一. 什么是Lambda
gU@R 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
IY@N 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,
C5X!H_p &o`LT|*m 9SU/86|N AFsYP/g] class filler
\`*]}48Z {
3Z}KRsp3 public :
~KxK+6[ : void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
F]RZP/D` } ;
:?)q"hE 6x16?x v\=k[oOu
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:
hXc:y0
0 h,MaF<~ ?nM]eUAP +rDKx(Rk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2FN# 63 d @b ]/ {@ tO9pc`8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
]C-a[
PD^Cj?wm d(, M lQ2vQz-J 二. 战前分析
/!hxW}>^ 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。
Se!B,'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
Z..s /K{ {w v{"*Q9Q aM\Ph&c7e' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>PUT(yNL /* --------------------------------------------- */
'lgS;ItpKu vector < int *> vp( 10 );
'pT8S transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
80LN(0?x /* --------------------------------------------- */
E/C3t2@- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
I\=&v^] /* --------------------------------------------- */
[-nPHmZV[ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0)9n${P7d /* --------------------------------------------- */
4CxU
eq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[qxDCuxq /* --------------------------------------------- */
LiJ. / for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.h@bp1)l z2;<i|Ez0 8~iggwZ~h" rpL]5e! 看了之后,我们可以思考一些问题:
i >BQRbU 1._1, _2是什么?
oLt%i:, A 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
V"A*B 2._1 = 1是在做什么?
=^w:G =ymS 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Y>CZ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
J/c5)IB| 0w6"p>s>c t#nRa Pzp 三. 动工
|bk$VT4\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
stq%Eg? -g4 {:!*D "X-"uIc jB\Knxm v template < typename T >
-8sB\E class assignment
5Qxm\?0J {
1sXVuto T value;
P2
z~U public :
.s3y^1C assignment( const T & v) : value(v) {}
W;.LN<bx template < typename T2 >
3/CKy##r%] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
xepp."O } ;
v@qVT'qlU I=7 YAm[W }J_#N.y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
b25C[C5C 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
UQJ 'CvV Ktk `q7X(x knRs{1}Pw{ class holder
;sY n=r {
!InC8+be public :
rf
=Wq_ template < typename T >
CD)JCv assignment < T > operator = ( const T & t) const
Uq(fk9`6 {
\!4_m8? return assignment < T > (t);
9@ :QBe3] }
R rp-SR?O } ;
rC6{-42bb KH9D}, JQA]O/|N 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:
U;FJSy %kV #UzL static holder _1;
byX)4& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)Vpt.4IBd uX+ YH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1raq;^e9 而不用手动写一个函数对象。
"?s 7~nuFJaTI Mo[yRRS# 0!q@b 四. 问题分析
rWip[>^ 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。
M)sAMfuUw 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。
|6b&khAM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
H~lvUHN 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M[7$F&&n 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=8Gpov1!V~ _''9-t;n, 五. 问题1:一致性
/2:s g1 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
0uJ??4N9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3NN)ql D[3QQT7c struct holder
%ZGG6Xgw {
B$_-1^L
e //
`"y:/F"{ template < typename T >
gh.+}8=" T & operator ()( const T & r) const
f<3lxu {
!PJp() return (T & )r;
P$&l1Mp }
@J<RFgw# } ;
5GDg_9Bz yMJ(Sf 这样的话assignment也必须相应改动:
oh,29Gg Zo}vV 2 template < typename Left, typename Right >
W@Rb"5Gy+ class assignment
QNGp+xUHJ9 {
c2:oM<6| Left l;
ev1:0P Right r;
u4DrZ-v public :
%;b] k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0t6DD template < typename T2 >
;e6-* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
RSup_4A } ;
/?u]Fj T%SK";PAU$ 同时,holder的operator=也需要改动:
&o'$uLF~Y >YR2h/S template < typename T >
Oe lf^&m assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gPIl:, d( {
t@q==VHF return assignment < holder, T > ( * this , t);
aq- | }
?vQ:z{BO #q6#nfi" 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
)Kq@ m1>@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
k \\e`= -!IeP]n#P return l(rhs) = r;
Dw<bLSaW& 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
z[0tM&pv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<aY>fg d/1 kzC4V template < typename Tp >
>~ L0M class constant_t
D+{&zo {
9hjzOJPuga const Tp t;
J>1%*Tz public :
o^b5E=?>C constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b;5
M$
template < typename T >
huvn_ const Tp & operator ()( const T & r) const
okTqq=xd` {
2IXtIE return t;
h;):TFiC }
XHh*6Yt_ ( } ;
@ ?bY, ]rji]4s 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.z^O y_S{ 下面就可以修改holder的operator=了
lLLPvW[Q g1@rY0O template < typename T >
pRA%07?W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
RV%)~S@!R {
RSCQ`. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|\W~+}'g~ }
fpJ%{z2 -FW^fGS+ 同时也要修改assignment的operator()
~vcua@ z=Xh template < typename T2 >
G|TnvZ KX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
dtig_s,)D 现在代码看起来就很一致了。
3 6t^iV*3 @TJ 六. 问题2:链式操作
Xh }G=1} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
P3v4!tR 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。
H'Jz:6 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。
v>_83P` 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。
. Ctd$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3AAciMq} ,\N4tG1\ template < typename T >
oA3;P]~[ struct result_1
Adgfo)X5 {
&joP-!" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?} lqu7S } ;
,.0B0Y-X -Ua&/Yd/} 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:
=MwR)CI# W
j`f^^\HJ template < typename T >
W)8Pq9Hnv struct ref
stiYC#b I: {
$LiBJ~vV< typedef T & reference;
M>xT\ } ;
^tIYr<I template < typename T >
Dw$RHogb~y struct ref < T &>
NMUF)ksjN {
Q{CRy-ha typedef T & reference;
15OzO.Ud } ;
_7~q| _-2ntO<E 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
O%w'nz" dx+xs& template < typename T >
'S*]JZ1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!M(SEIc4A {
JP^\
return l(t) = r(t);
{
SDnVV }
./^8L( 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。
pCC^Hxa 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`?SC.KT fYpJ2y-sA 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
YFW/
Fa\7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
uc}F|O _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
N-q6_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~+V$0Q;L 最后的布局是:
:jC$$oC]. Add
*Uy;P>8 / \
FR>[g`1 Divide 5
ewWw / \
9e.$x%7j _1 3
mA"[x_ 似乎一切都解决了?不。
VTY # { 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
vP=H 2P 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
H )CoByaj OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Yq4nmr4 z?F`)} template < typename Right >
J _q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
pG'?>]Rt4 Right & rt) const
y]+[o1]-c {
V]m}xZ'?^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|gHdTb1 }
pF9WKpzE
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
LROrhO XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
kDxI7$]E 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。
PZO.$'L|7 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Cl3L)
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
t=|}?lN< 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
_~*j=XR s 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
72_+ b ydj*Jy' template < class Action >
5NhAb$q2Y class picker : public Action
S9ic4rcd {
.v+W> public :
u J]uz% picker( const Action & act) : Action(act) {}
2.]d~\ // all the operator overloaded
\RRSrPLd- } ;
(ti!Y"e2 +5 gX6V\ 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。
n_k`L(8* 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:
Q7{{r&|t& -$Kc"rX template < typename Right >
W~a|AU8]C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wy{sS} {
ma!C:C9#J return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B9$pG }
d$xvM hJ8%r_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
NU+PG`Vb 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。
t
o8J
y7+n*|H template < typename T > struct picker_maker
:(.:bf {
.726^2sx typedef picker < constant_t < T > > result;
UEt78eN } ;
-B!
a
O65^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
cfRUVe {
+nim47 typedef picker < T > result;
_[i.)8$7 } ;
U2tgBF?)A uEG4^ 下面总的结构就有了:
QMmZvz\^ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
uFhPNR2l picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
1?3+> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wZ69W$,p 至此链式操作完美实现。
?<Hgq8J aY;34SF g& f)WQ( 七. 问题3
}NRt:JC 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。
;l<Hen* 9}Za_ZgG
template < typename T1, typename T2 >
-[pfLo ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/u`Opv&I {
( ]0F3@k#s return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
' V*}d }
w5rtYTI i,%N# 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:
Io>U-Zd\> ^k{/Yl template < typename T1, typename T2 >
x1STjI>i struct result_2
k6GQH@y! {
(n_.bSI typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#pPR>,4 } ;
0(9gTxdB 4>H0a 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
k>8OxpaWv? 这个差事就留给了holder自己。
+
65<|0 ,KF>@3f 2n2,MB template < int Order >
O U9{Y9e class holder;
yd'cLZd<} template <>
/L2n
~/ class holder < 1 >
YcR: _ac {
rM6S%rS public :
;05lwP*r] template < typename T >
Z![#Uz.z struct result_1
) te_ <W {
30(e6T; typedef T & result;
3UZ_1nY } ;
V~5vR`} template < typename T1, typename T2 >
B6\/xKmv?8 struct result_2
Qy=tkCN {
m7XN6zX typedef T1 & result;
YnDaBpx } ;
2t template < typename T >
wN6sica| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9ao?\]&t {
z~v-8aw return (T & )r;
8JW0;H< }
<Nc9F[' template < typename T1, typename T2 >
E)X_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XuZgyt"=r {
#.Ly return (T1 & )r1;
ANj%q9e!Yi }
98_os2` } ;
YY'[PXP$Y W&Xi&[Ux template <>
@wP.Rd class holder < 2 >
2!{_x8,n {
M$f_I + public :
I>-}ys`[ template < typename T >
N5k9o:2 struct result_1
q?L*Luu+ {
F0r5$Pl* typedef T & result;
=U:]x'g( } ;
~Sd,Tu%: template < typename T1, typename T2 >
f)Z'#[A*t7 struct result_2
%VXIiu[ {
F[.IF5_ typedef T2 & result;
#SD2b,f } ;
MzlE template < typename T >
6e}T
zc\@( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<!|=_W6 {
}2Im?Q return (T & )r;
+yHzp }
CyB1`&G> template < typename T1, typename T2 >
Ag1nxV1M$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'64/2x {
Ox'KC return (T2 & )r2;
5pRVA }
*\Hut'7 d } ;
U2JxzHXZ _tO2PIL@Z o9v9
bL+X 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> >。
L;KLmxy# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
tfe'].uT 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%]O#t<D \OK}DhY# return l(i, j) = r(i, j);
BMhuM~?( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
A{') Mq6_Q07 return ( int & )i;
i'#%t/ u return ( int & )j;
x6=tS
最后执行i = j;
i\MW'b 可见,参数被正确的选择了。
%g4)f9> 2TaHWw<A Aca?C HlX7A1i/ hDEZq>& 八. 中期总结
$5>x)jr:w+ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
\z2d=E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
81wmKqDEs 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c;R.rV< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ZJ_P= jg3['hTJT .:, 9Tf uRw%`J4H Z?w=- +
V-&?E( 九. 简化
q.lh 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
@;d7#!:cE 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Q9t.*+ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
h^b= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
sZU
Ao& +-*/&|^等
sY'dN_F 2. 返回引用。
jTY{MY Jh =,各种复合赋值等
* km- pp 3. 返回固定类型。
0 f"M-x 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
u+8?'ZT, 4. 原样返回。
R~BW=Dz,e operator,
k:zGv 5. 返回解引用的类型。
f P1fm operator*(单目)
{*4Z9.2c* 6. 返回地址。
RjX#pb operator&(单目)
dtq]_HvTJ 7. 下表访问返回类型。
T}A{Xu*:+H operator[]
;4]l P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
eYRm:KC operator<<和operator>>
^kj%Ekt7 Bk~M ^AK@~ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
*|:]("i 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
g/soop\: oI%.oP}G template < typename Left >
z3-AYQ.H struct value_return
^kpu9H {
w+tO@ template < typename T >
HnfTj 5J@ struct result_1
MMUw+jM4 {
mdHC{sp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=").W \, } ;
5($
'@u Mxe template < typename T1, typename T2 >
uM~j struct result_2
cj/FqU" {
gG=E2+=uy typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
meV
RdQ } ;
aG\B?pn- } ;
Z@`HFZJ x;R9Gc[5 zHCz[jlrMq 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
K&noA W1J7$ 下面我们来剥离functor中的operator()
U9B|u`72 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I*K~GXWs# Fc<+N0M{ return l(t) op r(t)
/1lUFL2D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
z '%Vy return op l(t)
,!4(B1@
return op l(t1, t2)
|bz,cvlP
W return l(t) op
07+Qai-] return l(t1, t2) op
Wc$1Re{z return l(t)[r(t)]
dGzZ_Vf return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
KmkPq] W7"ks( 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
vQ}llA
h 单目: return f(l(t), r(t));
X;0DQnAI8j return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
AHhck?M^ 双目: return f(l(t));
fm\IQqIK% return f(l(t1, t2));
Tce2]"^; 下面就是f的实现,以operator/为例
Ol24A^ ,tL<?6_ struct meta_divide
O(PG"c {
UpS`KgF"v template < typename T1, typename T2 >
MLcc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5!G}*u. {
Y75,{1\l0 return t1 / t2;
g+k0Fw]! }
"tbKKh66 } ;
2@aVoqrq# GKwm %A 这个工作可以让宏来做:
:-
ydsR/ pVt8z|p_;{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>LwZ"IEV template < typename T1, typename T2 > \
Hs8c%C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b{t'Doe 以后可以直接用
[L,Tf_t^Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:d-+Z%Y 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n||/3-HDj (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
-[4Xg!apO P-VK=Y1q W9?Vh{w 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
[(Pm\o Qe=!'u.nL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+I7n6s\ class unary_op : public Rettype
;z>)&F {
?*a:f"vQ Left l;
FMuM:%&J] public :
jyf[O - unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w Maib3Q ]w(i,iJ template < typename T >
9Ay*' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZUb6d*B {
`Xnu("w) return FuncType::execute(l(t));
)G0a72 }
m6)8L?B C w`v\
9 template < typename T1, typename T2 >
-U(T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&CFHH"OsT {
z)r)w?A return FuncType::execute(l(t1, t2));
%^g BDlR^ }
DQd~!21\| } ;
d$/BF&n GH![rK j9sf~}D> 同样还可以申明一个binary_op
# &o3[.)9 =usx' #rb template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AS[cz!
> class binary_op : public Rettype
Pm6/sO {
6)kF!/J Left l;
^S'}RZ*> Right r;
n0kBLn public :
E@aR5S> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
! q!
=VC ig]*Z template < typename T >
PBb@J'b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;OQ{ {
[L8Bgw1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
G:$wdT(u }
[>Kkj;* <XX\4[wb template < typename T1, typename T2 >
l~wx8
,?G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J_OIU#-B {
r>sk@[4h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]QM6d(zDA }
b&B<'Wb } ;
Q2iS0# b40zYH`'{ a1]k(AuQrC 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*[(O&L&0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
' D+h_*H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|f&)@fUI 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
9 W><m[O 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
xxgS!J 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
|AW[4Yn> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K_',Gd4L 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
5bR;R{:x 下面是修改过的unary_op
}kdYR#{s [S9T@Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2f16 /0J@ class unary_op
8MGtJ'. {
?N<* ATCL Left l;
Ey=(B'A~ \T'uFy9&a public :
&/}]9 # _ro^<V$% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
So\(]S [WnX'R R template < typename T >
*fso6j#% struct result_1
r.0IC*Y {
\B8tGog typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e3UGYwQ } ;
m+||t uOc:^ template < typename T1, typename T2 >
R:P'QM struct result_2
QpwOrxI} {
uA7~`78 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
RrRrB"!8nR } ;
j<>E
Fd +',[q template < typename T1, typename T2 >
l9"0Wu@_x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&duWV6Acw {
YwyP+Sr\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
mufi>} }
B>*zQb2: AHc:6v^ template < typename T >
bO>q`%& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X:bv
?o>Y {
W\:!v%C return OpClass::execute(lt(t));
&[$qA }
~+}w>jIm{| qZACX.Hw } ;
z^$DXl@)h O|=5+X xDv$z.=Y 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
DW&%"$2 好啦,现在才真正完美了。
QE*O~Yj 现在在picker里面就可以这么添加了:
P&"8R 7Vd"k;:X template < typename Right >
mIgc)" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'g.9
goQ {
5[}3j1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PnkJWl<S }
VI7f} 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。
H6%QM}t 'QW/TJ=7r IV*@}~BJ @TF^6)4f `!WtKqr%B 十. bind
P,U$
X+ 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。
vaN}M)W/ 先来分析一下一段例子
qniP`P4E r8>(ayJ, b5K6F:D22 int foo( int x, int y) { return x - y;}
(?R;u> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4j^-n_T bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$BHbnsaQ 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。
j06?Mm_c2 我们来写个简单的。
w/_n$hX 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`2N&{( 对于函数对象类的版本:
fd~a\5%e P7ktr?V0a template < typename Func >
8axz`2 ` struct functor_trait
-(*<2Hy4 {
${I$@qq83 typedef typename Func::result_type result_type;
7OuzQzhcK } ;
CR8a)X4j# 对于无参数函数的版本:
XRoMD6qf; lO=+V 6 template < typename Ret >
+/
s2;G struct functor_trait < Ret ( * )() >
K5l#dl_T {
pkTg.70wU typedef Ret result_type;
YDh6XD<Z } ;
OSP#FjH 对于单参数函数的版本:
4HXqRFUD E.~; template < typename Ret, typename V1 >
OS|uZ<"Rq3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'lmZ{a6 {
1$S;#9PQ typedef Ret result_type;
S}fU2Wi } ;
fDe4 [QQ8 对于双参数函数的版本:
5WhR| Ce&nMgd~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5gP<+S#>T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
@L?X}'0xI4 {
(EZ34,k'S typedef Ret result_type;
W5'07N^ } ;
O5}/OH|j 等等。。。
Q
I!c= :u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
W?+U%bIZ9 e|Ip7` template < typename Func >
`v2]Jk< struct func_return
$7Sbz&)y3 {
P
"S=RX#+ template < typename T >
JiFy.Pf struct result_1
r]! <iw {
2kv%k3Q{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
00DWXGt20o } ;
E>_?9~8Mf m]g"]U: template < typename T1, typename T2 >
{sn :Lj0 struct result_2
-
0t
{
fwR3=:5~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y>OL2g } ;
bXN-q! } ;
[,GXA)j c k~gB fX.V+.rj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&p?Oo^ lHYu-}TNP template < typename Func, typename aPicker >
@ mzf(Aq
class binder_1
bYzBe\^3q3 {
$D,m o2I Func fn;
m7:E73: aPicker pk;
3J\NkaSR public :
6{O#!o*g jgiP2k[Xom template < typename T >
S 6sSdo'
struct result_1
" mKMym2 {
+B*8$^,V) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~;ink } ;
j/zD`ydj `[+9n2j template < typename T1, typename T2 >
0m5Q;|mH struct result_2
q.(p.uD {
+uPN+CgQ@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E(G=~>P } ;
^q"wd?((h Y^dVNC3vd binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
rT`D@
I #Id.MLHxA_ template < typename T >
0F'75 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ArkFC {
-;$+`<% return fn(pk(t));
39!o!_g }
%EPqJ(T template < typename T1, typename T2 >
YYI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q^Ln`zMe {
RJs_ S return fn(pk(t1, t2));
YtQKsM }
X$JO<@x } ;
$ql-"BB syh0E=If_ z(<
E % 一目了然不是么?
)Jx!VJ^Y 最后实现bind
x7e </y V |Y<ca template < typename Func, typename aPicker >
V>P\yr? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*f8,R"]-g {
+N[dYm return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
MW9B
-x }
^&uWAQohL yZ:|wxVY 2个以上参数的bind可以同理实现。
~QdwoeaD 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。
#f|-l$a)3a mxHNK4/ 十一. phoenix
v >3ctP{ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9\)NFZ3Mz {s8''+Q#(- for_each(v.begin(), v.end(),
ZNB*Azi (
89l_%To do_
F dv&kK! [
c7\bA7. cout << _1 << " , "
NQfIY`lt' ]
HXU"]s2Z .while_( -- _1),
Ao96[2U6 cout << var( " \n " )
wri[#D { )
af{;4Cr );
MC#bo{Bq3- 1,PFz 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:
CjQ_oNI 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
(XqeX(s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
C>68$wd> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
lO,
2 v,>F0ofJ qw87B!D template < typename Cond, typename Actor >
*ep!gT*4 class do_while
8Z3+S)6 {
*MagicA Cond cd;
Wc3!aLNx Actor act;
kq%`9,XE public :
(%0X\zvu/ template < typename T >
M/V
>25` struct result_1
[9?=&O#* {
L&3=5Bf9 typedef int result_type;
\f66ipZK* } ;
`"ie57- ^J%
w[FE do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SgXXitg9+ M~662]Ekk template < typename T >
?7&VT1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9: ~,TH {
ZQBo|8* do
0jq&i#yNB {
* n!0 act(t);
r LfS9H }
mOX I"q]p while (cd(t));
E"G._<3J8 return 0 ;
{iQ<`,)Y }
Y6N+,FAk+J } ;
<K\F/`c 8=nm`7(] Ne9
.wd 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
dfJ7Dhn 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
^d=Z/d[ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
!m(6/*PAl 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
0N
T3 下面就是产生这个functor的类:
SiBbz4 ^cAJCbp7 O3BU.X1'% template < typename Actor >
/Cg/Rwl class do_while_actor
HdnSs0/ {
d?{2A84S Actor act;
&0C!P=-p public :
/ 9;Pbxn do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
50R+D0^mh ^#t<ILUa template < typename Cond >
J2cNwhZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
11-uJVO~* } ;
vCmh3TQ <%Rr-, Y
zvtxX* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
O~Fk0}- 最后,是那个do_
oaXD^H\ AN1bfF:C h n]6he class do_while_invoker
U&/S {
dk]ro~ [ public :
T6,lk1S'= template < typename Actor >
nm~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
, XR8qi~ {
c]&VUWQ return do_while_actor < Actor > (act);
vVf!XZF }
V9bLm,DtT } do_;
^R$dG[Qf enrmjA&3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.R"L$V$RU. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Cwh;+3?C| 最后来说说怎么处理break和continue
5.E 2fX 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。
j w462h 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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