一. 什么是Lambda
uh9b!8 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p\~ a= 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,
h{HpI
0q4 k:/Z6TLk3 ^`xS|Sq1D ]D@aMC$# class filler
o}waJN`yI {
2@_3V_ public :
5![ ILa_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
nY;Sk#9 } ;
5<GeAW8ns] O
'#FVZ.g ,%/F,O+# 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
<au_ S\n hUi5~;Q5Fi H]V(qq{ hb1h.F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[Ti' X# _{if" (F;*@Z*R 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1F0];{a K7x;/O Pj56,qd>s D)L~vA/8b 二. 战前分析
?gU-a 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
#.]W>hN8\ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
x=K'Jj a]V#mF |{ Y/mf Bkh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k<fR)o /* --------------------------------------------- */
,,EG"Um6 vector < int *> vp( 10 );
U;ujN 8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!f!YMpN /* --------------------------------------------- */
!:vQg+S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
b+AxTe(" /* --------------------------------------------- */
gi:M= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#EKnjh=Uq /* --------------------------------------------- */
e=jtF"& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qoph#\ /* --------------------------------------------- */
4,)QV_? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
# NK{]H$fd fe6Op D@{m qncZpXw^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
us8ce+ 1._1, _2是什么?
H-WNu+ 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。
UK8k`;^KI 2._1 = 1是在做什么?
dj,lbUL 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。
C ]zgVbu 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。
i7\>uni Sxy3cv53 (/>
yfL]J 三. 动工
{c1wJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
](ztb) Mns=X)/hc )OlYz!#? KJ-Q$
M template < typename T >
(a,`Y. class assignment
0icB2Jm:D} {
&$qIJvMiK T value;
zZ<~yi3A9 public :
*D7oHwDU assignment( const T & v) : value(v) {}
D*HK[_5 template < typename T2 >
>X>]QMfh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@X/-p3729 } ;
[ifQLsHA OWN|W, S[rfcL" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
A}"uEk(R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
zb9vUxN [ k'[\r>T !C.{nOfyv G<*h,'B class holder
!VfVpi+- {
)pey7-P7g5 public :
`AdHyE template < typename T >
ybB<AkYc assignment < T > operator = ( const T & t) const
d?CU+=A&| {
wz:w6q return assignment < T > (t);
}u5J<*:bZ }
\\"CgH- } ;
.=
8Es# 5kv]k? yg4ILL 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
."q8 YaW @6b;sv1W static holder _1;
SYOU&* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8wS9%+ f
K4M:_u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WN#dR~> 而不用手动写一个函数对象。
Hp
fTuydU =0U"07%} |@ZyD$? jm|zn 四. 问题分析
dp1t] 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。
W?@+LQa?? 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。
YGq-AB 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/z(s1G. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9+>%U~U< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KEr?&e u-dF~.x 五. 问题1:一致性
E~Y%x/oX 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?|
%A(hmC 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]<O- A5dH*< } struct holder
o\yqf:V8 {
kZ
9n@($B //
)4/UzR$ template < typename T >
,!^w T & operator ()( const T & r) const
}% ?WS {
9**u\H)P6 return (T & )r;
D_cd
l^ }
D-5~CK4` } ;
~/R}K g( nx4E}8!Lh 这样的话assignment也必须相应改动:
0h 2MmI# [WunA,IuR template < typename Left, typename Right >
<=~'Pd-f( class assignment
a% 82I::t {
&sPu3.p Left l;
&[}5yos
r Right r;
YWa9|&m1 public :
nHF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Jc9^Hyqu& template < typename T2 >
[6Nzz]yy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3nkO+qQ } ;
;
>>/}Jw\ P,Rqv)}X 同时,holder的operator=也需要改动:
|.U-
yyz QnDLSMx) template < typename T >
fm,:8% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2HvzMo-4 {
1 ^=[k return assignment < holder, T > ( * this , t);
4=n%<U`Z/ }
27jZ~Bp$ >z a= v 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。
L`Q9-#Y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
04<T2)QgK D61e return l(rhs) = r;
}=."X8zOI8 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。
6NqLo^ "g 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
GUK3`}!% 4?&CK template < typename Tp >
Bcy$"F|r class constant_t
gIXc-=Ut {
qS+I lg const Tp t;
H~"XlP public :
/ k8;k56 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+^.Q%b0Xx template < typename T >
/T2f~1R const Tp & operator ()( const T & r) const
`<l|XPv {
,TxZ:f`" return t;
uv
dx>5] }
kOuQR$9s } ;
GB_m&t
a'|Dm7'4t 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
UwxrYouv~@ 下面就可以修改holder的operator=了
_`Sz}Yk #3u471bp template < typename T >
N[,/VCW assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
pV))g
e\ {
4.mbW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
MtO p][i }
0H{0aQQ @$'1 同时也要修改assignment的operator()
IsCJdgG EMejvPnZO
template < typename T2 >
{VE$i2nC8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
P X<,/6g z 现在代码看起来就很一致了。
Mky8qVQ2 =1vVITwl 六. 问题2:链式操作
W(tXq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
U!x\oLP 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。
-0doL^A 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]:\; 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。
b511qc"i>M 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
57b;{kl VI`x
fmVOQ template < typename T >
xX.Ox struct result_1
Mhw\i&*U {
8Lpy`He typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
bqg\V8h } ;
{#y HL M O/-?@w 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:
E|.D |Y1<P^ template < typename T >
;3_Q7;y struct ref
h(G(U_V-Od {
G:rM_q9\u typedef T & reference;
6l $o^R^D } ;
P5P<-T{-c template < typename T >
rbP3&L struct ref < T &>
yx }Z:t {
_n{6/ typedef T & reference;
y!^RL,HIL } ;
/(nA)V( : 3^us;aOr 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qO9_e <`9:hPp0 template < typename T >
wEMUr0Hq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
c(AjM9s {
&4DV]9+g return l(t) = r(t);
V*'9yk" }
E|Grk 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
6C/D&+4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Zy7@"C d*,|?Ar*b 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
%]Nz54! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
rd1&?X _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o#wF/ I +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?I 1@:?Qi 最后的布局是:
}Gz"og*8 Add
/HDX[R / \
pp[? k}@ Divide 5
m|"MJ P / \
oci-[CI, _1 3
9HEc=,D| 似乎一切都解决了?不。
O!]wJ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
n5]<|>Uvx 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
LZ ID|- OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
>)pwmIn< Gz@%UIv template < typename Right >
._tv$Gd@k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dYV)lMJ* Right & rt) const
J= |[G' {
"rjJ"u1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-RH ?FJ }
}}(~' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
\^-3)*r 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。
XLbrE|0A? 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。
bt&vik _ 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。
Hab9~v ] 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。
O.K8$ 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?
[bT@Y:X@` 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:
<qRw!
'S^ `g :<$3} template < class Action >
^LC5orO class picker : public Action
.(1$Q6yG {
{2:H`|x public :
%r!# picker( const Action & act) : Action(act) {}
|k+&weuY // all the operator overloaded
T8hQ< \g } ;
PUYo >eB)0 ln=zGX.e 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。
&GD7ldck 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:
{h%.i Et% $oua]8! template < typename Right >
ci^-0l_O picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wc,y+C#V {
In;z\"NN4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@e0Q+ t }
H*\ }W iGU N$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Io"=X!k 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。
UU
,)z $z,bA*j9 template < typename T > struct picker_maker
-owfuS?i= {
#i]@"R typedef picker < constant_t < T > > result;
}>
1h+O } ;
ev guw*u template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
yauP j&^R {
d,)F #;^5 typedef picker < T > result;
Z.mV fy% } ;
<zDe;& iN{TTy 下面总的结构就有了:
h.Dk>H_G 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。
r?+u}uH 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。
/Bwea];^Q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~fUSmc 至此链式操作完美实现。
R$3JbR. p.}[!!m P p4AXQuOP 七. 问题3
e-K 8K+7 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。
q-3KF <|`@K|N template < typename T1, typename T2 >
RYhdf ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Em]T.'y {
!KlSw,&=.6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
x> q3w# B }
` k\1vum `i:0dVs 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:
'OihA^e V_1# 7 template < typename T1, typename T2 >
RtW5U8 struct result_2
.>nd@oU {
$tKATL* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:cEe4a
} ;
SBoF(0< ?^!dLW 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
1!C,pXU#: 这个差事就留给了holder自己。
\9?<E[ w:LCm `d c]n03o template < int Order >
(hV"z; rI class holder;
%i
" template <>
2Ee1mbZVw8 class holder < 1 >
@/u`7FO$& {
&e)p6Egl public :
9}mp,egV template < typename T >
PmY:sJ{M struct result_1
E9:hK {
bOdv]nQ1 typedef T & result;
\O?B9_ } ;
stG&(M template < typename T1, typename T2 >
Zs{R O struct result_2
Tz-cN {
iQIw]*h^ typedef T1 & result;
iLgt_@g } ;
{.OoOqq9 template < typename T >
'9dtIW6E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Om"3Q/& {
Mfr#IzNHN return (T & )r;
<khAc1" }
UmE{>5Pt template < typename T1, typename T2 >
\|t0~sRwh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_Xv/S_yW {
>PVi 3S return (T1 & )r1;
@[RY8~ }
614/wI8( } ;
9"RfL7{ rQm template <>
8'[wa class holder < 2 >
-8jqC6mQ {
\@3 public :
&NQR*Tn template < typename T >
fYjsSUnf struct result_1
]."c4S_)| {
W>bW1h typedef T & result;
kw~H%-,] } ;
$Ig,cTR.b template < typename T1, typename T2 >
S:uEK struct result_2
SkA'+( {
XXcf!~uO typedef T2 & result;
.8!0b iS } ;
FxX3Pq8h template < typename T >
`VE&Obp[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P$ef,ZW" {
o)=VPUe return (T & )r;
EI.Pk>ZIm }
=*}Mymhk( template < typename T1, typename T2 >
+|<b0Xd typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aF"Z!HD {
Hc%\9{zH return (T2 & )r2;
=M#?* e }
PcHFj+: } ;
)YtL=w?L' 05 Q8` y;Ln ao7i 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> >。
pe%)G6@G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~&3"Mi&>` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8#u_+;,p U3K<@r return l(i, j) = r(i, j);
Kn$1W=B1. 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
73ljW %u0;.3Gw return ( int & )i;
*9ub.:EUwV return ( int & )j;
f1$mh1J W 最后执行i = j;
}C"*ACjF 可见,参数被正确的选择了。
gA1in p-r%MnT 5@+E i25 +%\j$Pv 7U`S9DDwq 八. 中期总结
o>-v?Ug 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
s7i.p] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
cgXF|'yI&l 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
cloSJmUlQ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
e@-Mlq) {/xs9.8:JX TK/'=8 W.D3$ `A _8nW) {
DQE7kI 九. 简化
`$SEkYdt 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
AE4~M`6D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x<\D@X^ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
4
6lEJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~yH>Ko9F} +-*/&|^等
[Um4\QvUx 2. 返回引用。
m{.M,Lm: =,各种复合赋值等
)B$P#dP)i 3. 返回固定类型。
#]DZrD&q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
akW3\(W} 4. 原样返回。
6Su@a%=j operator,
"5JNXo,H 5. 返回解引用的类型。
8{ Eo8L'V operator*(单目)
n=o'ocdS) 6. 返回地址。
tm1UH 4 operator&(单目)
6Hbf9,vI 7. 下表访问返回类型。
q VdC ?A| operator[]
Gb |}Su 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_<*GU@ operator<<和operator>>
2C]la %SO%{.}Zf 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。
SKpPR;=q|: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$dp#nyP Wejwj/EU% template < typename Left >
ERRT_G? struct value_return
53t-'K0l {
8{<[fZyC template < typename T >
[&qbc#L struct result_1
a950M7 {
iQ{&&>V% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*Z]WaDw } ;
/4
LR0`A' W_,;eyo template < typename T1, typename T2 >
,ANK3n\ struct result_2
}t51U0b% {
XCIa2Syo typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+Sd,l>8\ } ;
?
TT8|Os } ;
yb4tJu$ ZutB_uW loUl$X.u 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f3TlJ!!U K>cz63}S 下面我们来剥离functor中的operator()
x:?a;m uf 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|^PLZ> DqzA U7 return l(t) op r(t)
.?0>5-SfY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q|u8CX return op l(t)
.K@x4
/1 return op l(t1, t2)
q#(/*AoU return l(t) op
(HaKF7Jsi return l(t1, t2) op
ft/^4QcyAM return l(t)[r(t)]
Y
<Znv%M return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5M Wvu,'%8 nSxb-Ce 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
_+*/~E 单目: return f(l(t), r(t));
Ybt_?Q9#] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?ng14e 双目: return f(l(t));
9vp%6[ return f(l(t1, t2));
PyMVTP4 下面就是f的实现,以operator/为例
`B'4"=( t*a*v;iz struct meta_divide
t{X?PF\>o {
.'S^&M/$ template < typename T1, typename T2 >
Aa`MK$29F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
T")i+v {
pYfV~Q^3 return t1 / t2;
IypWVr }
3@yTzaq6 } ;
i$bzdc#s {,Bb"0 \ 这个工作可以让宏来做:
_;e!ZZLG fQQsb 5=i #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"X5_-l template < typename T1, typename T2 > \
6)wy^a|pb static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
i-k >U}[% 以后可以直接用
|}M0,AS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
If-,c^i 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
f]ue#O (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。。。)
7!r#(>I6?1 ;v1NL@w* `c' 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
&"[)s[m+t v]:+`dV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;+i'0$;*w class unary_op : public Rettype
l`b1%0y {
Uvh~B^6 Left l;
={`CHCI public :
BIV<ti$. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y$`eg|$ qX5yN| A4 template < typename T >
;}/U+`=D? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tyEPU^PM {
I/On3"U% return FuncType::execute(l(t));
SE^j= 1 }
sTtX$&Qu W|25t)cJ8h template < typename T1, typename T2 >
9c6czirwR^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?< cM^$lI> {
@~k5+Z return FuncType::execute(l(t1, t2));
~+N76BX }
*;hY.EuoFz } ;
V#0
dGP-Z U@6jOZ PS=e\(6QC 同样还可以申明一个binary_op
#wenX$UTh3 UvxSMD:A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V1SqX:;b& class binary_op : public Rettype
N0Efw$u {
Vi|7%!j< Left l;
y?pD(u Right r;
o"p^/'ri public :
c,y|c`T 2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G'f9N^w MA\m[h] template < typename T >
=)I"wR"v$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-<qxO {
:dP~.ZY7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
SY-ez91 }
i;o}o*= $Y6I_U
template < typename T1, typename T2 >
T><{ze typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,~4H{{<j {
'K@-Z] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
TUh&d5a9H }
]^=|Zd- } ;
gmh5
%2M KRYcCn fb\DiKsW 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
EgTFwEj 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ep+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(1 CJw: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?Z q_9T7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
w*50ZS;N 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
AL$W +') 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
bGv*-;* 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)
L#D9@V'z 下面是修改过的unary_op
*q0`})IQ o`bo#A template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#HeM,;Xp class unary_op
lT.zNhz:d9 {
2fJ{LC Left l;
v:KX9A. b'i'GJBQ+$ public :
.~3kGf": `Da+75 f6v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'\`6ot8 EYL]TeS template < typename T >
\PpXL*. struct result_1
IU@_)I+6 {
?d$"[lKX typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>$\Bu]{1 } ;
OifvUTl9b C.~j'5N template < typename T1, typename T2 >
?Gd sOg^ struct result_2
_\.{6"" {
k#O,j pbB typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mwh{ "FL( } ;
oid[syPB $;2)s}ci template < typename T1, typename T2 >
rK7W(D} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$I@GUtzjp {
,CciTXf return OpClass::execute(lt(t1, t2));
J$F nm\ }
c<wavvfUo P;vxT}1 template < typename T >
-Ep!- a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z%}4bJ {
B0d%c&N${ return OpClass::execute(lt(t));
$r\"6e }
<} ,1Ncl x4m 5JDC } ;
u$%A#L[ kneuV8+(5 q$[n`w- 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
i9rS6<V' 好啦,现在才真正完美了。
A>= E { 现在在picker里面就可以这么添加了:
ju|]Qlek 6;o3sf@Tf template < typename Right >
%_MEfuL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vJ"i.:Gf4 {
!\-WEQrp\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>"v9iT }
dC.bt|#Oz 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。
a(;!O}3_)( {uU 2)5i2- -/ +#5.`1 ACg;CTBb prtK:eGe2 十. bind
tdep|sD 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。
A%u_&a}
先来分析一下一段例子
3J~0O2 W@.Ji B j8++R&1f] int foo( int x, int y) { return x - y;}
=su]w2,Iy bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.oqIZ\iik bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
hmpr%(c ` 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。
5.vG^T0w 我们来写个简单的。
`&!k!FZY* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1!1!PA9u 对于函数对象类的版本:
ZF6c{~D Ipe n template < typename Func >
DkDoA;m struct functor_trait
k?*KnfVh! {
_ \D"E>oM typedef typename Func::result_type result_type;
`!vUsM .d } ;
|4;UyHh 对于无参数函数的版本:
u.,Q4u|! .5w azvA template < typename Ret >
Vi?q>:E: struct functor_trait < Ret ( * )() >
z.36;yT/ {
X^s2BW typedef Ret result_type;
%Jp|z? [/ } ;
vDFGd-S 对于单参数函数的版本:
fBhoGA{=g !m;H@KR{ template < typename Ret, typename V1 >
ml6u1+v5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Ag9?C* {
]y#3@ typedef Ret result_type;
_,haD)1g~ } ;
}!p`1]gem 对于双参数函数的版本:
-]srp;=i u0QzLi, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:nA.j"@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6*45Vf {
= &tmP typedef Ret result_type;
-C-yQ.>\T# } ;
jQS 6J+F] 等等。。。
M f~}/h 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7f3O 6gH{R$7L= template < typename Func >
cl@g struct func_return
k^\pU\J {
5]5 KB; template < typename T >
=Yz'D|=t struct result_1
K/L;8a {
:|+Qe e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oD9^ID+ } ;
$pyOn2} JH8}Ru%Z template < typename T1, typename T2 >
jYRP8 Yi struct result_2
I%j_"r9-I {
PPkx4S_> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=K\r-'V } ;
*=AqM14 @ } ;
bD^b h[o6-f<D zZ=pP5y8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#P<N^[m Hnk:K9u.B: template < typename Func, typename aPicker >
"ZwKk
G class binder_1
EV pi^>M {
#|[
M?3 Func fn;
6eFp8bANN# aPicker pk;
7aV%=_ public :
<-'$~G j >J9oH=S6 template < typename T >
}%7NF* struct result_1
#T w@wfaq) {
c;?fMX
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f>`dF?^6 } ;
1y#D?R=E 3cdTed-MIh template < typename T1, typename T2 >
EU7|,>a struct result_2
V!v:]E {
f| _u7"OX typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5"XC$?I<} } ;
PHOP%hI$ 0k)rc$eDF+ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
El\%E"Tk% yAL[[ template < typename T >
1#IlWEg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vM:cWat {
a=cvCf return fn(pk(t));
BTgG4F/) }
jTO),
v:w template < typename T1, typename T2 >
b 5yW_Ozdh typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;OqB5qd {
W-NDBP: return fn(pk(t1, t2));
Ym%xx!9 }
ls@i".[ } ;
h8Yx#4
7d LuX #(An6itl 一目了然不是么?
IxLhU45 最后实现bind
q9Y9w( .7K7h^*F `]Q:-h template < typename Func, typename aPicker >
V"c
6Kdtd picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Z}$TKO*u {
RuII!}* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/1Ue?)g }
ck?YI]q| dXF^(y]l 2个以上参数的bind可以同理实现。
DC{>TC[p1k 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。
,) J~ ,^f6 }gJ (DbnV 十一. phoenix
93Co}@Y;Y+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3EJt%}V$k :VTTh
|E%# for_each(v.begin(), v.end(),
ns6(cJ^a (
xJ#d1[kzo do_
;4Y%PVz~D [
D$t k<{)oB cout << _1 << " , "
^#-nE7 ]
`BlI@6th .while_( -- _1),
x)( |[ cout << var( " \n " )
ep)>X@t )
_/i4MtM );
n2iJ%_zp ty8v
6J# 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:
")d`dj\o 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
d_IAs operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Djg,Lvhm 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Na:w]r:y ,7<f9 EVY "'D=,* template < typename Cond, typename Actor >
: |>Gc39`t class do_while
+E{|63~q {
s&RVJX>Rt Cond cd;
6Vz9?puD Actor act;
\[y`'OD~ public :
17`1SGZ template < typename T >
~]QHk?[wc struct result_1
/5u<78GW1 {
oH_;4QU4y typedef int result_type;
=3L;Z[^9 } ;
x QIq^/F0 @)fd}tV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
R6]Gk)5
5~>z h template < typename T >
>r !|sC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$m/)FnU/ {
ZjF 4v do
oz,e/v8~ {
s,]z[qB#$ act(t);
zx)z/1 }
+mn,F}; while (cd(t));
Le\?+h42> return 0 ;
PpAu!2lt9 }
x^y'P<ypw } ;
y !_C/!d -4
SY=NC_ @0/+_2MH- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
PK `D8)=u 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
YB2VcF.LU 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。
JsODzw 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。
^zQ/mo,Z 下面就是产生这个functor的类:
`Tv[DIVW xCc[#0R{ fTK3,s1= template < typename Actor >
?`PvL!' class do_while_actor
lE4HM$p
{
_sTROd)Vh Actor act;
)8$=C#qC[ public :
tM'P m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,,q10iF 9-fLz?J template < typename Cond >
Xg;}R:g ' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
}khV'6"'| } ;
~v|>xqWV
2*^j xD~5UER 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
DK:o]~n 最后,是那个do_
q1d}{DU 9,:l8 F^];U+J class do_while_invoker
<+?7H\b {
mc? Vq public :
woGAf)vV# template < typename Actor >
0"28' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9
a!$z!. {
x"~8*V'0 return do_while_actor < Actor > (act);
qKr8)}h }
~d|A!S` } do_;
m8d!<
h Bf ~vA4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Df}A^G >X 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4R#chQ 最后来说说怎么处理break和continue
A`N, 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。
.6ylZ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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