一. 什么是Lambda
GVT+c@Gx
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
iol.RszlZ| 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,
HF9d~7R ;Zb+WGyj IiG~l+V~ ^Tbw#x]2 class filler
lS.*/u*5 {
1>$fLbmkI public :
6>! ;g'k void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ho#]i$b}f2 } ;
_VFxzM9f -z]v"gF?Px o7N3:) 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:
[:geDk9O#' Tti]H9g_ N'nI
^= =FkU:q$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$*ujX,}xG zT[[WY4 :^+ aJ] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
K8{U b F2yc&mXyk 0p\cDrB? ^Jb=&u$ 二. 战前分析
zK`z*\ 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。
\K+LKa) 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
}v[*V z\Vu`Yz Fa`/i v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&BnK[Q8X /* --------------------------------------------- */
F.)b`:g vector < int *> vp( 10 );
x4jn45]x@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{umdW
x.* /* --------------------------------------------- */
u?[dy
n sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
JHpaDy* /* --------------------------------------------- */
T!.6@g`x> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
R=jIVw' /* --------------------------------------------- */
u9Wi@sO# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:jB8Q$s /* --------------------------------------------- */
Z `FqC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
m&xyw9a LMchNTL 0?3Ztdlb >'4Bq*5> 看了之后,我们可以思考一些问题:
sfSM7f 1._1, _2是什么?
tSK{Abw1B 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.l$'%AG:~ 2._1 = 1是在做什么?
dALJlRo" 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。
$gm`}3C< Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
%zx=rn(K 8<}f:9/ |7Z7_YWs 三. 动工
PYDf|S7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'ojI_%9< VkCv`E TY[{)aH{S V_JM@VN}Kk template < typename T >
RX.n7Tb class assignment
trL:qD+{( {
; ]GSVv: T value;
~W'>L++ public :
wehZ7eqm assignment( const T & v) : value(v) {}
uop|8n1 template < typename T2 >
f5jxF"oGNo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_
F&BSu } ;
g3@Qn?(j! ]*a3J45 {7!WtH;- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)En*5-1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]r;-Lx{F Gj]*_"T z-*/jFE z_vFf0 class holder
1*aw~nY0 {
NLHF3h=?1p public :
!\.%^LK1 template < typename T >
c`w YQUg( assignment < T > operator = ( const T & t) const
P#5&D*`}h {
`~'yy q return assignment < T > (t);
GaMiu!|, }
|IL..C } ;
MY11 5% %dMq'j sFaboI 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<%fcs"Mb OM,-:H, static holder _1;
B>, O@og Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
CO!K[q# AW;"` ]. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}r:H7&|& 而不用手动写一个函数对象。
4%/iu)nx 0` :B#ten #w3cImgp2 u!TVvc 四. 问题分析
;C,D1_20Z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
{Muw4DV 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
&Pu}"M$[MH 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_]W
{)=ap 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ar4@7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
HY[eo/nM1d S<"T:Y& 五. 问题1:一致性
_h1n]@
d5 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?|
N0EJHS,>e 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
C.M]~"e s,UccA@ struct holder
t>[K:[0U {
~Ti //
I9GRSm;0< template < typename T >
JR='c)6: T & operator ()( const T & r) const
D^1H(y2zp {
b=<xzvy return (T & )r;
V_*TY6 }
nzI}w7>VU } ;
_l}"gUti w Q$_S/d%* 这样的话assignment也必须相应改动:
5yO%| ) NsYeg&>` template < typename Left, typename Right >
v^_OX$=, class assignment
H2oAek( {
|pB[g>~V Left l;
NWCJ| Right r;
/L,VZ?CmtK public :
`* !t<?$i assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V<f76U) template < typename T2 >
KCG-&p$v@s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|`d5Y#26 } ;
r9@4-U7v& xB=~3 同时,holder的operator=也需要改动:
oW]~\vp^0 h\GlyH~ template < typename T >
h?H:r <
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-'
7I|r {
:G?6Hl)~) return assignment < holder, T > ( * this , t);
&y-(UOqbkP }
Q)oO*CnM!- S0+nQM% 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。
{1
fva^O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Zr`pOUk!4 `8$gaA* return l(rhs) = r;
Z~O1$,Z 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。
Aa^%_5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kI5`[\ Y{~[N y E template < typename Tp >
fv?vO2nj class constant_t
^Y"c1f2 {
!9+xKr99 const Tp t;
'5j$wr zt public :
QAiont ,! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
5AV5`<r. template < typename T >
P~Cx#`#(V const Tp & operator ()( const T & r) const
<C0~7]XO {
%<cfjo return t;
5e^t; }
0zR4Kj7EE } ;
RGrra< JY4sB8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
A8bDg:G1i 下面就可以修改holder的operator=了
;E? Z<3{ ^^MVd@,i template < typename T >
Lw EI assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
FSnF>3kj- {
8P8@i+[]W return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0'ha!4h3Z }
wGfU@!m RtZK2 同时也要修改assignment的operator()
7VWq8FH` 5c*kgj:x template < typename T2 >
|> mx*G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
WVPnyVDc 现在代码看起来就很一致了。
Kfho:e, Dk$[b9b 六. 问题2:链式操作
LIM
cZh ; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#sLyU4QV 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。
)%D2JC 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。
@SH%l] 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。
Un{hI`3] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
yEm[C(gZ ^_dYE]t template < typename T >
{<XPE:1>Y struct result_1
=b+W*vUAw {
h`X>b/V typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3\J-=U } ;
@k_xA-a D@:w/W 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:
C(( 7 F2QX ^* template < typename T >
&gdtI struct ref
)%e`SGmp {
2u0C~s typedef T & reference;
_=ani9E]uF } ;
>^vyp! template < typename T >
L`>uO1O struct ref < T &>
fI:j@Wug {
\nQV{J typedef T & reference;
NYS|fa } ;
{Vy2uow0 }:NE 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.QRa{l_) 7s#,.(s template < typename T >
{%Mt-Gm'd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
d51.Tbt#%7 {
;9w:%c1 return l(t) = r(t);
B J,U,! }
2%0J/]n\A" 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。
P GTi-o} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
` drds KjK.Sv{N 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
k@HV
wK'y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
O5^!\j.WR _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
i"eUacBz/- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Y*!J +A# 最后的布局是:
6.X| .N Add
q/I':a[1 / \
:by EXe;3 Divide 5
ySyA!Z / \
@=@7Uu- _1 3
!`j}%!K! 似乎一切都解决了?不。
U&DD+4+28: 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。
fB~BVYi 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。
+6cOL48" 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:
";:"p6? u=epnz:< template < typename Right >
U/v }4b assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
tbbZGyg5b Right & rt) const
rGPFPsMQ] {
zoFCHsr return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,{{e'S9cy }
DI/yHs 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*AEN 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。
CxyL'k 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。
LQy`,-& 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。
FT0HU<." 1 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。
mIJYe&t7) 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?
}=) 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:
zCOzBL/1q p[kEFE,% template < class Action >
aZK%?c class picker : public Action
ko-:)z {
$w,&h:.p public :
/,G -1E picker( const Action & act) : Action(act) {}
wWaO"N] // all the operator overloaded
TF_~)f(` } ;
JA .J~3 v;!f Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
a>1_|QB. 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
0FL PZaRP l Je=z template < typename Right >
Q&p'\6~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9NX/OctFa' {
Dwvd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nYfZ[Q>v }
i+`N0!8lY +mc0:e{WF Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1trk 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
4g^nhJP$
Iu<RwB[#Q template < typename T > struct picker_maker
58T<~u7 {
MiB"CcU typedef picker < constant_t < T > > result;
u$A*Vsmr } ;
_*(n2'2B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=&kd|o/i
{
N~<H` typedef picker < T > result;
q-3,p. } ;
Yv}V =O% pf_(?\oz> 下面总的结构就有了:
G}MJWf Hl functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
6xLLIby, picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
'"#W!p picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
zUw=e}?: 至此链式操作完美实现。
e
MX?x7 &f2'cR Z?IwR 七. 问题3
HY
(|31 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
D_n(T') )0RznFJ+X template < typename T1, typename T2 >
X-xN<S q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JYE[
1M {
L.5 /wg return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!KYX\HRW }
,!m][ 3_AVJv
;N 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
d&z^u.SY xy/B<.M1 template < typename T1, typename T2 >
_]g?3Gw7! struct result_2
]KsL(4PY {
^xB=d S~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Gw\-e;, } ;
h5vvizruy jJ(()EJ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
!R{C 这个差事就留给了holder自己。
82mKI+9&" //[zUn x)+3SdH template < int Order >
Sqt'} class holder;
4 w$f- template <>
y":Y$v,P class holder < 1 >
`V(zz {
`pB]_"b public :
H)eecH$K template < typename T >
.BaU}-5 struct result_1
)Ha`> {
"4 Lt:o4x typedef T & result;
Qxw?D4/Y } ;
5)IJ|"]y template < typename T1, typename T2 >
9GH11B_A struct result_2
u{Z
4M3U {
+lK?)77f typedef T1 & result;
G4VdJ(_ } ;
:n@j"-HA template < typename T >
9KqN . typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C(RZ09,.S {
m1](f[$ return (T & )r;
>EMsBX }
e@Cv')]B template < typename T1, typename T2 >
o~
v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Jp'XZ]o\ {
+Wr"c return (T1 & )r1;
I UMt^z }
^rHG#^hA } ;
`|{6U"n X =sC8E dx template <>
zc}qAy'< class holder < 2 >
-uE2h[X| {
^oL43#Nlo public :
`{1&*4! template < typename T >
gM0^k6bB8 struct result_1
uQ} 0hs {
`oDs]90 typedef T & result;
sHt
PO[h } ;
;8?i template < typename T1, typename T2 >
2l7Sbs7 struct result_2
/b44;U`v5- {
hI&ugdf typedef T2 & result;
2+Y8b:: } ;
M;14s*g template < typename T >
*{ =5AW}o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2jMV6S9 {
72YL
return (T & )r;
"*ot:;I }
y([""z3<w template < typename T1, typename T2 >
%Ydzzr3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M[;N6EJH {
Qh3V[br return (T2 & )r2;
QG|KZ8uO }
vf|lF9@U } ;
} Fw/WD gK`o;` ^ +IRr&J*P 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> >。
pPC_ub 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0:,8Ce 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
X2Z
E9b yq?7!X return l(i, j) = r(i, j);
R%(ww 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Hy?+p{{G tt|v opz return ( int & )i;
$. ;j4%% return ( int & )j;
S%+$ 最后执行i = j;
YTQom!O 可见,参数被正确的选择了。
)Mtw9[ UL46%MFQ\ @,Re<%\ &ye,A(4 7]i=eD8 八. 中期总结
X_j=u1*5 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:
3eq VY0q 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
>N&C-6W 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QGWfF,q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
oAMB}a; \Mujx3Fmvx <@Lw ' h-^7cHI} L>,j*a_[ @YH<Hc 九. 简化
CL~21aslI 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。
MzF9 &{N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;AFF7N>& 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:
z%F68f73 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~#doJ:^H3 +-*/&|^等
-y@5% _- 2. 返回引用。
#^\qFj =,各种复合赋值等
Ws+Zmpk% 3. 返回固定类型。
SS4'yaQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
HjX!a29Wf 4. 原样返回。
*\UxdL 22 operator,
c|kQ3( 5. 返回解引用的类型。
;[)t*yAh operator*(单目)
liYR8 D
| 6. 返回地址。
^G(/;c*= operator&(单目)
Gk.;<d 7. 下表访问返回类型。
%
d%KH9u operator[]
a^9-9* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aCL_cVOMR operator<<和operator>>
W?(^|<W Fu
K(SP3 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。
";)SA,Z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.szs? [jOvy>2K] template < typename Left >
7_AR()CM struct value_return
A[,[j?wC {
5`ma#_zk|f template < typename T >
?~mw struct result_1
[vIHYp {
g{`r WKj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Jb~nu } ;
91Cg
[7QIpt+FSo template < typename T1, typename T2 >
M5SAlj struct result_2
&"90pBGK {
W6Os|z9&| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
G8JwY\ } ;
HxC_nh } ;
Vd8BQB,Q .ZK|%VGW G4jaHpPi 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5UFR^\e $
}u,uI 下面我们来剥离functor中的operator()
OV l,o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
nFVQOr; iNTw;ov return l(t) op r(t)
%-Z0OzWe return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4_`ss+gk return op l(t)
#>SvYP return op l(t1, t2)
;st$TVzkn return l(t) op
)xJo/{? return l(t1, t2) op
"TWNit return l(t)[r(t)]
t^|+|>S return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
] -6=+\]
qR
WWG& 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:
lgxG:zAC
单目: return f(l(t), r(t));
S?Y,sl+A: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~%6GF57gC 双目: return f(l(t));
Q%xvS,oI return f(l(t1, t2));
$/sQatic 下面就是f的实现,以operator/为例
Q k`yK|(0= QfI)+pf struct meta_divide
4eSV(u)4 {
EZm6WvlxSI template < typename T1, typename T2 >
UuV<#N) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0n<t/74 {
P|"U return t1 / t2;
mUj=NRq }
EM_`` 0^ } ;
/Z:\=0` \78w1Rkl 这个工作可以让宏来做:
P'prp=JD ))M; .b.D #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Pkr0|bs* template < typename T1, typename T2 > \
1|za>N6[yu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_T\~AwVc< 以后可以直接用
I2@pkVv3z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
o{EWNkmj 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
MP Ma (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
e ;4y5i *wml
4lh =[O;/~J%: 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
FFT h}>> k+^-;=u6< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t3TnqA class unary_op : public Rettype
a0Y/,S*K {
! H)D@,@ & Left l;
!6t
()] public :
/f!CX|U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@"*8nV# x(e=@/qp template < typename T >
D`;Q?fC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B!vI^W {
4uUG0o return FuncType::execute(l(t));
L0_qHLY }
OUY65K Ea%}VZ&[ template < typename T1, typename T2 >
O
-a`A. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z/ "jLfP {
*@'\4OO return FuncType::execute(l(t1, t2));
MQR@(>TZy }
\Rc7$bS2H } ;
VP4W~;UV|\ hWGCYkuW &n%
3rC5{ 同样还可以申明一个binary_op
`(|jm$Q Bc{#ia template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?#F}mOVAa class binary_op : public Rettype
%N!2 _uk5 {
wo;`D Left l;
@u./VK Right r;
d%$'Y| public :
Y'NQt?h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Sm2 |I6 K0xZZ` template < typename T >
dP(*IOO. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K!q:A+] {
1mw<$'pm0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
~=5 vc'' }
~F`t[p J4
yT| template < typename T1, typename T2 >
v)(tB7&`= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>$]SYF29 {
f#:7$:{F1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
g;U f? }
L0{ehpvM } ;
B]K@'# }e/P|7& ;C8'7 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*)c,~R^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g->cgExj DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P=K+!3ZXo 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
A*ImruV 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
v*Qr(4 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
i[b?W$]7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
pIh%5ZU 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)
uy~KJn?Tu 下面是修改过的unary_op
[@@Ovv s9 '*Vm template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Cc:m~e6r class unary_op
n237%LH[ {
CErkmod{}e Left l;
f!}c0nb :%Dw3IrOM public :
ms'!E) 9?)r0`:# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<$s G]l!\ fL7ym,? template < typename T >
ZFy>Z:&S, struct result_1
1!RD
kZwe {
|9)Q =( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'vO+,- } ;
hia_CuY# ;b:Ct < template < typename T1, typename T2 >
wVD-}n1" struct result_2
(o,&P9 {
ruM16*S{= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z<~gv" } ;
Xidt\08s ~y{(&7sM template < typename T1, typename T2 >
C UOxx,V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7kM_Ijd$ {
vVF#]t b| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4*9y4" }
/ey[cm2#[s 9V&%_.Z template < typename T >
N1ZHaZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Fkas*79 {
$smzP.V return OpClass::execute(lt(t));
&$fe%1# }
F"9f6<ge C !81Km5 } ;
SGMLs'D 5gWn{[[e)y =:(8F*Q 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
8Z>ZjNG 好啦,现在才真正完美了。
VIL #q 现在在picker里面就可以这么添加了:
Ml8 '=KN_ ANh5-8y template < typename Right >
m?hC!n> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=)C}u6 {
(
q^umw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
W`], }
uQ#3;sFO 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。
!8]W"@qb GYot5iLg %&9tn0B
6vz9r)L @*W,Jm3Y 十. bind
: g/H N9 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。
`zAo IQ 先来分析一下一段例子
j3F[C:-zY @"T_W(i;BI v"Bv\5f,Ys int foo( int x, int y) { return x - y;}
v`B7[B4K3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b9HE #*d, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=rS z>l 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。
-nG3(n&wB 我们来写个简单的。
O&]Y.Z9,A 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+ib72j%A 对于函数对象类的版本:
R,01.N( U %(b`i C9 template < typename Func >
]SpUD struct functor_trait
Bsw5A7,- {
94"R&| typedef typename Func::result_type result_type;
pU)wxv[~ } ;
2a2C z'G 对于无参数函数的版本:
LjjE(Yrv{ }Tn]cL{]C template < typename Ret >
*""'v
struct functor_trait < Ret ( * )() >
uY5 &93R {
FLY# typedef Ret result_type;
[Fe`}F}Co8 } ;
waXA%u50 对于单参数函数的版本:
_I+#K M +r9:n(VP template < typename Ret, typename V1 >
p_=^E*J] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ptGM' {
h,<%cvU= typedef Ret result_type;
iNf+ -C3 } ;
J=W"FEXTL7 对于双参数函数的版本:
Mi.xay% &| el8;D template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
H Kx2QFB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
R<)7,i`F {
YVZm^@ZVV typedef Ret result_type;
{$ 4fRxj } ;
25h.u>6@{ 等等。。。
NMmk, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_QfA'32S
Aki8# template < typename Func >
{[o=df/ struct func_return
xlkEW&N& {
R1/)Yy template < typename T >
<9YRSE[Ed struct result_1
3t[2Bd {
f&B&!&gZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U$6N-q } ;
w<N[K> mZJ"e,AY template < typename T1, typename T2 >
hT9fqH struct result_2
fLAOA9 {
c3]ZU^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
D_D<N(O } ;
OOs Y{8xM } ;
$d%m%SZxv &H;0N"Fn G $:T! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
` :Am#"j]} V[Fzh\2n template < typename Func, typename aPicker >
Xm*gH, ' class binder_1
~c,HE] B {
)P@t,mxW/ Func fn;
|i7|QLUT aPicker pk;
3,e^;{w public :
Hn0,LH$/ y^=\w?d template < typename T >
rgdDkWLXC struct result_1
QRhR.:M\ {
bNp
RGhlV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a_w#,^/P } ;
l~Hs]*jm 5`*S'W}\> template < typename T1, typename T2 >
K+TRt"W8&s struct result_2
dGMBgj {
I0sd%'Ht? typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hq"i0Xm } ;
,95Nj h `$SX%AZA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)FGm5-K@ Y~hBVz2g template < typename T >
X0+$pJ60 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l_FttN {
7NV1w*>/ return fn(pk(t));
L|EvI.f }
[>Z~&cm template < typename T1, typename T2 >
,*%%BTnR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~~,\BhG? {
ir-srVoXy return fn(pk(t1, t2));
(S* T{OgO }
%fnL } ;
6%~ Z^>`N q3TAWNzI0 3qE2mYK 一目了然不是么?
eaCv8zdX 最后实现bind
1|l'oTAA Zsc710_ c#|!^gjf template < typename Func, typename aPicker >
Tn<
<i picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
vdAaqM6D {
f1y3l1/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0#0[E , }
L,M=ogdb py VTA1 2个以上参数的bind可以同理实现。
I9rWut@+ 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。
wO/}4>\ URdCV{@42 十一. phoenix
Lqq
RuKi Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;D&FZ|`(u
O@6iG for_each(v.begin(), v.end(),
Pp3<K649 (
*cz nokq6 do_
+KgLe> -} [
FY+0r67] cout << _1 << " , "
w4P?2-kB ]
!f[LFQD .while_( -- _1),
FJomUVR . cout << var( " \n " )
rg64f'+Eug )
X*hY?'Rp );
YAQ]2<H yaza 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:
A-x; ai] 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
$OB 2ZS" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1`J-|eH=Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
XFKe6: 3cfW|J uMKO^D template < typename Cond, typename Actor >
:6~Nq/hZB class do_while
I },.U&r {
#pO=\lJ, Cond cd;
`dekaRo Actor act;
smaPZ^;; j public :
Fv$5Zcf template < typename T >
&~)PB
| struct result_1
zrVw l\& {
,r^zDlS<q typedef int result_type;
KM
li!.(b } ;
EK`}?>'
KK$t3e) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ea[vzD] "TEF template < typename T >
.P(k |D& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s)C5u;3! {
RQxL`7H do
/}A"F[5 {
2-=Ov@y2k! act(t);
|`vwykhezO }
7niZ`doBA while (cd(t));
/iURP-rl return 0 ;
kT)[<`p }
V&)Jvx}^ } ;
v6=pV4k9 M|8vP53=q 1oU/gm$7\q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0%J0.USkM7 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。
9/2VU<
K 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
AB(WK9o 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。
=2v/f_ 下面就是产生这个functor的类:
z7TMg^9# Z
0&=Lw hK^(Y template < typename Actor >
z5.Uv/n\1 class do_while_actor
v2eLH:6 {
jMUd,j`Opx Actor act;
q[?xf3 public :
h [*/Tnr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`%S 35x9 -wr#.8rzTT template < typename Cond >
fghw\\]3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)&/ecx"2Q } ;
oP>+2.i $fifx>! -YvnX0j+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!UHWCJ<
<w 最后,是那个do_
>_XC +/O3L=QyJ (4]M7b[S$ class do_while_invoker
:Kq]b@X {
9r2l~zE public :
RvQa&r5l template < typename Actor >
@vyq?H$U;N do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y oDL/ {
ri.}G return do_while_actor < Actor > (act);
phCItN; }
aF8'^xF } do_;
xhcFZTj/( _43'W{% 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
lV%oIf[OB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6_mkt|E= 最后来说说怎么处理break和continue
p"@[2hK 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。
&|9K~#LVS 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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