X 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&m[ZpJ9 ^,O%E;g^# &8$Gyu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A{X:p3$eN /* --------------------------------------------- */
bl yU53g vector < int *> vp( 10 );
0P i+ (X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[}:;B$, /* --------------------------------------------- */
pZHx sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>J(._K /* --------------------------------------------- */
F#Y9 @E int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$r+_Y/ /* --------------------------------------------- */
4:wVT;?a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
v_^>*Vm* /* --------------------------------------------- */
U1nObA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
C)Ep}eHjf_ ;&7dX^oH *WMI<w~_ bji5X')~# 看了之后,我们可以思考一些问题:
qHVZsZ 1._1, _2是什么?
Sq22] 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
&`x1_*l 2._1 = 1是在做什么?
hvW FzT5 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
lEAf\T7 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8_$[SV$q F^4mO| `4IZ4sPi 三. 动工
/ vgEDw 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}Um,wY[tK gI~B _0x R|D%1@i] *{y({J template < typename T >
<tUl(q+ty class assignment
zH|YVg {
(>]frlEU~ T value;
"t0l)P*C} public :
2 nra@ assignment( const T & v) : value(v) {}
VN3[B
eH template < typename T2 >
^5E:hW[* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~t+T5`K } ;
aFw \w>*^ kB[l6` pYN.tD FO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
h4ozwVA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q&5s,)w- kF]sy8u] G]v BI= UpTVLx^c class holder
mY=Q#nG {
c,j[ix public :
'8w}m8{y template < typename T >
{<cL@W assignment < T > operator = ( const T & t) const
B)/L[ )S {
@bRKJPU9) return assignment < T > (t);
e@h(Zwp }
h-.xx4D } ;
^t}1$H Lm&BT)* l4bLN 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:
-#Bk Talmc|h static holder _1;
"LNLM Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=O%Hf bx G!)Q"+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;~,)6UX7 而不用手动写一个函数对象。
N?EeT}m _ rSa=NpFxLu FW"n+7T Nn#;Kjul. 四. 问题分析
.QU] 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。
x?7z15\ 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。
4^Ke?;v 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
C;3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
mWUkkR(/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
-{XDQ{z<% ;,lFocGv 五. 问题1:一致性
Y{d-k1?s5 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?|
J
?0P{{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tdsfCvF=a "IHFme@^ struct holder
H-,p.$3} {
y[{}124 //
~2;\)/E\ template < typename T >
^ItL_4 T & operator ()( const T & r) const
LzTdi%u$0| {
Hp>_:2O8s return (T & )r;
-K (>uV!? }
w2SN=X~# } ;
Z'UhJu D5 }Uu#N H 这样的话assignment也必须相应改动:
hnimd~E52k g4 3(N!@g template < typename Left, typename Right >
&gF9VY class assignment
[*J?TNk {
:85QwN]\ Left l;
TKp2C5bX Right r;
'':MhRb public :
x7xMSy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.uinv
template < typename T2 >
JU#m?4g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'gtcy } ;
_WR/]1R "m%EFWUOl 同时,holder的operator=也需要改动:
=w!2R QB cd|/4L6 template < typename T >
T65"?=<EB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
X[!S7[d-y {
Wn{MY=5Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
v|MT^. }
Cg(&WJw(ep sd%m{P2 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。
IczMf% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xO^lE@a o }_BNi;H return l(rhs) = r;
Wo(m:q(Om 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。
Eunmc 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
lc 3N i<3v a!EW[|[Q template < typename Tp >
;t M class constant_t
U[? f@.& {
$>7T s>8 const Tp t;
)5NWUuH 5 public :
^ (s(4| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
erKi*GssZ template < typename T >
O!t=,F1j const Tp & operator ()( const T & r) const
IhN^*P:Fo {
LzxO=+=9!q return t;
8|(],NyEJ }
/'/i?9: } ;
4jc?9(y% nu)YN1
* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5 B t~tt 下面就可以修改holder的operator=了
$<9u:.9xf |e<$ template < typename T >
9 p,O>I assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
T^F83Py< {
S['cX ~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ol K+|nR }
I$ R1#s hQ}_(F_H 同时也要修改assignment的operator()
z%1e>`\E ^f57qc3nF template < typename T2 >
[mQdc?n\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y/5(BK) 现在代码看起来就很一致了。
MsZx 0] $o0.oY#
六. 问题2:链式操作
IT7],pM 现在让我们来看看如何处理链式操作。
peHjKK 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。
!9{UBAh 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。
r\cY R}v 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。
F2\&rC4v 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R={#V8D~ 6$0<&')Yb template < typename T >
OwEu S#- struct result_1
tJ7F.}\;C {
#.!#"8{0_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Y9gw
('\w } ;
jABFdNjri SME9hS$4 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
=j{tFxJ 4l{$dtKbI template < typename T >
93Zij<bH?e struct ref
Mna
yiJl {
c%WO#}r| typedef T & reference;
xXc>YTK' } ;
~ g-( template < typename T >
^|=P9'4Th struct ref < T &>
LF
@_|oI {
PU[<sr#, typedef T & reference;
^^zj4 }On? } ;
* nFzfV 0w:
3/WO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
97UOH xticC> template < typename T >
vcsSi%M\U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(w{T[~6 {
j!y9E~Zz return l(t) = r(t);
:p,|6~b$ }
IuT)?S7O*k 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。
;c>"gW8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.k-6LR 5eE\
X / 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
kG{};Vm _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Y 9|!=T% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
4'=Q:o*w` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
gS'7:UH, 最后的布局是:
>~Xe` }' Add
Yku6\/^ / \
M.6uWwzQR Divide 5
-KV,l / \
@0s'
(
_1 3
_"Z?O)d* 似乎一切都解决了?不。
NuSdN>8ll 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。
G<=I\T'g; 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。
Y<u%J#'[ 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:
/Jc{aw 8nu!5 3 template < typename Right >
qHp2; assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0O,;[l Right & rt) const
!mTq6H12 ! {
vBOY[>= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!'~L dl }
/8Y8-&K0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
RRPPojKZ 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。
?ueL'4Mm 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。
sT"ICooc 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。
TIZ2'q5wg 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。
4r`I) 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?
<8;~4"'a 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:
38T]qz[Sn
l`N4P template < class Action >
)DhE~ class picker : public Action
;"u,G! {
W^h,O+vk public :
fv#ov+B picker( const Action & act) : Action(act) {}
"acI:cl?, // all the operator overloaded
xGQP*nZ } ;
W4&8 k}F7Jw#. 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。
Z{BK@Q4z 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:
R.*;] R>M <W!n lh template < typename Right >
2I}+AW!!= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,*U-o}{8C? {
Za1mI^ L1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[ i,[^ }
E"_{S.Wc l^ay*H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Jw@X5-(Cp 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。
R[v0T/ 9#9bm template < typename T > struct picker_maker
v0dzM/?* {
)I3E typedef picker < constant_t < T > > result;
>;1w-n } ;
pP1DR' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
HEbL'fw^s {
>!@D^3PPA typedef picker < T > result;
b9vudr } ;
-%Vh-;Ie( d@g2 9rs 下面总的结构就有了:
+B " aUF 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。
L=qhb;[L 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。
[n| }> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
m jP 至此链式操作完美实现。
|Vqm1.1/Zv w-ald?` fcEm:jEZ* 七. 问题3
&WBpd}|+Y 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。
2<5LQr )L6
it template < typename T1, typename T2 >
..E_M$} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9ybR+dGm+ {
Z(c
SM return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;Us6:}s }
SQ> Yf\ :t!J
9 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
PvV\b<Pe+ :*,!gf template < typename T1, typename T2 >
^|.T\ struct result_2
zO\_^A|8H {
=23B9WT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&odQ&%X } ;
Zf}2c8Vc4 /nA>ox78 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
F/lL1nTdK 这个差事就留给了holder自己。
CHv
n8tk FT~c|ep. M !"Q7>d template < int Order >
mfI[9G class holder;
Bf00&PE; template <>
;kZD>G8 class holder < 1 >
u`Nrg< {
";(m,if- public :
>S`=~4 template < typename T >
@HMH>;haE struct result_1
*(q{k%/M {
5OGwOZAj52 typedef T & result;
hs;|,r } ;
!gRU;ZQU_ template < typename T1, typename T2 >
0 fT*O struct result_2
3{co.+ {
rwUhNth-Qh typedef T1 & result;
^0>^5l'n } ;
,e1c,} template < typename T >
uGXvP(Pg' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~I>|f {
W`_Wi*z4 return (T & )r;
3=ME$%f }
6zU0 8z0- template < typename T1, typename T2 >
rt vLLOIO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|>j^$^l~ {
;WN%tI) return (T1 & )r1;
Ja*,ht(5 }
>BO!jv!a } ;
cp8w
_TPU tQ;Fgv8Y! template <>
M_E$w$l2< class holder < 2 >
OI)k0t^;D {
#Qz9{1\G public :
K
~\b+ template < typename T >
qfFa" a struct result_1
LL3| U {
fy>3#`T- typedef T & result;
!$iwU3~< } ;
Z%.Ld2Q{ template < typename T1, typename T2 >
x?{l<mc struct result_2
lxXF8c>U {
5C`Vno~v typedef T2 & result;
',FVT4OMw } ;
SP2";,%/9 template < typename T >
;+f(1=x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
j/uMSE {
e
jk?If 07 return (T & )r;
:LX!T& }
o%]b\Vl6
template < typename T1, typename T2 >
j
yp.2c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
DP*V|) {
Sb?v5 return (T2 & )r2;
K~UT@,CS60 }
?j!/Hc/b4 } ;
!JDyv\i} I
%1P:- P&o+ut: 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> >。
TffeCaBv 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}/NL"0j+4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:8)3t! A u?g;fh6 return l(i, j) = r(i, j);
+)(
"!@ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
V^G+_#@,, %7TG>tc return ( int & )i;
b7M ) return ( int & )j;
1?p:66WmR 最后执行i = j;
ABtv|0K 可见,参数被正确的选择了。
) { "}bMf +Sv2'& B Sf`?j 2rP!] zBrqh9%8e 八. 中期总结
i"!j:YEo 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:
$I4JKh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
g fv?#mp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:NwFJc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
P]4u`& 14-uy.0[ )lx;u.$4 Q?m= a0g y7R{6W_U> ?y* yl 九. 简化
Z
+}#
Ic 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
U3>ES"N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
.a]av 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
'! ;Xxe5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5Obv/C +-*/&|^等
L{6Vi&I84[ 2. 返回引用。
R/c-sV =,各种复合赋值等
ve/|"RB 3. 返回固定类型。
Z=s]@r 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#k)J);&ZA 4. 原样返回。
8g_GXtn(z operator,
/Q9iO&Vu 5. 返回解引用的类型。
@2A&eLwLH operator*(单目)
ZoKX ao 6. 返回地址。
lS`VJA6l. operator&(单目)
j =b-Y 7. 下表访问返回类型。
#5IfF~*i operator[]
i'Q 4touy 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9;pD0h| operator<<和operator>>
\%;5$ovV _vE[TFy 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。
CM%;r5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+u7nx za4:Jdr template < typename Left >
V@ph.)z struct value_return
=G/`r!r*0I {
\]t}N template < typename T >
f'M7x6W struct result_1
QW@`4W0F {
G?yG|5.pU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1FEY&rpR } ;
s\1c. N^tH&\G\m template < typename T1, typename T2 >
0',-V2 struct result_2
h IUO=f {
[E%Ov0OC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
z 4`H<Pn } ;
e#uF?v]O } ;
|S VL%agZ RT=(vq @ L/J)OJe\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D~<0CQ3n. }%eXGdC 下面我们来剥离functor中的operator()
ww{07g 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Y)v_O_` wd~!j&`a return l(t) op r(t)
'^6x-aeq[D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#v4q:&yKf return op l(t)
*e-+~/9~ return op l(t1, t2)
VbzW4J_ return l(t) op
@460r return l(t1, t2) op
IOOAaa @( return l(t)[r(t)]
!tofO|E5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.Cf`D tK nqyB,vv0 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:
zz+[]G+"2m 单目: return f(l(t), r(t));
%g*AGu` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9"~,ha7S$ 双目: return f(l(t));
b6UD!tXp return f(l(t1, t2));
jPNm $Y1 下面就是f的实现,以operator/为例
4 '6HX#J U
ORoj )$I struct meta_divide
[P23.`G~J {
<O?UC/$)7 template < typename T1, typename T2 >
U:
Q&sq8U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
VlQaT7Q {
n~NOqvT < return t1 / t2;
a5xp[TlXn. }
`[Xff24(eb } ;
n$T'gX#5 <U()
*0
这个工作可以让宏来做:
xT$9M" ^8yhx-mgb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wtw template < typename T1, typename T2 > \
S>pbplE static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V<;w 以后可以直接用
r/vRaOg>X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
iv/!c Mb 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
noa=wy (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
sC.aT(meJ ,s,VOyr @F ,2YkQ/> 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
KDX34Fr1 \{ui{8+G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2,X~a;+ class unary_op : public Rettype
eD481r {
L(2KC>GvA Left l;
%kJ_o*" public :
JW4~Qwx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
MdOQEWJ$| 5L}qL?S`x| template < typename T >
hs"=>(P) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o4"7i 9+g {
M1/Rba Q return FuncType::execute(l(t));
RMx$]wn_ }
jLs-v MZX-<p+ template < typename T1, typename T2 >
}G#TYF} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3i'L5f67 {
Xn'{g return FuncType::execute(l(t1, t2));
}qf)L. }
.*s1d)\: } ;
dt(#|8i% Rx22W:S=C. g=
ql 3N 同样还可以申明一个binary_op
?m?DAd~ZY 02_%a1g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ul$^]ZWkI class binary_op : public Rettype
Wa{>R2h\ {
;U=RV& Left l;
.'y]Ea Right r;
!Rzw[~ public :
Tc DkKa binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8_S<zE`Ha 0OndSa, template < typename T >
<4{,u1!t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;:[!I ]E0 {
2?9SM@nAY return FuncType::execute(l(t), r(t));
EVW{!\8[ }
JEK6Ms;)A w}<CH3cx template < typename T1, typename T2 >
^f-?xXPx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dcgz<m {
,[lS)`G return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ix<sorR H }
i 5"g?Wa2N } ;
CVh^~!"7j 6p
X[m{ yu'2 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
El~x$X* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
F8J;L](Dq DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8v},&rhPQq 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
I&oHVFY+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9nFPGIz+ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
a3wTcp "r 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^gwVh~j 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
U}55;4^LX 下面是修改过的unary_op
O3JN?25s SEn-8ZF template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Rl7V~dUY class unary_op
+)#d+@- {
P~V0<$C Left l;
q^
{Xn-G pv.0!a/M public :
bY4~\cP. 'J (4arN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jJc?/1 jv HG2i^y template < typename T >
=y; tOdj struct result_1
W_NQi {
em typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&wbe^Wp } ;
7-"ml\z \$o!M1j template < typename T1, typename T2 >
uFM]4v3 struct result_2
uUUj?% {
k#8,:B2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p m+_s]s, } ;
(c `t'e pJC@}z^cw template < typename T1, typename T2 >
}LDH/#
u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[-X=lJ:+h {
}JXAG/<
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
v,N*vqWS }
.z
u0GsU= P;D)5yP092 template < typename T >
X'4g\)* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/ c1=`OJ {
Fi+v:L| return OpClass::execute(lt(t));
A2{u("^[6 }
#>+O=YO - Dm/7Sxd` } ;
7q>WO HhN;&67~Z .'md `@t 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
x:W nF62 好啦,现在才真正完美了。
kw8?::
< 现在在picker里面就可以这么添加了:
C0o0
l> <0OZ9?,dm template < typename Right >
>=|Dir picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6Y^UC2TBs {
-s`/5kD return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-/:N&6eRb }
S}Wj+H;
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。
qJ=4HlLno :- B,Q3d zY\pZG 1ID0'j$ 7mipj] 十. bind
]sBSLEie
' 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。
c:0nOP 先来分析一下一段例子
UPs*{m ?{W@TY@S 29DYL int foo( int x, int y) { return x - y;}
gF(aYuk bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
MA\"JAP/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|^K-m42 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。
0xbx2jlkY 我们来写个简单的。
L~_3BX 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gPO,Z 对于函数对象类的版本:
JivkY"= F 7e\g template < typename Func >
z1t
YD struct functor_trait
Tbl~6P {
aqq7u5O1r typedef typename Func::result_type result_type;
w=.w*?> } ;
PtySPDClj 对于无参数函数的版本:
~Zbr7zVn J0BA@jH5 template < typename Ret >
%$/t`'&o- struct functor_trait < Ret ( * )() >
HS3]8nJW {
T
`x:80 typedef Ret result_type;
X{A|{ u= } ;
zr~hGhfq 对于单参数函数的版本:
'_& Xemz q<mDs$^K template < typename Ret, typename V1 >
/t=R~BJu struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)N`a4p {
H!Gsu$C typedef Ret result_type;
+uMOT#KjR } ;
p=m) lR9 对于双参数函数的版本:
Z-3i -( h#Cq-^D#~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
DIR_W-z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~kUdHne( {
XXsN)2 typedef Ret result_type;
*-~B{2b< } ;
W99MA5P 等等。。。
G8%Q$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H)&6I33` %a%x`S3 template < typename Func >
'\qd{mM\r struct func_return
x<#Z3Kla {
Q2sX7
cE template < typename T >
%N 8/g]`7 struct result_1
UELni,$ {
nN!/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Kbjt CI7 } ;
CR*R'KX D% EgO=7?(pW template < typename T1, typename T2 >
Hn"xn79nc struct result_2
__HPwOCG7 {
))"J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s[h& Uv"G } ;
F(*~[*Ff } ;
9U1cH qV |:_WdU"Q] 16"eyt> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Lc ,te1 S-{3'D[Nj template < typename Func, typename aPicker >
2_@vSwC class binder_1
!e?;f=1+E {
EsR_J/:Qe Func fn;
"Ka2jw, aPicker pk;
X]6Hgz66 public :
?3bUE\p S2nF13u template < typename T >
j)IXe 0dMC struct result_1
>SO !{ {
C' x?riJ/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Sc
Uh
-y_ } ;
/Po't(-x icW?a9 b& template < typename T1, typename T2 >
kfER struct result_2
ld58R {
f,GF3vu" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jUjgxP*7m } ;
Kn~f$1 W=YFe<Q binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%Od?(m"& )G$/II9d template < typename T >
IV$pA`|V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rjzRZ {
GKf,1kns return fn(pk(t));
RR h0G>* }
WE""be8 template < typename T1, typename T2 >
Xq`|'6]/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7FL!([S5i {
u,i~,M return fn(pk(t1, t2));
ud]O'@G< }
FHpS ?htRy } ;
j:'sbU g.-{=kZ
QixEMX4< 一目了然不是么?
_@I<H\^ 最后实现bind
F9rxm ssbvuTr LGx]z.30B template < typename Func, typename aPicker >
_:oB#-0
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}3sj{:z{ {
Y;3DU1MG0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
l);M(< }
gMe)\5`\Y {E*dDv 2个以上参数的bind可以同理实现。
,Bh!|H(?L1 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
"~~Js~ 1eue.iuQ 十一. phoenix
' b41#/- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9W3zcL8 wc7gOrPpm for_each(v.begin(), v.end(),
7J@iJW],, (
g?,\bmH E do_
7b7~D +b [
_t[RHrs cout << _1 << " , "
f7B)iI! ]
]A oRK=aH .while_( -- _1),
3!_X FV cout << var( " \n " )
aewVq@ngq! )
0k"n;:KM8 );
?@"F\Bv<h yPG,+uQ$. 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:
wZ7Opm<nt 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
_U}pdzX? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A$gP: 1&m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Rlc$2y@pU ^NZq1c K|Sh
template < typename Cond, typename Actor >
,l-tLc class do_while
?&ie;t<7 {
G9'Wo.$ t Cond cd;
Jq0aDf
f Actor act;
H4C ]%Q public :
+]I7]
template < typename T >
S<Z]gY @c struct result_1
_*\:UBZx6 {
d{^9` J' typedef int result_type;
UI S\t^pJD } ;
fFu+P<?" ' S%?&4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%M"rc4Xd V$U#'G>m template < typename T >
om6'%nXhn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A")F7F31c {
t[HfaW1W do
fBtTJ+51} {
!S6zC > act(t);
G 3))3] }
)l 0\TF while (cd(t));
N l~'W return 0 ;
1/b5i8I2v }
)b^yAzL? } ;
1F`1(MYt9 {4B{~Qe; \@")2o+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9!CD25u 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。
cJ[gCS 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。
dk<) \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。
W=zHD9 下面就是产生这个functor的类:
}<m'Nkz<X #0OW0:Q XMt)\r. template < typename Actor >
5d ?\>dA class do_while_actor
?K5S{qG'O {
v6uXik Actor act;
Jz"Yb
public :
Rr>nka)U do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
< cNJrer L\)GPTo!x template < typename Cond >
}Xa1K;KM{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>@Vap } ;
!2YvG%t^6 3a|I| NP Sfl. &A( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>;wh0dBe 最后,是那个do_
o:oQF[TcFO SSCyq#dl$ c,
IAz class do_while_invoker
@\ udaZc {
Y52f8qQq public :
P*=M?:Jb, template < typename Actor >
2%!yV~Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
r.WQ6h/eZ5 {
Fa]|Y return do_while_actor < Actor > (act);
EA#{N< }
^l;N;5L } do_;
iX]tL:,~i LN=6u 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
qYba%g9RN( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
x:wv#Wh:l7 最后来说说怎么处理break和continue
B EN
U 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。
Q)mYy 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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