一. 什么是Lambda
EV}c,*);y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:J|t! ` 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,
F]e] & 5!.!Z3 :"Vfn:Q
jpcbW class filler
YK[PC]w {
Q/oe l'O*x public :
ai7*</ls void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Ob:}@jj } ;
1'c (1`z16 )/BI:) 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:
`N8?F3> C-Q]f s8,{8k YGRv` `( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
][b_l(r$? AV"fOK;#A v%_5!SR 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0/7y&-/( zJE$sB.f OR4ZjogzY Q{ hXP*5 二. 战前分析
o"5Bg%H 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。
\`:X37n)0q 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
2&st/y(hs 2b|$z"97jj %d..L-`]ET for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
da c?b( /* --------------------------------------------- */
[D[&aA vector < int *> vp( 10 );
Z^AOV:|m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5^"T`,${ /* --------------------------------------------- */
}!tJ3G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`mN*"1p- /* --------------------------------------------- */
=|lw~CW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?]i.Zi\[f /* --------------------------------------------- */
so~vnSQ!x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+8tdAw /* --------------------------------------------- */
86[/NTD<- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,2H@xji
[ mez )G| [ugBVnma wYxnKm~f 看了之后,我们可以思考一些问题:
!+qy~h 1._1, _2是什么?
K)m\xzT/ 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。
*82f{t] 2._1 = 1是在做什么?
>"^H"K/T 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。
?.&]4z([ 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。
>Ux5UD L
B:wo.X U#=Q` 三. 动工
U%2[,c_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_wa1R+`_ H{Zfbb W'f{u&< Ey5E1$w%& template < typename T >
! }u'% class assignment
crV2T {
r^<W$-# T value;
?k$3( - public :
qT(
3M9! assignment( const T & v) : value(v) {}
}Wxu =b template < typename T2 >
2yYq/J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
J(CqT/Au- } ;
J|k~e,C jOuz-1x,& 1aC?*,e? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7x
*] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!<psK[ o<\CA[
ZJL[#}* l56D?E8 class holder
[12^NEt {
Vx1xULdY public :
}"?v=9.G template < typename T >
?eUhHKS5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
*ujn+0)[ {
`WDN T0@M return assignment < T > (t);
_e/>CiN/ }
'je=.{[lWt } ;
7<W7pXDp <VB;J5Rv $_N<! h*\ 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:
1:I47/ Z-(V fp4 static holder _1;
l`s_Id# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9Ra_[1 y993uP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
16q"A$ 而不用手动写一个函数对象。
'Wv=mBEfZ vh8{*9+ Eeemy*U vAW+ ,Rfj 四. 问题分析
_KSYt32N 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。
N :E7rtT,M 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。
h(aF>a\Z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
VH3j 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`@MY}/
o. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n
GE3O#fv ht8%A 1| 五. 问题1:一致性
we6']iaV 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?|
b<UZDy N~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
K*Tj; gie}k)&M struct holder
X9^a:7( {
&M$s@FUY //
O9>&E;`5 template < typename T >
t\2Lo7[Pu T & operator ()( const T & r) const
$E;`Y|r%WK {
qV57P6< return (T & )r;
x%kS:! }
SWujj,-[ } ;
q.L0rY! ]HoQ6R\E b 这样的话assignment也必须相应改动:
Z_&6<1,H Fwn4c4-% template < typename Left, typename Right >
wpw~[xd class assignment
SOo/~giz| {
Snx_NH#tA Left l;
.VF4?~+M- Right r;
]m0MbA public :
,@2d<d] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>SA?lG8f% template < typename T2 >
E]PHO\f-m} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
't3/< h< } ;
- P+( =U YnZV.&4{ 同时,holder的operator=也需要改动:
}0Isi G S5R Q template < typename T >
.Y.\D\>~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@C40H/dE {
L5C4#X return assignment < holder, T > ( * this , t);
\&6 }
MrIo. |1`|E-S= 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。
M%H<F3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
uZ mi z@hlN3dg return l(rhs) = r;
Yrp
WGK520 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。
qv<[f=X9| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
GJW>8*&&( Hf
P2o5- template < typename Tp >
f`@$saFD class constant_t
^`
N+mlh {
XYD}OddO const Tp t;
)]Xj"V2 public :
V[>MKB( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Y=JfV template < typename T >
(hTe53d<S? const Tp & operator ()( const T & r) const
Ct[{>asun {
^S*~<0NQ' return t;
aNgaV$|2a }
L1#z'<IO } ;
VZNMom,Wr ;' !G?)PZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
b;#Z/phix 下面就可以修改holder的operator=了
mjUln8Jc `"J=\3-> template < typename T >
qYj
EQz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X-Y:)UT {
0sW=;R2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
OgjSyzc }
/5:C$ik N(0G!sTI 同时也要修改assignment的operator()
gE^
{@^ g1-^@&q template < typename T2 >
D_r&B@4w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
hR"j[ 现在代码看起来就很一致了。
CSx V^ U1<EAGo| 六. 问题2:链式操作
]v7f9MC'\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
UCzIOxp} 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。
FCxLL")) 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(./ 00a 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。
E/9h"zowS 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
p
b:mw$XQ7 #|76dU template < typename T >
26|2r struct result_1
VH1PC {
/Y("Q#Ueq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
dD@k{5 } ;
B:dk>$>uQ ! 9B| ` 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:
[80jG+6 9dl\`zlA* template < typename T >
iD=VNf struct ref
lNuZg9h {
*Iv.W7 [ typedef T & reference;
nsWenf } ;
INZycNqm, template < typename T >
1qXqQA struct ref < T &>
lquY_lrri {
+9db1:
typedef T & reference;
!$r4 lu } ;
$PA=7`\MP/ ;Hr
FPx&d1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
WvVHSa4{ .RocENO0 template < typename T >
')%Kv`hz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%O-RhB4q {
e<s56<3j return l(t) = r(t);
g#0h{%3A
\ }
MJsz 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。
dj,7lJy 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9{bG @g 'vKB]/e; 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
w8E6)wF=7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
e _\]Q- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@cNBY7= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Cw1Jl5OVZ 最后的布局是:
J9J[.6k8 Add
/HR9(j6 / \
't".~H_V Divide 5
Erz{{kf]1V / \
{B$cd?} _1 3
"4N%I 似乎一切都解决了?不。
.),%S} 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。
EIO!f[]o 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。
J~7E8 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:
v%c r b'Cy!d r template < typename Right >
|/K+tH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$#ks`$vM Right & rt) const
+tFm DDx= {
!{5jP|vo return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\5UwZx\ }
(3YqM7cqt 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
F#S^Q` 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。
udxLHs 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。
J{8_4s!Xt> 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。
0&$+ CWSM 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
R=ddQ:W6g 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
P~nI6/r1 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
]eA< Fhw:@@= template < class Action >
P7r?rbO" class picker : public Action
(5[|h {
fF!Mmm" public :
AD$k`Cj picker( const Action & act) : Action(act) {}
R:SFj!W1 // all the operator overloaded
Rz%
Px: M } ;
K|$Dnma^n ^)=c74;; Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Pnq[r2#]: 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
?Pz:H/$ l/[0N@r~ template < typename Right >
z#*M}RR picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>xu}eWSz {
`=b)fE return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0JTDJZOz@# }
;8m_[gfw +k]9n*^uz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^luAX
}* 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。
5^'PjtW6 0KqG J:Ru template < typename T > struct picker_maker
'/+l\.z"& {
4~-"k{Xt typedef picker < constant_t < T > > result;
b}'XDw } ;
Qj(q)!Ku template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>QRpRHtb {
5_";EED typedef picker < T > result;
TA; } ;
8mTjf Br `?VtB!p@x= 下面总的结构就有了:
:Bc)1^I 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。
U085qKyCw 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。
^44AE5TO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=KJK'1m9 至此链式操作完美实现。
w^N xR, l
+RT>jAmK lVY`^pw? 七. 问题3
!fF1tW 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。
D-*`b&i48 S8;Dk@rr(y template < typename T1, typename T2 >
")kE1D% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RE/'E?G {
`oN~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
w^tNYN,i }
lC&U9=7W un|+YqLf 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:
9?B}CCE<LR @f442@_4 template < typename T1, typename T2 >
f h05*]r struct result_2
IT&
U%hw {
n1K"VjZk typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{M:Fsay>p } ;
cl4`FU 5]cmDk 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?
[?uiM^& 这个差事就留给了holder自己。
,Zs:e. tWL3F?wd tcOgF: template < int Order >
F
VW&&ft class holder;
8
PI>Q template <>
kQ4-W9u class holder < 1 >
j|3p.Cy {
TS+itU62 public :
H@0i}!U64 template < typename T >
B$A`- struct result_1
Lf _`8Ux {
`` (D01< typedef T & result;
0/?V _ } ;
1iBOf8 template < typename T1, typename T2 >
5Z{i't0CQ struct result_2
u'cM}y& {
@!/w'k8 typedef T1 & result;
vU&I,:72
H } ;
HSHY0 template < typename T >
P!yE{_% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D?~`L[}I!} {
82#7TX4 return (T & )r;
:lz@G4=C }
>#).3 template < typename T1, typename T2 >
(Qmpz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ju#/ {V;D {
e m`z=JGG return (T1 & )r1;
)s^D}I( }
EjLj5Z/q } ;
zs!,PQF( .G#wXsJj template <>
G3]TbU!!T class holder < 2 >
zr%2oFeX, {
In)8AK(Hw public :
e"HA.t[A
template < typename T >
j4H]HGHv struct result_1
]kUF>Wp {
BL1$~0 typedef T & result;
EhDKh\OY5 } ;
nDx}6}5) template < typename T1, typename T2 >
<PL94 struct result_2
Sw HrHj {
o/273I typedef T2 & result;
MKIX(r(| } ;
[5Zs%!Z;8N template < typename T >
0<"4W: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
``?]13XjK {
3u +A/ return (T & )r;
cp.c$ }
iev02 8M template < typename T1, typename T2 >
\k\ {S2SU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b*w izd {
${\iHg[vZ return (T2 & )r2;
x]o~ %h$ }
v|Y:'5`V } ;
guJS;VC6U "w}}q>P+sA ? pq#|PI) 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> >。
^PDz"L<* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|r2U4^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!K: e=$p( return l(i, j) = r(i, j);
x=(y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
nojJGeW% l1*qDzb return ( int & )i;
#~]S return ( int & )j;
SSH ))zJ 最后执行i = j;
H4DM,.04 可见,参数被正确的选择了。
Q?df5{6 E`68Z/% Ce 3{KGBw j G8W|\8 ()K,~ 八. 中期总结
1#LXy%^tO 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
r}>8FE9S'H 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)EQWc0iKG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
S8-3Nv' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<1i:Z*l. r(= yH}(0 [Q(FBoI| 49S*f GG0l\!2) 九. 简化
0X6|pC~ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
v%gkQa 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9z>I&vcX 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
I =G3 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>2Z0XEe +-*/&|^等
Mrpz (}) 2. 返回引用。
N<&"_jzm =,各种复合赋值等
>fG=(1" 3. 返回固定类型。
-3-*T) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
h"h3SD~ 4. 原样返回。
B",5"'id operator,
9t)A_}O 5. 返回解引用的类型。
ko-| hBNv operator*(单目)
Mf 'T\^-! 6. 返回地址。
i=Nq`BoQf operator&(单目)
&sh5|5EC 7. 下表访问返回类型。
kw,eTB<;R operator[]
y.h2hv]Bc 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7.V'T=@x3) operator<<和operator>>
o<
)"\f/, SrlTwcD OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
&>Zm gz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1<gY @E Srj[ template < typename Left >
aU&p7y4C@ struct value_return
3$<u3Zi6 {
UZJ^e$N template < typename T >
L'1!vu *Rg struct result_1
s2SxMFDP {
q [}<LU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
}le}Vuy\s } ;
Y~ku?/"6T e:W]B)0/e template < typename T1, typename T2 >
`^3 N|76Y struct result_2
'0\,waEu {
Uk@du7P1k typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ky2n%<0] } ;
'mwgHo<u } ;
Q,pnh!.-c "==fWf \#)|6w- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<Wd#HKIG>l h2k"iO} 下面我们来剥离functor中的operator()
6}z-X* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aCxF{>n
,"6Bw|s return l(t) op r(t)
& OO0v*@{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
g=G>4Ua3 return op l(t)
.DX return op l(t1, t2)
m5c=h return l(t) op
Os)jfKn2 return l(t1, t2) op
2A>s
a3\ return l(t)[r(t)]
SSr#MIS? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&A/k{(.XP 4F[4H\>' 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
7'IcgTWDZy 单目: return f(l(t), r(t));
=()Vrk|uK return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
D*T*of G 双目: return f(l(t));
Ms4~P6;% return f(l(t1, t2));
r6WSX;K 下面就是f的实现,以operator/为例
KM-d8^\: 7~zd
%
o
struct meta_divide
|B{@noGX {
fBj-R~;0 template < typename T1, typename T2 >
%P8*Az&]T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,J*C'#sW {
H18.)yHX return t1 / t2;
LyR bD$m }
"O}u2B b } ;
qV$\E=%fhM K*!qt(D& 这个工作可以让宏来做:
`;~A QsemN7B"< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
*F:)S"3_~e template < typename T1, typename T2 > \
gT-"=AsxZQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\iP=V3 以后可以直接用
NIo!WOi DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0<3->uK 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
}xa~U,#5 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
L'?7~Cdls n0a|GZyO] !"d"3coQ? 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
SH1S_EQ< @ajt
D-_2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
IGnP#@`5] class unary_op : public Rettype
5 eLm {
SSQB1c Left l;
,K WIuCU; public :
.QvH7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7:C_{\( 6 l,8ev template < typename T >
-I0J-~# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JGHQzC {
S+ 3lX7 return FuncType::execute(l(t));
u7/]Go44 }
:pH3M[7 ]t"X~ template < typename T1, typename T2 >
1IPRI<1U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'< .gKo {
{j8M78 }3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
[4 v1
N }
yM2}JsC } ;
x
DiGN Jc _LSp \{Z 1w!O&kn 同样还可以申明一个binary_op
jct|}U Ur9L8EdC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8=MNzcA } class binary_op : public Rettype
PjG^L
FX {
H~NK:qRzK Left l;
11iV{ h Right r;
Y*QoD9<T?; public :
wg UgNwd1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kNd(KQ<.17 ^wIg|Gc template < typename T >
64UrD{$o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oTN:Q"oK7? {
z&c|2L-u6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
|)65y
}
QOR92}yC /O}lSXo6E template < typename T1, typename T2 >
: i{tqY% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<MyT ; {
JfsvK2I return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]iYO}JuX }
o~{rZ~ } ;
Sby(?yg dK Qu AM0CIRX$ 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
v[<x>?iD_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
w9w=2 * DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nB;[;dCz 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。
&+]-e;[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9e*o$)j_ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
m-2!r*(zt 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
nX_w F`n" 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
%x-`Y[ 下面是修改过的unary_op
dczq,evp 34,'smH i% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0j :u.x class unary_op
6rMXv0) {
TWM^5
L :U Left l;
W#@6e')d {.])'~[U public :
=o:1Rc7J /K(l[M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N9#5 P! Z*+y?5+L"P template < typename T >
Z<iK(?@O struct result_1
&u!MI {
rI OKCL? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2f0mr?l)N } ;
=pBr_pGz= 9tWpxrig% template < typename T1, typename T2 >
(l -l
Y struct result_2
ZPG~@lU {
kni{1Gr typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
OFxCV`>ce } ;
Px3I+VP PLJDRp 2o template < typename T1, typename T2 >
\S_Ae; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
= q(?ALGc {
. H}R}^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
PpLiH9} }
=$y;0]7Lwi ^-Rqlr,F; template < typename T >
)3WUyD*UZN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^#t6/fY.# {
#^}s1
4n return OpClass::execute(lt(t));
_<GXR
? }
'0=mV"#H{ t`Rbn{ } ;
`GSl}A qu\U^F 6!HYx 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
-,+~W#n 好啦,现在才真正完美了。
yIC
C8M 现在在picker里面就可以这么添加了:
I
Z|EPzS <KJ|U0/jGd template < typename Right >
^u2x26]. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/
*/"gz% {
#iQF)x| D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
/BN=Kl] }
}G "EdhSl 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。
5IA3\G}+ =w3 cF)& e)y+] B@@tKn_CQ =te4p@ 十. bind
di(H-=9G62 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。
r0@s3/ 先来分析一下一段例子
xSqr=^ ,rjl|F*
T 2*< PmKI int foo( int x, int y) { return x - y;}
dV{mmHL bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
H&
$M/` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
njaKU?6%d2 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
*+k
yuY J 我们来写个简单的。
l_4^TYF 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Cd]g+R}j 对于函数对象类的版本:
P'o]#Az ^ p7z3ng template < typename Func >
A9KPU: struct functor_trait
Qp7F3,/# {
YCVT0d typedef typename Func::result_type result_type;
<(_Tanx9Q } ;
{6O}E9 对于无参数函数的版本:
l$kO%E' Ljiw9*ZI template < typename Ret >
6b%IPbb struct functor_trait < Ret ( * )() >
ArjRoXDE {
(w#)|9Cxm typedef Ret result_type;
4 aE{}jp1 } ;
&'`ki0Xh; 对于单参数函数的版本:
NHQoP&OG yVQW|D0,j template < typename Ret, typename V1 >
.<E7Ey# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1JJ1!& > {
upaQoX/C typedef Ret result_type;
;<GK{8 } ;
#k1IrqUp 对于双参数函数的版本:
L]H'
]wpn= N`{6<Z0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ZNl1e' struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Vc6
>i|"-O {
.'. bokl/ typedef Ret result_type;
?p/}eRgi } ;
:0ltq><? 等等。。。
ll[&O4.F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
cq 5^7. yJ`{\7Uqg template < typename Func >
y>:U&P^ struct func_return
P_b!^sq9 {
w ~"%&SNN template < typename T >
E^gN]Z"O struct result_1
?bu=QV@ {
p5py3k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GIT"J}b} } ;
:xTm-L GY %$7 template < typename T1, typename T2 >
..k8HFz>" struct result_2
*_d N9 {
a\~118 ! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I(WIT=Wi< } ;
? HNuffk } ;
@nMVs6 KX3A| lWd@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,jtaTG.> +Wgfxk'{ template < typename Func, typename aPicker >
f& \Bs8la class binder_1
LE)$_i8gX {
xX9snSGz Func fn;
dz>Jl},`k aPicker pk;
X 5X D1[ public :
H:9G/Nev 1G67#L)USq template < typename T >
#0Uz1[ struct result_1
o2hk!#5[4 {
[c lwmx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xtIF)M } ;
#_`qbIOAj eMdf[eS template < typename T1, typename T2 >
hSXJDT2 struct result_2
Jf0i$ {
|:Maa6(W typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0*9xau{( } ;
ho B[L}<c nz'6^D7`r binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
KF5r?|8M @|sBnerE template < typename T >
{~j/sto-: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4eG\>#5 {
LXsZk|IhM return fn(pk(t));
TI<3>R }
n)Cr<^j template < typename T1, typename T2 >
7-Oa34ba+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^E Rdf2 {
KZ%us 6 return fn(pk(t1, t2));
1X`,7B@pz }
=kzp$ i } ;
aJtpaW@ Jw&Fox7p Ziub%C[oV 一目了然不是么?
(fr=N5 最后实现bind
C@Go]*c ,FH1yJ;Y& u??ti
OK{ template < typename Func, typename aPicker >
#d*gWwnx" picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
vceD/ N8 {
u<N`;s return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
q,%Fvcmx+e }
&l!T2PX! olA+B 2个以上参数的bind可以同理实现。
C^;8M'8z0 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。
r\FZ-gk}Q = &?&}pVF 十一. phoenix
rly%+B `/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
HRjbGc|[ ~tV7yY|zr for_each(v.begin(), v.end(),
o)n)Z~ (
D/ sYH0.V$ do_
l?rLadvc [
q8-hbWNm4 cout << _1 << " , "
_dz ZS(7M6 ]
}p)Hw2 .while_( -- _1),
\=[j9'N> cout << var( " \n " )
NP.i,H )
C984Ee );
/988K-5k '6e4rn{
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:
)G?\{n- 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
pwS"BTZ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
f-|zh#L 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u*W! !(P/ zJl;|E". ,EVPnH[F~ template < typename Cond, typename Actor >
`-{? ! class do_while
surNJ,) {
0sH~yvM5 Cond cd;
#gT"G18/! Actor act;
)bL(\~0g~ public :
n-],!pL^ template < typename T >
?daxb struct result_1
TF5jTpGq {
o|y_j49 typedef int result_type;
D)DD 6 } ;
S@S4<R1{\ ys>n%24qP do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
bKK'U4 %eW7AO> template < typename T >
5/i/.
0?n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0bc>yZ\R {
"+Ys}t~2 do
}o7- 3!{L! {
O"EL3$9V act(t);
#1\`!7TO3 }
Bos}
`S![ while (cd(t));
L(u@%.S return 0 ;
IGVq`Mxj }
1cMLl6Bp> } ;
=EM<LjO 5@
td0 :t9![y[=| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5}Ge 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
^ <`SUBI 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
vV$^`WY4 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。
TOKt{`2} 下面就是产生这个functor的类:
_e;bB?S *{j;LA.BR# 67&Q<`V1*q template < typename Actor >
DNqV]N_W class do_while_actor
\lQI;b;$ {
do.>Y}d Actor act;
::iYydpM public :
%e0X-tXcmX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7UGc2J 77sG;8HE template < typename Cond >
vO&X<5?Qc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
kONn7Itbu } ;
7][fciZN bp}97ZQ `Npo|.?= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
kdlmj[= 最后,是那个do_
fp\mBei P]y{3y:XxM <YEKbnw$o class do_while_invoker
Lb<IEy77\ {
x|Pz24yP9 public :
IemhHf ^l template < typename Actor >
n7~4*B do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
B[EOz\?=m {
;r~1TUKb return do_while_actor < Actor > (act);
%saP>]o }
$6J22m!S4n } do_;
lxgfi@@+h ~MC5rOA 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
59SL
mj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Bhx.q,X 最后来说说怎么处理break和continue
RsS:I6L 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。
*y7Yf7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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