一. 什么是Lambda
@*
il3h, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)J?{+3 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,
0kDK~iT -7!&@wuQ #Km:}= {647|j;e class filler
y$<Vha {
t tXjn public :
L,;D@Xi void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<W]g2>9o9 } ;
];%0qb -)vEWn$3< 2YuN~- 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:
%&
_V0R\k o->\vlbD $Ci0I+5w Zf7&._y. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
hp"L8w e|4&b@ *._|- L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
LW:o8ES33 [31p&FxM #yI.nzA* PR|R`.QSs 二. 战前分析
,#W 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
s( <uo{ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
D#S\!>m 6!^[];%xN 8P:
Rg%0) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jPnM>= /* --------------------------------------------- */
}3R13 vector < int *> vp( 10 );
)bx_;9Y{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
RllY-JBO /* --------------------------------------------- */
m`6Yc:@E sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W(RF n`g\ /* --------------------------------------------- */
Xtq{% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@Mvd'.r<; /* --------------------------------------------- */
i
ZL2p> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
c"!lwm3b /* --------------------------------------------- */
|#l= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z>)][pL 1y^K/.5- #y|V|nd d3^OEwe 看了之后,我们可以思考一些问题:
rw)kAe31 1._1, _2是什么?
v+"rZ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
'&;yT[ 2._1 = 1是在做什么?
!6&W,0< 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
`MP|Ovns:H Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
fA48(0p ^w~23g. .yENM[-bQ 三. 动工
G#Ou[*O' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#GaxZ LflFe@2 j'i0*"x :Sg_tOf template < typename T >
p
(FlR?= S class assignment
k#bu#YZk {
JN6-Z2 T value;
9{j66 public :
c.\O/N
assignment( const T & v) : value(v) {}
U=sh[W template < typename T2 >
i~J;G#b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
NvjJb-u } ;
?t@v&s gqib:q;r W\f9jfD 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
avp;*G} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
iA_8(Yo ydv3owN ~8`:7m? Ut]+k+ 4 class holder
TgU**JN) {
6B$q,"%S@ public :
JFL>nH0mk. template < typename T >
t]1ubt2W assignment < T > operator = ( const T & t) const
T2?HRx {
f^e6<5gdf return assignment < T > (t);
^5=UK7e5KY }
sM1RU } ;
EPW7+Ve *s}|Hy o
A*G 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:
?j7vZ}iRi Rd+P,PO static holder _1;
04!(okubyp Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7:=5"ScV 0e["]Tlnm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l6[lJ0Y 而不用手动写一个函数对象。
!0/z>#b !~<siy Q4s&E\} O gmO&cE 四. 问题分析
v;y0jD#b 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。
xa( m5P 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。
2}}?'PwwT 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%,b X/! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&Y@#g9G 下面我们可以对这几个问题进行分析。
3HyhEVR-#~ M4Z@O3OIE 五. 问题1:一致性
!}3,B28 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?|
P,gdnV
^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
151tXSzLT "fQRk struct holder
C-P06Q] {
c.H?4j7ga //
ghk5rl$ template < typename T >
e`{0d{Nd T & operator ()( const T & r) const
@D`zKYwX1 {
i`%. return (T & )r;
N$?cX(|7 }
!Q-wdzsp? } ;
V9x8R $mco0%$ 这样的话assignment也必须相应改动:
zvv:dC/p< t0PQ~|H<KV template < typename Left, typename Right >
NnxM3* class assignment
%R0v5=2' {
V'Y{v Left l;
xFp<7p
L Right r;
+-068k( public :
#`tD1T{; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yeD_j/ template < typename T2 >
U6 82Th T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?SY<~i<K- } ;
71B3a nN`"z3o 同时,holder的operator=也需要改动:
w#PZu+ ZofHic template < typename T >
#_Ea[q7v assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^o<:;{ {
0rMqWP return assignment < holder, T > ( * this , t);
.")b?#K }
o%(bQV-T /L)
9tt. 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。
+?-qfp,:0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
w`yx=i# 6X+}>qy return l(rhs) = r;
coQ[@vu 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。
){Z 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DM7}&~ 1JTbCS template < typename Tp >
0V11# class constant_t
-oBI+v& {
AfWl6a?T8: const Tp t;
3_qdJ<, public :
9n}A ^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p?rK`$U+J template < typename T >
;?6>mh(` const Tp & operator ()( const T & r) const
H$!-f>Rxa {
y{rn-?`{ return t;
C@dGWAG }
F%6*Df;cSe } ;
5ouQQ)vA qR,.W/eS8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
';l fS 下面就可以修改holder的operator=了
|n P_<9[ +80 2`eax template < typename T >
iV)ac\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|Mg }2!/L {
6zYaA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O.:I,D&] }
D?u` .K9l*-e[= 同时也要修改assignment的operator()
cqQRU .Vx|'-u template < typename T2 >
GEE
]Kr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;e;\q;GP 现在代码看起来就很一致了。
>_Uj?F: }z'DWp=uN 六. 问题2:链式操作
Tx+ p8J|Yr 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4: sl(r 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。
{vfq 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。
(L#%!bd 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。
huAyjo 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\y*j4 0 vj3isI4lU template < typename T >
N~g%wf@w struct result_1
?:}Pa<D&K {
SMq9j,k typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/_OOPt=G } ;
Zd<[=%d R#0{Wg0O) 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:
,+-? Zv 2 k}BDA|\s template < typename T >
jfSg){ struct ref
hPPB45^ {
8IWwjyRr typedef T & reference;
*CUdGI& } ;
vvh.@f template < typename T >
aY j%w struct ref < T &>
XM!M%.0WS {
=h\E<dw typedef T & reference;
"]<}Hy } ;
a%n'%*0 PPgW
^gj 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>ITEd nO_!:6o". template < typename T >
}N| \ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
u{+!&
2}k {
6^ik|k| return l(t) = r(t);
D Q 5W6W }
6K//1U$ 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。
Q [:<S/w 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
R9=K(pOT #NJ<[Gew 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
E._hg+
(Hi _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.Cfp'u%\; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
hZ o5p&b +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\1{_lynD 最后的布局是:
k#jm7 + Add
7sguGwg) _ / \
N(7u],(Om Divide 5
86{ZFtv / \
~>w:;M=sV8 _1 3
BK*UR+, 似乎一切都解决了?不。
>t,O2~ 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。
YE_6OLW 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。
r]-+bR 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:
{r{>?)O hg#c[sZL template < typename Right >
\P?--AIq< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@WJf) Right & rt) const
+{0=<2(EC {
Wbd_aR
( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Bn_g-WrT }
9@etg4#] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
D8 wG!X 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。
H` Lu"EK 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。
|YXG(;-BS 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。
[)k2=67 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。
`OLB';D 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?
fr]Hc+7 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:
UhBz<>i;! 'v+96b/; template < class Action >
/=-h:0{M class picker : public Action
8'%+G {
'rh\CA/}D public :
m>O2t- picker( const Action & act) : Action(act) {}
,L~snR'w // all the operator overloaded
>E~~7Yal } ;
g6`.qyVfz' oo'iwq-\ 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。
|} 9GHjG 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:
VHj*aBHB -rRz@Cr template < typename Right >
+ruj picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
v<`$bvv? {
LiF.w:} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^W k0*.wg }
R1~7F{FW 0pCDEs Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
m9k2h1 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。
pdy+h{]3 $ JuLAqq template < typename T > struct picker_maker
}R\B.2#M_@ {
<@%ma2 typedef picker < constant_t < T > > result;
#e*$2+`[A } ;
8W{ g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
gi
'^qi2 {
Yr:>icz| typedef picker < T > result;
s7AI:Zv } ;
%K`4k.gN BHIM'24bp 下面总的结构就有了:
8@Q"YA3d+ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
7V |"~% picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
?SB5b , picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
np= J:v4 至此链式操作完美实现。
sgR
9d :
qr}M @!Y.935/0 七. 问题3
?!rU
|D 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
z[%[bs2{ :> x:(K template < typename T1, typename T2 >
^=3 ^HQ'Zm ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hg!x_Eq| {
2Sv>C `FMU return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
miWw6!() }
5,Qy/t}K p~ mN2x ] 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>&g2 IvDS 0;'j!`l9 template < typename T1, typename T2 >
))$ CEh"X struct result_2
*?s/Ho &' {
(1OW6xtfG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;k-g_{M } ;
}D(DU5r _8Pmv$ 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?
s-fKh` 这个差事就留给了holder自己。
PZ~`O EC0zH#N n&3iz05} template < int Order >
e3G7K8 class holder;
.`b4h"g: template <>
q=J9LQ class holder < 1 >
-i2D#i' {
Z+OAs0}mV public :
T<!\B] template < typename T >
3{6ps : w struct result_1
o$*bm6o {
f;&` 9s| 1 typedef T & result;
Au~+Zz|mQ } ;
A3m{jbh template < typename T1, typename T2 >
q|?`Gsr struct result_2
LNWqgIq {
{H/8#y4qp& typedef T1 & result;
V}j%gy` } ;
NU BpIx& template < typename T >
\z&03@Sw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J{aQ1) {
tvGg@Xs\ return (T & )r;
hqdC9?\ }
`8.1&fBr template < typename T1, typename T2 >
IY-(-
a8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F0X5dv {
"v*oga% return (T1 & )r1;
^U R-#WaQ }
gNG0k$nP } ;
vsOdp:Yp9! eV@4VxaZ template <>
`M towXj class holder < 2 >
}(8D!XgWa {
z7D*z8,i public :
i7Y
s_8A"9 template < typename T >
BXagSenc struct result_1
<>ZBW9 {
o6`Y7,] typedef T & result;
3RBpbTNWp } ;
6:e}v'q{ template < typename T1, typename T2 >
z_5rAlnwT. struct result_2
WV5r$ {
|_xZ/DT typedef T2 & result;
]b5%?^Z# } ;
m~A[V,os template < typename T >
R
(+h)#![ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=vB]*?;9 {
3tJ=d'U return (T & )r;
!y[}| }
T)$6H}[c template < typename T1, typename T2 >
Z1XUYe62 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R !:eYoQ {
OqAh4qa,$ return (T2 & )r2;
m70`{-O }
s{x*~M$vt } ;
cij]&$;Q K|P9uHD u K+9gTv 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> >。
iX0]g45o 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#"3[f@|e 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
T%;k% ]{q-Y<{" return l(i, j) = r(i, j);
Y^*Lh/:h 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
A &X Y3 Pz00x return ( int & )i;
:pL1F)-* return ( int & )j;
r_qncy,F 最后执行i = j;
^=4I|+P,6. 可见,参数被正确的选择了。
{ziYd;Ys1 =rf)yp-D (Von;U W>aQ
tT :8\*)"^E 八. 中期总结
1[fkXO{ 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:
1Ovx$* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
*o:BoP=S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Qd&d\w/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
yhw:xg_;Kz \UkNE5 Pl>nd)i` d=xI ;L\!g%a {Oc?C:aI= 九. 简化
t(uB66(_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。
S20 nk.x 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
'/gxjr& 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:
)zk?yY6 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
z<3}TD +-*/&|^等
:JTRRv 2. 返回引用。
L~?,6 =,各种复合赋值等
8S[<[CH 3. 返回固定类型。
/Gh
x2B 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~x+:44* 4. 原样返回。
eE#81]'6a operator,
cAsSN.HFS 5. 返回解引用的类型。
S+Yy operator*(单目)
&kr_CP:; 6. 返回地址。
uJ)\P operator&(单目)
>h/)r6 7. 下表访问返回类型。
_^ CQ*+F operator[]
z$8e6* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ZPxOds1m operator<<和operator>>
1A)wbH) kcma/d OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
WL]Wu.k 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)M|O;~q ^Xt]wl*]+ template < typename Left >
H;b'"./ struct value_return
P}.yEta {
]/<Qn-BbU template < typename T >
mTb2d?NS struct result_1
w'5dk3$" {
CwH)6uA typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
O) =73e\ } ;
|~=?vw<W zn?a|kt template < typename T1, typename T2 >
'%eaK_+7 struct result_2
^}Dv$\;6 {
4/mj"PBKL typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
f4aD0.K.g| } ;
/%}YuN } ;
mXN1b! l+3%%TV@L ;|2;kvf"w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+gD)Yd .x-Z+Rs{g 下面我们来剥离functor中的operator()
q9a
wzj 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~;O=
7 ]>S$R&a return l(t) op r(t)
?SsRN jeL return l(t1, t2) op r(t1, t2)
S*DBY~pZy return op l(t)
[<3Q$*Ew return op l(t1, t2)
EiIFVP return l(t) op
[&]YVn>kj return l(t1, t2) op
{*5;:QnT return l(t)[r(t)]
ui#1 +p3G return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5>z:[OdY* lG[
)8!:+ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
sP8-gkkor 单目: return f(l(t), r(t));
*{D:1S return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!tFU9Zt 双目: return f(l(t));
V"Y
Fu^L return f(l(t1, t2));
|0vHy7CE 下面就是f的实现,以operator/为例
[#3Cg%V ~:RDw<PWp struct meta_divide
:BZx)HxQ {
qzU2H template < typename T1, typename T2 >
(1r>50Ge static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,[K)E {
n9-q5X^e> return t1 / t2;
2YP"nj# }
@ T~#Gwv } ;
7gR; {dSU
\': 这个工作可以让宏来做:
iR}i42Cu S;AnpiBM8 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
&0<R:K ?>N template < typename T1, typename T2 > \
7yCx !P; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9|kEq>d 以后可以直接用
?D$b%G{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
s%TO(vT 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
@*`UOgP7 (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。。。)
|{|r?3 G]3ML)l :Ro"
0/d 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
F#37Qv *mhw5Z=!
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Uub%s`O class unary_op : public Rettype
|~"A:gf {
.1? i'8TF Left l;
: z,vJ~PW public :
Jv{"R!e"P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0f#a_ ]zR;%p template < typename T >
XGup,7e9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0|+hm^'_ {
:M?') return FuncType::execute(l(t));
!&:W1Jkp( }
OXCml(>{ ^[?+=1
k template < typename T1, typename T2 >
L4A/7Ep typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+q,n}@y= {
M0IqQM57N return FuncType::execute(l(t1, t2));
9oau_Q# }
!m O] zn } ;
ZtK%b+MBP ; dHOH\,: NVh>Q>B$_ 同样还可以申明一个binary_op
ZzaW@6LJF lo;9sTUHT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%m\G'hY2 class binary_op : public Rettype
wTAEJ{p {
{aa,#B]i Left l;
cW|Zgz8vv Right r;
DBrzw+;e3 public :
mbG^fy' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(a4y1k t- J3}C T template < typename T >
m_ONsZHy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jE5
9h {
Fu$Gl$qV?% return FuncType::execute(l(t), r(t));
)^2jsy
-/ }
g<0%-p LFM5W&? template < typename T1, typename T2 >
K~~*M?.Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bzL;)H4Eo {
,?N_67 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
V`&*%xgGR }
l{SPV8[i } ;
dE!=a|Pl k)t8J \ -+2xdLa63 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
hr"+0KeX 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ZjbG&oc DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
XlcDF|?{. 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。
Evgq}3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0JL6EL>_ 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。。。
k.f:nv5JO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iP\&fZY_ 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)
I8wVvs;k 下面是修改过的unary_op
N0KRND ?U[nYp}"v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$W]guG class unary_op
48*pKbbM4 {
QL!+.y% Left l;
;xC~{O HQj4h]O# public :
JWjp<{Q;1 QF6JZQh< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F&j|Y>m p"
W0$t. template < typename T >
z`{zqP: struct result_1
l]=$< {
EF{'J8AQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<g1hdF0 } ;
yFtf~8s3 tl#s: template < typename T1, typename T2 >
6y!?xot struct result_2
X(q=,^Mp {
~a,' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]* Ki7h|B } ;
1MFpuPJk | (9FV^_ template < typename T1, typename T2 >
$ aBSr1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m8A1^ R {
C8zeqS^N return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9uoj3Rh< }
B>21A9& 5!fW&OiY template < typename T >
vyy\^nL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N>\?Aeh {
{/!"}{G1e return OpClass::execute(lt(t));
]Y!
Vyn }
#$T"QL@ md
LJ,w?{ } ;
<R%6L& \>azY
g 1caod0gor 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
[m&ZAq 好啦,现在才真正完美了。
q9]L!V9Rv 现在在picker里面就可以这么添加了:
7u0R=q 5!p'n#_ template < typename Right >
H5t`E^E picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@x
]^blq {
zhL,BTH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?E@[~qq_ }
"$YLU}S9 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。
4u7>NQUDu nL~
b m(]IxI \,t<{p_Q xGk4KcxKs 十. bind
H43D=N& 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。
,6pH *b$ 先来分析一下一段例子
N'.+ezZ;h |:BYOxAYZ8 j"8N)la int foo( int x, int y) { return x - y;}
izo
$0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jo#F& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Uwa1)Lwn 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
(j"MsCwE 我们来写个简单的。
5aQg^f%\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#E)]7!_XG 对于函数对象类的版本:
3&:fS|L~c qRLypm template < typename Func >
6%1o<{(%f struct functor_trait
T+!kRigN~P {
?!-im*~w typedef typename Func::result_type result_type;
wB"Gw` D } ;
5(Oc"0''H 对于无参数函数的版本:
FQl|<l6 AW68'G*m template < typename Ret >
hKYPH?b% struct functor_trait < Ret ( * )() >
:E*U*#h/ {
Dw,f~D$+ic typedef Ret result_type;
)Cfrqe1^ } ;
+2O_LPV$, 对于单参数函数的版本:
4N:
;Mo&B 6>J#M template < typename Ret, typename V1 >
_gh7_P^H=d struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3/05ee;| {
Bk<P~-I typedef Ret result_type;
*h9vMks
o } ;
s50ln&2 对于双参数函数的版本:
}C}_
I:=C UlytxWkUX template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
h (2k;M^s struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gp2)35 {
{*Pp^r typedef Ret result_type;
![%,pip2/& } ;
b"9,DQB=i 等等。。。
N4-J !r@#~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,iUx'U 4pv:u:Z template < typename Func >
&.B6P|N' struct func_return
bux-t3g7+ {
8?XZF[D template < typename T >
X.<R['U&\ struct result_1
l[ k$O$jo {
:B~c>: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'"^JNb^I } ;
CXZeL 1+ !f6 template < typename T1, typename T2 >
:DJ@HY struct result_2
w4a7c {
eH{ 9w8~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6Tnzg`0I } ;
]9Hy
"#Fz } ;
Ea?.HRxl Ags`%( <&iBR 最后一个单参数binder就很容易写出来了
g!ww;_ cK&oC$[r- template < typename Func, typename aPicker >
=@o} class binder_1
63=m11Z4 {
'o L8Z Func fn;
qzz'v aPicker pk;
M5uN1* public :
!4:,,!T oDa{HP\O]W template < typename T >
TZg7BLfy struct result_1
#C^m>o~R {
Q
# gHD typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X $f%Ss } ;
.EO1{2= L8ke*O$ template < typename T1, typename T2 >
q0wVV struct result_2
(6nw8vQ {
HenJlo typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~@lNBF } ;
F04Etf
2k R8l9i2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
xJCpWU3wM {W]jVh p template < typename T >
7_,gAE:kG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\BL9}5y {
@#apOoVW> return fn(pk(t));
Sls>
OIc }
/Ny&;Y template < typename T1, typename T2 >
+Sfv.6~v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e=2D^G#qE {
F*f)Dv$p return fn(pk(t1, t2));
]_s]Q_+E }
)T?ryp3ev } ;
KXJHb{? k&b>-QP6 ~
4aaJ0 一目了然不是么?
Lg1Usy% 最后实现bind
,tZwXP{ )c/]
8KU 7
<xxOY>y template < typename Func, typename aPicker >
|Bp?"8%*l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/!hW6u5 {
$Tg$FfD6& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;Peyo1 }
'&d4x c Y~R wsx 2个以上参数的bind可以同理实现。
=>G A_ 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。
#^Y,,GA :"4~VDu 十一. phoenix
m|
Z)h{& Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(]:G"W8f F}Au'D&n_ for_each(v.begin(), v.end(),
@lwqkJ (
&+v&Dd& do_
9L};vkYk# [
|NI0zd cout << _1 << " , "
?@_dx=su ]
rfjQx]3pB .while_( -- _1),
O%r<I*T^r cout << var( " \n " )
>KE(%9y~ )
fOVRtSls );
z?PF9QL1 B !XT:.+ 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:
}49?Z 3 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
uyj5}F+O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;c`B' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?U |lZ~o +~-|(
y DcOLK\ template < typename Cond, typename Actor >
hXCDlCO class do_while
D)Zv {
DCj!m<Y& Cond cd;
/SiQw7yp% Actor act;
^N]*Zf~N? public :
oW6.c]Vo template < typename T >
WCH>9Z>cj struct result_1
>9 iv> {
KvQ9R!V typedef int result_type;
du !.j } ;
"jSn` FB@G.f do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
yZ`\.GgC^& (~jOtUyT template < typename T >
WI%,m~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rZLMYM {
+mJAIjH do
>_@J&vC {
FW2} 9#R act(t);
OHU(?TBo }
>a<;)K^1 while (cd(t));
M<SZ7^9< return 0 ;
e*tOXXY1 }
Px<;-H` } ;
%\A~w3 E ?1YK-T@ fA8 ,wy|> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?g 3sv5\u 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。
j0J6ySlY 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。
C-8@elZ1 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。
*`kh} 下面就是产生这个functor的类:
!>M: G:K d/MMPge3 ){v nmJJ% template < typename Actor >
-{dwLl_ class do_while_actor
7j^,4; {
.m
.v$( Actor act;
'`S,d[~ public :
^Oo%`(D? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hGsYu ) },l3N K template < typename Cond >
}q^CR(h (R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|.YL2\ } ;
%
74}H8q_z k3&Wv \n}cx~j 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[,VD^\ 最后,是那个do_
+S$x}b'5q ]c08` v''$qMQ) class do_while_invoker
MZ0 J/@( {
,ecFHkT> public :
GE|V^_|i template < typename Actor >
vV%w#ULxE~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
G3q\Z`|3h {
u
BvN*LQ return do_while_actor < Actor > (act);
Kg56.$ }
2vynz,^ET } do_;
4v;/"4)' _f/6bpv 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
biQDupTz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
D_g+O"];P 最后来说说怎么处理break和continue
]`LMyt0 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。
.RdnJ&K* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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