一. 什么是Lambda
sA/,+aM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0TTIaa$ 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,
pO"m~ mpA %6AYCN?Ih &&X$d!V 7SaiS_{: class filler
P7Xg{L&@. {
)AI?x@ public :
tj[ c#@[B void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
K U$`!h } ;
H37QgApB afx' %&h c"7/k 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:
J1X~vQAe 0\Y1}C JGis" e W:vr@e6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G>K@AW# RYy,wVh} @^&7$#jq% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
R%"K 2.nE
k JNi=`X&A ]C!?HQ{bsf 二. 战前分析
gCJIIzl%Bh 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
U\vY/6;JI 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
EI1?
GB)b q.W>4 k snC/H G7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x)oRSsv!Tr /* --------------------------------------------- */
,H[SI0]; vector < int *> vp( 10 );
Md&WJ
};L transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/tj$luls5 /* --------------------------------------------- */
tj5giQ3DG) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
*9D!A /* --------------------------------------------- */
DNP@A4~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[*4fwk^ /* --------------------------------------------- */
,D=fFpn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[TTSA2 /* --------------------------------------------- */
c0rk<V%5+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
vhgLcrn r>t1 _b+nu VaLs`q&3> PK2~fJB 看了之后,我们可以思考一些问题:
(z7+|JE. 1._1, _2是什么?
B[o`k]] 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。
mUP. rb6 2._1 = 1是在做什么?
\>Zvev!s
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。
e%O0hE 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。
A\sI<WrH ROb\Rxm kLP0{A 三. 动工
Z;DCI-Wg 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4'>1HW dA~
3>f*b_ q6d~V]4: g_.^O$} template < typename T >
8?FueAM'
class assignment
qSU|= {
v3[@1FQ" T value;
_2ef LjXQ public :
$)~ assignment( const T & v) : value(v) {}
_GYMPq\%L# template < typename T2 >
v
$({C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\3YO<E!t } ;
$%k1fa C 6QQfQ, `CE^2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7 A$B{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)u:Q)
%$t g=@_Z" coE&24,0 .d<W`%[ class holder
~l[ra {
jH;Du2w public :
1`0#HSO template < typename T >
}
l667N assignment < T > operator = ( const T & t) const
;i uQ?MR3 {
J97R0 return assignment < T > (t);
w0m^ &,;# }
NcS.49 } ;
's?Ai2=# +YY8h>hj >>Ar$ 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:
`|O yRU"EK \kIMDg3} static holder _1;
eitu!=u Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$o?@0 8OhDjWVJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u0)7i.!M 而不用手动写一个函数对象。
\t4tiCw gieJ}Bv -_VG;$,jE ITuq/qts]A 四. 问题分析
8t"~Om5sG 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。
Y]`.InG@ 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。
Mq%,lJA\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
iGXI6`F" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
m@Ev~~; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
+';>=hha Nf,Z;5e 五. 问题1:一致性
.~lKBkS`! 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?|
$e%2t^ i.g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A!W0S @* 1U{` struct holder
9e!NOl\_;. {
:y]Omp //
Sywu=b template < typename T >
vP!GJX&n5 T & operator ()( const T & r) const
fBtm%f {
o;"OSp return (T & )r;
@xsP5je] }
07T70[G } ;
{@}?k s5 q}uHFp/J 这样的话assignment也必须相应改动:
}H4=HDO :^ i9] template < typename Left, typename Right >
3LR p2(A class assignment
=!Vf {
1xNVdI Left l;
SQsSa1 Right r;
pZZgIw}aS public :
>M%\T}5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e \O/H< template < typename T2 >
Cg*H.f%Mr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Pxn,Qw* } ;
dEBcfya f7Ul(D:j\ 同时,holder的operator=也需要改动:
"CiTa>x 0G!]= template < typename T >
w+1Gs
; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Jk,;JQ {
.`?@%{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Vh>Z,()>>@ }
8Lw B
B KZ~*Nz+H2 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
h3;bxq!q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
cSm%s =3v]gOcO return l(rhs) = r;
&sd}ulEg` 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
H_QsNf 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,#kIr a4XU?-sUh template < typename Tp >
OY:,D class constant_t
P8>~c9$I {
T(t+
iv const Tp t;
|QU <e public :
%@.v2 cT constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f ` R/
i template < typename T >
8Le||)y,\ const Tp & operator ()( const T & r) const
`-3Ow[ {
4"(<X return t;
-F<Wd/Xse }
C}_ ojcR } ;
R'C2o] K%^V?NP*{Z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;xzUE`uUfJ 下面就可以修改holder的operator=了
-(f)6a+H #6+@M template < typename T >
Q$="_y2cTA assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
p$PKa.Y3 {
R,pX:H+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@te!Jgu{ }
Z@]e{zO +\F'iAs@ 同时也要修改assignment的operator()
,u`B<heoLU 4cl\^yD template < typename T2 >
m<j8cJ( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xwJH(_- 现在代码看起来就很一致了。
|MFF7z{% `C$:Yf]%nG 六. 问题2:链式操作
fjs
[f'L 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%*`J k#W: 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
uF1~FKB 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
}j*KcB_ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
E )5E$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
FRg^c
kb" 1n:8s'\ template < typename T >
,PWgH$+ struct result_1
M;p
em< {
?34 e- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J|w\@inQ } ;
0},PJ$8x Axe8n1*y 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<xgTS[k iy 14mh\ ~ template < typename T >
;K!]4tfJ struct ref
+(C6#R<LI {
uWM{JEOl typedef T & reference;
-lhLA`6_R } ;
o[cV1G template < typename T >
Bc6|n :;u struct ref < T &>
20Z8HwQi {
]K/DY Do- typedef T & reference;
oE(7v7iY } ;
TW[_Ko86 IuNiEtKx 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[$ejp>'Ud ad:&$ template < typename T >
^sVX)% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
JvT"bZk(o {
K00
87}H return l(t) = r(t);
4Qo]nre! }
H
Ge0hl[n 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。
'rr^2d]`ST 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\'CDRr"uw D;_ MPN[ 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
T`Mf]s)* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]Yvga!S"C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&9"-`-[e: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"Q?k'^@ 最后的布局是:
^",ACWF4Sk Add
:@!ic<p / \
opJMS6%r Divide 5
.F(i/)vaq| / \
/l<<_uk$ _1 3
hYM@?/(q 似乎一切都解决了?不。
<]b7ZF] 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。
k}0^&Quc4 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。
<F.Tx$s 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:
V`7FKL@" X_g 3rv1J template < typename Right >
|7}CQU assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6'RrQc=q Right & rt) const
D*YM[sN` {
+C(/Lyo} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ea00\ }
y:h}z). 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
d GFGr}&s 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。
$LLA,?;! 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。
O=dJi9;`#_ 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。
LI6hEcM= 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。
IW%|G 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?
;XDz)`c 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:
v!FMs< {!K-E9_,S template < class Action >
acw4B5] class picker : public Action
FA}_(Hf.[ {
$8'O public :
{vN}<f` picker( const Action & act) : Action(act) {}
yH<$k^0r* // all the operator overloaded
W":PG68 } ;
S>0nx ^P j*
*s^Sg 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。
= 07]z@s 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:
<6G11-K D Kw*~0 template < typename Right >
s9>(Jzcf9 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_ %x4ty {
f5GdZ_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1<<kA:d }
KPpHwcYxT d|*"IFe Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s-7RW 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。
2EK%N'H 2Gs$?}"a template < typename T > struct picker_maker
~6I)|^Z {
q,3;m[cA typedef picker < constant_t < T > > result;
wCHR7X0*b } ;
thqS*I'#g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
tWdhDt8$& {
w?,M}=vg typedef picker < T > result;
7E @+ } ;
)C. yF)Ql ^o !O)D-q 下面总的结构就有了:
KA276# 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。
#DjCzz\ 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。
Do]*JO)( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=U.
b% uC 至此链式操作完美实现。
oQ7]=| aRc ' NA.1QQ;e 七. 问题3
-[Qvg49jy 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。
=D^TK-H ?K@t0a
template < typename T1, typename T2 >
pAu72O? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%Z8vdU# l {
ZE`lr+_Y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
c
{I"R8 }
#~Q8M*~@ &&L"&Rc 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:
+^6}
A.Bk/N1G template < typename T1, typename T2 >
;5<-) struct result_2
!5x
Ly6=} {
I"xWw/Ec typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Q1>zg,r } ;
qvt- }sMW3'V 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?
j"<Y!Y3 这个差事就留给了holder自己。
w1B<0'#
SNvb1& 7tH]*T9e> template < int Order >
ccO
aCr class holder;
7dD.G/' template <>
da*9(!OV class holder < 1 >
;.Zh,cU {
DY><qk public :
)
YSh D template < typename T >
;]&-MFv# struct result_1
8wiA {
B-Y+F typedef T & result;
- s|t^ } ;
X}apxSd" template < typename T1, typename T2 >
Zd>ZY,-5 struct result_2
-,>:DUN2 {
y'rN5J:l typedef T1 & result;
6=>7M
b$ } ;
WzG07 2w template < typename T >
N^@
\tg= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vug-n 8 {
-fM1$/] return (T & )r;
aBCOGtf }
/$OIlu template < typename T1, typename T2 >
wrK#lh2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
J_/05(48 {
u.&|CF- return (T1 & )r1;
#f9qlM32
}
X0x_+b?
_ } ;
P59uALi o(nHB
g template <>
?7 X3P class holder < 2 >
HqDa2q4 {
*hl<Y,W( public :
B4 <_"0 template < typename T >
]:Wb1 struct result_1
@>Biyb {
tl2Lq0 typedef T & result;
@nW'(x( } ;
<|wmjW/D template < typename T1, typename T2 >
r6<ArX$Yl struct result_2
!fif8kf {
_GRv typedef T2 & result;
F'fM?!( } ;
UYlJO{|a template < typename T >
mn,=V[f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z, :+Oc {
t^dakL return (T & )r;
K1CMLX]m }
(%=lq#, template < typename T1, typename T2 >
i,\t]EJAU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t%ou1&SO {
`1DU b7< return (T2 & )r2;
DRS;lJ2 }
~6pCOS} } ;
.T[!!z#^ xQcMQ{&; 9.]Cy8 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
u:p:*u_^I 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:zS>^RE 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gGceK^# QB
oZCLv return l(i, j) = r(i, j);
*+zy\AhkP 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
zS>:7eG ph5xW<VNP return ( int & )i;
l)2HHu< return ( int & )j;
d(dw]6I6 最后执行i = j;
oVxV,oH( 可见,参数被正确的选择了。
y}H*p :@z5& h n?KS]ar> 4jZi62 cB9KHq B 八. 中期总结
F.* snF 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
N_WA4?rB 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
xF :poi 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
86)
3XE[5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
I!
eSJTN IUBps0.T\ cX]{RVZo-/ {XUfxNDf N55=&-p K]]rOF 九. 简化
JSZj0_B 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
}4ghT(C}$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#$z -]i 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
rM?Dp2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]j#$. $q +-*/&|^等
d4eC Bqx 2. 返回引用。
V6!73 iY =,各种复合赋值等
b2@x(5# 3. 返回固定类型。
)p_LkX( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
X}QmeY[0I 4. 原样返回。
vi.AzO operator,
HyYQQ 5. 返回解引用的类型。
(uxQBy operator*(单目)
->25$5# 6. 返回地址。
T S8E9#1a operator&(单目)
D&d:>.~u 7. 下表访问返回类型。
-6 Si operator[]
y#0Z[[I0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~\IDg/9Cj operator<<和operator>>
toZI.cSg4 f?^xh OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
[bVP2j 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
R~(.uV`#j ;mxT>|z template < typename Left >
d>-EtWd struct value_return
p6\9HG {
L6#d template < typename T >
xEWa<P#.u struct result_1
#(4hX6?5AI {
;BvWU\! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<v^.FxId } ;
JPzPL\ 99-\cQv template < typename T1, typename T2 >
htlWC>* struct result_2
QKQy)g {
AkC\CdmA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Z)0R$j`2 } ;
`Y9@ ?s Q } ;
8t; nU;E* p]HtJt|] 9m>_qWaA 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s3S73fNOk I.x>mN-0 下面我们来剥离functor中的operator()
%/p5C 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1+zax*gO- yR-.OF,c return l(t) op r(t)
I(|{/{P, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(>'d`^kjk return op l(t)
6zSN?0c return op l(t1, t2)
.v'8G)6g return l(t) op
PeZ=ONY5 return l(t1, t2) op
c$TBHK;c return l(t)[r(t)]
57rP@,vj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C_o.d~xm IAQ=d4V& 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
eyOAG4QTV 单目: return f(l(t), r(t));
f}A^rWO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
R8_qZ;t:z 双目: return f(l(t));
8cl!8gfv return f(l(t1, t2));
7P]pk=mo 下面就是f的实现,以operator/为例
7UfyOOFa v?J2cL struct meta_divide
l!2.)F` x {
]b)(=-;> template < typename T1, typename T2 >
B Xp3u|t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H.e@w3+h {
:.^{! return t1 / t2;
08Gr }
dBkB9nz } ;
C" {j0X` *niQ*A 这个工作可以让宏来做:
gxiJ`.D= v%r! }s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Aka`L:k template < typename T1, typename T2 > \
/TdTo@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#frhO;6 以后可以直接用
Wp ]u0w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5 m:nh<)# 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
7G(X:! (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+!rK4[W' - >2ej4C se-}d.PwL 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
6%>0g^`)9Y q\\J9`Q$J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mmi~A< class unary_op : public Rettype
9%8T09I! {
YV9%^ZaN7 Left l;
_oWenF public :
Gl+}]Vn[n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W'[!4RQL }-!$KR]:s template < typename T >
8w$cj' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W`KkuQ4cM {
~0`Pe{^* return FuncType::execute(l(t));
M9M EQK }
@{j-B
IRZ0 aw~OvnX E template < typename T1, typename T2 >
$>+-=XMVB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:geXplTx {
T]+*}C return FuncType::execute(l(t1, t2));
YWTo]DJV }
m<j ^cU#J } ;
zMDR1/|D ;@sxE}`?g {KR/TQ?A 同样还可以申明一个binary_op
wH<S0vl RD~QNj9,T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]O 2_&cs class binary_op : public Rettype
*rWE.4=& {
B]jh$@ Left l;
WvR}c Right r;
UHXlBH@ public :
:yv!
x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!
$n^Ze2 ! -WEiY template < typename T >
U5Rzfm4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}(gXlF {
WS;3a}u return FuncType::execute(l(t), r(t));
,2u]rLxx; }
EQg
6*V /+'@}u
| template < typename T1, typename T2 >
w+}KX><r typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5"{wnnY%K} {
18a6i^7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
yp8 .\. }
i3YAK$w;& } ;
&H*F GlVq<RG* >GqIpfn 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
G.L4l|%W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DT_012z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=PXNg!B}D* 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。
d
d8^V_Kx 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
i;yz%Ug 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。。。
dBCg$Rud& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2f F)I& 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
wtMS<$ 下面是修改过的unary_op
SxMh ' ?jy^WF` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZN^9w"A class unary_op
]kc]YO7i%R {
}k'8*v}8 Left l;
Bf[D&O #uKHw2N public :
erqg|TsFj g`\Vy4w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D`iWf3a. T7&itgEYG/ template < typename T >
URY%+u struct result_1
Xig%Q~oMp {
bSBI[S
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z$Qlr:7 } ;
\U p<m>3\ W&6ye template < typename T1, typename T2 >
H`m|R struct result_2
!j [U {
Yr!<O&= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"!r7t4 } ;
%5jxq9:K /\h&t6B1 template < typename T1, typename T2 >
X2Y-TET typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^i#F+Q`1 {
\Ui8Sgeei return OpClass::execute(lt(t1, t2));
fytgS(?I' }
r's4-\ G$Z8k,g+<7 template < typename T >
k2p{<SO; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P7<~S8)Y {
)=ZWn,ZB return OpClass::execute(lt(t));
^BSMlKyB }
.,UpI|b B4_0+K H } ;
&PgbFy
|_
E)2b:h $ v$~. 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
Q_qc_IcM y 好啦,现在才真正完美了。
A1>R8Zuhy 现在在picker里面就可以这么添加了:
oF)+f4 { ~FYiX template < typename Right >
s3Y
\,9\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"{AS5jw {
YjoN:z`b return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
, z<\ Z!+= }
\c_1uDRoUn 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。
qbFzA
i +mYD
DlvI zf4@:GM` }`\+_@w owJPEx 十. bind
O5LB&s 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。
iw12x: 先来分析一下一段例子
YSs9BF:a Nq"/:3@4 W{?7Pn?1` int foo( int x, int y) { return x - y;}
OtrO"K bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1wi{lJaz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=;i@,{
~ 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。
l{E+j% 我们来写个简单的。
oost}%WxN 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{ P&l` 对于函数对象类的版本:
?sdVd MrXhVZ"d* template < typename Func >
bYYyXM struct functor_trait
k "LbB#Q {
"nf.kj:> typedef typename Func::result_type result_type;
+>@<'YI< } ;
)ZEUD] X 对于无参数函数的版本:
7xb z)FI QyuSle template < typename Ret >
[u[F6Wst struct functor_trait < Ret ( * )() >
/o*r[g7< {
6HW<E~G'6 typedef Ret result_type;
3U!\5Nsby } ;
QU2\gAM 对于单参数函数的版本:
Rf+ogLa= @V
Bv}Jo template < typename Ret, typename V1 >
^z-e" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
559znM= {
hu%UEB typedef Ret result_type;
(Eq0 |"cj } ;
q+>J'UGb 对于双参数函数的版本:
z_~5c snT! 3t template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4&~ft struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ZRf-V9 {
$?YRy_SI typedef Ret result_type;
L1D{LzlBti } ;
, |CT|2D> 等等。。。
QKDY:1] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H[#s&Fk2 |kyxa2F{ template < typename Func >
~'2)E/IeV struct func_return
n8DWA`[ib {
(.-3q;)6 template < typename T >
OM*N) * struct result_1
al$G OMi {
*|h-iA+9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a1R2ocC } ;
[8l;X: 2siUpmX template < typename T1, typename T2 >
/.l8Jb4 struct result_2
=G2D4>q {
c+c3C8s*8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OiH
tobM } ;
w-*$gk] } ;
*9M 5' mO;X>~K %p6"Sg* 最后一个单参数binder就很容易写出来了
a@$ U?=\e q[`)A?Ae template < typename Func, typename aPicker >
AD^9?Z
class binder_1
"PK\;#[W| {
/(
%Q Func fn;
(NK$2A/p aPicker pk;
2mN>7Tj: public :
zim]3%b*A; pt .0%3 template < typename T >
K-(k6<h struct result_1
(yIl]ZN* {
W}p>jP} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U?97yc\$ } ;
v1%rlP H~UxVQLPp template < typename T1, typename T2 >
Q= IA|rN struct result_2
a]XQM$T$ {
zBD ?O! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VcKufV' } ;
]ZKmf}A)1P b-R!oP+vP binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
D{g6M>,\ k?ubr)[) template < typename T >
LN}eD\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
][3H6T!ckL {
SQx%CcW9d return fn(pk(t));
!dQG 5v }
tj/X7| template < typename T1, typename T2 >
A8 V7\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)7@f{E#w {
~?i;~S return fn(pk(t1, t2));
4TcKs}z }
8sb<$M$c } ;
zvv<w@rX 1sp>UBG }pOL[$L 一目了然不是么?
Ks
8 最后实现bind
:L gFd G q%q x4 K P{|xQ> template < typename Func, typename aPicker >
~ED8]*H|` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3aIP^I1 {
j9"uxw@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
d,kh6'g2@ }
A;~lG3j4 GPBp.$q+B 2个以上参数的bind可以同理实现。
S9/oBxGN 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。
/ blVm1F 9gP-//L@
十一. phoenix
'.Iz*%" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:lj1[q:Y> A&EVzmj-+X for_each(v.begin(), v.end(),
CE|iu!-4 (
{^T_m)|n do_
O x),jc[/ [
N|rB~
cout << _1 << " , "
>p`ZcFNs" ]
NT0im% .while_( -- _1),
6CV9ewr cout << var( " \n " )
^vY[d]R _\ )
\) FFV-k5 );
Wik8V 0( SWLt5dV 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:
MQY}}a-oug 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
q` 0wG3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\C}_l+nY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
obz|*1M? TPF5 ? 3F gTM( template < typename Cond, typename Actor >
[["az'Lrk? class do_while
s# 9*`K {
~-tKMc).X Cond cd;
RYyM;<9F Actor act;
s L=}d[ public :
P?o|N<46 template < typename T >
KCl85Wi' struct result_1
!de`K
| {
c9:8KMF) typedef int result_type;
]ft}fU5C1 } ;
_'0C70 SMn(c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Tl!}Rw~Pg I/hq8v~S template < typename T >
J|aU}Z8m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wZ%a:Z4TcM {
tyU'[LF? do
sKwUY{u\M {
G@+R!IG act(t);
sW&5Mu- }
045_0+r"@ while (cd(t));
-R-yr.$j* return 0 ;
OsV'&@+G> }
@q"HZO[ } ;
8P*d s3[\&zt jdX* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ECk*
H 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
a7}O.NDf 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
P$zhMnAAN 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。
M.9w_bW]#D 下面就是产生这个functor的类:
~X<?&;6 -BC`p 8 Ku?1QDhrF* template < typename Actor >
(9Of,2]&E class do_while_actor
7d^ ~.F {
4x-K0 Actor act;
]P>c{ public :
J,*+Ak
~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZkryoIQ%= tz9"#=}0 template < typename Cond >
V-9\@'gc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6xLQ } ;
o]DYS,v s+E:
7T9P }=d}q * 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7$mB.\| 最后,是那个do_
Z~]G+( Xc$Zkfmms iGN6'm` class do_while_invoker
7/K L<T9@ {
6^)eW+ public :
$IqubC>O template < typename Actor >
Gkm{b[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
c8Nl$|B {
owx0J,,G return do_while_actor < Actor > (act);
M'VJE|+t }
$Lz!04 } do_;
3oV2Ek<d 7Vuf4Z5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
f!F5d1N 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V
n+a-v 最后来说说怎么处理break和continue
urg^>n4V] 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。
yL %88,/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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