一. 什么是Lambda
',c~8U#q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
e,,O 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,
UOk\fyD2[ $
nHD,h bAbR0) TkJ[N4'0 class filler
#f<v% {
a HVzBcCPh public :
#y[U2s Se void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I~:gi@OVV } ;
u88wSe<\X !?v_. !LzA 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:
G[`1Yw$ o+B) @Ns[qn;9 6i2%EC9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
L7d1)mV 0{g*\W*+~ |Fi5/$S. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1`YU9? (0B?OkQ DzQ cP D_=.& 二. 战前分析
&w#! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
c!_c, vwrn 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
?C#E_ ~MBPN4r #c5jCy}n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N+h05` /* --------------------------------------------- */
l?=\9y vector < int *> vp( 10 );
D}q"^"#T transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"4;nnq /* --------------------------------------------- */
_'LZf=V0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-(t7>s /* --------------------------------------------- */
pF4Z4?W int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;8eKAh /* --------------------------------------------- */
__2<v?\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P RWb6 /* --------------------------------------------- */
Qr9;CVW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
y TD4![
fT|A^ UXs)$ xC,x_:R` 看了之后,我们可以思考一些问题:
bh<;px- 1._1, _2是什么?
Vv45w#w; 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。
+.Ij%S[Px5 2._1 = 1是在做什么?
e=WjFnK[x7 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。
FO5a<6 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。
C+llA }Nsdk',} sl `jovT[Y 三. 动工
p,goYF?? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>
[J. 8 {V9)U dF\#:[B V`1,s~"q template < typename T >
d<6F'F^w.7 class assignment
1^4:l!0D {
PDuc;RG T value;
DK\XC%~m public :
\xj;{xc assignment( const T & v) : value(v) {}
+yp:douERi template < typename T2 >
F5Z,Jmi^M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
d=PX}o^ } ;
_r*\ BM8y jYFJk&c \&5V'; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
MQQm3VaKS 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]xr0] W&IG,7tr Wn'a' { aUnOyX_ class holder
[mA-sl] {
A^>@6d $2 public :
qcS.=Cj?) template < typename T >
#GE]]7:Na assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q$c6l[(g {
;:fW]5"R return assignment < T > (t);
rG}e\ziKuj }
FfdB% } ;
6
Rl[M+Q [OW <<6 Do/R.Mgy* 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:
YV<y-,Io |oi+|r static holder _1;
#wI}93E Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
d+
jX49Vt _x!idf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
a%T`c/C
而不用手动写一个函数对象。
#;]#NqFX X.eOw>. rm8Ys61\= H#~gx_^U 四. 问题分析
"lI-/G 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
b"z%.j 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。
Y~WdN<g 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:&IHdf0+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jYHn J}< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H648 [H[k s-$Wc)l 五. 问题1:一致性
<+_XGOt0< 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
>R+-mP!nj 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X
zJ#)}f {^WK#$] struct holder
@>)VQf8s1 {
-&Z!b!jN //
+/~]fI template < typename T >
Xp:A;i9 T & operator ()( const T & r) const
/jG?PZ=m {
}a7d(7 return (T & )r;
mn7I# ~ }
R2,9%!iiX } ;
J~m$7T3Af b/M/)o!C 这样的话assignment也必须相应改动:
r5}p . um.ZAS_kmc template < typename Left, typename Right >
S&_03 class assignment
'D+xs}\ {
}QFL Left l;
YThVG0I = Right r;
W,xdj! ^t public :
,/\`Rc^n assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oY)eN?c template < typename T2 >
h>/teHy / T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?zW'Hi } ;
A2|Bbqd KD kGQh#9 同时,holder的operator=也需要改动:
V<QpC5 b^/u9 template < typename T >
)|~&(+Q?] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
qyz%9 9 {
B\J[O5}, return assignment < holder, T > ( * this , t);
j&8YE7 }
6}^x#9\ y2A\7&7 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
@t%da^-HS" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.U!EA0B 7=P)` @ return l(rhs) = r;
M| (VM=~ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
K4Q{U@ZJ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
>w3C
Ku< h4hAzFQ.s template < typename Tp >
?"yjgt7+y class constant_t
!j6k]BgZ {
s41%A2Enh const Tp t;
<Wn~s= public :
+ -<8^y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[vi
=^ template < typename T >
2{ F-@}= const Tp & operator ()( const T & r) const
|]&3*%b@ {
>z<L 60S return t;
q,P.)\0A }
/!]K+6>u } ;
7X$CJ%6b Et 0gPX- 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'.v;/[0 下面就可以修改holder的operator=了
-wn-PB@r 56pj(}eq template < typename T >
G4|C227EO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+ ~V%R{h {
T<uX[BO-a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
([8*Py| }
`oxBIn*BD f#s 6 'g
同时也要修改assignment的operator()
)z7CT|h7S Otq3nBZ template < typename T2 >
IVxJN(N^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[G_ ;78 现在代码看起来就很一致了。
4e#g{, G#7*O` 六. 问题2:链式操作
*). 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z
0?Me H# 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。
C6e5*S 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。
hC$e8t60 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Es[3Ppz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lMgguu~qg AF:_&gF template < typename T >
L'wR$ struct result_1
Hcf"u&% {
gW~YB2 $ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a!o%x } ;
RPX.?;": JAxzXAsAR 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:
g3ukx$Q{> C^$E#|E9 N template < typename T >
)v(rEY struct ref
"-:H$ {
,zjz "7' typedef T & reference;
Y~Uf2(7b5 } ;
/
B!j`UK template < typename T >
pW[TufTa struct ref < T &>
q>%B @' {
v}!lx)# typedef T & reference;
%RW*gUvc] } ;
Ja1 `S+ `@y~ JNf! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
CV[ 9i J{4=:feIC? template < typename T >
$}4ao2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D?BegF {
rw)!>j+&A return l(t) = r(t);
Eq_@xT0> }
1Ne;U/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
kiF}+,z" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
IfH/~EtX W2<'b05 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
'z91aNG] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5]G%MB/|$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U2`:' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
VK/L}^=GOO 最后的布局是:
U9BhtmY Add
%]F/!n / \
hGKQK
^bn Divide 5
Wt%Wpb8 / \
/\,3AInLb _1 3
I?1BGaAA 似乎一切都解决了?不。
blomB2vQ 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。
ce$[H}rDB 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
ea{zL OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
%S%UMA. V1,p<>9 template < typename Right >
gR/?MJ(v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2 6}3 Right & rt) const
q"269W: {
~;b}_?%o return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9<&*iIrM }
kh}h(z^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
\E c*Gq?. XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
n:a~=^IV 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
MHp:".1 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Ho#nM_ q 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
zjH8S 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
D_(NLC 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`)$G}7cRUH 8i^
./P template < class Action >
E;H9]*x/ class picker : public Action
pa^_D~ {
H{*rV>% public :
LT)I
?ud picker( const Action & act) : Action(act) {}
VOYQ<tg // all the operator overloaded
ydVDjE
Y } ;
Jr'a_(~ +b_[JP2 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。
X6}W] 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:
]?V:+>t= 07=I&Pum template < typename Right >
S5gBVGh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
qQfNT. {
7`7 M4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rPr]f; }
,dd1/zm ml2/}} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
AP`1hz4].- 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。
'PrBa[% GfSD%" template < typename T > struct picker_maker
h}tC+_"D {
@[v,q_^8 typedef picker < constant_t < T > > result;
R:l &2 } ;
\(`2 @ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|7KWa(V5I {
>tkz%;6 typedef picker < T > result;
Sz|kXk6&9 } ;
p5"pQeS %Cj_z 下面总的结构就有了:
:W>PKW`^ 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。
=i}lh}( 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。
2xUgM}e picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"3 ++S 至此链式操作完美实现。
GwA\>qXw \HrtPm`e cBbumf 9C 七. 问题3
-cJ,rrN_9 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。
|Ch,C }Z\S__\9 template < typename T1, typename T2 >
PZ#up{[o ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BK)<~I {
*Ej;}KSv return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0nBDF79 }
}%c>Hh |Y6;8e`H 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:
_B^X3EOc Xk'Pc0@a template < typename T1, typename T2 >
'
-9=> struct result_2
B[h^] k {
unqUs08 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\N-3JO Vy } ;
F+NX
[ .nNZdta&= 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?
$y.0h( 这个差事就留给了holder自己。
#Muh|P]%\ 7;Lv_Y"b pUqNB_ template < int Order >
O8>&J-+2 class holder;
raSga'uT; template <>
+84
p/B# class holder < 1 >
p(="73 {
AEx VKy public :
:.=j)ljTx template < typename T >
eU`O=uE struct result_1
f.%3G+ {
+Q"~2_q5/; typedef T & result;
$;$vcV9* } ;
bJ9*z~z)e template < typename T1, typename T2 >
Tb;,t=;u struct result_2
*_J{_7pwe {
zN;P_@U typedef T1 & result;
!;vv-v,LQ } ;
3 G<4rH] template < typename T >
@PLJ)RL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H2Z
e\c {
8sBT&A6&j return (T & )r;
,uNJz -B8 }
dIh+h|: template < typename T1, typename T2 >
RL\?i~'KH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<}'=@a {
L<iRqayn return (T1 & )r1;
;!=i|"PG }
X@:Y. / } ;
?*xH
HI/ ypGt6t(; template <>
CCt\[hl class holder < 2 >
<]DUJuF-M {
j_h:_D4 public :
_Yp~Oj template < typename T >
^A=tk!C struct result_1
hosY`"X {
]jiVe_ OS< typedef T & result;
Zo^]y' } ;
'/X]96Ci7 template < typename T1, typename T2 >
!J!&JQ| struct result_2
_emW#*V {
n53c}^ typedef T2 & result;
3HuGb^SNg } ;
6rD]6#D template < typename T >
E8R;S}PA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S-3hLw&? {
)[M:#;,L return (T & )r;
":s_O. }
WcM\4q@ template < typename T1, typename T2 >
>KdV]!H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZvT>A#R;l~ {
u^JsKG+,: return (T2 & )r2;
i'>5vU0?3 }
)cP)HbOd= } ;
4 83rU T2.[iD!A L1DH9wiQi 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> >。
&dK!+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f^"pZS 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
FY^Nn N]|>\ return l(i, j) = r(i, j);
5U+4vV/* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
O1t$]k: kcg\f@d$ return ( int & )i;
`=,emP&(H& return ( int & )j;
M;OMsRCVO 最后执行i = j;
LGW_7&0<< 可见,参数被正确的选择了。
&(32s! qH hLk6Hqr7 %OO}0OW mb1c9 V?wV*]c 八. 中期总结
3b]M\F9 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)\^*tkz7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
BbCO K 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
h4F%lGot 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3/Z>W|w#w ez*QP|F*9 t:vBVDkD Sx e6& ^i!6z2/ v0E6i!D/ 九. 简化
|K-` 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。
|vGHh zZ| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Pgy[\t 2K 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:
6W=V8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7C3YVm6g +-*/&|^等
R(VOHFvW6 2. 返回引用。
2ag8?# =,各种复合赋值等
vxI9|i 3. 返回固定类型。
P#XV_2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NY^0$h 4. 原样返回。
i-5,*0e6m operator,
,R<9yEWm 5. 返回解引用的类型。
IVxZ.5:L$ operator*(单目)
1TGRIe) 6. 返回地址。
*0eU_*A^zO operator&(单目)
ty pbwfM] 7. 下表访问返回类型。
>X05f#c"v/ operator[]
pe+h8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
GbL1<P$V operator<<和operator>>
9jEH"`qqk .1{{E8Fj OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
nR*'
3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Km%L1Cd] MsP6C)dz template < typename Left >
wB \`3u4 struct value_return
b7Z o~Z {
(4A'$O2 template < typename T >
[x>Ju&))$ struct result_1
9CeR^/i {
6:Z8d%Z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tLfhW1" } ;
Cgh84
2% NE8W--Cg| template < typename T1, typename T2 >
tB,(12@W struct result_2
sTlel& {
DyGls8<\! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-YKy"
} ;
]FTi2B{}H } ;
>5L_t ~qGW94 @CL#B98jl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1H/I- 'EAskA]* 下面我们来剥离functor中的operator()
Kmx^\vDs 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Hy[: _E M%!;5 return l(t) op r(t)
D5?8`U
m= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
n%J=!z3 return op l(t)
BrwC9: return op l(t1, t2)
k_0@,b3 return l(t) op
!#O[RS return l(t1, t2) op
Hn(1_I%zF return l(t)[r(t)]
AO|9H`6U6F return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
o5F:U4sG `**{a/3 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:
<c pck 单目: return f(l(t), r(t));
tULGfvp return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
PKSfu++Z 双目: return f(l(t));
c8JW]A`9b) return f(l(t1, t2));
4Qfsxg 下面就是f的实现,以operator/为例
t n5 o"
,8 struct meta_divide
d)YlD]I {
3 J04 $cD template < typename T1, typename T2 >
}:Z A) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
7D#y {
iT4*~(p 3 return t1 / t2;
bhpku=ov }
U-u?oU-.' } ;
)P:^A9&_n= IFX$\+- 这个工作可以让宏来做:
cZ?QI6|[ d-UeItyW* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;J 5z template < typename T1, typename T2 > \
P)=.Du) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<GNLDpj 以后可以直接用
vv @m{,7#Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.="XvVdkp 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
fq6%@M~ (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。。。)
==5F[UX n_e'n|T ?W'p&(; 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
3N+lWuE}K cj8cV|8@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m,E$KHt ( class unary_op : public Rettype
+JU, ^A#X {
Lqj
Qv$ Left l;
U4pIRa)S public :
!SQcV' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|/*Pimk F`nQS&y template < typename T >
Z nc(Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e yJ07 {
GlAI~ \A return FuncType::execute(l(t));
a[O6xA% }
1q;v|F Nujnm$!,Q template < typename T1, typename T2 >
=#b@7Yw: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-Ks>s {
dq[h:kYm return FuncType::execute(l(t1, t2));
FLqN3D=yQ }
f
V. c6 } ;
!.]JiT'o :jLL IqhB q!5:M\ 同样还可以申明一个binary_op
%SM;B-/zHt +J X;T(T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
senK(kbc class binary_op : public Rettype
@LKQ-<dZG {
\n)',4mY Left l;
Zh<;r;2 Right r;
)|F|\6:ne public :
+T+@g8S binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h4?x_"V" FRBu8WW0L template < typename T >
n{;j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
afEa@et' {
fGo4&( U return FuncType::execute(l(t), r(t));
g>@JGzMLP }
=?fz-HB $<^t][{ template < typename T1, typename T2 >
Dm>"c;2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IU%|K~_n {
NI >%v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
):D"LC }
,^#Jw`w^ } ;
y/lF1{}5 *gbK
:*_J E
$@W~).! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
u/zBz*zh 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:S+K\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
[. 5m}V 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
T #\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~&?bU]F 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
x *Lt]]A 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ff"wg\O4 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
%@/^UE: 下面是修改过的unary_op
J-F".6i5 jVj5 ; } template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
XIeLu"TSL class unary_op
~Iu! B
Y {
ggr Left l;
\hB BG8=& <uH8Fivb public :
@;Ttdwg#J 6o3
bq| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mPV<a&U kSQ8kU_w+ template < typename T >
'|C3t!H` struct result_1
ly[LF1t {
E$e7(D typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~4S$+*'8 } ;
3FEJ
9ZyG b'H'QY
template < typename T1, typename T2 >
RpHlq struct result_2
c?p^!zG {
24mdhT| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H"C'<(4*\ } ;
]n22+]D _"DS?`z6 template < typename T1, typename T2 >
4`IM[DIG~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OZ,kz2SF# {
/HC:H,"i return OpClass::execute(lt(t1, t2));
L[` l80 }
Wgq|Q* OG,P"sv template < typename T >
sGvbL-S-f: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\U~4b_aN {
${+u-Wfau return OpClass::execute(lt(t));
c8qr-x1HG }
y}Ky<%A!P e%4?-{( } ;
TOYK'|lwM z3fv}_\z bf3!|Um 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
L"L3n,%F 好啦,现在才真正完美了。
&J[a.:.. 现在在picker里面就可以这么添加了:
Pf?kNJ*Tv) *dzZOe>, template < typename Right >
E*_^+ % picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
));#oQol9 {
5sD,gZ7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g;IlS*Ld }
T)C@6/ 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。
da{]B5p\
$EMOz=)I# s:`i~hjq g(DD8;]w< <_tmkLeZf 十. bind
G4&s_M$ 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。
DA=U=F 先来分析一下一段例子
W+nu=iQ! J3Mb]X)_} e5=d
Ev int foo( int x, int y) { return x - y;}
9N]Xa bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7*'/E#M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(z?HyxRT 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。
]' mbHkn68 我们来写个简单的。
\/-c) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.J#'k+> 对于函数对象类的版本:
aD/Rr3v> LzygupxY! template < typename Func >
^\)a[OWp struct functor_trait
HDyf]2N*N {
k#*-<1 typedef typename Func::result_type result_type;
`S&a.k } ;
'X~tt#T 对于无参数函数的版本:
fSh5u/F! kH!Z|Ps?R template < typename Ret >
*P()&}JK struct functor_trait < Ret ( * )() >
NOz3_k {
@0`A!5h?u typedef Ret result_type;
TFVQfj$r } ;
:dmE/Tq 对于单参数函数的版本:
FR(W.5[ =O/Bte. template < typename Ret, typename V1 >
vNv?trw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T}~TW26v {
BT{;^Hp typedef Ret result_type;
J=V } ;
yr]ja-Y 对于双参数函数的版本:
\}-4(Xdaq y)f.ON36I template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!`ol&QQ# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1I Yip\:lS {
D+8d^-: typedef Ret result_type;
w$gvgz } ;
R^Rc!G} 等等。。。
p<R:[rz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fBO/0uW r4.6W[|d template < typename Func >
T&U}}iWN struct func_return
eK8H5YE {
Gk;YAI template < typename T >
)W@ug,y struct result_1
6|97;@94 {
PN}+LOD<t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#mH@ /6,#[ } ;
:,BAw , 5Iu5N0cn template < typename T1, typename T2 >
bT,:eA struct result_2
|@ mz@ {
&|SWy
2N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]A4=/6`g?b } ;
{+N<
9(O } ;
Z:b?^u4. AZ:7_4jz 3qYGEhxv 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Z[vx0[av& 6)HmE[[F template < typename Func, typename aPicker >
D)* class binder_1
O5dS$[`j\p {
<H[w0Z$ Func fn;
{1GJ,['qL aPicker pk;
;qx#]Z0 < public :
8&QST!JGSX %wD#[<BGn> template < typename T >
yCX5
5: struct result_1
l\U
Q2i {
37bMe@W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Iil2R}1 } ;
WR+j?Fcf !0
7jr%-~ template < typename T1, typename T2 >
d[9,J?'OQ struct result_2
s"L&y <?) {
uH_KOiF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'.}}k!# } ;
w7)pBsI ~Ps *i]n( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
GT>'|~e <J%qzt} template < typename T >
E4#{&sRT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QE]@xLz {
l;F"m+B!$ return fn(pk(t));
b3NIFKw }
x/QqG1q template < typename T1, typename T2 >
s|YH_1r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h yrPu_
{
+]l?JKV return fn(pk(t1, t2));
uJ`N'`Z }
M-WSdG[AJ } ;
ulR yt^bx| SH*'< ^Z (cVg 一目了然不是么?
/E>;O47a 最后实现bind
f5}afPk ;H$Cq'
I
D2e-b template < typename Func, typename aPicker >
yoE-a
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|$.?(FZYu {
z:'m50' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
D@=]mh6vl }
~tUZQ5" L
K&c~
Uy 2个以上参数的bind可以同理实现。
j/v>,MM 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。
P0N/bp2Uy /Qgb t 十一. phoenix
:kZ]Swi 5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*h^->+0n lM-\:Q! for_each(v.begin(), v.end(),
m:_#kfC&K" (
v[CR$@Y do_
qxRsq&_ [
\Z*:l( cout << _1 << " , "
jAQ{H ]
zK0M WyXO .while_( -- _1),
%PW-E($o< cout << var( " \n " )
$W._FAAJ# )
-e_fn&2,Y );
&{)<Q(g 1q}32^>+o 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
hB?#b`i^ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
;NP-tA) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0jp].''RK\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
AArLNXzVW l&& i` 3h
bHS~ template < typename Cond, typename Actor >
>^8O :. class do_while
kV-<[5AWW {
Z<U,]iZB Cond cd;
8~ y!X0Ov! Actor act;
6Ga'_P: public :
lw=kTYbq template < typename T >
LcKc#)'EE struct result_1
\Y xG {
l@Lk+-[D typedef int result_type;
+m_.?V6 } ;
V .Kjcy a$W
O}g? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&0 QUObK gD$&OkH template < typename T >
osc8;B/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8%4;'[UV {
Y58H.P do
5%'ybh)@ {
74_?@Z( act(t);
V7$ m.P#uM }
5N9Cd[4 while (cd(t));
Vy&X1lG: return 0 ;
n'rq }
;&lXgC^* } ;
(~|)Gmq2 lU 9o"2 |\bNFnn( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
c coi 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。
~HY)$Yp; 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
4lo7yx 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
51:5rN(_ 下面就是产生这个functor的类:
#jbC@A9Pe l@4pZkdq &UDbH* !4= template < typename Actor >
G-CL \G\n class do_while_actor
D(z#)oDr {
U& GPede Actor act;
(~@.9&cBD public :
S1k*">< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Q_T,=y d 6Y9D=O
template < typename Cond >
%<~Ewno T picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[,bJKz)a } ;
kwi$% 'q}Ud10c Y1o[|ytW 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
mR.j8pi 最后,是那个do_
@Z0. }}Y n6[shXH GS*O{u class do_while_invoker
1uo |a {
b$w66q8 public :
iBWzxPv:z template < typename Actor >
LBio$67F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+sJ{9# 6 {
M_O$]^I3w return do_while_actor < Actor > (act);
3SM'vV0[ }
A._CCou } do_;
xK8m\=# NO/$}vw 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
hz bvR~rn 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'3XOU. 最后来说说怎么处理break和continue
:qS~"@ ?< 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。
Qc33CA 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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