一. 什么是Lambda
40 Au9o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Mx^y>\X)v 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,
j?=V tVP H9sZR>(^ $b4*/vMr cE^kpnVq|< class filler
:[L{KFQU {
~@xT]D!BQ public :
S2Zx &D/_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!)NYW4" } ;
Dz,uS nnm \^yXc*C D=2~37CzQ1 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:
+:}kZDl@ X
T:c7@^= GNs#oM g+igxC}2z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/d[Mss >g=^,G}y TKK,Y{{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1d`cTaQ- K-Re"zsz pV8[l) J }(m1ql 二. 战前分析
N"S3N)wgd 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。
T&]Na 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
TS1pR"6l b~1iPaIh yXkt:O,i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_0w1kqW /* --------------------------------------------- */
j]AekI4I vector < int *> vp( 10 );
?'Cb-C_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
hMv2"V-X /* --------------------------------------------- */
8IeI0f"l) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'[%jjUU /* --------------------------------------------- */
?qy*s3j'M int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[@ILc*2O /* --------------------------------------------- */
3] N q@t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
wXz\NGW /* --------------------------------------------- */
>A<Df for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*E.LP1xP +.=1^+a ;;M"hI3@ 46ILs1T6 看了之后,我们可以思考一些问题:
;"D~W#0-v 1._1, _2是什么?
V5~fMsse
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。
^s=*J=k
2._1 = 1是在做什么?
C B6A}m 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。
vlvvi() 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。
Cb4_ ?OR0 ]{<saAmJC To pHE 三. 动工
^1R"7h 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,}KwP*:Z I,]J=xi B&
"RS '(tj[&aL template < typename T >
@`6}`k class assignment
.wP/ai>} {
"3wv:BL T value;
hzq5![/sV public :
?HV }mS[t assignment( const T & v) : value(v) {}
t-x[:i template < typename T2 >
zOL;"/R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
)Z("O[ } ;
p=H3Q?HJ} 4oV
{=~V Q<1L`_.> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)J&|\m(e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
F.68iN} l~NEGb z"EWj73 0 k9<& class holder
q~j)W$k {
se#@)LtZ public :
z{=v)F5y template < typename T >
[z2eCH assignment < T > operator = ( const T & t) const
j|mv+O {
fCg@FHS&^ return assignment < T > (t);
w763zi{ }
1 =^ } ;
&8n? b4)k &*dfR )nOE8y/ 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:
ctHEEFWm O>%$q8x@i static holder _1;
m<3w^mww Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
tvGlp)?. []gRfM]$& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sBU_Ft 而不用手动写一个函数对象。
Wxn#Rk#> JCD?qeTg $it@>L8 !9D1
Fa 四. 问题分析
x9&p!&*&IT 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
>azEed<B 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
xG1?F_] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I|T7+{5z 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M$H `^Pv 下面我们可以对这几个问题进行分析。
cJ2PI jM @?<1
五. 问题1:一致性
s&VOwU 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?|
D"!jbVz]* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Zw#<E
=\ |mOMRP#' struct holder
Pj&A= {
r**f,PDZ //
m]P/if7 template < typename T >
X$^JAZ09 T & operator ()( const T & r) const
6OtVaT=}<O {
:BD>yOlG return (T & )r;
/tZ0
|B( }
5z Kqb } ;
]Jn2Ra"j QZ~0o7 这样的话assignment也必须相应改动:
03_pwB)^ O1'K>teF% template < typename Left, typename Right >
Kp&3=e;vn{ class assignment
0 sh~I {
E30Z`$cz: Left l;
iD714+N( Right r;
`XgFga) public :
B`1kG Ex . assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
En\Z#0,V template < typename T2 >
8kH<$9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
({ k7#1
h8 } ;
jkt6/H ^1 ;BiQ 同时,holder的operator=也需要改动:
P,ydt i/*,N&^ template < typename T >
)i-gs4[(QN assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;A"\?i Q {
G "brT 5: return assignment < holder, T > ( * this , t);
vBoO'l9'M }
9yL6W'B! \=fh-c(J, 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
q:]Q% IC^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=$&&[& qrE0H return l(rhs) = r;
P)hi||[ 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。
~},W8\C> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Z0\Iyc G t^U^Tr template < typename Tp >
2y%R:Mu class constant_t
BIj {
Dr+ Ps const Tp t;
12OlrU public :
ShGp^xVj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
oY.\)eJ~> template < typename T >
]0-<> const Tp & operator ()( const T & r) const
vQHpf>o {
{SdO9Yy?@7 return t;
FmD +8= }
x<F$aXOS } ;
iRve) ix*muVBj. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x0<^<D &Q 下面就可以修改holder的operator=了
0T9.M( +|&0fGv;d9 template < typename T >
6bL~6-h%) assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
vyU!+mlc {
W.[BPR return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
DFy1 bg }
!_x*m@/ m\-PU z&C 同时也要修改assignment的operator()
s)w9% moG~S] template < typename T2 >
!\x?R6K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U=m=1FYaG 现在代码看起来就很一致了。
m&/=&S ~kb{K; 六. 问题2:链式操作
PeNF+5s/K 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>];"N{ A 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
S>t>6&A 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
OZOb1D 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
niWx^gKb$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Pm?B
9S #>[wD#XJV template < typename T >
A3q*$.[ struct result_1
C}Qt "-% {
(STx$cya typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
AC4 l<:Yh } ;
Y[G9Vok
VX :Ss3ck*= 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:
n)RM+g 3U;1D2"AE template < typename T >
%5Rq1 $D struct ref
GOVAb' {
ti9}*8 typedef T & reference;
9o_-=>( } ;
yL&/m~{s template < typename T >
] .5OX84 struct ref < T &>
'[fZt# {
~L'nzquF typedef T & reference;
(("OYj } ;
ZqK]jT6V/X d)KF3oA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
KlO(o#&N e{!vNJ0` template < typename T >
vGN3 YcH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;J=:IEk {
!G+u j( return l(t) = r(t);
:-Wv>V\t }
8&.-]{Z 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
7>,rvW:] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1VLLo~L% Z %EQt 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
tlGWl0V?7Q _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
oD0EOT/E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
H[nz]s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
L_?$ayZ; 最后的布局是:
a5V=!OoMk Add
w+_Wc~f / \
Funj!x'uE Divide 5
j@ v-| / \
TQ' e _1 3
7cw]v"iv 似乎一切都解决了?不。
KB+]eI-h 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。
;rHz;]si 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。
/b{HG7i\ 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:
[`nY2[A$ C +@ i template < typename Right >
fSI %c3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
* nCx[ Right & rt) const
I?M@5u {
Tz` ,{k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g+|Bf&_ }
5;Ia$lm=y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
";dU-\3M XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
PEzia}m 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
@?a4i 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
W~NYU 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
}n[Bq# 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
7I3 :u+ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Jck"Ks kl<g;3 template < class Action >
4z0L ke class picker : public Action
2.qpt'p[ {
0N5bPb public :
!Uy>eji} picker( const Action & act) : Action(act) {}
e1^l.>2d6 // all the operator overloaded
uV77E*+7\ } ;
c&e0OV\m z2~87fv+ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
ZNL5({lv 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
s=U\_koyH ke6n/ h5` template < typename Right >
g;G5 r&T picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Q|//Z {
; )|nkI return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dz,+tR~ }
oHsP?%U `M]BhW) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
PL@7KDQ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
UABbcNW a_%>CD${t template < typename T > struct picker_maker
Q>%E`h {
Yxqj - typedef picker < constant_t < T > > result;
!I7 ? } ;
~U%j{8uH template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
OG}KqG!n {
,`)OEI|1d typedef picker < T > result;
kfK[u/<i } ;
:rmauKR 4(|yD; 下面总的结构就有了:
0BDS_Rx 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。
pVz*ZQ[] 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。
PWG;&ma picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{(0Id ! 至此链式操作完美实现。
fTgbF{?xh tqhh<u; '!@A}&] 七. 问题3
EL +,jrU~ 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。
|^!Vo&T nx$bM(. template < typename T1, typename T2 >
?Cc :) ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3):?ZCw7y {
^O \q3HA_4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:D4];d>1 }
5M.Red.L D aDUK? 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:
UM\}aq=, # JFYws template < typename T1, typename T2 >
'M-)Os" struct result_2
vv*
|F {
l7~Pa0qD typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
AysL-sqR } ;
R8ZD#,; D6:DrA: 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?
kQ[Jo%YT?E 这个差事就留给了holder自己。
I4:rie\hjC _.-#E$6s#q 8})|^%@n template < int Order >
tWX7dspx/ class holder;
z}3di5+P template <>
^XNw$@&', class holder < 1 >
`#p< rfe {
z L8J`W public :
h[y*CzG template < typename T >
e# <4/FR struct result_1
B,MQ.|s[ {
P
eHW[\) typedef T & result;
C (U } ;
`GS cRhbh template < typename T1, typename T2 >
q#m!/wod struct result_2
:mn(0
R~ {
"u5KbJW typedef T1 & result;
PY\W } ;
jJ<;2e~OW template < typename T >
(gDQ\t@3- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X98#QR#m {
lJlhl7 return (T & )r;
"]<w x_!+} }
6+?wnp- template < typename T1, typename T2 >
G
~A$jStm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
H7}g!n? {
>~^`5a`$uI return (T1 & )r1;
T?#s'd }
nfa_8 } ;
X*)?LxTj "R8.P/ 3 template <>
[bsXF# class holder < 2 >
wePI*."] {
fw:7U%MGv public :
|SxMN%M! template < typename T >
%fBP:5%K struct result_1
4?v$<=#21* {
V&g)m.d:n typedef T & result;
G LoiH#R } ;
{wHvE4F2 template < typename T1, typename T2 >
2+o! o struct result_2
^glX1 ) {
OgQntj:%lN typedef T2 & result;
9lKRL'QR } ;
}|SIHz!R template < typename T >
6-ti Rk~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%uj[ ` {
C/bxfp{? return (T & )r;
PP],HB+*[ }
}#&~w0P template < typename T1, typename T2 >
ma1(EJ/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eVrnVPkM {
)=y.^@UT@ return (T2 & )r2;
Q*Y4m8wY }
K[*h+YO } ;
zUJx&5/ i},d[ ; 4l-M2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
fjcr<&{: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Bpm,mp4g\# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q ?(A!1(u }M^_Z#|, return l(i, j) = r(i, j);
xUQdVrFU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'^e0Ud, hI*`> 9l return ( int & )i;
QjI#Cs}w return ( int & )j;
b/z'`?[ 最后执行i = j;
_a fciyso 可见,参数被正确的选择了。
y?"$(%3| akMJ4EF/
ccRlql( )4@M`8 J`4Z<b53 八. 中期总结
:-(U%`a[ 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:
s%5Uj} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
j,\tejl1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'^8g9E.4K 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K!9y+%01 NWw<B3aL [?A&xqO3 [TP Pb0)HlLq Ob7zu"zr 九. 简化
L^6"'# 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。
1X[73 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6BUBk>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:
zMbfV%b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
UP}feN +-*/&|^等
JvKO $^ 2. 返回引用。
*@CVYJ'< =,各种复合赋值等
?){0-A4 3. 返回固定类型。
fDL3:%D 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Yd[U 4. 原样返回。
3(aRs?/O operator,
u.$Ym 5. 返回解引用的类型。
D% oueW operator*(单目)
bh{E&1sLh 6. 返回地址。
[SK2 x4 operator&(单目)
] gH
wfqx 7. 下表访问返回类型。
C\y[&egww operator[]
2=jd;2~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kZJt~} operator<<和operator>>
eH ;Wfs2f f#*h^91x 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。
f;e_04K 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:x8Jy4L =g/4{IL% template < typename Left >
d#E(~t(^ struct value_return
-K:yU4V {
H~~7~1"x template < typename T >
>/(i3) struct result_1
AqKHjCI {
-b@v0%Q2M* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E7V38Z } ;
MomLda
V9Q _TtX`b_Z template < typename T1, typename T2 >
mfj4`3:NV struct result_2
KX0<j {
$5ZR[\$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ue,#,3{m } ;
-L+\y\F } ;
OD{5m(JwL ;7;zhJs1t ?lu_}t] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
t8L<x KDux$V4 下面我们来剥离functor中的operator()
+= X).X0K 首先operator里面的代码全是下面的形式:
v]B0!k&4. jVLY!7Z4 return l(t) op r(t)
`6|i&w:b return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|E46vup return op l(t)
]ev *m&O return op l(t1, t2)
D-'i G%)kA return l(t) op
lo\: ]/&6 return l(t1, t2) op
6\; 4
4,3 return l(t)[r(t)]
;M%oQ>].[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u)<Ysx8G !Sh^LYqn 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:
h`z2!F4 单目: return f(l(t), r(t));
@WhZx*1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*jYHd#UZx4 双目: return f(l(t));
|^YzFrc return f(l(t1, t2));
&?P=arU 下面就是f的实现,以operator/为例
.}IK}A/- >+yqjXRzm struct meta_divide
F% F
c+? {
Fg_?!zR>6 template < typename T1, typename T2 >
K<$wz/\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
It#h p,@e {
!F=|*j return t1 / t2;
`'z(--J}` }
\hjk$Gq } ;
|pfhrwJp >t1_5 这个工作可以让宏来做:
QH@Q\
@, fG:PdIJ7_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
o?:;8]sr! template < typename T1, typename T2 > \
;X?Ah static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
TYs+XJ'Xj 以后可以直接用
]jHh7> D DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>wz;}9v 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
y#hga5 (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。。。)
<;2P._oZ 8QkWgd7y kvMk:. 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
?b!CV
tebWj>+1c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bYwI==3 class unary_op : public Rettype
zvek2\*rO {
3MNhH Left l;
'Qm` A= public :
'5|Q<5!o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CL)1Q vjexx_fq
template < typename T >
8>C;
>v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.b=M5JsyV {
2ApDpH`fiJ return FuncType::execute(l(t));
YQN]x}:E+4 }
l 'AK F/Rng'l template < typename T1, typename T2 >
Cfv L)f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.){e7U6b{ {
?aK'OIo return FuncType::execute(l(t1, t2));
9@KUqoX }
#rn4$ } ;
(lyt"Ty k| _$R? '1>g=Ic0 同样还可以申明一个binary_op
=oL8d6nI 9;E%U2T7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5}.,"Fbr class binary_op : public Rettype
@A~B
, {
/3CHE8nSh Left l;
oso1uAOfp Right r;
D..{|29,: public :
c,#~L7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2*~JMbm }m=tzHB* template < typename T >
p56KS5duI. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)bB"12Z|8 {
g|&.v2 ' return FuncType::execute(l(t), r(t));
J8sJ~FnUj }
J6*\>N5W u4b3bH9U template < typename T1, typename T2 >
LY@1@O2@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9TYw@o5V {
&A ;3; R return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
B-y0;0 }
)0Y #-=.< } ;
tJ?qcT? `l[6rf_. ImUQ*0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
"4Vi=* 2V 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
p6&LZ=tL3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hYP6z^ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
SeRK7Q&_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,_"7|z wb 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
X_-Hrp!h 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rE1np^z7 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
cM> G>Yzo 下面是修改过的unary_op
! /|0:QQi #hy5c,}> template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ugIm:bg& class unary_op
Ct =E;v7} {
_Ep{|]:gw Left l;
~>}dse tMD^$E"C public :
U<ku_(2"# -dc5D@4`#s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q{H!s_6iyv ~.PPf/
Z8] template < typename T >
!L0E03')k struct result_1
()JYN5 {
!^Z[z[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3X-{2R/ 3 } ;
%KabyvOl) Xhq? 7P$3 template < typename T1, typename T2 >
7`u A struct result_2
X <ba|( {
`'G),{ j typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^G'yaaLXR } ;
h8iaJqqvJ ~,1-$#R template < typename T1, typename T2 >
CO:m]oj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bBeFL~ {
mR"2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K^]?@oHO
}
Mv7w5vTl FT3,k&i template < typename T >
~n8Oyr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PK.h E{R {
{|Mxvp*Hg return OpClass::execute(lt(t));
xoz*UA. }
8^P2GG'+- 323yAF } ;
=#POMK".6 ((RpT0rP\ #whO2Mv 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
&dZ.+#8r 好啦,现在才真正完美了。
y]E)2:B[d 现在在picker里面就可以这么添加了:
7)8rc(58 np'M4^E; template < typename Right >
w{YtTZp3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
JL]k:i^`A {
7N} \1Di5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
q^jqLT&w }
(04j4teE 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。
Ru9pb~K 6?<`wGs( , IMT '* :uT
fhr T_(e(5 十. bind
.=b
+O~ 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。
#RLch 先来分析一下一段例子
XDrlJvrPL )'K!)?&d d 40'3]/{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
vZ_DG}n11 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|$.sB|_
N bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ZaNyNxbp>z 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。
5Re`D|8 我们来写个简单的。
R
uFu,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:
v:J.d5 对于函数对象类的版本:
eBYaq!t
k ^)C$8:@ template < typename Func >
9sO{1rF struct functor_trait
;K)?: {
I).^,%>Z) typedef typename Func::result_type result_type;
wEo-a< ( } ;
]mO+<{{4X 对于无参数函数的版本:
jKb=Zkd uc"[ qT(X template < typename Ret >
H z< M struct functor_trait < Ret ( * )() >
Skk3M? {
vUIK4uR. typedef Ret result_type;
tI!R5q;k } ;
bb
O;AiHD 对于单参数函数的版本:
4Ow
Vt& gE6y&a template < typename Ret, typename V1 >
*NwKD:o struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}07<(,0n {
!g8.8(/t) typedef Ret result_type;
d'g{K]=tF } ;
0| DG\&? 对于双参数函数的版本:
@h7GTA \ ]uj.uWD template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Tm~#wL
+r struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
U*qK*"k {
!Pi?
! typedef Ret result_type;
9V4V}[% } ;
v\?\(Y55Y 等等。。。
c;t(j'k` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ee d\0 ["#A -S template < typename Func >
+DV6oh struct func_return
o7 -h'b- {
C"m0"O> template < typename T >
tpx3:| struct result_1
<,]CVo {
|z<wPJ,;2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]BS{,sI } ;
We+FP9d % ;u-< {2P template < typename T1, typename T2 >
kAQ\t?`x struct result_2
&_%+r5 {
<2@<r
t{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<hF~L k , } ;
@9kk
f{? } ;
8Jy1=R*S \%4+mgiD :#&U95EC0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
M3Z Jt' | ?=@Q12R)X template < typename Func, typename aPicker >
aab4c^Ms= class binder_1
:PjUl {
OAnn`*5Up Func fn;
OrH1fhh aPicker pk;
YDzF( ']o: public :
2DBFXhP ? Ge*~d template < typename T >
m+gG &`&u struct result_1
T I7Ty+s {
/qQ2@k typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]#7Y@Yo } ;
4[EO[x4C v%8-Al^G template < typename T1, typename T2 >
ThQEQ6y struct result_2
Ynh4oWUp {
{^19.F typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#y9K-}u } ;
^[\53\R~ Ew,wNR` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*1$~CC7 m"m;(T{ v template < typename T >
^5@"|m1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}Yl8Q>t {
b
yreleWo return fn(pk(t));
BRok 89 }
H><mcah template < typename T1, typename T2 >
ORPl^n- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7u3b aM {
]A<u eM return fn(pk(t1, t2));
AQNx% }
fD}]Mi:V } ;
<.%8j\j( j8A R# 68br 一目了然不是么?
{|wTZ 最后实现bind
,'{B+CHoS te4"+[ $| 7Hlh
(k template < typename Func, typename aPicker >
>5},qs:lZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3$G25=eN {
2F@<{v4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)xy{[ K|M( }
9l^ M,U=zNPnk 2个以上参数的bind可以同理实现。
L$?~TY 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Zu73x#pI 7ofH@U 十一. phoenix
\^W? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(']z\4o exN#!&;
for_each(v.begin(), v.end(),
a|{<#<6n( (
T`<k4ur do_
`e;Sjf< [
Ytnr$*5. cout << _1 << " , "
zyn =Xv@p ]
:<3;7R'5 .while_( -- _1),
$zA[5}{ZtQ cout << var( " \n " )
q'-l;V| )
GIl{wd
);
f!Nc+ ;HwJw\fo 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
T
]nR
XW$ 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
Vw@x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
X_S]8Aa 那么我们就照着这个思路来实现吧:
F7u%oLjr (=B7_jrl %z_b/yG template < typename Cond, typename Actor >
5*'N Q010 class do_while
6 FxndR; {
KFG^vmrn Cond cd;
UdgI<a~`k6 Actor act;
Uy'ZL(2 public :
" yl"A4p
S template < typename T >
0~5}F^8[L struct result_1
&I_!&m~ {
r<H^%##,w typedef int result_type;
R2f,a*> } ;
2>$L>2$ 7ib<Cb>K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#yOY&W:N znpZ0O\! template < typename T >
0`zq*OQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Os]M$c_88 {
j~>
#{"C do
qiJ;v1 {
XE%6c3s act(t);
I}3K,w/7mi }
*Z(C')7r while (cd(t));
Bm>(m{sX> return 0 ;
iEO2Bil] }
EB<tX`Wp } ;
f3|=T8"t j-\u_#kx% 2_DtzY:= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Q*o4zW 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
}+Z;zm@/6 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ttt&sW` 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
+/8?+1E ^ 下面就是产生这个functor的类:
O3GaxM\x td$Jx}'A K`2DhJC template < typename Actor >
Z4sjH1W class do_while_actor
TyXOd,%zl {
.b)(_* Actor act;
teALd~; public :
`G{t<7[[; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
HYa!$P3}[ AU\!5+RDB template < typename Cond >
ZWW}r~d{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
pDN,(Ip } ;
W]]2Uo. t$%}*@x7 GUZi }a|= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?E+XD'~ 最后,是那个do_
nXW1 : !9Xex?et c67!OHu mP class do_while_invoker
Qp Vm {
Kwau:_B public :
1 .k}gl0< template < typename Actor >
(acRYv( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_~<TAFBr {
uf3 gVS_h= return do_while_actor < Actor > (act);
I9 aber1 }
mJqP#Unik } do_;
:/Zh[Q@EG -p~B
-, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0nn#U 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w-/Tb~#E 最后来说说怎么处理break和continue
-OAH6U9^ 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。
{$.{VE+v5 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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