一. 什么是Lambda
w`c0a&7 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
AIZW@ Nq.5 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,
@gt)P4yE a'@-"qk [_y9"MMwn PUbaS{J7 class filler
D9 qX->p {
],;D2]<s public :
J0^{,eY< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
S5i+vUI8C } ;
BRQ"A, t*{,Gk KxO/] 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:
_9D|u<D :{[<g]( ET U-]R 3 M[ x_#m| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
BJ~ivT< ^C!mCTL1N _h0- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
MV%Xhfk PC*m%
?+ "XCU'_k= 5a'yXB} 二. 战前分析
C&=x3Cz 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。
`vudS? 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
A#<vG1 Tdg6kkJ (~S<EUc$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A2Q[%A /* --------------------------------------------- */
r)V Lf#3B vector < int *> vp( 10 );
"37*A<+f transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
lp(Nv(S /* --------------------------------------------- */
j5kA^MTG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-
$%jb2 /* --------------------------------------------- */
vCj4;P g int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sp|q((z{ /* --------------------------------------------- */
g;8M<`qvf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
: (cb2j(C /* --------------------------------------------- */
My. dD'C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PNf&@ djUihcqA` @|Dm E!) u=%y 看了之后,我们可以思考一些问题:
0A.PD rM: 1._1, _2是什么?
! Q!&CG5l 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。
V{!lk]p}a 2._1 = 1是在做什么?
=nzFd-P 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。
~P/]:= 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。
{(;B5rs aVP5% EJ G2^DSS 三. 动工
wS V@=)H\: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
CJp-Y}fGEA 6J\q`q(W( q3+I<qsAz pajy#0 U template < typename T >
UxeL
cUP class assignment
(-\]A| {
`_GO=QQ T value;
Ah (iE public :
_%%yV assignment( const T & v) : value(v) {}
(etUEb^}T template < typename T2 >
.U 39nd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3w6&&R9 } ;
VG)="g[%) ^7Lk-a7gp jB!W2~Z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;,rnk- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ENq"mwV| Zi/-~')E @0|nq9l1 frc{>u~t class holder
]YsR E> {
V\AK6U@r^ public :
t!{x<9 template < typename T >
1i3V!!r assignment < T > operator = ( const T & t) const
n'?4.tb {
IcFK,y%1 return assignment < T > (t);
4\ FP }
b+Vi3V } ;
n+?- Hd0Xx}3& VhvTBo<cw 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:
VjB*{, (;UP%H> static holder _1;
DWrbp Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4.Z(:g sKd)BA0` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=Z`0>R` 而不用手动写一个函数对象。
hJ[UB HN68!v}C| G3dhM#! hgO?+x 四. 问题分析
u!Bk,}CE` 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。
{y6C0A* 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。
EwQae(PpA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&XQZs`41+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F\LsI;G 下面我们可以对这几个问题进行分析。
x:
~d@ l.oBcg[ 五. 问题1:一致性
W-XpJ\_ 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?|
yW("G-Nm 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
iyj3QLqE j"hASBTgp struct holder
hVUIBJ/5(- {
v=p0 +J> //
iBoEZEHjw template < typename T >
J3=BE2L T & operator ()( const T & r) const
.C= I^ {
Qh-4vy=r return (T & )r;
c'05{C }
e$wt&^W } ;
!SF^a6jT tjxvN 4l 这样的话assignment也必须相应改动:
_z8;lt o56kp3b)b template < typename Left, typename Right >
Tpzw=bC^ class assignment
Y Pszk5hn {
D|Si)_
Iz Left l;
uyT/Xzo3 Right r;
*jF#^= public :
O2 v. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+'XhC#: template < typename T2 >
bUs|t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S$O,] @) } ;
Mm#[&j[Y @~o`#$*| 同时,holder的operator=也需要改动:
K@r*;T JJ5C}`( template < typename T >
Km*<Kfcz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Of`c`-<j {
/s[DI;M$o return assignment < holder, T > ( * this , t);
N E=
w6 }
Q4wc-s4RN oT3Y!Y3=< 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。
0M8.U 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
@!\K>G >9[ V`k8j-*s return l(rhs) = r;
G9RP^ 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。
9+Nw/eszO 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
VXIQw'Cq (X}@^]lpa template < typename Tp >
3k'.(P|F class constant_t
HC7JMj {
n+oDC65[ const Tp t;
3ATjsOL public :
VJ{pN ~_1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Vk7=7%xW template < typename T >
B*@6xS[IL const Tp & operator ()( const T & r) const
^\wl2 {
%j{.0H return t;
J_ J+cRwq }
%^.P~s6 } ;
HXks_ix ) 2c:f<>r0y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5I,$EGG 下面就可以修改holder的operator=了
8#f$rs(} |F!F{d^p template < typename T >
4P kfUMX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8QF`,oXQO {
2p:r`THvS5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;nB2o-% }
6^YJ] w Sz0+<F#5 同时也要修改assignment的operator()
z\.1>/Z= b3U6;]|x template < typename T2 >
C6@t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,{{SI 现在代码看起来就很一致了。
XDLEVSly7 TzM=LvA 六. 问题2:链式操作
?~F. / 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#":a6%0Q 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。
ixw(c&gL 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。
77We;a 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。
G)7)]yBL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
q)iTn)Z! @ajM^L!O template < typename T >
t26ij`V struct result_1
0Nr\2| {
I/s.xk_i typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
I@./${o } ;
;$!I&<) yJD>ny 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:
NWKi
()nA% {ZqQ!!b template < typename T >
'_o@VO struct ref
Lq04T0 {
s4t0f_vj` typedef T & reference;
xzk}[3P{ } ;
}kPVtSQ template < typename T >
JR1*|u struct ref < T &>
0IzZKRw {
PDC]wZd/ typedef T & reference;
wk ikD } ;
7~vqf3ON4J B8~=RmWLl 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
)%mAZk-*;^ fIyPFqf7w) template < typename T >
_^T}_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%h+uD^^$ {
D 'L{wm return l(t) = r(t);
se,Z#H }
&O tAAE 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。
/DU*M, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9#@Zz4Ww ma]?
)1<{ 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
(~#G'Hd _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gpAHC _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
c{>|o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&=zU611, 最后的布局是:
re uYTH Add
0<&M?^ / \
`d*b]2 Divide 5
K-4tdC3 / \
@^CG[:| _1 3
hTTfJDF 似乎一切都解决了?不。
oT->^4WY 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。
=pp:j`B9( 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。
7) 0q--B 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:
/=ylQn3
* BXA]9eK
template < typename Right >
xG%*PNM0q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
mP!N<K Right & rt) const
,}<RrUfD {
KjYDFrR4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JS7dsO0; }
Gl>E[iO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Jvj=I82 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,]+ >`b 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。
J wFned#T 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。
IMaYEO[ 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。
PP-kz;| 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?
\`gEu{ 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:
5_aw.s> .. UoyBV template < class Action >
%MuaW(I o class picker : public Action
" $=qGHA~ {
(UcFNeo public :
4\1;A`2%0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
6
[ _fD // all the operator overloaded
o^PuhVu } ;
A'~#9@l< 8^T2^gs Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
5)*6V& 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Ky6+~> -yA3 RP template < typename Right >
;^ov~PPl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
uk6g s)qxC {
~me\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`Sx.|`x8 }
b[0S=e
G 2L[l'} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
xFX&9^Uk 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
6KB^w0oA #%WCL'6B template < typename T > struct picker_maker
:iEA UM {
]|y}\7Aa typedef picker < constant_t < T > > result;
raF]
k0{ } ;
Ge1duRGa template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
dq2@6xd {
L]*`4L typedef picker < T > result;
vG3M5G } ;
\*J.\f `x*/UCy\ 下面总的结构就有了:
%GVN4y& functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
GVZTDrC picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
_[%n ~6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#@q1Ko!NZ 至此链式操作完美实现。
<b'1#Pd>0 qzHU)Ns(_ sy=dY@W^ 七. 问题3
lfRH`u 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
?#i|>MRR> =G*z
53 template < typename T1, typename T2 >
j^{b^!4~} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=tHD 4I {
c l9$g7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
I<KCt2:X }
;xI0\a7 eN4t1$ 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:
3jS7 uU 5E0w n' template < typename T1, typename T2 >
_trpXkQp struct result_2
e]Puv)S>{8 {
z:?: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
d#4 Wj0x } ;
+2El lZBv\JE 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?
,k\/]9 这个差事就留给了holder自己。
!;jgzi?z l*qk1H"g shD+eHo$ template < int Order >
Z|}H^0~7S class holder;
SbCJ|z#? template <>
j+ I*Xw class holder < 1 >
qA04Vc[2 {
$.;iu2iyo public :
|MVV +.X template < typename T >
GG*BN<(>! struct result_1
fs7~NY {
DVbYShB typedef T & result;
k~& o } ;
eXc[3ceUr template < typename T1, typename T2 >
M`(;>Kp7 struct result_2
~6] )*y {
mqubXS;J|P typedef T1 & result;
s* @QT8% } ;
i:;$oT template < typename T >
]bf' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FXcc1X/ {
6<#Slw[ return (T & )r;
*u58l(&`8 }
2lF WW(
template < typename T1, typename T2 >
Q:kwQg:~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8 qn{ {
n<=y"* return (T1 & )r1;
C-_(13S }
W31LNysH!; } ;
^kc>m$HY JATS6-Lz` template <>
6Q?BwD+> class holder < 2 >
C+DG+_%V*S {
SlR7h$r' public :
QziN] template < typename T >
O}e|P~W struct result_1
u<$S> {
8moUK3w typedef T & result;
dBsRm{aS } ;
2*N&q|ED template < typename T1, typename T2 >
<Sz>ZIISd struct result_2
]r"31.w( {
u}Lc|_ea` typedef T2 & result;
0~Um^q*'3 } ;
B?$S~5
} template < typename T >
,w,ENU0~f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oH!$eAU? {
f+Pg1Q0zI return (T & )r;
+ 8MW$ m$ }
VaOpO8y` template < typename T1, typename T2 >
SH .9!lQv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y{+zg9L* {
A@9U;8k return (T2 & )r2;
LsuAOB 8 }
}|w=7^1z } ;
$q4 XcIX 7 \]tq7 SSl8 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> >。
s:-8 Z\, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n's2/9x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}CB=c]p =NVZ$K OZ return l(i, j) = r(i, j);
?^+#pcX]t| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Xq=!"E WLg6-@kxXs return ( int & )i;
jKY Aid{- return ( int & )j;
|G`4"``]k 最后执行i = j;
f;@b
a[ 可见,参数被正确的选择了。
.FfwY 'V N7RG5? 8GF[)z&|P: [[Jv)?jm EOd.Tyb!/ 八. 中期总结
rw}5nv 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:
bc0)'a\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
rR),~ @]sL 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}J'5EAp 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
nzQYn o{S}e!Vb }`+^|1 } K+Q9<~u 886 (' H3UX{|[ 九. 简化
`JY>v io 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。
cpr{b8Xb8& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
R:pBbA7E 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:
E7Gi6w~\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~u~[E +-*/&|^等
\>aa8LOe 2. 返回引用。
"df13U" =,各种复合赋值等
T}b(
M*E 3. 返回固定类型。
O3<Y _I^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
e GqvnNv 4. 原样返回。
$Z(g=nS> operator,
,
$D&WH 5. 返回解引用的类型。
j]ln
:?\ operator*(单目)
yp^[]Mz= 6. 返回地址。
2EqsfU*
I operator&(单目)
{'=Nb
5F 7. 下表访问返回类型。
5 vu_D^Q operator[]
\^;|S 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
b*6c.o operator<<和operator>>
%x'bo>h@ Ls$g-k%c@Q 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。
#0YzPMV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qqz,~EhC _]?Dt%MkD template < typename Left >
KHc/x8^9 struct value_return
TW-zh~|F {
tsSS31cv template < typename T >
:)+@qxTy struct result_1
QE{;M {
BhE~k?$9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r3BDq } ;
[WO%rO^p $jm>tW&; template < typename T1, typename T2 >
d6d(?" struct result_2
qqom$H< {
Vf,~MG typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
G
&rYz } ;
+k(3+b$S- } ;
q:~`7I EB3o8 meM.?kk( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
! MF"e|W lA
Ck$E 下面我们来剥离functor中的operator()
.^`a6>EQ)| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<*(UvOQuX 7p>-oR" return l(t) op r(t)
sh))[V"8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@IyH(J],h return op l(t)
I;11j return op l(t1, t2)
6t mNfI34 return l(t) op
4pTuP / return l(t1, t2) op
"JUQ)> !? return l(t)[r(t)]
o YI=p3l return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WJh;p: q[ #NQz&4W 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:
fF-\TW 单目: return f(l(t), r(t));
}$k`[ivBx( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
b=QGbFf 双目: return f(l(t));
[TfV2j* e return f(l(t1, t2));
vhquHy.qi# 下面就是f的实现,以operator/为例
?D^,K`wY=B >~wk struct meta_divide
V8U`%/`N {
1PTu3o&3 template < typename T1, typename T2 >
\F+o= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
y[5P<:&s {
D15u1A return t1 / t2;
N5an9r&z(1 }
NUNn[c } ;
.]ZuG
JQh s=Xg 这个工作可以让宏来做:
IOSoc 7+" W0T
i ^@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
674oL, template < typename T1, typename T2 > \
3w:Z4]J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
q~dg 以后可以直接用
&'ETx" DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
I/b8 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
\^( vlcy (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
^Er`{|o6u 8OtUY}R P$qkb|D, 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
#`L}. ]%Yis=v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'>mb@m class unary_op : public Rettype
HXV73rDA {
|{LaZXU & Left l;
wukos5 public :
)~mc1U`b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<^'+]? xv% USm template < typename T >
GGL4<P7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hi"
n GH {
#!&R7/
KdD return FuncType::execute(l(t));
ee0>B86tE }
p}zk&` Tocdh.H| template < typename T1, typename T2 >
m'"VuH?^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vG_v89t!ex {
qVe6RpS return FuncType::execute(l(t1, t2));
]9< 9F ? }
4-rI4A< } ;
fQ_8{=<-&X _N f[HP V;]VwsZ" 同样还可以申明一个binary_op
PZg]zz=V4 _7"W\gn:9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
& O\!!1% class binary_op : public Rettype
SVWSO {
!3Z|!JY Left l;
>37}JUG Right r;
C{,] 1X6g public :
5
^J8<s@_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bK;aV& {!Z_&i5 template < typename T >
UMW^0>Z!v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xWb?i6)z& {
il%tu<E#J~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Or)c*.|\ }
Xt*%"7yTp 9,> Y template < typename T1, typename T2 >
6U9Fa=%>} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xQ
3u {
w/W?/1P>q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
L=!kDU }
[\n.[4gq" } ;
k#NMD4(%O <G?85*Nv_ QjN3j*@ 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
'wV26Dm 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
PH!B /D5G DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vUx$[/< 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
jV&W[xKa 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(`/i1#nR 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Jd6Q 9~z# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B_jI!i{N%o 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
vbh#[,lh 下面是修改过的unary_op
F
) ~pw ]JuB6o_L template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>M85xjXP class unary_op
'6J$X- {
,8?*U]} Left l;
3zF7V:XH N ] /d public :
,.MG&O R:x04!} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"fd=(&
M*l [N+ruc?) template < typename T >
t1s@Ub5);I struct result_1
urjp&L& {
vGp@YABM typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<{Wa[1D } ;
$:Zxb d}J#wT template < typename T1, typename T2 >
[/j-d struct result_2
i.,B
0s]Z {
481u1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X]%4QIeS } ;
SYLkC
[0k G=Bj1ss. template < typename T1, typename T2 >
S]@iS[|? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,1h(k<- {
B%;+8] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
<WkLwP3^ }
,W;8!n0 iAhRlQ{Qu template < typename T >
aKcV39brr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KJZY.7 {
#2,L)E\G8e return OpClass::execute(lt(t));
J3^Ir [ }
&_gmQ;%t: {a%cU[q } ;
||NCVGJG lph_cY3p w`:KexD+ 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
@Q5^Q'! 好啦,现在才真正完美了。
cn{l
%6K 现在在picker里面就可以这么添加了:
l).Ijl}AH; ).b+S>k template < typename Right >
LnIJw D picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I!~Omr@P {
cH ?]uu( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ypVr"fWB }
=z.AQe+ 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。
"5bk82." $R4\jIewV H8U*oLlc >48Y-w cMAfW3j: ; 十. bind
p%'((!a2 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。
c8MNo'h 先来分析一下一段例子
~46ed3eGzi 6 h):o Rwk|cqr int foo( int x, int y) { return x - y;}
6!N&,I bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/8R1$7 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
S/aPYrk>6 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
i"@?eq#h 我们来写个简单的。
%yVZ|d*Q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zwS'AN'A 对于函数对象类的版本:
u@Lu.t!], m? hX= template < typename Func >
.>e~J+oL struct functor_trait
;MD{p1w {
j!/(9*\ typedef typename Func::result_type result_type;
~x+w@4)a> } ;
va.wdk g 对于无参数函数的版本:
W`
V oR } template < typename Ret >
wv$=0zF struct functor_trait < Ret ( * )() >
R<)uvW_@ {
>v{m^|QqB typedef Ret result_type;
OZ&aTm : } ;
60Z)AQs;+J 对于单参数函数的版本:
HT'dft # $- L)>" template < typename Ret, typename V1 >
W~4|Z=f struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&!=3Fbn {
!p2&$s"N. typedef Ret result_type;
LO229`ARr| } ;
+}n]A^&I\E 对于双参数函数的版本:
P\R3/g ]_h"2| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
aw`mB,5U struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
q b'ka+X {
K67x.P Z typedef Ret result_type;
Q.
>"@c[ } ;
UcZ3v]$I 等等。。。
L2N/DB'{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Yr!3mU-Uvt LX8vVj8K template < typename Func >
AjpQb~\ struct func_return
{`: != {
lL?;?V~ template < typename T >
,SBL~JJ struct result_1
C5m*pGImG {
,[x'S>N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CA3.fu3(p } ;
q+z,{K k~H-:@ template < typename T1, typename T2 >
+VJl#sc/; struct result_2
NXV%j},> {
X,p&S^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0-@waK } ;
vi'K|[!? } ;
_L"rygit umi#Se3& OIN]u{S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
N%0Z>
G ]fR
3f template < typename Func, typename aPicker >
-n6C~Yx class binder_1
:Qf^@TS}O {
d{0>R{uac Func fn;
|(w x6H: aPicker pk;
&Z9b&P public :
sh0O~%]g 9Y7 tI3 template < typename T >
pgI@[zp7 struct result_1
7JujU.&{6 {
!a0HF p$9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i22R3&C
} ;
mCg 5-E~; HGPbx$! template < typename T1, typename T2 >
X'0A"9 struct result_2
/GEqU^
B {
7UMsKE- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p{.EFa>H } ;
1aSuRa rt"\\sOlMB binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*G=n${' .[~E}O template < typename T >
E;%{hAD{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9!o:)99U {
m(9E{; return fn(pk(t));
_wm"v19 }
'*K/K],S] template < typename T1, typename T2 >
Wkf)4! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!]W6i]p {
:V`q;g return fn(pk(t1, t2));
wZ29/{, }
B~z&
"` } ;
n`CmbM@@ 5Pn$@3 t@b';Cuv 一目了然不是么?
d!,V"*S 最后实现bind
)5bhyzSZI c D7q;|+ <TDgv%eg0 template < typename Func, typename aPicker >
IA''-+9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
6=FF*"-6E {
1#XMUbFc return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
he
9qWL&^G }
9Lv`3J^~ m/CA 2个以上参数的bind可以同理实现。
*pj&^W? 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。
S__+S7]Nr N9_9{M{ 十一. phoenix
%WdAI, Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`}s)0 /}6 r*y4Vx7 for_each(v.begin(), v.end(),
~G,n> (
c!E+&5|n do_
V&[|%jm& [
J/WPffqD
cout << _1 << " , "
*S`&
XPj ]
!=Cd1
$< .while_( -- _1),
k(!#^Mlz[ cout << var( " \n " )
{'EQ%H$q )
{- tCLkE
3 );
H"].G^V\6 ]#KZ
W)M 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:
OlQ7Yi> 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
D<C ZhYJ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7l%O:M(\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Cz8=G;\ u0Irf"Ab h{qB\aK template < typename Cond, typename Actor >
e\tcP class do_while
H~Hh$-z {
<Hig,(=`. Cond cd;
ESL(Mf' Actor act;
]FL=E3U public :
eBlVb*nmq template < typename T >
hZU@35~BN struct result_1
+'x|VPY.PG {
,FlF.pt typedef int result_type;
R 6ca; } ;
Vd1.g{yPV v=RQ"iv8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
uF/l,[0v uwU;glT template < typename T >
$i7iv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y?zNxk/p {
L*"Q5NzB] do
^~E?7{BL {
tn>$5}^; act(t);
6p=AzojoB }
2zZ" }Zr# while (cd(t));
QI0d:7!W1 return 0 ;
0sD"Hu }
8*k#T\ } ;
7`9J.L&,; j,?>Q4G /r^J8B* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)S]4
Kt_ 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。
7j8nDX< 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。
4Z.G 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。
vc0'x4 下面就是产生这个functor的类:
7^>UUdk( &-mPj82R {9S=: template < typename Actor >
wi-O}*O
class do_while_actor
|gxT-ZM {
N|WZk2 " Actor act;
kC"lO' public :
@8a1a3_F do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
EZlcpCS Yx>y(Whu. template < typename Cond >
i"V2=jTeBv picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$iu{u|VSu } ;
cOkjeHs
5 3\j{*f$J wDJbax? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0.7*2s- 最后,是那个do_
"^_9t'0 Vj(}'h-c\ f_y+B]?'M class do_while_invoker
@62QDlt; {
MY1s public :
a7KP_[_( template < typename Actor >
mMo<C_~w& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z:7X=t= {
RKB--$ibj return do_while_actor < Actor > (act);
}A)>sQ }
QbA+\ } do_;
O{u^&V] 7v\K,P8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
OT/*|Pn9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
BIyNiol$AJ 最后来说说怎么处理break和continue
:j2G0vHIl( 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。
4|i.b?" 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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