一. 什么是Lambda
qs_cC3"=%= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b E40^e 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,
C#1'kQO F{.g05^y xXmlHo<D I69Z'}+qz class filler
]gv3|W {
Gi$\th, public :
KZ^>_K& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\VW":+ } ;
qf<o"B|_9 '.S02=/ \9od*y 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
b'R]DS{8 .W2w/RayC mL'A$BR` QyZ'%T5J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
XH/!A`ZK D@[#7:rHL -HuIz6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
HJpx,NU' ?6x&A t yGC
HWP }NdLd! 二. 战前分析
!,5qAGi0 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。
DZb0'+jQ 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
aM,g@'.= T%Zfo7 6Rq +=X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
yOb'] /* --------------------------------------------- */
mRGr+m vector < int *> vp( 10 );
nKtRJ,> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{BaPK&x, /* --------------------------------------------- */
=T?Xph{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]rg-=Y k /* --------------------------------------------- */
ymqn1ja1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
c5O8,sT /* --------------------------------------------- */
kXUJlLod for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
F*Yx1vj /* --------------------------------------------- */
s+G(N$0U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
dpt P(H ZGCp[2$ \RFA?PuY /;21?o 看了之后,我们可以思考一些问题:
&f?JtpB 1._1, _2是什么?
NxK.q)tj6 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。
rfSEL
57' 2._1 = 1是在做什么?
29|nt1Z 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。
L/vw7XNrX 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。
N#R8ez` GU Mf}y 9]tW; ? 三. 动工
M.)z;[3O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$~
d6KFT wXBd"]G)C pXh`o20I G'nSnw template < typename T >
/!/Pk'p=/ class assignment
\lDh" {
6ZjY-)h T value;
I,&
gKgh public :
Jiru~Vo+ assignment( const T & v) : value(v) {}
b#t5Dve template < typename T2 >
XQ}7.u! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
NPa4I7`A } ;
U56g|V Eb29tq "l#"c{ee{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^hT2ed + 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
rploQF~OFF S'@Ok=FSy MBQ|*}+; Uz]=`F8 class holder
l6IT o@&J {
0Q
cJ Ek public :
RgM=g8}M template < typename T >
~rAcT6# assignment < T > operator = ( const T & t) const
V^}$f3\B {
6bf!v return assignment < T > (t);
~ySsv }
ZR{YpLFQ } ;
j``Ku@/x0 ~Q]::
9c{ ~$zJW 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:
o{mVXidE #D>:'ezm static holder _1;
FZ8Qj8
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F6h IG G [w+1<ou;j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u{l4O1k/c 而不用手动写一个函数对象。
UCTc$3 1$m{)Io2( 2)
2:KX UvqnNA 四. 问题分析
Zl]@;*u 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。
E2S#REB4 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。
<l+hcYam 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
cVmF'g 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I0^oaccM 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{q;_Dd .I^Y[_.G 五. 问题1:一致性
-Wre4^,v 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?|
7.kH="@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$8[JL\ "`a,/h' struct holder
)$*B {
:)+)L@By //
7WmY:g#s template < typename T >
s]D1s%Mx T & operator ()( const T & r) const
k6\&[BQs {
=<ht@-1 return (T & )r;
6G_{N.{( }
6eNBld P! } ;
bp}]'NA 3u;0,:X& 这样的话assignment也必须相应改动:
z38Pi s)sT\crP@ template < typename Left, typename Right >
[DtMT6F3 class assignment
Z 2$S'}F {
MY(51)* Left l;
Pb59RE:7V Right r;
8CvNcO;H0 public :
m/,8\+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
GQE7P() template < typename T2 >
q)YHhH\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1gLET.I: } ;
p DU+(A4> 0 r;tI" 同时,holder的operator=也需要改动:
2B_+5 }me`(zp template < typename T >
`bd9N!K assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
i+I1h= {
MOuEsm; return assignment < holder, T > ( * this , t);
O8LIKD_I[ }
D8$4P T0u $?pfst~;O 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。
ykGA.wo7/P 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ffd;aZ4n $:vS_# return l(rhs) = r;
R+Ug;r-[ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
T~?&hZ> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
m*KI'~#$% G12o?N0p template < typename Tp >
)R"UX:Q> class constant_t
"VMb1Zhf {
b.)jJLWv@ const Tp t;
:n?rk/ F public :
b~TTz`HZ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A[:(#iR5-E template < typename T >
fvA167\ const Tp & operator ()( const T & r) const
pE.TG4 {
r8o^8 . return t;
=^)$my\C: }
1h{7dLA } ;
5/HkhTyj (/i|3 P 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
RgzzbW 下面就可以修改holder的operator=了
e
:@PI(P! >;fn,9w template < typename T >
4-C'2? assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
G
P '- {
m;>:mwU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
RiIafiaD }
>#Bu [nD% zN\C 同时也要修改assignment的operator()
KJt6d`ZN (:}}p}u template < typename T2 >
X 0LC:0+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Yv"B-oy 现在代码看起来就很一致了。
NK%Ok ,lb}&uZo 六. 问题2:链式操作
L#!m|_Mz 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}%0X7' 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。
_gl1Qtv@rf 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。
J!@R0U. 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。
FrV8_[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
a!;#u8f gMU%.%p2 template < typename T >
7(<r4{1? struct result_1
_k(&<1i {
]?Q<lMG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>g{b'Xx } ;
/!*=* 0sF|Y%N 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:
Qzv& zbvV:9N template < typename T >
In;+wFu;M struct ref
ZCNO_g {
*\`<=,H6< typedef T & reference;
?5j~" } ;
$1k@O@F(4 template < typename T >
hsYv=Tw3C struct ref < T &>
b]N&4t {
s$^2Qp typedef T & reference;
cPg{k}9Tvy } ;
y
QGd<( 5>~D3?IAd 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?Q"1zcX ?0lz!Nq'S template < typename T >
P5lk3Zg' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Iq
0ew {
4Wa*Pcj return l(t) = r(t);
w`gT]Rn }
6Q]JY,+ 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。
rshUF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6LabFX@{& 7'|aEH 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
t8*NldC _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}?sC1]-j& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
EIPX q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
y43ha 最后的布局是:
Au:R]7 Add
zA/Fh(uX / \
3h}i="i Divide 5
8U!$()^? / \
d *#.(C9^ _1 3
7&w| 似乎一切都解决了?不。
'UC1!Z 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。
%pf9Yd0t 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。
6r`Xi& 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:
4I*'(6
,! 1had8K- template < typename Right >
fm
q(! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
NB-%Tp*d Right & rt) const
R{Cbp=3J {
y>^0q/=]?O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2W#^^4^+ }
SnM^T(gtS3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@7{.err! 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。
,
YlS 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。
aDu[iaZ 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。
PM'2zP[*W 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。
YWL7.Y>%5 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?
8i)9ho< 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:
!-ZY_ #er% q: template < class Action >
^1_CS* class picker : public Action
[\&2& {
lR]FQnZ public :
@|e
we.r picker( const Action & act) : Action(act) {}
kU.@HJ[@j // all the operator overloaded
=T1Xfib } ;
,T;D33XV zMd><UQP{ 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。
%Hhk
6tR, 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:
Ty7)j]b"zl ,qNbo
11 template < typename Right >
</aQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6{yn;D4 {
_'*(-K5& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r`<x@, }
8q;
aCtei %P:|B:\< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[ 6Sk>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。
vG\
b` @jrxbo;5 template < typename T > struct picker_maker
^)C# {
ew]G@66 typedef picker < constant_t < T > > result;
RL fQT_V } ;
/ vu]ch template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q+cD {
X8A.ag0Uu typedef picker < T > result;
h0I5zQZm } ;
"yj_v\@4 I&<'A[vHl 下面总的结构就有了:
1aUg({ 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。
b~@+6? 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_,Jbf picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
cvhwd\ 至此链式操作完美实现。
kp#XpcS yB 'C9wEH +wQ}ZP& 七. 问题3
2b-g`60< 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。
u6| IKZ k4E9=y? template < typename T1, typename T2 >
,s2C)bb- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kf_xKW)^ {
$`lm]} {& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\,r*-jr }
0j8`M"6 2 )3oX 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
,t:P Ge7B%p8 template < typename T1, typename T2 >
R.vOYzo struct result_2
yO,Jgn {
1}+b4"7] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
AlkHf]oB } ;
N">#fYix o$V0(1N 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?
XODp[+xEEt 这个差事就留给了holder自己。
C
,|9VH ?<Lm58p8 w.#z>4#3- template < int Order >
*'\ HG class holder;
4:pgZz! template <>
DsbTx.vA class holder < 1 >
F^S]7{ {
69apTx public :
ck3+A/ !z template < typename T >
(U
4n} J struct result_1
"S*@._ {
xtKU;+# typedef T & result;
xq=!1> } ;
#kA?*i[T template < typename T1, typename T2 >
DbX7?Jr struct result_2
oe0YxSauL {
Q]3]Z/i typedef T1 & result;
XXA]ukj;r } ;
o=K9\ l template < typename T >
G6G-qqXy6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]qu6/Z {
65*Hf3~~ return (T & )r;
c\&;Xr }
\sfc!5G template < typename T1, typename T2 >
'> n&3`r5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hw*u. 46 {
*c&OAL] return (T1 & )r1;
LZ.Xcy }
A1`6+8}o;b } ;
lNtxM"G& 1i_%1Oip template <>
3la `S$c class holder < 2 >
_Hfpizm {
iA[o;D# public :
@+Sr~:K template < typename T >
UUb0[oy struct result_1
|5X59!
JL {
c3o3i typedef T & result;
z;Fz3s7 } ;
_\Z'Yl template < typename T1, typename T2 >
SJc~E$5< struct result_2
!H{>c@i {
:]CL}n$* typedef T2 & result;
Oh>hyY)} } ;
@)vQ>R\k< template < typename T >
"@/pQoLy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`~"'\Hw {
:@ VC Kq! return (T & )r;
,S(s }
>goHQ30: template < typename T1, typename T2 >
5??}9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ysl#Rwt/2 {
s S#/JLDx] return (T2 & )r2;
3}&3{kt }
DHx&%]r;D } ;
$!y^t$u$@ kv, !"< M_.Jmh<&& 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
m%>}T75C^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^cSfkBh 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}#%Ye CA? -!O8V return l(i, j) = r(i, j);
+zq"dj_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
U{LS_VI~ ZH8 w^} return ( int & )i;
%#eQN
~ return ( int & )j;
A'b$X1h 最后执行i = j;
ksuePMIK 可见,参数被正确的选择了。
W[
W)q%[) ,|>>z#Rr(n JtxVF!v EzjK{v"> '@h 八. 中期总结
jw{B8<@s 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:
_z{9V7n4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q(^iT~} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_KxR~k^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
I"x|U[*B /j4G} Mx`';z8~ aX6}:"R2C ; '
vkF 2nCc(F&+? 九. 简化
i8-Y,&>V 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。
G/~gF7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
% XZ&( 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:
/IJy'@B 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%6 GM[1__ +-*/&|^等
*AGf'+j*z 2. 返回引用。
9#&H'mG =,各种复合赋值等
GiEt;8 3. 返回固定类型。
W}
H~ka 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=BE ! 4. 原样返回。
2;s[ m3 operator,
JoiGuZd> 5. 返回解引用的类型。
]&q<O0^' operator*(单目)
\4G9YK-N> 6. 返回地址。
(l-=/6- operator&(单目)
/V/NL#(R 7. 下表访问返回类型。
|3!) operator[]
ha=2isq 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2ww
H3} operator<<和operator>>
ryh"/lu[B oVn&L*H 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。
Wkjp:`(-$r 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.Wy' PuGs%{$(h template < typename Left >
f+n {9Hz struct value_return
H)gc"aRe;Y {
E?P>s T3B template < typename T >
5V =mj+X? struct result_1
r~f;g9I {
V@-Q&K# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Hv^Bw{"/R } ;
2zh-ms
DwGM+)! template < typename T1, typename T2 >
;R#RdUFH struct result_2
Rk#'^} {
y2s(]#8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B>!mD{N } ;
JW^ ${4 } ;
R<6y7?]bZ Qg(;>ops }8aqSD<: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
SE^l`.U@ :?g+\:`/0j 下面我们来剥离functor中的operator()
,@?9H ~\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rXD:^wUSc ,h'Q return l(t) op r(t)
9wldd*r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&,jUaC5I return op l(t)
p!^K.P1 ' return op l(t1, t2)
8zj&e8&v return l(t) op
5 D^#6h 4 return l(t1, t2) op
l/zv > return l(t)[r(t)]
MkJBKS return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
la-:"gKC *!&?Xy%\"j 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
,pGA|ob 单目: return f(l(t), r(t));
4}/gV) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
f)z(9JJL 双目: return f(l(t));
vn$=be8l4 return f(l(t1, t2));
W$NFk( 下面就是f的实现,以operator/为例
Aixe?A_x Q. O4R_H struct meta_divide
(Q%
@] {
O$m &!J template < typename T1, typename T2 >
GAYn*'< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
K&NH? {
;)CN=J! return t1 / t2;
1@t.J> }
O(8CrKYY } ;
u_9c> ui#nN 这个工作可以让宏来做:
.Hqq!& 5=
&2= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Y8v[kuo7 template < typename T1, typename T2 > \
=wDXlAQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
r.zgLZ}3&V 以后可以直接用
}Cw,m0KV/ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
f*Q9u >1p 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
i^.eX
VV/ (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。。。)
`Tyd1!~ nTr]NBR U{oM*[ 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
X5J )1rL Tf]ou5| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a7ZufB/ class unary_op : public Rettype
sZ&|omN {
S8/~'<out Left l;
k@|px#kq public :
A~a 3bCX+" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mKO~`Wq%@ [5p9p1@u{C template < typename T >
j0{`7n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H2:
Zda# {
<af#
C2`B return FuncType::execute(l(t));
,v8e7T }
|w*s:p Fd<Ouyxqe template < typename T1, typename T2 >
mL`8COA typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,IboPh&Q78 {
"ufSHrZv return FuncType::execute(l(t1, t2));
Z@Q*An }
LS<+V+o2% } ;
k"DZ"JC CA`V)XIsP ]9w)0iH 同样还可以申明一个binary_op
,>6a)2xh &>+T*-' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q?>r:vMi class binary_op : public Rettype
e3CFW_p {
n)q8y0if Left l;
0:[A4S`X Right r;
L
QV@]z& public :
#1'q'f:7& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}>BNdm"Er Bj\
x template < typename T >
Ka(B&. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'{
=F/q {
P`Ku.
ONQ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Fh)xm* u( }
jH<Sf: Y( SEzjc ~@3 template < typename T1, typename T2 >
,ESli/6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#
f-hI {
G2I%^.s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
3R%JmLM+R9 }
w(ZZTVW- } ;
R)Mkt8v 7:vl -ZW mq4Zy3H 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
Qv~@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)yig=nn DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|Sjy
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。
8ly)G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K(upzn*a 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。。。
us|Hb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1DcBF@3sWG 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)
>^g2Tg: 下面是修改过的unary_op
QEt"T7a[/ (jU_lsG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UwS7B~ class unary_op
Iga+8k {
xgIb6<qwY Left l;
aIa<, '12*'Q+{+ public :
RDDA^U7y# uNuFD|aQ. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T=-UcF y-.{){uaD template < typename T >
M}11 tUl struct result_1
|A*4Fuc& {
7=?!B#hm! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w" [T } ;
A r>JQ@0 %zGv+H? template < typename T1, typename T2 >
~Oq
_lM struct result_2
y$-@|M$GG {
?eX$Wc{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
AeEdqX) } ;
71[?AmxV ~3gazTe9 template < typename T1, typename T2 >
sHBTB6)lx typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ghB&wOm/ {
6ZHeAb]" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3^wHL:u }
!6X6_ +}M P/ 6$TgQ template < typename T >
Lwi"K8.u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^TZmc{i {
hL/u5h%$ return OpClass::execute(lt(t));
Rf`_q7fm }
%b*N.v1+ M-h+'G } ;
kI(3Pf]. /YZMP'v +zch e 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
%eofG]VM< 好啦,现在才真正完美了。
/Lr`Aka5 现在在picker里面就可以这么添加了:
*)w+xWmM3w %Jh(5 template < typename Right >
9VTAs:0D= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
EQ^]W-gN {
s/hWhaS< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l+2NA4s }
P]^OSPRg 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。
!Q~>)$Cf^ b6k_u9m^E @R`6jS_gK D
ON.)F E@k'uyIu 十. bind
`!N}u 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。
? Pi|`W 先来分析一下一段例子
5%9Uh'y# Go c*ugR uZL,%pF3A int foo( int x, int y) { return x - y;}
K!9K^ h bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/77cjesZ9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
S[$9_J f 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
_PPC?k{z! 我们来写个简单的。
j$_?g!I=gK 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^cPVnl 对于函数对象类的版本:
&S+*1<|`K z6J12tu template < typename Func >
K!ogpd&X& struct functor_trait
$#n9C79Z@ {
IxUj(l1Fm typedef typename Func::result_type result_type;
oh$"?N7n1 } ;
:^`j:B 对于无参数函数的版本:
n6Uh%rO7S| c3l(,5DtH template < typename Ret >
T5}3Y3G,6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
,sc#l<v {
xV+\R/)x
typedef Ret result_type;
?K pDEH~\ } ;
u{=h%d/ 对于单参数函数的版本:
+Eb-|dM *LBF+L^C% template < typename Ret, typename V1 >
nHbi{,3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T=pP {
p<dw C"z typedef Ret result_type;
<7ANXHuSW } ;
`
~m/ 对于双参数函数的版本:
lU
Zj T7mT:z>: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
m[y~-n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Gev\bQa {
p#4*:rpq4 typedef Ret result_type;
|=:@<0.' } ;
X:`=\D 等等。。。
bQI :N 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/cdLMm: 8wd["hga<% template < typename Func >
9+m>|"F0 struct func_return
|7,$.MK-@ {
1&e8vVN template < typename T >
]!S#[Wt {k struct result_1
}03?eWk/y {
<!G /&T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
sdCG}..` } ;
V}<<?_ fFbJE]jW template < typename T1, typename T2 >
P]}:E+E<.I struct result_2
11QZ- ^ {
S9l po_!z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{}'Jr1 } ;
YY tVp_) } ;
Y'P^]Q=}_# k~<Ozx^AyY 6@#=z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+|S)Mm8- BR@gJ(2 template < typename Func, typename aPicker >
LC=M{\ class binder_1
K%%Ow {
3`SH-"{j% Func fn;
%jj-\Gz! aPicker pk;
W^[QEmyn public :
!p\
@1? /J-.K*xKt template < typename T >
&,p6lbP struct result_1
K($+ILZ {
})@xWU6! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
C<:wSS^@1 } ;
0# 1~'e P;y!Y/$ C template < typename T1, typename T2 >
^=-25%&^ struct result_2
n@kJ1ee' {
h){ #dU+& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@/As|) } ;
D.7cWR`Wp B(71I; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|uFb(kL[U |I"&Z+m template < typename T >
(]mBAQ#hw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JM0+-,dl[ {
Z[z" v return fn(pk(t));
kd&~_=Q }
w(+L&IBC template < typename T1, typename T2 >
\Qnr0t@0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2|exY>`w {
ScInOPb'K return fn(pk(t1, t2));
/;q3Q# }
;H%'K } ;
m>[G-~0?kI JT6Be8
Gz\wmH&rVz 一目了然不是么?
=Ldf#8J 最后实现bind
p|0SA=?k" >3 p8o@: 0.!vp?
template < typename Func, typename aPicker >
874j9ky[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
j";L{ {
e5FF'~A%] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s;Z i }
56C'<# Gyi0SM6v5& 2个以上参数的bind可以同理实现。
&kWT<*;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。
M9VAs~&S OHngpe4 十一. phoenix
g
p|G q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9XS>;<"2 `tH F} for_each(v.begin(), v.end(),
=VWH8w.3 (
YyYp-0# do_
6x!iL\Y~ [
FDGzh/ cout << _1 << " , "
XI ><;# ]
Bz,Xg-k+ .while_( -- _1),
)cOBP}j+ cout << var( " \n " )
?gK|R )
:[_k .1-+ );
-DZ5nx j~Ci*'*L 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:
DvI^3 iG8 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
<Z1m9O "sy operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
- t4F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\dB z-H'@ ij_5=4aZ- ,*L3 template < typename Cond, typename Actor >
b83m'`vRM class do_while
4
;6,h6a {
&ML-\aSal Cond cd;
s/;S2l$` Actor act;
$G/p[JG6- public :
#;P-*P template < typename T >
>^@~}]L struct result_1
Zwtz )ZII {
(w<llb`] typedef int result_type;
70R_O&f-k } ;
7}mrC@[i uXGAcUx( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|hvclEu, a|dn3R>vX template < typename T >
+9;6]4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C2hB7?UGN {
>IKIe do
1B{u4w7S4e {
7;#o?6!7 act(t);
PMj!T \B| }
}mk z_P(Z while (cd(t));
(
~>-6Nb 5 return 0 ;
/dR:\ffz2 }
a8y*Jz-E } ;
i Hcy,PBD 5cr\ JR 6099w0fR` 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;
jJ%< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
F'@[b
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}f6_7W%5 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
*@ S+J$ 下面就是产生这个functor的类:
2) Q/cH\g Qyj:!-o y 5Kr<cF^ template < typename Actor >
vF{{$)c class do_while_actor
K>2 Bz&) {
%F0.TR!!n Actor act;
ge&!GO public :
v?q)E%5j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p"Di;3!y! f F9=zrW template < typename Cond >
Is (
Ji picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^"J)^3j< } ;
:RX zqC ?[X^'zz} w[;5]z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
VF:<q 最后,是那个do_
0*/[z~Z-1 7nawnS OJ#
d class do_while_invoker
1|7tq {
)3!z2f: e public :
k`0m|<$ template < typename Actor >
Q,>]f@m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
a7fn{VU8 {
_$gP-J return do_while_actor < Actor > (act);
S1*xM }
@$|bMH*1: } do_;
[jKhC<t}
t "[2^2G 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!ac,qj7spa 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Vfr.Yoy 最后来说说怎么处理break和continue
]RI+:f 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。
T^nOv2@, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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