一. 什么是Lambda
a08B8 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
];j8vts& 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,
{s_0[> $"x(: 4!iS"QH?;^ i~k?k.t8 class filler
qdUlT*fw {
F'|,(P public :
hq\KSFP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
x"_f$,:! } ;
|
M-@Qvgh /`2VJw %xWmzdn 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:
.{)b^gE Z&J417buk yTbBYx9Bi RwT.B+Onuy for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
bNIT 1'v p4(- r|rV1<d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cCWOGd -hhE`Y /sJk[5!z Cg )#B+ 二. 战前分析
qF( ]Ce 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。
vad" N 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
<}B|4($ 5F&i/8Ib ]P] lG- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0-FwHDxw /* --------------------------------------------- */
xAz gQ vector < int *> vp( 10 );
^W#[6]S transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@yobT,DXi /* --------------------------------------------- */
XTHrf'BU sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:GGsQ
n /* --------------------------------------------- */
K\n %&w int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$m{\<A /* --------------------------------------------- */
Wpj.G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nc@ul') /* --------------------------------------------- */
x-Xb4?{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
GpxGDN3? L{
.r8wSrI 9YB~1M \^':(Gu4o 看了之后,我们可以思考一些问题:
t}NxD`8 1._1, _2是什么?
T /[)U
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
l\MiG Na 2._1 = 1是在做什么?
aU#8W.~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
M(oW;^B Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
<2|x]b8 5Ko"- 9DPf2`*$ 三. 动工
~V5k 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ho^1T3 0!+ab'3a dbnH#0i <8-I:o]mF template < typename T >
9x{T"' class assignment
15 nc {
`Gsh<.w!7 T value;
t*Lo;]P public :
\gIdg:"02 assignment( const T & v) : value(v) {}
US>
m1KsX template < typename T2 >
I0)iC[s8; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L~vNW6#W } ;
z[OW%(vrm H]@Zp"7 ^{Syg;F= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XXe7w3x{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(
B50~it ?nUV3#6{ 7"8HlOHA jzzVZ%t class holder
}yB@? {
!j7b7<wR public :
zhYE#hv2 template < typename T >
ojyG|Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
E7*1QR{Q {
7g(rJGjtg return assignment < T > (t);
5O)Z} }
i-niRu< } ;
;'p0"\SV 73N%_8DH a.w,@!7 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:
#gsAwna3 %NxNZe static holder _1;
<NS=<'U Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xbn+9b 4b7}Sr=` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S0p]:r";x 而不用手动写一个函数对象。
E 8,53$ I0OsaX' Qj3UO]> 17};I7 四. 问题分析
G_dia6 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。
*OsXjL`f 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。
O#u)~C?)8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~ RTjcE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/vU9eh"% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'@pav>UPD p4aM`PW8>= 五. 问题1:一致性
5!y3=.j 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?|
W>1\f0' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
LJI&j \ I-;JDC? struct holder
qD`')= {
@6t3Us~/ //
eb( =V* template < typename T >
0}P&G^%" T & operator ()( const T & r) const
O\G%rp L$w {
*sL'6"#Cre return (T & )r;
CsuSg*#X+ }
H<1C5- } ;
:()4eK/\ wBeOMA 这样的话assignment也必须相应改动:
&dOV0y_ 45ct*w template < typename Left, typename Right >
^Jc~G~x4* class assignment
uP+
j_is {
XtQ3$0{*% Left l;
e@F&/c Right r;
yChC&kX
Z+ public :
7a@V2cr@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0imz}Z] template < typename T2 >
uy`U1> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'# (lq 5
c } ;
< u^41 ! '2'db 同时,holder的operator=也需要改动:
u#
%7>= }Pw5*duq template < typename T >
!$_mWz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,QKG$F {
[3/P
EDkw return assignment < holder, T > ( * this , t);
b*p,s9k7 }
nq6]?ZJ lXB_HDY 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
<v5toyA 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
EH,uX{`e /~AwX8X return l(rhs) = r;
(&
~`!] 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
<GoE2a4Va 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
e=2;z Ulktd^A\ template < typename Tp >
75^-93 class constant_t
jhg!K.A {
mZq*o<kTA const Tp t;
=8tduB public :
W^yF5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!;R{- template < typename T >
OgOu$. const Tp & operator ()( const T & r) const
~t#'X8.) {
[r]USCq return t;
lgnF\) }
;M'R/JlUN } ;
rylllJz|L: Gg-<3z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
,t)mCgbcO 下面就可以修改holder的operator=了
Z?v9ub~% SM^6+L"BE template < typename T >
y()#FRp7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
O+'Pq,hn {
Zr$PSp} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_$fxo D9 }
E6@+w. VVO _IgG8)k; 同时也要修改assignment的operator()
"%}PVO! q<;9!2py
template < typename T2 >
ly^F?.e- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
wvUph[j}J 现在代码看起来就很一致了。
<-lz_ $s)
^zm~ 六. 问题2:链式操作
j" YJ1R-5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
LW2Sko?Yo 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
,xR^8G8 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
G`)I _uO 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
[&Qrk8EN 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(Ojg~P4;& }4bwLO template < typename T >
Dnd struct result_1
s"sX#l[J {
y:v0&9L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#z5'5|3 } ;
M8g=t[\ *XNvb ^< 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
c<4pu bAW;2
NB template < typename T >
H=wmN0s{< struct ref
K
IqF"5 {
YJ:CqTy typedef T & reference;
NghQ#c } ;
2+Fq'! template < typename T >
>\@6i
s struct ref < T &>
}Y-f+qX* {
wuh$=fya typedef T & reference;
WOg_Pn9HI } ;
6X'RCJu% 0J_Np 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
40 :YJ_n #}B~V3UD template < typename T >
KIuYWr7& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Q2Q`g`* O: {
}>p)|YT"/ return l(t) = r(t);
;APg!5X }
\l]jX:
9( 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。
2 3>lE}^G 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z4t9q`}h "E'OPR 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
Xbap'/t
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v#nFPB=z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[u-~<80 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"5>p]u> 最后的布局是:
o}NKqA3 Add
;vd%=vR / \
^@tn+'. Divide 5
ZegsV| / \
D6v0n6w _1 3
57HMWlg 似乎一切都解决了?不。
"b} ^xy 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。
JBg",2w |C 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。
,a?em'= 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:
-@i2]o d;'@4NX5+ template < typename Right >
c| p
eRO. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
m&;
t; Right & rt) const
>~ne(n4qy {
|7f}icXKur return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"e(OO/EZS }
ss-Be 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e"2 wXd_} 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。
Gq0~&6 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。
,Q}/#/ 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。
qk:F6kL\` 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。
OP<@Xz 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?
wRLkO/Fw 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:
Kj'm<]u /#Ew{RvW' template < class Action >
!7}5"j
;A class picker : public Action
Oys.8%+ P {
J .El&Dev public :
Ar>Om!]=v picker( const Action & act) : Action(act) {}
A$^}zP'u0< // all the operator overloaded
G19FSLrtA } ;
}3vB_0[r &jg,8 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
VQLo
vt" 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
N|Rlb5\ d)dIIzv template < typename Right >
HeF[H\a< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
xu_Tocvop {
"qwRcuHY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kQ4%J,7e4 }
Ij4\* D! dqG+hh^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
gS"@P:wYzs 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]C]tLJ!M OlV>zam template < typename T > struct picker_maker
N%>/
e'( {
La3f{;|u5M typedef picker < constant_t < T > > result;
)Oa"B;\j } ;
?(ks=rRK template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Url8Z\;aM {
_}Z*%sT typedef picker < T > result;
&A%#LVjf } ;
xb1)ZJH (VC_vz- 下面总的结构就有了:
mp@ JsCU functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
LfF<wDvXf picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
'jmcS0f
- picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
dJCu`34Y'| 至此链式操作完美实现。
sRY: 7>eg @ZT25CD +mAMCM2N 七. 问题3
}g(aZ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
?#]c{Tlpz YB)1dzU template < typename T1, typename T2 >
%L~X\M:Qk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n>! E ] {
"7gS*v,r return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;'cv?3Y }
A$|> Jt 1!=$3]l0Lj 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
'v\!}6 \Z57U NI template < typename T1, typename T2 >
UVU} struct result_2
~r|.GY {
9X=#wh,q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2]Y (<PC } ;
{|>~#a49h !%5{jO1 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
1w\Y._jK 这个差事就留给了holder自己。
KF7f< QmgwIz_ <2,@rYe/ template < int Order >
93YD\R+q class holder;
orTTjV]_m template <>
-6)ywq^{z class holder < 1 >
YM#XV*P0 q {
'8%aq8 public :
~ocd4,d= template < typename T >
OE:t!66 struct result_1
[IW@mn> {
E1VCm[j2 typedef T & result;
?F`lI""E } ;
Jbs:}]2 template < typename T1, typename T2 >
=XoNk1 struct result_2
:G}tvFcOAF {
@#o$~'my typedef T1 & result;
L{(r@Vu } ;
]`u{^f
template < typename T >
%zX'u.}8# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v[lytX4) {
f1\x>W4z~\ return (T & )r;
n1$##=wK] }
SxQ|1:i% template < typename T1, typename T2 >
R[#5E|` `9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R]ppA=1*_l {
So!1l7b return (T1 & )r1;
iY(hGlV }
G+5G,|} } ;
P.[>x {uckYx-A template <>
-=g`7^qa> class holder < 2 >
HWe.|fH: {
3V,X= public :
yy#Xs:/ template < typename T >
R~c(^.|r struct result_1
%\-+SeC {
]enqkiS typedef T & result;
!!` zz } ;
2$3BluK template < typename T1, typename T2 >
0<>iMr D struct result_2
gXf_~zxS {
gR?3)m typedef T2 & result;
JWxPH5L } ;
J qU%$[w template < typename T >
$p9XXZ"* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A+[wH( {
29GejLg| return (T & )r;
V7^?jy&& }
0@xuxm/i template < typename T1, typename T2 >
g%\e80~1 ( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
pp{%\td {
NT8%{>F` return (T2 & )r2;
gW*ee }
^?juY}rZ=| } ;
h[B
Ft{x huN(Q{fj S>H W`
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> >。
{= z%('^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
s)To# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
W]y$6P otPEJ^W& return l(i, j) = r(i, j);
`|PxEif+J 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FyY;F;4P |d:URuG~:I return ( int & )i;
+rql7D0st return ( int & )j;
mCq*@1Lp9 最后执行i = j;
bH,Jddc 可见,参数被正确的选择了。
Je?V']lm NgH% ob*2V!" ~" $9auQtC ,fYO>l';`f 八. 中期总结
f0hi70\(X 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:
m7 !l3W2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7l:H~"9r 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
DPe`C%Oc1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>U) ,^H( j5ui n_c0=YH Lnj5EY er 6=H-H\iw m+vwp\0 九. 简化
[ PQG]" 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。
>#8`Zy:/Y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1 9)78kV{ 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:
JLG5`{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e`_3= kI +-*/&|^等
V];RQWs 2. 返回引用。
.y'OoDe =,各种复合赋值等
K}$PI W 3. 返回固定类型。
ev+NKUi= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#Io#OG<7b 4. 原样返回。
||_F
/AD operator,
>|rL0 5. 返回解引用的类型。
^Cak/5^K operator*(单目)
A"P1B] 6. 返回地址。
q?t>!1c operator&(单目)
5aWKyXBIx 7. 下表访问返回类型。
z&-`<uV~ operator[]
h?CNChRJs 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
t8^*s<O operator<<和operator>>
0\gE^=o[ 1-JWqV(#? OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
}Rf }
iG 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
UbuxD }) PB9<jj; template < typename Left >
@B[=`9KF[ struct value_return
"/\:Fdc^ {
g6*}&.& template < typename T >
5
WAsEP struct result_1
Dic(G[ {
E]7G4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/_56H?w\ } ;
+nqOP3 2
na8G template < typename T1, typename T2 >
o= 8yp2vG struct result_2
',CcL N {
AM }OLHj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
rFmE6{4:p } ;
ph|3M<q6 } ;
h7Ma`w\- 3+#bkG 3yZ@i<rfH 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1`)R#$h * dNMnZ@Y 下面我们来剥离functor中的operator()
,Y&kW'2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I/@Xr f{b"=hQ return l(t) op r(t)
lca.(3u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{uhw ^)v return op l(t)
"w7:{E5e return op l(t1, t2)
=!{dKz-& return l(t) op
-BjB>Vt return l(t1, t2) op
MZ+"Arzb return l(t)[r(t)]
T$q]iSgu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$4eogI7N>w f< '~K 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
:{Y,Nsa 单目: return f(l(t), r(t));
KT|$vw2b return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
cq!>B{ 双目: return f(l(t));
&2Y>yFB
, return f(l(t1, t2));
= F:d#j>F 下面就是f的实现,以operator/为例
8m6L\Z&
}SOj3.9{c struct meta_divide
XCt}>/"s\h {
>o[T#U template < typename T1, typename T2 >
f^]2qoN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
bGSgph {
_x>u"w return t1 / t2;
ciXAyT cG }
U3Dy:K[ } ;
3*'!,gK~[ HWHGxg['r 这个工作可以让宏来做:
.jRXHrK; 'Y-c*q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
)qxL@w. template < typename T1, typename T2 > \
c8u&ev.U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
czT$mKj3 以后可以直接用
Aimgfxag DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ukPV nk 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Eu0_/{: (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
8d>OtDLa 3|~(9b{+ <ZnAPh 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
t<`BaU ?HBc7$nW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?Jx8z`( class unary_op : public Rettype
?= fJu\; {
fa6L+wt4O Left l;
:oZ30} public :
Lu<'A4Q1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kdF#Nm `5gcc7b template < typename T >
x JepDCUJ> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T{ojla( {
]6(NeS+ return FuncType::execute(l(t));
A\?O5#m:$ }
J M`uIVnNA uL1-@D, template < typename T1, typename T2 >
D!y
Cnq=8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#kxg|G[Ol {
u'iOa
return FuncType::execute(l(t1, t2));
/njN*rhx&Z }
\75%[;. } ;
Q#vur o ~Ipl'cE :,cSEST 同样还可以申明一个binary_op
`4$" mO>+ 0BBWuNF. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L>xN7N3&m class binary_op : public Rettype
Yr0%ZYfN {
V%3K") Left l;
;[*7UE+#7 Right r;
F02NnF public :
sbG3,'i) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~s
!+9\Fi \=nY&Ml template < typename T >
]xFd_OHdb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@(ev``L5g {
l3.HL> o return FuncType::execute(l(t), r(t));
A}W&=m8! }
xKIm2% U9 7gvkd+-* template < typename T1, typename T2 >
(h2bxfV~+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UW40Y3W0 {
"&>$/b$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
whD%Oz*f }
fD
V:ueO } ;
7kj#3(e sl`\g1<{` P=eL24j 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
VFRUiz/C 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!K3
#4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
sg2T)^*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。
( vgoG5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(?$}Vp 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。。。
$n>.;CV 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8+lM6O ~! 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
<@JK;qm>S 下面是修改过的unary_op
T?Hs_u{ /}(w{6C template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5{j1<4zxR class unary_op
[1l ,I[ {
#W*5=Cf Left l;
A LKU mKn:EqA public :
poQY X5 }oloMtp$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/\OjtE X 5pp8~ template < typename T >
#dU-*wmJ struct result_1
wzF/`z&0?6 {
_0ep[r typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YJF!_kg. } ;
>u~
l_? TLw.rEN!; template < typename T1, typename T2 >
>f74]J=V struct result_2
0o c5ahp {
yX<Sk q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UoBmS5 } ;
*7`;{O iVwI}%k template < typename T1, typename T2 >
_6xC4@~h* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jDOB(fE {
%Q]m6ciAM return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3)p#}_u{ }
RCgZ GP {rf.sN~M template < typename T >
3~%9;.I3! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1s/t}J~zZ {
6|~N5E~SX return OpClass::execute(lt(t));
SfEgmp-m }
w%KU@$ wtIXZUx } ;
AEp|#H'
> )jm}h7,
5Ta<$t 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
r3{Cu z 好啦,现在才真正完美了。
E.zY(# S 现在在picker里面就可以这么添加了:
Hq ]f$Q6: 7CWz)LT template < typename Right >
T}M!A| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=0
mf {
Am{Vtl)i return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'QeCJ5p] }
,l1A]Wx 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。
9jBP|I{xI 0X!A' |eU{cK~e^ |@!4BA !EB<e5}8wK 十. bind
F4 `ud;1H 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。
4|ML#aRz 先来分析一下一段例子
_H}8eU ?:H4Xd7 e5W 8YNA int foo( int x, int y) { return x - y;}
x2%xrlv<J/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3"!h+dXw bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
o'+p,_y9Y@ 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。
p48mk 我们来写个简单的。
vtk0 j 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
mu@He&w" 对于函数对象类的版本:
Bi:%}8STH avxr|uk template < typename Func >
FN0)DN2d} struct functor_trait
waT'|9{ {
Kg4\:A7Sa. typedef typename Func::result_type result_type;
bys5IOP{]o } ;
KW`^uoY$ 对于无参数函数的版本:
o"wvP~H "tdF#>x template < typename Ret >
zZR_&z< struct functor_trait < Ret ( * )() >
pL2P
. {
@
LPs.e typedef Ret result_type;
R2,Z`I } ;
wIeF(}VM 对于单参数函数的版本:
ktF\f[ vLCyT=OB` template < typename Ret, typename V1 >
,6@s N'c struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%dn!$[D@ {
z{$2bV typedef Ret result_type;
\USl9*E } ;
7n}$|h5D 对于双参数函数的版本:
lrQNl^K}= ?gYQE&M ! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'vCl@x$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
= j)5kY` {
[/E|n[Bx typedef Ret result_type;
\D67J239E } ;
l5P!9P 等等。。。
<UsFB F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&lM=>? )IBvm1 template < typename Func >
S@4p.NMU struct func_return
IX+!+XC"U {
Q%>6u@' template < typename T >
D`hl} struct result_1
C}jFR] x) {
pz4lC=H%o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+6~ut^YiM. } ;
=Vie0TV&h \0j-p template < typename T1, typename T2 >
2Sgv struct result_2
H^sImIEUT {
/dI8o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8f`r!/j } ;
wHuz~y6 } ;
`@3{}
W79Sz}): FHbyL\Q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
t4d^DZDh! yRAfIB$T}" template < typename Func, typename aPicker >
@js`$ class binder_1
I_k/lwBD {
dp}s]`x+ Func fn;
zQ~N(Jj?h aPicker pk;
~~r7TPq public :
GHWt3K:*w @b&_xT template < typename T >
um,G^R struct result_1
^vw[z2" {
M!R=&a=Z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-y|*x-iZ } ;
1`Z:/]hl
Se}&2 R template < typename T1, typename T2 >
nPW=m`jG struct result_2
q x5jaa3 {
_s18^7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`(uN_zvH } ;
ZyX+V?4 N(J'h$E binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6w`.'5 XOL_vS24 template < typename T >
{F=`IE3)w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O$ARk+ {
}v xRjO, return fn(pk(t));
gySl.cxt }
]P*H,&I`# template < typename T1, typename T2 >
U!
$/'Xi9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|mQC-=6t;Y {
qm/#kPlM return fn(pk(t1, t2));
Hkrh d }
XUVBD;"f! } ;
v%muno, .4J7 ^l 9fy[%M 一目了然不是么?
SuA
@S 最后实现bind
yZ-Ql11 >H5_,A}f }SFmv},Ij template < typename Func, typename aPicker >
8b"vXNB.f picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
':|E$@$W {
e}NB ,o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5SEGV|% }
LEg ?/!LIT kq*IC&y 2个以上参数的bind可以同理实现。
weMufT 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。
LJSx~)@ ]+5Y\~I 十一. phoenix
l0PXU)>C Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,&iEn}xG7i /b]+RXvxj for_each(v.begin(), v.end(),
#y8Esik (
|JiN;
O+K do_
j9/hZqo [
siOyp] cout << _1 << " , "
KwY6pF* ]
8/@*6J .while_( -- _1),
F?Fxm*Wa/ cout << var( " \n " )
UNA!vzOb )
_ 'K6S );
Y,m=&U m~tv{#Y 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:
79uAsI2-Y 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
A
|P
wm` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z(#CO<C.t 那么我们就照着这个思路来实现吧:
_ xM}*_<VP Lh-+i Tdxc%'l template < typename Cond, typename Actor >
)`#SMLMy~ class do_while
(g>&ov(d {
* $|9e Cond cd;
jA3xDbM Actor act;
3F9 dr@I.7 public :
lQL/I[} template < typename T >
B$G9#G6pZ struct result_1
h^f?rWD:nz {
x|*m ok typedef int result_type;
* Na8w'Q } ;
F!RP * &<Fw do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&23{(]eO geNvp0 template < typename T >
V8G.KA " typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]V,#>' {
ft$
'UJ%j do
@=?#nB& {
7WHq'R{@ act(t);
!]MGIh#u }
&S[>*+}{+ while (cd(t));
z
J V>; return 0 ;
G)gPL]C0 }
BSY7un+`: } ;
b~;M&Y {tuGkRY2~ UAds$9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
hM[I}$M&O 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。
1`9'.w+r 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。
}0Fu 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。
d&X
<&)a7 下面就是产生这个functor的类:
A<-3u 36d6KS 7 RWZjD#5%Z template < typename Actor >
B7n1'? class do_while_actor
<%"CQT6g% {
qJK6S4O] Actor act;
)5x,-m@ public :
#"TL*p do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W3xObt3w\ Qv@)WJ="-0 template < typename Cond >
i+|/V[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
H6Kt^s<6xu } ;
Cp]q>lM" GC@U[' K>TvM& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
w_#5Na}>d 最后,是那个do_
S^)xioKsJ \; zix(N[5 `llSHsIkXb class do_while_invoker
N
lB%Qu {
b|U3\Fmc public :
b(_PV#@$ template < typename Actor >
5xc-MkIRL do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`IK3e9QpcA {
R-5e9vyS return do_while_actor < Actor > (act);
'.zr:l }
2w:cdAv$ } do_;
_'P!>C! I z)~h>-F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Cce{aY 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
74a>}+" 最后来说说怎么处理break和continue
[4HOWM>\ 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。
ANd#m9(x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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