一. 什么是Lambda
R6(sWN- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:4Gc'bR 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,
QLs9W&PG 0XcH Az+k8=? [~aRA'qJ{V class filler
Q)/V>QW {
%9q] public :
$wr B5m? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
KQf=t0Z=Ce } ;
H%nA"- D]?eRO9' EJCf[#Sf 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Kl'u 65HP9`5Tm Z!/!4(Fh yb-1zF| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
7R4t%^F <:n!qQS6 ]+"25V'L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
X7bS{GT !J6;F}Pd/ '%H\k5^ zu,F 0;De 二. 战前分析
,+d\@ : 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
PeX^aEc 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
H|.cD)&eYy /e:kBjysJ |]Eli%mNe for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
F3?PlH:Y /* --------------------------------------------- */
tk5zq-/d vector < int *> vp( 10 );
f-!P[6bY transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
wv7XhY} /* --------------------------------------------- */
+55+%oGl sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
M+L8~BD@ /* --------------------------------------------- */
_.{I1*6Y2 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>1$vG /* --------------------------------------------- */
@W1F4HYds for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2Y7u M;8 /* --------------------------------------------- */
N|rB~
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
b2tUJ2p ppP0W`p HM]mOmL90N R PB%6z$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
{f(RY j 1._1, _2是什么?
$(r/N"6)O2 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
V0/PjD,jP 2._1 = 1是在做什么?
T2dv!}7p 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
QVR8b3T@ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
<2V:tj)?P MQY}}a-oug P3k@ptc-K 三. 动工
ng{"W| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
u)4eu,MBT \-W|)H vTl7x r$cq2pkX template < typename T >
4G_At class assignment
~PtIq.BY {
@2;/-,4O T value;
fP KFU public :
JQ%D6b assignment( const T & v) : value(v) {}
~-tKMc).X template < typename T2 >
u85dG7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+B&,$ceyaJ } ;
'* eeup b6?&h:{k K(3_1*e 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)j+G4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
X-<l+WP JC.nfxG@: nJhaI (3Dz'X class holder
o()No_.8H {
[e`e bn[C public :
)>]@@Trx template < typename T >
YHOo6syk assignment < T > operator = ( const T & t) const
M~ku4ZP {
0a}a return assignment < T > (t);
@~CXnc0 }
P;U(2;9 N } ;
)Y &RMYy -(lCM/h fc<~R 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
>]<4t06D d` X1cG static holder _1;
!dV2:`|+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@#2KmM~I _Q9I
W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z=6zc-$y 9 而不用手动写一个函数对象。
.z, ot| {fI"p;| H(gETRh #GuN.`__n, 四. 问题分析
LEC=@) 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。
\~>
.NH- 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。
80%L!x| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a797'{j#PI 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2_GbK- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]ne isU4D 五. 问题1:一致性
Q*ixg$> 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;2s<6i\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
jdX* )wNcz~
Y struct holder
(3? W)i {
n.7-$1 //
&&ZX<wOM template < typename T >
rlQ=rNrG&E T & operator ()( const T & r) const
)Ah 7 {
5ENEx return (T & )r;
2GxkOch }
Z 5 Xis"j } ;
d:#z{V_ 1\Z/}FT 这样的话assignment也必须相应改动:
E1D0un (9Of,2]&E template < typename Left, typename Right >
i :|e#$x class assignment
4x-K0 {
^Rb*mI Left l;
dK41NLGQ Right r;
/RI"a^&9A public :
Al+}4{Q+? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZkryoIQ%= template < typename T2 >
:[&QoEZW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l?B=5*0 } ;
a"D'QqtH 8osP$"/o 同时,holder的operator=也需要改动:
)%09j0y>l" $DW__h template < typename T >
#A&49a3^1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ldnKV&N {
f0{j/+F_o return assignment < holder, T > ( * this , t);
NwN3T]W }
Dn#^-,H $ZkT G 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
i`w)dS 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Xc$Zkfmms e F)my return l(rhs) = r;
P9)L1l<3I 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。
phR:=Ox|1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
89j*uT trZU_eouI template < typename Tp >
c{j)beaS class constant_t
^Rh}[ {
*!9=? const Tp t;
{f\{{JJ] public :
%c@PTpAM constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bwI"V&* template < typename T >
+ryB*nT const Tp & operator ()( const T & r) const
M'VJE|+t {
_UV_n!R return t;
Xp9 ]
9H. }
tgj5l#P } ;
LkWY6
?$U @0V4$OoFl 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&g~NkJc0c 下面就可以修改holder的operator=了
Q <ulh s ZK h4:D template < typename T >
.,f]'!5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\U<d)j/ {
5w%[|%KG:L return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
VRTJKi }
Z23T2 &Im-@rV! 同时也要修改assignment的operator()
)J?8"+_Y ]X> I(p@ template < typename T2 >
kN6jX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,H_d#Koa. 现在代码看起来就很一致了。
rX0 ?m:&m ;I*N%a TK 六. 问题2:链式操作
MDBqIL]Hc 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~~@dbB 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。
%, S{9q 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。
o]WcODJdl 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。
y>cLG5v 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#jsN 'e_e*.z3 template < typename T >
4X!4S6JfB struct result_1
tt|P-p- {
!>f:wk2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-s0\ 4 } ;
> Edsanx 4"UH~A;^ 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:
2f1Q&S cl`7|;v|? template < typename T >
y
t7 >, struct ref
{<1uV']x {
4 !m'9 typedef T & reference;
?*.:*A } ;
$y{.fj y3 template < typename T >
kek/C`7 struct ref < T &>
S$gLL kD1 {
=!)x`1j!S typedef T & reference;
P/xEn_*v } ;
uAs!5h (b.4&P"0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UCj:]!P putRc??o; template < typename T >
ui-]%~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
x.$cP {
ttls.~DG return l(t) = r(t);
>f4[OBc }
i(;.Y 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
6uTC2ka[&R 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U2LD_-HZ rGrR; 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
V`9*_8Dx2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fhyoSRLR: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
FzykC +5 调用divide的对象返回一个add对象。
QNXoAx%I 最后的布局是:
B@S~v+Gr Add
j#u{(W'r / \
YkE_7r(1 Divide 5
#^yOW^ / \
4|\ _1 3
x$t2Y<_ 似乎一切都解决了?不。
*3]2vq 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。
@t0T+T3 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。
|Qcj+HH. 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:
&8yGV i ^Ku]8/ga template < typename Right >
`$XB_o%@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$|@pY| f Right & rt) const
a:OM I {
n^b CrvD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\RtFF }
@eutp`xoT\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>?_}NZ,y XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
y^[t3XA6Q 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
9_4(}|"N| 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
3t9CN
)* 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
cucmn*o? 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
V7`vLs- 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
sAPQbTSM 1wH6 hN, template < class Action >
^>>9? class picker : public Action
T1R~^x1 {
~]].i~EV( public :
_CTg")0o picker( const Action & act) : Action(act) {}
]*g f$D // all the operator overloaded
q/Vl>t } ;
^)GaVL^"5 fUfd5W1" 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。
aOd|;Z 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:
KJv%t_4'F `(gQw~|z template < typename Right >
cK2;)&U7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ux{0)"fj {
:>Bk^" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bBV03_* }
q#I'@Jbj u c}tTmB| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
gs7_Q 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。
U&=pKbTe Rkp
+}@Y_ template < typename T > struct picker_maker
Bo14t*( {
Kv9FqrDj typedef picker < constant_t < T > > result;
kM[!UOnC!< } ;
oO`a {n- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4)>UTMF {
%Ofw"W typedef picker < T > result;
3aBE[ } ;
@'5*jXd w<zzS:PF* 下面总的结构就有了:
wjZ Q.T! 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。
Gy;Fe= 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。
zGNW5S9G picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
GU9G5S. 至此链式操作完美实现。
u!HX`~q+A e igVT4 ^*+M9e9Z 七. 问题3
%W$b2N{l 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
.o5K X* VbMud]40F template < typename T1, typename T2 >
hOkn@F. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,grx'to(X {
^^*L;b>I return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|(2#KMEWa }
b:r8r}49 T8)X?>CIW 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
3$Vx8:Rhdn -ah)/5j template < typename T1, typename T2 >
Qx3eEt@X5] struct result_2
!`4ie {
/OB) \{- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
)db:jPkwd } ;
V~
MsGj )f8 ;ze 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?
&j ;91wEn 这个差事就留给了holder自己。
k@s<*C ixK9/5T Dgc6rv# template < int Order >
-;ra(L` class holder;
r}sO},i template <>
?'|GGtvm class holder < 1 >
tC oE4Ed {
p&u\gSo public :
|(TEG.<g template < typename T >
Y2'HP)tfIw struct result_1
rBU)@I pDG {
.qKfhHJ typedef T & result;
@o*~\E<T } ;
M(:bM1AD`u template < typename T1, typename T2 >
:SW
vH- ] struct result_2
CB,2BTtRE {
.Y^3G7On typedef T1 & result;
KaS*LDzw } ;
PC+Soh* template < typename T >
=S6bP<q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0UW_ Pbh6 {
hO{&bY0 return (T & )r;
I$x<B7U }
!4gHv4v; template < typename T1, typename T2 >
n[r1h=?j3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<gGO {
b<#zgf return (T1 & )r1;
SK&1l`3 }
BNA1"@9q } ;
xdDe@G;" ~%
t'}JDZ template <>
"#gS ?aS class holder < 2 >
Z__fwv.X[ {
| oM` public :
*93=}1gN template < typename T >
^'du@XCf} struct result_1
w8jpOvj {
<HTz typedef T & result;
pDJN}XtjT } ;
r#_0_I1[ template < typename T1, typename T2 >
R]Z#VnL@qz struct result_2
/*BK6hc {
%Ie,J5g5 typedef T2 & result;
]q4LNo } ;
ZREy I(_ template < typename T >
{Y=k`t, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q4Bw5~n {
*?C8,;=2r return (T & )r;
4M|C>My }
{06ClI template < typename T1, typename T2 >
fF>hca> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i92Z`jiR {
]B8iQr-! return (T2 & )r2;
)?B-en\ }
$I/ !vV } ;
4 #KC\C wS?K c^2O F
Pjc;zNA 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
(fr=[m$` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
iRca c[uV 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
C`3XOth ^jdtp return l(i, j) = r(i, j);
\*BRFUAc 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I(3~BOUn_ |; mET
return ( int & )i;
Pg`+Q^^6S return ( int & )j;
UM`$aPz 最后执行i = j;
s?; V!t 可见,参数被正确的选择了。
'/Vm[L$d UHTxNK@} ]5:[6;wS aO ?KRn 5T9[a 八. 中期总结
q o-|.I 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:
'qo(GGC M 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
<;>k[P' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$Jn.rX0}$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xiQc\k$ OEzSItAI/[ xO%yjG= >b#CR/^z X}h}3+V fpjFO&ML 九. 简化
.wWf#bB 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。
8@rF~^-_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ygm6(+ 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:
n}1hmAhZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%iYro8g!, +-*/&|^等
+!`$( 2. 返回引用。
Ln+ k_ =,各种复合赋值等
*!Gb_!98 3. 返回固定类型。
~R=p[h) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Eg&Q,dH[ 4. 原样返回。
4\ )WMP operator,
MIZ!+[At 5. 返回解引用的类型。
[xGL0Z%)t operator*(单目)
Z$m&F0g 6. 返回地址。
tpeMq- operator&(单目)
$Op:-aW& 7. 下表访问返回类型。
Dk")/ ib operator[]
B=X_c5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
B%))HLo' operator<<和operator>>
FcOrA3tt h]|2b0 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。
i1b3>H*3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,y/m5-D! lD_iIe~c template < typename Left >
M3GFKWQI,` struct value_return
6OQ\f,h@ {
(f#{<^ gd template < typename T >
JE$$6X struct result_1
LA6Ik_-F {
rXe+#`m2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
eB,@oo% } ;
Tn38]UL %F;uW[4r template < typename T1, typename T2 >
SokU9n! struct result_2
NB( GE {
'$ G%HUn typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9N) Ea:N } ;
C8:y+pH_U; } ;
)^E6VD&6 %6@m~;c0 pf=CP%L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$"=0{H.? w%6 L" 下面我们来剥离functor中的operator()
Fy_~~nI0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
??P3gA sP8_Y, return l(t) op r(t)
IUh)g1u41O return l(t1, t2) op r(t1, t2)
n.P $E return op l(t)
Ye>+ return op l(t1, t2)
)$2h:dw_ return l(t) op
g%4=T~ return l(t1, t2) op
n0^3F1Z return l(t)[r(t)]
2qKAO/_O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
G#'G9/Tm *vzj(HGO 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:
k.H4Mf(4 单目: return f(l(t), r(t));
C\cZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
zfGr1; 双目: return f(l(t));
a -5#8 return f(l(t1, t2));
gkx<<)y
l 下面就是f的实现,以operator/为例
ve(@=MJ e#tWQM3 struct meta_divide
y#lg)nB {
w/CD- template < typename T1, typename T2 >
9v}vCg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"fd'~e$S# {
7{=+Va5 return t1 / t2;
!/e8x;_ }
r`:dUCFE } ;
t@`Sa< ;AarpUw' 这个工作可以让宏来做:
@=l.J+lh \3j4=K'nE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
.ldBl template < typename T1, typename T2 > \
piPV&ytI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"LVN:|! 以后可以直接用
? ~_h3bHH DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Vvl8P|x.< 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
byj7c( (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。。。)
YzAGhAyw };8PPR)\y L0xh?B 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
#w)D ml xEe3,tb'e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3:!5 ] class unary_op : public Rettype
BOW`{= {
Vdf~rV Left l;
e= _7Q.cn public :
|\q@XCGei unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y@]:7 G\S_e7$/ template < typename T >
rJcZ a# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q .cL1uHc {
iA+zZVwO return FuncType::execute(l(t));
}cI _$ }
A4VVy~sd zLV k7u{e template < typename T1, typename T2 >
:}fIu?hCA typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DYL \=ya1 {
d7L|yeb" return FuncType::execute(l(t1, t2));
C;rK16cn }
xo(3<1mD } ;
p/&s-GF 5%XEybc2 ]4-t*Em 同样还可以申明一个binary_op
~2U5Wt )%(H'omvl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TZ@S?r>^ class binary_op : public Rettype
WLN;LT {
zB)wYKwZ Left l;
(
ESmP Right r;
P;lDri public :
>]l7AZ:, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Gv}~ TInp6w+u template < typename T >
Wwo`R5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uF\f>E)/N% {
l#%G~c8x return FuncType::execute(l(t), r(t));
*Y9' tHI }
MG0d&[ ]A dL template < typename T1, typename T2 >
5B+I\f& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q#1CmKt4R {
zvP>8[
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#jR1ti)p }
*6P)HU@ } ;
{(qH8A Qx}hiv/ tY$4k26 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!WeYV}kb 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
1jQlwT(: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
eWAgYe2 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。
BZWGXzOFh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:jioF{, 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。。。
AoN|&o 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?$rHyI 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)
7e`h,e= 下面是修改过的unary_op
;CdxKr-d 0@PI=JZ% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
fIg~[VN" class unary_op
Av^<_`L: {
k8ej. Left l;
p3z%Y$!Tm I=Xj;\b public :
d7Devs
k =OF]xpI'&a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0w
]
pDj gpzZs<ST template < typename T >
SI@Yct]<g struct result_1
9q
f=P3 {
-
-H%FYF` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:~+m9r } ;
w?zY9Fs=s K
yFR;.F- template < typename T1, typename T2 >
B< BS>(Nr> struct result_2
14;lB.$p {
|9cSG),z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/"OJ~e_% } ;
9\D 0mjn=l YO^iEI. template < typename T1, typename T2 >
=5Auk5& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Hg;; > {
AIa#t#8${ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(dVrGa54 }
:#zv,U&OC /N82h`\n template < typename T >
0I@Cx{$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ac??lHtH9 {
`SSUQ#@ return OpClass::execute(lt(t));
rCdf*; }
bv8GJ # T hLR<\ } ;
!`F^LXGA @s/0 .7 hz_F^gF 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
f.y~ Sew 好啦,现在才真正完美了。
`T;Y%"X! 现在在picker里面就可以这么添加了:
n32.W?9 esVZ2_eL template < typename Right >
3teanU` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Ffp<|2T2_ {
z ''-AH, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
SR\F2@u }
P",E/beV 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。
2DbM48\E +4%:q~C M,b^W:('4 ,HM~Zs [r5k8TB1 十. bind
Jz6,2,LN 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。
*X4$'LSx1 先来分析一下一段例子
&k2nt znl_~:.4]X Tx'ctd#Y int foo( int x, int y) { return x - y;}
>ey-j\_v bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
!,3U_! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^ M4-O~ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
K'zG[[P 我们来写个简单的。
{l -V 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
v
lsS 对于函数对象类的版本:
8^Ov.$rP d(-$ {
c template < typename Func >
|6.1uRF E2 struct functor_trait
:'LG%E:b {
%d\|a~p: typedef typename Func::result_type result_type;
H\Jpw } ;
IN%04~=H 对于无参数函数的版本:
`e!hT@Xxa 2dF:;k k template < typename Ret >
/o_h'l|PS struct functor_trait < Ret ( * )() >
b|HH9\ {
[d_sd typedef Ret result_type;
zsx12b^w } ;
WrGz` 对于单参数函数的版本:
f{Dc R" br9`77J8 template < typename Ret, typename V1 >
aab?hR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
HKdR?HM1 {
!bHM:!6^ typedef Ret result_type;
a~-^$Fzgy } ;
S3k>34_%9 对于双参数函数的版本:
hsUP5_ E0i_sB~T template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;|Ja|@82 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
tyLR_@i%% {
\#A=twp typedef Ret result_type;
r2*'5jk_ } ;
Pyx$$cj 等等。。。
|e@Bi#M[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/j1p^=ARV O<x53MN^ template < typename Func >
+RO=a_AS struct func_return
[,|Z< {
[n_H9$ template < typename T >
S0ct;CS struct result_1
Y{8L ~U: {
^8V cm* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U&|$B|[ } ;
^<e"OV o\luE{H
.? template < typename T1, typename T2 >
(qP !x 2j struct result_2
0P_Y6w+ {
QJG]z'c+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
63$ R') } ;
2ju1<t,8) } ;
}fo?K|Xx RhJL`>W` 2,>q(M6,EA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
qKL_1
~ !!c.cv' template < typename Func, typename aPicker >
N!fp;jvG class binder_1
TLL.Ch|#Y {
e< Ee2pGX Func fn;
Z6cG<,DQ aPicker pk;
YSuwV)Y public :
^j2:fJOU# IpxFME%! template < typename T >
Q#bFW?>y, struct result_1
)W@H {
o4kNDXP#S typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m,u?
^W } ;
>oc7=F<8lS Lh &L5p7 template < typename T1, typename T2 >
c3lfmTT6^ struct result_2
*ihg' {
w?AE8n$8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Oz9k.[j( } ;
ubhem(p# oh;F]*k6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
r,6~?hG] EMH?z2iGd template < typename T >
`.dTkL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y54*mn {
<MN+2^ed& return fn(pk(t));
e<^tY0rR& }
0nAeeVz| template < typename T1, typename T2 >
,>(M5\Z/c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H[x 9 7r {
ji(S ?^ return fn(pk(t1, t2));
D0QXvrf }
t:M({|m Y } ;
sI`i #k=!>%+E ej<z]{`05 一目了然不是么?
Smk]G))o{ 最后实现bind
:;"3k64 ,`|KNw5 d*3R0Q|#{ template < typename Func, typename aPicker >
cf@#a@7m9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qRB7I:m-Wi {
vfhip"1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Qb# S)[6s+ }
%h%r6EB1F Ro:-u7q 2个以上参数的bind可以同理实现。
S0=BfkHi. 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
XB;;OP12 73xI8 十一. phoenix
l}AB):<Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^:-%tpB#! Gz *U?R-T for_each(v.begin(), v.end(),
oS_p/$F, (
<R{\pz2w do_
/gFyow1W [
6}ax~wYct cout << _1 << " , "
"<O?KO3K ]
`bC_J,>_ .while_( -- _1),
u gfV' cout << var( " \n " )
5o~Z> )
EoY#D'[ );
w#b~R^U P6=|C;[ 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:
>Ft jrEB 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
`ZefSmb operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
103Ik6.o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
_X.M,id Ar'5kPzY> GV[[[fu template < typename Cond, typename Actor >
rbtPG=t_R class do_while
@pkozE- {
&(.ZHF Cond cd;
Ra*9d]N@ Actor act;
BLJ-'8G public :
Vr0RdO template < typename T >
rWvJ{-% struct result_1
Tf0#+6 1> {
HRw,D= typedef int result_type;
x`eYC i } ;
o`sn/x d7G'+B 1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g*]<]%Py" vRY4N{v(< template < typename T >
,zw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0^[$0]Mt[ {
fg1 zT~ do
=q"3a9pb7 {
yz+r@I5 act(t);
uC;@Yi8 }
ss2:8up 99 while (cd(t));
6% ,Q return 0 ;
9SFiL#1 }
LQQhn{[D } ;
):[[Ch_ $Y4
Ao-@ TM RXl.1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
G![1+2p:Tq 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
D>1Dao 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
! 9N%=6\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
L'6zs:i 下面就是产生这个functor的类:
^Ta"Uk' 1IsR}uLh *LhR$(F( template < typename Actor >
)i>KYg w class do_while_actor
>%[W2L\' {
@O(\TIg Actor act;
``\H'^{B public :
HU'E}8%t6 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
FJ[(dGKeE JEd/j
zR( template < typename Cond >
v]1rH$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6Rt pB\hq } ;
~\_E%NR
yA :dj@i6 1 h"B-x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~.Gk:M 最后,是那个do_
l%:_#1?isf l{3utQH-=z F`N*{at class do_while_invoker
2-6-kS)c {
O|/tRkDMP{ public :
c*W$wr template < typename Actor >
a|>MueJ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
AuCVpDH {
aqN.5'2\ return do_while_actor < Actor > (act);
n#R!`*[ }
Ea
!j-Lb o } do_;
St3~Y{aI| G@;aqe[dB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+(<f(]bG 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&d2/F i+ 最后来说说怎么处理break和continue
o]j* 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。
r5"/EMieh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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