一. 什么是Lambda
V2sWcV? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<$wh@$PK 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,
_=E))Kp{z "r @RDw
r/1:!Vu( gS4zX>rqe class filler
A`<#}~A {
.o91^jt public :
mbxJS_P void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
s<gZB:~ } ;
kK&tB q9.)p I Gv_s+O-* 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:
/]"&E"X" GY<ErS)2 Jfa=#` H`q" _p: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&?>h#H222 Cnd70tbD ) $'e;ScH 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_H}y7 %])-+T xEQ2iCeC txQyHQ)@ 二. 战前分析
H
.)}| 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。
EQ`;=I3J9y 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
HmKvu"3 Yao>F--? '<~rV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(UDF^ /* --------------------------------------------- */
QEL^0c8 ~ vector < int *> vp( 10 );
]\5@N7h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
uMa: GDh7 /* --------------------------------------------- */
NCYN .@J sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
m76**X /* --------------------------------------------- */
6g4CUP'Y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#%z--xuJL /* --------------------------------------------- */
#Z<pks2
y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
D
7 l&L /* --------------------------------------------- */
u\=gps/Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!t "uNlN 11}sRu/ iY"I:1l. mN+~fuh 看了之后,我们可以思考一些问题:
j[NA3Vj1P 1._1, _2是什么?
Je_Hj9#M\d 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?y
5~q 2._1 = 1是在做什么?
kwNXKn/ 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_pf2Y 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。
! P/ ]o !iUdej^tx b9ysxuUdS 三. 动工
MV6%~T 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
6-va;G9Fc h h}%Z= pcXY6[#N HX\@Qws template < typename T >
nN>D=a"&F class assignment
1Lz`.%k`: {
o/buU{)y T value;
zOYkkQE3mJ public :
nV 38Mj2U assignment( const T & v) : value(v) {}
x&sT )=# template < typename T2 >
:p@H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MbLG8T:y } ;
u_.V]Rjc 84L!r r5Ej 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(y|{^@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;y<)RM &N1C"Eov? &b,.W;+ C0/s/p' class holder
(bt^L3}a {
5&7)hMppI public :
X5 lB],t"= template < typename T >
SdC505m0* assignment < T > operator = ( const T & t) const
l|O^yNS {
8=gr F return assignment < T > (t);
:Q2\3 }
8~RUYsg } ;
Dntcv|%u $D5[12X Na: M1Uhb 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:
-cyJjLL* V\ch0i
1 static holder _1;
eHK}U+"\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A}C&WT~ )<G>]IP< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d|TRP,y 而不用手动写一个函数对象。
seY0"ym&e 2g-'.w Y?%MPaN: Lv,~M f1| 四. 问题分析
JfKhYRl 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。
z/ T| 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。
_tL+39 u 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
acB,u& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*{W5QEa 下面我们可以对这几个问题进行分析。
I'"*#QOX ar+mj=m 五. 问题1:一致性
9bgKu6-X 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-4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
I /3=~;u efMv1>{ struct holder
)ZzwD] {
]]o7ej //
i051qpj template < typename T >
N;A1e@bP T & operator ()( const T & r) const
rsBF\(3b~ {
qA9*t return (T & )r;
5{#9b^ }
"A__z|sQ } ;
SAs'u"EB tnqW!F~ 这样的话assignment也必须相应改动:
/r@P\_ ./kmI#gaV template < typename Left, typename Right >
>IfJ.g" class assignment
h 7kyz {
Wr`=P, Left l;
!IoD";Oi Right r;
}llzO public :
pX6T7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T7m rOp template < typename T2 >
^]'p927 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;5my(J*b } ;
E1 *\)q *[
Wh9 ,H 同时,holder的operator=也需要改动:
W~W^$A OI %v>ns template < typename T >
yN{Ybp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y$*?k0=ZX {
\_@u"+,$W return assignment < holder, T > ( * this , t);
&IT'%*Y:V }
S7aS Ut! $f1L<euH 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
DetBZ. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a&L8W4 ""Drf=] return l(rhs) = r;
1>a^Q 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;}f%b E 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
rZGbU&ZM8 cWFvYF template < typename Tp >
(4ow0}1 class constant_t
G2a fHL< {
Iay7Fkv const Tp t;
1{o
CMq/v public :
-#<,i' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
z-7F,$ template < typename T >
P%Q}R[Q const Tp & operator ()( const T & r) const
kGc)Un?'{U {
}E>2U/wpXY return t;
qFUpvTe }
Z I}m~7 } ;
ui9gt"qS` +6gS] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
68I4 MZK>4 下面就可以修改holder的operator=了
dmlh;Z 8>pFpS template < typename T >
[n74&EH assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]-x#zp;= {
?N11R?8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7MGc+M(p }
,z%F="@b9 Crpkq/ M 同时也要修改assignment的operator()
bs+KcY:N] cR@z^ template < typename T2 >
4i~;Ql T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
qh.c#t 现在代码看起来就很一致了。
J\;~(:
~ ACyQsmqm: 六. 问题2:链式操作
Qs%f6rL 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B|, 6m 3. 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。
gmLw. |- 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。
\Z+v\5nmO 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。
}ZYK3F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
w_U5w tD4IwX template < typename T >
@~63%6r#4M struct result_1
zZiB`% {
2tWUBt\,g typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(O`=$e } ;
N_gjOE`x5 (Nik(Oyj" 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:
40g&zU- 'Y
vW|Iq template < typename T >
3\(s=-vh struct ref
?: meix {
(4g;-*N typedef T & reference;
k*!J,/=k } ;
B=Zo0p^ template < typename T >
jNIM1_JjD struct ref < T &>
'6 /uc:zv {
1H[lf
B typedef T & reference;
|23 }~c, } ;
<K97eAcW uO^{+=;A= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Tu6he8Q- p!Gf^ template < typename T >
} KMdfA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6@I7UL > {
^k)f oD return l(t) = r(t);
kW,yZ.?f }
e.HN%LrhS 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。
<0kRky$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(g4g-"rc Q z/pz_} 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
8F[j}.8q _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cnIy*!cJs _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
n]o+KT\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5cfzpOqr0 最后的布局是:
C*gSx3OG Add
lO9>?y8.y / \
Yd<~]aXM Divide 5
-d[x09 / \
S`6'~g _1 3
n `n3[ 似乎一切都解决了?不。
72{kig9c 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。
NK4ven7/ 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。
`r]Cd
{G 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:
/60[T@Mz 3oKqj> template < typename Right >
)0GnTB;5Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{T^'&W>8G8 Right & rt) const
FF_$)%YUp {
6Nl$&jL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<wSmfg,yF }
9m'[52{o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
w"BTu-I 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。
h)<42Y 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。
8:A<PV!+ 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。
pDKJLa 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。
J-QQ!qa0 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?
e6_.ID'3 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:
pGcc6q1
{jc~s~<# template < class Action >
m9q%l_ class picker : public Action
|Ji?p>\~ {
(Dn-vY' public :
+(/Z=4;,[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
1a)_Lko // all the operator overloaded
34?yQX{ } ;
GqAedz ;. F9c2JBOM 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。
xH
f9N? 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:
sEj:%`l| 7<tqT
@c template < typename Right >
wM yPR_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
n$Pv2qw {
JRiuU:=J~` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Bdg*XfXXk }
M84LbgGM% 2h:f6=)r/u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
05zHL j 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
~XxD[T5 :^*V[77 template < typename T > struct picker_maker
vV'^HD^v {
iwVra"y typedef picker < constant_t < T > > result;
K;97/"
} ;
Xo*$|9[. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
dyp]y$ {
njX:[_& typedef picker < T > result;
g SwG=e\ } ;
w|Mj8Lc+ e7?W VV, 下面总的结构就有了:
A,og9<+j- 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。
'wZy: c 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。
<s2l*mc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
= ;a4
Dp 至此链式操作完美实现。
Y5NbY02E TZP{=v< ?dmMGm0T9 七. 问题3
\}Wkj~IX 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。
'|/_=' X
or ,}. w template < typename T1, typename T2 >
4l1=l#\S ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u}rot+)% {
=%u|8Ea*` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NY;UI(<] }
q7]WR(e qB39\j 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:
`%XgGHiE ^kD?0Fm template < typename T1, typename T2 >
^VIUXa struct result_2
VoyH: {
M"vcF5q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
c6uKKh> } ;
u7C{> 2%qn!+. 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?
#-Rz`Y<& 这个差事就留给了holder自己。
aK&+p#4t vedMzef[@> oU@ljSD template < int Order >
_%2Umy| class holder;
ZYt
__N template <>
<D dHP class holder < 1 >
0V#t ;`Q3 {
7, 13g) public :
9HE(*S template < typename T >
G}-.xj] struct result_1
?|7+cz$g {
D{4hNO typedef T & result;
} >w } ;
} E#+7a template < typename T1, typename T2 >
j'i42-Lt/p struct result_2
Yq?I> {
j~E +6f\ typedef T1 & result;
HV9SdJOf } ;
^'fKey` template < typename T >
oGVSy`ku typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cORM R! {
:|M/+XPu return (T & )r;
<ut DZ#k }
L_|uB template < typename T1, typename T2 >
Tb={g;0@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M96( Rg {
9i<-\w^$ return (T1 & )r1;
_o?(t\B9{ }
h*KHEg"+ } ;
a-E-hX2 w~U`+2a3 template <>
.lBY"W&{ class holder < 2 >
mVK 9NK {
v|I5Gz$qpa public :
~8m>DSs)D template < typename T >
1D[P\r- struct result_1
T{<@MK%],d {
?66(t typedef T & result;
E.`dk. } ;
-k
<9v.: template < typename T1, typename T2 >
!ix<|F5 struct result_2
IOkC [([ {
w;EXjl;X O typedef T2 & result;
-p.*<y } ;
Jo3(bl%u template < typename T >
unnx#e] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?a>7=)%AH {
@5jG return (T & )r;
B#6pQp$ }
G\+nWvV7 template < typename T1, typename T2 >
L{LU@.;1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S%X\,N {
VMIX$# return (T2 & )r2;
9I\3T6&tr }
ARdGh_yJ& } ;
FMdLkyK; %p2x^air x"8ey|@&, 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
O_Rcd&<mr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}=hoATs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
X^D9)kel +%Yc4 return l(i, j) = r(i, j);
mp,e9Nd; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N+M&d3H` n<:d%&^n return ( int & )i;
vaRwhE: return ( int & )j;
)6>|bmpU 最后执行i = j;
a*':W%7 可见,参数被正确的选择了。
K@P`_yxN EotwUT| e?| URW T]6c9_ V<vPFxC 八. 中期总结
>yBxa) 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
akhL\-d)al 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
zZ9<4"CIk 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
9*|3E"Vr 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%md^S
| % R|"Afa= e[QxFg0E 6%kJDY. bqrJP3 qggk:cN1 九. 简化
Dk`4bYK 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
43>9)t 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Pc(n@'m~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
rMHQzQ0% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?7uKP}1| +-*/&|^等
)@,90Vhh 2. 返回引用。
1/2V.:bg =,各种复合赋值等
,|.8nk" 3. 返回固定类型。
xIQ/$[&v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
MkDK/K$s 4. 原样返回。
;T.s!B$Uu operator,
nU&NopD+*G 5. 返回解引用的类型。
b6nZ55 h operator*(单目)
$>r>0S#+\& 6. 返回地址。
^m_^ operator&(单目)
6~ 7 ;o_> 7. 下表访问返回类型。
@fqV0l!GR operator[]
I
f3{E 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A~SL5h operator<<和operator>>
+_X,uvR #Pu@Wx 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。
u
m:0y, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$_RWd#Q( GsIwY {d template < typename Left >
DB`$Ru@ struct value_return
9q1HSJ1) {
E- )VPZ1D template < typename T >
]3t1=+ struct result_1
x}?DkFuxb {
heL$2dZ5H typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Tr8AG> } ;
2(m85/Hr\; 1E5a( template < typename T1, typename T2 >
"x(>Sj\%I struct result_2
O3kg {
~h)@e\Kc typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6?V<BgCC } ;
a)!![X?\ } ;
9-
xlvU,o ]V36-%^ ><NI'q*cQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<0u\dU vi]r 下面我们来剥离functor中的operator()
&8<<!#ob 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0R HS]cN khU6*`lQ return l(t) op r(t)
GilQtd3\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
A~Z6jK return op l(t)
1,"I= return op l(t1, t2)
d,c8Hs8 return l(t) op
K8HIuQ!= return l(t1, t2) op
#l*a~^dhqC return l(t)[r(t)]
o84UFhm return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3CR@'
qG- [%@2o< 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:
4_PCqEp) 单目: return f(l(t), r(t));
pOC% oj return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
f64(a\Rw!^ 双目: return f(l(t));
M1oPOC\0. return f(l(t1, t2));
$hkq>i \ 下面就是f的实现,以operator/为例
+|y*}bG |KL')&" struct meta_divide
Z_H?WGO {
60!1D>, template < typename T1, typename T2 >
;LCTCt` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'X =p7 d|' {
)~ 0}Et l return t1 / t2;
o:2Q2+d }
Y3-gUX*w0 } ;
lVPOYl% 9G0D3F 这个工作可以让宏来做:
s\[LpLt KZ=u54 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
&V'519vmoZ template < typename T1, typename T2 > \
CuH2E>wz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
3&'2aW 以后可以直接用
<W>++< - DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*7ZGq(O 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
dj'm, k
b (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。。。)
,7GWB:Sk gtiE hCF2W qv[[Q[RK-5 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
$
+;+:K /;?M?o"H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I>PZYh'.T class unary_op : public Rettype
kv6Cp0uFg {
>F1G!#$0 Left l;
~h-C&G,v public :
Nln`fE/Ht unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5W/{h q8}} -LtK8wl^ template < typename T >
"~F3*lk#E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<5S@ORN {
{;s;. return FuncType::execute(l(t));
^/HW$8wEi }
lbQQtpEKO >M]6uf template < typename T1, typename T2 >
\v+u;6cx_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~#R9i^Y {
62) d22 return FuncType::execute(l(t1, t2));
NzQ9Z1Mxy }
: [q0S@ } ;
'OwyyPBF MtS3p>4 v2Bzx/F: 同样还可以申明一个binary_op
dBSbu=^$ ) v,=v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Lxv6!?v| class binary_op : public Rettype
pY@Y?Jj {
*z'8j Left l;
"w Af.=F Right r;
oH^(qZ8W public :
As~(7?]r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w~z[wm Okp #2RiLht template < typename T >
/kgeV4]zR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hfqqQ!,l! {
~*M$O & return FuncType::execute(l(t), r(t));
!*aPEf270 }
u: &o}[ ~e `Bq> template < typename T1, typename T2 >
KzjC/1sd typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c~0{s> {
oc7$H>ET1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
M*sR3SZ
}
mMSh2B } ;
\ \06T` \P;rES' l.`u5D 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
.~>?*} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7ER|'j DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
K<4Kk3 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。
}lP;U$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ljC(L/I 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。。。
eSEq{?> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
FdzNE 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)
z0%\OhuCcf 下面是修改过的unary_op
iYJZvN F(5hmr template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/P:.qtT( class unary_op
-`b8T0?oK {
`Out(Hn Left l;
IvHh4DU3Z =-KMb`xT public :
slu(SmQ 0*;O?T unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E<E3&;qD HDVW0QaMu template < typename T >
Z(u5$<up struct result_1
&Lm-()wb {
D}3T|N typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UlcH%pxTt1 } ;
GsQ*4=C HOoPrB m template < typename T1, typename T2 >
(#D*Pl struct result_2
?S
Z1`.S {
]:(W_qEA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
omSM:f_~ } ;
)+P]Vf\jH aE"[5*a template < typename T1, typename T2 >
G{Yz8]m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3S*AxAeg {
Yd
EptAI return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8uNULob }
Jzkq)]M 0NDftcB] template < typename T >
*\}}Bv+9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mLh kI!4[ {
dS2G}L^L return OpClass::execute(lt(t));
hR#-u1C }
p;T{i._iL h!rM^ } ;
+Y"r71|A6+ VU`OO$,W m: n`g1 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
fq )vK 好啦,现在才真正完美了。
;-P)m 现在在picker里面就可以这么添加了:
A4C+5R t.T
UmJ template < typename Right >
<BFQ: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#:jb*d? {
>Fio;cn? return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
54lu2gD' }
mw$r$C{ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
d^03"t0O] N`@NiJ(O; :W#rhuzC +4;uF]T 5|3e& 十. bind
M_v?9L 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。
j9Ybx# 先来分析一下一段例子
^G&3sF} ^d}gpin }KUd7[s int foo( int x, int y) { return x - y;}
T>TWU: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
q6Rr.A bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
K 0gI): 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。
z>sbr<doa 我们来写个简单的。
8Jf.ECQT 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9.'h^#C 对于函数对象类的版本:
[(Xy.L7x 'c2W}$q template < typename Func >
De7Ts struct functor_trait
=4V&*go*\ {
*B`Zq) typedef typename Func::result_type result_type;
gE#>RM5D } ;
j',W 64 对于无参数函数的版本:
k@zy v+p{|X- template < typename Ret >
d->|EJP struct functor_trait < Ret ( * )() >
XO#/Fv! {
rX_@Ihv' typedef Ret result_type;
X%z }VA } ;
+$4(zPs@ 对于单参数函数的版本:
L,y6^J! Z^ }mp@j> template < typename Ret, typename V1 >
infl. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)u))n# P {
zp\8_ U@ typedef Ret result_type;
|,9JNm$ } ;
#/PA A 对于双参数函数的版本:
~wg:!VWA) QXCH(5as template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
720PjQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DZzN>9<)^ {
oFOnjK"|F typedef Ret result_type;
5F`;yh+e } ;
KiG p[eb 等等。。。
c/c$D;T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}Zl&]e 21k5I #U template < typename Func >
NM ]bgpP struct func_return
zdXkR] {
$kR N
h6 template < typename T >
OL4z%mDZi struct result_1
Y5fLmPza {
{U&.D
[{& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!9 fz(9 } ;
Gt9&)/# IV\J3N^ template < typename T1, typename T2 >
2WUT/{:X struct result_2
Uj&W<'I {
xsWur(> ] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\*=7#Vd } ;
'SQG>F Uy } ;
,{\Bze1fn t_mIOm)S% y:v, j42% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ySI~{YVM 9 \^|6k, template < typename Func, typename aPicker >
Mq';S^ class binder_1
j xYc2 {
(O0Urm Func fn;
oK 6(HF'& aPicker pk;
f/CuE%7BR public :
4CGPOc ^eW}XRI template < typename T >
J\e+}{ struct result_1
JN7k 2]{ {
N},n `Yl. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1q;#VS/D;H } ;
iNMx"F0r +V&{*f) template < typename T1, typename T2 >
o)'y.-@Q struct result_2
5d Z |! {
1sYEZO; typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m3o,@=b } ;
42]pYm(jk3 ;WldHaZ9r binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^MBm==heL =4 h+
M$2 template < typename T >
mrX^2SR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~on(3|$ {
ayAo^q return fn(pk(t));
>}(CEzc8 }
~axjjv template < typename T1, typename T2 >
CKA;.sh typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Rp$}YN {
EI\9_}@, return fn(pk(t1, t2));
mFHH515 }
`5H$IP1XhA } ;
`"%T=w *OQG4aWy 4lZ$;:Jg 一目了然不是么?
q%ow/!\; 最后实现bind
$0arz{Oh +f[ED4E>'( !0N7^Z"gtz template < typename Func, typename aPicker >
37;$-cFE picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jM\*A#Jo5 {
a
^%"7Ri return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@)K%2Y` }
u[{tb Ld B($4, 2个以上参数的bind可以同理实现。
3"rzb]=R 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
1h.)#g?{ }. z&P' 十一. phoenix
[~&XL0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
T~b>B`_ 29reG,> for_each(v.begin(), v.end(),
Q[#vTB$f (
7 w3CXY do_
s@fTj$h [
Wa?; ^T cout << _1 << " , "
\Y{k7^G}A ]
IEyL];K .while_( -- _1),
&.Zb,r$Y cout << var( " \n " )
^ :F. )
S(7ro]U9 );
. BiCBp< Q);n<Z:X~ 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:
o-o'z'9 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
Wq^qpN)5Y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
w^]6w\p 那么我们就照着这个思路来实现吧:
UQ4% Xp nJ"
' oTT7M`P3h template < typename Cond, typename Actor >
_sbp6ZO_ class do_while
sdS^e`S {
5/O'R9A4 Cond cd;
++DG5` Actor act;
\cCV6A[ public :
=w$}m_AM template < typename T >
`8FUX= Sh struct result_1
xzx$TUL {
hI( SOsKs typedef int result_type;
M'!U<Y
- } ;
[b$4Shx LzCw+@-umw do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WQHd[2Z#e <EST?.@~+ template < typename T >
%e@#uxm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pT$f8xJ {
r
6Q Q do
/6_|]ijc {
SvR7eC act(t);
5 QO34t2 }
'KPASfC while (cd(t));
a/< Csad return 0 ;
f0T,ul, }
(<
=}]v } ;
07hF2[i lvp8z)G =V^.}WtO 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B7"PIkk; 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。
7-BvFEM; 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。
RW P<B0) 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。
X_v[MW 下面就是产生这个functor的类:
`g,8- G-T0f ~0b O} template < typename Actor >
Zo{$ class do_while_actor
$t/x;<.H {
u_).f<mUdF Actor act;
{f{ZHi| public :
x=#VX\5k: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
D?Ux[O zb K'h1szW template < typename Cond >
-Qn=|2Mm? picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)P|[r } ;
ti &J 8?FbtBAn HQ{JwW!m 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^S6u<, 最后,是那个do_
PpsIhMq@ @ps1Dr4s 1 tR_8lC class do_while_invoker
C^)*Dsp {
(os$B public :
zuJtpMn template < typename Actor >
YA&g$! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
> 0<)= {
i>_u_)- return do_while_actor < Actor > (act);
Vn~UB#]'3 }
\qUKP"dr } do_;
v)_nWu i{I~mrm/'\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
VS&TA> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
b^[F""!e 最后来说说怎么处理break和continue
[2|kl
l 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。
&[hLzlrg 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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