一. 什么是Lambda
O" z=+79q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_h.[I8xgYG 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,
eLt6Hg)s`9 W9u( Bg#NB B0YY7od class filler
Fc nR}TE {
9@S
icqx
public :
oACE:h9U void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<H 3}N! } ;
:Ct}||9/ ikY=} a|fyo#L 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:
H\ NO4= Kj-`ru MjLyB^M ?!
kup for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ly{~X !E*-\}[ (C. 1'<] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#cApk *{tJ3<t(1 ha(hG3C HFf|
>&c& 二. 战前分析
]])i"oew 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。
HDC`g 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
PCFm@S@Q #}A!Bk {~=[d`t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}b0qrr /* --------------------------------------------- */
%fxGdzu7. vector < int *> vp( 10 );
hup]Jk transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
PS6G 7 /* --------------------------------------------- */
7#<|``]zNf sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$x 2t0@ /* --------------------------------------------- */
S#ven& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!Hgq7vZG /* --------------------------------------------- */
jsL'O;K/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5[;^Em)C /* --------------------------------------------- */
W`;E-28Dg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
u2F
3>s Y[pGaiN: #ocT4 K{0mb 看了之后,我们可以思考一些问题:
))+R*k% 1._1, _2是什么?
inhb> zB 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
TX 12$p\ 2._1 = 1是在做什么?
6bU/IVP 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。
yJgnw6>r2 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。
^91k@MC L6',s4 1*=[%
d7 三. 动工
@ VJr0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0tl *ZY{^f K;YK[M1! =b;v:HC template < typename T >
c[Y7tj%y class assignment
5[I9/4, {
H p1cVs T value;
T$k) ^' public :
`!rHH assignment( const T & v) : value(v) {}
c !5OK4+Z template < typename T2 >
z[7U>q[E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8_ju.h[ } ;
)+ S" ` ^D6 JckW LtCkDnXk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:k JSu{p 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
) I@gy AU)Qk$c y/Nvts2!C Z|3l2ucl class holder
bluC P| {
*X,vu2(I-= public :
fOrqY,P' template < typename T >
r{Xh]U&>k assignment < T > operator = ( const T & t) const
/LJ?JwAvg5 {
bk"` hq return assignment < T > (t);
-BB 5bsjA }
JSO>rpO } ;
dmf~w_(7 N=|w]t0*yc siOeR@>X 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:
`oq
3G } /(vT49(] static holder _1;
x!Wl& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5vY1 XZt{ U^Hymgb% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d<#Xqc 而不用手动写一个函数对象。
VP|9Cm=Fg 'e0qdY` >j\zj] -" ah~7T~ 四. 问题分析
)LnHm 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。
0Wk}d(f 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。
d~YDg{H 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Kf(% aDYq 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)M}bc1 _ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
rMLCtGi EjvxfqPv 五. 问题1:一致性
Is-Kz}4L 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?|
(swP#t5S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0*h\/!e _:=w6jCk struct holder
E7y<iaA{~ {
[NJ! //
+dR$;!WB3 template < typename T >
/k7`TUK T & operator ()( const T & r) const
o#E
z_D[ {
-rU *)0PR return (T & )r;
v%B^\S3) }
e8P
|eK } ;
~D
5'O^ _RhCVoeB 这样的话assignment也必须相应改动:
u9'4q<>& |9}G template < typename Left, typename Right >
Z @j0J[s class assignment
[L9e.n1 {
A2F+$N Left l;
(\M&/X~q Right r;
H.Pts>3r( public :
2<U5d` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~vG~Z*F template < typename T2 >
O8n\>p kI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
HQTB4_K\ } ;
%vyjn&13 'ApWYt 同时,holder的operator=也需要改动:
0I079fqk< ~"{Kjr#R template < typename T >
e>"{nOY4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d0IHl!X {
-s4qm)\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
zn@tLLX }
F5&4x"c Ma wio5 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。
R '"J{oR 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|jc87(x< 7?/ Fr(\ return l(rhs) = r;
vhdT"7`U 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。
%vn rLt$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
fE7[Sk GT2;o template < typename Tp >
/zPN9 db class constant_t
f`H}Y!W( {
!P#lTyz const Tp t;
${mHbqN public :
$wC]S4C constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
wGAN"K:e template < typename T >
.(nq"&u-* const Tp & operator ()( const T & r) const
Nqewtn9n {
42
8kC, return t;
=<R77rnY& }
V=.lpj9m } ;
aCy2.Qn naM4X@jl 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+g\u=&<6 下面就可以修改holder的operator=了
a+,)rY9 6BNOF66kH template < typename T >
RG # assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7$;mkHu4H% {
/?HRq ?n return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
lvcX}{>\ }
Y#NlbKkzu r'k-*I 同时也要修改assignment的operator()
!dSY?1>U< f4]nz:2 template < typename T2 >
*#dXW\8qu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/dBQ*f5 现在代码看起来就很一致了。
V#C[I~l t9W_ [_a9 六. 问题2:链式操作
Vz51=?75 现在让我们来看看如何处理链式操作。
js'*:*7 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。
Xpjk2 [, 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。
0.bmVN< 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。
B1J+`R3OX 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
//f[%j*> %GjF;dJ template < typename T >
h"M}Iz~|V? struct result_1
`N
;!=7y7Y {
yz,ak+wp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
N{
;{<C9Z } ;
Y |n_Ro^~ 1,9RfY V 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:
Y Q3%vH5#y HFvhrG template < typename T >
nEyPNm) struct ref
NNb17=q_v {
HO}aLp typedef T & reference;
l*xA5ObV } ;
u*}6)=+: template < typename T >
B5P++aQ struct ref < T &>
OJQ7nChMm {
noGMfZ1 typedef T & reference;
E^T/Qu } ;
U/wY;7{)# Q(E$;@
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
IcI y !W{|7Es?. template < typename T >
|4x&f!%m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
c[@>#7p`o {
xL=g(FN(6L return l(t) = r(t);
U~!97,|ic }
FxD\F 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。
uWv l<{2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*
vEG%Y ?r2Im5N 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
I&1h/ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R qOEQ*k _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
SL>>]A,E<` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>c8zMd 最后的布局是:
VBBqoyP
h Add
"?}QwtUW / \
GVCyVt[!- Divide 5
Et# }XVCJ / \
|`E\$|\p _1 3
)u'oI_ 似乎一切都解决了?不。
.ikFqZ$$ 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。
pjrVPi5&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。
x.>z2. 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:
%[Ia#0'Y@ ~u/Enl7\- template < typename Right >
jKM-(s!( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VDCrFZ!] Right & rt) const
*M6M'>Tin {
KvkiwO( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E':y3T@." }
g6;O)b 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
pG:FDlR~ 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。
IgR_p7['. 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。
Op\l 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。
BY32)8SH 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。
]e7D"" 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?
+SZ#s:#SE 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:
OKxPf]~4E ?Ju=L| template < class Action >
C Vyq/X class picker : public Action
m 9.QGX\] {
(y=P-nm public :
6n45]? picker( const Action & act) : Action(act) {}
\Vr(P> // all the operator overloaded
L}lc=\ } ;
/N{x Ft/? J$]d%p_I Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
WVf;uob{ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
F~)xZN3= X 4;+` template < typename Right >
]ZHC*r2i picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x]Nq|XK {
Gk'J'9* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]C}z3hhk }
:X,1KR g>T'R Vb Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[[LCEw 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
xH; 4lw MpGWt# template < typename T > struct picker_maker
c
R[DT04 {
s:i$ s") typedef picker < constant_t < T > > result;
(B7M*e } ;
: ,LX3, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3:dQN;= {
wNcf7/ky typedef picker < T > result;
11%^K=dq } ;
$ [M8G Cf@WjgR
下面总的结构就有了:
<?2[]h:wp 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。
s{Ryh.IyI 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。
+f;z{)%B picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
rF>:pS,`& 至此链式操作完美实现。
C4#'`8E "Do9gW CdC&y}u 七. 问题3
uRxo,.}c 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,.x1+9X ceyZ4M template < typename T1, typename T2 >
Mpb|qGi! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mWfzL'* {
xud =(HLl return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f.,S-1D]h }
s)8g4Yc* 2{|
U 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:
6]CY[qEaR$ +*lSB%`aS template < typename T1, typename T2 >
WSW aq\9]8 struct result_2
ro|dB {
xBl}=M?Qu typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m7~kRY514 } ;
]@C&Q,~q v>;6pcp[F 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?
Z
r 这个差事就留给了holder自己。
S^a")U4 qIuY2b`6 s{'r'`z. template < int Order >
sMs 0*B-[ class holder;
#92MI#|n9 template <>
<vhlT#p
class holder < 1 >
m7cp0+Peo {
[Xg?sdQCI public :
g()YP template < typename T >
SHIK=&\~- struct result_1
e#<%`\qH {
ikw_t? typedef T & result;
O{%yO=`r } ;
4$@5PS#, template < typename T1, typename T2 >
118A6qyi struct result_2
[?.k 8;k {
r@/+ typedef T1 & result;
|z-A;uL < } ;
v0apEjT template < typename T >
&3:-(:<U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'>@evrG {
}BzV<8F return (T & )r;
TMT65X! }
/!P,o}l7 template < typename T1, typename T2 >
F
MHpa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K.JKE"j)d {
%f*8JUE16 return (T1 & )r1;
[y W0U:m }
xbvZ7g^ } ;
?FA} ;?v #JWW ;M6F template <>
Nw/4z$].J class holder < 2 >
o vvR{MTc {
+YI/(ko= public :
zw_Xh~4"b template < typename T >
UQ}[2x(Kb struct result_1
eYOwdTrq {
+j%!RS$ko typedef T & result;
)4bBR@QM } ;
s%1 O}X$c template < typename T1, typename T2 >
qm{(.b^ struct result_2
^"(CZvq {
+>M^p2l*& typedef T2 & result;
|'aGj } ;
~*79rDs{ template < typename T >
v1oq[+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
si.ZTG9m {
iT227v!s return (T & )r;
zN:VT& }
bzF>Efza template < typename T1, typename T2 >
-B* = V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8Mf6*G#Y {
8LB,8*L^ return (T2 & )r2;
J NPEyC }
.hzzoLI2 } ;
zn@<>o8hU X3-pj<JLY b8r?Dd"T8 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> >。
!D!~4h) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
wqk D 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ZUyG
}6)J V|13%aE_v return l(i, j) = r(i, j);
iP]KV.e'/C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
- 0R5g3^*/ lA<n}N)j return ( int & )i;
07P/A^Mkx return ( int & )j;
{E@Fk, 最后执行i = j;
~:'tp28? 可见,参数被正确的选择了。
gFizw:l GL-v</2'U A<fKO <d ;4>YPH I8TqK 八. 中期总结
MKf|(6;~ 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:
?x1sm"]p' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2Tec#eYe 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L-?
?%_= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
zkt`7Pg;J v[{g"C }E0~' :tBIo7 $P&{DOiKS #.L9/b(
九. 简化
ZP~Mgz{f 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
wI8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
u1a0w 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
I!eu|_cF 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
IO3 p&sJ/ +-*/&|^等
cvxYuP~ 2. 返回引用。
c%+/TO =,各种复合赋值等
Ne#FBRu5 3. 返回固定类型。
kl%%b"h' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M15Ce)oB1( 4. 原样返回。
>cU#($X$^ operator,
nWb*u 5. 返回解引用的类型。
@6h,#8# operator*(单目)
@+Yql 6. 返回地址。
SQ'\K d= operator&(单目)
VzD LG LH 7. 下表访问返回类型。
J_NY:B operator[]
'2Q[g0VR 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
h K;9XJAf operator<<和operator>>
-LzkM" \A7{kI OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
1Xzgm0OS; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2 tD{c^
9< jV{?.0/h| template < typename Left >
|?v(? struct value_return
!z?& {
Voy1 template < typename T >
6$/Z.8 struct result_1
#O 2g]YH {
"o_s=^U typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
y_mTO4\C2 } ;
,+2!&"zD PWci D '! template < typename T1, typename T2 >
6`Hd)T5{w struct result_2
gxnIur) {
}aO6% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tV?- } ;
*.%z } ;
+@] ,JlYf eJbZA&: )XCG4-1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`]~1pc %#t*3[ 下面我们来剥离functor中的operator()
9*~bAgkWI 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I]GGmN )7]la/0 return l(t) op r(t)
x{DTVa
6y2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K@%o$S?>z_ return op l(t)
L a>fvm return op l(t1, t2)
CWBlDz return l(t) op
LV2#w_^I return l(t1, t2) op
|7%has3" return l(t)[r(t)]
[}$jO,H5r return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
tJBj9{ A1Ru&fd! 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:
s qXwDy+. 单目: return f(l(t), r(t));
i%@blz:_Y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8c`EB-y 双目: return f(l(t));
[#@\A]LO return f(l(t1, t2));
i+q tL3 下面就是f的实现,以operator/为例
:;
z]:d b~$8<\ struct meta_divide
|j}D2q= {
b :WA}x V template < typename T1, typename T2 >
k3(q!~a:.} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
QmgO00{ {
lA{JpH_Y8s return t1 / t2;
-7Bg5{FA }
&?[g8A } ;
#| pn,/ !;3hN$5 这个工作可以让宏来做:
Y`N w E KvjsibI/Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2Tp@;[!3 template < typename T1, typename T2 > \
zMke}2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
tm1#Lh0 以后可以直接用
vh"wXu DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0Q7|2{ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
}j$tFFVi~ (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。。。)
MgO_gFr <
]"Uy p _-|/$ jZ 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
_u3%16,o 2P/ Sq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#<K'RJn class unary_op : public Rettype
LpK? C<?x {
+~K)
~ Left l;
)O],$\u public :
' !2NSv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\@[Y~: IayF<y,8 template < typename T >
!'eh@BU; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s%QCdU ] {
d>gQgQ;g return FuncType::execute(l(t));
r>#4Sr }
frokl5L@ 2BKiA[
;; template < typename T1, typename T2 >
ToK=`0#LNK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~|G`f\Ln" {
4|&_i)S-Y return FuncType::execute(l(t1, t2));
::p%R@? }
QE|x[?7e,! } ;
(gRTSd T? 2FN E ;y( $D='NzE/ 同样还可以申明一个binary_op
*ESi~7;# ]GT+UX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
DH7]TRCMZ) class binary_op : public Rettype
tmd{Gx}c {
C{:U<q Left l;
q`VkA
\ Right r;
j[,XJ,5= public :
e?7y$H- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:qc?FQ
; pocXQEg$] template < typename T >
XU<XK9EA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+B[XTn,Cru {
Q#F9&{'l return FuncType::execute(l(t), r(t));
Aj8zFt] }
}hE!0q~MfM 3*T/ 7\ template < typename T1, typename T2 >
C|V5@O?;&
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2# {
P~#LbUP( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
b0sj0w / }
Wf3{z
D~ } ;
#_Zkke~{ QFK'r\3pU p//mVH% 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
_?]W%R| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|!81M|H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U2r[.Ru 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。
GkxQEL 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"Lyb4# M 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。。。
#eF,* d 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e(?1`1 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)
e,xJ%f 下面是修改过的unary_op
PMi.)%++ {Mb2X^@7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
i= R%MH+ class unary_op
K8/jfm {
E9b>wP Left l;
1+"d-`'Z2O j115:f public :
]Q,&7D
Ah w`EC6ZN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GTi=VSGqF n{\d template < typename T >
g[' 7 $ struct result_1
La28%10 {
HWIn.ij typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p' 6h9/ } ;
6B]i}nFH{+ f,kV template < typename T1, typename T2 >
>7)QdaB struct result_2
rmi&{o: {
\x<,Ma=D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QL @SE@" } ;
&lID6{7 9Z g##<d(e!} template < typename T1, typename T2 >
@HTs.4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s1R#X~d {
39m8iI%w[
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vTo+jQs^ }
bxPJ5oT GPizR|}h template < typename T >
~$ Po3]{s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E^Ch;)j| {
mN
l[D return OpClass::execute(lt(t));
tS Y4' }
]N,'3`&:: n^rbc;} } ;
!acuOBv, h+7U'+|%A j >`FZKxp 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
G0kF[8Am 好啦,现在才真正完美了。
G O"E>FyB 现在在picker里面就可以这么添加了:
_>)@6srC PT~F^8,) template < typename Right >
oB @)!' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
cuI&Q?+c} {
A6+qS
[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[VLq/lg* }
I %sw(uoE 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。
~.6% %1? c}!`tBTm g6xQQ,q=l 4=%,0.yt m<LzgX 十. bind
_dECAk
&b 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。
|9F-ZH~6 先来分析一下一段例子
ZFh[xg'0 aK(e%Ed t" ?%%vQ? int foo( int x, int y) { return x - y;}
Sj:c {jyJd bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
B
qINU bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
J7`;l6+Gb 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。
4uh~@ Lv 我们来写个简单的。
<IBUl}|\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*y(UI/c 对于函数对象类的版本:
dQFUQ APJFy@l} template < typename Func >
t'yh&44_ struct functor_trait
7*%}=. {
DZ $O% typedef typename Func::result_type result_type;
i+Mg[x$. } ;
g~(G P 对于无参数函数的版本:
asE.!g?
z).&0K template < typename Ret >
fh66Gn, struct functor_trait < Ret ( * )() >
4#t=%} {
WRRR "Q$ typedef Ret result_type;
!b+!] 2~g} } ;
P(o>UDy 对于单参数函数的版本:
T!pA$eE :o87<)
_F template < typename Ret, typename V1 >
hD7vjg&Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!HtW~8|: {
oA:`=f%\ typedef Ret result_type;
.
Y$xNLoP[ } ;
]dV$H 对于双参数函数的版本:
++ 5!8Nv a<]vHC7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
eYn/F~5- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
f+.sm {
+QOK]NJN typedef Ret result_type;
YG5mzP<T } ;
{$pi}; 等等。。。
D(Q]ddUi' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
naA8RD5/ sO!m,pK( template < typename Func >
|9BX
~`{ struct func_return
sHV?njZd {
loHMQKy@ template < typename T >
\4
+HNy3 struct result_1
`,Y3(=3Xe? {
rmFcSolt,f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Zlt,Us` } ;
iSfRo31 C1qlB8(Wh> template < typename T1, typename T2 >
RE-y5.kE^ struct result_2
K|Xe) {
hSN38wy typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
><.*5q } ;
)nq(XM7 } ;
:22wq{ t!u>l jLY$P<u?%P 最后一个单参数binder就很容易写出来了
rJB/)4
mE ;!7M<T$& template < typename Func, typename aPicker >
I>6zX class binder_1
m;TekJXm {
W&[-QM8 Func fn;
5{IbKj| aPicker pk;
w'y,$gtX/ public :
k!x`cp aWP9i& template < typename T >
M"msLz struct result_1
<(xro/ {
?k@;,l :s typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
MX+gc$Y
O } ;
?(}~[ b `}hw"f template < typename T1, typename T2 >
Z Y5Pf
1 struct result_2
!t{ {
JW=q'ibR typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pX$X8z% } ;
F}@]Lq+ )jjaY1E binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
v`Ja Bn ^X"x,8}&V template < typename T >
v-"nyy-&Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!kH 1| {
0,8RA_Ca} return fn(pk(t));
E}#&2n8Y }
KFaYn template < typename T1, typename T2 >
YM. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1CJAFi>%D {
aN6HO return fn(pk(t1, t2));
:o~]d }
SP>&+5AydX } ;
znIS2{p/` )wdd"*hv 5)0'$Xxqa0 一目了然不是么?
3a}c'$F>_' 最后实现bind
%F}d'TPx F ^m;xy Um*&S.y template < typename Func, typename aPicker >
S0LaQ<9. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
THgEHR0,}[ {
uU-1;m#N? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
afu!.}4Ct }
Mp[2A uf e)87
&
7 2个以上参数的bind可以同理实现。
: &~LPmJ 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。
$U)nrni Pmd5P:n*, 十一. phoenix
M7-2;MZ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_kBx2>qQ KYl!Iw67d for_each(v.begin(), v.end(),
[8Z
!dj (
Ht]O:io` do_
5v=e(Ph+ [
@Q&k6.{4Z cout << _1 << " , "
H7meI9L ]
g+(Y)9h& .while_( -- _1),
&^Gp cout << var( " \n " )
C<w&mFozL )
Q|U
[|U );
kQn}lD Lzcea+*uw 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:
~]n=TEJ> 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
H!l9a operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
wLvM<p7OX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
IABF_GwF :YLurng/] k[@/N+;")` template < typename Cond, typename Actor >
~]'yUd1gSZ class do_while
gg Nvm {
*D1vla8 Cond cd;
1(e64w@ Actor act;
.SNg2. public :
EW+QVu@ template < typename T >
>t%@)]*N struct result_1
IlB*JJnl {
.Sv/0&O typedef int result_type;
@18}'k } ;
l 3 jlKB ,3!4
D^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
nUisC5HW 0F
2p4!@W template < typename T >
VSh&Y_% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nu'ox. V {
p\.IP2+c do
QFgKEUNgl {
1y,/|Y act(t);
.8;0O
M }
"^Y zHq6 while (cd(t));
P'*Fd3B#A= return 0 ;
uH[:R vC0 }
xLgZtLt9 } ;
J@#rOOu $\M];S=CY }02(Y!Gh 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
P?zaut 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
?I\,RiZkz^ 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。
%36@1l-N 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。
#q xo1uV(c 下面就是产生这个functor的类:
$R:Q R? uf"(b"N0 S6fbwZZMG template < typename Actor >
o7eWL/1 class do_while_actor
D'BGoVP {
6&
6|R3 Actor act;
o^r\7g6\ public :
v2="j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'E\4/0 ! su3Wk,MLP template < typename Cond >
L^bX[.uZw picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rZE+B25T~ } ;
Lu5X~6j"$ o/oLL w % iZM9Q&NC 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
l kyK 最后,是那个do_
2IUd?i3~l ;mPX8bT tg\o"QKW9 class do_while_invoker
P]armg% {
b[:{\!I public :
_KkP{g,Y template < typename Actor >
xV=Tmu6l do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Mz\l
C)\B {
'}"&JO~vPj return do_while_actor < Actor > (act);
S0}=uL#dt }
wN :"(mQ } do_;
xn,9Wj- 8DM! ]L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
? nq%'<^^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@[Q`k=h$ 最后来说说怎么处理break和continue
)V&hS5P=S 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。
Cl{Ar8d} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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