一. 什么是Lambda
c_"]AhV~Mg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[Abq("9p\ 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,
T@ (MSgp9 b3N1SC:Wn _0Qp[l-
omevF>b; class filler
0z1m!tr {
.B_LQ;0:
public :
D2z" Z@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
l 8qCg/ew } ;
>4
4A % put=I ^cs:S-s 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:
S:aAR*<6 SaceIV%( !W4A9Th _4Z|O] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Vb yGr~t _IYd^c 7)SG#|v[$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(&t741DN| JcV'O)& .$&mWytw= -!V+>.Oh 二. 战前分析
z=%&?V 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。
.,[NJ:l 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
OCHjQc &.^(,pt $23*:)&J4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Bp&7:snGt /* --------------------------------------------- */
%EV\nwn6 vector < int *> vp( 10 );
Ya~*e;CW2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6bPoC$<Z /* --------------------------------------------- */
{;mT.[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
[.:SV|AF# /* --------------------------------------------- */
3kqO5+,C int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
q9+`pj /* --------------------------------------------- */
3lr9nBR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
', +YWlW /* --------------------------------------------- */
|p_\pa1&
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8[v9|r \EI<1B b^s978qn# ,jH<i.2R 看了之后,我们可以思考一些问题:
t"# .I?S0 1._1, _2是什么?
0SS,fs<w3 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。
a9LK}xc={ 2._1 = 1是在做什么?
2:[
- 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。
lQ&"p+n 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。
r{LrQ 0nOkQVMk> @~p;.=1]F 三. 动工
7 +]+S`p 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ke\gzP/
]F'o LK>AC9ak< srL|Y&8 p template < typename T >
mM#[XKOC< class assignment
1Jm'9iy3 {
o,NTIh T value;
YzA6*2 public :
P55QE+B assignment( const T & v) : value(v) {}
RKi11z template < typename T2 >
qQN|\u+co T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
)t#>fnN } ;
-tPia=^ Ty&Ok* @"h@4q/W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7=hISQMsVP 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
h/goV |7#S0Ca@ BT *z^ZH w|,BTM:e class holder
ZbAg^2 {
faIHmU public :
N+N98~Y`P template < typename T >
/gH[|d assignment < T > operator = ( const T & t) const
#@UzOQ> {
/_(q7:<ZF return assignment < T > (t);
Mn<#rBE B }
P:OI]x4 } ;
(O!Q[WLS bC h 1F,>siuh , 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:
|Y tZOQu 5>x?2rp static holder _1;
%G`GdG}T Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
S_ER^Pkg ,9.-A-Yw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*Y]()#?Gr 而不用手动写一个函数对象。
^[g7B"`K5 U(6=;+q HU1ZQkf WKvG|YRDq 四. 问题分析
yx\I&\i 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。
"o}}[hRP 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。
oMeIXb)z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#I9hKS{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
gp(: o$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y;"rJxHD E[a|.lnV 五. 问题1:一致性
NpAZuISD! 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?|
x T8pwTO 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2tqj]i 8`B]UcL) struct holder
;)XB' {
p0sq{d~ //
Yc3Rq4I'G template < typename T >
0[In5I I T & operator ()( const T & r) const
&cf(} {
nXJG4$G return (T & )r;
_q
z^|J }
|y$8!*S~( } ;
;6655C :cA%lKg 这样的话assignment也必须相应改动:
AD>X'J
u8 ~\khwNA
template < typename Left, typename Right >
rE?Fp class assignment
UAEu.AT {
~]V}wZt>h Left l;
d1BE;9*/7 Right r;
TsF>Y""*M public :
"pMx( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Kd!.sB/% template < typename T2 >
QzilivJf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
k1E(SXcW9 } ;
C3:CuoE X 6DT^:LHS 同时,holder的operator=也需要改动:
q+{$"s9v -$sVqR>_ template < typename T >
vhd +A assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$_f"NE} {
><wYk)0E return assignment < holder, T > ( * this , t);
_?oofE:{ }
*bSxobn @(W{_ mw 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
P$#{a2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y
Q-{
CJ, lPZYd8 return l(rhs) = r;
d;hv_h 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。
qAW?\*n5N 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&>A<{J@VL p;Nq(=]
\ template < typename Tp >
*; :dJXR class constant_t
h>"j!|#!s {
bPA >xAH const Tp t;
:r4o:@N' public :
de_%#k1:L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9>k_z&< template < typename T >
l05'/duuJ const Tp & operator ()( const T & r) const
7m4*dBTr {
^m['VK#? return t;
MqjdW }
W2BZG(dm } ;
bbs'>D3 a.2Xl}2o5 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
CB^.N>' 下面就可以修改holder的operator=了
YY4q99^K }D[j6+E template < typename T >
5tl($j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ipC
<p?PpR {
F R(k==pZ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
} 89-U }
$X,dQ]M K05U>151 同时也要修改assignment的operator()
gy Ey=@L T^icoX=c4 template < typename T2 >
~L4L|q 7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
weH3\@ 现在代码看起来就很一致了。
$38)_{ ckYT69U 六. 问题2:链式操作
E N rcIZ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
CE @[Z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
G%ZP` 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
d:pGdr& . 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
_<KUa\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8a3EVc K\FLA_J template < typename T >
K3k{q90
struct result_1
b|-S;cw {
s:3b. *t< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3EHB~rL/C } ;
ejc> ;0lY_ii 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
=~>g--^U _#qfe template < typename T >
p\R&vof* struct ref
szCB}WY {
EbG&[v typedef T & reference;
?a-5^{{ } ;
6qSsr] template < typename T >
M!aJKpf struct ref < T &>
iK=QP+^VN {
{&J~P&,k typedef T & reference;
\ CX6~ } ;
S=j
pn p-r[M5;-^Q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[{`2FR:Cd [+_>g4M~% template < typename T >
^HxIy;EQ<z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7pou(U {
*`8JJs0g return l(t) = r(t);
7Ie=(x8): }
J;=T"C& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#qFY`fVf1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&%%ix#iF C57m{RH 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
4,>9N9.?9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,Ha <lU2K _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&B]1 VZUp +5 调用divide的对象返回一个add对象。
l))Q/8H 最后的布局是:
2$ &B@\WY Add
":f]egq
- / \
A $ ]s{` Divide 5
0?}n( f!S / \
px*1 3" _1 3
Z/dhp0k 似乎一切都解决了?不。
',c~8U#q 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。
qXhdU/
= 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}(@cn `L 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:
UOk\fyD2[ ~d].<Be template < typename Right >
TkJ[N4'0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Le:(;:eL>t Right & rt) const
h[&"KA {
*\(z"B return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
EY:IwDA.} }
vP=68muD 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
V$sY3,J7A% XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
bK.*v4RG 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
mBE&>}G< 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
wYg!H>5 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
y$_@C8?H 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?
Z %Ozzp/ 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:
yIrJaS- xDGS`o_w_ template < class Action >
yu)^s!UY; class picker : public Action
0 ZM(heQ {
DU0/if9. public :
l?=\9y picker( const Action & act) : Action(act) {}
TS#[[^!S // all the operator overloaded
8!rdqI } ;
!
5NuFLOf ;8eKAh 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。
]"lB!O~ 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:
Qr9;CVW t*=[RS* template < typename Right >
An$2='=/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wWy;dma# {
Vv45w#w; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mL=d EQ }
W3:Fw6v aL( hWE Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sVK?sBs] 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
=29IHL3 ?%h$deJ template < typename T > struct picker_maker
V`1,s~"q {
;~EQS.Qp typedef picker < constant_t < T > > result;
PDuc;RG } ;
1|(Q| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+yp:douERi {
<;6{R#Tuh typedef picker < T > result;
iCE!TmDT } ;
,|{`(y/v
MQQm3VaKS 下面总的结构就有了:
BVw2skOT 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。
Wn'a' 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。
#cu{AdK picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A^>@6d $2 至此链式操作完美实现。
y:W6;R XP:A"WK" #*'Qm
A 七. 问题3
e@Lxduq 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
5e/YEDP q(6.VU@ template < typename T1, typename T2 >
4|=>gdW)KN ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x#J9GP. {
]>t~Bcnm return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D\AVZ76F1 }
a%T`c/C
X0VSa{ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
3m1(l?fp GtVT^u_ template < typename T1, typename T2 >
>
S>*JP struct result_2
L"qJZU {
x
b"z%.j typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7nek,8b } ;
fQJ`&9m*BF ^#HaH 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
7$'AH:K 这个差事就留给了holder自己。
68Fl/
bj
pruJ`= tk&AZb,sP template < int Order >
l 88= class holder;
hOY@vm& template <>
"m K`3</G class holder < 1 >
#ibwD:{ {
wJy]Vyd public :
Mu\V3`j template < typename T >
?woL17Gt struct result_1
D&G6^ME {
S6<o?X9,I typedef T & result;
P`biHs8O } ;
x>yqEdR=o template < typename T1, typename T2 >
L4>14D\ struct result_2
1dQAo1 {
/)ZjI
W"| typedef T1 & result;
)A8#cY!< } ;
Uwc%'=@ template < typename T >
x?Abk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EYT^*1,E* {
+
[w 0;W_ return (T & )r;
v$y\X3)mB }
@t%da^-HS" template < typename T1, typename T2 >
uf6egm5] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:Y99L)+=/ {
*k{Llq return (T1 & )r1;
>w3C
Ku< }
?"yjgt7+y } ;
)Te\6qM MhMiSsZ template <>
{7:1F)Pj class holder < 2 >
'12m4quO {
ynsYU( public :
u$\.aWol template < typename T >
ug9Ja)1| struct result_1
~c EN=(Z~r {
56Wh<i3 typedef T & result;
YWIA(p8Qkk } ;
n{?Du template < typename T1, typename T2 >
(HAdr5 struct result_2
8-;.Ejz!\A {
w7MRuAJ4 typedef T2 & result;
?NoNg^ Of } ;
MXA?rjd0 template < typename T >
[G_ ;78 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=[n !3M+X {
*). return (T & )r;
AROHe }
hC$e8t60 template < typename T1, typename T2 >
;~F*2) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
AF:_&gF {
4 $k{, return (T2 & )r2;
gW~YB2 $ }
>)4~,-;k } ;
eEqcAUn o6u^hG6~'
]!ZZRe 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> >。
)v(rEY 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|;J`~H"K 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%p\~ tar/n o return l(i, j) = r(i, j);
5YrzOqg= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LuRCkKJ O]IAIM return ( int & )i;
IR"C? return ( int & )j;
FO>?>tK 0 最后执行i = j;
gPn0-)< 可见,参数被正确的选择了。
2z;nPup, P*k n}: |K.I%B 3ko
h!q+ dsX"S;`v 八. 中期总结
(%6fZ 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:
EwBrOq`C 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
tO&n$$ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
h7eb/xEto 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
WReHep /Igz[P^\9 :H>I`)bw GYtgw9 "Y eJf]"- {yNeZXA> 九. 简化
hcW>R 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。
R.1.LB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
eS Z':p 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:
otaRA 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A#`$#CO +-*/&|^等
B|o@|zF 2. 返回引用。
`)$G}7cRUH =,各种复合赋值等
F(j;|okf; 3. 返回固定类型。
n3?
msY(* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3ylSO73R 4. 原样返回。
P\@kqf~pC operator,
"O#
V/( 5. 返回解引用的类型。
;P<h9( operator*(单目)
bR}fj.gP 6. 返回地址。
|)d%3s\ operator&(单目)
jp"Q[gR## 7. 下表访问返回类型。
tW!*W? operator[]
x;SY80D 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\>9^(N operator<<和operator>>
4YY!oDN: "C3J[) qC 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。
b*tb$F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
K#6@sas k{{
Y2B?C template < typename Left >
]>Dbta.27 struct value_return
.(8V {
r(>812^\ template < typename T >
DBGU:V,85 struct result_1
EXbZ9 o* {
P
B-x_D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
R@uA4Al } ;
$v_&jE tZx}/&m- template < typename T1, typename T2 >
ePq (.o struct result_2
&E6V'*<93 {
TC2%n\GH* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
uF[*@N } ;
{2Ew^Li } ;
V60"j( 7}MnvWP '.N}oL<gP 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7K&Uu3m SXe1Q8; 下面我们来剥离functor中的operator()
2 ( I4h[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
QrFKjmD< @d^DU5ats> return l(t) op r(t)
bLGC return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G{,DoCM5WL return op l(t)
rtbV*@Z return op l(t1, t2)
!/a6;:_y return l(t) op
:.=j)ljTx return l(t1, t2) op
ShlTMTgS return l(t)[r(t)]
+Q"~2_q5/; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)}"`$6:k` Tb;,t=;u 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:
D
vU1+y 单目: return f(l(t), r(t));
x![.C,O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!;vv-v,LQ 双目: return f(l(t));
F&+qd`8J return f(l(t1, t2));
'Q7^bF^ 下面就是f的实现,以operator/为例
&tf(vU;,' \et2aX ! struct meta_divide
~H
{
<}'=@a template < typename T1, typename T2 >
K0B<9Wi| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
X@:Y. / {
O^6anUV0 return t1 / t2;
oP4+:r)LKD }
d-m.aP)y: } ;
E`@Z9k1 ` C4gES"T 这个工作可以让宏来做:
\o72VHG66 %{3q=9ii #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
XR[=W(m} template < typename T1, typename T2 > \
QY<5o;m` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
KZ#\ > 以后可以直接用
ZQ*Us*9I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
FIVC~LDd 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
3iX\):4 (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。。。)
2P^qZDG 8I IoK/ 2Gp Y6)o7t 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
:/Es%z
D gJ9"$fIPc template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wYV>Qd
Z class unary_op : public Rettype
53a^9 {
f{[0;qDJ Left l;
h9}*_qc&kV public :
hOj+z? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7m]J7 +4 :-Py0{s template < typename T >
[Y@>,B!V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:{lP9%J- {
1(:!6PY return FuncType::execute(l(t));
8 Zp^/43 }
t#t[cgI G-RDQ template < typename T1, typename T2 >
|KS,k|). typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0x]?rd+q8Q {
V?wV*]c return FuncType::execute(l(t1, t2));
kmt1vV.9 }
+DR$ >a } ;
NsM`kZM4H Qe ip h 5dE=M};v 同样还可以申明一个binary_op
0{8L^
jB/ v0E6i!D/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!3mt<i]a" class binary_op : public Rettype
Pgy[\t 2K {
yrfV&C%=n Left l;
fbbbTZy Right r;
/}L2LMIm public :
Q%d1n*;+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
650qG$ c-Yd> 4+1 template < typename T >
PRTjXq6)5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/"j3B\`? {
ty pbwfM] return FuncType::execute(l(t), r(t));
"2sk1 }
P+|L6w*|[ pb)8?1O|s template < typename T1, typename T2 >
emnT;kJ> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fC*cqc~{@ {
HBtk) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\i%mokfbc }
q^EY?;Y } ;
,bdjk( 9_O4yTL DHw)]WB M 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
wT::b V{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Jut&J]{h DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!@8i(!xb 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。
JDE_*xaUV 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
c:9n8skE7 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。。。
'EAskA]* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
kv3Dn&<rJ 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)
8SKrpwy 下面是修改过的unary_op
31G0B_T oYStf5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
x}?<9(nE c class unary_op
%g.cE}^ {
RE%f'y Left l;
SNH 3C1 <c pck public :
$%cc[[/U ?[NC}LC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'!Hs"{~{ &R_7]f+%) template < typename T >
qEST[S V struct result_1
6-
i.*!I 8 {
&S*~EM.l8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ob{'Z]-V } ;
5h#h>0F V;XKvH template < typename T1, typename T2 >
-Qn7+?P struct result_2
?W'p&(; {
[!A[oK9i C typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`S@TiD* } ;
St-uE|8 }6c>BU}DF template < typename T1, typename T2 >
a[O6xA% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tF0jH+7J- {
} p'ZMj& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}9'`3vsJ }
<=q}
Nd\ senK(kbc template < typename T >
&N|$G8\CY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5yy:JTAH5 {
k&]nF,f return OpClass::execute(lt(t));
JbMTULA }
B[t^u\Fk t;&XIG~ } ;
QU|_
r2LM NK_|h% \c=I!<9 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
}rTH<!j 好啦,现在才真正完美了。
V#t_gS 现在在picker里面就可以这么添加了:
%BqaVOKJ"f &XP(D5lf`B template < typename Right >
^OR0Vp>L picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
J-F".6i5 {
"s*-dZO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
T~TP }
*T|B'80 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。
<uH8Fivb {meX2Z4 mPV<a&U AZtS4]4G) <j'V}|3 十. bind
RpHlq 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。
]b/]^1-(b 先来分析一下一段例子
C$3*[ |y\Km (B7G'h.? int foo( int x, int y) { return x - y;}
Wgq|Q* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5jdZC(q5a bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!liV Y] 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
)
nfoDG#O 我们来写个简单的。
XC4Z ,,ah" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|.IH4
K 对于函数对象类的版本:
o_b[ * 5sD,gZ7 template < typename Func >
Y4T") struct functor_trait
!,J#
r {
.=_p6_G typedef typename Func::result_type result_type;
_`$LdqgE } ;
uFd$*`jS 对于无参数函数的版本:
]' mbHkn68 s>rR\` template < typename Ret >
lG*Rw-?a struct functor_trait < Ret ( * )() >
xVvUx,t {
z*Sm5i&)_q typedef Ret result_type;
vG&>-Z } ;
yI w}n67 对于单参数函数的版本:
O9gq <d ]5W$EvZ9) template < typename Ret, typename V1 >
LyUn!zV$( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
A#uU]S {
aCQtE,. typedef Ret result_type;
" T(hcI } ;
tobE3Od4 对于双参数函数的版本:
Y~ ~Dg?e dzcF15H1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|1tKQ0jg struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]A4=/6`g?b {
:\TMm>%q
typedef Ret result_type;
# @\3{;{R } ;
:XKYfc_y 等等。。。
,(jJOFf 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n}p G&&;q yCX5
5: template < typename Func >
",r
v%i2 f struct func_return
!0
7jr%-~ {
ktu?-?#0, template < typename T >
z%&FLdXgW+ struct result_1
OT#@\/> {
7j&
t{q5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+cpb!YEAb } ;
e8,_"_1:F IPot][ N> template < typename T1, typename T2 >
ITPE2x struct result_2
:J;U~emq {
7uBx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B<W}:>3 } ;
G/x6zdk } ;
1eXMMZ/? &oL"AJU +U
fw 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Q`CuZkP( -e_fn&2,Y template < typename Func, typename aPicker >
4S(G366 class binder_1
,\`ruWWLb= {
v]JET9hY Func fn;
Rsx6vF8]5 aPicker pk;
}$?FR public :
bbL\ xq^ 5{H)r template < typename T >
DLwlA!z struct result_1
6 `6I<OJ\ {
:GvC#2p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m?-)SA } ;
9WHE4'Sa dcKpsX template < typename T1, typename T2 >
%+r(*Q+0$f struct result_2
AyJl:aN^ {
(U\o0LI typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l@4pZkdq } ;
pIIp61=$ mmQC9nZ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Iq|h1ie
m+ sta/i?n template < typename T >
Y1o[|ytW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7$7|~k {
?;=7{Ej return fn(pk(t));
9#H0|zL }
/A5=L<T6F template < typename T1, typename T2 >
I
N@ ~~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
padV|hF3(e {
NO/$}vw return fn(pk(t1, t2));
fq1w <e }
u!xgLf'` } ;
xb7!!PR wgDAb#Zuk hW~% :v 一目了然不是么?
\;%D;3Au 最后实现bind
<F`9;WX *K>2B99TXu `-nSH)GBM template < typename Func, typename aPicker >
#WA7}tHb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E;yr46 {
C&F%
j. < return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=}ZY`O*/ }
bO6z;D# 4PC'7V=S 2个以上参数的bind可以同理实现。
@"cnPLh& 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。
UB] tKn y;0Zk~R$ 十一. phoenix
ldG8hK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0$XrtnM :wzbD,/M for_each(v.begin(), v.end(),
Yy!G?>hC (
7ey|~u2 do_
5m;pHgkb [
p-C{$5&
O1 cout << _1 << " , "
,:.8s>+i ]
sS)tSt{C .while_( -- _1),
a"+VP>4 cout << var( " \n " )
NVVAh5R )
yokZ>+jb );
Q2|6W E Q#*qPgs 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:
9<Zm}PE32 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
%[,^2s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
WUDXx % 那么我们就照着这个思路来实现吧:
HDo=W qG F&/}x15 b9f5 template < typename Cond, typename Actor >
Z\-Gr
2k class do_while
TDtHRhq7 {
qztL M?iV Cond cd;
Cn9MboXX Actor act;
gi
A(VUwI> public :
aBF<it> template < typename T >
sx9[#6~{Y struct result_1
-r_ Pp}s {
B*Q.EKD8s typedef int result_type;
m[5ed1+ } ;
?$7$ # DX v|kL7t)} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
F,5}3$ |?fc]dl1] template < typename T >
%D^j7`Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,"5p=JX` {
KrECAc do
{*|$@%y! {
atFu
KYI act(t);
(i'wa6[E8 }
(7aE!r\Ab while (cd(t));
9e1KH' return 0 ;
b~G|Bhxa }
8j%lM/ v } ;
;UjP0z {QLqf PI")^` 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
VM
ny>g&3 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
rNHV 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Z$@ XMq! 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。
M7lMOG(\ 下面就是产生这个functor的类:
K[|d7e
)2,\Y p&\x*~6u template < typename Actor >
(aH_K07 class do_while_actor
2|^bDg;W+u {
4fzM%ku Actor act;
~&IL>2-B public :
)@Yr HS4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`Tf<w+H My'6yQL template < typename Cond >
kjW`k?'s picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
K31rt-IIt } ;
.!t'&eV dQFx]p3L WS0RvBvb 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
v4<x 4 最后,是那个do_
'W j Q T%F8=kb-9 P3YG:* class do_while_invoker
V#6`PD6 {
Xl%&hM public :
P8s'e_t template < typename Actor >
gasl%& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!$+J7\&7p {
qx/GioPU return do_while_actor < Actor > (act);
C31SXQ }
D &wm7, } do_;
Fx0<!_tY- ji2if.t@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jX{lo 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\9BIRY` 最后来说说怎么处理break和continue
TM':G9n 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。
B)"WG7W E 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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