一. 什么是Lambda
Uf]$I`T# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2p#d 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,
$d])>4eQ a#% *H
ts@Z5Yw*! &!O?h/&X3 class filler
ZWGX*F#}P {
(VI(Nv:o@ public :
Jr;w>8B), void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wbcip8<t } ;
n'{jc6&| x=L"qC9f/ /wJ4hHY 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
'0)`. 3)LS#= a9.255 XOQ0(e6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
UF6U5],`u ~*y7%L4B ;S$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
L;?F^RK{U #>\SK km5gO|V>m SqRM*Cf= 二. 战前分析
dmv0hof 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。
DNgh#!\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
F%&lM[N% s-'~t#h EA1&D^nT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ss }-YnG /* --------------------------------------------- */
`v)'(R7){ vector < int *> vp( 10 );
&8Vh3QLEx transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
R@NFpiw /* --------------------------------------------- */
D]aQt%TL sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~"vS$>+ /* --------------------------------------------- */
'nh2} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"(p /3qFY /* --------------------------------------------- */
7 kA+F+f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~vA8I#. /* --------------------------------------------- */
KU{zzn;g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
f{O-\ KehM.c^ zDtC]y' >R6mI 看了之后,我们可以思考一些问题:
(G} }h 1._1, _2是什么?
gg^iYTpt 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.E+O,@?< 2._1 = 1是在做什么?
/ar0K9`c 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
&Z!y>k%6 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
yih|6sd$F 2Og5e ,xrA2 三. 动工
i<>%y*+@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L>E;cDB \?Z7| 8(y%]#n x0{B7/FN template < typename T >
d*04[5` class assignment
}Rh%bf7, {
O/ItN5B
; T value;
"s] public :
XRQ1Uh6 assignment( const T & v) : value(v) {}
OgQ8yKfDB template < typename T2 >
i%<NKE;v7m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0QPY+6 } ;
AY<L8 *,:2O&P RFFbS{U* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g@s`PBF7` 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,YBO}l ,ZrR*W?iF 8EdaqF [bX^_ Y class holder
dyf>T}Iy {
FW;}S9u3 public :
-:'%YHxX template < typename T >
RdyKd_0`Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
3dbaCusT$ {
sKKc_H3YSH return assignment < T > (t);
5Uy*^C7M^ }
UY({[?Se } ;
LY)Wwl*wc Qx|HvT2P toPFkc6` 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:
LE5N2k {`
bX*] static holder _1;
>7cj.% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`W_&^>yl 9ei'oZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\h s7>5O^K 而不用手动写一个函数对象。
\}k R'l gpzFY"MS= {jR3D!hK jr.{M 四. 问题分析
''q;yKpaz 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。
>Je$WE3 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
)G, S7A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&FOq c 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/y4A?*w 6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6(htpT%J CKe72OC 五. 问题1:一致性
gp 11/. 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Q7F4OS5b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
m8F
\ESL e];IQ| struct holder
MNTVG&h {
33eOM(`D[ //
*sB'D+-/ template < typename T >
yil5aUA T & operator ()( const T & r) const
l*w' O {
b%"/8rK return (T & )r;
DoO
;VF }
&YD+s%OL } ;
:@E^oNKa0 <?L5bhq 这样的话assignment也必须相应改动:
IN#/~[W FqnD"]A template < typename Left, typename Right >
+ `'wY? class assignment
CK4#ZOiaa {
XH*(zTd(? Left l;
1>OU~A" Right r;
U61
LMH public :
3xP<J)S0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#n.v#FyNx template < typename T2 >
IQ~Anp^R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
fy$CtQM } ;
GyxLzrp z52F-< 同时,holder的operator=也需要改动:
(;9fkqm%m K%t&aRjS template < typename T >
+"WNG assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
uX{g4#eG {
TPkP5w return assignment < holder, T > ( * this , t);
I~p*~mLh' }
Lr\(7r )w&|VvM )L 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。
O5+Ah% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}z\ t}lven '
Gx\ return l(rhs) = r;
glM42s 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。
S;8=+I, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<~v4BiQ3l^ S7cD}yx*[ template < typename Tp >
3^q9ll7Op class constant_t
l6xqc,h!K {
N~`r;E const Tp t;
Rw[!Jq public :
8(q8}s$> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
V8o,
e template < typename T >
{IBbN05 ; const Tp & operator ()( const T & r) const
VB8eGMo {
&\6(iL return t;
SLN OOEN }
]0%{IgB } ;
F`,bFQ myOW^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^Df qc-] 下面就可以修改holder的operator=了
A93(} V7I 6wq%4RI0 template < typename T >
p`U# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
lq`7$7-4 {
@V Tw>=94 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Vz!{nL0Q( }
1{cF/ :o lSd tw b 同时也要修改assignment的operator()
sMJa4P>O@ #%OS=.V template < typename T2 >
v!<FeLW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
TOSk+2P 现在代码看起来就很一致了。
l_+q a6C* xZV|QVY; 六. 问题2:链式操作
b!"qbC1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
r<P? F 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
&js$qgY 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。
|6Iw\YU 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。
4{6,Sx 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
o?.VW/" _wW"Tn] template < typename T >
YxU->Wi]G struct result_1
\sW>Y#9] {
!@ AnwV] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F<2gM#jLB } ;
O0pXHXSAL *8%uXkM m 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:
iQCs8hIR _qt template < typename T >
s6 K~I struct ref
v Oo^H {
P$clSJW typedef T & reference;
?&U~X)Q } ;
@fVz
* template < typename T >
K3rsew
n struct ref < T &>
6BXZGE {
pm= s typedef T & reference;
UK@hnQU8` } ;
EW]8k@&g ]`h@[fYge 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%5Elj<eHZ d1*0?G TT template < typename T >
4}YHg&@\d% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
EzCi%>q {
YsTF10 return l(t) = r(t);
Ac
+fL }
QNj6ETB-d 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
sN1I+X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
poi39B/Vt W7 T2j+] 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
ah!RQ2hDrV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2&o3OKt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|hu9)0P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
F22]4DLHO 最后的布局是:
H}1XK|K3#H Add
UM+g8J{$*; / \
A_J!VXq Divide 5
L9z5o(Aa / \
o O1Fw1Y _1 3
i^}DIx{ 似乎一切都解决了?不。
:pP l|" 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。
kH62#[J)yM 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。
2>Kn'p 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:
q\fai^_ #CB`7}jq template < typename Right >
;,B $lgF assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dda*gq/p Right & rt) const
yfAh= {
h61BIc@> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U
owbk: }
GM@0$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*{e,< DV 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。
9 NC'iFQ# 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。
EI&)+cC 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。
l9NET 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。
<gY.2#6C\% 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?
?NUDHUn_ 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:
iN+&7#x;/ 5jc y*G}[ template < class Action >
3DZ8-N
S class picker : public Action
=G1
5eZW {
D}pNsQ public :
gBy7q09r picker( const Action & act) : Action(act) {}
- I j // all the operator overloaded
+~EFRiP] } ;
E&b!Y' io4/M<6< 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。
{F*81q\ 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:
7{u1ynt xJE26i template < typename Right >
~5_>$7L> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/p[lO g {
Sh o] ~)XX return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t1]svVX,w }
4VlQN$ PZCOJK Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
T_4y;mf!@O 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。
rqi|8gKY 0BHSeO, template < typename T > struct picker_maker
]}N&I_mU {
ZG-[Gz typedef picker < constant_t < T > > result;
ZfWF2%]< } ;
X}j_k=, C template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{
daEKac5 {
<0^L L typedef picker < T > result;
':?MFkYC } ;
=:7OS>x >^+c s^jCM 下面总的结构就有了:
xw83dQ]}^ 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。
!"
7ip9a 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。
sQr
|3}I( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4.i< `' 至此链式操作完美实现。
WH0$v#8`v .^JsnP ^CQVqa${] 七. 问题3
c *]6>50 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。
sT% ^W oi/bp#(fa template < typename T1, typename T2 >
ADVHi3b ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P{h$> 6c {
W .bJ.hO* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5R"(4a P }
kX:d?*{KB 9A9yZl t 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
*D$Hd">X F\hU
V[ template < typename T1, typename T2 >
b:>t1S Ul struct result_2
FaE,rzn)iD {
jMB&(r typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!&8HA } ;
xO` O$ie #MI4 `FZ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
IAa}F!6Q1 这个差事就留给了holder自己。
!S}4b *u`[2xmuYf o+.LG($+U template < int Order >
v6_fF5N/ class holder;
uf&Ke
k, template <>
K
trR+: class holder < 1 >
0 P-eC|0 {
C%\. public :
0!!z'm3
template < typename T >
vd}Y$X struct result_1
(}NKW {
r1QLSD]i6 typedef T & result;
8 ,<F102( } ;
*wVWyC template < typename T1, typename T2 >
f6-OR]R5 struct result_2
,Z6\%:/ {
d%='W|i\p& typedef T1 & result;
N T<>LWo } ;
is [p7- template < typename T >
.q7|z3@, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%I6c}*W {
)=c/{ return (T & )r;
VOK0)O>& }
9Jhc5G template < typename T1, typename T2 >
('7qJkV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#:n:3]t {
BK16~Wl return (T1 & )r1;
[N4#R }
V]$J&aD } ;
vfZ.js/ )"Vd8*e template <>
,Rh6(I class holder < 2 >
\ZPmPu9^( {
}Kc03Ue`%e public :
8LM 91 template < typename T >
/MUa
b*h struct result_1
Ps!~miN|> {
eL7\})!W typedef T & result;
+Tug.[A } ;
Y
&"rf
template < typename T1, typename T2 >
TUV&9wKXo struct result_2
"TboIABp:H {
G`1FD typedef T2 & result;
[b<AQFh<c } ;
`96PY!$u template < typename T >
pa@@S$( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;"77?) {
s;eOX\0 return (T & )r;
5D#Mhgun }
W<AxctId template < typename T1, typename T2 >
v0}R]h~>\H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b^~"4 fU {
!.nyIA( return (T2 & )r2;
N-O"y3W} }
fxKhe[; } ;
mlmp'f ?onTW2cG; FnFJw;:,{ 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> >。
Z* Fxr;)d 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
zJ2dPp~u 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
aX'R&R w`")^KXi return l(i, j) = r(i, j);
e
MT5bn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@!UuK; ]a}K%D)H return ( int & )i;
,XJ
Xw(LM return ( int & )j;
IY='tw 最后执行i = j;
O4mSr{HCp 可见,参数被正确的选择了。
x8]5> G8(r l&f"qF? '4""Gz 0$~zeG" S?k G|y 八. 中期总结
&2EimP 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
k15B5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
iVg3=R)[1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Pl}> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\q0wY7w ?'dsiA[ @FBlF$vG 3{wmKo|_X XsVp7zk\ cR0OJ'w 九. 简化
ph;ds+b 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。
b;X|[tB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o'8`>rb 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:
6!e I=h2P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"?<$>\@;
q +-*/&|^等
!X5~!b^* 2. 返回引用。
X{j`H\'L =,各种复合赋值等
t%`GXJb 3. 返回固定类型。
t[ Zoe+& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{|;5P.,l 4. 原样返回。
,W!v0*uxp& operator,
>*hY1@N1 5. 返回解引用的类型。
$Z!$E,@c operator*(单目)
ve [*t ` 6. 返回地址。
GRt1]%l#$ operator&(单目)
U;l!.mze 7. 下表访问返回类型。
j~IX operator[]
/R2K3E# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
W.fsW<{4j operator<<和operator>>
rX-V0 0pYCh$TL1 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
># {,(8\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
VKjDK$ }5 2] template < typename Left >
a=m7pe^ struct value_return
0\N n.x% {
TbY<(wrMZ template < typename T >
ac-R q.GQY struct result_1
m,,FNYW {
YhVV~bvz* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
VOj{&O2c } ;
l Wa4X#~. / p_mFA]@ template < typename T1, typename T2 >
u0)~Im,X struct result_2
zO)>(E? {
YL$#6d typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/qYo*S_cG } ;
ubpVrvu@ } ;
k|Hxd^^I w _*|u -t<8)9q( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
O[tOpf@s. jP]I>Tq 下面我们来剥离functor中的operator()
3kl<~O|Fs 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f^tCD'Vmi IwE{Zvr return l(t) op r(t)
<0Mc\wy return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0nh;0Z return op l(t)
UJqDZIvC return op l(t1, t2)
vbDSNm#Yv return l(t) op
_x.<Zc\x return l(t1, t2) op
:|GC~JElo5 return l(t)[r(t)]
W'
DpI7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C
Rd1zDB TTJFF\$? 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
m_
|:tU(t 单目: return f(l(t), r(t));
(#dwIBBFt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
F|eKt/>e 双目: return f(l(t));
A@-A_=a, return f(l(t1, t2));
YkPc& 下面就是f的实现,以operator/为例
63J_u-o XzX-Q'i=n0 struct meta_divide
O[N}@%HMW
{
44uM:; template < typename T1, typename T2 >
#hA]r. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M!{;:m28X! {
O3?3XB> < return t1 / t2;
hU:M]O0uw }
[@l:C\2 } ;
\Bg;^6U ),G?f {`! 这个工作可以让宏来做:
5pOb;ry")` q,ry3Nr4n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k63]Qf=5?N template < typename T1, typename T2 > \
7rc6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4QK~qAi 以后可以直接用
986y\9Zu DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"Y9PS_u(~ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
}`O_ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
cGevFlnh *r
b/BZX{ _1s\ztDpw 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
%Fh*$gzh*5 D!K){E template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wkO8 class unary_op : public Rettype
[hLSK-K 9 {
BCw5.@HK* Left l;
x1gf o!BN public :
-QUr|:SK: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?r~|B/] B,@<60u template < typename T >
_TB,2 R typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_K4Igq {
d)G'y return FuncType::execute(l(t));
X3z$f(lF%) }
W[5a'}OV /M:R|91:_ template < typename T1, typename T2 >
%0>DjzYt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$ BEIG@qG {
e{ce
\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
EFb1Y{u^\! }
x*8lz\w } ;
B74L/h C^}2::Qu To x{Sk3L 同样还可以申明一个binary_op
SJYy,F],V" ^-s'Ad3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i.eu$~F class binary_op : public Rettype
U_/sY9gz( {
FME&vUh/ Left l;
.
6wyu7oK Right r;
w]4=uL6 public :
g]'RwI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oKl^Ttr TRQ@=. template < typename T >
8"d0Su4r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O!0YlIvWv {
wVI 1sR return FuncType::execute(l(t), r(t));
s Zan.Kc# }
;TaR1e0 24ojjxz+ template < typename T1, typename T2 >
yfBVy8Sm typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z9:erKT {
)2@_V % return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
x%acWeV5 }
*Q?ZJS~ } ;
V3<baxdE y*Egt `W #6XN_< 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{\cV-X$0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0JQ0lzk1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2>l
=oXq 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
~$#"'Tl4J 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(dOC ^i 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。。。
1_D|;/aI 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
QZcdfJck=+ 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)
@a AR99 M 下面是修改过的unary_op
BPp`r_m8w} W/(D"[:l% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3Un{Q~6h class unary_op
d$>TC(E=t {
YCJ6an Left l;
^DL}J>F9G ^4Nk13 public :
G_GPnKdd 7M#eR8*[se unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?(9/V7HQ.5 t>D|1E" template < typename T >
%SKp<>;9 struct result_1
SZO$# {
AlW0GK=N-p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p0 @,- } ;
`[hc{ynO| X^!n'$^u template < typename T1, typename T2 >
{1RI!#[\ struct result_2
ff.(X! {
08J[9a0[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}?"}R<F|M, } ;
]*I:N Z`5jX;Z! template < typename T1, typename T2 >
X$o$8s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oF1{/ERS {
Kjw4,z%\94 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`1|#Za~e }
*R] Ob9X VR86ok template < typename T >
K>=KsG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gB4&pPN {
iV
h^; return OpClass::execute(lt(t));
"m*.kB)e7 }
dGxk
ql )tH.P:
1~, } ;
J~=bW\^I +_.k\CRms :}QBrd 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
BCDmce`=l 好啦,现在才真正完美了。
$XBn:0U 现在在picker里面就可以这么添加了:
tUS)1*{_ ]V|rOt xb template < typename Right >
3[R<JrO picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
VrV
)qfG {
-^ )0c return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Y7WxV>E }
Yt]tRqrh;T 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
BMubN ~%SmH[i RCXm</
L-B"P& PI
KQ}aq= 十. bind
C,*3a`/2M^ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
HGuU6@~hu 先来分析一下一段例子
C$"N)6%q s} 2TJa D{-h2=V int foo( int x, int y) { return x - y;}
"4Joou"U bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;yfKYN[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;kSRv=S 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。
3Go/5X/ 我们来写个简单的。
=mVWfFL 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
w_c)iJ 对于函数对象类的版本:
[i[*xf-B 4?+K:e #F template < typename Func >
gMN>`Z`fV struct functor_trait
Rm@#GP`
{
*QKxrg typedef typename Func::result_type result_type;
] !7%) } ;
V=$pXpro% 对于无参数函数的版本:
9CBKU4JQ r7Vt,{4/ template < typename Ret >
t>hoXn^- struct functor_trait < Ret ( * )() >
#?x!:i$- {
Ck:RlF[6C typedef Ret result_type;
2TFb!?/RQ } ;
#&V7CYJ 对于单参数函数的版本:
k#eH
Q! I5nxY)v template < typename Ret, typename V1 >
OyI?P_0u struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
` ,lm:x+(0 {
YmrrZ&]q typedef Ret result_type;
d=`a-R0 } ;
968<yO] 对于双参数函数的版本:
/ // C bWz;$r template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
UB5CvM28 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
NCrNlHIF {
Cz1Q@<) typedef Ret result_type;
%G'{G } ;
csh@C
ckC8 等等。。。
lN(|EI 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
OD@k9I[ U46qpb7 template < typename Func >
2 m"2>gX struct func_return
;mT|0&o># {
kM:Z(Z7$ template < typename T >
Z\lJE>1 struct result_1
,6J{-Iu {
CP]nk0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7 XNZEi9o } ;
/)%$xi PO*;V<^ template < typename T1, typename T2 >
k.."_4 struct result_2
_4#Mdnh}[ {
AvmI<U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|wxAdPe } ;
DpRGPs } ;
5T*Uq>x0 OLH[F W
u C2LM 最后一个单参数binder就很容易写出来了
OO?;?? Ci-CY/]s template < typename Func, typename aPicker >
c-`'`L^J class binder_1
}1xD*[W
{
D`Cy]j Func fn;
GhJ<L3 aPicker pk;
!:]/MpQ ? public :
D'8xP %P Ad}Nc"O template < typename T >
]| xfKDu struct result_1
AjYvYMA& {
(]@yDb4 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;s$,}O. } ;
9ZD>_a +^6a$ N template < typename T1, typename T2 >
htuYctu` struct result_2
:5'8MU {
|F}6Zv typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o?{-K-'B$ } ;
[g/ &%n0^ 1zc aI^e# binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
E%b*MU wbpz, template < typename T >
W>_K+:t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qg06*$% {
S4Q
fx6:~h return fn(pk(t));
UfkQG`G9H }
9Ai3p template < typename T1, typename T2 >
CcJ%;.V,T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I3.cy i {
Q)/oU\ return fn(pk(t1, t2));
WvoJ^{\4N* }
R:5uZAx } ;
1F'x$~ZI 8C=8Wjm gq7l>vT. 一目了然不是么?
;u?L>(b 最后实现bind
\S_o{0ZY} :!QT , 5M&<tj/[a0 template < typename Func, typename aPicker >
6no&2a|D picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~LF/wx> {
HkQ rij6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
z.T>=C }
h( DmSW 3E-dhSz:i 2个以上参数的bind可以同理实现。
xFScj0Y 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。
|W\U9n v.6K;TY. 十一. phoenix
8U)*kmq Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
.[:y`PCF ROr|n]aJj for_each(v.begin(), v.end(),
~f6Q (
O +u?Y do_
O~OM.:al& [
AsfmH-4) cout << _1 << " , "
._[uSBR' ]
Zs|m_O G .while_( -- _1),
STL+tLJ cout << var( " \n " )
GUps\:ss )
7o7*g 7 );
U?xa^QVhj =/+f3 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:
8dLK5"_3 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
-4v2] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
a|-ozBFR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0TqIRUz "C em9nuXG @M*oq2U; template < typename Cond, typename Actor >
f;%=S:3 class do_while
6Qn};tbnD {
?s@=DDB\u Cond cd;
blKF78 Actor act;
]64pb;w"$D public :
=eQ'^3a template < typename T >
HE:]zH struct result_1
(&1565 {
6(/*E=bOKV typedef int result_type;
5
)z'= } ;
6SF29[& y-uSpW do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}E^k*S !PfdY&.) template < typename T >
E/hO0Ox6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y^QG\6q {
3~\,VO'' do
H}cq|hodn {
'd]t@[# act(t);
@5h(bLEP }
;TL>{"z`x while (cd(t));
CsJ&,(s( return 0 ;
VKcVwq }
b/d1(B@ } ;
Tq,dlDDOR -#Jp@6'k% lvH} 8lJ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
G4^6o[ x 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
PU-L,]K 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
'3=@UBs 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
a(AYY<g 下面就是产生这个functor的类:
/<k]mY cu m>f8RBp]' 0|| 5r# template < typename Actor >
MxqIB(5k class do_while_actor
y9~:[ jB {
@!*I
mNMI Actor act;
0.&-1pw public :
;!B,P-Z"g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
bb}Fu/S m$VCCDv template < typename Cond >
GO3KKuQ= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
qS?^(Vt|R } ;
!
u9LZ ;( (|0Xa \s6VOR/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
*-&+;|mM 最后,是那个do_
<=!FB8 . "%w E>E U^kk0OT^ class do_while_invoker
w&*oWI$i {
eMtQa;Lc9o public :
#i=m%>zjN template < typename Actor >
i)(-Ad_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-ZoAbp$ {
UlPhW~F) return do_while_actor < Actor > (act);
y;fnC5Q }
r`sG! } do_;
MaZVGrcC U2
Cmf 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
QTU$mC] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8{ )N%r 最后来说说怎么处理break和continue
s8;*Wt 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
A$rCo~Ek 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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