一. 什么是Lambda
mHB0eB'l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-)%gMD~z1 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,
.At^b4#( 2[X\*"MQ2 \%czNF ~7$jW[i class filler
Koi-b {
o:c:hSV public :
MC~<jJ, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O$(#gB'B } ;
vUR@P
- wv.HPmq Yl`)%6'5| 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:
(&!x2M .FeVbZW 2hf7F";Af O gtrp)x9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
RQ;}+S H$k2S5,,z 8zrLl:{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
3y}8|ML E#VF7 9L 2I>`{#fV r:U/a=V 二. 战前分析
MWI7u7{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
aflBDo1c 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
jAxrU *[+{KJ nU,~*Us for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^0g!,L /* --------------------------------------------- */
l&_PsnU vector < int *> vp( 10 );
]T; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
l\_81oZ /* --------------------------------------------- */
,DD}o sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ho%G /* --------------------------------------------- */
4XgzNwm int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hH~GH'dnaE /* --------------------------------------------- */
2v`Q;%7O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(b"kN( /* --------------------------------------------- */
=3EE-%eF! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
?#lHQT !7n`-#) 6B!v;93U rAZ~R PrW 看了之后,我们可以思考一些问题:
&W{<Yf9 1._1, _2是什么?
V$g!#V 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。
=h\uC).t& 2._1 = 1是在做什么?
mCSt.n~ 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。
FnCMr_ 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。
N gagzsJ= ?D+H2[n\a
srryVqgS 三. 动工
]VoJ7LoCZ' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Xu7lV qZ%0p*P#_ `RyH~4\; FyqsFTh_ template < typename T >
iZE7
B7K class assignment
OWZ;X}x {
v9 8s78 T value;
%+oV-o\ #A public :
h$#|s/ assignment( const T & v) : value(v) {}
P\%aJ'f~ template < typename T2 >
;v5Jps2^] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\xKhbpO~ } ;
BeFXC5-qat wPvYnhr|G- 2Yg\<PsN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H^XTzE 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0,wmEV!) Yb?(Q% co*XW }1|FES class holder
Je~`{n {
a"8H(HAlNn public :
ZOy^TR template < typename T >
+TN*6V{D assignment < T > operator = ( const T & t) const
COcS
w {
m}]\ ^$d return assignment < T > (t);
$$eBr8 }
Bkdt[qDn5P } ;
rSKZc`<^
AtP!.p"j +THK
Jn!> 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:
tJpK/"R' sV`p3L8pl static holder _1;
zd3^k< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~N8$abQJV m{by% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YXDuhrs} 而不用手动写一个函数对象。
Q1P=A:*]9 l8+;)2p! 7w.9PNhy hlGrnL 四. 问题分析
.Ix[&+LsY 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。
LUEZqIf 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。
[{6fyd; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
vOU9[n
N[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:_pn| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
MLN+ BuS 8>[o.xV 五. 问题1:一致性
>n jX=r. 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?|
y>] Yq- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?L6pB]l8b < mp_[-c struct holder
v8>bR|n5 {
0?=a$0_C //
U<wM#l
P|Z template < typename T >
>~})O&t T & operator ()( const T & r) const
Ly]J-BTe {
0lS=-am return (T & )r;
Nq#B4Zx }
{tUxRX } ;
s/Q8(sF5 n W:Bo# 这样的话assignment也必须相应改动:
)F4BVPI j5G=ZI86y template < typename Left, typename Right >
ZC3;QKw> class assignment
KdC'#$ {
mJ+mTA5bW Left l;
3+H[S#e:Z Right r;
@j=rSS public :
n"f:6|< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j>#ywh*A template < typename T2 >
9S8V`aC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
TnJNs } ;
nTr{D&JS ;8yEhar 同时,holder的operator=也需要改动:
URj2 evYW abg`:E template < typename T >
sv2XD}} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Vj6w7hz {
l]S% k& return assignment < holder, T > ( * this , t);
>`I%^+z }
HH|N~pBJB Uac.8wQh 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。
?4#wVzuzA 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\12y,fOJ tfVlIY< return l(rhs) = r;
U P*5M 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。
?P(U/DS8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
U2jlDx4yg nRcy`A% template < typename Tp >
H Yw7* class constant_t
;jFUtG {
d t^Hd]+^\ const Tp t;
MC%!>,tC public :
*`V r P constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
HEF\TH9 template < typename T >
!%/(a)B$^$ const Tp & operator ()( const T & r) const
mLDuizWI {
+f'@ return t;
ebhV;Q. }
\Yr&vX/[p } ;
YB376/ LKYcE;n 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L@`:mK+; 下面就可以修改holder的operator=了
z4JhLef % qEfg-`*M template < typename T >
cq}i)y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cRP!O|I`] {
ow*^z78M{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
>)VWXv0 }
CQH^VTQ .qrS[ w 同时也要修改assignment的operator()
G' mg-{ @s|yH" template < typename T2 >
AU<A\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yv\
j&B| 现在代码看起来就很一致了。
\6;b.&%w2 Yduj3Ht:w 六. 问题2:链式操作
9
!V,++j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
rs,:pU 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。
>Zh^,T={G 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。
i&0Zli 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。
O&r9+r1` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ted!*HKlB 7$Lt5rn"} template < typename T >
#2;8/"v struct result_1
!&pk^VFl+ {
W$:D#;jz`h typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"89L^I } ;
ESni r6HoU Vn?|\3KY 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:
69N8COLB >Y;[+#H[ template < typename T >
S%o6cl = struct ref
;$FMOMR {
CmdPa!4) typedef T & reference;
~LJt lJ
0 } ;
[uFv_G{H template < typename T >
'W/AYF^5 struct ref < T &>
cX|(/h,W/ {
R_b)2FU1y typedef T & reference;
"B*UZ.cC } ;
-*W\$P '3
JVUHn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@^nE^; dm"|\7 template < typename T >
L 7l"*w( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W/u_<\ {
E+~1GKd return l(t) = r(t);
r=<1*u }
yLQwG., 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。
Za7!n{?0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
I?CfdI O;m [ 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
RM#.-gW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pXK-,7- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Zz! yv(e)H +5 调用divide的对象返回一个add对象。
spTIhZ 最后的布局是:
6&,9=(:J&R Add
4q\gFFV4 / \
7A{,)Y/w ^ Divide 5
Y/qs\c+ / \
.cs4AWml< _1 3
vUB*Qm]Y\ 似乎一切都解决了?不。
'S6JpWG1 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。
vxXrVPU3 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。
_cd=PZhI 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:
_ECH( LNM#\fb template < typename Right >
z
9~|Su assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"`
kSI&2 Right & rt) const
9''x'E=| {
{r:5\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A4Tjfc,rx9 }
O@-(fyG 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T)MZ`dM 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。
ab>>W!r@! 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。
LNF|mS\+D 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。
AhQsv.t 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。
o=
&/;X 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?
p`}G"DM 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:
.ViOf){U\ =Iy khrS template < class Action >
XT{ukEvDR class picker : public Action
Mi7LyIu {
#f }ORA public :
&o7"L; picker( const Action & act) : Action(act) {}
53l !$#o // all the operator overloaded
I04c7cDp } ;
6gB;m$:fV U^&y*gX1 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
'(SqHP|8&g 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
\{a 64 kD#hfYs)i template < typename Right >
1!A'mkk8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
fDKV` {
w %R=kY)o return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%( #kJZ }
.]ZMxDZ ShJBOaE; - Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
J@o$V- KK 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。
A<[BR*n +%)bd template < typename T > struct picker_maker
>44,Dp] {
i=\`f& B typedef picker < constant_t < T > > result;
oTk?a!Q } ;
8 G:f[\^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O{wt0 \P {
'h `)6{ typedef picker < T > result;
H+ 7Fw'u } ;
YeVkX{y >?r8D48` 下面总的结构就有了:
$uYfy< functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
0[7tJbN picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
!^qpV7./l picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
lnt}l 至此链式操作完美实现。
#BhcW"@ U]
av{}U M6z$*?< 七. 问题3
G>S3? jGk 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。
nOq`Cwh9 PbY=?>0 z template < typename T1, typename T2 >
\Z$MH`_nu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NkYC( ;g {
2t:CK return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
aThvq%; }
H*h4D+Kxv AzFS6<_ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
IAb-O =90)=Pxd template < typename T1, typename T2 >
M Jtn)gXb struct result_2
2\9OT> {
KvtJtql; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'?qI_LP? } ;
i`7:^v; 7>xfQ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
}/M`G]wT# 这个差事就留给了holder自己。
5 8gkE94 (dAE <L:}u! template < int Order >
;
nYR~~ class holder;
<E\vc6n template <>
yrFl,/8&G class holder < 1 >
q;9OqArq {
&6\f;T4 public :
?5rM'O2 template < typename T >
TQ25"bWi struct result_1
0EBHRY_F {
eD0|6P;Ei typedef T & result;
8eD/9PD=F } ;
1|oE3 template < typename T1, typename T2 >
-k,?cEjCs struct result_2
e+Sq&H!@ {
p%- m"u typedef T1 & result;
)*Rr5l /l } ;
ivJTE template < typename T >
VMJK9|JC[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~A,(D- {
GLa_[9 " return (T & )r;
KKM!($A }
R|R3Ob.e template < typename T1, typename T2 >
{h~<!sEX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y&1Yc)*O {
p9j2jb,qy return (T1 & )r1;
lfyij[6q+ }
x(y=.4Yf+ } ;
TZw['o lCJ/@) template <>
A4f;ftB class holder < 2 >
gv/yfiA? {
RKwuvVI public :
e/F+Tf template < typename T >
nv%0EAa#} struct result_1
YbP}d&L {
smat6p[ typedef T & result;
A5%cgr% 6 } ;
xZ>@wBQ template < typename T1, typename T2 >
0<42\ya struct result_2
gutf[Ksu {
'Ad |*~ typedef T2 & result;
%p
tw=Ju } ;
[G7S template < typename T >
XA-, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"In$|A\?E {
<gx"p#JbZ return (T & )r;
g/`z.? }
Lr<?eWdCwJ template < typename T1, typename T2 >
rwY{QBSf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uEDvdd#V. {
>(eR0.x return (T2 & )r2;
[_zoJ }
RbJbVFz8C } ;
W>m#Mz HQ`A.E2 `lN
Z|U 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> >。
f^ 6da6Z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
);L +)UV 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z~HLa B}npom\tC return l(i, j) = r(i, j);
+M.!_2t$2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-SKcS#IF -|`E'b81 return ( int & )i;
f4&k48Ds return ( int & )j;
},vVc/ 最后执行i = j;
Y$N D 可见,参数被正确的选择了。
nIv/B/>pZ F/0x`l #5mnSky+s *","u;& Mx=L lC) 八. 中期总结
|n\(I$ 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:
l&6+ykQ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
tk'3Q 1L 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
G?v]|wdI 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q{RT~,% * ;<>@* {iq)[)n 6cbIs_g a~O](/+p; E]%&)3O[ 九. 简化
fg~9{1B 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。
q%c"`u/v/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
X1\ao[t<;c 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:
GM>Ms!Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e%.|PZ) +-*/&|^等
1iIag}?p 2. 返回引用。
Q)l~?Fx =,各种复合赋值等
6Z68n 3. 返回固定类型。
d> L*2 g 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}ygxmb^@Z 4. 原样返回。
I=o/1:[- operator,
L6"?p-:@' 5. 返回解引用的类型。
<"
F|K!Tz operator*(单目)
Ol1P 6. 返回地址。
>}>cJh6 operator&(单目)
oSB0P 7. 下表访问返回类型。
#;Z+X) operator[]
_:.'\d( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(S
k+nD operator<<和operator>>
%XK<[BF \%/zf 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。
1J O@G3, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
s14; \ XyE%<] template < typename Left >
qjVhBu7A struct value_return
iV8O<en&i {
<[<]+r&* template < typename T >
pPtw(5bH struct result_1
+*P;Vb6 D {
yB,{:kq7D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:gacP? } ;
/2AeJH\- Q>[GD(8k template < typename T1, typename T2 >
%2`geN< struct result_2
wNhtw'E8 {
L4H5#?' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8cv [|`< } ;
a0[Mx 4 } ;
0FEn& \2< _4MT,kN :h60 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ck\gazo~q Yeb-u+23 下面我们来剥离functor中的operator()
ctWH?b/ua 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x\2N
@*I: Hy0l"CA*| return l(t) op r(t)
V(
bU=;Qo return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>)`V$x return op l(t)
vqnFyd return op l(t1, t2)
tA6x return l(t) op
@$%[D`Wa< return l(t1, t2) op
Zi~-m]9U return l(t)[r(t)]
o" ./ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
n8vteGQ p:q?8+W-r 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:
3tIno!| 单目: return f(l(t), r(t));
b~<Tgo_/jf return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2%zJI"Ic 双目: return f(l(t));
2v9T&xo= return f(l(t1, t2));
rytaC( 下面就是f的实现,以operator/为例
Af{K#R8! !$|h[ct struct meta_divide
o
9] 2 {
&[iunJv:eq template < typename T1, typename T2 >
YR}
P; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@&LtIN# {
%44Z7 return t1 / t2;
biw2f~V }
g_F-PT>($ } ;
+axpIjI' VUE6M\&z> 这个工作可以让宏来做:
"=ogO/_Q" li~#6$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vynchZ+g] template < typename T1, typename T2 > \
qz2j55j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}m0hq+p^ 以后可以直接用
U6Ws#e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#_}r)q
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
L:3 (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。。。)
E3<~C(APW {&Es3+{A o\7q! 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
nt*nTtcE dl&402 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]iL>Zxex class unary_op : public Rettype
*dE5yS`H {
:UdH}u!Ek Left l;
YoEL|r| public :
L-\o zp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1ZK~i sLh %k template < typename T >
C].w)B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n:d7 Tv1Z8 {
z3X:.% return FuncType::execute(l(t));
a'm\6AW2) }
.qjdi`v Udbz;^( template < typename T1, typename T2 >
+rA:/!b)Y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;^`WX}]C( {
uEPdL':}2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
z'+k]N9Q^ }
Ivue"_i;! } ;
'HdOW[3o _YM]U`* ;YK{[$F
同样还可以申明一个binary_op
>'GQB 7w]NG`7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-w#Hy>E class binary_op : public Rettype
?c!W*`yP {
auKGm: Left l;
NEG&zf Right r;
CF?TW public :
,*Z:a4 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g9F4nExo V\(p6:1(6K template < typename T >
XdR^,;pWE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[C TR8 {
OY>0qj return FuncType::execute(l(t), r(t));
'K0=FPB/@ }
Rw9 *!<Izt BDCFToSf| template < typename T1, typename T2 >
3+v+_I>%k
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=*Ad {
Mkc|uiT
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9/nS?>11 }
6q!smM } ;
R:LThFx zu8l2(N Ao/KB_4f*Q 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
yj+HU5L4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9WH DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)]?"H 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。
|{8eoF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LBkAi(0rd 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。。。
Vg+jF!\7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H!+T2<F9R 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)
/>i~No#Xm 下面是修改过的unary_op
\?X'U: -#ta/*TT: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
D`G ;kp class unary_op
C"We>! {
QE8aYPSFf Left l;
u9 yXHf Qs^RhF\d public :
;1&7v @6roW\'$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mP?~#RZ q ["T6 template < typename T >
?+WSYg0 struct result_1
pM^r8kIH {
Cy~Pfty typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ao:<aX,= } ;
@sV6g?{tI YlY3C template < typename T1, typename T2 >
-0{"QhdE% struct result_2
q
i27:oJ {
X8Xw' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T%\f$jh6 } ;
r3hUa4^97 Vf'r6Rf template < typename T1, typename T2 >
Yzr|Z7rq} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7|"gMw/ {
f~LM-7!zf} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Of*z9YI }
S$Cht6m qOV6Kh) template < typename T >
"t{|e6
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KV!!D{VS`@ {
#Zm%U_$< return OpClass::execute(lt(t));
m 8Q[+_:$H }
V ?10O 1i.t^PY } ;
]Y%?kQ^ *:q ,G l~/g^lN 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
U(.3[x 好啦,现在才真正完美了。
ZkyH<Aa 现在在picker里面就可以这么添加了:
c&+p{hH+ \s.c.c*eh; template < typename Right >
bGl5=` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qw!_/Z3[ {
O~r.sJ} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+=5Dt7/| }
O>=D1no* 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。
f2sv$#' 8h&Ed=gi (Ut)APM 8TK&i, )$* T>.JA 十. bind
| %Dh 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。
>k6RmN 先来分析一下一段例子
-NG`mfu BwN65_5p PQmgv&!DP int foo( int x, int y) { return x - y;}
; 7`y## bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
m)A~1+M$)L bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'NM$<<0 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。
?#8s=t 我们来写个简单的。
'g8~ uP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ie#LZti 对于函数对象类的版本:
W2F %E :E ISms template < typename Func >
?mK`Wleh? struct functor_trait
Ip/_uDi+!Z {
,= ;d<O8 typedef typename Func::result_type result_type;
je^!W?U4< } ;
YQzs0t , 对于无参数函数的版本:
D&0@k' Y7{9C*> template < typename Ret >
I/ pv0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
K<HF!YU#I2 {
\X5>HPB typedef Ret result_type;
Nw`}iR0i } ;
cxhS*"Ph 对于单参数函数的版本:
oC]|ARgQk| GW_@hYIqD template < typename Ret, typename V1 >
FK
MuRy| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
PYldqY {
T@[(FVA N typedef Ret result_type;
OY'490 } ;
sLE@Cm]k 对于双参数函数的版本:
*&b~cyC aZ% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
o2cZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k%iZ.. {
`%lgT+~T typedef Ret result_type;
\:cr2 w'c } ;
#>m#i1Nu 等等。。。
w<?v78sT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Hq.ys> _ mK3U*)A
template < typename Func >
*(PQaXx4 struct func_return
CU3[{a {
5*=a*nD11 template < typename T >
H7 acT struct result_1
:I(-@2?{ {
$V$|"KRcs typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Sm;EWz-? } ;
hadGF%> O6 s6k,'`. template < typename T1, typename T2 >
6~Y-bn"%D5 struct result_2
"(uEcS2< {
hjB G`S# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4}:a"1P" } ;
t_@xzt10y } ;
'H0b1t1S% Sb=cWn P qRMH[F$` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
t'@1FA!)
{'W\~GnZ template < typename Func, typename aPicker >
|k~\E|^ class binder_1
\29a@ 6 {
=]h 5RC Func fn;
}(AgXvRq aPicker pk;
#un#~s
7Q public :
gn&jNuGg ]| oh1q template < typename T >
[TiOh' struct result_1
5gP#V
K {
`nA_WS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U88-K1G } ;
YYDLFtr2 >|jSd2_p template < typename T1, typename T2 >
<r
(Y:2 struct result_2
S$q:hXZ#e {
g>h5NrDN typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)Yvf9dl } ;
Cj?X+#J/@d HH[b1z2D binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(`}O!;/E} .@#i template < typename T >
@,i_
KN6C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y0vo-)E]-] {
g2b%.X4 return fn(pk(t));
Yr@)W~ }
?pdvFM template < typename T1, typename T2 >
7bioLE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ug=8:a(U. {
t?p[w&@M2 return fn(pk(t1, t2));
KQ<pQkhv }
,?;q$Xoi } ;
riqv v1Nce O/M\Q wrq0fHwM 一目了然不是么?
/g3U,?qP 最后实现bind
oXG,8NOdC %of#VSk ;+XiDEX0} template < typename Func, typename aPicker >
"J(#|v0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
iivuH2/~?[ {
pX
]K- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}PGl8F ! }
D\8 ~3S'd :(EU\yCzK 2个以上参数的bind可以同理实现。
x0wy3+GZc 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
|V{'W-`
|[ 2ul!f7#E 十一. phoenix
7-81,ADv( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
HABMFv (l :;p&[ for_each(v.begin(), v.end(),
SesJg~8 (
n0#HPI" do_
;wCp j9hir [
q:.URl cout << _1 << " , "
:`6E{yfM ]
HXF5fs .while_( -- _1),
" FI]l<G& cout << var( " \n " )
GkjTE2I3 )
-p =b5L );
SEQ
bw](ss /)?]vKMiI 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
n'ft@7>%h 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
1lu_<?O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@~Z:W<X 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V}ZF\SG(K DWDL|4
og Q}ho
Y template < typename Cond, typename Actor >
RS@*/.]o class do_while
<N^2|*3 {
(u@p[ncN} Cond cd;
`WHP#z Actor act;
iF2/:iP public :
`V[{(&?,n template < typename T >
+~Ri CZt struct result_1
b8v?@s~ {
v0`E
lkaN typedef int result_type;
bJ~]nj 3 } ;
GYYk3\r *b9=&:pU( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!u)veh3x XPE{]4 g template < typename T >
*/ZrZ^?o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U.UN=uv_ {
4'bup h1( do
y)?Sn {
DOiL3i"H act(t);
DWZ!B7Ts }
q?'*T?| while (cd(t));
!Y/$I?13Z return 0 ;
Ak[}s|,) }
=rcqYPul0 } ;
O#fGHI<43[ X2!vC!4P?L !Q=H)\3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
# (B <n 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。
GQO}E@W6C 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。
.0;Z:x_3 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。
MHJH@$|] 下面就是产生这个functor的类:
1i:l LDHuf<` K"-.K]O8E% template < typename Actor >
<zH24[ class do_while_actor
fQq'_q5 {
?"[b408- Actor act;
P#bZtWx'<N public :
Jw?J(ig^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
85YE6^y Au08k}h<G template < typename Cond >
'+^HeM^; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<7cm[ } ;
!lp*0h(7 Y##ft Q N=lFf+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|]sh*<:?, 最后,是那个do_
GZQy~Uk~ w N9I )hB F?xbVN class do_while_invoker
_U;z@ {
>p Y0f } public :
9m MPkgc template < typename Actor >
^2}0lP| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
PJLSDIeN {
DYkNP:+ return do_while_actor < Actor > (act);
`Xvrf }
[f,; +Ze } do_;
v<N7o8 8.bIP
ju%v 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
W>+\A" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>.N?y@ 最后来说说怎么处理break和continue
XhjH68S( 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。
cLn&b}8' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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