一. 什么是Lambda
~g2ColFhu 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
SZ}t_w ` 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,
JnX@eBNV \IQP`JR rnxO2 7`3he8@ze class filler
BaIh,iu {
["N>Po public :
IXp P.d void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L4SvE^2+ } ;
:SSlUl4sU$ [!>2[bbl Rs;,_ 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:
?Mp)F2' Q!>8E4Z S<+_yB? (JC -4X_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
dL"$YU9z {] -nYHGL s#sr1[9}G 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cXcn}gKV 8}p 5MG >*A\/Da]j La}=Ng 二. 战前分析
N i^pP@(' 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。
?Gr<9e2Eo 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
->vfQwBFd 0-Xpq,0 aisX56Lc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
57+^T}/> /* --------------------------------------------- */
%@(6,^3%i vector < int *> vp( 10 );
$Vp&Vc8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
r2QC$V:0 /* --------------------------------------------- */
<u44YvLBm sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
C78d29 /* --------------------------------------------- */
?|^1-5l3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;D]TPBE /* --------------------------------------------- */
(J Fa for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
kYs2AzS{d /* --------------------------------------------- */
j^ZpBN L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
I_xJ[ALdm w`1qx;/! BU:s&+LYUv -tx)7KV- 看了之后,我们可以思考一些问题:
qd3B>f 1._1, _2是什么?
2!dIW5I 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。
UR-e'Z&] 2._1 = 1是在做什么?
u
` 9Eh; 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。
D4[5}NYU 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。
~C=`yj 8%7H
F: wr*A%: 三. 动工
/H^bDUC :r 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q}]:lmqH 3v:RLnB : M0LAN .(;k]UP template < typename T >
{b/60xl? class assignment
$if(`8 {
)'%L#
T value;
oG@P M+{ public :
#=t:xEz assignment( const T & v) : value(v) {}
iG!MIt* template < typename T2 >
7+T\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
r~nrP=-% } ;
$.kIB+K T:cSv
@G 9L:v$4{LU 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
e~rBV+f
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uK(+WA jopC\Z \/K>Iv'$ 40%p
lNPj class holder
@b!fs {
?\hXJih public :
B5B'H3@ template < typename T >
hPFIf>%} assignment < T > operator = ( const T & t) const
w/G5I )G {
s'\"%~nF< return assignment < T > (t);
F$F5N1< }
~>}BDsM } ;
AH=6xtS- Y<#7E;aL XfbkK )d 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
`!m+g0 ['-ln)96. static holder _1;
`34[w=Zm Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W,Dr2$V oL}FD !} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z=)5M*h 而不用手动写一个函数对象。
"P<~bw5 &B3\;|\ [+GQ3Z\ T_AZCl4d 四. 问题分析
FIU(2 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。
ci3{k" 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。
9M01} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X[;4.imE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2b|vb}|t{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_,Fwt >>^c_ 0"O 五. 问题1:一致性
oF,8j1 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?|
, is
.{y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
VdK-2O(.- o'Tqqrr struct holder
` S85i* {
mg >oB/,'Z //
sFS_CyN!7 template < typename T >
&Vgjd> T & operator ()( const T & r) const
8-8=
\ {
>b*Pd
*f return (T & )r;
d\Dxmb]o }
6oUT+^z# } ;
5QmF0z)wR "t_] Qu6 这样的话assignment也必须相应改动:
h r6f}2 toIljca template < typename Left, typename Right >
Ii|<:BW class assignment
}P}l4k1W {
p3x(:= Left l;
?6j@EJ<2q Right r;
$g|g}>Sc public :
1YnDho;~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7CG_UB template < typename T2 >
`hH1rw@7< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`VBjH]$ } ;
.WG@"2z| Hh!x&;x} 同时,holder的operator=也需要改动:
3*arW|Xm aUA+% template < typename T >
dd4yS}yBlR assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+%gh? {
4a)qn?<z return assignment < holder, T > ( * this , t);
t9P` nfY }
@$(4;ar @&M$`b
^ 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。
hZzsZQ` 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.2Rh_ful \-sDRW return l(rhs) = r;
$~ItT1k_ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
i!czI8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
80+"
x3r W
BiBtU template < typename Tp >
g?@(+\W class constant_t
QL\'pW5 {
}){hQt7 const Tp t;
;\iQZ~ public :
lXz<jt@5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cIgFSwQ4 template < typename T >
rqa;MPl const Tp & operator ()( const T & r) const
VNytK_F0P {
}l[t0C
t return t;
e dD(s5 }
TS1k'<c? } ;
d;CD~s Z)?"pBv' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
AMO{?:8Y; 下面就可以修改holder的operator=了
TUk1h\.q zSq+#O1# template < typename T >
j
f^fj- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_N<qrH^; {
R(q
fP return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7z+NR&'M$ }
xSLN s}HTxY; 同时也要修改assignment的operator()
8o4
vA, 0q62 {p7 template < typename T2 >
+5T0]! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6xj&Qo 现在代码看起来就很一致了。
>)VrbPRuA
2&Efqy8}DZ 六. 问题2:链式操作
?^@;8m 现在让我们来看看如何处理链式操作。
52%.^/ 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。
wPG3Ap8L 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。
Y}Qu-fm 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。
}S42.f.p 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7v\OS- khEHMvVH template < typename T >
h<uRlTk struct result_1
W~7q&||;C {
u|w[b9^r typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
dch(HB}[ } ;
cPtP?)38. 8ztY_"]3p 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:
&i!.6M2 Mv;7kC7] template < typename T >
[(dAv7YbN struct ref
.UJDn^@ {
\GPWC}V\s typedef T & reference;
fC81(5 } ;
2j_L
jY'7 template < typename T >
-aec1+o struct ref < T &>
]p$fEW g {
9RAN$\AKy typedef T & reference;
K@?S0KMK } ;
<K2 )v~ &{7%VsTB 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
fw-LZ][ Pw+cpM8< template < typename T >
7DT9\BT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
o{ U=
f6 {
;H}?8L return l(t) = r(t);
%7hYl'83 }
aA\v
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。
|~uCLf> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
L-$GQGk{ n!f@JHL 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
.Z9Bbab: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<.:B .k _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0]5QX/I +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Z}XA(;ck 最后的布局是:
jgukW7H Add
1k;X*r# / \
J/)Q{*`_ Divide 5
%"{SGp / \
h( Iti& _1 3
_%.atW7 似乎一切都解决了?不。
gl HHr 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
j1>1vD-`T 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
T}U`?s`) OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
zi<C5E` XFH7jHnL+U template < typename Right >
,Y}HP3
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
.,feRK>3 Right & rt) const
|nv8&L8 {
5J1,Usm return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tX6n~NJ$ }
<sn^>5Ds 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$,bLb5}Qu XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
*y u|]T 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
[_CIN 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Pq !\6s@ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ALPZc: 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
k`xPf\^tf 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Dy0RZF4_
rfoLg template < class Action >
@#;~_?$?C class picker : public Action
= q;ACW,z {
qJrK?:O; public :
ys09W+B7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
~
M@8O // all the operator overloaded
_18) XR } ;
dd_n|x1 i.6c;KU 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。
Wc#4%kT 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:
U%m,:b6V _@SC R% template < typename Right >
uBH4E;[f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E ekX|* {
>'7Icx return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8,=,'gFO }
#sN]6 #8rLB( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4Bs '5@ 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。
kpLDK81I tVFl`Xr
template < typename T > struct picker_maker
J?LetyDNr] {
o yK'h9Wt1 typedef picker < constant_t < T > > result;
<U$x')W } ;
<Y9e n!3\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
GK~uoz:^O {
t#=W'HyW8 typedef picker < T > result;
|+f@w/+ } ;
F7x]BeTM /Rf:Z.L 下面总的结构就有了:
<0T|RhbY 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。
4ba[*R2 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。
&M&*3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ja"?Pb 至此链式操作完美实现。
yxik`vmH U]ynnw4 }&F|u0@b 七. 问题3
mA@FJK_
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。
?^n),mR F}wy7s2i template < typename T1, typename T2 >
Z8%?ej`8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pE,2pT2> {
E{k$4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9$$dSN\& }
]{s0/(EA TD!--l*gL 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:
A+de;& @>cz$##` template < typename T1, typename T2 >
UQc!"D struct result_2
FC@h6\+a {
?(0=+o(` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qILb># } ;
k{d] N:x--,2 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
[MhKR }a 这个差事就留给了holder自己。
+saXN6 ;-#2p^ G5vp(%j
template < int Order >
FUzN}"\1 class holder;
t-B5,,` template <>
\2)D
class holder < 1 >
xsu9DzPf&{ {
<-;/,uu public :
GZH{"_$ template < typename T >
B\S}*IE struct result_1
B>.x@(}V~ {
& OYo typedef T & result;
x<5ARK6\= } ;
%|j`z?i| template < typename T1, typename T2 >
y^Uh<L0M struct result_2
Kv0V`}<Yc {
;`Nh@*_ typedef T1 & result;
h?[|1.lJx( } ;
~-R%m template < typename T >
mC2K &'[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~(nc<M[ {
76H>ST@G| return (T & )r;
>Q$ph= }
P9`R~HO'` template < typename T1, typename T2 >
d|?Xo\+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
UodBK7y {
!7Eodq-0 return (T1 & )r1;
;/:Sx/#s }
5`Q j< } ;
E75/EQ5p]p 3ew4QPT' template <>
wU6sU]P class holder < 2 >
<qg4Rz\c] {
J2<kOXXJ9 public :
ijsoY\V50 template < typename T >
p8Z?R^$9H struct result_1
|Dt_lQp# {
w 5 yOSz typedef T & result;
u
3^pQ6Q } ;
b9-IrR4h template < typename T1, typename T2 >
nr2 Q[9~ struct result_2
_j+!Fd {
&&nbdu typedef T2 & result;
Ve2{;`t } ;
Jsl2RdI template < typename T >
c
{/J. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>
vdmN] {
wA\5-C7j return (T & )r;
z/u^ }
8N%nG(
0 template < typename T1, typename T2 >
|BbzRis typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d]poUN~x {
h5SJVa return (T2 & )r2;
q.p.$) }
,jOJ\WXP } ;
8[;vC$ ,DZvBS AHRJ7l;a 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> >。
ak7kb7 5o 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XeX"IhgS>E 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
jUE gu ki?h7 return l(i, j) = r(i, j);
1rJ2}d\y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
MjU|XQS: V(_1q return ( int & )i;
B*N1)J\5 return ( int & )j;
y(o)}m*0 最后执行i = j;
V:$+$"| 可见,参数被正确的选择了。
RN[I%^$" SRwD`FF #8|LPfA ?u|@,tQ[ ]I [~0PCSX 八. 中期总结
} vmRm*8z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
|RFBhB/u 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
odCt6Du 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
MfP)Pk5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
PD)"od &E_a0*)e 0^lWy+ CmZayV L.Qz29\ +{1.kb
Zq 九. 简化
I |U'@E 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.E<nQWz8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&}r"Z?f) 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
fes s6=k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
f#=c=e-A +-*/&|^等
P(hGkY=( 2. 返回引用。
X_]rtG =,各种复合赋值等
BH">#&j[ 3. 返回固定类型。
O2?C * 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1@DC#2hPr 4. 原样返回。
83n%pS4x operator,
SVZocTt 5. 返回解引用的类型。
;f=m+QXU operator*(单目)
<eoie6@3 6. 返回地址。
|^6{3a operator&(单目)
Mf1(4F 7. 下表访问返回类型。
d~Z\%4 operator[]
b6bs . 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
yO q@w!xz operator<<和operator>>
4f([EV[6dK iQ;p59wSzL OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
"9wD|wsz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`gX@b^ FQ]/c#J template < typename Left >
zaqX};b struct value_return
xG9Sk {
6qWUo3 template < typename T >
*'?7OL struct result_1
Jsz!ro {
Z!)~?<gcq: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ilA45@ } ;
4J2^zx,H cCe~OlXQ template < typename T1, typename T2 >
{KG 6#/%; struct result_2
<kak9
6A {
ieFl4hh[G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
or/gx 3 } ;
_)M,p@!?=h } ;
an"&'D}U `*C=R
_ +$h 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'<R>cN" R4m{D 下面我们来剥离functor中的operator()
5*AXL.2ih 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|A8@r& 54gr'qvr return l(t) op r(t)
Zw.8B0W return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7>FXsUt_ return op l(t)
=<HDek return op l(t1, t2)
(W
~K1] return l(t) op
ZK5nN9` return l(t1, t2) op
S+ kq1R return l(t)[r(t)]
)cqD"> vs return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
F (*B1J2_g > |$]=e,Z 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:
l<6u@,%s
单目: return f(l(t), r(t));
@(3F4Z.i%. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
>f(?Mxh2 双目: return f(l(t));
k }=<51c return f(l(t1, t2));
kZ40a\9
Ye 下面就是f的实现,以operator/为例
Zf'*pp T&q RkF#NCnL; struct meta_divide
>STtX6h {
jD:
N)(( template < typename T1, typename T2 >
3k Ci5C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
(l{vlFWd {
'![oLy return t1 / t2;
*g/klK }
BVQy@:K/ } ;
xa>| k>I =>jp\A 这个工作可以让宏来做:
J:xGEa t Ql*zl #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wA)
Hot
template < typename T1, typename T2 > \
Lc3&\q
e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
E+f)Zg
: 以后可以直接用
]Bhy=1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
oBzl=N3< 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
{/'T:n# (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。。。)
y0zMK4b +P/kfY" dbI>\khI 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
)t6]F6!_ ,YYEn^:> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w5@5"M class unary_op : public Rettype
.iXN~*+g {
R><g\{G] Left l;
8Zv``t61 public :
uqMw-f/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$[gN#QW% Y'v[2s template < typename T >
]lB zp D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
).T&fa" {
$ghZ<Y2}9 return FuncType::execute(l(t));
U{U"%XdO }
} M#e\neii ,g*!NK_:5t template < typename T1, typename T2 >
L P<A q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_plK(g-1J% {
-d ntV= return FuncType::execute(l(t1, t2));
O9=/\Kc }
~+q1g[6 } ;
2MkrVQQ9g l$42MRi/ "M I';6 同样还可以申明一个binary_op
A1WUK=P F3tps
jQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gQ1obT"| class binary_op : public Rettype
SN{z)q
{
Cux(v8=n Left l;
8{ zX= Right r;
`Q]N]mK public :
f:c'j` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@Nu2
:~JO 91-bz^=xO template < typename T >
Up9{aX typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s#2t\}/ {
%fS9F^AK return FuncType::execute(l(t), r(t));
Oy6fl'FIt }
n3^(y"q ho]:)!|VY template < typename T1, typename T2 >
ui8 Q2{z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ua\t5M5 {
kaG/8G( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
NBikYxa }
.~z'm$s1o } ;
9shfy4?k ]WT@&F u9lZHh#V- 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
36d nS>4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j\>LJai" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.l}Ap7@ 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。
H4/wO 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_|k$[^ln^ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ZsmOn#`=^} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2RiJ m" 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
7Ai?}%b- 下面是修改过的unary_op
O-iE 0t 4{VO:(geZ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/y$Omc^ class unary_op
hor7~u+ {
}Zhe%M=}G Left l;
RLF&-[mr3 GES}o9?# public :
rxY|&!f _Q V=3UWP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Di9RRHn&q U82a]i0 template < typename T >
#Z&/w.D2 struct result_1
1? >P3C {
SzULy
>e typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ou,[0B3n0 } ;
oXPA<ef o l|5 h template < typename T1, typename T2 >
2YD\KXDo struct result_2
{U4!sJSl1 {
XLh)$rZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b)wcGBS } ;
2u{~35 w)btv{* template < typename T1, typename T2 >
k"wQ9=HP7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:]3X Ez {
Q|y }mC/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Psb !Z( }
Pt]>AW;i Sp`l>BL template < typename T >
4GYi' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lExQp2E {
QM$UxWo- return OpClass::execute(lt(t));
ZOK!SBn^? }
5_yQI D%Sq 3m1g" } ;
JWVV?~1 JK,MK| #w$Y1bjn 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
{Jr1K, 好啦,现在才真正完美了。
&L|oqXE0L 现在在picker里面就可以这么添加了:
}{0}$#zu F72#vS
j template < typename Right >
d^=BXCoC picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}F08o,`? {
WtSs:D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dSI"yz }
zzmC[,u} 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。
_,3ljf?WQM bG;fwgAr -t-f&`S|| 6 2xOh\( 0uy'Py@2< 十. bind
# :+Nr 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Y,]Lk<Hm3 先来分析一下一段例子
z/?* h B-I4(w($ DP_b9o
\5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Iix,}kzss bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
r&=ulg bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,BdObx 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
jkeerU6 我们来写个简单的。
X$};K\I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
pn" !wqg 对于函数对象类的版本:
j
cd<'\; j?T'N:Qd template < typename Func >
7UTfafOGX struct functor_trait
`IHP_IfR {
)W\)37=. typedef typename Func::result_type result_type;
p.8 bX } ;
79DNNj~ 对于无参数函数的版本:
VZ]iep "&(/bdah?& template < typename Ret >
H4M=&"ll} struct functor_trait < Ret ( * )() >
V 6}5^W {
bWyimr&B typedef Ret result_type;
FvT&nb{ } ;
e=]SIR()` 对于单参数函数的版本:
rFzNdiY vG |!d+ template < typename Ret, typename V1 >
}G4I9Py struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
i?L=8+9f {
fy+5i^{= typedef Ret result_type;
g-3^</_fZ } ;
+'F;\E 对于双参数函数的版本:
y_PA9#v7 #N{] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A%w9Da?B struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
fECV\Z {
j26i+Z typedef Ret result_type;
+!).' } ;
\((MoQ9Qk 等等。。。
=By@%ioIGG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FDoPW~+[ txEN7! template < typename Func >
Z% +$<J struct func_return
4*_jGw {
Mo/R+\u+Y template < typename T >
~[H8R|j " struct result_1
h!tpi`8\z {
2EgvS!" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@@R Mm$ } ;
]*dYX=6 s|IBX0^@ template < typename T1, typename T2 >
OvH:3"Sdy struct result_2
EBh dP {
# epP~J_f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
wv~:^v' } ;
@Y0ZW't } ;
}$oS/bo c[2t,+O 3f=ZNJ> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
sY<UJlDKT r8"2C# template < typename Func, typename aPicker >
tSy 9v class binder_1
|JkfAnrN$I {
zw#n85= Func fn;
wx-\@{E aPicker pk;
k26C=tlkv" public :
?HG[N7=j Wvl~|Sx] template < typename T >
Q{~g<G struct result_1
y&(#C:N {
y;o - @] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2ZxhV4\ } ;
1zRYd`IPoq l]G
iz& template < typename T1, typename T2 >
\.2i?<BC struct result_2
&JX<)JEB=< {
zk<V0NJIL* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tR51Pw } ;
GR|\OJ<2 P!-RZEt$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k A=5Kc kq| !{_ template < typename T >
,^bgk
-x- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6UCF w> {
vom3C9o return fn(pk(t));
#ss/mvc3 }
)4rt-_t< template < typename T1, typename T2 >
GZO:lDdA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WIU]>_$. {
!<TkX/O return fn(pk(t1, t2));
zgY VB} }
nlpEkq } ;
VL)<u"d4 H!*ypJ U/'l "N[ 一目了然不是么?
G^B>C 最后实现bind
RB4n>&Y k86TlQRh g$]WKy(D template < typename Func, typename aPicker >
t]I9[5Pq\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
kq X=3Zo {
*zUK3&n~I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?OW!D? }
g} !{_z \me5"ZU 2个以上参数的bind可以同理实现。
-]wEk%j 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。
8XJi }YPQ Q
z(n41@` 十一. phoenix
G,>YzjMY` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^EiU> U!uPf:p2 for_each(v.begin(), v.end(),
Ma! (
(F^R9G| do_
dC,C[7\ [
5r)8MklZ cout << _1 << " , "
\v&zsv\B@ ]
U[MeK)* .while_( -- _1),
xO_>%F^? cout << var( " \n " )
t+w{uwEY )
aX1b(h2 );
u<8b5An; tN<X3$aN 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
/=YNkw5 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
"gy&eR> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
hDi~{rbmc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
56JQ h <O7!( c2NB@T9'v template < typename Cond, typename Actor >
=/K)hI!u class do_while
H.ZF~Yuw {
T1qbb* Cond cd;
XB7*S*"! Actor act;
46]BRL2 G public :
Iuz_u2"C template < typename T >
~*bfS}F8I struct result_1
/[dMw
*SRz {
#f"eZAQ { typedef int result_type;
w:lj4Z_ } ;
A:Wr5`FJ _cvX$(Sg do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
MrzD
ah9UG T^Ia^B-%}g template < typename T >
)Zr\W3yWX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.8W-,R4 {
m"rht:v5 do
Zb2pZhkW {
#w.0 Cc act(t);
hu$eO'M_ }
>%;i@" while (cd(t));
?PWg return 0 ;
6YU,>KP }
#I?Z,;DI= } ;
QL8C!&= 7Tk//By7 k JmwR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
lIS`_H} 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。
zHA::6OgPN 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。
nHm29{G0 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。
l6#Y}<tq 下面就是产生这个functor的类:
V\m"Hl>VIU +r'&6Me! kf>3T@ template < typename Actor >
8OZasf class do_while_actor
2Snb+,o2 {
[3bPoAr\ Actor act;
7zCJ3p public :
2`*w* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~\(c;J*Ir [ne51F5_ template < typename Cond >
}0pp"[JU picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/%g9g_rt# } ;
\_O#M
"<+~uz (Ff}Y.4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
g,]o+nT 最后,是那个do_
ViiJDYT>E< yVnG+R& !*Is0`` class do_while_invoker
MoN0w.V {
lGr=I-= public :
pC:YT/J template < typename Actor >
n[0u&m8 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;>mM9^Jaf {
(
jU $ return do_while_actor < Actor > (act);
ymxA<bICS8 }
/>mK.FT } do_;
5c3-?u! ,2$<Pt; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<4.Exha;= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!DOyOTR&3 最后来说说怎么处理break和continue
by'KJxl[ 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。
beo(7,=& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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