一. 什么是Lambda
`z3"zso 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q*AgFF%wn 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,
2E}^'o VEg/x z4c @5(HRd `pd1'5Hm class filler
6 0Obek` {
YiPp#0T[Gx public :
J*O$)K%Hx void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'k[gxk|d2 } ;
G6x 2!Ny dCM*4B< F`YxH*tO7 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
<x2 F5$@ gb/M@6/j ]j?Kn$nv*S x+5y287# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T89VSB~ N\dr_ tc<t%]c 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
)?PRG= UQ 'U
4q y7#4Mcc`~ a'ODm6# 二. 战前分析
I UxsvW+ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
b(H)8#C 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
q! U'DDEP n;Etn!4M Dbo.N` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!4G<&hvb /* --------------------------------------------- */
H=k*;' vector < int *> vp( 10 );
bwAL: transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
& A<Pf.Us /* --------------------------------------------- */
;F<)BEXC< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
CiGN?1| /* --------------------------------------------- */
,W/D 0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
gJ>HFid_C /* --------------------------------------------- */
&vp0zYd+v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>ak53Ij$ /* --------------------------------------------- */
emI]'{_G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^~dvA)bH 2=l!b/m n`hes_{,g s~6irf/ 看了之后,我们可以思考一些问题:
L"6@3 1._1, _2是什么?
kY6))9 O 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。
QP e}rQnm 2._1 = 1是在做什么?
\;A\ vQ[ 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。
D0&{iZ( 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。
J;wA (8(z42 Ma3Hn 三. 动工
[Pt5c6 L: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
V-w[\u ynN[N(m# G{ $Zg %R{clbbbn template < typename T >
]X)EO49 class assignment
}?Y+GT"E {
BE}qwP^ T value;
lA<IcW public :
W$Bx?}x($ assignment( const T & v) : value(v) {}
rLcQG template < typename T2 >
.W&rcqy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
y|X\f! } ;
E
2DTE #+eV5%Si wWflZ"% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ud-.R~f{e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1q!6Sny@ GJqSNi} 7c6-S@L }r/L 9 class holder
QE5
85s5
{
2'J.$ h3 public :
pz^"~0o5 template < typename T >
mHox assignment < T > operator = ( const T & t) const
2Xgw7`
!L {
*#;rp~ return assignment < T > (t);
um&e.V)N }
B%9[ } ;
}h>e=< w|PZSOJ 4f"a/(>* 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:
]IJ.} l(zkMR$b8 static holder _1;
hk&p+NV! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
nx,67u/Pb N_r*Ig for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>|7&hj$ 而不用手动写一个函数对象。
zT~ GBC-IX {R,rc!yF v.v3HB8p n@g[VR2t 四. 问题分析
wy_TFV 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。
U'.>wjO 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。
fp4 d?3G 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9&'Mb[C`"
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
v(4C?vxhG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ye!= K"b vUH 五. 问题1:一致性
,^o^@SI)
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?|
c e=6EYl 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
miHW1h[= zAB-kE\) struct holder
[;5HI'px {
n*iaNaU"' //
M7,|+W/RK template < typename T >
sS(^7GARa T & operator ()( const T & r) const
:eQxdi' {
3g2t{% return (T & )r;
ZLKS4 }
{Rw~G&vQ } ;
8gBqur{ 3[aJ=5 这样的话assignment也必须相应改动:
i$:CGUb x_Ais&Gc template < typename Left, typename Right >
J(/
eR,ak class assignment
oRWsi/Zf {
2#W%-- Left l;
Z{_'V+Q1 Right r;
Qn%*kU0X public :
^#^u90I assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~P6K)V|@< template < typename T2 >
'A8T.BU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
cB<0~& } ;
;co{bk|rj 9y]$c1 同时,holder的operator=也需要改动:
1<59)RiO> rhn*kf{8 template < typename T >
&|E2L1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{/0,lic {
gi;V~>kh return assignment < holder, T > ( * this , t);
!>S'eXt }
x=au.@psBS V`fh,(: 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。
l]v
*h0! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sCRBKCR? oHi&Z$#!n return l(rhs) = r;
\HK#d1>ox 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。
053W2Si 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6gR=e+ [[s k template < typename Tp >
Qn*c<: class constant_t
UN>hJN;c {
{&h &: const Tp t;
Z p__ public :
D *LZ_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&aF_y_f\ template < typename T >
]&G5/]f const Tp & operator ()( const T & r) const
A&t'uY6 {
?ST}0F00} return t;
-ZyFUGd% }
([9h.M6v } ;
<RhKlCP hU=J^Gi0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z(}x7j zW 下面就可以修改holder的operator=了
x(=kh%\; ap6Vmp template < typename T >
Aoo'i assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WX\%FJ {
)E[5lD61 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n3|~X/I }
,<vrDHR '}rDmt~ 同时也要修改assignment的operator()
$Jr`4s nO|S+S_9 template < typename T2 >
'Yd%Tb|* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q^p@ 1I 现在代码看起来就很一致了。
+tV(8h4 *UyV@ 六. 问题2:链式操作
TM^1{0;r5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/t9w%Y 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
q/B+F%QiMQ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
BO9Z"|" 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Zi[)(agAT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
mJsYY,b8 %DV@ 2rC< template < typename T >
S|>Up%{n[ struct result_1
e:,.-Kvzp` {
x1}q!)e typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
q;>BltU } ;
eh`V#%S= zPw
R1>gL 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
mm{U5 ,jt098W template < typename T >
-y\N 9 struct ref
eLC&f} {
Z956S$gS typedef T & reference;
Qrt8O7&(' } ;
iZSSd{jO template < typename T >
XsG]-Cw struct ref < T &>
_L=vK=, {
zhCI+u4/qz typedef T & reference;
KOmP-q=6 } ;
,X$Avdc2 `Eu(r]:W 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*g,?13Q_ bNaUzM!,H template < typename T >
6szkE{-/? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
LNN:GD)> {
oOL3O@)w> return l(t) = r(t);
Z~,.l
}
)R +o8C 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
sTA/2d 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=3zn
Ta } @NHRuk+ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
&=?`;K _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m+m6"yE#_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\Zh)oUHd +5 调用divide的对象返回一个add对象。
__V]HcP; 最后的布局是:
t!T}Pg(Bo Add
F889JSZ% / \
jF3!}*7, Divide 5
8x9kF]= / \
)>Q 2G/@ _1 3
o5D" <-=> 似乎一切都解决了?不。
H4m6H)KOG 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
kR6 t
. 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
v\Wm[Ld OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
y[zA[H: {4QOUqA u template < typename Right >
i]53A0l assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_$'Mx'IC= Right & rt) const
^kl9U+ {
x<Zhj3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O9|'8"AF
}
epR~Rlw>2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)PG,K4z 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。
C}h@ El 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。
Gtg)%` 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。
Ky yG8;G% 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。
XsOOkf\_ 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?
C^%zV>o 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:
9_Re,h p\{+l;` template < class Action >
X]yERaJ,i class picker : public Action
lz)"zV {
g&Z7h4!\ public :
Y1 P[^ws picker( const Action & act) : Action(act) {}
}m9LyT=~$ // all the operator overloaded
Ke ?uE } ;
~^^ey17 [\b_+s)eN 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。
/SXz_e 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:
H{f_:z{{ 7idi&h" template < typename Right >
|%}s$*s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+^J-'7Vt {
_onp%* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VU/W~gb4"A }
eCp| QSXE O8r"M8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^)q2\YE; 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
_=L;`~=C9e u!uDu,y template < typename T > struct picker_maker
.UrYF 0 {
W"kw>JEt typedef picker < constant_t < T > > result;
VM]IL%AN } ;
vs1Sh?O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
cY2-T#rL {
Z% ;4Ed typedef picker < T > result;
l;BX\S } ;
Nr"N\yOA/ S/-7Zo&w+ 下面总的结构就有了:
V./w06;0 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
{F:v$ K 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。
y"\,%. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
w"v'dU^ 至此链式操作完美实现。
-WUYE ]VWfdG u-[t~-(a 七. 问题3
QWHy=(! 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。
Q==v!"Gi| jAK{<7v4U template < typename T1, typename T2 >
#tZf>zrs ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A'(7VJ {
u7"VeTz return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Tj=dL }
mY`]33??v (b%y$D 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
v{2DBr
tin|,jA = template < typename T1, typename T2 >
;a#*|vx struct result_2
P!y`$Ky& {
yK077zH_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
atf%7}2 } ;
WkaR{{nM =u8D!AxT 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?
$W$# CTM 这个差事就留给了holder自己。
ZB[(Tv1 g?~ Tguv +oy&OKCa template < int Order >
(s"iC:D6U class holder;
C6d]tLE template <>
)M'UASB;8 class holder < 1 >
~"0@u {
_~[?>cF% public :
JT|u;Z*n template < typename T >
@vQa\|j struct result_1
GzFE%< 9F {
,<3uc typedef T & result;
_IL2-c8 } ;
3u*hTT template < typename T1, typename T2 >
UQ3@@:L_ struct result_2
y-# {
"XNu-_$N<a typedef T1 & result;
NaA+/: } ;
i~)NQmH< template < typename T >
gt_XAH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A)zPaXZ {
*v
rWA return (T & )r;
!\0F.* }
VD24X template < typename T1, typename T2 >
poD\C;o" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZCQ<%f {
i<m$#6<Z return (T1 & )r1;
+~d1;0l| }
x=5P+_ } ;
e8WEz
4r_ L}W1*L$;< template <>
ku9@&W+ class holder < 2 >
nlzW.OLM {
ALd]1a& public :
\2Og>{"U template < typename T >
vUYJf99B struct result_1
1OJ*wI* {
8?7kIin typedef T & result;
3Q"F(uE v^ } ;
.G}k/`a template < typename T1, typename T2 >
RzS|dGNQE struct result_2
bar0{!Y" {
5g``30:o typedef T2 & result;
WRD
A ` } ;
[5Fd P0 template < typename T >
>?5xDbRj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fw' r. {
MBB5wj return (T & )r;
r219M)D? }
s>|Z7[* template < typename T1, typename T2 >
0e+W/Tq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>5;N64]!) {
Y{Da+ return (T2 & )r2;
e&QS#k }
z2w;oM$g } ;
'y9*uT~ \sK:W|yy wE$s'e 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
U:]MgZWn 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
AkrTfi4hC 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ZXsYn 1")FWN_K/T return l(i, j) = r(i, j);
p9-0?(] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M8';%=@ G#H9g PY return ( int & )i;
q2e]3{l3 return ( int & )j;
bj@xqAGl 最后执行i = j;
Q,.By& 可见,参数被正确的选择了。
yl-fbYH /_V'DJV dv;9QCc' jfUJ37zNZr b5j*xZv
八. 中期总结
XGfzEld2" 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
D_d|=i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=fl%8"%N& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
SLkuT`* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
sVu k .H8mRvd? %}C9 |q;Al
z{ rA,CQypo Xv0F:1 九. 简化
D?e"U_ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
\a\= gn 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
JO2xT#V 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`=79i$,,t
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ap%O~wA' +-*/&|^等
fk>l{W}e) 2. 返回引用。
Dl%?OG< =,各种复合赋值等
9x=3W?K:, 3. 返回固定类型。
%[wTz$S" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
o{V#f_o 4. 原样返回。
bM"fk& operator,
2MuO*.9D 5. 返回解引用的类型。
c45tmul operator*(单目)
sAi&A9"* 6. 返回地址。
`(!NYx operator&(单目)
6lsL^]7 7. 下表访问返回类型。
*>k!hq;j operator[]
$A`xhh[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
EX:{EmaT operator<<和operator>>
W,3zL.qH" lEHwZ<je OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
/xySwSmh3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
3 > |uF -Q$b7*"z( template < typename Left >
KAed!z9 struct value_return
'M8aW!~ {
Wr5 Q5s)c template < typename T >
hK(tPl$ struct result_1
x=-0 zV {
:.$"kXm^
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?;
[ T } ;
5`~mqqR5 |3;(~a)% template < typename T1, typename T2 >
Vclr2]eV4O struct result_2
xc;DdK=1X {
>,"sHm}l% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+I52EXo } ;
Vl<9=f7[ } ;
ne4c%?>t CWi8Fv < Dd% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
W"Q!|#;l. E-fr}R} 下面我们来剥离functor中的operator()
QHzgy? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
2n|CD|V$ux DyfsTx return l(t) op r(t)
Mra35 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
QU T"z' return op l(t)
O*G1 QX return op l(t1, t2)
l~J*' m2 return l(t) op
Hx
%$X return l(t1, t2) op
?TpUf return l(t)[r(t)]
/ p)F>WR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&[_ZXVva~ P~RhUKfd 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:
- $JO8'TP 单目: return f(l(t), r(t));
q8xd*--# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`T"rG}c 双目: return f(l(t));
c@R; /m:R return f(l(t1, t2));
\a)) 下面就是f的实现,以operator/为例
L8&D(wh/f 8>N wCjN struct meta_divide
!msNEE@[ {
{%b
}Z2
template < typename T1, typename T2 >
?n]FNjd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|~K(F<;j {
oM,- VUr return t1 / t2;
2z_2.0/3 }
3c #s|qW } ;
cin2>3Z$ |g-b8+.=] 这个工作可以让宏来做:
e1/sqXWo n ~,tQV #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+E5=$` template < typename T1, typename T2 > \
h*w6/ZL1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
? \m3~6y 以后可以直接用
@{d\j]Nw DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>7b)y 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
ZFvyL8o (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。。。)
mR+Jws' *1A&'T2 >jx.R 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
3fr ^ T OgCy4_a[f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wLJ]&puwm class unary_op : public Rettype
tous#(&pK {
oyx^a9 Left l;
E m{aM public :
XOy2lJ/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}Ln@R~[ ~/-eyxLTm template < typename T >
-rSIBc:$8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#0"~G][# {
+(?>-3_z return FuncType::execute(l(t));
U \oy8FZ }
kV&9`c+ aeP[+ I9 template < typename T1, typename T2 >
u[oUCTY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h#qN+qt} {
OqUr9?+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
"y;bsZBd" }
F{m{d?:OA } ;
1||+6bRP z[nS$]u E
D"!n-Hq 同样还可以申明一个binary_op
"Fnq>iR- iwF9[wAft template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T~xwo
class binary_op : public Rettype
D'_Bz8H!p {
}< 5F Left l;
C~4PE>YtTv Right r;
%.HJK public :
Dg>^A binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_\8qwDg"#e aP-<4uGx template < typename T >
S*
R,FKg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7 sFz?`- {
9X}I> return FuncType::execute(l(t), r(t));
G"dS+,Q }
J
CGC SOf{Hx0C6 template < typename T1, typename T2 >
#{J,kcxS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ao9R:|9 {
?]O7Ao return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
kv{}C)kt3 }
?>
Dtw#} } ;
GqKsK
r2% hJ;$A*Y B 0ee?VC 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
Wp0
Dq( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]wVk+%e DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
YT#3n 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。
]lO h&Cz[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/+]s.V. 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。。。
s
+s" MI 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
C.Uju`3 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)
NH A 5e< 下面是修改过的unary_op
b1#dz] e [h8}F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UUe#{6Jx_ class unary_op
$md%xmQ[ {
c=O,;lWFqm Left l;
w'T q3-%V -~{c
u47_ public :
g"VMeW^ dl-l"9~; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
b7`D|7D `:NaEF?Sj template < typename T >
}_'IE1bA struct result_1
W_|0y4QOo {
0%Ll typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fxcc<h4 } ;
Jju#iwb r=uN9ro template < typename T1, typename T2 >
o{qr!*_3 struct result_2
X2sH E {
n/d`qS typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"/Pjjb:2 } ;
=T?}Nt /phX'xp template < typename T1, typename T2 >
-Apc$0ZsN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}L=/A7Nk> {
N"tFP9;K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
BR`ygrfe }
OR1DYHHT/1 y&~w2{a template < typename T >
4R^mI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:ue:QSt(u {
* |.0Myjo return OpClass::execute(lt(t));
gmKGy@] }
=WbOwI)u Bq\F?zk< } ;
(IqZ@->nw /1=4"|q>h' hXIro 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
H9XvO 好啦,现在才真正完美了。
~/pzxo$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Qd _6)M- 'NjzgZ~]P template < typename Right >
7,qYV} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:$;Fhf<5 {
a]17qMl return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
q%n6K }
gN8hJG'0 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。
$,=6[T!z+e AN:sQX` !%+2Yifna jd]s<C3o t.8 GT&p 十. bind
2"P99$" 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。
6k{2 +P 先来分析一下一段例子
8
;d$54
b {R<Ea
@LV+ >zsid: int foo( int x, int y) { return x - y;}
/-_=nf}w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x5`br.b bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
H`bSYjgM! 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
K%<j=c 我们来写个简单的。
g6@Fp7T 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c .3ZXqpI; 对于函数对象类的版本:
,u }XWV oBQ#eW aY template < typename Func >
p^<yj0Y struct functor_trait
,[S+T.Cu {
~LJY6A@y typedef typename Func::result_type result_type;
}VS3L_
;}/ } ;
oF9
-& 对于无参数函数的版本:
Va,<3z%O< lt^\ template < typename Ret >
oVA?J%EK struct functor_trait < Ret ( * )() >
N7'OPTKt& {
Ds#/ typedef Ret result_type;
kIw`P[ } ;
0nn okN^ 对于单参数函数的版本:
mpAR7AG6 W>r#RXmh template < typename Ret, typename V1 >
?]fF3 SJk struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
hT$~ygQ {
qPB8O1fyU typedef Ret result_type;
IEKU-k7}Z } ;
!TZhQiorC 对于双参数函数的版本:
U~h'*nV& xq-17HKs template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7^wc)E^H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~!s-o|N_\ {
$vHU$lZ/W typedef Ret result_type;
*n]7 } ;
\k;`}3uO 等等。。。
s]m o$ _na 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
R>DaOH2K* `U+l?S^$ template < typename Func >
[A}rbD K struct func_return
@L.82p{h {
Um1[sMc{au template < typename T >
Z3>N<u8) struct result_1
a#mNE*Dg {
F'g Vzf typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]\/tVn.' } ;
]| N3eu ^~{$wVGa template < typename T1, typename T2 >
a+hd(JX0~ struct result_2
o]nw0q?
{
(P&4d~)m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rl9.]~ } ;
x~.:64 } ;
wi9DhVvc 0 0ye!R
4}` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R'kyrEO (D@A74q\' template < typename Func, typename aPicker >
/R>nr" class binder_1
MCU_Z[N#10 {
*~m+Nc`D,N Func fn;
8ElKD{.BU8 aPicker pk;
Z%I public :
;'81jbh f|y:vpd% template < typename T >
J=pztASt struct result_1
i)#s.6.D> {
)tCX
y4 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-n'F v@U } ;
)c l5B{1P Zy|Mz& template < typename T1, typename T2 >
sp@E8G%xO struct result_2
,K:ll4{b {
#gm)dRKm% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
kId
n6 Wx, } ;
A
AHt218 .uNQBBNv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
G_> #Js _+
.\@{c template < typename T >
o)OUWGjb/K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(`? y2n)~W {
E*# ]** return fn(pk(t));
?$e9<lsQq) }
VUI|.76g template < typename T1, typename T2 >
nFe%vu8a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%,hV[[ @. {
aR,}W\6M return fn(pk(t1, t2));
cBo{/Tn: }
}K8/-d6 } ;
wvrrMGU)a #
O4gg JHf 一目了然不是么?
*D'$"@w3 最后实现bind
q~o,WZG +za8=`2o U^qt6$bK template < typename Func, typename aPicker >
S1/`th picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
w[6J
` {
: Sq?a0!S return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%Th>C2\ }
@iEA:?9uX 4A9{=~nwT 2个以上参数的bind可以同理实现。
&-5_f*{ 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。
N{-]F|XX _z[#}d;k 十一. phoenix
P ~PIMkt Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
E*?<KZe" \6;=$f/?t for_each(v.begin(), v.end(),
w`l{LHrR (
y>*xVK{D do_
\^#~@9 [
W+*5"h cout << _1 << " , "
*m2=/Sh ]
F#|:`$t .while_( -- _1),
,t)x{I;C) cout << var( " \n " )
U35AX9/ )
\;rYo.+ );
m^x6>9, au,t%8AC 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:
?8W("W 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
g#]wLm# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@y31NH( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
waKT{5k aTf`BG{kw "T H6o:x template < typename Cond, typename Actor >
4nAa`(62 class do_while
7} jWBK {
!ZU2{ Cond cd;
c$wsH25KH8 Actor act;
r[?1 public :
h[Gg}N! template < typename T >
^[15&T5 struct result_1
Ew3ibXD {
8BvonYt=8 typedef int result_type;
jNeI2-9c} } ;
u !!X6< $ cu00K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Zs<KZGn-B XNgDf3T template < typename T >
""Q1| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v`1,4,;,qs {
|a{Q0: do
)/t?!T.[ {
C;(t/zh act(t);
42L
@w }
eSW{Cb while (cd(t));
$`Ix:gi return 0 ;
fL]Pztsk+ }
l|5fE1K9U } ;
;\MW$/[JCy Hi]cxD*` mw5?[@G- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
WL{(Ob 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。
h_d<! 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。
CkswJ:z)sc 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。
LSQz"Ll
l 下面就是产生这个functor的类:
L4L2O7 ){r2T1+-% qF iLh9=D template < typename Actor >
\
u_ui class do_while_actor
z#F.xVg' {
DS|KkTy3 Actor act;
S>.F_Jl public :
2Hum!p:1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$4MrP$4TI @Tfl>/% template < typename Cond >
B^%1Rpcn picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-+t]15 } ;
*%vwM7 `>o?CIdp {,OS-g 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}h 3K@R
最后,是那个do_
.vG,fuf8 7Ol}EPf# H:H6b class do_while_invoker
OCy0#aPRS {
BnRN;bu public :
` ]Ppau template < typename Actor >
0P>OJYFr' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+y 87~]] {
WL+]4Wiz return do_while_actor < Actor > (act);
L#)(H^[ }
8QK5z;E2~ } do_;
>M Jg , LW:o8ES33 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[31p&FxM 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4d:{HLX, 最后来说说怎么处理break和continue
s_.]4bl.8 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。
a?YCn! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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