一. 什么是Lambda
L&hv:+3N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1fqJtP6 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,
U5yBU9\G EGxCNB bE6bx6=u 'J_`CS class filler
$d5}OI"g {
!![HR6"Q public :
&NH[b1NMr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u#nM_UJe } ;
uUJH^pW /Suh&qw>
nR8r$2B+t 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:
,vB~9^~ Jsf"h-)P $3]]<oH SGP)A(,k9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8:fq!m U# U*^# OCEhwB0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U?=-V8#M| ;VS$xnZ mOfTq]
@B [Zne19/ 二. 战前分析
=XFyEt 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。
z
-uW, 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
%<{1N| +*Zjo&pc 7f>~P_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ne
8rF.D /* --------------------------------------------- */
6)yi^v vector < int *> vp( 10 );
T&^b~T(y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
).IK[5Q` /* --------------------------------------------- */
@{U@?6eZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$7*@TMX /* --------------------------------------------- */
R?HuDxHk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/a}`
y /* --------------------------------------------- */
K)W:@,* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ZKt`>KZ /* --------------------------------------------- */
!OV+=Rwdx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
e#!p6+#" `X%Qt~ @t2S"s$m _K3;$2d|R 看了之后,我们可以思考一些问题:
GTke<R 1._1, _2是什么?
#=,c8"O 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
3jjV
bm 2._1 = 1是在做什么?
y'C 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
.4[M7) Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
D[dI_|59a B7(bNr
=@!s[ 三. 动工
H1r8n$h 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+}iuTqu5 b<j*;n. 5M\bH'1 f&!{o= template < typename T >
|:pBk: class assignment
<&l@ ):a {
`JcWH_[ T value;
+NTC!/ public :
M8${&&[; assignment( const T & v) : value(v) {}
t8.^Y TI template < typename T2 >
lBLL45%BIN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W1ql[DqE{ } ;
bMGXx>x yH0vESgv S]?I7_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
gwDVWhq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
jD?*sd $Y[C A.F eC`G0.op k,61Va class holder
6*:U1{Gl) {
$:D\yZ, public :
> ,x``- template < typename T >
lJt?0;gn assignment < T > operator = ( const T & t) const
WmuYHE U {
4VhKV JX return assignment < T > (t);
QBjvbWoIG( }
(Q"~bP{F } ;
>cH}sNHy 7
lu_E.Bv 0zE(:K 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Iz8gZ:rd0 2E0oLl[ static holder _1;
D~)bAPAD Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hVh,\d&2t krRnE7\m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
, 8o
Y(h 而不用手动写一个函数对象。
IU\h,Ug 5%w08 \S>GtlQbn d$y?py 四. 问题分析
{?Cm 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。
MP~+@0cv 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。
I "HEXsSe 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/%TL{k&m$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?~ <NyJHN% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]{18-= 6t3Zi:=I 五. 问题1:一致性
q-qz-cR 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?|
EP{/]T 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(#nB90E{* `!<#'PR struct holder
nZ[`Yrq)0 {
VYkUUp //
@_
Tq>tOr& template < typename T >
=l>=]O~h T & operator ()( const T & r) const
VyWzb {
n$<n
Yr`X return (T & )r;
6foiN W+ }
*RFBLCt } ;
r-,u)zf" *9(E0" 这样的话assignment也必须相应改动:
r |2{(+ c"P:p%\m&u template < typename Left, typename Right >
S}6xkX class assignment
T}Wse{ {
9JO1O:W Left l;
$Y8iT<nP Right r;
7#C3E$gn? public :
,%U\@*6= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y^eF( template < typename T2 >
!e}4>!L,(^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
o_&Qb^W } ;
|k]fY*z( [<X ~m 同时,holder的operator=也需要改动:
s?PB ]Tr 1V-si bE template < typename T >
eE@7AM assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j|LO g {
5:%`&B\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
4c<\_\\ck }
szp.\CMz sU/vXweky" 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。
NMESGNa)z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9]:F!d/ fvj return l(rhs) = r;
.M0pb^M 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。
bSa]={}L( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<t dsUh:?& l0eh}d template < typename Tp >
;WG%)^e class constant_t
Rg3g:TV9c {
ynJ)6n7a const Tp t;
9[h8Dy public :
6u xF< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Zi<(>@z2 template < typename T >
DuIgFp const Tp & operator ()( const T & r) const
~|{_Go{
Q {
|{La@X return t;
ON"p^o>/_? }
L$^)QxH7 } ;
>J{e_C2ZS zICrp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
zb.sh 下面就可以修改holder的operator=了
S 9;FD 3 Bnw^W_ template < typename T >
6O" y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@_?Uowc8 {
er<_;"`1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
S~M/!Xb }
0O(V y y "
"S&zN 同时也要修改assignment的operator()
7A{Z1[7 O6ltGtF template < typename T2 >
3gv?rJV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
G<Urj+3/Xo 现在代码看起来就很一致了。
&_' evZ8 V!s#xXD } 六. 问题2:链式操作
-i]2b 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%&eBkN!T 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
d"S\j@ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
_p<wATv?7t 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
%&wi@ *# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:0p$r
pJP HC"yC;_ template < typename T >
9{%/I
struct result_1
<2wC)l3j* {
TRr%]qd{Hr typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7?8+h } ;
#;h>
x tO3#kV\, 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:
IV%Rph>d (W#^-*$R template < typename T >
rpEN\S%7P struct ref
E9]*!^=/ {
PR%n>a# typedef T & reference;
obGvd6\ } ;
$&s V.fGu template < typename T >
{&J
OO struct ref < T &>
ITD&wg {
L#fK
,r8 typedef T & reference;
c`oW-K{ } ;
0iKAg ~DS.b-E 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
bpa'`sf .&n!4F' template < typename T >
hJ75(I
*j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5+t$4N+P {
%0'7J@W return l(t) = r(t);
{D8yqO A} }
Ged} qXn 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#Fkp6`Q$x 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
<&tdyAT?& E0.o/3Gw6 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
- *qoF(/U _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<KX+j,4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
N l^uA +5 调用divide的对象返回一个add对象。
bnH:|-?q 最后的布局是:
|<%v`* Add
D#[<N / \
lkJe7 +s Divide 5
5=1Ml50 / \
V?~!D p _1 3
|Z8Eu0RSb 似乎一切都解决了?不。
8YQ7XB 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。
&g]s@S|% 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。
HE0m# 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:
83VFBY2q R`,|08E template < typename Right >
.etG>tH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
yTf/]H]d Right & rt) const
vi` VK&+r {
J|([( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H%0WD_ }
yi2F#o 'K 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3CPSyF 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。
Hxn#vAc 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。
!t?5U_on 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。
|O;vWn'U2 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。
~.z82m 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?
H#G3CD2& 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:
7c8`D;A-K y[GqV_~?Y template < class Action >
t+M'05-U2 class picker : public Action
<`NtTG {
@?gRWH;Pq public :
b"Jr_24t3v picker( const Action & act) : Action(act) {}
QQD7NN> // all the operator overloaded
&AVX03P } ;
i?,\>LTG .R^ R|<x 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。
iu2O/l#r 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:
Z:diM$Z?7 `#l1 template < typename Right >
YD0j&@. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OyG2Ks"H {
)|W6Z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V{X/y N.u }
#"C!-kS'= M|R\[
Zf Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3,J{! 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。
V;gC[7H L1&` 3a?pL template < typename T > struct picker_maker
(0Jr<16si$ {
Pfd%[C/vdm typedef picker < constant_t < T > > result;
fS p } ;
. HAFKB; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g"`jWSt7Q {
3N4kW[J2i typedef picker < T > result;
[WXcp1p
} ;
<RcB: h -h=wLYl@0i 下面总的结构就有了:
'@5x=> 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。
5?|y%YH;R\ 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。
%vUUx+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8"rK 至此链式操作完美实现。
-![{Zb@ 5acC4v!T #TcX5 七. 问题3
yZb})4. 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。
r]Lj@0F>8 Oq(FV[N7t template < typename T1, typename T2 >
cQ3p|a ` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B_C."{G {
- %?>1n return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C#P>3" }
bAUYJPRpy ,^jQBD4={ 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:
65tsJ"a< >fD%lq; template < typename T1, typename T2 >
~+PK Ws'}F struct result_2
=FMrVE {
}4Q3S1|U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3TN'1D ei } ;
&a6-+r @P h'! 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?
]qx!51S 这个差事就留给了holder自己。
^;$9>yi1 v7v> q?8#D template < int Order >
|w -s{L3@+ class holder;
rEWuWv$ template <>
"$q"Kilj% class holder < 1 >
ob/HO(h3 {
oWggh3eXk public :
dvglh?7d template < typename T >
~/Y8wxg struct result_1
'1zC|:, {
}:*?w>= typedef T & result;
Xd.y or } ;
COd~H template < typename T1, typename T2 >
-L2?Tap struct result_2
U^-RyE!} {
Ifq|MZ\ typedef T1 & result;
~se
;L } ;
mA#^Pv* template < typename T >
jU } typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(1'sBm7F {
r^Soqom3 return (T & )r;
@@}muW>;T }
K
k^!P*# template < typename T1, typename T2 >
9QkssI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*48LQzc {
1+l[P9?R[ return (T1 & )r1;
,S?:lQuK5 }
$H6n gL } ;
uL^X$8K;( \\ZhM template <>
:ra[e(l9 class holder < 2 >
`g{eWY1l {
7e{w,.ny! public :
<4^y7]]F template < typename T >
u%Z4 8wr struct result_1
syb$% {
2O2d*Ld> typedef T & result;
clr]gib } ;
Z
eWstw7 template < typename T1, typename T2 >
Ge24Lp;Y6 struct result_2
o/!a7>xO4 {
2XeN E[ typedef T2 & result;
PG'I7)Bv } ;
2 xi@5;! template < typename T >
W#^p%?8pR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?MiMwVR {
0%3T'N% return (T & )r;
1i Q(q\% }
; d} template < typename T1, typename T2 >
^{g+HFTA@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Bv`3T Af2 {
>
!HC
? return (T2 & )r2;
u#Uc6? E }
-AKbXkc~\ } ;
a0
w HGW;] 8xl {dV!sQD 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> >。
>JN[5aus 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`=8G?3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
U9R pHh` jLBwPI_g return l(i, j) = r(i, j);
o5NrDDH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
E8We2T[^M K]i2$M return ( int & )i;
'9 <APUyu return ( int & )j;
,q
Bu5t 最后执行i = j;
uL@'Hv A 可见,参数被正确的选择了。
$7\hszjZ zx5t
gZd,N + L#):xr uTP4r Y FW0 八. 中期总结
%W$?*Tm 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:
?^:
xNRE$j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
` ln=D$ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bJ6v5YA% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
GZ"J6/0-| sT"{ e7;F; N_E:?Jo {7FD-Q[tS ~Q1%DV.
Pe7%
9 九. 简化
q.RW_t~ 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。
C6,W7M[c 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
QBT_H"[ 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:
NSAp.m
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=[^_x+x
hE +-*/&|^等
F}#=qBa[ 2. 返回引用。
t`A5wqm =,各种复合赋值等
qd?k#Gw& 3. 返回固定类型。
LpSd/_^b 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
HLDg_ On8 4. 原样返回。
+JL"Z4b@R} operator,
wmgKh)`@_{ 5. 返回解引用的类型。
0CUUgwA/ operator*(单目)
lD)QB!*v 6. 返回地址。
Q,xKi|$r operator&(单目)
ehls:)F 7. 下表访问返回类型。
jQ Of+ZE operator[]
w1|YR 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
KP!ctlP~ operator<<和operator>>
3`m
n#RM 9Vv&\m!0 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。
q
oVp@=\:" 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|70Lh+ v\ Xk6k template < typename Left >
D|!^8jHj struct value_return
zLLe3?8: {
_ ;_NM5 template < typename T >
E&RK My) struct result_1
'B4j=K* {
fj]) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&+Pcu5 } ;
]w|,n2DG zi}dQsy6 template < typename T1, typename T2 >
-|xyj2M struct result_2
g4*]R>f {
20H$9M=} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
kVe_2oQ_> } ;
uia-w^F e } ;
&/A?*2 n,NKJt *.0#cP7 " 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
w0^T- O`< ~ugK&0i[2 下面我们来剥离functor中的operator()
u4[3JI> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
i<nUp1r( &U8W(NxN return l(t) op r(t)
W.AN0N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
g&"__~dS-F return op l(t)
38T2IN return op l(t1, t2)
cB9`U4< return l(t) op
YkLEK|d return l(t1, t2) op
O)!MWmr return l(t)[r(t)]
<<P&
MObqj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sX,oJIt X}v]iX 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
RHGs(d7- 单目: return f(l(t), r(t));
438+zU return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9RoN,e8! 双目: return f(l(t));
T7=~l)I return f(l(t1, t2));
agFWye 下面就是f的实现,以operator/为例
D'Gmua]I L.z`>1 struct meta_divide
,#42ebGHR {
~cSOni` template < typename T1, typename T2 >
s:y=X$&M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"7pd(p *C {
#Xc6bA& return t1 / t2;
Q1Sf7) }
X,<n|zp } ;
^ cn)eA `AA[k 这个工作可以让宏来做:
=%YU~ 5/v@VUzH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
S&@uY#_(*T template < typename T1, typename T2 > \
xhIC["z5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
FXPw 5 以后可以直接用
$b/oiy!=|3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^MesP:[2 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
bb6J$NR (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。。。)
t YmR<^ ?2;r#) E,nC}f 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
7)NQK9~ q8;WHfGf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.4"9o% class unary_op : public Rettype
NGlX%j4j {
AoEG%nT Left l;
c"3 a,& public :
Yq.Cz:>b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
40}8EP k) s:UQ~p}"S template < typename T >
V Z[[zYe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uJ4RjLM` {
$g55wG F
return FuncType::execute(l(t));
n;0bVVMV }
3n/U4fn_ aUN!Sd2, template < typename T1, typename T2 >
=3J&UQL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t>h<XPJi {
SR#X\AWM return FuncType::execute(l(t1, t2));
N&!qur \ }
-So&?3,\A@ } ;
'~ 3a(1@8 :cmfy6h] 8 Vj]whE 同样还可以申明一个binary_op
h*f= -bK# &o, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h:3`e`J<h class binary_op : public Rettype
HPAd@5d( {
) w.cCDL c Left l;
N?H;fK4v Right r;
EnJAHgRV;e public :
jZcjiOX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g_}r)CgG| '!64_OMj' template < typename T >
W
:PGj0? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cy)gN
g {
93yJAao9 return FuncType::execute(l(t), r(t));
+.Kmpw4 }
ip4:px- C26PQGo#$ template < typename T1, typename T2 >
^.F@yo2} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g83!il\ {
]BU,*YaB return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
+d6/*}ht }
!ec\8Tj } ;
jYet!l &%`IPhbT 6>)]7(B<d 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
YBN.
waL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
pO$`(+q[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
. \*Z: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
kDJ5x8Q# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
o_p//S#q 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
qn#\ro1H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
_JA.~edqM 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
\Nu(+G?e 下面是修改过的unary_op
gM20n^ 2 As 4} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
W|3XD-v@ class unary_op
qtTys gv {
'8~7Ru\KyX Left l;
NjVuwIm+ 3uCC_Am public :
ZGa>^k[: \pB"R$YZ6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?'p`Qv 9kzytx template < typename T >
)'xTDi struct result_1
_d&zHlc_ {
K IiV z< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_/ZIDIn } ;
nbMnqkNb VcT(n7 template < typename T1, typename T2 >
{j[[E/8N!y struct result_2
g.X?wyg5 {
$BG4M?Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y@'8vOh` } ;
{IJV(%E +/7UM x1 template < typename T1, typename T2 >
{%@zQ|OO0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T{bM/?g {
;Yyg(Ex return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Rk56H }
f.rz2)o ;RW!l pGjP template < typename T >
Mi9A%ZmP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bV&/)eqv {
a_m P$4T return OpClass::execute(lt(t));
4s~YqP{K }
IP$^)t[ ~" B0P>7 } ;
xA#B1qbw 4hg]/X"H# (1%u`#5n-N 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
/sH3Rk.> 好啦,现在才真正完美了。
&@c=$+#C 现在在picker里面就可以这么添加了:
TS)p2# Vp\BNq_!s template < typename Right >
=U!'v X d picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'O8"M {
-]R7[5C: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
RS#)uC5/% }
0O+s3#"?@ 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。
b~ b{s_cOr/ /K:M
,q Wu< 97e fWYj
十. bind
B%Dy;zdWd/ 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。
lz
EF^6I 先来分析一下一段例子
$:s1x\ol tfvX0J 3/>McZ@OH int foo( int x, int y) { return x - y;}
Byyus[b'A bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-7*,}xV bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nZ hL 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
/d9I2~}B 我们来写个简单的。
kWc%u-_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.B{3=z^
对于函数对象类的版本:
,(}7 ST abuHu'73 template < typename Func >
p@/!+$^{ struct functor_trait
wy<m&M<Gr {
pMYEL typedef typename Func::result_type result_type;
Fd2Eq&:en$ } ;
HlBw:D(z:^ 对于无参数函数的版本:
C;}~C:aJ =|bM|8, template < typename Ret >
Pon 2!$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
U")~bU {
?ah-x""Y typedef Ret result_type;
u1/4WYJeJ } ;
:h=];^/E 对于单参数函数的版本:
2)h
i( &Hb6 template < typename Ret, typename V1 >
NZ/gp"D? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
YTpSR~!Rj {
hf^, typedef Ret result_type;
_-x|g~pV* } ;
}RYr) 对于双参数函数的版本:
Zk"'x,]# dE^:-t template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{=PO`1H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3_~V(a {
Ovv~ymj typedef Ret result_type;
}|%dN*', } ;
[94A?pn[z 等等。。。
;U<;R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
iUFS1SN \ LoSblV template < typename Func >
zJ93EtlF struct func_return
d5fnJ*a>l {
fAm^-uq[ template < typename T >
!fZ\GOx struct result_1
Zk__CgS# {
n'9Wl'
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H ifKa/}P8 } ;
qxf!]jm EeG7 %S
5( template < typename T1, typename T2 >
& V^Z struct result_2
H)}>&Z4 {
Ij` %'/J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0#<q]M?hW } ;
' 7+x,TszI } ;
t*m04* } CeSr~Ikg| ynvU$}w ~' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Hgu$)yhlj f
<fa+fB template < typename Func, typename aPicker >
%B}Q .' class binder_1
~ P"@^cq {
6O
bB/*h Func fn;
t>N~PXr aPicker pk;
+w[vYKSZm public :
7"@^JxYN ^[,Q2MHCT( template < typename T >
g(B &A
P_e struct result_1
KV9'ew+M {
, 7KP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R8I%Cyc } ;
_VGAh:v -KhNsUQk template < typename T1, typename T2 >
z0+LD struct result_2
Y#S<:,/sb? {
7DDd1"jE typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?;zu>4f| } ;
a\>+!Vq n/6#rj^$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
NY
756B*
Atc9[<~WG template < typename T >
c[J?`8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*`Swv` {
`ltc)$ return fn(pk(t));
FM;NA{ }
L[lX?g?Ob template < typename T1, typename T2 >
g"ha1<y< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r*HbglB {
#%N v\g; return fn(pk(t1, t2));
p4GhT~)l: }
N;4bEcWjp } ;
nF>41 K kH~ z07: w=:o//~6j 一目了然不是么?
O 7RIcU 最后实现bind
,%"!8T h?R{5?RxK J!Er%QUR template < typename Func, typename aPicker >
:dq.@:+<R picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
J|,Uu^7` {
[p3{d\=*? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s|F}Abx,^ }
?C)a0>L fn.KZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
yJQ>u 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。
OL]P(HRm]~ EQI9J#;+ 十一. phoenix
01=nS? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M.fAFL
'yxN1JF for_each(v.begin(), v.end(),
O+x"c3@Z)D (
Ipro6
I do_
!C\$=\$ [
\ vn!SO7 cout << _1 << " , "
)U12Rshl ]
6_|iXs(& .while_( -- _1),
z^lcc7 cout << var( " \n " )
m%zo? e )
3LGX ^J<f );
_U.|$pU G0#<SJ,) 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
SU,G0. 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Jq>rA operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z$?(~ln 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{uUV(FzF6 r1<dZtb >~@O\n-t template < typename Cond, typename Actor >
$7h]A$$Fv class do_while
4Vtug> {
1lo.X_ Cond cd;
Q$+6f,m#W Actor act;
u7&q(Z&&O public :
+YZ*>ki template < typename T >
E{;F4wT_@ struct result_1
v[;R(pt? {
)
>;7"v typedef int result_type;
I~T } ;
IiU\}<O EfX\" y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
e!W U "C0?s7Y template < typename T >
wZ4w`|' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WwsH7X) {
>|X ) do
I(<9e"1O {
Az7
]qb act(t);
:@uIEvD? }
(1EtC{
m while (cd(t));
6VUs:iO1j5 return 0 ;
KH$|wv }
s&hJ[$i } ;
K;z$~;F R
+
~b@ ;b{yu| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
kEgpF{"%n 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。
clG@]<a`_ 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。
7|5X> yt 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。
.n n&K}h 下面就是产生这个functor的类:
gY'-C u6nO\.TTtY +m9ouF template < typename Actor >
}!Y=SP1e class do_while_actor
N5[^W`Qf {
HQvJ*U4++ Actor act;
pMHF u/|Pr public :
z$gtGrU do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kmUL^vF l+#J oc<8 template < typename Cond >
0iYo&q'n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_01wRsm%2 } ;
nb<e<>L u,V_j|(e _tUh*"e& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V&*|%,q 最后,是那个do_
iYZn`OAx _9g-D9 O8OAXRt/Y class do_while_invoker
{E; bT|3z {
&szYa-K* public :
5cGQ `l template < typename Actor >
y8_$YA/g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@U3:9~Q {
T>f6V 5 return do_while_actor < Actor > (act);
Ur]/kij }
z&cM8w: } do_;
h!@7'Q ollsB3]] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`OfD^Q= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SJ91(K 最后来说说怎么处理break和continue
Q^;:Kl.b 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。
ua"2nVxK_K 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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