一. 什么是Lambda
$Vh82Id^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
L x&ZWF$ 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,
2sH5<5G' .`9KB3 Mf"B!WU>]B G@2M&0' class filler
1:8: yFV {
9IMcp~zX public :
X88ZdM' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)kUw,F=6 } ;
FB`HwE< Ek6W:Q:@ lw{|~m5` 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:
c+c^F/ Uyh#g^r fAi113q! d29HEu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A
|B](MW%O u ""=9>0 |ouk;r24V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Uw!v=n3#! TgLlmU*qMU 8jk*N J\BdC]; 二. 战前分析
|iI`p-L9 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。
_!ed.h.r: 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
;K!Or pY@+.V`a hb{(r@[WHv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bB["Qd}Q /* --------------------------------------------- */
|9h[Q[m vector < int *> vp( 10 );
"Y+`U transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
kW9STN /* --------------------------------------------- */
bYfcn]N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
B(5g&+{Lq~ /* --------------------------------------------- */
h2nyP int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|qD<h /* --------------------------------------------- */
KK}&4^q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
B5hGzplS /* --------------------------------------------- */
bPEAG=l "- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Fei$94a "x)W3C%*S $A,=z ZJqmD 看了之后,我们可以思考一些问题:
(~~=<0S 1._1, _2是什么?
//(c 1/s 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。
>8##~ZuF+ 2._1 = 1是在做什么?
v3B
^d}+. 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。
h?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。
\[BnAgsF E4Sp^, AMr 9rB d 三. 动工
R B!g,u 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Gu-Sv!4p !Kis,e DbDpdC; S/4kfsN template < typename T >
!PgYn class assignment
oUqNA|l
T {
k`d T value;
Wd7*sa3T public :
udB}`<Q assignment( const T & v) : value(v) {}
VC@o]t5 template < typename T2 >
4d#W[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"](~VF[J8 } ;
o7 kGZ g!8-yri +hfl.OBy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$_y"P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#S"=)BZ8L a?;{0I:Ln V\_
&2',t /#a$4 }2L class holder
n1QO/1}
: {
>\e11OU0Gy public :
C-(&zwj?! template < typename T >
b(yY.L=K assignment < T > operator = ( const T & t) const
TM+7>a$ {
8L#sg^1V return assignment < T > (t);
5o,82Kti }
sG3%~ } ;
~9{.!7KPc qnOAIP:0 0wx`y$~R 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:
4x:fOhtP ?h{ & static holder _1;
g
{00i Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;y"DEFs,u t((0]j^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vm(% u!_P 而不用手动写一个函数对象。
X/Ae-1! :G!Kaa,r js{ RaR= c9Cp!.#*E 四. 问题分析
&0
@2JS/! 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。
`0L!F"W 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。
DV.m({? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@~"0|,6VC 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/as1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
P^
a$? yJ^}uw 五. 问题1:一致性
Q$3%aR-2 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?|
P%1s6fjU 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5n_<)Ycj BUtXHD struct holder
YcIk{_N3 {
/t816,i //
LB>!%Vx template < typename T >
NEX\+dtE~0 T & operator ()( const T & r) const
]1klfp,` {
hE>Mo$Q( return (T & )r;
|[*b[O
1W }
GSk;~^l } ;
-G{}8GM O%)w!0 这样的话assignment也必须相应改动:
K\uR=L7 FsD}Nk=m~ template < typename Left, typename Right >
!4|7U\; class assignment
HH>]"mv {
"]sr4Jg= Left l;
zgLm~ Right r;
.7oz public :
Mq$e5&/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BsxQW`>^y template < typename T2 >
nH;^$b'LZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`S%pD.g,2 } ;
f@Db._E -\>Xtix^-c 同时,holder的operator=也需要改动:
4B) prQ3 ~}uTC36C\ template < typename T >
}v`5
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BwbvZfV| {
GR/
p%Y( return assignment < holder, T > ( * this , t);
t;
"o,T }
{4
*ob@w* B&"fPi 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。
'y@0P5[se 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6%:N^B=%} g,\<fY+4 return l(rhs) = r;
m,'u_yK 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。
Zx3m$.8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
w!h!%r [ $B template < typename Tp >
@zE_fL class constant_t
k
kY*OA {
A!SHt7ysJ const Tp t;
tlc&Wx public :
!tN]OQ)' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Tf` ~=fg% template < typename T >
o[_{\ const Tp & operator ()( const T & r) const
?!b}Ir<1j {
s<n5^Vxy return t;
[5>0om5 }
e)O6k7U$ } ;
gwNv;g hV_0f_Og 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Y*J,9 下面就可以修改holder的operator=了
,myl9s \=1k29O template < typename T >
=Bl#CE)X assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
H~fZA)W 4Y {
5X'[{'i, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#k*e>d$ }
&vo]l~. ;4%^4<+3 同时也要修改assignment的operator()
0Bb amU N_h)L` template < typename T2 >
H+ t^eg88 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
"|(+~8[ 现在代码看起来就很一致了。
n hS=t8H ur"ckuG!9 六. 问题2:链式操作
d.sxB}_O 现在让我们来看看如何处理链式操作。
)~s(7
4`} 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。
os"o0? 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。
xrp%b1Sy 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。
Vf,t=$.[Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~#N^@a MYDAS- template < typename T >
M{1't struct result_1
]=7}Y%6 {
x%5n& B typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
aOETms w } ;
mKfT4t
nz~3o 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:
=T!iM2 U8;k6WT| template < typename T >
C([TolZ struct ref
>^{}Hjt {
|s+y]3-_ typedef T & reference;
C&D!TR!K } ;
RKx"
}<#+ template < typename T >
YOd0dKe struct ref < T &>
Yc&yv {
['Hl$2 j typedef T & reference;
0PjWfM8% } ;
\GEFhM4) -$>R;L 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
LY-fp+ QQj)"XJ29 template < typename T >
?v\A&d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
K]1A,Q {
mY+Jju1 return l(t) = r(t);
km|;T! }
q{nNWvL 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。
/q0[T{Wz$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
M|w;7P} P|Dw+lQj 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
(3C::B= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
S=*rWh8)%< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7LbBS:@3z_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
hQv~C4Wfrf 最后的布局是:
OTY9Q Add
Usx8
U / \
xrs?"]M[ Divide 5
:<r.n
" / \
IQAV`~_G _1 3
;`p+Vs8C 似乎一切都解决了?不。
v[E*K@6f 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。
4"nb>tA 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。
pWa'Fd 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:
Z%E;*R2+:> 4V@raI- template < typename Right >
n6Je5fE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
i 3?=up! Right & rt) const
dkVF {
dDK4I3a return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#N.W8mq }
/zJDQ'k0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
US[{
Q 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。
l 8qCg/ew 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。
O~?H\2S 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。
1t w>C\ 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。
QpxRYv 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?
% put=I 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:
|`B*\\ 1 hd0d
gc template < class Action >
4jbqV class picker : public Action
M=:!d$c
{
T a8;
public :
-.<fGhmU picker( const Action & act) : Action(act) {}
ce7$r*@! // all the operator overloaded
E!nEB(FD } ;
va 7I_J j}t"M|` 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。
33IJbg 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:
-}#=L@
`S$zwot template < typename Right >
W6%\Zwav?) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ur7sf$ {
?-C=_eZJ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g?&_5)& }
=;Ap+} s&&8~
)H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
z=%&?V 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。
:59fb"^$ ;\-f7!s template < typename T > struct picker_maker
Hj(ay48 {
Lu?MRF
f typedef picker < constant_t < T > > result;
}x!=F<Q!r } ;
]z3!hgTj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>n3w'b {
rHYSS0*3 typedef picker < T > result;
G8AT]
= } ;
iXLODuI 11Sflj 下面总的结构就有了:
[.:SV|AF# 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。
$.HZz 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。
T1$=0VSEa+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
} V * 至此链式操作完美实现。
.Z?@;2<l 0APh=Alq ^i+ d 3 七. 问题3
p6S{OUiG 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。
|y%pJdPk= GO&~)Vh&7 template < typename T1, typename T2 >
.kwz$b+h ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>I*)0tE {
={g.Fn(_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
nUb0R~wr$G }
w1;:B%!H f
wE
b 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:
z3-A2#c <e&88{jJ template < typename T1, typename T2 >
''D\E6c\ struct result_2
yBKEw(1 {
AUk-[i typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~V34j: } ;
py|ORVN(Z z3Id8G&> 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?
@~p;.=1]F 这个差事就留给了holder自己。
y-#{v.|L S2+X/YeB ke\gzP/ template < int Order >
n1XJuc~ class holder;
mH`K~8pRg template <>
1PGY/c
class holder < 1 >
5z/*/F=X {
9!XXuMWU< public :
4e`GMtp template < typename T >
:<}1as!eo struct result_1
"kb[}r4? {
{^8->V typedef T & result;
WR|n> i@m } ;
, B90r7K: template < typename T1, typename T2 >
kz!CxI ( struct result_2
9Gh:s6 {
+4
W6{` typedef T1 & result;
3bsuE^,.@ } ;
vQH6CB" template < typename T >
C\`*_t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|(eRv?Qy@ {
simD<&p return (T & )r;
ob.Br:x }
&0`[R*S template < typename T1, typename T2 >
[LF<aR5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3*(w=;y {
MA`.&MA. return (T1 & )r1;
}+@GgipyO. }
#jqcUno } ;
e0Jz|?d= `*Ju0)g1 template <>
1Zo"Xb class holder < 2 >
[z[<onFIq {
/LK,:6 public :
2%Mgg,/~ template < typename T >
$-w&<U$E struct result_1
"7z1V{ ;Y {
/_(q7:<ZF typedef T & result;
e)M)q!nG } ;
alp}p template < typename T1, typename T2 >
P:OI]x4 struct result_2
q?##S' {
;h~v,h typedef T2 & result;
^]zC~LfG } ;
']&rPvkL template < typename T >
zz m[sX} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x{_3/4 {
q)f-z\ return (T & )r;
Y=5}u&\ }
WU+OS( template < typename T1, typename T2 >
|& Pa`=sp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BcaX:C?f {
4\Q
pS return (T2 & )r2;
ix+sT|> }
0ZAT;ea B } ;
]EWEW*'j SJ8CBxA HU1ZQkf 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> >。
bu:%"l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
WKvG|YRDq 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
zL@FN sYVM "i^<
H return l(i, j) = r(i, j);
`^mY*Cb e 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
BM>'w,$KL dWi:V7t+ return ( int & )i;
$6DA<v^=z return ( int & )j;
&YOks.k 最后执行i = j;
7#[8td 可见,参数被正确的选择了。
*l.tsICmbP @,Kl"i; xH4Qv[k
Q7 aovw'O\Q L ]Y6/Q 八. 中期总结
g4f:K=5: 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:
o,gH* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8`B]UcL) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*Sw1b7l 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
jU2vnGw_ p0sq{d~ o>jM4sk$ Ad)::9K?J 6k+4R< "CY#_) 九. 简化
Wi2Tg^ 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。
> }fw7 X 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Bm$(4 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:
_^MkC}8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
FQe82tfV+ +-*/&|^等
1+ib(MJ<:# 2. 返回引用。
hM "6-60 =,各种复合赋值等
AI,Jy%62/ 3. 返回固定类型。
U-ADdOh"q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
zI{~;`tzN 4. 原样返回。
vE{L `,\q operator,
PC)aVr?@@ 5. 返回解引用的类型。
c`O(||UZT operator*(单目)
krMO<(x+ 6. 返回地址。
Ba#wW
E operator&(单目)
chakp!S= 7. 下表访问返回类型。
k];NTALOG operator[]
)cV*cDL1j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sLze/D_M* operator<<和operator>>
@<ILF69b ?F"mZu 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。
BN%;AQV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[Ol~}@gV ,GUOq!z template < typename Left >
/Bs42uJ3 struct value_return
N9cCfB\` {
U["-`:>jfp template < typename T >
q+{$"s9v struct result_1
B&rw R/d {
YT~h1<se typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$!v:@vNMs } ;
11YpC;[o L+D 9ZE] template < typename T1, typename T2 >
b <z)4 struct result_2
h/pm$9A {
>m+Fm= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/C
} ;
`'G1"CX } ;
1"wZ [. 8)bqN$*h UUR+PfY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
u3vM ! 9p4=iXfR 下面我们来剥离functor中的operator()
Xj5oHHwn 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%$[#/H7=W .D{He9 return l(t) op r(t)
<?FkwW\? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
brEA-xNWQ return op l(t)
u"gtv return op l(t1, t2)
A-f,&TO return l(t) op
9A,ok[J return l(t1, t2) op
h>"j!|#!s return l(t)[r(t)]
2Y~nU(
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
EE5mVC& :r4o:@N' 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@_T.C 单目: return f(l(t), r(t));
3eERY[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2(AuhZ> 双目: return f(l(t));
XiO~^=J return f(l(t1, t2));
+SNjU"x 下面就是f的实现,以operator/为例
g\]~H%2 , {RC&Ub> struct meta_divide
:5[1Iepdn {
@! {Y9k2 template < typename T1, typename T2 >
v3b+Ddp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Tfp^h~&u {
7S2"e[-x return t1 / t2;
;6M [d }
UY(\T8 } ;
n7/>+V+ #QNa|
f#= 这个工作可以让宏来做:
"1Y'VpKm(~ "\+.S]~ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Mp?L9 template < typename T1, typename T2 > \
B[s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Z;y(D_;_ 以后可以直接用
IictX"3lh DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ckYT69U 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
uN4e n, (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。。。)
VWK%6Ye0 ?$#P
=VK &%`WXe-`R 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
_<KUa\ :-Ml?:0_X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:%>)S class unary_op : public Rettype
d7S?"JpV {
u|cP&^S Left l;
[\qclW;L public :
>f'aW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%j@@J\G! K /$-H#;N template < typename T >
YQcaWd( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[1nUq!uTm {
,KCxNdg^#- return FuncType::execute(l(t));
IN75zn*% }
h[mJ=LIrg <eZ*LK? template < typename T1, typename T2 >
c \;_jg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_2Mpzv {
cn Ohj return FuncType::execute(l(t1, t2));
\ CX6~ }
c:[ZknnCe } ;
( k,?) ]!j%Ad KP&xk13) 同样还可以申明一个binary_op
3l"8_zLP gD2P)7: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s(KSN/ class binary_op : public Rettype
N=\weuED {
c]n"1YNm Left l;
9s1^hW2%Q Right r;
D^gS.X ^ public :
fm L8n<1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0*_E'0L8e 0U~*uDU template < typename T >
]6F\a= J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B$n 1k45 {
H~^)^6)^T return FuncType::execute(l(t), r(t));
9VanR
::XX }
~oJ"si [2Zl
'+ template < typename T1, typename T2 >
\Hdsy="Dnh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uaz!ze+ {
4Us_Z{. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
L^r & .N\ }
@mmnr?_w } ;
Bhv$
Rw|'LaW S8Y\@C?5 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
Le:(;:eL>t 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#y[U2s Se DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Sg4{IU 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。
\H~zN]3^
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:m(DRD 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。。。
IrMB=pWo 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6i2%EC9 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)
.r2*tB). 下面是修改过的unary_op
|Fi5/$S. R|v'+bv
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|q58XwU ` class unary_op
eZaSV>27 {
Fs].Fa Left l;
y)U?.@ g;v;xlY`N public :
Pc_aEBq TS#[[^!S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8!rdqI I# &r5Q template < typename T >
u8]FJQ*\6+ struct result_1
i'7+
?YL {
#{vC =m73 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
dH!z<~ } ;
_$ivN!k xEp?|Q$ template < typename T1, typename T2 >
G[A3H>
> struct result_2
Zym6btc {
XTo7fbW* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|Ha#2pt{bc } ;
+a3E=GJ iN[x
*A|h template < typename T1, typename T2 >
dF\#:[B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BtZ]~S}v {
1^4:l!0D return OpClass::execute(lt(t1, t2));
viG,z4Zf }
!:^q_q4 kIVQ2hmv template < typename T >
{]< G=]' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jYFJk&c {
M'PZ{6; return OpClass::execute(lt(t));
U}RBgPX! }
Wn'a' bI55G#1G } ;
y%SxQA+\ f9W:-00QD G
aV&y 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
d )O^(y1r 好啦,现在才真正完美了。
(4T0U5jgT 现在在picker里面就可以这么添加了:
6
Rl[M+Q 1)56ec<c template < typename Right >
YV<y-,Io picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}IyF|[ {
Uj):}xgi' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
X.eOw>. }
V4n~Z+k 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。
QQM:[1;RT iT>u&0B- dU$VRgP/ Y~WdN<g )l7XZ_gw' 十. bind
*nCA6i 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
>fH0>W+! 先来分析一下一段例子
nm- bj
pruJ`= ;xZ+1zmL0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
2R[v*i^S bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>}+{;d bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N1a]y/
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
gQy%T] 我们来写个简单的。
m,k0 h% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yQ$irS? 对于函数对象类的版本:
D&G6^ME {821e&r template < typename Func >
~"#0rPT struct functor_trait
'J,UKK\5 {
oY)eN?c typedef typename Func::result_type result_type;
~#r>@C } ;
A2|Bbqd 对于无参数函数的版本:
79T_9}M ~}.C*;J template < typename Ret >
&C9IR,& struct functor_trait < Ret ( * )() >
|_;kQ(, {
A{+/$7vek typedef Ret result_type;
q+?&w'8 } ;
<=4$.2ym 对于单参数函数的版本:
16iTE-J_ 4uXGpsL template < typename Ret, typename V1 >
y%TqH\RKv struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&FXf]9
_X {
aTvyzr1 typedef Ret result_type;
!> sA.L&= } ;
=XfvPBA 对于双参数函数的版本:
QVT0.GzR @]Jq28 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uw+nll*W% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Z",0 $Gxu {
G_F_TNO typedef Ret result_type;
opfnIkCe } ;
'.v;/[0 等等。。。
iJ{axa & 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
V%R]jbHZ# {"p ~M7 template < typename Func >
`oxBIn*BD struct func_return
D?KLV_Op {
fbApE template < typename T >
6()Jx% struct result_1
h% -=8l, {
*). typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AROHe } ;
>!fTWdD^ lMgguu~qg template < typename T1, typename T2 >
+Z"Wa0wA struct result_2
#VhdYDbW {
Y1Ql_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!!.@F;]W } ;
\#[DZOI~ } ;
Mc?_2<u- Jq^[^ #?Ix6 {R 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)a^&7 L 0Ckw},, template < typename Func, typename aPicker >
Y$OE[nGi%X class binder_1
LuRCkKJ {
O]IAIM Func fn;
'l<#;{ aPicker pk;
^C
K!=oO public :
BD"Dzq Q%6zr9 template < typename T >
?<J~SF Tt struct result_1
N!7?D'y
{
",~ZO<P typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OTYkJEC8\N } ;
Lq3<&$ F*G]Na@6D template < typename T1, typename T2 >
"y8W5R5kL4 struct result_2
hGKQK
^bn {
\6AM?}v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7jw+o*; } ;
C#[P<= v g8/ ,E-u binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&am<_Tn*3 /{j._4c template < typename T >
2(uh7#Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BuvnY {
6# bTlmcg return fn(pk(t));
,]t_9B QK }
_k}Qe; template < typename T1, typename T2 >
|Fx *,91 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{*;K>%r\o {
6lpJ+A57# return fn(pk(t1, t2));
\hBzQ%0 }
0OlT^ } ;
InL_JobE8r ;P'5RCqj C`ZU.|R 一目了然不是么?
]?V:+>t= 最后实现bind
~zZOogM< 2asRJ97qES ]*MVC/R, template < typename Func, typename aPicker >
Pc?"H!Hkn picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3;jxIo$, {
oumbJ7X=L return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
h}tC+_"D }
w3VgGc~ *oLDy1< 2个以上参数的bind可以同理实现。
`
,SNq i 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
,yp#!gE~ .p Mwa 十一. phoenix
#Mk3cp^Yl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5MYdLAjV UvU@3[fw for_each(v.begin(), v.end(),
+tt!xfy (
@#^Y#
rxb do_
yIr0D6L [
s;l"'6:_ cout << _1 << " , "
HNc/p4z ]
"\vQVZd-E .while_( -- _1),
2rC& cout << var( " \n " )
}%c>Hh )
I5QtPqB> );
=[:E Z0v?3v}9^ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
qnQ". 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
__+8wC operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-da: j-_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
mJ(ElDG R-<8j`[0 wKpb%3 template < typename Cond, typename Actor >
B#`'h~(7 class do_while
- q(a~Ge {
W2v'2qAs Cond cd;
ShlTMTgS Actor act;
+Q"~2_q5/; public :
T.')XKP)1N template < typename T >
3*\Q]|SI! struct result_1
KJS-{ed {
>z/.8!#Q typedef int result_type;
br TP}A } ;
j+dQI_']x ]
>w@@A do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,uNJz -B8 m]}U!XT template < typename T >
tcRJ1:d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KXl!VD,#`= {
SO STtuT do
dHg[r|xC {
Y-st2r[, act(t);
Qm*ZOz'i }
|*b-m k while (cd(t));
E`@Z9k1 ` return 0 ;
C4gES"T }
\o72VHG66 } ;
7TI6EKr v.4G>0 0^ W#^.)V 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@x743}Y\ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
7hu7rWY`E 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
RjgJIVm( 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
-])=\n!= 下面就是产生这个functor的类:
YAeF*vP .L"IG=Uh# W[j,QU template < typename Actor >
P7Qel , class do_while_actor
v[8+fd)}S {
Ok\X%avq Actor act;
3Z me?o*bY public :
U1lqg?KO do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R?9x!@BV 96#]P template < typename Cond >
fn5-Tnsq* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g3{UP]Z71 } ;
1 JIU5u) XQfmD;U mK"s*tD 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7:b.c 最后,是那个do_
)$df6sq |KS,k|). `JPkho class do_while_invoker
)78T+7Kq {
NV9JMB{q public :
g|$;jQ\_ template < typename Actor >
MpZ\j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ez*QP|F*9 {
a@qc? return do_while_actor < Actor > (act);
^i!6z2/ }
p)?6#~9$ } do_;
&{+ 0a[rN sO6=w%l^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E0&d*BI2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%Pt){9b 最后来说说怎么处理break和continue
3z2
OW@zL$ 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。
xb9+- {<J 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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