一. 什么是Lambda
wgCvD 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2Y400 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,
>(hSW~i~ cVO,~I\\ 8g\wVKkTQp 81~Kpx class filler
7OB%A& {
P
@zz"~f7 public :
a%Uw;6|{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Z+g1~\ } ;
(2UW_l z0#-)AeS
mDE'<c`b4 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:
"r
u]?{v EQ4#fAM) G+0><,S :6XguU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/\na;GI$ 6gXIt9B.h$ w{pUUo:< 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<lUOJV{&\ j5PL{6 >D 97c|?c >DHp*$y 二. 战前分析
Bd{4Ae\_+g 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
]1m"V;vZ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
C)NC&fV /D]Kkm) *c{wtl@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A]7<'el= /* --------------------------------------------- */
>ajuk vector < int *> vp( 10 );
yQ9ZhdQS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
VZ$=6CavH /* --------------------------------------------- */
F8H'^3`b`U sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
WvujcmOf /* --------------------------------------------- */
U#bl=%bF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zbNA\.y /* --------------------------------------------- */
dm6~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Z1M>-[j) /* --------------------------------------------- */
iZaeoy for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"NDxgJ%J35 blGf!4H 3{KR
{B#L d{f@K71* 看了之后,我们可以思考一些问题:
-T7%dLHY 1._1, _2是什么?
s2FngAM;f 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。
|g%mP1O 2._1 = 1是在做什么?
=+Im*mgNn 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。
EeB ]X24 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。
h4/X
0@l` tAjx\7IX 3\AM=` 三. 动工
.e@> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9Y/L?km_( [*)Z!) A3HF,EG {XgnZ`* template < typename T >
k@V#HC{t class assignment
I^D0<lHl~ {
w1r$='*I T value;
d t_e public :
m
41t(i assignment( const T & v) : value(v) {}
'Hw4j:pS template < typename T2 >
m*Lo|F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#]9hTa IR } ;
9AHSs,.t lv]quloT YD\]{,F| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*:_P8G; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q/ZkW +R6a}d/K ][d,l\gu+s 'xnnLCm. class holder
X<]qU3k5 {
HRB[GP+ public :
Rrg8{DZhv template < typename T >
(vc|7DX M assignment < T > operator = ( const T & t) const
iEIg: {
8!mc@$Z return assignment < T > (t);
>`'O7.R }
/RT%0! } ;
p_{("zQ at6149B\) #`;/KNp 9 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:
NOt@M T@[! A); static holder _1;
f?56=& pHY Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$Z?\>K0i +Llo81j& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
at|g%$% 而不用手动写一个函数对象。
6_gnEve
h <?h%k"5 Lq (ZcEKo LZ U$ 四. 问题分析
9b;A1gu 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_N'-}# 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。
>^$2f&z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
LO:fJ{ - 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
eKN$jlg 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J:j<"uPm F7MzCZvu 五. 问题1:一致性
PUdM[-zjh 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?|
;n6b%,s 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}P9Ap3? 1mH%H*# struct holder
.>pgU{C`! {
zf [`~g //
Vp}^NNYf template < typename T >
&v!WVa? T & operator ()( const T & r) const
GiFXX {
Q;u SWt<{ return (T & )r;
]3Dl)[R
}
,xI%A,
(,; } ;
;heHefbvvd B[5r|d' 这样的话assignment也必须相应改动:
CO?Xt+1hR nZy X_J,Vd template < typename Left, typename Right >
al&(-#1 class assignment
{@Y {
`^9(Ot $ Left l;
ILwn&[A0 Right r;
&<pKx! public :
a j\nrD1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<3okiV=ox template < typename T2 >
17.x0gW, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zsXoBD\h } ;
J#2!ZQE
3 Yw;D:Y( 同时,holder的operator=也需要改动:
5 BtX63 _-~`03 `! template < typename T >
S8,Z;y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
sJ
z@7. {
LjB;;&VCn return assignment < holder, T > ( * this , t);
8Q{9>^ }
l8h&|RY[ >q~l21dUi 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。
,Gk}"w 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=*vMA#e 2[fN\e{ return l(rhs) = r;
X+k}2HvNG 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。
Wu6<\^A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
U-kVNBs Q7X3X, template < typename Tp >
`qVjwJ!+ class constant_t
@4$\
5%j {
%ir:ASk const Tp t;
Va
VN public :
J?UQJ&!@O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Z?Hs@j template < typename T >
G~7 i@Zs const Tp & operator ()( const T & r) const
gb=/#G0R {
6 15s5ZA return t;
F0vM0e- }
?ULo&P[ } ;
z+ a%5J !2UOC P 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
P|tNL}2`; 下面就可以修改holder的operator=了
`+:.L>5([ !HeSOzN template < typename T >
G`fC/Le assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
/walu+]h {
*+'2?* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(+<1*5BEkT }
u]+~VT1C,3 .\0isO 同时也要修改assignment的operator()
W|:lVAP.|} hI?sOR! template < typename T2 >
~ 9)"! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
fb~=Y$| 现在代码看起来就很一致了。
+
b$=[nfG -x8nQ%X 六. 问题2:链式操作
p!O(Y6QM 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}]n$ %g( 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。
+Q=1AXe 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。
`LAR@a5i 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。
l
{jmlT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[.hyZ}B h_1T,f( template < typename T >
c gzwx struct result_1
uXDq~`S {
g,o?q:FL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'0y9MXRT } ;
"<_0A f] \)K^=jM 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
I):!`R., DypFl M* template < typename T >
?m$a6'2-,J struct ref
Uj+j}C {
@' ;B_iQ typedef T & reference;
b^D$jY } ;
X|0R=n] template < typename T >
\<}&&SuH struct ref < T &>
f7h*Vu`> {
/!^&;$A' typedef T & reference;
XU/QA
[K } ;
M?b6'd9f aLJ(?8M@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
)ZrS{vY )o-Q!<*1 template < typename T >
t#%R
q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'>$]{vQ3 {
MX4]Vpv return l(t) = r(t);
b@3_L4~ }
.q&'&~!_ 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。
k+I}PuG 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
D+_oVob\ ~4P%%b0,o 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
K=!Bh* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
n,$IfC" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[=B$5%A +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V $z}
K 最后的布局是:
pV4Whq$ Add
mUS_(0q / \
OHiQ7#y Divide 5
lds-T / \
8-y{a.,u. _1 3
x(<(t:?o 似乎一切都解决了?不。
%IC73? 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。
=+t^ f 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。
s"Pf+aTW 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:
n,B,"\fw >^XBa*4;Y template < typename Right >
P/EM : assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
J|'7_0OAx Right & rt) const
Fu&EhGm6 {
L\y;LSTU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6#IU* }
/axIIfx- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
ui (^k $ 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。
It2" x; 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。
<SI}lQ'i 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。
/-#I_>:8' 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。
Sz H" 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?
&\apwD 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:
/-bO!RTwf aW!@f[%~F template < class Action >
A:7k+4 class picker : public Action
JK.ZdY% {
(@iMLuewK public :
^"J8r W6[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
QWMdn // all the operator overloaded
1"pw } ;
`,Ph/oM *N{emwIq 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。
H\XP\4#u 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:
x3PD1JUf YZ%Hu) template < typename Right >
P-ri=E}> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
TDd{.8qf {
6xD#? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1Bpv"67 }
ew"v{=X `'V4PUe Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
EvOJ~'2 Y% 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。
J!:SPQ eds26( template < typename T > struct picker_maker
#>j.$2G> {
XoA+MuDzpo typedef picker < constant_t < T > > result;
,=l7:n } ;
tU_y6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
irN6g#B?
{
i+gQE! typedef picker < T > result;
3E3HL7 } ;
,\qs4& $V1;la! 下面总的结构就有了:
K~22\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。
6ND`l5
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。
ei
rzYt picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4C FB"?n0 至此链式操作完美实现。
Q'%PNrN W3iZ|[E; {'U
Rz[g 七. 问题3
:>+s0~ 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。
G#MdfKH H"qOSf{ template < typename T1, typename T2 >
@-+Q#
Zz` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rL}YLR {
8=]Tr3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R58-wUto }
n_'s=] ~ ;pnD0bH 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:
ij? "_`F\DGAZu template < typename T1, typename T2 >
$^@ ) struct result_2
y~75r\"R {
^$t7+g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6oBfB8]:d } ;
>Jp:O
7 r3>i+i42 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?
8jyG"%WO 这个差事就留给了holder自己。
.jj$ Kh q] QR>gt; U*3uq7 template < int Order >
6H'HxB4 class holder;
/z}~zO template <>
Q:5KZm[ [ class holder < 1 >
Ox@sI:CT {
1bH;!J public :
D:Zy template < typename T >
X$yN_7|+ struct result_1
3"O>&Q0c {
U4cY_p? typedef T & result;
&8z[`JW,T } ;
hEw-
O;T0 template < typename T1, typename T2 >
og0*Nt+ struct result_2
gH G {
NOp609\^ typedef T1 & result;
V
=-WYu } ;
xKFn.qFr template < typename T >
7PkJ-JBA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y*!qG {
yR4|S2D3xn return (T & )r;
u?+Kkkk }
EI^06q4x template < typename T1, typename T2 >
^.>jGI%rB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(7 r<'' {
?]x|Zy return (T1 & )r1;
U{VCZ*0cj }
PTEHP } ;
f-%NaTI [w -l? template <>
F}=aBV|- class holder < 2 >
##4GK08! {
'z$Q rFW public :
Jm42b4 template < typename T >
bP^Je&nS* struct result_1
NM06QzE {
ZfB"
E typedef T & result;
YJo["Q } ;
E>}4$q[r template < typename T1, typename T2 >
X_7UJ
jFw" struct result_2
qs QNjt {
+Xemf? typedef T2 & result;
OD5m9XS } ;
DS'n template < typename T >
~}+Hgi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o0pII )v {
h}xeChw] return (T & )r;
;
k)@DX }
3:C oZ template < typename T1, typename T2 >
*Q,0W:~- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
z-b*D}& {
K=,F#kn return (T2 & )r2;
3#TV5+x*"` }
GxKqD;;u?= } ;
M6}3wM*4 '60 L~`K K5XK%Gl" 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
IhA* " 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(e[}/hf6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q_Gi]M9 r3\cp0P;s return l(i, j) = r(i, j);
DuOG { 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)'4k|@8| #/Eb*2C`b return ( int & )i;
z5r$M return ( int & )j;
TqddOp 最后执行i = j;
y8rm 可见,参数被正确的选择了。
/<]{KI ?G-e](]^< _C`K*u
6Z< sUU{fNC6| x(eb5YS 八. 中期总结
1SR+m>pL 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:
r}jGUe}d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
k0Uyf~p~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!H}vu]R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t>[KVVg
W (4Zts0O\ /\WQxe <0PT"ij P`e!Z: 6CMub0 九. 简化
"1HRLci 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。
k+DR]icv 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
'FS?a 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:
:M6+p'`j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
uI DuGrt +-*/&|^等
G3{=@Z1 2. 返回引用。
1rDqa(7 =,各种复合赋值等
=%>oR 3. 返回固定类型。
NwZ@#D#[ Y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(bh95X 4. 原样返回。
6MxKl
D7kl operator,
Yl.0aS 5. 返回解引用的类型。
npNB{J[ operator*(单目)
/*c\qXA5 6. 返回地址。
as>L[jyG/ operator&(单目)
4X*>H 7. 下表访问返回类型。
HVC>9_:] operator[]
PK4iuU`vh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
BouTcC operator<<和operator>>
oun;rMq \R3H+W 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。
UF@XK"> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
P'O#I}Dmw< W[^qa5W<FB template < typename Left >
lf!FTm7 struct value_return
C(K; zo*S( {
m]cHF.:5 template < typename T >
;JRs?1<=' struct result_1
q.()z(M7 {
v= N!SaK{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
s$a09x } ;
iIP8`!
O [V)
L template < typename T1, typename T2 >
/mK?E5H'r1 struct result_2
L^{|uP15N {
PtTH PAKj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5=1^T@~#& } ;
D2,z)O%VK } ;
wWp(yvz =lVK IW u@4V7;L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
P(K>=O MXyaE~LK 下面我们来剥离functor中的operator()
hsw9(D>jp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
e A}%C.ZR O1`9Y}G(r return l(t) op r(t)
?Sb8@S&J return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G7CG~:3h+ return op l(t)
zH*KYB return op l(t1, t2)
%zOh return l(t) op
d%0~c'D8a return l(t1, t2) op
MX ;J5(Ae return l(t)[r(t)]
FEJ~k1z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
EMc;^ d !Lh^oPT"I 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.U_W 单目: return f(l(t), r(t));
O/!bG~\Y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Tr#V*.x 双目: return f(l(t));
5P'p2x#U return f(l(t1, t2));
c-Pw]Ju 下面就是f的实现,以operator/为例
+L5\; QzAK##9bfa struct meta_divide
=dx1/4bZl| {
!XzF67 template < typename T1, typename T2 >
> z^# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
V._(q^ {
Ii:>xuF& return t1 / t2;
{iq3|x2[ : }
-<_Ww\%8M } ;
?SC[G-b Hp(D);0+) 这个工作可以让宏来做:
XduV+$03 E(i[o? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
EFc-foN template < typename T1, typename T2 > \
g9Yz*Nee< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f
+hjC 以后可以直接用
JXj8Br?Z@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"{D|@Bc 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
h48SItY (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。。。)
E!O\87[ {$1J=JbE !L95^g 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
h)me\U7UC Q(o!iI:Gts template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g38&P3/ class unary_op : public Rettype
,p9i% i {
I=!rbF;Z Left l;
l]]l public :
+GAf O0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"rAY.E] oY=q4D template < typename T >
s<]&*e&}? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-uH#VP{0M {
?r2 #.W return FuncType::execute(l(t));
$8crN$ye }
0=="^t_ c1xrn4f@a template < typename T1, typename T2 >
*;XWLd# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y+3!f#exm {
$:of=WTY( return FuncType::execute(l(t1, t2));
8#D:H/`' }
`4 y]Z) } ;
8#&q$kE $v b,P( W@2vjz 同样还可以申明一个binary_op
e9E\% p l)-Mq@V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@K:N,@yq class binary_op : public Rettype
1>Q'R {
A4QcQ" Left l;
W8g'lqc| Right r;
h},oF!, public :
p\Lq}tk< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{W\T"7H SAY
f'[|w template < typename T >
:h1pBEiH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zW8*E E+, {
d`
Sr4c return FuncType::execute(l(t), r(t));
+B|7p9qy }
28OWNS
M= :5yV.7 template < typename T1, typename T2 >
cc44R|Kr$$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O6]. *25 {
>5
b/or return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5IKL#V`3a }
Ux2U*a; } ;
b5:op@V \sA*V%n }!i` 0p 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
NS C/@._ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"<i SZ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
CD0VfA>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。
)RsM!} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
dXn%lJ 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。。。
5TUNX^AW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
s9oO%e< 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)
LG]3hz9^9 下面是修改过的unary_op
&5t :H 8b -xD*tf* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
aV1lJ;0 class unary_op
Hk7K`9 {
,pBh`av Left l;
T$=4O9G Q7bq
public :
BN,>&1I
lHB) b}7E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[ REf>_R C}5M;|%3) template < typename T >
2ij#
H
; struct result_1
w-$[>R[hw {
1=2^90 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u
z\0cX_ } ;
q/1Or;iK (.3'=n|kE template < typename T1, typename T2 >
CCDDK L]N: struct result_2
4ujvD ^ {
V#q}Wysft typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MP>n)!R[` } ;
e &9F\e @uH#qg7 template < typename T1, typename T2 >
_DP|-bp D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~svO*o Wa {
A4mSJ6K] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
OJb*VtZz5R }
s:y
^_W)d #&,H"?" template < typename T >
rp7W
}P+uU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#hw/^AaD- {
b.2J]6G
return OpClass::execute(lt(t));
3_5XHOdE }
<f~Fl^^8 Bf4%G,o5 } ;
a1N!mQ^ Wd(86idnc }vt%R.u 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
v0l_w 好啦,现在才真正完美了。
$WW)bP
d4^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
D';eTy Y #:ns64| template < typename Right >
;,OfJ'q^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;\%sEcpT {
RD<75]**{ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@o e\"vz }
<1~^C 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
%"A_!<n@*` [{&jr]w`| q\9d6u=Gm I]}>| o'%eI 十. bind
}PeZO!K 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,,=apyr#& 先来分析一下一段例子
sP$Ks#/ tu%[p 4
>adV(V< int foo( int x, int y) { return x - y;}
Ov9Q?8KzM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@=uN\) 1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$1*3!}_0 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
gH:ArfC 我们来写个简单的。
Wf>^bFb"$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
t0m*PJcF 对于函数对象类的版本:
x|~zHFm6 $GF]/;\m template < typename Func >
5@u~3jPd struct functor_trait
^O%9yEo {
kB\kpW typedef typename Func::result_type result_type;
$(HjI
\%l^ } ;
?$%%Mp( 对于无参数函数的版本:
3 EYiQ` yqSY9EX7 template < typename Ret >
"2Op[~V struct functor_trait < Ret ( * )() >
p/]s)uYp$ {
%"Db? typedef Ret result_type;
2'{}<9 } ;
-)w]a{F 对于单参数函数的版本:
:mv`\ S]2 {ZDP template < typename Ret, typename V1 >
xX@FWAj struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
N?23 m`3 {
t;#Gmo typedef Ret result_type;
CB*/ =Y } ;
hG Apuy 对于双参数函数的版本:
M$&>5n7 #s+X+fe template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
,{<p struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
d\]O'U)s {
Bh` IXu typedef Ret result_type;
^@.G,u } ;
Gq]d:-7l 等等。。。
]h~o],: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
D[>W{g
$ ^9ng) template < typename Func >
2@MN]Low struct func_return
J gi
Iq
{
6[==BbZ template < typename T >
,d
7Z struct result_1
+8^_D?*\n {
^g!B.ll` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A4_>LO_qL } ;
:)P<jX-G ,$Tk$ template < typename T1, typename T2 >
Vm!i struct result_2
eoJ]4-WFq {
\p6 } typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v["3 } ;
wOHEv^, } ;
.s};F/(diD dERc}oAh( * bZ\@Qm 最后一个单参数binder就很容易写出来了
F 1} 'TX M{RGw template < typename Func, typename aPicker >
K}2Npo
FS class binder_1
sb'p-Mj {
aJ2H.E Func fn;
wD=am aPicker pk;
R{<Y4C2~ public :
BLW]|p|1: ]p$zvMf} template < typename T >
\GHOg.P struct result_1
37KU~9-A {
T}2:.Hk:N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*g$agyOfh } ;
X')S;KW $,P\)</VR template < typename T1, typename T2 >
=>YvA>izE struct result_2
!`C%Fkq {
dzxI QlP typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r{V.jZ%p'Z } ;
h[H%:743 Ej|A
; &E binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m0Z7N5v) 1NGyaI template < typename T >
~'[jBn) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_m7co : {
)KE_t^$ return fn(pk(t));
M c@GH }
)l{A{f6O template < typename T1, typename T2 >
bs:QG1*. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2[BA(B {
uRGB/ju^E return fn(pk(t1, t2));
,TJ/3_ lH }
=kO@ Gk? } ;
5Jw"{V?Ak fKYKW?g;)Z H PTHF 一目了然不是么?
Y^5"qd|` 最后实现bind
x-4J/tm LT(?#)D
TMY{OI8 a template < typename Func, typename aPicker >
>D3zV.R picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5U;nhDmM {
5m3'Gt4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/Tcb\:`9 }
^yD"d =z 1<ehV
VP 2个以上参数的bind可以同理实现。
9,KVBO 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。
O,]_ tp 44<v9uSK 十一. phoenix
r?afv.@L2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<THUsY`3P& xiJz`KD& for_each(v.begin(), v.end(),
V^ Y*xZ (
'ucGt do_
h=Oh9zsz8 [
X{s/``n cout << _1 << " , "
(L:`ojiU ]
'XEK&Yi1 .while_( -- _1),
#!Ze\fOC cout << var( " \n " )
?KCxrzf )
x57'Cg \ );
-sx-7LKi VlV)$z_ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
excrXx 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
:SQLfOQ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
L-MiaKc L 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Lv^a+' v2(U(Tt fX""xTNPi template < typename Cond, typename Actor >
9yDFHz w class do_while
p/4S$
j#Tn {
,?fN#gc : Cond cd;
rQ
&S< Actor act;
FQQ@kP$. public :
`TAcZl=8 template < typename T >
6l<1A$BQ struct result_1
I=K[SY,]9 {
4%%B0[Wo_O typedef int result_type;
Xv8fPP( } ;
bt0djJRw Gk{W:866 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
V!H(;Tuuo ]}/mFY?7 template < typename T >
|o|gP8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yI lV[_ {
F1E.\l do
*|@+rbjVC {
|z T%$ act(t);
*WD;C0?z }
N: A3kp while (cd(t));
5nY9Ls(e return 0 ;
CN-4- }
H
kSL5@ } ;
k RQ~hRT6 xa'
nJ"f; 9y;y7i{>? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
xp~YIeSg 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。
8IpxOA#jQ 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。
HKM~BL
"X 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。
t2Ip\>;9f 下面就是产生这个functor的类:
}z8{B3K B,w:DX P4i3y{$V template < typename Actor >
KU*`f{| class do_while_actor
^P]?3U\nj {
7:# Actor act;
O{Dm;@J-aM public :
*O!T!J do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>pN;J)H 7N!tp,? template < typename Cond >
_w\Y{(k picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q"P5,:W } ;
_s2m-jm7 {(_B H\ {E%7^h- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
fm[_@L%
x 最后,是那个do_
v/]Qq lt&$8jh OTnu{<.a class do_while_invoker
%3ou^mcj {
7s0)3HR} public :
.MzOLv template < typename Actor >
mu 2
A% "7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\nrgAC-b {
=DGn,i9 return do_while_actor < Actor > (act);
44Q6vb? }
'" ^ B&W } do_;
UwZu:[T6H :U!'U;uQ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]jZiW1C*a 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(zjz]@qJ 最后来说说怎么处理break和continue
bELIRM9 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。
71JM
[2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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