一. 什么是Lambda
o}$EG 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
bdc&1I$ 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,
*3?'4"B{8 Dp':oJC 2n|K5FR() !Ze5)g%H class filler
4 XAQVq5 {
sashzVwJ-= public :
NB8/g0:=n& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(,8$V\ } ;
[Lzw#XE oomT)gO 6* 4B^ZnFJ%m 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
u4/kR {o>j6RS\ nYX@J6! Ipf=ZD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;9c<K
&MCbYph, 1
=M ?GDc 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7BJzMlJ1Y BYMi6wts #n#@fAY |%'
nVxc4r 二. 战前分析
b4QI)z 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
IkGfnXJ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
`a2n:F J{k79v -$dXE+& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e=+?K5q{P( /* --------------------------------------------- */
SgS~ {4Zx* vector < int *> vp( 10 );
Mw;sLsu transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2u5|8 /* --------------------------------------------- */
i*@<y/&' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(w}H]LQ /* --------------------------------------------- */
P7{gfiB int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}#n;C{z2e /* --------------------------------------------- */
orjj'+;X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
LyAn&h} /* --------------------------------------------- */
ce7CcHQ?B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Yo|,]X>/ <c2'0I > Z\k&gio5C^ \Hn>oonph 看了之后,我们可以思考一些问题:
\Ol kM< 1._1, _2是什么?
_tYx~J2.Q 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。
BS:+~| 3w 2._1 = 1是在做什么?
yge,8i)c 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。
{o.FlX 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。
U
15H2-` <|SRe6m b)e
*$) 三. 动工
[O?z@)dx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5nKj
)RH7M xo&]$W8
$7rq3y z}*9uZ template < typename T >
]% IT|/;9Y class assignment
(adyZ/j {
F;7dt@5; T value;
:{q<{^c public :
u[DfzH assignment( const T & v) : value(v) {}
N-e @j4WU template < typename T2 >
[<
&oF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a
0GpfW$t } ;
yrC7F`. v~@pMA$(h V{:A3C41 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
USM4r!x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
d~1gMz+) mqSQL}vR 4\4FolsK lXjXqk\ class holder
]Ccg`AR{ {
4UW_Do public :
#0y)U;dA+w template < typename T >
\cUC9/
b assignment < T > operator = ( const T & t) const
+O*/"]h {
+7=K/[9p return assignment < T > (t);
z<##g }
mjKS{ } ;
Yd#/1!A7u {l/-LZ. 2kIa*#VOJ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
z$?~Y(EY f]\CD<g3|E static holder _1;
2C9V|[U, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
br":y>=, {;:/-0s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IHcD*zQ 而不用手动写一个函数对象。
9mmCp&~Z B#.L b"#WxgaF Y}#J4i0b* 四. 问题分析
d;>#Sxf 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。
U8LtG/ 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。
G"Sd@%W( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
VrxQc qPr` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2-C!jAfd 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wv\w;' C'o64+W^ 五. 问题1:一致性
!3 f?:M 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?|
=[@zF9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
oaoU _V / ;,Md,p struct holder
_YLfL {
M>i9 i-dU //
>76\nGO template < typename T >
VBcy9|lD T & operator ()( const T & r) const
:"xzj<( {
bqnNLs<N return (T & )r;
"hzB9*"t }
/#VhkC _ } ;
/p+>NZ"b t ]_VG 这样的话assignment也必须相应改动:
Pyb Z)5u LRb{hUt= template < typename Left, typename Right >
p%*%n3bw class assignment
A<qTg`gA {
xK6n0] A Left l;
@EnuJe Right r;
n=c
2Kc public :
P#XID 2; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O]1y0BOQ template < typename T2 >
* Of4o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z`KC%!8K } ;
Nz],IG. RWgNo#< 同时,holder的operator=也需要改动:
JQ6zVS2SSS )`A3M) template < typename T >
:=/>Vbd: ) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
T
QSzx%i2 {
[ji#U s:h return assignment < holder, T > ( * this , t);
o8-^cP1 }
LS88.w\=S@ Zy(W^~NT 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。
f v9V7 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Te}8!_ohyC fDvl/|62{ return l(rhs) = r;
Db1pW=66: 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。
Xt@Z}B))pu 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cxr=k%~}J !VI]oRgP template < typename Tp >
b+&%1C class constant_t
qIIv6''5@ {
WzF !6n!h
const Tp t;
HY%i`]4X public :
~R2 6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p%R template < typename T >
kT'u1q$3Vo const Tp & operator ()( const T & r) const
elFtBnL' {
*/|9= $54 return t;
I|
b2acW }
0iwZT&O } ;
oze& B3
5E8/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%]8qAtV^3j 下面就可以修改holder的operator=了
:kf`?u a8 mVFm template < typename T >
:"IE assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
By9*1H2R {
nw<&3k(g} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~ ArP9
K" }
371
TvZ4 )8UWhl= 同时也要修改assignment的operator()
,]cD _cJ2\`M template < typename T2 >
ykX/9y+-s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
%e(z/"M=` 现在代码看起来就很一致了。
frT]5?{ mHBnC&-/ 六. 问题2:链式操作
A0q|J/T 现在让我们来看看如何处理链式操作。
YA
+E\ 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。
7e#?e+5+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。
HsHB!mQV 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。
HOE_S!N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=IW?WIXk }c}|
$h^Y template < typename T >
=UJ:t Sr struct result_1
)Ib<F7v {
\a6^LD}B typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
h0g:@ae%& } ;
P3nb2. N%"Y 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
mqAWL:VvQ7 j
S?xk template < typename T >
G1"zElug struct ref
i]|Yg$ {
Mc%Nf$XQ typedef T & reference;
pSr{>;bN } ;
])
rrG/3 template < typename T >
-xDGH struct ref < T &>
hDcEGU_ {
CFqJ/'' typedef T & reference;
fD07VBS yl } ;
1!1beR] ,Td!|~I|j6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-Gw$#! o_D?t-XH template < typename T >
C_n9T{k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#L{OV)a< {
y7$iOR return l(t) = r(t);
k7>|q"0C }
E !a|Xp 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
:w<V 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9f',7i rSHpS`\ou 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
mN>h5G>a _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ewfP G,S _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{e[c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
sp5eVAd 最后的布局是:
Tjl:|F8 Add
8&Oa_{1+Q / \
nD)K}4 Divide 5
P4F3Dc / \
C!R1})_^ _1 3
dd\n8f 似乎一切都解决了?不。
EvWzq%z
l 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
5o6>T! 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
<HJl2p N OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
H]$)Eg%6 lNL6M%e$Q template < typename Right >
d8m6B6
CW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
E/09hD Q Right & rt) const
|R56ho5C {
e?Ho a$k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
98WZ){+,m }
;Y;qg
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
59!Fkd3 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。
ooV3gj4 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。
rN%F)
q# 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。
7hi"6, 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。
aS pWsT 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?
#F*1V(! 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:
,daKC ^~$)F_`" template < class Action >
Fb4`| class picker : public Action
UY <e&Npo {
FI<q@HF public :
x,otFp picker( const Action & act) : Action(act) {}
~,BIf+\XF // all the operator overloaded
:sP!p`dl } ;
3Ezy %7 jWY$5Vq<H Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
?APeR,"V 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
13+<Q \ `"@g8PWe template < typename Right >
}Y*VAnY6; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
u_'!_T L {
4lM8\Lr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S3@|Q\*r }
TU GNq [ e8x&{L-_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|<Gl91 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]ZoD'-, `d[1`P1i[ template < typename T > struct picker_maker
jU3Z*Z)zN {
.-IkL|M typedef picker < constant_t < T > > result;
}4{fQ`HT } ;
l6~-8d+lfN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
b
L]erYm {
MzP7Py
8. typedef picker < T > result;
OZIW_'Wm/ } ;
24/XNSE,- Rt{B(L.?< 下面总的结构就有了:
OKP9CLg9
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
q-rB2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
%rF?dvb;? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
? B E6 至此链式操作完美实现。
gi-Yqco =r.mlc``W }->.k/vc 七. 问题3
A)~X, 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
E%'~'[Q K3' niGT template < typename T1, typename T2 >
p?2Y }9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d~?X/sJ t {
(s1k$@d return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z{
u a=0 }
$F/EJ> cwuO[^S} 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
I`w4Xrd U|5nNiJM template < typename T1, typename T2 >
Z1h] struct result_2
je6CDF qw {
p[@5&_u(z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<n:}kQTT } ;
Zo}y(N1K} rx5B=M 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
xy<`# 这个差事就留给了holder自己。
90#
;?# I"t(%2*q v @O&t4 template < int Order >
V=X:= class holder;
%',F template <>
qA:#iJ8w class holder < 1 >
O0:)X)b {
~-#yOu
,w public :
C'!;J template < typename T >
tdEnk.O struct result_1
O$g_@B0E1 {
ZKz,|+X0G typedef T & result;
Cv*x2KF
G } ;
2iU7 0(H template < typename T1, typename T2 >
%+F"QI1~0 struct result_2
~fa(=.h {
N6T{ typedef T1 & result;
4_D@ST% } ;
o%4Gd~ template < typename T >
5I,gBT|B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z*a8sr {
?|1Mv1C? return (T & )r;
:qvI%1cP= }
)g|xpb template < typename T1, typename T2 >
a6h>=uT [ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e2+BWKaU {
=X!IHd0 return (T1 & )r1;
m$LVCB }
ZO7&vF} } ;
ur\qOX|{ 6 8iV/7 template <>
Nk;iiz+_p class holder < 2 >
Y2R \]FrT {
]O
TH"*j public :
E_1="&p template < typename T >
QI!F6pGF struct result_1
r{seb E\
; {
@[6,6:h| typedef T & result;
,zQOZ'^ } ;
M('d-Q{B7L template < typename T1, typename T2 >
`Ci4YDaz;k struct result_2
fRvAKz|rL {
kL90&nP typedef T2 & result;
#RMI&[M } ;
2`a
q**} template < typename T >
SMf+qiM-E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F=)&98^v$_ {
j+8TlVur return (T & )r;
:+%Zh@u\ }
>az;!7~cD template < typename T1, typename T2 >
B(DrY1ztj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;XC@=RpX {
U{ ;l0 2S return (T2 & )r2;
M0c9pE }
o+?rI
p } ;
f&hwi:t _0pO8o-x y\F=ui 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
=6=_/q2 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
%5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.5Q:Xp *zWWmxcJa return l(i, j) = r(i, j);
8z<r.joxC 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
DXQi-+? %gcc
y| return ( int & )i;
S*"u/b; return ( int & )j;
-Z^4L 最后执行i = j;
CkRX>)=py 可见,参数被正确的选择了。
zQH]s?v t/Z:)4Z (shK >?YNW {6d b{ ay_ 八. 中期总结
-Y:ROoFOZ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
DJQglt}~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ArI]`h'W 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}Uf<ZXW 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
uD["{?H *o' 4,+=am ecX/K.8l !]S=z^"< -qe bQv l
SkEuN 九. 简化
z}.D"
P+ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
cX
A t:m 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1Qh`6Ya f 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Z0fJ9HW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
L|^o71t| +-*/&|^等
DI&MC9j( 2. 返回引用。
YCw('i(| =,各种复合赋值等
sg'NBAo" 3. 返回固定类型。
6U,fz#<,} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.h;Se 4. 原样返回。
>&H~nGP. operator,
t#<KxwhcN 5. 返回解引用的类型。
hN(L@0) operator*(单目)
Z,WW]Y,$ 6. 返回地址。
{@r*+~C3 operator&(单目)
:w?7j_p# 7. 下表访问返回类型。
WwW^[k (X operator[]
~4)Y#IxL 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*(*+`qZL{( operator<<和operator>>
gvnj&h.GV djT.
1( 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。
LW39YMw< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
G5{Ot>;*%
o A~4p( template < typename Left >
`W[+%b struct value_return
XLTD;[jO {
rF'R>/H template < typename T >
daOS8_py struct result_1
>$F:*lO {
XKq@]=\F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Qa$NBNxKl } ;
v_sm 7aQcP template < typename T1, typename T2 >
7nz!0I^ struct result_2
hXX1<~k {
8mgQu]> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
n=`w9qajd } ;
6~Wu` } ;
viuiqs5[Bi
C(]'&~}( ):bu;3E 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
, deUsc 3#Y3Dz` 下面我们来剥离functor中的operator()
Q-R}qy5y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
V_;9TC `)[dVfxA return l(t) op r(t)
abZdGnc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(5;D7zdA return op l(t)
/R%^rz'w return op l(t1, t2)
fr#Qz{ return l(t) op
8Inx/>eOI return l(t1, t2) op
WOO%YU = return l(t)[r(t)]
+8UdvMN return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
pN$;! \$;~74} 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Z5>V{o 单目: return f(l(t), r(t));
j,t~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e d;"bb 双目: return f(l(t));
L#j|2H| return f(l(t1, t2));
6;JP76PD 下面就是f的实现,以operator/为例
ozxYH], Z( #Ln struct meta_divide
|mj#
0 {
:^G%57NX template < typename T1, typename T2 >
>Me]m<$E; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
l#6&WWmr {
ny`(f,)u* return t1 / t2;
pAg$oe# }
v[D&L_ } ;
_>v0R' 5w-JPjH 这个工作可以让宏来做:
zKJ.Tj W _[1^s$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
kV1vb template < typename T1, typename T2 > \
QV/";A3k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d +xA: 以后可以直接用
PEy/k. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1CiA 8 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
OMd# ^z (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。。。)
=yh3Nd:u ( 2zeG` &A"e,h(^ 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
p1
4d,}4W b8HE."*t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U"B.:C2 class unary_op : public Rettype
Vr\Q`H. {
.\)k+ R Left l;
qsvpW%?aE public :
OT+ Ee unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i7f%^7! fqX~xp template < typename T >
\[k%)_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l% |cB93 {
C.HYS S return FuncType::execute(l(t));
k<, u0 }
&GU@8 /p}{#DLB template < typename T1, typename T2 >
*]'qLL7d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F(E<,l2[ {
V{FE [v_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
?C~X@sq }
#|ddyCg2 } ;
cdN/Qy #Jv43L H }\4p3RQrz 同样还可以申明一个binary_op
p6[#f96^u GY7s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w~{| S7/ class binary_op : public Rettype
>3+FZ@.iT {
V*~423 Left l;
7g-$oO Right r;
lDlj+fK public :
NGSS: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
PnJ*Zea mb~./.5F template < typename T >
;'hi9L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Lb^(E- {
jjX%$Hr return FuncType::execute(l(t), r(t));
,{pGP# }
"SLvUzO>q `1$y( w] template < typename T1, typename T2 >
k%^<}s@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~z>BfL {
Wk,6) jS=} return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
i[8NO$tN1) }
b^%?S8]h } ;
%awVVt{aG []rT? - ru DP529; 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
9,w}Xe=C 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Li ij{ahm DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
/4^G34 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。
'}T;b} &s 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=tNzGaWJ 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。。。
p;F2z;# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
AX8gij 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)
>"O1`xdG 下面是修改过的unary_op
|&Au6 3 ^IYJEqK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
q`cEA<~S class unary_op
.E#<fz {
;hkro$ Left l;
zdqnL^wb {f&NStiB public :
0Ux<16# 4uX,uEa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6mi$.'
qP tnN'V template < typename T >
Tt`L(oF struct result_1
H/pcXj {
2|$lk8 /, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D>ojW|@} } ;
1Jl{1;c @uoT{E[ template < typename T1, typename T2 >
HRj7n<>L= struct result_2
WBy[m ?d {
<8g=BWA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!8we8)7 } ;
iwB8I^ 0Y[*lM- template < typename T1, typename T2 >
~Vwk:+): typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m;1'u;
{
0GS{F8f~, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
U)
+?$
Tbm }
nZ&T8@m fVG$8tB template < typename T >
y#&$f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[k!-;mi {
~."!l'a return OpClass::execute(lt(t));
`}[VwQ }
1 pa*T! +g)_4fV0| } ;
A S`2=w %A8Pkr<&E -QN1oK@\mE 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
BXNI(7xi 好啦,现在才真正完美了。
FwXKRZa 现在在picker里面就可以这么添加了:
T!Xm")d 1]_?$)$T template < typename Right >
<"hb#Tn picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"3\oQvi. {
|
A3U@>6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(W7;}g ysh }
i5.?g <.H 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。
eVZa6la" .4H_Zt[2 f3/SO+Me} &t~zD4u B <9ePi9D( 十. bind
hU 9\y 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。
N 9c8c 先来分析一下一段例子
:a#F N$C{f;xV L[CU int foo( int x, int y) { return x - y;}
@>M8Pe bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&/sGh0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
oK#\HD4U 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
LKIW*M 我们来写个简单的。
C(EYM$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}A^1q5 对于函数对象类的版本:
7fap* c9\B[@-q template < typename Func >
V xp$#3 ;S struct functor_trait
O|HIO&M {
<sgZ3*,A typedef typename Func::result_type result_type;
5dg-d\6S } ;
UN-T^ 对于无参数函数的版本:
B jH ~Ml2 =Dh$yC-Zr template < typename Ret >
oP+kAV#] struct functor_trait < Ret ( * )() >
TTeA a {
"Q3PC!7X:5 typedef Ret result_type;
xN e_qO } ;
fndK/~?]H 对于单参数函数的版本:
>{j,+$%kp =$^Wkau template < typename Ret, typename V1 >
_7r qXkp% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&=v/VRan[ {
<^CYxy typedef Ret result_type;
I++W0wa.n } ;
xIS\4]F?r 对于双参数函数的版本:
gV<0Hj ]]\)=F`n77 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.tZjdNE(h struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
cYZwWMzp {
wrz+2EP` typedef Ret result_type;
\Ku9"x } ;
'dmp4VT3 等等。。。
N90\]dFmy 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
jHs<s`#h 3C>2x(]M template < typename Func >
HF*j`} struct func_return
B`g<Ge~ {
bHhC56[M template < typename T >
,"P5D&,_ struct result_1
.'l.7t {
Zk~nB}Xw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0t5Q9#RY } ;
s,1pZT <E eNIkiJ$uS template < typename T1, typename T2 >
BengRG[ struct result_2
u3Zzu \{ {
JK@izI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:SpG&\+ } ;
3S[w' } ;
XX]5T`D r!{w93rPX z5x,fQw6O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)z]q"s5 Y ke3HK9P; template < typename Func, typename aPicker >
Ybs=W<- class binder_1
xT_fr,P {
uS!
35{.> Func fn;
PphR4 sIM aPicker pk;
](B&l{V public :
|y{;|K tx:rj6-z template < typename T >
F|]o9&/<] struct result_1
l%sp[uqcg {
j33P~H~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g5kYyE } ;
>>oASo dD/29b( template < typename T1, typename T2 >
s,UN'~e1 struct result_2
l|@/?GaH {
GibggOj2Q, typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^}i50SG:y } ;
xZ9}8*Q&: :GwSs'$O binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;kyL>mV{ }S~ysQwT template < typename T >
^7ea6G" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nLFx/5sL {
A@@)lD. return fn(pk(t));
<F#*:Re_y }
.oi}SG template < typename T1, typename T2 >
T3u5al typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`}k&HRn {
#a7Amh\nT return fn(pk(t1, t2));
}#\;np }
E< zT } ;
v @$evmA 'f=) pc#&g Ckl7rpY+ 一目了然不是么?
a'_MhJ zs 最后实现bind
\p>]G[g Y^c,mK^ X] JpS template < typename Func, typename aPicker >
C0t+Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#q~3c;ec {
*! r\GGb return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:Fi%Cef| }
IS0HV$OI h30QCk 2个以上参数的bind可以同理实现。
DJ
mQZ+{2 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。
(PsSE:r}+ RB lOTQjv 十一. phoenix
0_,3/EWa Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
X YNUss |g?/~%7 for_each(v.begin(), v.end(),
O, ``\(P (
Kh:#S|
do_
;G%wc! [
j$|Yd= cout << _1 << " , "
G)tq/`zNw ]
E1l\~%A .while_( -- _1),
4P O%qO cout << var( " \n " )
yv!''F:9F )
TzevC$m;z );
X5L(_0?F1 |7S4; 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:
7kX7\[zN 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
+c]N]?k& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7'{Yz 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"x:)$@ o/x5
wQdW
lon template < typename Cond, typename Actor >
U>L=.\\| class do_while
."!8B9s {
VJ6>3 Cond cd;
8H3!; ] Actor act;
q5I4'6NF public :
oxCs* template < typename T >
~7ATt8T struct result_1
VHgF#6' {
K)h"G#NZM typedef int result_type;
I7G\X#,iz } ;
j;AzkReb <D;H}ef do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[KimY PO%yWns30o template < typename T >
g<hv7?"[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t'=~"?T/o {
CQ8o9A/ do
U&w5&W{F} {
j quSR= act(t);
w}bEufU+2 }
^+-L;XkeY while (cd(t));
?9('o\N: return 0 ;
/K1$_ }
l9ifUhe } ;
D25gg {o5K?Pb 9A}
kkMB: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
j0pvLZjM 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。
:_~PU$%0 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
H%NLL4&wu 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
9$P l'>5 下面就是产生这个functor的类:
F'5d\ v :`>+f.) Z z;<P template < typename Actor >
{Jw<<<G class do_while_actor
o$blPTN {
,I2reG Actor act;
jC/JiI public :
(;2J(GZ:$U do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{ ck %B {D template < typename Cond >
]!tYrSM! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
y9G 57D } ;
S!I <m&Cgc vU$O{|J qs
c-e,rl 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>nIcFm 最后,是那个do_
L1Cn +{Jf]"KD @'<j!CqQ
o class do_while_invoker
1[gjb(( {
P{i8 public :
<k-@R!K~JC template < typename Actor >
U70@}5! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R8r[;u\iV {
H`6Jq?\ return do_while_actor < Actor > (act);
S9"y@F
< }
VU+ s7L0 } do_;
-{:LxE FvI0 J
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
dVmAMQk.g 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<1g 1hqK3 最后来说说怎么处理break和continue
E-U;8cOMv 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。
SK c
T 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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