一. 什么是Lambda
3?yg\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}8z?t:|S 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,
n@i HFBb WwFm*4{[o q2j{tP# >=>2m2z= class filler
Or+U@vAnk {
(t|Zn@uY public :
|df Pki{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
n>XdU%& } ;
<lPG=Xt JQI: sj q;CiV 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:
A)!*]o>U x,-75 ioCsV / SB;Von for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
jr."I+ G` A4|+W" zw[m9N5\h 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BU_nh+dF AT3Mlz~7# tNI^@xdim1 8nJpp 二. 战前分析
dn3y\ 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。
m(!FHPvN 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
Fxz"DZY6 cq]6XK-W ~
7s!VR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q9_OGd|P /* --------------------------------------------- */
* u>\57W vector < int *> vp( 10 );
o.!Dq7R transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\b x$i* /* --------------------------------------------- */
2ilQXy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~0$&3a<n1 /* --------------------------------------------- */
FZlWsp= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
oc`H}Wvn /* --------------------------------------------- */
F41=b4/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3 0H?KAV /* --------------------------------------------- */
,"ZMRq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
?a5! H*, T5h
H 4[eXe$ zF<R'XP 看了之后,我们可以思考一些问题:
@9s$4DS 1._1, _2是什么?
5;EvNu 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。
L4HI0Mx 2._1 = 1是在做什么?
=,M5KDk` 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。
*]X'( /b_ 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。
lo+A%\1 :F?C)F 4B.*g-L 三. 动工
vs4>T^8e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ga +dt y)@wjH{6 K0>zxqY !|(NgzDP/ template < typename T >
w?[u pn:K class assignment
"to;\9lP {
*2l7f`K T value;
!Vk^TFt` public :
U xGApK=X assignment( const T & v) : value(v) {}
>[#f\bG> template < typename T2 >
1qA;/-Zr<o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M= (u]%\ } ;
!Uo4,g6r+ ygcm|PrS MQ2}EY*A 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
upmx $H> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&D<y X~ F^:3?JA_ 75lA%|
*X N!}f}oF class holder
[/r(__. {
ob]w;" public :
^2rN>k,? template < typename T >
yG{TH0tq assignment < T > operator = ( const T & t) const
E1
2uZ$X {
FS O).=# return assignment < T > (t);
,P0) 6> }
8s@3hXD& } ;
>t+P(*u nw<uyaU-t [a(#1 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:
;uGv:$([g :3 mh@[V static holder _1;
flx(HJK Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@6.vKCSE ]SEZaT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sI2^Qp@O1 而不用手动写一个函数对象。
Ewz!O` QT}tvm@PMq <P<z N~i9j .%-8 t{dt 四. 问题分析
4xj4=C~i 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
X?Q4} Y 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
h";L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
53h0UL 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ca9X19NG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*T1_;4i {!`6zBsP 五. 问题1:一致性
#vlgwA 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
lOp`m8_= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%C]>9." Fr-SvsNFB struct holder
7tp36 TE {
p#tI;"\y //
4,ag(^}= template < typename T >
zt%Mx>V@ T & operator ()( const T & r) const
z$sGv19pB {
cMIEtK` return (T & )r;
DmcZta8n] }
8P`"M#fI } ;
kx^/*~ex K=&>t6s< 这样的话assignment也必须相应改动:
*qq+jsA6wH XWw804ir template < typename Left, typename Right >
Zd+bx*rD class assignment
/9X7A;O {
Hn:Crl y# Left l;
b.938#3, Right r;
D%Z| public :
W+*
V)tf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?JUeuNs9 template < typename T2 >
O6Y0XL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
9+N-eW_U } ;
="e+W@C EQ_aa@M7 同时,holder的operator=也需要改动:
h+,@G,|D gqR(.Pu template < typename T >
Wp,R^d assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w-jVC^C] {
)/P}?`I return assignment < holder, T > ( * this , t);
}m8q}~>tL }
uAk.@nfiEv $[|mGae 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
*1"+%Z^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=~gvZV-< a'T;x`b8U, return l(rhs) = r;
JXxwr)i 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Xa&kIq}(g 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/wv0i3_e
<3
uNl template < typename Tp >
'%;m?t%q class constant_t
Dp:BU|r {
vQ.R{!",> const Tp t;
gM]:Ma public :
Y-9I3?ar constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
c@Is2
9t* template < typename T >
Q{/Ef[(a@ const Tp & operator ()( const T & r) const
TqQ[_RKg2 {
Ort(AfW return t;
+7a6*;\ y }
76SXJ9@x } ;
!IR6
,A\ @VI@fN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@6]JIJE 下面就可以修改holder的operator=了
SrJE_~i Ul# r template < typename T >
N>E_%]C h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
n+p }\msH {
&&%H%9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
A}^mdw9 }
{{1G`;|v9 =MWHJ'3-/ 同时也要修改assignment的operator()
3c%caK g2]Qv@nxw template < typename T2 >
u@444Vzg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`@%LzeGz 现在代码看起来就很一致了。
` %}RNC -RLOD\ZBh 六. 问题2:链式操作
4e 现在让我们来看看如何处理链式操作。
y>LBl] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
@+DX.9 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
,)io5nZF 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
5twhm 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
F[MFx^sT{ MfkZ template < typename T >
T>>c2$ x struct result_1
u:b=\T L {
Xc.`-J~Il typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#z42C?V } ;
cb bFw 4!$"ayGv;D 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:
zeRyL3fnmb m+9#5a- template < typename T >
0`H#
'/ struct ref
|a@L}m {
hGrdtsH? typedef T & reference;
Zd&S@Z } ;
('~LMu_ template < typename T >
@nf`Gw ; struct ref < T &>
|uDdHX8T {
`u\n0=go typedef T & reference;
$Q0n } ;
31)&vf[[ P2Y^d#jO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Kpp_|2|@< Y*hCMy; template < typename T >
h];I{crh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
cCX*D_kCB {
(sj,[
return l(t) = r(t);
s^SJY{ }
]^]wP]R_ 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。
kVL.PY\K 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}WV:erg` `X8F`5&U\f 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
V.Mry`9- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
TC"<g _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$xQL]FmS +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7Lt)nq-b 最后的布局是:
05[SC}MCA Add
%)wjR/o / \
Hv, LS;W Divide 5
45oR=Atn / \
^}r1;W?n _1 3
T0
{L q: 似乎一切都解决了?不。
r*Xuj= 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
;d?R:Uw8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
F[0]/ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
~K=b\xc^ Mp]rUPK template < typename Right >
pJ{Y
lS{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
< vP=zk Right & rt) const
?#fQ~ s {
f!"w5qC^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gFh*eC o
}
@XVTU 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;G!q Y XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
cZ06Kx.. 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
W8<%[-r 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
M(fTKs 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
y)*RV;^ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
H>C=zo,oiC 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
\Cj B1]I 7d vnupLh template < class Action >
Y$zSQ_k;U class picker : public Action
@8
6f {
+v\oOBB) public :
NO3/rJ6- picker( const Action & act) : Action(act) {}
j#6.Gq // all the operator overloaded
qb4z
T } ;
e;jdqF~v! 'Vbi VLWD 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。
ME dWLFf 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:
UI#h&j5pW ww/Uzv template < typename Right >
[!z,lY> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
u4j5w {
Q20%"&Xp] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P%zK;#8V }
CWlw0X M`>E|"< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1"g<0
W 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~E]P%@ Lv%x81]K template < typename T > struct picker_maker
26nx`w?j( {
$C\BcKlmv typedef picker < constant_t < T > > result;
:%.D78& } ;
?8$Q-1= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
MJvp6n {
Vc2`b3"Br typedef picker < T > result;
m2o0y++TjW } ;
]tD]Wx% 3u;oQ5<(v 下面总的结构就有了:
=}*0-\QG 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。
<qSC#[xu 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。
Dj +f]~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]oxZ77ciL 至此链式操作完美实现。
"fI6Cpc '%D7C=;^ c:0L+OF}xY 七. 问题3
_LPHPj^Pg 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。
w@b)g "8RSvT<W^5 template < typename T1, typename T2 >
! z**y}<T ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P'2Qen* {
E3i4=!Y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6-I'>\U~ }
!?XC1xe~R +H.`MZ= 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:
FtZ?C@1/ ;]iRk template < typename T1, typename T2 >
-%~4W? struct result_2
liZxBs
:%i {
q@&6#B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
J1vR5wbu } ;
9FvFhY g*Phv|kI 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?
'7/)Ot( 这个差事就留给了holder自己。
B6"0OIDY" _+,TT['57s `gJ(0#ac template < int Order >
Gq6*SaTk class holder;
TJN4k@\$2 template <>
y*? Jui Q class holder < 1 >
nEfK53i_ {
<[v[ci public :
q<J~ ~' template < typename T >
Nl/dX-I struct result_1
JVJMgim)0 {
\lY_~*J typedef T & result;
4JEpl'5^Q } ;
/mHqurB template < typename T1, typename T2 >
}#J/fa9
! struct result_2
),)lzN%! {
!W\+#ez typedef T1 & result;
7
&\yj9 } ;
Bwrx *J template < typename T >
/{[o~:'p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mR~&)QBP. {
[Zrr)8A return (T & )r;
*#2h/Q. }
j+!v}*I![ template < typename T1, typename T2 >
omFz@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~[
F`" {
)1z@ return (T1 & )r1;
pw#-_ }
@L`jk+Y0vF } ;
>sF)BoLc cS$_\65 template <>
0a7Ppntb@ class holder < 2 >
No$3"4wk {
bLL2 public :
\^LFkp template < typename T >
<$YlH@;)`a struct result_1
Lr+$_ t}r {
u?"Vm typedef T & result;
Fcx&hj1gQ } ;
[K Qi.u template < typename T1, typename T2 >
Kq!3wb; struct result_2
df=f62 {
~~.}ah/_d typedef T2 & result;
ta0|^KAA } ;
xG 1nGO template < typename T >
[WJ+h~~
o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ni>[D"| {
Smh,zCc>s return (T & )r;
vI?, 47Hj+ }
[7-?7mp!B template < typename T1, typename T2 >
h;Qk@F typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sT.ss$HY9, {
TvM~y\s return (T2 & )r2;
2eogY# }
[Pp'Ye~K@c } ;
maZ)cW?
K}y
f>'O xo)P?- 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> >。
[UR-I0 s!/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@iiT< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
hoP]9&<T /
1RpM]d return l(i, j) = r(i, j);
W)/#0*7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5G#n"}T ("@!>|H return ( int & )i;
}\f0 A- return ( int & )j;
Mt$
*a 最后执行i = j;
#Z #-Ht 可见,参数被正确的选择了。
x^ni1=kU b>W%t s"|Pdc4 Iv *<La \['Cj*e k 八. 中期总结
/FII07V 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:
:s,Z<^5a)g 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n<,BmVQ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,uvRi)O>a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
zA 3_Lx! kM6
Qp NbobliC= e.> P8C<& #E[0ys1O 9?$i? 九. 简化
(Z*!#}z` 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.`lCWeHN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!i50QA|(G 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
gi8FHSU|G 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
wY#E?, +-*/&|^等
R-:2HRaA 2. 返回引用。
?[AD=rUC =,各种复合赋值等
c$,P ~Ws' 3. 返回固定类型。
HQ g^
h 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
w]H->B29C 4. 原样返回。
sK{e*[I>W operator,
9x8fhAy}4 5. 返回解引用的类型。
5R-6ji operator*(单目)
b
6p|q_e 6. 返回地址。
0[`^\Mv4y operator&(单目)
Ri{=]$ 7. 下表访问返回类型。
oRFq@g operator[]
)4OxY[2J 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
97]E1j] operator<<和operator>>
<} .$l "g|#B4'e OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
NUZl`fu1Z4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6<]lW b-DvW4B template < typename Left >
zda 3
,U2o struct value_return
uT{q9=w {
uD'6mk* template < typename T >
&&+H+{_Q struct result_1
j^'go&p {
,hVli/
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E.TAbD&5( } ;
,2q-D&)\Z &HW9Jn template < typename T1, typename T2 >
+R &gqja struct result_2
uph(V {
#4PN"o@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
w}KkvP^ } ;
6'/ #+,d' } ;
_U( Nc`L;CP gJXaPJA{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+rd+0 `}C e=
AKD# 下面我们来剥离functor中的operator()
yAt^; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
oxs#866x ?
k /` return l(t) op r(t)
@5FQX return l(t1, t2) op r(t1, t2)
A&VG~r$ return op l(t)
KPF1cJ2N return op l(t1, t2)
k:;r2f return l(t) op
\dVOwr return l(t1, t2) op
v+XJ*N[W return l(t)[r(t)]
(HVGlw'` return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
X8|, .]^?<bG 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:
ueudRb 单目: return f(l(t), r(t));
G[=c
Ss, return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
$i&zex{\ 双目: return f(l(t));
uFE)17E return f(l(t1, t2));
_XBd3JN@ 下面就是f的实现,以operator/为例
C]6O!Pb0 )e{aN+ struct meta_divide
Hka2 {
5O%{{J template < typename T1, typename T2 >
(>Em^(& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
I,tud!p` {
{FkF return t1 / t2;
^W^OfY }
/wp6KXm } ;
`3pW]&
'DR!9De 这个工作可以让宏来做:
eFgA 8kY) ^[[P*NX3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ax`o>_) template < typename T1, typename T2 > \
wMn
i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Tk}]Gev 以后可以直接用
j%kncGS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
HN"Z]/5j 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
M]^5 s;y (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
F8=+j_UGI By|4m .Mbz3;i0 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
?< +WG/(d @{Q4^'K" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S[gx{Bxiw class unary_op : public Rettype
7#XzrT] {
{c'lhUB Left l;
IxU/?Zm public :
0B2t"(& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4x34u}l %J(:ADu] template < typename T >
I9Xuok!0>= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ye&;(30Oq {
9*gZ-# return FuncType::execute(l(t));
jA1+x:Wq }
0J9x9j`&j P:c w|Q template < typename T1, typename T2 >
M3\AY30L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
54T`OE
= {
/m1\ iM\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
zX[U~. }
';CNGv - } ;
0mE 0 j Ud?Q%)X L!9 2P{ K 同样还可以申明一个binary_op
%b$>qW\*& _6Sp QW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q V=!ORuj class binary_op : public Rettype
)9g2D`a4 {
|Cv!,]9:r Left l;
(.:e,l{U% Right r;
ah "o~Cbj public :
/uc>@!F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N~Jda
o r!v\"6:OM template < typename T >
D.:Zx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4hB]vY\T {
j2k"cmsKh return FuncType::execute(l(t), r(t));
wk^B"+Uhy }
IGl9g_18 M`_0C38
template < typename T1, typename T2 >
HMXE$d=[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BmT! aue {
i!Ba]n
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Gc?a +T }
_BufO7`. } ;
K(4_a``05 5BIY<B+i U^PgG|0N 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
dtDFoETz 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/ZX}Nc g DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'1[Ft03 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
&oNAv-m^GD 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Rq -ZL{LR7 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
-"x$ZnHU 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
W/N7vAx X 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)
5xiEPh 下面是修改过的unary_op
).O)p9 KNl$3nX template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
inL(X;@yo class unary_op
"]*tLL:` {
0-gAyiKx? Left l;
@7}W=HB >P(.:_^p public :
Uo49*Mr ?,/ }`3Vw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h[ ZN+M kJU2C=m@e2 template < typename T >
8ag!K*\V< struct result_1
T{"(\X$ {
6]N.%Y[( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kZ~~/?B } ;
9r9NxKuAO Z+SRXKQ template < typename T1, typename T2 >
/
{%%"j struct result_2
y =@N|f! {
4H/OBR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SbZ6t$" } ;
)b)z m2; /v }`l template < typename T1, typename T2 >
*8q.YuZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+ZYn? #IQ {
}H2R3icE return OpClass::execute(lt(t1, t2));
qs6aB0ln }
iZ%yd- 9WHddDA template < typename T >
HW|IILFB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[
~,AfY {
kfNWI#'9
return OpClass::execute(lt(t));
f1? >h\F8 }
WIOV2+ ICCc./l| } ;
M5B# TAybC zs;JJk^ a*;b^Ze`v 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
(H]AR8%W 好啦,现在才真正完美了。
yZ:qU({KhD 现在在picker里面就可以这么添加了:
iso4]>LF @HW*09TG template < typename Right >
Efe 7gE' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
& kIFcd@ {
:&Nbw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
p_ =z# }
AW .F3hN) 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
0:+E-^X DI vHvFss ?%86/N> w!CNRtM:~ 6zkaOA46V 十. bind
B!yr!DWv 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
3T
9j@N77 先来分析一下一段例子
-&f$GUTJ |{;G2G1[ s{++w5s int foo( int x, int y) { return x - y;}
:,^gj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
K,]=6Rj bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
c,22*.V/ 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。
zi:BF60]= 我们来写个简单的。
ax2B ]L2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]Dzlp7Y} 对于函数对象类的版本:
J1kM\8%b\ IID5c"
oR template < typename Func >
)Z$!PqRw@u struct functor_trait
67TwPvh {
+(*DT9s+ typedef typename Func::result_type result_type;
iE{&*.q_}> } ;
_ |p8M!
对于无参数函数的版本:
j|n R"!
OSJ$d template < typename Ret >
v<;Md-< struct functor_trait < Ret ( * )() >
GfG|&VNlz {
'S~5"6r typedef Ret result_type;
~
1 pr~ } ;
S'14hk< 对于单参数函数的版本:
Qd6F H2Pl WHI`/FM template < typename Ret, typename V1 >
=xrv~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
bcR_E5x$ {
':W[ A typedef Ret result_type;
zL it } ;
b[yiq$K/ 对于双参数函数的版本:
7rA;3?p) 8Y3I0S template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
y]imZ4{/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}%z {
aT<q=DO typedef Ret result_type;
"ta x? } ;
R3!t$5HG 等等。。。
r/sNrB1U"y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
HThcn1u~^b J;%Xfx] template < typename Func >
_|]x2xb) struct func_return
m,S{p<-h {
.ByuN template < typename T >
;]fs'LH struct result_1
OTp]Xe/ {
P$sxr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m68*y;# } ;
':}\4j&{E 2(nlJ7R template < typename T1, typename T2 >
PX99uWx5] struct result_2
Bf:Q2slqI {
B:QHwzd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w:l"\Tm } ;
W`&hp6Jq } ;
W l16`9 -DCbko yBRC*0+Vy 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m3ff;, 4sM.C9W template < typename Func, typename aPicker >
Mq8L0%j class binder_1
0ksa {
?}7p"3j'z Func fn;
<| &Npd' aPicker pk;
,
dp0;nkr public :
5coZ|O&f8 rH>)oThA# template < typename T >
875od struct result_1
zT[!o
j7 {
smLQS+UE typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*j-aXN/ $ } ;
&0f,~ /%Z dTtSUA|V7" template < typename T1, typename T2 >
2JFpZU"1 struct result_2
2-b6gc7 {
=mGez )T5\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MW{8VH6+ } ;
T>GM%^h,7- XUw/2"D'? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
e|9A716x c"Sq~X template < typename T >
# [a*rD%m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:L;a:xSpn= {
VD :/PL return fn(pk(t));
qCO/?kW }
0;ji65 template < typename T1, typename T2 >
9/7u*>: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cAc@n6[`3 {
N&pCx& return fn(pk(t1, t2));
NCx%L-GPi }
L6LZC2N+2 } ;
J$!iq| '{`$#@a. @A5?3(e 一目了然不是么?
T^v}mWCZ 最后实现bind
>*n0n!vF 1QJL . E!#WnSpnK template < typename Func, typename aPicker >
`@
FYkH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_? OG1t! {
@R
6@]Dm return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
U?=Dg1 }
x;')9/3 qv*^fiT 2个以上参数的bind可以同理实现。
g[t [/TV 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。
{V-v-f `p7=t)5k 十一. phoenix
V!dtF,tH Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2|bn(QYz nvUc\7(%NW for_each(v.begin(), v.end(),
'eX ' (
F\KUZ[% do_
,=:D [
JLJ;TM'4= cout << _1 << " , "
"Yca%: ]
@]#1(9P .while_( -- _1),
w-{c.x cout << var( " \n " )
p"Z-6m~ )
ujucZ9}yd );
@<Yy{~L| ,{q;;b9 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:
(b6NX~G-: 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
+KEWP\r operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
)tpL#J 那么我们就照着这个思路来实现吧:
i@BtM9: U3:j'Su4H? nQ L@hc template < typename Cond, typename Actor >
S[T8T|_ class do_while
Qdp)cT {
B~du-Z22IZ Cond cd;
%!L9)(}" Actor act;
Ib0ZjX6 public :
nJLFfXWx template < typename T >
8Bg;Kh6B struct result_1
\r>6`-cs] {
Fr$5RAyg typedef int result_type;
2wgg7[tGi } ;
pU7lnS[ 6Kb1~jY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
jb;hcraR r(2uu template < typename T >
Lu0x
(/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F*K_+
?m {
_\HQvH do
'XBFv9& {
7`hP?a= act(t);
=6#Eh=7N }
IyPnp&_ while (cd(t));
2,P^n4~A?w return 0 ;
L z1ME( }
I,'k>@w{s } ;
Q?/o%`N UEVG0qF 63~
E#Dt4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m<g~H4 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
{$Gd2gO 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。
c:u5\&~{ 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。
uL/m u< 下面就是产生这个functor的类:
Ji 0
tQV FjI`uP 1~QPG\cdIX template < typename Actor >
.q 3/_* class do_while_actor
wuJ4kW$ {
;{o|9x| Actor act;
7
^mL_SMj public :
FtC^5{V+V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r{%qf; >u8gD6X template < typename Cond >
*C=>X193U picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*U\`CXn; } ;
}I6vqG R n*L !1Cy$}w 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
rI-%be== 最后,是那个do_
`%Al>u5 Q'mM3pq4r Clb@$, class do_while_invoker
5RpjN: 3 {
3gj+%%!G\ public :
;?g6QIN9 template < typename Actor >
^Zy%fv, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
y
{<9]' {
M_w<m return do_while_actor < Actor > (act);
`P;s8~ }
7;(UF=4 } do_;
^UhBH@ti JO"<{ngsQ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
DXK}-4"\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JOim3(5?s 最后来说说怎么处理break和continue
A:9?ZI/X 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。
'1)$' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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