一. 什么是Lambda
jqsktJw#i 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
tsC|R~wW 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,
VP[!ji9P im[gbac x[@3;_'K Wq&c,H class filler
"8dnFrE {
Kf<_A{s public :
;|1P1H-W~M void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ssbyvzQ } ;
>b](v) OiEaVPSI; Tka="eyIj3 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:
]H'82a \iSBLU ZGvNEjff _\[JMhd} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"A`'~]/hE PH &ms .[85<"C 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<Py/uF| 5)i0g boB{Y 7gO4 _u5U> w 二. 战前分析
+N&(lj 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。
Fpwh.R:yV 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
SP1oBR"3 iPYlTV L<]PK4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Fa^]\: /* --------------------------------------------- */
qiJ{X{lI vector < int *> vp( 10 );
r26Wysi~% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*j :5 /* --------------------------------------------- */
bvTkSEN sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K%Ml2V
/* --------------------------------------------- */
l6Bd<tSH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
UbH=W(% /* --------------------------------------------- */
%z(=GcWm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
X/7 49"23 /* --------------------------------------------- */
7s3<} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Nuq/_x XL9lB#v^ a8$pc>2E 7J/3O[2 看了之后,我们可以思考一些问题:
A*;h}\n 1._1, _2是什么?
mq9&To! 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
V@f#/"u' 2._1 = 1是在做什么?
P .( X]+ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Us.jyg7_c Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
1Xc%%j ghiElsBU 7|Y8^T
s 三. 动工
t/(j8w 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)}5rs b=EZtk6> 9Ua@- }$U6lh/Ep template < typename T >
mJT
m/C class assignment
Q)&Ztw< {
x|5/#H T value;
d a9 *>+[ public :
8^T$6A[b assignment( const T & v) : value(v) {}
VvKH]>* template < typename T2 >
|05LHwb> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Ccmbdw,Z5 } ;
[*v\X %+ x #g,l2_! Q5JeL6t 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+^:K#S9U 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1cega1s3xR x]T;W&s u{ /gjv SYx)!n6U class holder
1<5yG7SZ {
f^ qQ5N public :
TmiQq'm[b template < typename T >
[XK"$C]jHJ assignment < T > operator = ( const T & t) const
&5<lQ1 {
#$E
vybETx return assignment < T > (t);
,5:86'p }
+0DIN4Y(4 } ;
~JiA Fy^\U w HL]?CWtGP 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
xm5D$m3# \=~Ap#Mpc4 static holder _1;
)9O{4PbU! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%e(,PL 7 &Aakl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gK'MUZ() 而不用手动写一个函数对象。
rO GJ%|%( 3}Pa,uN Xs/hqIXB OoNAW< 四. 问题分析
Lif mYn[ 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。
\8!HZei 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。
xAflcY>Ozs 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'I2)-=ZL6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
IcZ 'KV 下面我们可以对这几个问题进行分析。
NR5A"_' [(mq8Nb 五. 问题1:一致性
$n W>]S\| 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
A
3l1$t#w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
4w,}1uNEf 5I14"Qf struct holder
$.kYAsZts {
gFH_^~7i8p //
N>_7Ltw/ template < typename T >
|j<'[gB\p T & operator ()( const T & r) const
]F~5l?4u# {
Gmb57z&: return (T & )r;
t
+_G%tv }
6~s,j({^ } ;
iu .{L(m NKRXY~zHh 这样的话assignment也必须相应改动:
7~&Y"& ~Y(M>u.+! template < typename Left, typename Right >
6`i' class assignment
g7pFOcV {
=[,adB
Left l;
jn[a23;G) Right r;
iX28+weH public :
g6farLBF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Smp+}-3O template < typename T2 >
IO4 IaeM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
SO%5ts } ;
19EU[eb 2-~oNJqX 同时,holder的operator=也需要改动:
fjb2-K ]8#{rQ( template < typename T >
5^k#fl2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9fiZ5\ {
DEBgb return assignment < holder, T > ( * this , t);
vlD]!]V:h }
TsD
>m v7-'H/d. 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。
qrdI" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,-Na'n wcOAyo5(n return l(rhs) = r;
$2.DZ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
3Rm$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8P 8"dN[ $#!~K2$ template < typename Tp >
YANEdH`d class constant_t
+38t82%YWo {
Vl EkT9^: const Tp t;
&
2bf public :
R8KL4g-d constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+%yh@X6 template < typename T >
ps]6,@uyB const Tp & operator ()( const T & r) const
3B0%:Jj {
;#
{x_>M return t;
g^idS:GtX5 }
LCG< } ;
_YY)-H }LRAe3N%8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I4*N 下面就可以修改holder的operator=了
^Iz.O }XUHP% template < typename T >
v6GWD}HH, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
u32<=Q[ {
zb<+x(0y" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&$=F$ }
kK(633s )sQbDA|p 同时也要修改assignment的operator()
Ub"\LUu 8c~H![2u template < typename T2 >
@EQ{lGpU3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
23>?3-q 现在代码看起来就很一致了。
B[$e;h*Aw[ MLDuo|? 六. 问题2:链式操作
ldxUq,p 现在让我们来看看如何处理链式操作。
yF:fxdpw 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
aZ'p:9e 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
xnLf R6B 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
8177x7UG2[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?1d_E meG2 T:-Uy&pBEN template < typename T >
6?~pWZ&k_ struct result_1
o]nQo?! {
Mk?9`?g. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zh6so. } ;
~q/`Z)(yc *cd9[ ~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
5mV'k"Om#" ;8A_-$ template < typename T >
H$;\TG@, struct ref
,"/_G {
]
=D+a& typedef T & reference;
/; _"A)0 } ;
w 8E,zH template < typename T >
9> |rIw struct ref < T &>
HG^8&uh] {
hk=+t&Y<H typedef T & reference;
D&'".N,} } ;
[:o#d`^ ~5|a9HV: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^mGT ZxO =m40{ template < typename T >
Pg:Nz@CQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
eY-$hnUe {
u0x\5!?2 return l(t) = r(t);
i"b*U5k }
Y8d%L;b[D 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。
YONg1.^!( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
JmBYD[h, kN_LD- 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
h$k(|/+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
T7,tJk,( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
j_{gk"2:d` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5pDxFs=v 最后的布局是:
W=DQ6. Add
MDlCU / \
> ):b AfI Divide 5
w "D"9G / \
X:dj5v _1 3
Y8P 似乎一切都解决了?不。
$yt|nO 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
l0
1Lg6+S 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
%jkd}D OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
| zA ey\ cB<Zez template < typename Right >
gt
?&!S^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T.xW|Iwx Right & rt) const
CzK
X} {
rF5<x3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
UeVF@rw }
6"wY;E 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0}ZuF. XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
iX,Qh2(ig 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
vEb~QX0~ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
*Vc}W 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
j/W#=\xz 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
f(3#5288 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
&38Fj'l !~RD>N&n template < class Action >
bi_R.sfK& class picker : public Action
J/mLB7^R {
IXH;QwR: public :
:O{ :;X) picker( const Action & act) : Action(act) {}
]M2> %Dvw // all the operator overloaded
TKmC/c } ;
5Ph"*Rz% ljk-xC p/ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
_Q7)FK 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@P8q=j}l9 m{1By/U template < typename Right >
>s{[d$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lUp 7#q {
:gR`rc! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<}e<Zf! }
1mB6rp U$-FQRM4K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
lKm?Xu'yH 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
osnDW
aN 0w c+<CUW template < typename T > struct picker_maker
t%/5$<!b {
:]]amziP& typedef picker < constant_t < T > > result;
$k!t&G } ;
Zw }7vD0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ld3,)ZY {
oc15!M3$ typedef picker < T > result;
D3jP hPy. } ;
D6 M:pIN* f[X>?{q 下面总的结构就有了:
EswM#D9(4 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。
[6c{t 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。
>si<VCO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2Aff3]-:Gd 至此链式操作完美实现。
<|.M]]}j kQj8;LU r[hfN2,# 七. 问题3
d29]R. 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。
}e82e Kr9 @ template < typename T1, typename T2 >
;z&p(e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6#.R'O {
l
lQ<x return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Hiq9Jn uv( }
mxXQBmW pa.W-qyu 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:
r^]0LJ h5Z%|J>;0 template < typename T1, typename T2 >
(g struct result_2
YAO.Cc z {
44n^21k typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
t4,6`d?C } ;
V57^0^Zp` MRiETd" 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?
ysSEgC3 这个差事就留给了holder自己。
Q:%gJ6pa Zaq:l[% [ jafPi(#g template < int Order >
c|I{U[(U class holder;
xOS4J+' s@ template <>
LEk
W^Mv class holder < 1 >
^*Ca+22xO {
|vGz
1jLV public :
D
F0~A template < typename T >
2#sE\D struct result_1
p[W8XX {
]
Li(E: typedef T & result;
N<?RN;M } ;
51L:%Af template < typename T1, typename T2 >
X3'z'5 struct result_2
>bmL;)mc& {
l_$~~z ~ typedef T1 & result;
(/Nw } ;
z<)?8tAgq template < typename T >
TG'A'wXxy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;Ni+TS {
b`1P%OjC return (T & )r;
h v9s }
E4WoKuE1$ template < typename T1, typename T2 >
@!K)(B;A0b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A/GEDG
? {
]x~H"<V return (T1 & )r1;
QHA<7Wg }
rU(N@i% } ;
lQ@2s[ c~p4M64 template <>
R$v{ p[ class holder < 2 >
&x\u.wIa {
{GZHD^Ce public :
3vmZB2QG template < typename T >
_4.fT struct result_1
j#o0y5S {
qA&N6` typedef T & result;
'%)7%O,2 } ;
cl^tX% template < typename T1, typename T2 >
c6Wy1d^ struct result_2
N=-hXgX^ {
UiW(/L typedef T2 & result;
Kh3*\x T } ;
aQkgkV;~ template < typename T >
CkIICx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KeY)%{ {
Nqy',N return (T & )r;
nz+DPk[" }
hO\_RhsRy? template < typename T1, typename T2 >
(5VP*67 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;clF\K> {
]yA|
m3^2 return (T2 & )r2;
(l9U7^S"{K }
]"aC
wr } ;
L1M]ya!l lshO'I+)* BpRQG]L 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> >。
= R; 0Ed&b 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8!E$0^)c| 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8%2*RKj /1t(e._ return l(i, j) = r(i, j);
v?5Xx{ym 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
qH$G_R#)8B fq_ 6xs return ( int & )i;
EcFYP"{U return ( int & )j;
J*qepq`_ 最后执行i = j;
HIeWgw^" 可见,参数被正确的选择了。
+#n5w8T)M c.,eIiL (lT
H EiX 8gr&{-5 }yC ve 八. 中期总结
E~jNUTq 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:
0g~WM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
GAEz
:n 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ngn%"xYX 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f!eC|:D ?}bSQ)b G{$9e}# u3w `(3{< a| B$_F)2%m; 九. 简化
n!A')]y" 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。
a:7"F{D91 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&>p2N 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:
m>jX4D7KZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
` L6H2:pf +-*/&|^等
_T<ney}Y< 2. 返回引用。
m%'9z L c =,各种复合赋值等
b8feo'4Z 3. 返回固定类型。
cg}46)^<QH 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9Or3X/:o 4. 原样返回。
gU0}.b operator,
(S=::ODU 5. 返回解引用的类型。
w[n|Sauy, operator*(单目)
RHz'Dz>0 6. 返回地址。
^4`q%_vm operator&(单目)
)p).}" 7. 下表访问返回类型。
vx5;}[Bhm operator[]
P)tX U 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
j}X4#{jgC operator<<和operator>>
^kch]?
;yx+BaG~? 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。
69`9!heu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
HEhdV5B
W#8qhmt template < typename Left >
pIqPIuy struct value_return
axxdW)+K {
7"Zr:|$U template < typename T >
0/#XUX 4 struct result_1
= K"F!} {
gOx4qxy/m| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ACU0 } ;
e-]k{_wm mO?G[?*\ template < typename T1, typename T2 >
tv,^ Q} struct result_2
? Ls]k {
Z>7Oez> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
q(\$-Dk.Vv } ;
MVe5j+8 } ;
Ra;e#)7X ^8
AV #a ad&Mk^p 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
SdYES5aES Bb}JyT
下面我们来剥离functor中的operator()
`g6ZhG:W 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C.C\(2- Rr |/]bpG 'z return l(t) op r(t)
23U9+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
c_kxjzA# return op l(t)
o//N"S.) return op l(t1, t2)
}u5 Mexs return l(t) op
Zdr
+{- return l(t1, t2) op
~5:]Oux return l(t)[r(t)]
8Nd + return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
dGQy=T: $_S^Aw? 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Rdwr?:y(] 单目: return f(l(t), r(t));
:c!7rh7O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kD >|e<}\ 双目: return f(l(t));
UDt.w82 return f(l(t1, t2));
rw
^^12) 下面就是f的实现,以operator/为例
:uu\q7@' #Ru+|KL struct meta_divide
%Kw5b ; {
?N,a {#w template < typename T1, typename T2 >
2a (w7/W: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}]=b%CPJh+ {
6$%]p1"!K return t1 / t2;
jQ%}e" }
!r.X. C } ;
cd)<t8^KE :>F:G%(DK 这个工作可以让宏来做:
85w
D<bN27 nO\|43W #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
O>n L;I template < typename T1, typename T2 > \
nUs) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
QI0ARdS 以后可以直接用
z]gxkol\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+ulX(u(, 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
IN ,@ (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。。。)
X.j#?? zc*qmb P]yER9' 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
9P{5bG0o8 K)_0ej~C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=y0!-y class unary_op : public Rettype
lBD{)Va {
yE{l
Xp; Left l;
'gI58#v public :
j;VYF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NO`LSF #U"\v7C{n template < typename T >
Hu1w/PLq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A;SRm<, {
1YAy\F~`. return FuncType::execute(l(t));
!+U#^2Gz }
O4]Ss}ol xDRK^nmC template < typename T1, typename T2 >
$ daI++v`
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h+R}O9BD {
0}Kl47}aD return FuncType::execute(l(t1, t2));
zw\"!=r^ }
\@MGOaR] } ;
03$Ay_2 B?#@<2*=L &X}9D)\UJ 同样还可以申明一个binary_op
14s+& |Ro\2uSr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|n01T_Z)P class binary_op : public Rettype
b]hRmW {
:bLGDEC Left l;
}gag?yQ.^ Right r;
@<>](4D public :
I BES$[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C\$7C5/ 9#O"^.Z ! template < typename T >
"N7C7`izc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<9\_b6 {
<:q]t6]$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
6l:CDPhR }
M?)>,
!Z) KXicy_@DC` template < typename T1, typename T2 >
Z~T- *1V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MbYa6jrF {
xqbI~jV# return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(VC{#^2l }
Kc{fT^E } ;
1ub03$pL; lYQcQ*- r4!zA-{ 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
o] )qv~o) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0fi+tc30 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!. q*bY 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}ULc 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%ze Sx 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。。。
%z.u
% % 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
JGGss5 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)
(8=Zr0He 下面是修改过的unary_op
cN&b$8O=% y$4,r4cmR| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]C5JP~#z class unary_op
O2 3f\pm& {
I#uJdV|x Left l;
QVzLf+R~ 7Py8! public :
uysGOyi<u crZ\:LeJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_W]3_1Lu G>*s+ template < typename T >
ywi
Shvi8 struct result_1
RX7,z.9@'O {
OEq8gpqY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}v=q6C#Q> } ;
el+euOV e:NzpzI"v template < typename T1, typename T2 >
XXxX;xz$ struct result_2
9-}&znLZe {
/PHktSG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
* k=Pk } ;
JMO"(? V,
)kw{]( template < typename T1, typename T2 >
Z{u*vUC& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VpTp*[8O {
[S3X return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Fv#ToT:QXe }
{%UY1n (_U&EX% template < typename T >
N
@]*E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lyv9eM {
1)%9h>F7 return OpClass::execute(lt(t));
?$=N!>P# }
(W*yF2r o7]h;Zg5r } ;
w;>]L.n Dve5Ml- #t3ju^ |? 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
.\*\bvyCw 好啦,现在才真正完美了。
Lrr6z05F Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
7&m*:
J >UR-37g{p template < typename Right >
"qQU ^FW picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
U:YT>U1Z {
2JtGS-t return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ed>_=i }
<J?i+b 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
G8akMd]2 }JrM!' BD,~M*%z {7B$%G' OO53U=NU 十. bind
gt{ei)2b 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。
TZ-n)rC)v 先来分析一下一段例子
B\Rq0N]' M ]'2p"A0U .+{nfmc,c int foo( int x, int y) { return x - y;}
:jB(!XH bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
s+Ln>c'|o bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
B>AIec\jG 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。
`^F'af 我们来写个简单的。
>.J68x 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|MTgKEsn 对于函数对象类的版本:
uR@\/6!@ tty6 template < typename Func >
X+bLLW>& struct functor_trait
6Y\9h)1Jo {
^>[DG]g typedef typename Func::result_type result_type;
]<W1edr } ;
P{rJG
' 对于无参数函数的版本:
* Oyic3F ^_)CQ%W? template < typename Ret >
9I30ULm struct functor_trait < Ret ( * )() >
?#slg8[ {
jVk|( typedef Ret result_type;
^x:4%%Q]l } ;
B]Yj"LM) 对于单参数函数的版本:
>:Q:+R;3o sR?_ {rQ template < typename Ret, typename V1 >
Y6^lKw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(WN 'wp {
>2>xr" typedef Ret result_type;
5
BcuLRId: } ;
fIWQ+E 对于双参数函数的版本:
%>5Ht e< =eTI@pN` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+`.%aJIi9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k=nfo-h {
{TE0 typedef Ret result_type;
4ol=YGCI_ } ;
k];
<PF 等等。。。
sks_>BM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/=[M )bw>)&)b` template < typename Func >
Fk=_Q
LI struct func_return
l_^>spF {
Z0`? template < typename T >
S,Zjol %p struct result_1
{vA;#6B| {
b^hCm`2w* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}[ux4cd8Y } ;
ot(|t4^ LUS7-~:F template < typename T1, typename T2 >
90I)"vfW5 struct result_2
UY%@i {
:Q$3P+6 a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f_.1)O'83 } ;
gtjgC0 } ;
EsA^P2?_+ %z8@; =p&6A^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Er{[83
CdTmL{Y1 template < typename Func, typename aPicker >
`2r21rVntf class binder_1
t$Irr* {
B>a`mFM Func fn;
]~kqPw<R aPicker pk;
b39;Sv|# public :
>k _Z]J6Pd !v`q%JW( template < typename T >
s.GTY@t struct result_1
~R!(%j ] {
pc-'+7Dh> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zS?i@e
$ } ;
iF61J%3- ,ISq7*%F template < typename T1, typename T2 >
B;1wnKdj struct result_2
L[TL~@T {
f()^^ + typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vbwEX 6 } ;
hw~cS7 ;CAB.aB~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
EY2s${26% B#EF/\5 template < typename T >
t*.v! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9R.tkc|K {
&[RC 4^;\V return fn(pk(t));
fjp>FVv3 }
{"{J*QH template < typename T1, typename T2 >
)#*c|. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H~Q UN {
IFpmf0;^ return fn(pk(t1, t2));
9h*$P:S;1v }
z:<(b } ;
?]h+En5z8 2$1rS}} Ej.D!@ 一目了然不是么?
:nZ*x=aq 最后实现bind
:Q\h'$C to:hMd1T _DJ0MR~3 template < typename Func, typename aPicker >
5l(;+#3y/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
OtQKDpJq {
O8dDoP\F2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
b[RBp0]x }
ch :428 %@pTEhpF 2个以上参数的bind可以同理实现。
g08=D$P 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-t*C-C'"| #"7:NR^H^ 十一. phoenix
LGod"8~U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#o yvsS8 bdcuO)3 for_each(v.begin(), v.end(),
4S"K%2'O (
2sittP do_
DO(
/,A<{8 [
B8a!"AQ~5 cout << _1 << " , "
2M1yw " ]
!L3Bvb;Q .while_( -- _1),
~{d94o. cout << var( " \n " )
\19XDqf8 )
nMVThN*Ig );
DB>>U>H- n,Ux>L 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
*?KQ\ Y 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
T6phD8# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
v8pUt\m" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
jl:O~UL6i /9GqEQsfM c+4SGWmO template < typename Cond, typename Actor >
]$*N5Y class do_while
NPS=?5p> {
(G$m}ng Cond cd;
4r5,kOFWb Actor act;
z':>nw public :
x!"!oJG^k template < typename T >
*FG@Dts^& struct result_1
_BW$?:)9 {
MX9q
)(: typedef int result_type;
*=;=VUu5 } ;
OpH9sBnA W%1fm/G0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d,D)>Y'h Wg}#{[4 template < typename T >
eMh:T@SN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c wpDad[Kx {
5~.\rcr% do
*]Vx=7D {
^i:%;oeG act(t);
4Nq n47|>e }
y8<,> while (cd(t));
=BGc@:2 return 0 ;
z,]fR }
A#jiCIc } ;
$B$=,^)3 XUSfOf( <F=j6U7
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
b0KorUr 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。
^k-H$] 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
yyA/x, 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
5h20\b?=$ 下面就是产生这个functor的类:
/n"A%6S J v)]7u (.n"
J2qj template < typename Actor >
_$=xa6YA class do_while_actor
wkd591d* {
`I'=d4 Actor act;
,#"AWQ public :
JBWiTUk do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZFdQZ=.' gV`:eNo* template < typename Cond >
sO(K po9jq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
s;5PHweWf } ;
JL(*peeu3 {1SxM / oY0*T9vv+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|u$AzI 最后,是那个do_
-k<.Q=]<t @*2FG\c< =6+BBD class do_while_invoker
G:@gO2(D {
sV77WF public :
XhIgzaGVu template < typename Actor >
^ePSI|EW do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
WVo%'DtF` {
ZE=~ re return do_while_actor < Actor > (act);
ipbVQ7 }
[C d2L&9 } do_;
U9N}6a= %NAz(B 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@Sv
?Ar 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
:'rXu6c- 最后来说说怎么处理break和continue
?Z14l0iZ%d 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。
c/x(v=LW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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