一. 什么是Lambda
O`0\f8/.? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
uB+:sX-L 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,
LTnbBh*mc WTu1t] ic?(`6N8 z/f0.RJ class filler
;^ YpQP {
*~8g:;u public :
ffem7eQ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Lv:;} } ;
;Bne=vjQp D]+@pKb 2 :&QBwr+; 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:
+pbP;zu He}"e&K hGU 3DKHT XiAflO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
w9CX5Fg w,;ox2 #e&LyYx4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$!\Z_: '$q3 Ze rh6 e ?fNUmk^A< 二. 战前分析
M8f[ ck 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。
agnEYdM_ 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
;H"OZRQ !+n'0{ ]N6UY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
82yfPQ&UI /* --------------------------------------------- */
4\14HcTcK vector < int *> vp( 10 );
cC TTjx{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|uM(A~? /* --------------------------------------------- */
ZKVM9ofXRi sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}C5Fvy6uz /* --------------------------------------------- */
sJm v{wM int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|5\:
E}1 /* --------------------------------------------- */
zz-X5PFn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)T'~F /* --------------------------------------------- */
Eg$Er*)h8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
``Rg0o CiIIlE4 s"X0Jx} ro18%'RRI 看了之后,我们可以思考一些问题:
N`7+]T 1._1, _2是什么?
Lc 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。
E4xybVo@ 2._1 = 1是在做什么?
S
vW{1 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。
#kAk
d-QY6 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。
oX?~ [q(}~0{"- A 1x
三. 动工
cEEnR1 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
E=qfI>2U& /X?%K't2r e(jD[q gX/? template < typename T >
bl4I4RB class assignment
$2$jV1s {
HUx-8<ws T value;
@Pf['BF" public :
h BzZJ/jn assignment( const T & v) : value(v) {}
ab*O7v template < typename T2 >
UZu.B!4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[V41 Gk } ;
zO 6Sl[) hIwqSKq9 #x(3>} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>%85S >e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
gA&`vnNP y1 Y ccgV-'IG9 ]{= qdgJ class holder
<Mf(2`T {
{$v>3FG public :
3q`Uq`t4mR template < typename T >
M[^EHa<i assignment < T > operator = ( const T & t) const
/mnV$+BE {
OdtS5:L return assignment < T > (t);
I6[=tB }
yH.Z%*=xQa } ;
/(Ryh6M FyRr/0C> b%e7rY2 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:
MG74,D.f r&nEM6 static holder _1;
Z%7X" w Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
kTo{W]9] R3E|seR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]?~[!&h 而不用手动写一个函数对象。
~uEI}z "Fqrk>Q~ 0Yfz?:e &5R-bYGW 四. 问题分析
3s Mmg` 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。
n;~6'fxe 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。
<Sp>uhet1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+=(@=PJ6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
iL3k8:x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
els71t - _&PF (/w 五. 问题1:一致性
zc!q a"4yM 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?|
5>~q4t)6z} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2yA+zJ
46B d6~d)E struct holder
ie<m) {
Z^GXKOeq //
zA@w[. template < typename T >
#v:A-u T & operator ()( const T & r) const
2yndna- {
e)]DFP[n return (T & )r;
opqf)C }
(h%xqXs } ;
tMr$N[@r B-tLRLWn 这样的话assignment也必须相应改动:
Xvn \~Vr x!A5j
$k0 template < typename Left, typename Right >
yeN(_t2. class assignment
&_$xMM,X {
p *GAs
C Left l;
QykHB
k Right r;
);fPir?+ public :
$>=w<=r|; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qX*Xo[Xp template < typename T2 >
]VK9d;0D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
XC\'8hL: } ;
?)FY7[x. @wa<nYd 同时,holder的operator=也需要改动:
;e\K8*o /P/::$ template < typename T >
M[KYt"v assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"Kf4v|6; {
A9M/n^61 return assignment < holder, T > ( * this , t);
&Y$)s<u8. }
:w:ql/?X hPrE 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
/{nZI_v# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_Uup*#m EtA ,ow return l(rhs) = r;
jQ5FvuNOy 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
i-Ri;E 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
a,\GOy(q{ fh@/fd template < typename Tp >
q??N, class constant_t
n_-k <3 {
J*]JH{ const Tp t;
t2&} public :
]8EkZC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
6>-Gi template < typename T >
zjwo"6c> const Tp & operator ()( const T & r) const
H9rZWc"* {
L&qY709 return t;
_<l 9j;6 }
{aWfD XB1 } ;
O]\eMM& mNr<=Z%b 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
szD
BfGd%j 下面就可以修改holder的operator=了
4mF=A$Q_/ D }EH9d template < typename T >
v{TISgZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
p0j-$*F {
DP4l
%2m0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
K@;ls }
*wK7qS~VB2 ;q" ,Bs 同时也要修改assignment的operator()
&3'zG) [NguQ]B. template < typename T2 >
M@O<b- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
d,%@*v]S 现在代码看起来就很一致了。
Wx-rW O<6!?1|KP 六. 问题2:链式操作
Xc7Qu?} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w0$l3^}z 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。
DqlspT 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。
`jH 0FJQ 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。
/R)(u@jk 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%~YQlN HZzdelo template < typename T >
^tKJ}} struct result_1
Y%]&h#F {
>rzpYc'~w typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{t&+abY } ;
&|)
(lX d#wK 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:
T1pMe{ A49HYX-l template < typename T >
t!}?nw%$ struct ref
3?oj46gP {
0P6< 4 typedef T & reference;
U0%m*i } ;
+ Ek('KOF template < typename T >
{"w4+m~+te struct ref < T &>
3ZU<u; {
h; sdm/ typedef T & reference;
L[9]Ez$2+ } ;
/-jk_8@a ](H
vx 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<y5f[HjLy Ok2>%e template < typename T >
sy.U]QG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*ocbV` {
j=,]b6( return l(t) = r(t);
_"#ucM=B:- }
{BKr/) H 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
iv62Fs' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3Q"4-pd "Hw%@ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
&-1;3+#w _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2KC~;5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
kKg%[zXS +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-KG3_k E 最后的布局是:
)51H\o Add
}];_ug*
" / \
NP*M#3$[ Divide 5
y*5bF0 / \
7`f',ZK% _1 3
(l3P<[[? 似乎一切都解决了?不。
7T3ub3\ 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。
I*^3 Z 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。
wFJ?u?b0Q 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:
s8<)lO<SV. mMEa*9P template < typename Right >
&u/T,jy` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c0%%X!!$ Right & rt) const
Fv6<Cz6L {
m*S[oy& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;eRYgC }
I5J9,j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U3yIONlt 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。
uR7\uvibUO 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。
2!35Tj"RFE 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。
Mo2b"A;}| 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。
'M#'BQQ5 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?
@gZ<!g/vza 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:
)} H46 ^#4?v^QNh template < class Action >
P]G`Y>#$r class picker : public Action
&<E*W*b[ {
&m6x*i-5\f public :
WwF4`kxT picker( const Action & act) : Action(act) {}
2$O@T] // all the operator overloaded
^^I3%6UY } ;
~e<v<92Xu MMfcY
3#% 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。
Z)zWfv} 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:
Ge>%?\ $(6 .K-D template < typename Right >
x`vIY-DS picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|&t 2jD( {
v@0lTl_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dik+BBu5z }
XKU+'Tz zW_V)UNe Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*|RQ
) 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
})R8VJ&C/ |6pNe T[ template < typename T > struct picker_maker
_ s]=g {
]r{-K63P{! typedef picker < constant_t < T > > result;
~iZMV ?w } ;
pCQB<6&1N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.f V-puE {
/QsFeH typedef picker < T > result;
Dm j^aFB0| } ;
K`nI$l7hg :H$D-pbJ4 下面总的结构就有了:
yuvt<kz functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
2@
>04] picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
l+.E' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,))UQ7N 至此链式操作完美实现。
AT:T%a:G? ~O)Uz| lGI5 七. 问题3
n7"e 79 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
aPq9^S* N;A#3Ter template < typename T1, typename T2 >
u":D{+wC| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IPU'M*|Q {
_be*B+?2 t return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5O
Ob( }
&t+ nBd!296 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
-~A7o3k35 ~a[]4\m; template < typename T1, typename T2 >
*Rv eR?kO struct result_2
kyQ%qBv ^ {
x=yU
}lsV typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,# 1ke } ;
^A^,/3 2sjP": 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Z1FO.[FV 这个差事就留给了holder自己。
W>Y8 u8 ~pn9x;N%H ,|_ewye template < int Order >
,@=qaU class holder;
22\Buk}? template <>
U&PAs
e class holder < 1 >
(XJehdB0 {
C|Bk'<MI public :
oh`I$ template < typename T >
BciwS_Qx struct result_1
aC>r5b#: {
#D3e\( typedef T & result;
BJk:h-m [ } ;
:4h4vp< template < typename T1, typename T2 >
kx'ncxN~ struct result_2
$EbxV"b+ {
_=jc%@]1y typedef T1 & result;
BbZ-dXC< } ;
/d5_-AB(v template < typename T >
kwdmw_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(|Am {
-gh',)R return (T & )r;
YWeEvo(,= }
bCk_ZA template < typename T1, typename T2 >
J={$q1@lq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7Nc@7_=
{
0/<}.Z] return (T1 & )r1;
6hYv }
6)P~3C' } ;
)_b#c+ MC/$:PV template <>
={b/s31H: class holder < 2 >
h[3N/yP {
gLQWL}0O public :
r_]wa template < typename T >
E=w $r struct result_1
B8 -/C\ {
3=)/-l typedef T & result;
Z;XR%n8 } ;
_%!C;`3Y template < typename T1, typename T2 >
je.jui" struct result_2
OekcU%C {
O{&5 /xBA typedef T2 & result;
?)1h.K1}M } ;
|!dyk<}oIu template < typename T >
'/SMqmi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kjN9(&D {
[X)+(-J return (T & )r;
BgD;"GD*W }
b,7:=-D template < typename T1, typename T2 >
g8mVjM\B; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*-Y77p7u {
hT^6Ifm return (T2 & )r2;
@fT*fv
}
<!K2xb-d^ } ;
?AyG!F ' rHkJ P$.Azrl 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> >。
W$N_GR'4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$WnK 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
b.h~QyI/W 17H_>a\` return l(i, j) = r(i, j);
qDhz|a# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
dI-=0v-| LcE!e%3 return ( int & )i;
}k
duN0 return ( int & )j;
\Yz>=rY 最后执行i = j;
<|Bh;; 可见,参数被正确的选择了。
sqei(OXy -a]oN:ERb 3w
?)H TuBg 4\V =bZ>>-< 八. 中期总结
(E&}SI~ 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:
SYB
}
e 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
waQNX7Xdn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c_O|?1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c%Yvj tn6\0_5n X82sw>Y ep3_G\m ~!,'z L/<^uO1 九. 简化
U[c,cdA 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。
B~lrd#qC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
WY?(C@>s 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:
9,82Uta 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ov#/v\|0 +-*/&|^等
8Y
sn8 2. 返回引用。
{]]nQ =,各种复合赋值等
KZ`d3ad 3. 返回固定类型。
QSAz:Yvf| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^g~Asz5] 4. 原样返回。
\UGs_5OT operator,
3kdTteyy+ 5. 返回解引用的类型。
K4N~ApLB+ operator*(单目)
\5k[ "8~ 6. 返回地址。
'- 4);:(^ operator&(单目)
+0.$w 7. 下表访问返回类型。
5(%+8<2 operator[]
t=~al8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5X|=qZ operator<<和operator>>
WA8Qt\Q TWQf2 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。
T}$1<^NK 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
8K]fw{-$L ' ,a'r.HJH template < typename Left >
|Ag~k? QC struct value_return
X"y rA;,o {
[O&2!x template < typename T >
d&(GIH E&d struct result_1
l\ts!p4f$ {
#v=hiL typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
e8a_)TU? } ;
uz&CUvos Dsm_T1X template < typename T1, typename T2 >
O:+#k-? struct result_2
V Z}^1e {
f&js,NU" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
S@z$,}Yc`< } ;
]B:g<}5$4 } ;
Aw;~b&.U{_ ya5;C" 7cK#fh"hvg 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
82YTd(yB ?2
u_E " 下面我们来剥离functor中的operator()
*"P
:ySA 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^p|MkB?uM UVUbxFq: return l(t) op r(t)
& *B@qQ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
pOyM/L return op l(t)
.*r?zDV return op l(t1, t2)
"k)( , return l(t) op
Nw+0b4{ return l(t1, t2) op
c;&m}ImLe. return l(t)[r(t)]
X'TQtI return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
14]!LgH $`i$/FE 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:
' 6Ybf 单目: return f(l(t), r(t));
r'7;: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
I+!w9o2nZ 双目: return f(l(t));
"e69aAA, return f(l(t1, t2));
fYuJf,I[f 下面就是f的实现,以operator/为例
%q;3bfq@N yXh=~:1~ struct meta_divide
]N*q3 y|) {
gLsl/G template < typename T1, typename T2 >
6ALf`: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ua0`&,a3I {
Q|@!zMy return t1 / t2;
zQ(li9 }
)p~\lM}?d } ;
z;zyk J*-m!0 5 这个工作可以让宏来做:
6m_Y%&
%DqF_4U 9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u&I?LZ-=, template < typename T1, typename T2 > \
ua/A &XQx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f+}?$' 以后可以直接用
+6B(LPxgP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\;&j;"c,W 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
E
b-?wzh (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。。。)
<T)9mJYr #|v\UJ:Pf/ ]!d #2( 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
Tsxl4ZK )TP1i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7m~+HM\ class unary_op : public Rettype
N$aLCX {
D?44:'x+- Left l;
B[F x2r`0 public :
}N]|zCEj unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2oXsPrtZ t.t$6+"5We template < typename T >
@.yp IE\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`J|bGf# {
I5mnV<QA^ return FuncType::execute(l(t));
+XLy Pj }
%`F6>J q{ItTvL template < typename T1, typename T2 >
- jfZLO4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yz us= {
G%Hr c return FuncType::execute(l(t1, t2));
"a6[FqTs }
x~j>Lvw L } ;
JfxD-9U^>u 6%sX<)n%] Z*tB= 同样还可以申明一个binary_op
;vR0O 3lcd:= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8L`J](y class binary_op : public Rettype
{ " woBOaA {
@]uvpI!h Left l;
#K.OJJaG Right r;
|Gx-c
,{{ public :
=Bcwd7+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kO{A]LnAH bX6eNk-L template < typename T >
8)\TdtBf9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}xcA`w3u2? {
dYrw&gn return FuncType::execute(l(t), r(t));
i+( k }
>B<jR$`6@ %JeT,{ template < typename T1, typename T2 >
FloCR=^H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VI:
!# {
Cp`)*P2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:V*c9,>ZO }
xa5^h]o } ;
Hphvsre< ghq [oK _CN5,mLNRk 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
Q '/v-bd?o 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Jz(wXp
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V]dzKNFi 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。
FpN >T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
piIj
t 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。。。
lqh+yX%*
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xTiC[<j 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)
.xo#rt9_"= 下面是修改过的unary_op
m>B^w)&C o9&1Ct template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZFpi'u.& class unary_op
j;6kN-jx {
2XI%z4\)! Left l;
m<qPj"g~L M:K5r7Q!yv public :
)F*;7]f 04g=bJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
MWTzJGRT OZ##x template < typename T >
mucKmb/ struct result_1
z/Z
0cM# {
V_+XZ+7Lx} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8-]\C } ;
p?F%a;V3 D32~>J.F template < typename T1, typename T2 >
9jW/" struct result_2
qM%l {
F7[ 55RcP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6+`+$s0 } ;
KYBoGCS > fGGGz$;N template < typename T1, typename T2 >
s[6y|{&ze typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ot,eAiaX {
f/+UD-@%m return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1@" L }
Y,0D+sO4 PCKgdh}, template < typename T >
,xmL[Yk, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~Y;_vU {
=, kH(rp2 return OpClass::execute(lt(t));
.YOC|\ }
)2vkaR X|]&K } ;
6[wAX c*R?eLt/ G_OLUuK?C 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
.$&_fUY 好啦,现在才真正完美了。
]1YyP 现在在picker里面就可以这么添加了:
JSO'. [N (rF XzCI template < typename Right >
oMdqg4HUF picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=XAFW {
SA3!a.*c return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ek#?B6s }
y?Vsp< 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
j\SvfZ0" lHl1Ny\? eD<Kk 4){ &4]~s:F s,~)5nL 十. bind
N5m+r.<; 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
_pZ2^OO@ 先来分析一下一段例子
)GgO=J:o vfnVN@ 5 a[).'$S}' int foo( int x, int y) { return x - y;}
(c3%rM m] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+2&+Gh.h bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
UB5X2uBv 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。
N5]}m:"pk 我们来写个简单的。
vdS)EIt 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y*6-?@ 对于函数对象类的版本:
$<c;xDO&t j=>:{`*c template < typename Func >
22`N(_ struct functor_trait
P/9iB/ {
$)(K7> P typedef typename Func::result_type result_type;
IgxZ_2hO } ;
y&F0IJ|`@M 对于无参数函数的版本:
:Ca]/ ]] ;giW template < typename Ret >
U`25bb1Wj struct functor_trait < Ret ( * )() >
s"jNS1B {
fQ.{sQ$@h typedef Ret result_type;
&uX|Ksq } ;
WJXQM[ 对于单参数函数的版本:
HW,2x} [ ICbT{Mla template < typename Ret, typename V1 >
k uEB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
FXF#v>& {
4=b{k,kzgA typedef Ret result_type;
Adyv>T9 } ;
zLeId83> 对于双参数函数的版本:
\@%sX24 D Gd=l{~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
BkO)hze struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,?zIt6Z {
@ -g'BvS typedef Ret result_type;
hp:8e@ } ;
}3rWmo8V 等等。。。
orU++,S4Pm 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!Eof7LUE ?M02|8- template < typename Func >
JE[+ struct func_return
zSU06Y {
>WKlR` J% template < typename T >
!uno!wUIYd struct result_1
Vv]81y15Q; {
A&dNCB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y64B"J=P9 } ;
q^.\8zFf +ISXyGu template < typename T1, typename T2 >
tOu:j [ struct result_2
r]0UF0# {
^mNPP:%iN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
eqFOPK5q } ;
Gkfc@[Z V } ;
=z]8;<=pL 4_A9o9&_Rh TNvE26.( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#9 Fe, O8J:Tw}M* template < typename Func, typename aPicker >
1.5lJ:[G class binder_1
_tGR:E {
1V@\L|Y Func fn;
9gz"r aPicker pk;
k*;2QED public :
@3UVl^T Ya_4[vR< template < typename T >
A{7N#-h_ struct result_1
JMT?+/Q bu {
H$
sNp\[{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,Cj8{s&; } ;
#=MQE R+s_uwS template < typename T1, typename T2 >
rCmxv7"
a} struct result_2
$B
iG7,[# {
yL&_>cV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P'nbyF } ;
})l+-H" .%@=,+nqz binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
p2=Sbb aoZ`C3 template < typename T >
Qbc62 qFu! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GC3:ZpV` {
AlQ!Q)y<@ return fn(pk(t));
@QAyXwp }
; md{T' template < typename T1, typename T2 >
`P `nqn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WAj26";M( {
+njE return fn(pk(t1, t2));
UeRx ^ }
]Mh7;&<6[ } ;
n},~2 `;^% t VesO/xG< 一目了然不是么?
vWJhSpC[ 最后实现bind
c-INVA) 35Jno<TP' cZRLYOC template < typename Func, typename aPicker >
|U_48 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
N_vVEIO9 {
]`D(/l' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%Km_Sy[7'] }
u1 uu_* 7p?6j)rj 2个以上参数的bind可以同理实现。
tPS.r.0#^ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
?80@+y] Ne]/ sQ0 十一. phoenix
-(n[^48K Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cJ&e^$:Er Av*R(d=` for_each(v.begin(), v.end(),
`>fN?He (
&DX9m4,y do_
Rk
PY@> [
%*.;3;m cout << _1 << " , "
AJrwl^lm ]
(n-8p6x( .while_( -- _1),
(k"oV>a| cout << var( " \n " )
ufdC'2cp8 )
'JEZ;9} );
3zb;q@JV `07u}]d8 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:
*@Z/L26s;= 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
h2Ifq!(: operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{uO8VL5+Qx 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#K7i<Bf SaEe7eHd r^P}xGGK template < typename Cond, typename Actor >
jlER_I] class do_while
US)wr {
yI9l*' Cond cd;
6|#^4D)
Actor act;
Y*``C):K% public :
,{c9Lv%@J template < typename T >
{KL<Hx2M struct result_1
=JyYU*G4 {
qy@gW@IU typedef int result_type;
uNnwz%w } ;
?B %y)K h*hV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9AJ!7J#v" >TsJ0E?3x template < typename T >
@+} Q< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vjJ!d#8 {
v,RLN`CID do
I
TJ>[c]x {
-!MDYj +U act(t);
8Es]WR5
^ }
i~z:Fe{ while (cd(t));
.jr1<LE return 0 ;
@( 9#\%= }
dv%gmUUf}k } ;
t1B0M4x9 ]t1)8v2w> v?<x"XKR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~`hI|i<] 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。
U:MkA(S%c 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。
Ii*v(`2b 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。
n<CJx+U 下面就是产生这个functor的类:
B>o\;) l3O Xr M[8a CBSJY&:K template < typename Actor >
|1 is!leP class do_while_actor
PZpwi?N {
S#+G?I3w Actor act;
5S$HDO& public :
`Dh %c%j) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*@G4i c ~YD|l template < typename Cond >
U3lr<(r* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
j1YE_U } ;
7^KQQ([ $2>tfKhtA ^i-%FY_i5} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
p/lMv\`5 最后,是那个do_
M)EKS )dF(5,y) 5vbnO]8 class do_while_invoker
FEaf&'G] {
#Opfc8pm' public :
*&UVr template < typename Actor >
g,y`[dr do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<$Uj
~jN {
r'&9'rir2 return do_while_actor < Actor > (act);
Ffj:xZ9rk }
(fh:q2E# } do_;
M|d[iaM, 8<!qT1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2y_rsu\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{yt]7^ 最后来说说怎么处理break和continue
(^a;2j9 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。
4C01=,6ye 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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