一. 什么是Lambda
J>|` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
s_$@N! 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
qN(;l&Q -': tpJk an@Ue7 '!GI:U+g class filler
J>&GP#7} {
xEqrs6sR public :
P40eK0e6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
j'cS_R } ;
M3;B]iRQD *?\Nioii vN+!l3O 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
=$J2 |&.)_+w Vh&KfYY 6= D;K.! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~CscctD{; L"0L_G 2sH5<5G' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
jHzb,& "a7d`l: otx7J\4 mB`r6'#= 二. 战前分析
I
Cs1= 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。
=nl,5^ 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
7y3; F7V h
!1c(UR *bK@ A2` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
OX2\H /* --------------------------------------------- */
<R$|J| vector < int *> vp( 10 );
WF7RMQ51j transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]Ea6Z /* --------------------------------------------- */
?CC6/bE-{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;K!Or /* --------------------------------------------- */
D.~t#a A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
' wEP:} /* --------------------------------------------- */
"Y+`U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]SI`fja/ /* --------------------------------------------- */
P:+:Cm< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qA42f83 'n=D$j]X @{G(.S /(w5S',EL 看了之后,我们可以思考一些问题:
J.*=7zmw 1._1, _2是什么?
4{_5z7ody 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。
IM+PjYJ 2._1 = 1是在做什么?
n9%rjS$ 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。
cVMTT]cj1 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。
\[BnAgsF B.o&%5dG MD,-<X)Qy 三. 动工
B4?P"| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
{!w]t?h oUqNA|l
T '#fj) RK,~mXA template < typename T >
1/ a,7Hl class assignment
86i =N_ {
_>*"6 T value;
{_Y\Y public :
a?;{0I:Ln assignment( const T & v) : value(v) {}
Y<B| e91C template < typename T2 >
<D__17W:; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>y?$aJ8ZV } ;
pJmn;XbME ReY K5J=O sG3%~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/N$T[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K
\O,AE [W2k#-%G Ne=D$o =hA/; class holder
j/sZ:Q {
<v\|@@X public :
76
y}1aa template < typename T >
6wGf47 assignment < T > operator = ( const T & t) const
}&=C*5JN {
Zffzyh return assignment < T > (t);
n7S[ F3 }
j,~h:MT } ;
}{[F+|\>,e oOuWgr]0 'p<(6*," 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:
sV-9 xh)i (*|hlD~ static holder _1;
\=.iM?T Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
NJ|8##Z> /V,:gLpQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V< J~:b1V 而不用手动写一个函数对象。
6%)dsTAB -Z @cj *b> ~L $Q62
7 四. 问题分析
n84*[d}t 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。
V97Eb>@ 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。
,9=a(j" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
g4Tc (k# 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5{{u #W%= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'peFT[1>( <CeDIX t 五. 问题1:一致性
=E{1QA0 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?|
@@+\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a6[bF ibEQ5 2 struct holder
/']Gnt G. {
xmbkn}@A //
|ONkRxr@! template < typename T >
!}U&%2<69 T & operator ()( const T & r) const
)wmXicURC {
{eS!cZJ return (T & )r;
B+,Z 3* }
V0"UFy?i } ;
$6R<)]6 LvB -%@n 这样的话assignment也必须相应改动:
Z>'.+OW zcDVvP template < typename Left, typename Right >
dKhDO`.s class assignment
!RAyUfS {
#k*e>d$ Left l;
{l![{ Right r;
#TRPq>XzD public :
ji:JLvf]% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
flnoK%wi template < typename T2 >
FSC74N/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5yuR[VU } ;
>$k_tC'" S'lZ'H / 同时,holder的operator=也需要改动:
o^biO!4, &*r YY\I template < typename T >
}3ty2D#/: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
c[f {
"4zTP!Ow return assignment < holder, T > ( * this , t);
NbSkauF~b }
/(5SJ(a [*Wq6n 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。
Syo1Dq6z. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$s5LzJn 5e6 f)[} return l(rhs) = r;
N.l+9L0b 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
[YLaRr 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]W]o6uo7 \GEFhM4) template < typename Tp >
!SMIb(~[z class constant_t
9m/v^ {
@/g%l1$` const Tp t;
ML9ZS
@ public :
cR*D)'/tl constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jA?A)YNQb template < typename T >
Vr+X!DeY const Tp & operator ()( const T & r) const
_Y?p =; {
(Z fY/ return t;
KY~p>Jmh }
N`h, 2!(j } ;
`qbf_;\ Rt} H.D
# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L'iENZI$ 下面就可以修改holder的operator=了
GWsvN&nr ^~'tQ}]!" template < typename T >
omevF>b; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<l opk('7 {
#N.W8mq return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
["TUSf] }
G:7HL5u x1VBO.t=* 同时也要修改assignment的operator()
N_Q)AXr) A)/8j2 template < typename T2 >
ND $m|V-C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
FrT.<3 现在代码看起来就很一致了。
<&^P1x<x A/ZZ[B- 六. 问题2:链式操作
h8B:}_Cu 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'Z5l'Ac 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
<#/r.}.x 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
W}{RJWr 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
"*UN\VV+s 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5#|D1A R-QSv$ template < typename T >
:59fb"^$ struct result_1
+}1h {
{| ~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Se~<Vpo } ;
Bp&7:snGt r{2V`h1/| 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:
Jy<hTd*q kd55y template < typename T >
wzX(]BG struct ref
r'*x><m' {
jEU`ko_ typedef T & reference;
m-T@Og } ;
\"k[y+O],4 template < typename T >
st4z+$L struct ref < T &>
<KY \sb9 {
C.]\ 4e typedef T & reference;
w8veh[%3n } ;
}OZut!_ *ay&&S* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n$Nb,/o c?(;6$ A template < typename T >
_EHz>DJ9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[7Fx#o=da {
fhwJ return l(t) = r(t);
=bKz$
_W }
IkWV|E 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。
~t=73fwB 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
oz8z%*9( >;qAj!' 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
x)}.@\&% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Y9<N#h# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xgp 6lO [ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2eC`^ 最后的布局是:
OKo)p`BX Add
^+J3E4 / \
]9A@iA Divide 5
n3z]&J5fr / \
reP)&Fo _1 3
"5wer5?
t 似乎一切都解决了?不。
VZz>)Kz: 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。
rd_!'pG 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。
PP*',D3 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:
tRtoA5 MA`.&MA. template < typename Right >
rbt/b0ET assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
WY& [%r Right & rt) const
y1qJ {
pLiGky return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{,X}Btnwp }
wH0m^?a!3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$eu-8E' 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。
9 $&$Fe 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。
kVRh/<s 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。
Ss~yy0 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,]E5,1 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?
af- 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:
-\|S=<
g zn)Kl%N^ template < class Action >
Y=5}u&\ class picker : public Action
'eYM;\%(' {
BcaX:C?f public :
UJ?qGOM3x> picker( const Action & act) : Action(act) {}
V44M=c7E // all the operator overloaded
U(6=;+q } ;
7=@3cw
H WKvG|YRDq 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。
I]iTD 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:
zgn~UC6& Q<O(Ix template < typename Right >
AuIg=-xR picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
i_{b*o_an {
kSUpEV+/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
igO,Ge8} }
X3zpU7`Av+ SL$ bV2T Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
p:Hg>Z 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。
;)XB' MO-7yp:K template < typename T > struct picker_maker
MO%kUq|pg {
:406Oa typedef picker < constant_t < T > > result;
G?dxLRy.do } ;
;_6CV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
a+=.(g {
HP(dhsd<c typedef picker < T > result;
OzA'd\| } ;
Q:^.Qs"IK zI{~;`tzN 下面总的结构就有了:
O.z\
VI2f 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。
c`O(||UZT 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。
s ;2ih)[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
GyQ9we~ 至此链式操作完美实现。
TsF>Y""*M &xLCq&j1 PD$'
~2 七. 问题3
LQz6op}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。
^-2|T__ R5& R~1N template < typename T1, typename T2 >
uA;vW\fHr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.C\## {
jxqKPMf>@% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
11YpC;[o }
~-2Gx
HO` <44A*ux 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:
Z/G?wD|B DIBoIWSuR template < typename T1, typename T2 >
`M[o.t struct result_2
5j~1%~,# {
Xj5oHHwn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~-f"&@){,
} ;
TD-o-*mO S!8gy,7<J 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?
4A)@,t9+ 这个差事就留给了holder自己。
$5\+QW *!MMl]gU? N;S1s0FN template < int Order >
m[DCA\Mo@ class holder;
tA8O(9OV template <>
.R]DT5 class holder < 1 >
6~^ M<E {
''Hx& public :
e+<'=_x { template < typename T >
bbs'>D3 struct result_1
Ctx`b[&KXX {
xG WA5[YV typedef T & result;
} fJLY\ } ;
2rxz<ck( template < typename T1, typename T2 >
T# .pi@PF> struct result_2
Sjp ]TWj {
722:2 { typedef T1 & result;
|8?DQhd} } ;
B!1h"K5.($ template < typename T >
mtmTlGp6Lc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C7FxV2 {
b\S~uFq6 return (T & )r;
apgR[=Oy }
HCw,bRxm template < typename T1, typename T2 >
N/78Ub typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JbAmud, {
mXs.@u/ return (T1 & )r1;
^[6el_mj }
_tRRIW"Vx" } ;
8"}8Nrb0 :-Ml?:0_X template <>
zbI|3 class holder < 2 >
H128T8?r[ {
Lp)P7Yt- public :
rK\9#[?x template < typename T >
^yX >^1 struct result_1
x~Dj2F ] {
hp`ZmLq/[ typedef T & result;
DTlId~Dyq } ;
Mc&Fj1h5 template < typename T1, typename T2 >
.C` YO2, struct result_2
O(6j:XD {
OT0IGsJ"' typedef T2 & result;
6Ad C } ;
_2Mpzv template < typename T >
{&J~P&,k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Zo,066'+[. {
< 0YoZSNGj return (T & )r;
X'U~g$"(+ }
,m8mh)K?0> template < typename T1, typename T2 >
q~^!Ck+#* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3W%j^nM {
w+wtr[;wwL return (T2 & )r2;
I1Otu~%d }
5M/~|"xk } ;
7Ie=(x8): _M+7)[xj= %DA&txX}w 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
`?O0) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"8"aYD_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9w~SzpJ% zez|l return l(i, j) = r(i, j);
}m'n1tm;
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2$ &B@\WY \2]_NU5. return ( int & )i;
w {"1V7| return ( int & )j;
AVm+
1 最后执行i = j;
KK6n"&TVa 可见,参数被正确的选择了。
|-;VnC&UY [(gXjt- 2v2XU\u{t <#RVA{ $
nHD,h 八. 中期总结
l*6Zh"o: 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:
l&}}Io$?@
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:.r_4$F: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/M+Du, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b\"w/'XX Nke!!A}\| J/O{x {}$Zff s*s~yH6 |Fi5/$S. 九. 简化
R|v'+bv
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。
|q58XwU ` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
eZaSV>27 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:
Fs].Fa 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0 ZM(heQ +-*/&|^等
B\v+C!/f| 2. 返回引用。
15,JD =,各种复合赋值等
}f]Y^>-Ux 3. 返回固定类型。
3+15
yEeA 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
pF4Z4?W 4. 原样返回。
s2#Ia>5! operator,
==& y9e 5. 返回解引用的类型。
LP=j/qf| operator*(单目)
r!+{In+Z 6. 返回地址。
xC,x_:R` operator&(单目)
TI8r/P?
]V 7. 下表访问返回类型。
KWZhCS?[( operator[]
W3:Fw6v 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aL( hWE operator<<和operator>>
sl `jovT[Y qD4]7"9 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。
>m>F {v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
V`1,s~"q d51'[?( template < typename Left >
})H d]a struct value_return
+yp:douERi {
H*'1bLzq template < typename T >
}=5>h' < struct result_1
RqtBz3v {
R7kkth typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0RT 8N=B83 } ;
#cu{AdK y%SxQA+\ template < typename T1, typename T2 >
wQSye*ec struct result_2
[b:&y( {
N2v/< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
FfdB% } ;
G}fBd } ;
c3^!S0U nt#9j',6Rn #$I@V4O;# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
->8Kd1^F P.'.KZJ:WD 下面我们来剥离functor中的operator()
mdWA5p( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vR!+ 8sy$ >
S>*JP return l(t) op r(t)
L"qJZU return l(t1, t2) op r(t1, t2)
tWIs
|n return op l(t)
:&IHdf0+ return op l(t1, t2)
;=Ma+d# return l(t) op
>>y`ap2%V return l(t1, t2) op
jk9f{Iu return l(t)[r(t)]
%S`&R5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
>A$L&8'C &-3e3) 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:
9D T< 单目: return f(l(t), r(t));
+e>SK!kB7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gV2vwe 双目: return f(l(t));
)`DVPudiy return f(l(t1, t2));
T/_u;My; 下面就是f的实现,以operator/为例
S&_03 S6<o?X9,I struct meta_divide
YThVG0I = {
T$5wH )< template < typename T1, typename T2 >
r#sg5aS7O| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/Y#8.sr {
ZnEgU}g<2 return t1 / t2;
* Gg7(cnpw }
rNP;53FtZl } ;
B\J[O5}, O[ma% E*0 这个工作可以让宏来做:
q+?&w'8 74Jx \(d #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
=Z\q``RBy template < typename T1, typename T2 > \
*k{Llq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d@Z DIy 以后可以直接用
kTL{Q0q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)Te\6qM 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
U,WOP7z (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。。。)
|! 9~ q8{Bx03m6 xV>
.] 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
,U{dqw8E{ 8W&1"h` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LIDi0jbrq class unary_op : public Rettype
>ywl()4O {
$H<_P'h-B Left l;
+ ~V%R{h public :
-'&l!23a~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6s@!Yn|? ?NoNg^ Of template < typename T >
Ku[q#_7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
If&))$7u {
MT{1/A;`) return FuncType::execute(l(t));
i+`8$uz }
+3))G Es[3Ppz template < typename T1, typename T2 >
{QEvc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;6V~yB {
^tTM
7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
@WazSL;N }
l"J#Pvi } ;
w"v96%"Y #66i!} Ic3a\FTr\ 同样还可以申明一个binary_op
1feVFRx' L 0Ckw},, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y$OE[nGi%X class binary_op : public Rettype
:a8Sy(" {
%RW*gUvc] Left l;
Ea4zC|; Right r;
H ezbCwsx& public :
ZKI8x1>Iq binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@0@WklAJA 3uw3[
SR1 template < typename T >
kiF}+,z" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+wj}x?ZeV {
o"qxR'V return FuncType::execute(l(t), r(t));
n{W(8K6d@[ }
:"y2u TTO8tT3[6} template < typename T1, typename T2 >
b\\lEM>o1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&tUX( {
uBG!R#T return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
0=+feB1T }
8}BM`@MG } ;
wtbN@g0 ?*
+>T@MH ;QVTb3Th 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
~"*W;|) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
xsU%?"r DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
r5Q#GY> 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
zjH8S 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|a)zuC 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
g\B ?
|% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
C\{ KB@C\* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
|J@
&lBlq 下面是修改过的unary_op
jjrE8[ IPTFx
)]G template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
IT#Li class unary_op
sMLXn]m {
~zZOogM< Left l;
qQfNT. KO`dAB F} public :
p/eaO{6 6 3;jxIo$, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CY':'aWfa< o;DK]o>kH template < typename T >
R:l &2 struct result_1
k{{
Y2B?C {
-k:x e:$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P(-
} ;
*"OlO}o =i}lh}( template < typename T1, typename T2 >
qHheF%[\5 struct result_2
;Y8>? {
cBbumf 9C typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Xhyn! &H5 } ;
"J*>g(H53 t>a D;|Y template < typename T1, typename T2 >
)n<p_vz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Ar,HaX- {
p,f$9t4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
J8@.qC'! }
_B^X3EOc 2z$!} template < typename T >
O> _ F
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EUh_`R {
o\><e1P return OpClass::execute(lt(t));
IMM+g]#e }
3.P7GbN eB_r.R{ } ;
KiFTj$w, 2yFT` 5+H4 9Nna-}e?W 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
\ntUxPox. 好啦,现在才真正完美了。
+Q"~2_q5/; 现在在picker里面就可以这么添加了:
T.')XKP)1N R
i,_x template < typename Right >
yJ]Va $M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
a[z$ae7 {
EbX!;z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
%CnNu }
QBi]gT@&g 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。
/s+IstW ~H
a9 q:e TF!v ,cX f[R~oc5P0 十. bind
An`*![ 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。
.#iot(g 先来分析一下一段例子
|*b-m k 6ce-92n .p o,.} int foo( int x, int y) { return x - y;}
."O%pL]!/b bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Z1v~tqx bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n53c}^ 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。
Wb cm1I) 我们来写个简单的。
=O8>[u; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
FIVC~LDd 对于函数对象类的版本:
m__pQu: >KdV]!H template < typename Func >
7Nk|9t struct functor_trait
0b
n%L~KU {
)cP)HbOd= typedef typename Func::result_type result_type;
Y.tT#J^= } ;
ZMiOKVl 对于无参数函数的版本:
q~W:W}z h9}*_qc&kV template < typename Ret >
FINHO058^Y struct functor_trait < Ret ( * )() >
nfGI4ZE {
q TN)2G
typedef Ret result_type;
5U+4vV/* } ;
H=f|X<8 对于单参数函数的版本:
<;~u@^> {i8zM6eC template < typename Ret, typename V1 >
)$df6sq struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|KS,k|). {
`JPkho typedef Ret result_type;
q-_!&kDK" } ;
R)\^*tkz7 对于双参数函数的版本:
6'@ {
*
u ybJ wFZ80 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
J,u-)9yBA< struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'U`;4AN {
gOW8!\V typedef Ret result_type;
EEL3~H{( } ;
Pgy[\t 2K 等等。。。
iQ2j ejd3( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
qz (x n;N79`mZC template < typename Func >
4sn\UuKyL struct func_return
8 p[n>qV9 {
^IIy> template < typename T >
IVxZ.5:L$ struct result_1
/"j3B\`? {
kV5)3%? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[?KGLUmTAI } ;
fbOqxF"?we h3 XSt template < typename T1, typename T2 >
YE{t?Y\5 struct result_2
.#|?-5q/iN {
=D Q:0w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+>vKI8g*RH } ;
!%('8-x% } ;
hp9U PzNPwd Q-gVg%'7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
xHJkzI F!0iM)1o template < typename Func, typename aPicker >
';/J-l/SE class binder_1
IY#:v%U {
e}d(.H%l0 Func fn;
'EAskA]* aPicker pk;
!+^'Ej)z public :
8SKrpwy <L#d<lx template < typename T >
jj2\;b:a0 struct result_1
<TRhn z {
y3s+.5; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wAprksZL# } ;
\?^2}K/ Rxd4{L
)n template < typename T1, typename T2 >
)XK\[tL struct result_2
"yaxHd {
6,3o_"J! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&o;0%QgF } ;
Ms(xQ[#+ \{lv~I binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$Xu3s~:S UGhEaKH~R template < typename T >
_q27
3QG/" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&HM-UC| {
J @"# return fn(pk(t));
#lP8/-s^ }
f` uRC-B/ template < typename T1, typename T2 >
-o6rY9\_! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xZ9:9/Vg {
Vi8A4 return fn(pk(t1, t2));
!=,4tg` }
NFs 5XpZ~ } ;
D%YgS$p[M$ U4pIRa)S RU:Rt' 一目了然不是么?
^QRg9s,T< 最后实现bind
{ :tO
RF ump~)?_B 1q;v|F template < typename Func, typename aPicker >
37/n"\4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
WD[eoi {
\beO5]KS< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}Q/onBt }
o|(5Sr&H .gRj^pu
2个以上参数的bind可以同理实现。
G21o@38e 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。
'jtC#:ePK &N|$G8\CY 十一. phoenix
&r5q,l&@n Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+$,Re.WnP
Pd*[i7zhC for_each(v.begin(), v.end(),
N6Ud(8* (
!Lf<hS^ do_
Z'JS@dV [
=?fz-HB cout << _1 << " , "
9t"Rw ns ]
zH8E,) .while_( -- _1),
SiratkP9n7 cout << var( " \n " )
9 E!le=> )
XIHN6aQ{X );
NB"S,\M0 du3f'=q6| 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:
ETe4I`d{ 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
:HkBP90o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Y`|+sND 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P#,u9EIJ >H2`4]4] 7 F^d- template < typename Cond, typename Actor >
FK|O^->B class do_while
0+1wi4wy/ {
1 DWoL}Z Cond cd;
kSQ8kU_w+ Actor act;
AZtS4]4G) public :
4q$~3C[ template < typename T >
3FEJ
9ZyG struct result_1
C|(A/b {
RU )35oEV| typedef int result_type;
g,ZA\R~ } ;
@
D+ftb/ R?2sbK4Cz do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|y\Km ^NW[)Dq1< template < typename T >
`2~>$Tr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ac7^JXh% {
GP|=4T}Bf do
iHK~?qd} {
f&
4_:'-, act(t);
^rkKE
dd }
e%4?-{( while (cd(t));
=P-&dN return 0 ;
DHidI\*gT }
6K $mW } ;
G7-BeA8 h`fVQN.3 KaGUpHw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!,WGd|oJ 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。
97}]@xN= 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*w\'M 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。
)^h6'h` 下面就是产生这个functor的类:
o9?@jjqH cpY{o^ xS18t=" template < typename Actor >
/Y Kd [RQ class do_while_actor
<Ox[![SR {
+)Te)^&v% Actor act;
\/-c) public :
s>rR\` do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
FB=oGgwwq HDyf]2N*N template < typename Cond >
y>{:[L9* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
'Pz%c}hJ } ;
kH!Z|Ps?R `h}eP[jA C
\ Cc[v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$o"nTl 最后,是那个do_
2`yhxO
fF:57*ys Ku;fZN[g class do_while_invoker
?M2(80 {
LyUn!zV$( public :
G#iQX` template < typename Actor >
_iwG'a[` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^({)t {
>hKsj{=R7 return do_while_actor < Actor > (act);
P{L=u74b{x }
~ KK9aV{ } do_;
LvG.ocCG Y~ ~Dg?e 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0V%c%]PH 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>DL 最后来说说怎么处理break和continue
337.' |ZE 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。
3WV(Ok 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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