一. 什么是Lambda
kffZElV 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JIMWMk;ot 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,
yQ'eu;+] -3` "E%9 N};t<Xev 7lwTZ*rnY class filler
M'DWu|dIBA {
sXiv, public :
*
MEe,4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9s(i`RTM } ;
[A]Ca$': JD ]OIh 1Fs-0)s8 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:
i|S:s p0Gk j- +RS$5NLH 5KJ%]B(H2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
e=7W7^"_ &+G;R R]Ek}1~? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
IM=+3W;ak %l]Rh/VPn? mB`D}g$ MxTmWsaW 二. 战前分析
]-:1se 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。
781]THY= 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
vOe0}cR =*O=E@] f TO+ZTRqf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Tm_8<$ 7 /* --------------------------------------------- */
;%Q&hwj vector < int *> vp( 10 );
' S ,2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&{ ZSE^ /* --------------------------------------------- */
4sIXO sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
NI.`mc6Xd /* --------------------------------------------- */
{fU?idY)c int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*T1~)z}j< /* --------------------------------------------- */
y(}Eko4u5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\2>?6zs /* --------------------------------------------- */
_=EZ `!% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h>klTPM> @VK6JjIq VoM6 /c#l9&, 看了之后,我们可以思考一些问题:
! Mo`^t 1._1, _2是什么?
. :a<2sp6 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。
TBnvV 5_ 2._1 = 1是在做什么?
;&
|qSa' 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。
'M N1A;IJ 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。
kiX%3( gu<V(M\ \[ M_\&GC 三. 动工
$;`I,k$0>~ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'$[Di'*; b#a@rh 7@l<?
( ="'- & template < typename T >
DP*@dFU" class assignment
O%g\B8; {
!Lkm? (_ T value;
"Pj}E=!k public :
8+&JQ"UaB assignment( const T & v) : value(v) {}
Hb!6ZEmN% template < typename T2 >
8TPN#" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3=-
})X; } ;
!re1EL 6 P*O&1hv sS9%3i/> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
TzKK;(GX 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WYszk ,E Q7GY3X*kA %4,?kh``D m|F:b}0Hb class holder
Js{=i>D {
HnU Et/ public :
,@.EpbB template < typename T >
URw5U1 assignment < T > operator = ( const T & t) const
K9|7dvzC: {
af'@h: return assignment < T > (t);
_kN*e:t }
W&C-/O,m
} ;
Cj^{9'0 #SnvV Uf$i3 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Hg+
F^2<y 2f,2rW^i static holder _1;
%Q~CB7ILK Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
jO8k6<l .=<$S#x^Hb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@cv{rr 而不用手动写一个函数对象。
T)SbHp Y &&7r+.Y Oy_c j@| `f((4 四. 问题分析
&HDP!SLS 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。
[BDGR
B7d" 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。
M_|> kp 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/k6fLn2; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6+`tn 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Yc;ec9~ gQouOjfP 五. 问题1:一致性
RiR:69xwR* 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
e;ty !)] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
79BaDB`{a `.v(fC struct holder
926Tl {
}V`mp //
lZWX7FO' template < typename T >
ir[jCea, T & operator ()( const T & r) const
,Z~;U {
>oJkJ$|wU return (T & )r;
TH?9< C-C
}
+sZUJ } ;
ao$.6X8fQ L
CSeOR 这样的话assignment也必须相应改动:
YnTB&GPxl }roG( template < typename Left, typename Right >
AK-}V4C/A class assignment
2Z/K(J"&J {
KnzsHli,~k Left l;
YQ]\uT>}& Right r;
Q6'nSBi:A_ public :
lA;a assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;>"nn
VW template < typename T2 >
uf' 4' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
76H!)={ } ;
i::\Z$L";i n&Yk< 同时,holder的operator=也需要改动:
thW< =Ho"N`Qy template < typename T >
lMifpK assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
WsOi,oG@ {
t"AzI8O return assignment < holder, T > ( * this , t);
}!s!;BOx }
ycr"Y| Wa'sZ# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Q-eCHr) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%2l7Hmp4H uT_!'l$fr return l(rhs) = r;
JPx7EEkZR4 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。
)qU7`0'8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{`"#yl6" uTvv(f template < typename Tp >
jC, FG'P class constant_t
G|u3UhyB {
csQfic const Tp t;
xWX*tJ4 public :
eon!CE0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
AuiFbRFi template < typename T >
S h4wqf const Tp & operator ()( const T & r) const
<7sIm^N {
K_BPZ5w return t;
b~0N^p[&% }
r)T[(D'Tm- } ;
zO=%J)-= t?)pl2!A 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[=%YV# O 下面就可以修改holder的operator=了
C>QIrZu Oejq@iM"( template < typename T >
, c;eN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\nvAa_, {
:@3Wg3N return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
b1`r!B, }
b.yh8|& 0GXO&rCG 同时也要修改assignment的operator()
T-" I9kM "ZMkL)'7- template < typename T2 >
KeBQH8A1N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*nTU#U 现在代码看起来就很一致了。
-9Ws=r0R /VTM 9)u 六. 问题2:链式操作
y'M#z_.z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ANMg 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 /2R 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。
+M\8>/0oA 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。
k9si|' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e [0w5)X
yy2I2Bv template < typename T >
cu7(. struct result_1
Q(@IK&v {
&%C4Ugo typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
z; }6f } ;
wz
/GB8P n(;:*<Rh 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:
mY&ud>,U: -uR72f template < typename T >
eE8ULtO struct ref
) g1a'G {
3Rv7Qx typedef T & reference;
x4K`]Fvhl } ;
}IkQA#4$ template < typename T >
hfM;/ struct ref < T &>
nBLj [ {
]s1 YaNq typedef T & reference;
aP()|js } ;
A.%CAGU5w B|{I:[ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/2uQCw&x- +Ov2`O8? template < typename T >
% 4 ~l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:`,3h% {
${&5]!E[>D return l(t) = r(t);
m:CTPzAt }
+|RB0}hFS- 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
3{Q,hpZN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lhLGG b= PVIZ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
3smM,fi _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
":;@Hnb/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
i6PM<X,{; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P9Q2gVGAO{ 最后的布局是:
6LUC!Sh Add
DPHQ,dkp / \
V6a``i] Divide 5
Q5+_u/ / \
<,%:
_1 3
`iG,H[t+j 似乎一切都解决了?不。
pK&I^r 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
D&:yMp( 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
o4^Fo p OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
@e2}BhB2 x^= M6;: template < typename Right >
12`_;[37 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
v> z@ Right & rt) const
P&A|PY,P {
7*H:Ob)9k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
e;95a }
xK%= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9uB(Mx(-:` XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
wsfd8T4 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Es5p}uh.[Y 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
|$lwkC)O 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。
ZU&"73 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?
90N`CXas 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:
mj,fp2D;% Wsj=!Obc template < class Action >
F@<0s&)1 class picker : public Action
n-;y*kD {
=bt]JRU public :
qCMl!g' picker( const Action & act) : Action(act) {}
]dPZ .r // all the operator overloaded
p='-\M74K } ;
hsLzj\)6 hP@(6X," 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。
wo^Sy41bF 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:
(&\aA 0-}H T3&`<%,f template < typename Right >
/\d$/~BFi picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
U HO_Z {
]gb= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xyHejE} }
;&;W
T Ze^jG-SL$9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2(YPz|~W 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
rw%l*xgX !$qKb_#nC template < typename T > struct picker_maker
i, n D5@# {
]rBM5~ typedef picker < constant_t < T > > result;
)hKS0`$| } ;
}OShT+xeX template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
j8 ,n7!G {
CZ{k@z`r typedef picker < T > result;
` (4pu6uT } ;
XR+3j/zEQ J]/}ojW3 下面总的结构就有了:
<&!]K?Q9i functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
lT8\}hNI+ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
@Cq? :o< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
L):U"M>]= 至此链式操作完美实现。
4g
_"ku Lm)\Z P+W 5 MxL*DB=b 七. 问题3
D@YP7 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
p#8W#t$ &%aXR A#+ template < typename T1, typename T2 >
vlWw3>4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!UBO_X%dz {
!mfJpJ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
dx_6X!=.J }
eARk
QV ZDLMMXx> 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:
Bd0eC#UGkQ ;^k7zNf- template < typename T1, typename T2 >
o,Z{ w" struct result_2
OJ>.-" {
Bn wzcl typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%Q|eiXD } ;
n(Y%Vmy rx~[Zs+* 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?
5t:8.%<UK 这个差事就留给了holder自己。
<!^
[~` cSP*f0n,eo y7u^zH6wj template < int Order >
9|r* pK[ class holder;
ilLBCS} template <>
h+UnZfm class holder < 1 >
,8Iv9M}2 {
m 40m<@ public :
yf1CXldi template < typename T >
;1AG3P' struct result_1
EYS>0Y {
=Ov7C[( typedef T & result;
Do-^S:. } ;
H3/caN: template < typename T1, typename T2 >
1cN')" struct result_2
`vk0c {
7G2PMe;$m typedef T1 & result;
\y
Hen|% } ;
Q%=YM4; template < typename T >
X!,@j\L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P~C rtTss {
_cI_# return (T & )r;
FY0%XW }
0OZ Mlt%z template < typename T1, typename T2 >
LC69td& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w:=V@-S8 {
(-yl|NFBw return (T1 & )r1;
JMV50 y }
3 pWM~(#>- } ;
H-t|i (yrh=6=z template <>
dz9Y}\2tf class holder < 2 >
%n?vJ#aX% {
[uuj?Rbd public :
'"YYj$>
' template < typename T >
7v~j=Z> struct result_1
'VnwG {
Ggm` ~fS typedef T & result;
-$8.3\6h } ;
XJ\hd,R template < typename T1, typename T2 >
3fS}:!sQ struct result_2
mX# "+X| {
6Z:YT&,f typedef T2 & result;
C0)Z6 } ;
*7gT}O;p 5 template < typename T >
{")\0|2\x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GlYly5F {
'?Bg;Z'L % return (T & )r;
)najO*n }
rj]
E@W template < typename T1, typename T2 >
Zc5
:]] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9M$/=>^
Z {
sRRI3y@ return (T2 & )r2;
dbGgD=}o }
c$M%G)P } ;
/Bv#) -5 y.a]r7 5N/Lk>p1u 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> >。
|Ur"za;%@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
D0bnN1VP 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fib#CY *:"^[Ckc return l(i, j) = r(i, j);
w<nv!e? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2ypIq laREjN/\` return ( int & )i;
$ @1u+w return ( int & )j;
$~u.Wq 最后执行i = j;
}uO5q42 可见,参数被正确的选择了。
]KK`5Dv|,e I."p U@lV
h SV@TL W
Ox_y, 八. 中期总结
@|A| 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
khX|"d360 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#a~"K|'G 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
HCnf2td 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F9o6V|v L:f)i,S"5q mV\$q@sII e-6w8*!i #6> 6S;Ib &y.dmW 九. 简化
a-0cN 9 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
C8b''9t. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?[1SiJT 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
+oy*Kxs7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;Rnhe_A. +-*/&|^等
QApyP CH 2. 返回引用。
BSUPS+@+ =,各种复合赋值等
EQ
>t[ &
3. 返回固定类型。
!C&%T] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Z5)eREi= 4. 原样返回。
R 1zC.m operator,
7>.OVh< 5. 返回解引用的类型。
! q6hC operator*(单目)
`lCuU~~ag 6. 返回地址。
I0w%8bs operator&(单目)
Gp2!xKgm 7. 下表访问返回类型。
^X1wI9V operator[]
&d^=siL 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
%$X\" operator<<和operator>>
Xa,&ef&q ^X?D#\ 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。
Ie_I7YJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
y?:dE.5p| YMzBAf template < typename Left >
/^<en(0=P struct value_return
BQrL7y {
F@SG((` template < typename T >
*@M3p}',M struct result_1
%J P!{mqj {
Da,Tav%b typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"kSwa16O } ;
X#J6Umutm \ lr/;-zP template < typename T1, typename T2 >
__\P`S_ struct result_2
h7W}OF_=y {
3E|;r
_;
8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Wc4vCVw } ;
wq\G|/% } ;
(2txM"Dja SGf9U^ds aqL<v94wX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Rt4di^v KTmaglgp 下面我们来剥离functor中的operator()
Bymny>.M 首先operator里面的代码全是下面的形式:
WYO\'W OgMI return l(t) op r(t)
+VOb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
w-rOecwFvu return op l(t)
[b1hC ~I; return op l(t1, t2)
[thboP.? return l(t) op
uWc: jP return l(t1, t2) op
$KQ,}I return l(t)[r(t)]
c E76L%O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
xqWj|jA i^/54 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
K`(#K#n 单目: return f(l(t), r(t));
^KH%mSX> return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
u4"r>e6_B 双目: return f(l(t));
<Jwo?[a return f(l(t1, t2));
L8P36]> 下面就是f的实现,以operator/为例
#v/ry)2Y= l>Av5g)
struct meta_divide
K-@bwB7~s {
M,..Kw/ }~ template < typename T1, typename T2 >
l2/@<0P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
jgRCs.6 {
o;;,iHu* return t1 / t2;
(,tHL }
chLeq } ;
w%u5< Bz:0L1@,4a 这个工作可以让宏来做:
K%2I NsmVd dj #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,"H?hFQ template < typename T1, typename T2 > \
<!!nI%NC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)%#?3X^sI 以后可以直接用
I#c(J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
iS0 5YW 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
A2_Ls;] (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
EXHR(t}e C'<'7g4 x]'H jTqX 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
A$m<@%Sz m/?h2McS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~XQ$aRl& class unary_op : public Rettype
NcM3P G {
XGk}e4;_ Left l;
Fwv\ pJ}$ public :
y:9?P~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vU9ek:.l uu@<&.r\C template < typename T >
;MZbL) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1.dX)^\ {
ZbyG*5iq return FuncType::execute(l(t));
>w2f8tW`PP }
~2 Oc
K sD2Qm template < typename T1, typename T2 >
S)Mby typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ij,Yuo {
I+~\
w N return FuncType::execute(l(t1, t2));
1>;6x^_h0S }
k(9s+0qe } ;
24O
d] f J[o${^ `axQd%:AC 同样还可以申明一个binary_op
`D"1
gD}{A ir+8:./6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"i(U class binary_op : public Rettype
_Q^y_f
{
W
U0UG$o` Left l;
0#]!#1utg Right r;
ChVY
Vx( public :
i6A$1(:h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oVreP e
sGlMq template < typename T >
!xH,y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n4R]+&* {
b<\G I7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
M;PlSb }
~QO<
B2hS} .Nk6 template < typename T1, typename T2 >
*V<)p%l. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3l+|&q[v {
0@w&J9yG return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-BjEL; }
/rOnm=P+Q } ;
Y`q!V= qs "s/$ ~Ji>[#W
K 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
WQTendS 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
63SVIc~wT DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V"BVvSNu 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。
uiuTv)pwF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-$b?rt]h1g 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。。。
eA10xpM0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
03] r*\ 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)
x6jm-n 下面是修改过的unary_op
DWdLA~'t JqQ3C}z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a0)vvo=bz class unary_op
&!4(
0u {
%qONJP Left l;
)v};C< Jfe~ ,cI public :
C\J@fpH(t` #'#4hJ*YC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Dn: Yi8= VDPxue template < typename T >
g8Ok ^ struct result_1
A?\h|u< {
D`8E-Bq typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;g6 nHek } ;
I?A~zigO 7/4~>D&-b template < typename T1, typename T2 >
RlPjki"Mg struct result_2
l(.7t' {
:S#eg1y.w] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vW9^hbdx } ;
{~ ":; X3<SP template < typename T1, typename T2 >
Yo>%s4_, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DCz\TwzU {
N4'
.a=1 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3HXh6( e }
z/pDOP Ku Xx=K?Z?3. template < typename T >
nIG[{gGX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W&Y4Dq^ {
/95FDk> return OpClass::execute(lt(t));
D5}DV }
pn+D@x#IA :U7;M}0 } ;
n}) $&bU2 ] DrW/KU,{+( 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
LPsh?Ca?N 好啦,现在才真正完美了。
$4ka +nfU 现在在picker里面就可以这么添加了:
Pxap;;\ :p,c%"8 template < typename Right >
$h C~af6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
W=q?tD~V {
7l[t9ON return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
A[K:/tB }
G1,Ro1 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。
q=T<^Tk#e ^.nwc# ?SBh^/zf Kw)C{L5a w;@`Yi.WQ 十. bind
.0rJIO 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。
^XtHF|%0T 先来分析一下一段例子
fN~8L}!l +SP!R[a Vx0MG{vG1 int foo( int x, int y) { return x - y;}
7MR:X#2v> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:k Rv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
pIk4V/fy 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。
,q{lYX83S 我们来写个简单的。
f:)]FHPB1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
QSO5 z2| 对于函数对象类的版本:
i(dXA(p B(HNB\3u template < typename Func >
CR} > struct functor_trait
u0<d2Y {
3 ATN?V@ typedef typename Func::result_type result_type;
#u!y`lek } ;
@Z"QA!OK~c 对于无参数函数的版本:
w; yar=n :/n
?4K^ template < typename Ret >
0tn7Rkiw struct functor_trait < Ret ( * )() >
A0'tCq]?0 {
cuJ/ Vc typedef Ret result_type;
gEX:S(1QP } ;
qdg= Imx 对于单参数函数的版本:
bvt-leA= r>n8`W template < typename Ret, typename V1 >
HJ2O@e struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_p3WE9T {
(cbB% typedef Ret result_type;
DR#3njjEC } ;
P2<gHJ9t 对于双参数函数的版本:
?etj.\q6 C{lB/F/|! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'eTpcrS3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
dA3`b*nC {
/jn:e"0~ typedef Ret result_type;
J-HabHv } ;
G5C#i7cpm 等等。。。
oW` *FD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
B)LXxdkOn #RsIxpc template < typename Func >
PDa06(t7 struct func_return
@5uyUSt] {
7]0\[9DyJ template < typename T >
qX}dbuDE"P struct result_1
CVn;RF6 {
DY%T`} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pw(*X,gj } ;
`0-m`> 1> p)AvG; template < typename T1, typename T2 >
f]^ J,L9qz struct result_2
K1qY10F:_ {
c"jhbH!u4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V3.vE, } ;
crF9,p } ;
Lt
ZWs0l0 7i%P&oB m''i E 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)Q N=>J DXw9@b template < typename Func, typename aPicker >
}sm56}_ class binder_1
3n=cw2FG {
et7 T)(k0 Func fn;
p5D3J[?N aPicker pk;
yM\tbT/l public :
Amq8q NC#kI3 { template < typename T >
5 }(YMsUb struct result_1
q,19NZ {
|R|U z` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YQw/[ } ;
LP-KD (*@~HF,t= template < typename T1, typename T2 >
HEW9YC" struct result_2
VA*79I#_q {
7~k~S>sO typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ocuNrkZ } ;
-t706(#k )r-|T&Sn binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~`Gcq"7,! pR^Y|NG! template < typename T >
Xj&~N;Ysb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}][|]/s?42 {
~N+/ZVo&y return fn(pk(t));
XzTH,7[n }
=.3P)gY) template < typename T1, typename T2 >
V-o`L`(F` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-^NAHE$bW {
wr6xuoH return fn(pk(t1, t2));
e#Zf>hlAz }
t,as{.H{h } ;
Z!BQtICs kkuQ"^<J r5$?4t 一目了然不是么?
/A`zy 最后实现bind
QK/+*hr; 2ucsTh@ APOU&Wd template < typename Func, typename aPicker >
*p<5(-J3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
($ 1<Dj: {
Z[A|SyZp return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M#gGD- }
`E1_S $9u 2个以上参数的bind可以同理实现。
xWI 0s;k 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
s9Q)6=mE T"0)%k8lJ 十一. phoenix
#p:jKAc3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1Z{p[\k "oGM>@q=B for_each(v.begin(), v.end(),
r:\ 5/0( (
ff+9(P>* do_
=2V;B [
m">
=QP cout << _1 << " , "
7XI4=O};&% ]
,h(+\^
?, .while_( -- _1),
Ydd>A\v\; cout << var( " \n " )
i)^ZH#Gp )
|
3/p8 );
|$-d,] V -JW6@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:
.j$bCKXGx 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
3'NL1d u operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9;WOqBD 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:FgRe,D 6}FDLBA x@RA1&c template < typename Cond, typename Actor >
CjukD%>sde class do_while
oL/^[TXjH {
XjM) /-w Cond cd;
NGeeD?2~ Actor act;
r H_:7#.E public :
uEO2,1+ template < typename T >
2n r
UE struct result_1
GP
kCgb( {
h[)aRo typedef int result_type;
4 ~|TKd{ } ;
.6A:t?. Pj5#G0i% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w0`L)f5v Pw0 KQUs template < typename T >
hb\Y )HSp/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(dprY1noC {
;77o%J'l do
Zkep7L
{
:[rKSA]@ act(t);
#$^i x }
V# %spW while (cd(t));
8`?j*FV7kq return 0 ;
&1C9K> }
7CN[Z9Y^} } ;
ZUI\0qh+ QKkr~?sTO 0mi[|~x= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
lTd2~_ 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。
JF\viMfR 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。
7%FZXsD 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。
e9~4wt 下面就是产生这个functor的类:
5WN Z7cO ^"#rDP"v :NyE d<' template < typename Actor >
YD.^\E4o class do_while_actor
:|mkI#P. {
:pu{3-n. Actor act;
4gNRln- public :
tLXw&hFk`g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4'=N{.TtO \uPTk)oaB template < typename Cond >
`*!>79_2C picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
I*R$*/) } ;
Oydmq,sVe( CXFAb1m oVsazYJ|? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
,(=]6V 最后,是那个do_
diL l>z lH>XIEj nEEGO~e class do_while_invoker
6N)1/=) {
:P1c>:j[ public :
9(.9l\h template < typename Actor >
C7_T]e < do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i*/U.'# {
E,:pIw
return do_while_actor < Actor > (act);
9o'6es..@Z }
F7l:*r,O } do_;
.*7UT~o=CS OIT;fKl9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
wdV?&W+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ck+rOGv7{Z 最后来说说怎么处理break和continue
f)P/@rh 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。
6+z]MT 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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