一. 什么是Lambda
rj2r# {[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1WUFk ?p 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,
%vf2||a$BS zbIwH6 O?j98H
Sya Z!]U&Ax`Z class filler
5I8FD".i {
s%L"
c public :
S1H47<)UF void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I9:G9 } ;
)MD*)O 68'-1} PxP?hk 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:
#czyr@ UALg!M# c5B_WqjJ T}w*K[z
$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
@Q$/eL 9?g]qy,1) MUCJ/GF* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|L.~Amd (Qx-KRH /,rF$5G, aV?}+Y{# 二. 战前分析
2#n$x*CY 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。
q5I4'6NF 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
/v
bO/Mr RK~FT/ K)h"G#NZM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Cb@S </b /* --------------------------------------------- */
(}~eD vector < int *> vp( 10 );
_A)_K;cz transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
< ;%q
/* --------------------------------------------- */
XC$+ `? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0>~6Z /* --------------------------------------------- */
5QL9w3L int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qh)!| B /* --------------------------------------------- */
+}(B856+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2W"cTm
/* --------------------------------------------- */
q*RaX
4V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,s yA() /ie3H,2 y1\^v_.^ cP#]n)< 看了之后,我们可以思考一些问题:
pZ_FVID 1._1, _2是什么?
G7_"^r%c9; 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。
2,XqslB) 2._1 = 1是在做什么?
,$6MM6W;-F 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
*v:,rh Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?^yh5 5cNzG4z K&D}!.~/ 三. 动工
!(ux.T0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]!tYrSM! Za:BJ: Z'EO )(ZPSg$/F template < typename T >
Pu%>j'A class assignment
$MJDB {
>e$^#\D T value;
&W!d}, ;
public :
<k-@R!K~JC assignment( const T & v) : value(v) {}
li_pM!dWU_ template < typename T2 >
$NGtxZp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S9"y@F
< } ;
3R=3\; P"PeLB9K S4:\`Lo-; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1M~:]}*< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
b1,T!xL ]g-qWSKU w7t"&=pF7 6m{$rBR class holder
z7Rcnr; {
w`#0
Y9O public :
9y|&T template < typename T >
xZ'`_x9l assignment < T > operator = ( const T & t) const
g2 {?EP {
HH~
du return assignment < T > (t);
(+Kof }
^a#&wW } ;
H'h4@S zju,#% (Q]Y>
' 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:
iQ}sp64 7@y!R
static holder _1;
sv{0XVn+^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:Ye#NPOI 6$vh qg}f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z.9FDQLp 而不用手动写一个函数对象。
OD/P*CQ_ (zYSSf!I teS0F i!}nGJGg
四. 问题分析
gK#fuQ$hH 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。
ZNC?Ntw 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。
CT:eV7<>s 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
gZ >orZL' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-^xKG'uth 下面我们可以对这几个问题进行分析。
L"du"- ND9>`I5 五. 问题1:一致性
Y <i}"eI* 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?|
[[r3fEr$!p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
j!_^5d#d K\E]X\: struct holder
H-
qP>: {
|&RX>UW$W //
@?cXa: tX template < typename T >
~Ow23N T & operator ()( const T & r) const
qH$rvD!] {
-0IFPL8 return (T & )r;
W;g+R- }
dVtLYx } ;
DHNii_w4v SU}oKii
/ 这样的话assignment也必须相应改动:
,lS-;. ihY^~ template < typename Left, typename Right >
f5qHBQ class assignment
,<j5i? {
[tK:y[nk Left l;
@C [|'[xQ Right r;
I)%jPH:ua public :
c^)E:J/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P<JkRX template < typename T2 >
u.4vp]eU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|afK"N } ;
_3G)S+7# PEn^.v@ 同时,holder的operator=也需要改动:
BRzWZq%r3 qg:I+"u template < typename T >
p6l@O3 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s=Q*| {
+C;#Qf return assignment < holder, T > ( * this , t);
}'0Xz9/ l }
~Q9)Q MkGq%AE`Y 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。
R9-JjG2v 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
8]MzOGB8 pV|?dQ return l(rhs) = r;
!vp!\Zj7o 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。
jh ](s U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v.v%k2; :#htOsP template < typename Tp >
s /q5o@b{ class constant_t
(U(x[Df) {
K2K6 const Tp t;
A.x}%v,E public :
}w^ T9OC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>MY.Fr#.m template < typename T >
W B[G!'
const Tp & operator ()( const T & r) const
LtWU"42 {
EI+/%., return t;
2965 7k8 }
5@A=,
GPUn } ;
xt0j9{p z\d2T%^:g( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
gH55caF< 下面就可以修改holder的operator=了
;C3?Ic `+;oo B template < typename T >
SWd[iD assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^J~4~! {
QLU;.& return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
NG!Q< !Y }
Vzm+Ew
_ D\*_ulc] 同时也要修改assignment的operator()
6="&K_Q7 +p<R'/ template < typename T2 >
#LgoKiP!Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
q=i<vcw
现在代码看起来就很一致了。
j6(IF5MqP H{zuIN/.1 六. 问题2:链式操作
'c{]#E1} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
JP*mQzZL 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。
Y[?Wt/O; 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。
iB`]Z@ZC 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。
j|dzd<kE6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
eaP$/U
D? [4rMUS7-m" template < typename T >
L([ >yQZ struct result_1
pAmI ]( {
e`1s[ ^B typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6mpUk.M" } ;
=U`c
}dhS i3j jPN! 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:
E9-'!I ! 3g:+p
template < typename T >
e-=PT1T` struct ref
=:8=5tj {
}AYSQ~: typedef T & reference;
()
;7+ } ;
!$#4D&T template < typename T >
FY*0gp struct ref < T &>
$_5v^QL {
A|Gqjy^;@ typedef T & reference;
&\[J } ;
oe"ShhT nDw9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
u Aa>6R ofCP>Z- template < typename T >
#eyx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R)Fl@
Tn {
&r!>2$B\ return l(t) = r(t);
)!72^rl }
kcUt!PL 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
h1)\.F4G 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
OXV@LYP@ XX6)( 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
OAOmd
4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
t}l<#X5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
z#
B) b5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ooy96M~_G 最后的布局是:
x%&V!L Add
-v@^6bQVp / \
c7wgjQ[
Divide 5
{v(|_j&:o / \
epm|pA* _1 3
3i~{x[Jc 似乎一切都解决了?不。
I =pd jD 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
+?tNly` 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
J1t?Qj;f3 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
R!CUR~F 6V/mR~F1r template < typename Right >
~VF,qspO assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*A`^ C Right & rt) const
XW:(FzF {
GssoT<Y)Z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g'E^@1{ }
9x<
8(]\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
uESHTX/[ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
2c]O Mtk 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
E;0"1
P|S 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
0@;E8^pa 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
c7_b^7h1 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
,3u19>2 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
:;QLoZh^ 4r$t}t
gX template < class Action >
[$X(i|6 class picker : public Action
F!8425oAw {
-xlI'gNg7 public :
.~']gih# picker( const Action & act) : Action(act) {}
`(<>` // all the operator overloaded
9AaixI } ;
~Tolz H! @P/{x@J Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
UQy+&;#5 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
`SWK(=' #=rI[KI template < typename Right >
-v]
0@jNe picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
WJWhx4Hk {
7 m%|TwJN return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U*t`hn-xs }
TkykI ?(N(8)G1 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]up:pddIh 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
~QXNOtVsN -xXM/3g1u template < typename T > struct picker_maker
XUWza=BR" {
_G42|lA$/ typedef picker < constant_t < T > > result;
3[$VW+YV } ;
IiL?@pIq template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
[@)|j=:i: {
}v{F9dv typedef picker < T > result;
l6RJour } ;
=y
ff.3mW\ DEtq]|80m 下面总的结构就有了:
{^v50d functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
uG<+IT|x picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
-95`.o picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/D~:Ufw 至此链式操作完美实现。
cuHs`{u@P ^,50]uX_ 6Dch+*4*@ 七. 问题3
%PQC9{hUy$ 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。
ITTC} >2$M~to"1 template < typename T1, typename T2 >
9r!%PjNvE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$W)FpN;CW/ {
/[mCK3_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)pJzw-m" }
}9'rTLM <[*s%9)'9 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:
p?%G|Q
eL],\\q template < typename T1, typename T2 >
* fx<>aK struct result_2
M@.1P<:h {
IV\@GM:ait typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5s0H4 ?S } ;
edm&,ph] X|b~,X%N 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?
h/X),aK3 这个差事就留给了holder自己。
sUA)I%Q! a/_ `1 B^oXUEOImq template < int Order >
}/6jom9U? class holder;
6(wpf^br2 template <>
H|Eu,eq-E class holder < 1 >
L3 &NGcd {
^LZU><{'; public :
he/FtkU template < typename T >
&9'6hMu struct result_1
")TI,a` {
B}:[~R' typedef T & result;
#<)u%)` } ;
q4VOK
'N template < typename T1, typename T2 >
Yx,
struct result_2
e-Eoe_k {
@o8\`G typedef T1 & result;
idV4hMF9 } ;
Pocm. template < typename T >
hD;[}8qN{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m]V5}-?al {
xl
s_g/Q return (T & )r;
&a O3N }
{>Zc#U' template < typename T1, typename T2 >
7Rq;V=2YV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BK,=(;d3 {
D=e&"V a return (T1 & )r1;
,1od]]>(O }
"= HCP, } ;
4"0`J !\CoJ.5= template <>
<s
$~h class holder < 2 >
c8#A^q} {
+DksWbD public :
]^"*Fdn template < typename T >
dqnxhN+& struct result_1
,xNuc$8Jd {
[CJ&Yz Ji typedef T & result;
8LB+}N(8f } ;
)
=sm{R%T template < typename T1, typename T2 >
(@mvNlc: struct result_2
F.K7w {
1)vdM(y3j typedef T2 & result;
kpcIU7|e } ;
5|";L&` template < typename T >
<1>\?$)D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
crUt8L-B4 {
Em-88=XO return (T & )r;
Ydh]EO0' }
J)6f"{} & template < typename T1, typename T2 >
nUD)G<v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g*TAaUs|n {
{!@Pho) Q return (T2 & )r2;
l}># p'$ }
V07e29w } ;
nxw]B"Eg \XD&0inv zaf%% 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> >。
ul1#_xp 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$xJVUV 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y]Td+Zi !0{":4\ return l(i, j) = r(i, j);
aovRm|aOo' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1^TOTY PSNfh7g return ( int & )i;
q0,Diouq return ( int & )j;
_py%L+&{ 最后执行i = j;
43^%f-J5 可见,参数被正确的选择了。
F_$eu-y -=I*{dzly iZyhj%# y".uu+hL` :D`ghXj 八. 中期总结
17
Hdj 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:
a`|&rggN 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"X=l7{c/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[/.o>R#J( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
% V/J6
3V>2N)3`A 9l5l"Wj& LxC*{t/>8 0.Pd,L( ?kMG!stgp} 九. 简化
a=>PGriL 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。
s~W:N.}* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`}Ssc-A 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:
=yJJq=! 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ep* ( +-*/&|^等
n$i}r\
so 2. 返回引用。
(sSMH6iCif =,各种复合赋值等
* _ {w0U) 3. 返回固定类型。
4IuQQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}D-h=,]; 4. 原样返回。
Y5M>&}N operator,
481J=8H 5. 返回解引用的类型。
f^\qDvPur operator*(单目)
`Hld#+R 6. 返回地址。
dt%waM! operator&(单目)
L?T%;VdG'> 7. 下表访问返回类型。
o*& D; operator[]
$)t ]av 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
g&I/ b/A operator<<和operator>>
^dj
avJ \x\_I1| OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
3eX;T +|o 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%9B r AC:cV=' template < typename Left >
m08:EXP struct value_return
B/u0^! {
aUUr&yf_L template < typename T >
ASME~]]? struct result_1
6fV%[.RR {
7) aitDD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'S]7:/CI } ;
|>(d^<nR^v #Ux*": template < typename T1, typename T2 >
!.9pV.~ struct result_2
c]3% wL {
DdJ>1504 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{YnR]|0& } ;
S3EM6 `q' } ;
t-7^deG'/n WxwSb`U| m!{Xu y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
FrXFm+8
F =8FV&|fP 下面我们来剥离functor中的operator()
g$+u;ER5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3{OY& )*<=: return l(t) op r(t)
k/[*Wz$W return l(t1, t2) op r(t1, t2)
baJ(Iy$XT return op l(t)
r,F~Vwa} return op l(t1, t2)
>;a_i>[ return l(t) op
WrWJ!
return l(t1, t2) op
n-iy;L^b return l(t)[r(t)]
k+Ew+j1_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
P5
fp!YF F|.,lb |L 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:
W+N9~.q\^ 单目: return f(l(t), r(t));
K6"#&0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ucnj7>+" 双目: return f(l(t));
[]B9Me return f(l(t1, t2));
%@JNX}Y' 下面就是f的实现,以operator/为例
f`Km ctI &%3$zgvR struct meta_divide
Z|zyO- {
oS3}xT "
U template < typename T1, typename T2 >
V^Gz7`^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
m=;0NLs4 {
%J)n#\ return t1 / t2;
N$#518 }
%tx~CD } ;
-) *]uo/g 这个工作可以让宏来做:
}<?1\k +bC-_xGuh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
xRum q template < typename T1, typename T2 > \
=apcMW(zn static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7kDX_,i 以后可以直接用
5:[<pY!s# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ki/xo^Y2< 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
-"*UICd (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。。。)
8Q $fXB /JaCbT?*T nsO! 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
We7~tkl( k&Z3v. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wk
@-O}W class unary_op : public Rettype
_3_d;j#G U {
QiDf,$t|, Left l;
BI9~%dm public :
NpS*]vSO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-9Iz$(>a 9rhIDA(wc template < typename T >
WH`E=p^x4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ym*,X@Qg^ {
LR :Qb]|" return FuncType::execute(l(t));
G01 J1Ll} }
3&*_5<t\X Z+jgFl
4 template < typename T1, typename T2 >
?_S f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'EsN{.l? {
%<^B\|d'? return FuncType::execute(l(t1, t2));
UsT+o }
Z<7FF}i } ;
\etuIFQ#U "T>74bj_|Q OyTE d5\3 同样还可以申明一个binary_op
1.+w&Y5
iTb k]$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;Od;q]G7L class binary_op : public Rettype
P( z#Wk {
:Ja]Vt Left l;
uXx c2} Right r;
-b1VY4m- public :
>3R%GNw binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+APf[ZpU &[]0yNG template < typename T >
eUiJl6^x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+q z"+g {
Q~/TqG
U return FuncType::execute(l(t), r(t));
VUfV=&D-*g }
h-"c
)?p 3$YgGum template < typename T1, typename T2 >
d,"?tip/SX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.gmNE$d {
P%Fkd3e+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@S3G> i }
x50,4J%J'r } ;
_O!)aD ZzDE PA5_ 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
zbL!q_wO 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
fX)C8J^=G DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3`9H 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。
c*+yJNm3> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9S"c-"y\# 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。。。
zB 6u%u WR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fV[(s7vW 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)
Y6(I
%hE` 下面是修改过的unary_op
+ V:P-D 8=
jl]q$< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
YyR)2j1O class unary_op
'qRK6}"T
{
bv&A)h"S Left l;
0>#or$:6E 0Xmp)_vba public :
,X Zo0! Yh%a7K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)wU.|9o]M FI,>v` template < typename T >
XW!a?aLNX struct result_1
& i,on6 {
Vmj7`w& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<I.anIB:U } ;
N 3IF j (;1FhIi& template < typename T1, typename T2 >
imcq
H struct result_2
voRr9E*n {
Y9rW_m@B typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Eq>3|(UT } ;
!;'.mMO&% x \qS|q\N template < typename T1, typename T2 >
&
[)1LRt_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w9D<^(_}/ {
J(*QtF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x\ieWF1 }
2ye^mJ17 tB"amv template < typename T >
$~UQKv> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.k5
TQt {
G#.(%, return OpClass::execute(lt(t));
\Q.Qos }
oY@4G)5 j-2`yR } ;
wN,DTmtD
jg8j>"Vj> @fR^":.h 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ajIgL<x 好啦,现在才真正完美了。
9g3J{pKcZ 现在在picker里面就可以这么添加了:
J{$+\ ^p#f B4z template < typename Right >
%OW LM picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
y=y=W5#;77 {
tjZ.p.IlG return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f(.@]eu
X }
k8^!5n 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。
5p6Kq=jhb et";*EZJX +(/?$dRH ND[u$N+5x" }J}a;P4 十. bind
4`@]jm 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。
eCB(!Y| 先来分析一下一段例子
q0Fq7rWP ]@OGp:Hz mIVnc`3s int foo( int x, int y) { return x - y;}
a~YFJAkg9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7sECbbJT bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1Sox@Ko 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。
?29zcuRaru 我们来写个简单的。
")|3ZB7>* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
CC1\0$ / 对于函数对象类的版本:
Zd@'s.,J 0wZ_;FN*- template < typename Func >
hNB;29r~ struct functor_trait
P;[5#-e {
{GDMix typedef typename Func::result_type result_type;
)@.bkzW } ;
.+3= H@8h 对于无参数函数的版本:
GSg|Gz""J0 w)-@?jN template < typename Ret >
03?TT,y$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
q+XL,E {
,j
wU\xo`C typedef Ret result_type;
IdTeue } ;
Z!Sv/5xx 对于单参数函数的版本:
a5WVDh,cR 24{!j[,q@ template < typename Ret, typename V1 >
V-a/%_D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J 2%^%5&0 {
bHcb+TR3 typedef Ret result_type;
<tK6+isc } ;
LXj2gsURu% 对于双参数函数的版本:
.58>KBj( uEQH6~\{Nl template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
a9z|ef struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
E>Ukxi1 {
X0
&1ICZ typedef Ret result_type;
V x1C4 } ;
Db\.D/76 等等。。。
{snLiCl 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
GL&ri!, ?RGL0`Lg template < typename Func >
jEfrxlj struct func_return
XNwY\y {
P\;lH"9 template < typename T >
F7J-@T< struct result_1
c38RE,4U {
P8!Vcy938 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S!8eY `C. } ;
3:jKuOX zR
h1 template < typename T1, typename T2 >
h4H~;Wl0 struct result_2
r/=v;4.W {
\1D~4Gz6} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Py\xN } ;
I=l() ET= } ;
rz+G]J )c5M;/s !zLd,` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
UK+;/Mtg o%h"gbvMY! template < typename Func, typename aPicker >
JC`|GaUy class binder_1
]O',Ei^ {
6FG h=~{3, Func fn;
)hK5_]"lmj aPicker pk;
CJg & public :
iZ#dS}VlJ :bwdEni1P template < typename T >
/S1EQ%_ struct result_1
w=d#y
)1 {
uSbOGhP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m8$6FN } ;
+o(t5O[G X!&DKE template < typename T1, typename T2 >
,e( |,u struct result_2
3v;o`Em& {
<`5>;Xn= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
eS fT+UL } ;
('Wo#3b$ k:s}`h_n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
YQ X+lE {"!V&} template < typename T >
~1wAk0G`n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jVL<7@_* {
r4dG83qg return fn(pk(t));
,)'!E^n }
Dk|S`3 template < typename T1, typename T2 >
\+fP& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j(F%uUpN {
6=A2Y:8 return fn(pk(t1, t2));
%d($\R-*O }
lG>rf*ei~ } ;
Z!G_" 3 ['R2$z vmJ1-<G4* 一目了然不是么?
n|lXBCY7K 最后实现bind
2/=CrK y;Q_8|,F Ttn=VX{
\ template < typename Func, typename aPicker >
VE4!=4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]8ua>1XS {
W*;~(hDz return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O7ceSz }
}|H]>U& n9gj{]% 2个以上参数的bind可以同理实现。
uljd)kLy4O 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。
9X,dV7 yW U4%d# 十一. phoenix
VF!?B> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\hQ[5> ]kbmbO?M for_each(v.begin(), v.end(),
tvP_LN MF (
Qc\JUm] do_
X3(:)zUL [
y`:}~nUdT cout << _1 << " , "
* gr{{c ]
vrm[sP .while_( -- _1),
?(Dkh${@ cout << var( " \n " )
\E9Z
H3; )
eHF#ME );
QUb#;L@okn D#x D-c 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:
+
htTrHjt 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
%*e6@Hm operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
E:4`x_~qQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
N/DcaHFYo p&B98c Y4){{bEp template < typename Cond, typename Actor >
)^
R]3!v class do_while
!Y!Cv % {
z!)_'A Cond cd;
!e&ZhtTuC Actor act;
Z*.fSmT8) public :
m;WUp{' template < typename T >
{\ P$5O{% struct result_1
{ >{|3 {
<oI{:KH typedef int result_type;
*I`Sc|A } ;
UAnq|NJO Zn1+} Z@I do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/'QNlP[L; `^9 Zbwq template < typename T >
\o?zL7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ED"@!M`1 {
?Vb=W)Es do
N)lzX X {
oR5hMu;j+ act(t);
sDK
lbb }
+ G"=1sxJ while (cd(t));
Kw3fpNd return 0 ;
^ox^gw) }
nj!)\U } ;
>J[g)$, R/waWz\D Id
*Gs>4U 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>{~W" 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。
i^G/)bq 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。
|0U"#xkf 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。
G`ZpFg0Y 下面就是产生这个functor的类:
A5!jrSyv wA+J49 bEV
9l template < typename Actor >
CCDoiTu!4 class do_while_actor
3uwu}aw {
k
sJz44 Actor act;
m( C7Fa public :
Nb>|9nu
O do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R@5jEf >T%Jlj3ZG template < typename Cond >
@X>k@M picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
i5?)E7- } ;
Ox8dnPcx $)mq 5z~Ji77! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
p/:)Z_ 最后,是那个do_
VQZ3&]o N6c']!aM@ = class do_while_invoker
;DL|%-%;$r {
5@tpJ8E8$ public :
f~jx2?W template < typename Actor >
l$z[Vh^UU< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ge`)sB, {
GxLoNVr return do_while_actor < Actor > (act);
1.o-2:]E }
VCiJ]$`M } do_;
4};!nYey! qBpv[m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
c,Zs.
kC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
vz)A~"E 最后来说说怎么处理break和continue
u'd+:uH 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。
hQ i[7r($8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]