一. 什么是Lambda
j&Trvw<t 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[pRRBMho 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,
]J(BaX4 @PZ{( 3!u`PIQv wU5.t-|` class filler
V"Sa9P{y" {
)yt_i'D} public :
(Qcd !! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
yp!7^ } ;
k6$Ft.0d1Z RD|DHio% }`~n$OVx 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:
_yRD*2 !; gWu<5Y=C DP8%/CV!* lS96Z3k"SB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Due@' WqJrDj~ jl"su:y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
! }>CEE
I !J' jf^BEz5 ,gdud[&|; 二. 战前分析
rQD^O4j R 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。
OfK>-8 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
t}YT+S j>`-BN_ ~Jh1$O,9o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3OB=D{$V /* --------------------------------------------- */
x:6c @2 vector < int *> vp( 10 );
,(A
$WT@e transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
YvG=P<_xw /* --------------------------------------------- */
TYKs2+S6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9Wv}g"KY0 /* --------------------------------------------- */
(2ZkfN int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8CUlE-R5 /* --------------------------------------------- */
3oOr*N3R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-.OZ /* --------------------------------------------- */
dSI<s^n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
we/sv9v}n cSTF$62E RG.wu6Av v{X<6^g 看了之后,我们可以思考一些问题:
.%EYof 1._1, _2是什么?
NZ"nG<;5 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。
\2^o,1r/ 2._1 = 1是在做什么?
+'$5Jtz 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。
SU5O+;{`' 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。
G1fC'6$3 ka_(8 ^D76_'{ 三. 动工
hS1I ;*t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UDT\Xc !(HPx@_ bE;c&g )|=4H>?% template < typename T >
I.[Lv7U- class assignment
}/lyrjV {
P-/"sD T value;
E)`:sSd9 public :
}P'c8$ assignment( const T & v) : value(v) {}
,`bmue5 template < typename T2 >
klR\7+lK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.1+I8qj } ;
+BVY9U?\" E/zclD5S A5T&i] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'3b'moy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
X'88W- M@z_tR'3\ .JOZ2QWm< "~mY4WVG class holder
a4[t3U {
Q5b9q$L$ public :
e%lxRN"b template < typename T >
=4$ErwI_dm assignment < T > operator = ( const T & t) const
HbRvU}C1 {
>6R3KJe return assignment < T > (t);
r
)HZaq }
DL<;qhte } ;
,{; *b
v guG&3{&\s THlQifA! 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
=I aWf c5_/i7 static holder _1;
-xG6J.S Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Bi2 c5[3 sh R| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K3Bw3j 9 而不用手动写一个函数对象。
e#)NYcr6 P{x6e/ d
N$,AO T dVUe!S` 四. 问题分析
W4,'?o 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。
('{aOiSH 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。
_, E/HAX 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
j9rxu$N+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
p|(SR~;6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
nEUUD3a \%7fm#z6 五. 问题1:一致性
Y]7503J 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
,kf.'N 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wTD}c1J( RRXp9{x` struct holder
51u\am'T {
@dUN3,} //
?;_*8Doq-a template < typename T >
1BEs> Sm T & operator ()( const T & r) const
'$c9 S[ {
r6nnRN/S= return (T & )r;
:w-:B^VB }
$}.+}'7$ } ;
1+gF fKq |;7mDhj= 这样的话assignment也必须相应改动:
&=x4M]t9L ;*$e8y2 template < typename Left, typename Right >
Jt[,V*:# class assignment
LRg]'? {
yIcTc Left l;
B]H8^ Right r;
@({=~
W^ public :
@TQ/Z$y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F}7sb#G template < typename T2 >
@gfW*PNjlP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lKB9n}P } ;
l^d' 8n i!RfUod 同时,holder的operator=也需要改动:
lm
96:S =@0J:"c template < typename T >
_3:%b6&Pz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]'"Sa<-> {
641P) return assignment < holder, T > ( * this , t);
bU}v@Uk }
l -xc*lC x1?mE)n] 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。
t,Ka]
/I 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.1q}mw hHhDs>tB return l(rhs) = r;
p #{y9s4h 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。
9=~ZA{0J 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{x?qz~W p0WUF\" template < typename Tp >
ccrWk*tr class constant_t
@,n)1*{P {
ol*,&C:{ const Tp t;
D;NL*4zt public :
F3EAjO)ch constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+8C}%6aX template < typename T >
Z[OX{_2]K const Tp & operator ()( const T & r) const
n."n?C'{ {
v\5O\ I ^ return t;
W} i6{Vh }
F_(~b } ;
tc0;Ake-& q~b# ml2QS 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
":8\2Qp 下面就可以修改holder的operator=了
2
4+ ^8;MY5Wbs template < typename T >
#|ts1lD#ah assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@<{%r {
Sz@z
0' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Jz~: }
50QDqC-]XS ,puoq{ 同时也要修改assignment的operator()
(0H=f6N C@6:uiT$ template < typename T2 >
7H5VzV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ewU*5|*[ 现在代码看起来就很一致了。
[9${4=Kq J?w_DQa 六. 问题2:链式操作
XZ~kXE;B( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.Pponmy 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。
XQ]vJQYIR 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。
Q $}#& 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
\0x>#ygX 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XZb=;tYo o6px1C: template < typename T >
@T~XwJ~ struct result_1
dazNwn {
~c35Y9-5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
JI[8n$pr] } ;
-0d9,,c eO <N/?t 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:
S(Af o` |E7J5ha template < typename T >
qC> tni% struct ref
BV
B2$&eJ {
<Z:FY|'s typedef T & reference;
|@iM(MM[? } ;
hK3-j;eg template < typename T >
yws'}{8 struct ref < T &>
<E4(KE {
Tse#{ typedef T & reference;
GIM/ T4!) } ;
UHZ&7jfl 5_aj]"x 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
k_,7#:+ QQS*r}> template < typename T >
=G:Krc8w@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|@u2/U9
{
O~*i_t*i9{ return l(t) = r(t);
rJpr;QKf% }
6}TunR 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Pp-N2t86#2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|O_JUl ]ub"OsXC 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
C8|V?bL _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
X\h.@+f= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|@X^_L.! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%]_: \! 最后的布局是:
7HDc]&z Add
HLW_Y|QaFo / \
'z.
GAR Divide 5
@&}}tALi / \
!0,q[|m _1 3
Wlhh0uy 似乎一切都解决了?不。
T]De{nH u 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
SA +d4P_T 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
+c))fPuV OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
e"t0 rScA O JcS%-~ template < typename Right >
/aI@2] |~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-i`jS_-Cv- Right & rt) const
.7.lr[$g {
`Eh>E, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PY5 &Fwjc }
uCDe>Q4@/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|#2WN- 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。
{ LvD\4h" 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。
SUc%dpXZa 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。
UH!(`Z\C 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
(SyD)G\rj 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?
W#F9Qw 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:
]%Eh" ?}KRAtJ8 template < class Action >
Fa%1]R class picker : public Action
lnyb4d/ {
irAXXg public :
0F |t@?S picker( const Action & act) : Action(act) {}
D.a>i?W // all the operator overloaded
61S;M8tNv } ;
Y"mFUW4 %
"(&a'B 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。
g{Hgs 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:
/TpTR-\I0 *D?_,s template < typename Right >
$X#y9<bW picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<N vw*yA {
1p}H,\o return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
oVvA`} }
Z_q+Ac{p .^wpfS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
f!x9% 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。
Z A(u"T~ Z~J]I|R: template < typename T > struct picker_maker
r^~+<" {
>5CK&6 typedef picker < constant_t < T > > result;
e=0]8l>\V } ;
%y RGN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
XDY]LAV {
U!(.i1^n typedef picker < T > result;
+HS]kF H } ;
FgH7YkKrD {XOl & 下面总的结构就有了:
;:6\w!fc 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。
\V>5)Rn 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{v)pu. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0nb%+],pX 至此链式操作完美实现。
oPKLr31zt p3M!H2W B7 s{yb 七. 问题3
D~C'1C&W 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。
Y*NzY*V\ cyCh^- <l@ template < typename T1, typename T2 >
zS%XmS\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T?7u
[D[[ {
;QBS0x\f@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
O&l4/RtQ\) }
TDH^x1P T`x|=} 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:
{srP3ll
P E#J})cPzw template < typename T1, typename T2 >
(GC]= struct result_2
m{Q
#f\< {
;xwcK-A typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$XF$ n#ua } ;
9nG^_.}| `==l2AX 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?
XO
<0;9| 这个差事就留给了holder自己。
U ]<l-~| y\skke] 8c9HJ9vk template < int Order >
~+Gh{,f class holder;
WE) *~5 template <>
*~^63Nx! class holder < 1 >
0>{ ]* {
?h}NL5a public :
27SHj9I template < typename T >
hN3FH#YO struct result_1
r)^sHpK:` {
XFS~ typedef T & result;
(tg.]q_=u } ;
0-Mzb{n5 template < typename T1, typename T2 >
+M-tYE
5n struct result_2
`\UY5n72 {
]E/0iM5 typedef T1 & result;
=%W:N|k } ;
&aRL}#U template < typename T >
0ID9=:J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yT7$6x {
'I$FOH return (T & )r;
J0!V ( }
1B;2 ~2X template < typename T1, typename T2 >
p>tkRA?lk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A*OqUq/H`; {
.iy4
(P4 return (T1 & )r1;
^+>*Y=fl }
cB uuq } ;
r!Eh}0bL OijuOLt template <>
h3@tZL#g class holder < 2 >
~q ^o|? {
OFtaOjsyUa public :
jqaX|)8|$ template < typename T >
m'"r<]pB*4 struct result_1
Skt-5S# {
wMVUTm typedef T & result;
91]|4k93 } ;
cfIC(d template < typename T1, typename T2 >
EVPQe- struct result_2
;\pVc)\4" {
O)q4^AE$ typedef T2 & result;
g#$ C8k } ;
oP,*H6)i template < typename T >
n6oOknCna typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PBn7{( x {
v5M4Rs&t return (T & )r;
h*fN]k6 }
=ANr|d template < typename T1, typename T2 >
F!X0Wo= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@;4;72@O {
=dAAb\: return (T2 & )r2;
7p1Y g }
u}%OC43 } ;
aGbG@c8PRi 5SY%B#;5G bWo 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> >。
M_E,pg=rWI 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3'z$@;Ev+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ogFo/TKM &Sd5]r@+ return l(i, j) = r(i, j);
YZf{."Opj[ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,iyy2 !,`'VQw$ return ( int & )i;
I/(U0`% return ( int & )j;
:M"+ 最后执行i = j;
F=qILwd 可见,参数被正确的选择了。
#Pg#\v|7#> F+hV'{|w` 8Yq06o38C $\u\4n D)PX |xrn 八. 中期总结
0Q{lyu 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
}h^
fX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1K9.3n 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
v[
iJ(C_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'7'/+G'~& jF?0,g \*t\=4 DSLX/uo1 5sJ>+Rg )h]+cGM 九. 简化
7z;2J;u`n 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
<W0(!<U 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
??/bI~Sd 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
zx$YNjeV 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
b\"F6TF: +-*/&|^等
6:2* < 2. 返回引用。
"pO =,各种复合赋值等
{?yVA 3. 返回固定类型。
^Gd1T 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d_,My lk 4. 原样返回。
D|zuj] operator,
6,=Z4> 5. 返回解引用的类型。
GN|"RuQ operator*(单目)
j6l1<3j 6. 返回地址。
.s<0}<Aq> operator&(单目)
-- %XkO 7. 下表访问返回类型。
XCI operator[]
D|5mNX%e 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A$wC!P|; operator<<和operator>>
=aVvv+T
7]rIq\bM OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
nFlN{_/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fK7
?"^`/ xo@1((|z template < typename Left >
hF-QbO struct value_return
EGD{nE {
@{@b^tk template < typename T >
h{)m}"n<R struct result_1
e`0C0GaP {
XNa{_3v typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
z-
q.8~Z } ;
|cC3L09 o+|>D&CW% template < typename T1, typename T2 >
;!HQ!#B struct result_2
}Q`+hJ0 {
[x)T2sA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
x_7$g<n } ;
gxO~44" } ;
0o8`Y 7X(2SI3m ;l%xjMcU 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_`SDG5 !mK()# 6 下面我们来剥离functor中的operator()
Sd6O?&( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7Q!ksp [7><^?t
V return l(t) op r(t)
diXWm-ZKL return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,It0brF return op l(t)
.M:&Aj)x16 return op l(t1, t2)
(7X return l(t) op
QI[WXxp return l(t1, t2) op
uT]$R return l(t)[r(t)]
;.jj>1=Tnl return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
DQ0S]:tC ZW?h\0Hh 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
-9LvAV> 单目: return f(l(t), r(t));
P 'h39XoZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
JcRxNH
)<" 双目: return f(l(t));
!y@\w return f(l(t1, t2));
:NLY;B` 下面就是f的实现,以operator/为例
?*V\
-7jg uV gA <*0 struct meta_divide
e^*&& {
~Y43`@3H: template < typename T1, typename T2 >
|~A*?6:@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
S(3h{Y"# {
E0qJ.v return t1 / t2;
3sV$#l P }
=RUy4+0>F } ;
6`2i'flv HxK'u4I 这个工作可以让宏来做:
;8#6da, GipiO5)1C #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X#T|.mCdC template < typename T1, typename T2 > \
6c+29@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~0CNCP 以后可以直接用
Y1lUO[F j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\X
%#-y 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
Sck!w 3 (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。。。)
y={ k7 O=}w1] D;JZ0." 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
kQU4s)J ~
tR!hc} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HCr}|DxyK class unary_op : public Rettype
Ip{hg,> {
#N3*SE Left l;
hg12NzbK public :
y:\<FLR}j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T}\>8EEG !=30s;- template < typename T >
,w "cY?~< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sy?^+JdM/ {
trwo(p return FuncType::execute(l(t));
c2V_|oL }
kPOk.F%) HpbwW=;V template < typename T1, typename T2 >
TS#1+f]9J< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=_&,^h@'3e {
Z3o HOy return FuncType::execute(l(t1, t2));
x=0Ak'1M }
#}.{|'L } ;
R;AcAJ; &2:WezDF !rgXB( 同样还可以申明一个binary_op
zx)}XOYf <O)
if^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L]=mQo class binary_op : public Rettype
s
j-oaWt {
=WN8><K! Left l;
$o9^b
Z Right r;
:hOB
public :
y< gRl/e binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'3^_:E5y c-zW
2;|61 template < typename T >
jB -Ad8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B$c'^
) {
%A
5s?J? return FuncType::execute(l(t), r(t));
L?N:4/0;! }
*#p}FB2H# j}lne^ h template < typename T1, typename T2 >
!]"M]tyv\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZLaht(`+ {
`?&C5*P return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
w)go79 }
c 9gm% } ;
s'/_0 /hg^hF 11S{XbU 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
`$4wm0G| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%b
pQ= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
y2g)*T!m 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
r,|}^u8` 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\xOYa 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
4EeVO5 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
aa]| 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
/"!ck2d&1 下面是修改过的unary_op
WO69Wo\C M$v\7vBgO! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ai%Wt- class unary_op
!
.Pbbs% {
H5vg s2R Left l;
1.2qh"# sNG 7fi.| public :
O?#<kmd/) =585TR;
V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`,FA3boE (<`>B template < typename T >
M;g"rpM struct result_1
)fuAdG {
4,`t9f^: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j0cB#M44 } ;
+IGSOWL
&mJm'Ks template < typename T1, typename T2 >
1A] struct result_2
c[6<UkH7 {
z/o&r`no typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
22d>\u+c } ;
Yg!fEopLb GOCe&? template < typename T1, typename T2 >
k:U%#rb; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pcQzvLk {
;Uypv|xX return OpClass::execute(lt(t1, t2));
fsKZ }
^AwDZX @ uL4'@Ej template < typename T >
Rs]Y/9F;{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rb.:(d)T {
)\e0L/K@ return OpClass::execute(lt(t));
>U:.5Tch'V }
*6(/5V [{F;4>g } ;
=dQ46@ rgv$MnG Wsw/ D 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
6
#jpA.; 好啦,现在才真正完美了。
cW{ Bsr
现在在picker里面就可以这么添加了:
sVS),9\} a{I(Qh!} template < typename Right >
(Kkqyrb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#9(iu S+BU {
;|vn;s/ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GQ9H>Ssz }
)"bP]t^_ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
B%co`0$ r+k~%5Ff~ qaBL DRu#vC Gd2t^tc 十. bind
b9l%5a 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。
!5zj+N 先来分析一下一段例子
=6,w~|W DoEN`K\U Cm6%wAzC int foo( int x, int y) { return x - y;}
$.Qq:(O:6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
VPDd*32HC bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
G/Yqvu,2! 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。
#
i|pi'Ij 我们来写个简单的。
.gwT?O, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
om0g'Qa 对于函数对象类的版本:
>`
|sBx H3|x template < typename Func >
w2]]##J struct functor_trait
Kb#Z(C9 {
csv;u' typedef typename Func::result_type result_type;
O1z3( } ;
mm`yu$9gbP 对于无参数函数的版本:
ESY\!X:| U'xmn$O template < typename Ret >
L8 $+%Gvo struct functor_trait < Ret ( * )() >
D0p>Q^w {
u85Uy
yN typedef Ret result_type;
&(X-b"2 } ;
'CjcFP 对于单参数函数的版本:
LeXkl=CC qJJ~#W) template < typename Ret, typename V1 >
&Ht5!zuW, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vy5SBiK {
VL@eR9}9K typedef Ret result_type;
\yo)oIi[p } ;
7,D6RP(b 对于双参数函数的版本:
>KCnmi FJ
V!B& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
pM_oIH'8: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-* piC( {
.^FdO$" typedef Ret result_type;
X2C&q$8 } ;
} |? W 等等。。。
a.G;s2> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
OYk/K70l3 uU`Mq8)R template < typename Func >
FP h1 }qS struct func_return
{b]V
e/\ {
l 1Ns~ template < typename T >
!Im{-t struct result_1
Ub*O*nre {
CW;=q[+w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hT$/ B| } ;
CoQ<Ky}* .hytn`+9 template < typename T1, typename T2 >
F*/J`l struct result_2
=bl6: {
&6#Ft]6~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{P
$sQv } ;
4X:S#z
} ;
KIHr% ^@AIXBe ]c$)0O\O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;{K/W.R [<A|\d'x template < typename Func, typename aPicker >
2VA mL7) class binder_1
Jhr3[A {
;=E!xfp5U Func fn;
LHgEb9\Q aPicker pk;
g/e2t=qP public :
]='zY3 D eM/B5qw template < typename T >
%Ig3udcY? struct result_1
IO]%AL(.; {
;UDd4@3`S" typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s&~i S[ } ;
-}Q^A_xK qK12: template < typename T1, typename T2 >
je^=g nq struct result_2
$Z{Xt* {
2<8JY4]!] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
' lMPI@C6r } ;
`\5u/i'Ca! ?*2Uw{~} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
zDx*R3% };s8xGW:k3 template < typename T >
7xy[; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_h8|shyP {
MWron_xg return fn(pk(t));
@Xj6h!"R }
x72T5. template < typename T1, typename T2 >
$@Kwsoh' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W]=$0' {
Y>2kOE return fn(pk(t1, t2));
wDz}32wB }
! 4{T<s;q } ;
"$rmy>d <WRrB
`nO 5Cjh%rj(jl 一目了然不是么?
U
*']7- 最后实现bind
k86j&
.m_ 55#s/`gd)^ B~t[Gy template < typename Func, typename aPicker >
&d/x1= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
El:& {
&'d3Yt return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
EHqcQx`K_ }
E-J<%+ pu?D^h9/ 2个以上参数的bind可以同理实现。
nN$aZSb` 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-TU^* ]3bXJE 十一. phoenix
W$ag
|WV Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
&R;Cm]jt K \_JG$(9 for_each(v.begin(), v.end(),
lD\vq 2 (
r\DA&b do_
/yNLFL" [
=UMqa;\K cout << _1 << " , "
0s'H(qE,_ ]
vo JmNH .while_( -- _1),
mx;1'!'fr cout << var( " \n " )
GFppcL@a )
$PE{}`#g );
5svM3 # pZaOd;t 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
nb ,+!)+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
%AnqT|\#, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1aBQ.-E- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"[tb-$ER &D*22R4{CX %1^E;n template < typename Cond, typename Actor >
0\2#(^ class do_while
T5b*Ia {
/Dk`vn2 eN Cond cd;
1<TB{}b
Z Actor act;
/<-@8CC< public :
@dx$&;w template < typename T >
C])b 3tM,7 struct result_1
\1R<GBC4 {
QkU6eE<M* typedef int result_type;
(D1$ & } ;
moT*r?l k;c>=B)e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^I]A@YNni eUeOyC template < typename T >
N^;rLrm* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
" }oH3L {
=LHz[dSL do
{]V+C=` {
k2Y * act(t);
S"skKh4w
}
w9Z,3J6r while (cd(t));
5w#7B return 0 ;
N~t4qlC/ }
w_h}c$;GK } ;
CPt62j8 1b4/ $zv&MD!&h 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
nTQ&nu! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
0AWOdd>. 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
rIJv(&l 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
:j}4F 下面就是产生这个functor的类:
tVFydN~ 4<(U/58a* Hu-Y[~9^L: template < typename Actor >
LCouDk(=` class do_while_actor
q9iHJ'lMD* {
MQvk&
AX Actor act;
!5zDnv public :
F*rsi7#!pG do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-}$mv a7YzX5n template < typename Cond >
{$fd?| 9h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
l`k""f69W } ;
pas^FT~ |O4LR,{G.w rf= ndjrH 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ZW)_dg 9 最后,是那个do_
-gK*&n~ vn5O8sD }$E341@ class do_while_invoker
_KZ&/ {
wJ Qm7n-+ public :
h5^qo ^;g7 template < typename Actor >
FBGe s[, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
k=M_2T' {
QuWWa|g^. return do_while_actor < Actor > (act);
lNs;-`I~ }
+pG[
[}/ } do_;
v_L2>Pa. K2
b\9} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Uuq*;L 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
n3B#M}R 最后来说说怎么处理break和continue
CD:$22*] 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。
v{c,>]@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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