一. 什么是Lambda
<qGxkV
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>PuQ{T I 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,
(yrN-M4~t :3b.`s(M boS= A |u-VXQ class filler
B@w/wH {
/_SQKpic public :
ibH!bS{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
hXnfZx% } ;
A(eB\qG PH.g+u=v ;gGq\c 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:
or,:5Z FYs]I0}| 8;Zz25* hKnAWKb0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
x" lcE@( y>^FKN/ 8Sxk[`qx\K 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bT7+$^NHf 36e r[g xO[V>Ud 二. 战前分析
"UX/yLc3( 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
<*Nd%Ca 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
mF:Pplf< =U7P\sw2 N C%96gfD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
60TM!\ /* --------------------------------------------- */
<$(y6+lY vector < int *> vp( 10 );
}1
,\*)5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]sTb Ew.[ /* --------------------------------------------- */
\&_pI2X sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
po\(O8#5U /* --------------------------------------------- */
2cEvsvw> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{8I,uQO /* --------------------------------------------- */
S=}1k,I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
brCXimG&jo /* --------------------------------------------- */
'Zs3b4n8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{oSdVRI j(A>M_f; a[Nm<
qV05 iGPrWe@. 看了之后,我们可以思考一些问题:
{p.^E5& 1._1, _2是什么?
.Hnhd/ c 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。
!>\&*h-Cm# 2._1 = 1是在做什么?
A+|bJ>q 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。
'ZJb` 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。
>?O?U=:< G2<$to~{ vHZq
z< 三. 动工
jW]"Um-] 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
b(oe^jeGz tD*k
)T6:@n^]h qt(4?_J template < typename T >
z3Yi$*q < class assignment
5dGfO:Dy_ {
9wlp
AK T value;
-T}r$A public :
15@2h assignment( const T & v) : value(v) {}
r+8)<Xt+p template < typename T2 >
yAAV,?:o[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#+QJ5VI: } ;
uI$n7\G! ~!S/{Un Llkh
kq_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
IQ$!y,VJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
c2t`i R#3zGWr~ lz!(OO,g 6cd!;Ca class holder
g$ HL:: {
No"i6R+ public :
@0]w!q template < typename T >
0C;Js\>3] assignment < T > operator = ( const T & t) const
8 :WN@ {
Ni8%K6]z return assignment < T > (t);
(/At+MF3E }
^vxx]Hji } ;
BTD_j&+( EnGh&] #]dq^B~~ 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:
gg.]\#3g &#JYh=# static holder _1;
118lb] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6fo\z2 @ R[K8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`*cqT 而不用手动写一个函数对象。
j85B{Mab& FShUw+y w[F})u]E v-N4&9)%9 四. 问题分析
=/}Rnl+c 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。
!uit 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。
oKYa? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8o[gzW:Q)U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"n]x%. * 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>;XtJJS [
:)F- 五. 问题1:一致性
"f8,9@ 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?|
hP8w3gl_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^,YTQ.O >-\^ )z struct holder
sBYDo{01 {
JN:L%If //
@D=B5f@(o template < typename T >
k>F!S`a&m T & operator ()( const T & r) const
2Y%7.YX" {
lX%-oRQ/os return (T & )r;
sVr|kvn2 }
+_ /ys! } ;
L){V(*K ' c]Gs{V]\ 这样的话assignment也必须相应改动:
2z*}fkJ @`)>-k template < typename Left, typename Right >
gm
pY[ class assignment
Xq
)7Im}? {
jI'?7@32` Left l;
vmEn$`&2t Right r;
4lR+nmAZ public :
.71ZeLv* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
CVvl &on template < typename T2 >
W4$aX5ow$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S !#5 } ;
4i.&geXA. @54$IhhT~ 同时,holder的operator=也需要改动:
n_4.`vs Uj\t04 template < typename T >
M*bsA/Z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Y[vP]7- {
2+I5VPf return assignment < holder, T > ( * this , t);
[u;(4sa} }
+,,dsL .wp[uLE 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
;~DrsQb 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y\j[\UZKO G~DHNO6 return l(rhs) = r;
~Er0$+q=Y; 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。
[T4{K& 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#'O9Hn({ :%33m'EV} template < typename Tp >
7FkiT class constant_t
iDX<`) {
50|nQ:u, const Tp t;
(tq);m& public :
7XT(n v constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
IJKdVb~ template < typename T >
(^W
:f{ const Tp & operator ()( const T & r) const
;hODzfNkS {
P`O`MwEAf return t;
J/D~]U }
v(R^LqE } ;
={v(me0ZPb U\ ,N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
JL!^R_b&c 下面就可以修改holder的operator=了
\D'mo m>48?% template < typename T >
M@7U]X$g assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!~RK2d {
wLiPkW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_.R]K$U }
O-ENFA~E;v Nt_sV7zzb 同时也要修改assignment的operator()
!<=(/4o&P !( +M template < typename T2 >
]mi\Y"RO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
cAGM|% 现在代码看起来就很一致了。
bf=\ED ^ hrD2-S 六. 问题2:链式操作
ctHQZ#.[( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
o3\^9-jmp 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。
f3n^Sw&Q(Q 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。
?./fVoA]V 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。
1u5^a^O(| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]K8G}|Wy6 IY6Qd4157 template < typename T >
(w2lVL& struct result_1
%scIZCrI~ {
h?;03>6A&] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
A@?-"=h} } ;
x4>"m(&% -6WSYpHV 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:
|OAiHSW"V BMQ4i&kF| template < typename T >
~N}Zr$D struct ref
6Ad UlPM {
x5xMr.vm typedef T & reference;
#@w/S:KbJt } ;
A' uaR? template < typename T >
7O%^4D struct ref < T &>
%-$
:/N {
5M9o(Z\AF typedef T & reference;
9@lG{9id? } ;
nj00g>:> b?cO+PY01 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G9xO>Xp^Al u\iKdL template < typename T >
oxeIh9
E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
yxT}hMa {
R rH{Y0 return l(t) = r(t);
|H,WFw1%} }
AqQ5L>:Gq 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。
9bRUN< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GutiqVP:B ;5$ GJu( 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
DWx;cP8[ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
p:$v,3: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
eHKb`K7C. +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{/N8[?zML 最后的布局是:
ge%QbU1J Add
4Ozcs'} / \
IY[qWs Divide 5
@*L-lx / \
i"Hc( lg _1 3
3G 5xIr6
似乎一切都解决了?不。
(RrC<5" 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
D+
.vg?8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
5]CaWFSmT OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
3LJ\y =_3rc\0 template < typename Right >
Eb6cL`#N assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&}C-W*
f,Z Right & rt) const
KRn[(yr`% {
yKK9b
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@].!}tz }
xzfugW 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XV4aR3n{Q XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
P.k>6T<U> 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Uc,.. 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
ps8tr:T^= 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
65U\;Ew 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
khT[ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
0 |?N 1^GRUbOU[ template < class Action >
@q>#]8 class picker : public Action
xQzW6H| {
%qE"A6j public :
FL^t}vA picker( const Action & act) : Action(act) {}
vF~q ".imC // all the operator overloaded
l=Jw6F+5 } ;
pV\ >? Z-_Xt^N Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
.!lLj1?p 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
a+ O?bO 73]t5=D: template < typename Right >
o$U{.# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
qe
e_wx {
cH:&S=>h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
iPG:w+G }
'L9hM.+ +eKLwM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+R;LHRS% 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。
SD8>, umAO&S.+M template < typename T > struct picker_maker
8cMX=P {
<s|.2~ typedef picker < constant_t < T > > result;
ci:|x = } ;
|)0Ta9~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2
w!
0$ {
3,*A VcQA typedef picker < T > result;
PQYJnx} } ;
WD[jEWMV7D luac 下面总的结构就有了:
|f1^&97=+ 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。
ZWjje6 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?k:X ~m picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>\J<` 至此链式操作完美实现。
1P'L<z 8I#^qr5 Y,,Z47%
E 七. 问题3
hcYqiM@8> 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。
d1t_o2 xb9^WvV template < typename T1, typename T2 >
4f~q$Sf]< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K)[\IJJM {
kVt/Hhd9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<HS{A$] }
=`N 0 U#w0 E G 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:
)$a6l8
i$hWX4L template < typename T1, typename T2 >
QR~4Fe struct result_2
T/%Y_.NtU {
,VUOsNN4\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ux6)K= ] } ;
RF
-c`C /n$R-Q 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
E&Lml?@ 这个差事就留给了holder自己。
HB*BL+S06 'Ce?!UO d$E>bo-\ template < int Order >
0a@tPskV class holder;
z.2UZ%: template <>
$/(``8li_ class holder < 1 >
[(TmAEON {
Q.V@Sawe5 public :
nG?Z* n template < typename T >
8NE[L#k struct result_1
H<g8u{
$ {
=eDC{/K typedef T & result;
u$ o19n } ;
;yjw(OAI* template < typename T1, typename T2 >
I*a.!/$) struct result_2
-y3[\zNe {
Hl{ul'o typedef T1 & result;
*&h]PhY } ;
ft0d5n!ui4 template < typename T >
cf"!U+x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6e5A8e8"] {
BV/ ^S.~ return (T & )r;
asy:[r" }
meThjCC template < typename T1, typename T2 >
Gb"kl.j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y=<zR9f` {
"Z&_*F.[O return (T1 & )r1;
[{&OcEf }
>>y\idg&: } ;
f/0k,~,* B(eiRr3 template <>
YbZ?["S& class holder < 2 >
d]sg9` {
JL u$UR4 public :
YT)1_>*\ template < typename T >
Su
+<mW struct result_1
NQiu>Sg {
zNn typedef T & result;
el<[Ng[ } ;
+J
A\by template < typename T1, typename T2 >
XC}2GHO< struct result_2
Y q|OX<i`K {
Hxc>? typedef T2 & result;
d5{RIM| } ;
9 *v14c% template < typename T >
ku>Bxau4> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7[R`52pP {
ALInJ{X return (T & )r;
|GPYbxzc }
K 4{[s
z template < typename T1, typename T2 >
7<2^8` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F`Z?$ 1 {
,#0#1k<Dm return (T2 & )r2;
(58r9WhS }
#W_-S0>& } ;
'cK{FiIT 5;XU6Rz! or7l}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> >。
*8u<?~9F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
a%an={ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5~#oQ& w-@6qMJ return l(i, j) = r(i, j);
ye}86{l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
J~
*>pp#U G#E8xA"{/ return ( int & )i;
IkGM~3e return ( int & )j;
0/%RrE 最后执行i = j;
U`)d
`4" 可见,参数被正确的选择了。
tpgD{BY^wJ b`;&o^7gMO g]?>6 %#rA u:wf:^ <<@F{B7h 八. 中期总结
/7.//klN 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:
+*eVi3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
<0Gk:NB, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
- xyY6bxL 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
nVP|{M Udjn.D jG#e%`' ^ZBTd5t# /}eb1o %hz5) 九. 简化
Y%(8'Ch 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。
Q5 o0!w 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
YCdtf7P=q 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:
#nj;F'O]( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
z\WyL ; +-*/&|^等
*d 4A3| 2. 返回引用。
lgbq^d =,各种复合赋值等
srKEtd" 3. 返回固定类型。
7$R^u7DZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6mxzE3?G 4. 原样返回。
ClPE_Cfw~ operator,
52'6wwv6? 5. 返回解引用的类型。
$$B#S' operator*(单目)
@FRas00)| 6. 返回地址。
I(/*pa?m{ operator&(单目)
? Z2`f6;W4 7. 下表访问返回类型。
-f<}lhmQ operator[]
=C7<I 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"837b/>/ operator<<和operator>>
= ^%*: iT h=kC3ot\ 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。
4`+R
|"4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
q1rD>n&d %."w]fy>P template < typename Left >
\@{TF((Y struct value_return
))7CqN {
fUq
#mkq} template < typename T >
h5v=h>c struct result_1
.W\x{h {
PM)nw;nS typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
gBXoEn] } ;
{!1RlW ''p<C)Q template < typename T1, typename T2 >
p y%:,hi struct result_2
X'/'r.b6 {
[z'jL'\4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
rX?%{M,xFw } ;
!~xlze } ;
q0nIJ( UhU"[^YO b4(,ls 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
fBBtS S g6OPYUPg 下面我们来剥离functor中的operator()
@oD2_D2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NjO_Y t zS`KJVm return l(t) op r(t)
S>s+ nqcP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
M'pIAm1p return op l(t)
j.\0p-, return op l(t1, t2)
E!=Iz5 return l(t) op
>H,E3Z return l(t1, t2) op
sH%Ts@Pl return l(t)[r(t)]
MG^YT%f return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
FA%V>&;` UC.kI&A 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:
4)p ID` 单目: return f(l(t), r(t));
,@zw
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,}l|_GGj 双目: return f(l(t));
2g5jGe*0 return f(l(t1, t2));
n.G.fbO 下面就是f的实现,以operator/为例
[|\#cVWs KC8 struct meta_divide
]VS:5kOj` {
{f;DhB-jj template < typename T1, typename T2 >
PE?ICou static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
CF: ! {
F;T;'!mb return t1 / t2;
Bc'Mj=>; }
5+qdn|9%T } ;
TQQh:y _SMi`ie# 这个工作可以让宏来做:
I*n]8c Qve5qJ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
hG272s 2
template < typename T1, typename T2 > \
\:2z!\iP` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
tY#Zl 54~{ 以后可以直接用
27}0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
XI,= W 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
CQ7NQ^3k (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。。。)
?[)V S.pXo'} }-Jo9dNs 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
B)dG:~ XQ8q)B= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*aGJ$ P0 class unary_op : public Rettype
C(M ?$s` {
1E0!?kRK Left l;
3jHE,5m public :
7W>(T8K X\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G?Za/G w zi7pJjXh template < typename T >
qI<c47d;q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}[(v(1j='~ {
_`,ZI{.J^ return FuncType::execute(l(t));
/L./-92NH4 }
u~~ ~@p wn\R|'Rdz template < typename T1, typename T2 >
v4Kf{9q# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]2A2<Q_, {
?6h~P:n. return FuncType::execute(l(t1, t2));
n3$u9!|P }
3#eAXIW[ } ;
-vc
,O77z" t[MM=6|Wb imB/P M 同样还可以申明一个binary_op
alBnN<UM E%a&6W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K#VGG,h7Y class binary_op : public Rettype
p[)yn%uh {
:SY,;..3e Left l;
^)h&s* Right r;
-z%->OUu public :
KEf1GU6s binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;j+*}|! xc7Rrh]} template < typename T >
'}-QZ$|* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9WV8ZP {
PH'n`D# return FuncType::execute(l(t), r(t));
XV,ce~ro[ }
4
[]!Km A=70UL template < typename T1, typename T2 >
dJlK'zK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U8@P/Z9 {
p&D7&Sb[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
3sDyB-\& }
9#kk5 )J } ;
O'QnfpQ*9 12: Q`
XEN-V-Z%* 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
y.(m#&T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*:`fgaIDa DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
O3pd5&^g 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
KcW 5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{\|XuCF# 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
fuWAw^& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
vFeR)Ox's 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
GH&5m44 下面是修改过的unary_op
*xpPD\{k ~RZN+N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
nP|ah~
q class unary_op
ngk:q5Tp {
^ (J%)&_\3 Left l;
Nz%pl! J|HV8 public :
IoV"t, zvfdfQ-i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E,ooD3$h i+lq:St template < typename T >
G;USVF-'K struct result_1
0T0I<t {
K1-RJj\L typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-iFFXESVX } ;
*z_`$Y =5:kV/p template < typename T1, typename T2 >
ZVit]3hd struct result_2
~{N#JOY}Z {
z]=Ks_7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
NdRE,HWd?$ } ;
q6x}\$mL JIc9csr:b template < typename T1, typename T2 >
@]42.oP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8:uh0 {
)QmmI[,tq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K9K.mGYc }
XXQC`%-]<i '
-aLBAxy template < typename T >
TGjxy1A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$}EARW9 {
n"Jj'8k return OpClass::execute(lt(t));
hqwsgJ
}
wzZ]|
C(vp Zjs,R{ } ;
D7c+/H@PF nFro#qx $jBi~QqOf 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
8
-w|~y'; 好啦,现在才真正完美了。
*Tmqs@L 现在在picker里面就可以这么添加了:
gLx?0eBBA T>&dPVmG, template < typename Right >
u!fZ>kS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6.a>7-K}% {
^{NN- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0XE(v c! }
x_l8&RIB* 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
nppSrj? Svs&?B\}{6 er>{#8 P .I>CL4_ ZY;g)`E1 十. bind
")NQwT} 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
KCqz] 先来分析一下一段例子
h,]lN'JG{ kpk ^Uw%f DYew6B- int foo( int x, int y) { return x - y;}
dLf
;g}W bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
TBHd)BhI. bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0
eOdE+ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
'SIc2H 我们来写个简单的。
U)3?&9H 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;zWiPnX} 对于函数对象类的版本:
2"o<>d [u-=<hnoa template < typename Func >
Q1H.2JXr struct functor_trait
% 5BSXAc {
C3 m_sv#e typedef typename Func::result_type result_type;
Gr3 q } ;
DG3Mcf@5 对于无参数函数的版本:
ADMeOdgca Q0Gfwl template < typename Ret >
c{T)31ldW struct functor_trait < Ret ( * )() >
F-$NoEL {
48!F!v,j)x typedef Ret result_type;
]!@!qp@ } ;
"{jVsih0 对于单参数函数的版本:
`"$9L[> A~LTi template < typename Ret, typename V1 >
XU}" h&> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T8j<\0WW {
V7+/|P_ typedef Ret result_type;
^q<EnsY } ;
}5X.*wz 对于双参数函数的版本:
QKoJxjR=^ T$V8n_; template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
mrVN&. struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
foI:`]2"* {
4@-Wp] typedef Ret result_type;
%Wc$S]>i } ;
#4Cf-$J 等等。。。
lB|.TCbW 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E/E|*6R &(20*Vn,O template < typename Func >
mUiJ@ struct func_return
(k%r_O 6 {
pU u')y template < typename T >
D P:}< struct result_1
%\%&1 {
mn\GLR. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Qb:.WMj[q+ } ;
XK(aH~7xme >rFM8P( template < typename T1, typename T2 >
==bT0-M.~ struct result_2
@_h=,g#@ {
v/`#Gu^P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.GW)"`HbU } ;
Ba
n^wX } ;
=1mIk0H` 3LVL5y7| &2W`dEv]? 最后一个单参数binder就很容易写出来了
f{'NO`G JJP!9< template < typename Func, typename aPicker >
y<y9'tx class binder_1
_Aw-{HE' {
j9=)^? Func fn;
v)'Uoe"R% aPicker pk;
@9MrTP public :
EFs\zWF a & 6-QVk template < typename T >
I>>X-} struct result_1
qPCI@5n3T? {
{|Fn<&G typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V#+J4 } ;
f:9qId
;/M L!2Ef4,wAz template < typename T1, typename T2 >
0#F<JsO|u struct result_2
"04:1J` {
Aac7km typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x2g=%K= } ;
NbUibxJ eZ(o _ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{d,^tG} @OC*:?!4 template < typename T >
c5{3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T{ /\q 5 {
zc>LwX}< return fn(pk(t));
m] @o1J }
TI3@/SB> template < typename T1, typename T2 >
FsfP^a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
46c0;E\9 {
hx@E, return fn(pk(t1, t2));
@ds.)sKA> }
:?7^STc } ;
rf$eg bw[K^/
~&_BT`a 一目了然不是么?
cA+O]",} 最后实现bind
}4xz, oN $2k9gO ~"vRH template < typename Func, typename aPicker >
p,#**g: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
e&=T` {
5U/C
0{6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
p%CcD]o }
y~+U(-&. Y!CGuLHL`[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
4)d#dy::\ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
.A<n2- ':T6m=yv 十一. phoenix
TfFH!1^+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%>:d5"&Lbs m?<5-"hz for_each(v.begin(), v.end(),
&$_#{?dPt (
P.]O8r do_
D-\z'gS [
{>>Gc2UT cout << _1 << " , "
x% Eu.jj ]
p87VJ} .while_( -- _1),
<(2,@_~@r cout << var( " \n " )
M'ZA(LVp )
%ZZW
p%uf );
k+Ay^i}s. +?bOGUik 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:
#pp6 ycy 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
=tfS@o/n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`T$CUlt6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4031~A8 3 e<sNU? Vu1X@@z template < typename Cond, typename Actor >
{@<EVw class do_while
jX{t/8v/s4 {
.tRWL! Cond cd;
J"]P"`/ Actor act;
E3o J;E public :
MIWI0bnf template < typename T >
cvQMZ,p struct result_1
>t}0o$\?E {
[ncOtDE typedef int result_type;
ZG)%vB2c } ;
/s^O M`5 fk:oCPo do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Q::6|B,G }\)O1 template < typename T >
]!04L}hy|P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i.*Utm`1"e {
qUF}rlS=r do
iKuSk~ {
bZ*J]1y(. act(t);
3_+$x4% }
Fm{`?! while (cd(t));
`SO"F, return 0 ;
4F>?G{ci }
<eG8xC } ;
*%xmCPJ X3;|h93.a or1D
6*' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
&B5@\Hd; 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。
}[*BC5{> 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。
o w<.Dh 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。
]
6rr;S 下面就是产生这个functor的类:
y9L:2f\ Wo+'j $k rN%aP-sa< template < typename Actor >
2Aq%;=+* class do_while_actor
X"qC&oZmf {
:TzHI Actor act;
d*xKq"+
&E public :
C~dD'Tq] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
i@}/KT U[UjL)U template < typename Cond >
W{2(fb picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Q>}*l|Ci } ;
I`e|[k2 J 4E G 3<nd;@:- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%}asw/WiUa 最后,是那个do_
{qHf%y&[ 2_]"9d4 >>C(y?g class do_while_invoker
HO(9)sK {
0*KU"JcXd public :
[LJ1wBMw template < typename Actor >
T};fy+iq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
E#=slj@ {
r!vSYgee return do_while_actor < Actor > (act);
;8
D31OT }
7TjK;w7xS. } do_;
7#BpGQJQ wZA(><\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"`AIU}[_I 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
UlN+ 最后来说说怎么处理break和continue
D20n'>ddg 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。
E|jbbCZy2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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