一. 什么是Lambda
B3yTN6- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
jc3Q3Th/zn 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,
pcIS}+L }x#e.}hf& JS03BItt ?}KD<R class filler
J>M 9t%f@ {
fJNK@F public :
leF!Uog void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%INkuNa8\ } ;
hKg +A IPn!iv) r?~_^ 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:
J3'q.Pc UFZOu%Y "1\GU1x -k:x e:$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Xn~\Vb rosD)]I7 'pUJREb 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
xxg/vaQt=s o/&K>]8M EXbZ9 o* Txl|F\nK` 二. 战前分析
;Y8>? 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。
#I MaN% 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
\)6AzCq [CI0N
I6F tZx}/&m- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
amExZ/ /* --------------------------------------------- */
s;l"'6:_ vector < int *> vp( 10 );
p7{H
"AC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0)zJG | /* --------------------------------------------- */
O46v sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0s Jp,4Vv /* --------------------------------------------- */
_KtV`bF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
V^!^wLLi /* --------------------------------------------- */
[jCYj0Qf8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;K7kBp\d /* --------------------------------------------- */
ue?3;BF 5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
a>-qHX-l 0t(c84o5 ]1zud #l`\'0`. 看了之后,我们可以思考一些问题:
@*|UyK. 1._1, _2是什么?
]a.^F 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。
;"#y HP` 2._1 = 1是在做什么?
2~QJ]qo = 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。
db_}][;.c 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。
Y~!A"$ +*`kJ)uP K;Hgq4 三. 动工
1R yE8DdP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
gH,Pz h 2JmRO xCWS 4i&Rd1#0dI template < typename T >
8mLW^R:` class assignment
$0OOH4 {
*ZLisq-f T value;
T*8S7l public :
KJS-{ed assignment( const T & v) : value(v) {}
gMZ+kP` template < typename T2 >
a[z$ae7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
LXJ;8uW2y } ;
\Wg_ gA qQ3pe:n? H2Z
e\c 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
GL-b})yy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,uNJz -B8 dIh+h|: 0WKS 4^YE*6z class holder
<}'=@a {
L<iRqayn public :
;!=i|"PG template < typename T >
mN.[bz assignment < T > operator = ( const T & t) const
yZm=#.f {
5}w return assignment < T > (t);
-I6t ^$HA }
Og@{6> } ;
$`%Om WW{ 3OKs?i3A ]jiVe_ OS< 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:
Zo^]y' h6?Z static holder _1;
D:IG;Rsc Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
M=&,+#z<V f)a0 !U 44 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KZ#\ > 而不用手动写一个函数对象。
@- xvdntx AOKC1iD%Y \G)F* 9iM%kY#)W 四. 问题分析
S3WUccv 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。
.,#H]?Wil 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。
j`$$BVZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7Nk|9t 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$)X8'1%6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KUm?gFh P7Qel , 五. 问题1:一致性
]e7?l/N[ 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?|
@^.W|Zh[& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
VlL%dN;
0 QX<x2U struct holder
[.Kp/,JY {
^Mc9MZ) //
|</) 6r template < typename T >
(C).Vj~ T & operator ()( const T & r) const
W\w#}kY {
4*E5@{D return (T & )r;
fn5-Tnsq* }
q TN)2G
} ;
Su?cC/ I_->vC|> 这样的话assignment也必须相应改动:
?YS 3) SA=>9L,2 template < typename Left, typename Right >
M3|G^q:l class assignment
dkCUU {
'6>*J Left l;
)
< U9 Right r;
<Up?w/9 public :
kmt1vV.9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bJD$!*r\%! template < typename T2 >
ysp`(n= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ey4.Hj#T } ;
NIbK3`1 y35~bz^2 同时,holder的operator=也需要改动:
a@qc? >{:hadUH template < typename T >
dY~z6bT assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
p)?6#~9$ {
EEL3~H{( return assignment < holder, T > ( * this , t);
S7PWP<9 }
sO6=w%l^ yrfV&C%=n 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。
r@Jy*2[-Jq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Yb/*2iWX nQ_{IO8/6W return l(rhs) = r;
~) w4Tq 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。
i 61k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4:N*C7P c-Yd> 4+1 template < typename Tp >
#eJ<fU6Da class constant_t
V(DY!f_% {
j4!O,.!T const Tp t;
{)!>e public :
fCJjFL: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[?KGLUmTAI template < typename T >
5~ :/%+F0= const Tp & operator ()( const T & r) const
B,w
ZI4oi* {
O x-eB return t;
emnT;kJ> }
Pn[oo_)s } ;
.#|?-5q/iN Q!U} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}$L63;/H 下面就可以修改holder的operator=了
}(ORh2Ri "z3rH~q72 template < typename T >
NId.TaXh assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5h6o} {
h3k>WNT7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a6e{bAuq }
Q-gVg%'7 mJ k\$/Kh 同时也要修改assignment的operator()
)(-;H|]? gC/ e]7FNr template < typename T2 >
Uza '%R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:Z6j5V;s 现在代码看起来就很一致了。
TSsZzsdr2 %KT}Map 六. 问题2:链式操作
c:9n8skE7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Dpw*m.f 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。
cAEvv[ 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。
.\^0RyJE 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。
Hy[: _E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M%!;5 D5?8`U
m= template < typename T >
n%J=!z3 struct result_1
0x!&> {
@&O4a2+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
HRDpFMA/~ } ;
p.=9[` wLXJ?iy3 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:
U"p</Q V\<2oG template < typename T >
sEdz`F struct ref
vb6EO[e%I {
F1L[3D^- typedef T & reference;
!!^z6jpvn } ;
4Qfsxg template < typename T >
t n5 struct ref < T &>
o"
,8 {
d)YlD]I typedef T & reference;
3 J04 $cD } ;
}:Z A) 7D#y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K -rR)-rI ls]N&!/hq template < typename T >
V<0iYi;4= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
CPP~,E_ {
?";SUku return l(t) = r(t);
UlE%\L0GD& }
3Hom0g,V4 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。
w#9KtW,tt 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=L" 0]4K PFh ^Z L 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
/^BC
Qaj _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
f` uRC-B/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Z,38eQpM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
0d9z8y 最后的布局是:
'Be'!9K*d Add
P#~B@d / \
Vi8A4 Divide 5
:/;/mHG] / \
EE!}$qOR _1 3
[!A[oK9i C 似乎一切都解决了?不。
:-k|jt 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。
`R[ZY!=+ 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。
.Q*X5Fc 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:
[s{! St-uE|8 template < typename Right >
Y$r78h=4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
WVy'f|3; Right & rt) const
~hLan&T {
@dDeOnF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pFd8p@m_2 }
"n!yK 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;"wCBuXcu 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。
i/ilG3m> 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。
_6ZjF>f 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。
LmF ,en5 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。
\beO5]KS< 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?
C8}:z\A_@Z 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:
!LI<%P) ~9dpB>+ template < class Action >
L8QWEFB| class picker : public Action
.gRj^pu
{
_8VP'S= public :
smQ^(S^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Ic#xz;elM // all the operator overloaded
JQ&t"`\k } ;
2d !'9mA i<m(neX[H 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。
Pd*[i7zhC 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:
I0)`tQ+ w
)R5P[b template < typename Right >
JbMTULA picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$1an#~ {
~?Q sr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9oWU]A\k> }
9)q3cjP{< 5AYOM=O]t Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Wy}I"q[~So 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。
<\aeC2~M =Ph8&l7~sp template < typename T > struct picker_maker
ut{T:kT {
XIHN6aQ{X typedef picker < constant_t < T > > result;
_!\d?]Ya } ;
+2~kHrv template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(\9`$ {
e#(Ck{e typedef picker < T > result;
X
W)TI } ;
Kx__&a &XP(D5lf`B 下面总的结构就有了:
Bh>L"'.2 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。
%@/^UE: 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。
J-F".6i5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
G 6sK3K 至此链式操作完美实现。
XIeLu"TSL ~Iu! B
Y ^:eZpQ [, 七. 问题3
;;Q^/rkC 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。
<uH8Fivb `FP?9R6Y template < typename T1, typename T2 >
WNjwv/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mPV<a&U {
kSQ8kU_w+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
rH+OXGoB }
c7Z4u|G Zp_(vOc 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:
d2
^}ooE 3^ Yc% template < typename T1, typename T2 >
IV QH
p struct result_2
U2oCSo5:3N {
Ykbg5Z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
u2V-V#jS } ;
*2'8d8>R%] K"}fD;3 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?
t8Zo9q> 这个差事就留给了holder自己。
^NW[)Dq1< %\As 7io["zW template < int Order >
yzA05 npTl class holder;
m7 =$*1k template <>
GP|=4T}Bf class holder < 1 >
R$awg SE {
IP~!E_e}\ public :
^4y]7p template < typename T >
=8kmFXo struct result_1
US6_5>/ {
092t6D} typedef T & result;
R$a<= } ;
\INH[X#> template < typename T1, typename T2 >
)*|/5wW1 struct result_2
P:qmg"i@3 {
!*IMWm> typedef T1 & result;
~}/Dl#9R! } ;
G7-BeA8 template < typename T >
I$Nh|eM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o_b[ * {
cPGlT" return (T & )r;
|m19fg3u }
"cH RGJG# template < typename T1, typename T2 >
<P9fNBGa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y4T") {
e_vsiT return (T1 & )r1;
%B3~t> }
[}X|&`'i } ;
?mQ^"9^XS &v\F ah U template <>
eE;tiX/ class holder < 2 >
-wlj;U {
0ju1>.p public :
q!c(~UVw template < typename T >
<t%gl5}| struct result_1
wN2+3LY{ {
(z?HyxRT typedef T & result;
]' mbHkn68 } ;
\/-c) template < typename T1, typename T2 >
.J#'k+> struct result_2
OI R5QH {
]n ?x tI typedef T2 & result;
w-jElV } ;
0MQ= Rt template < typename T >
#F*|@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
K,f:X g!: {
mp|pz%U return (T & )r;
-@uFRQt }
b^Hrzn template < typename T1, typename T2 >
idmU.` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?@V R%z {
fS]&?$q return (T2 & )r2;
-H1=N }
f49kf** } ;
NGra/s,9| J=V HN47/]"* 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> >。
WxdQ^#AE 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
I8*VM3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\?bV\/GBR Pms@!yce return l(i, j) = r(i, j);
^<]'?4m] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[^>XRBSm a"~o'W7 return ( int & )i;
^Fk;t return ( int & )j;
L
aTcBcI 最后执行i = j;
V>$( N/1 可见,参数被正确的选择了。
, ,3lH-C :WhJDx`j
.^YxhUH,G :I"CQ
C[Z P-m_], 八. 中期总结
]A4=/6`g?b 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:
Tw~R-SiS`s 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
570Xk\R@M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~{x1/eH 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3F9V,zWtTi gv!8' DKn On C)f 01bCP 2Gyq40 C* `WMP* 九. 简化
6(|mdk`i 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。
N#w5}It 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%V_ XY+o 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:
, c.^"5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+sNS +-*/&|^等
YMGy-]!o 2. 返回引用。
o$_0Qs$ =,各种复合赋值等
! FcGa 3. 返回固定类型。
1=VyD<dNG6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,f03TBD} 4. 原样返回。
OM'iJB6= operator,
8jK=A2pTa 5. 返回解引用的类型。
ET*A0rt operator*(单目)
]l7W5$26 @ 6. 返回地址。
#%,X),%- operator&(单目)
^`H'LD 7. 下表访问返回类型。
$e^"Inhtqp operator[]
[o^$WL?c 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
oRfb4+H& operator<<和operator>>
O[X*F2LC4 g 2Fg 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。
s5,@=(,
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DJ ru|2 'CBwE&AL template < typename Left >
wGHft`Z struct value_return
+U
fw {
3 s\UU2yr template < typename T >
]0i[= struct result_1
L03I:IJ {
%<i sdvF typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b:1B
> } ;
5nPvEN/ kH g|! template < typename T1, typename T2 >
H4Bt.5O* struct result_2
&-/J~b)" {
TtJX(N~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
He_O+[sc } ;
H UJqB0D
? } ;
"jZZ>\ a-5UG#o at>_EiS 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
T*p7[}# $.,PteYK 下面我们来剥离functor中的operator()
j;$f[@0o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,~L*N*ML
zU5@~J return l(t) op r(t)
^C gg1e1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ZllmaI return op l(t)
o HK return op l(t1, t2)
3qV^RW& return l(t) op
]H`wE_2tu return l(t1, t2) op
`(W"wC return l(t)[r(t)]
F"Dr(V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
RXRbW %b 9FEhl~& 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:
Zf M]A) 单目: return f(l(t), r(t));
e.\>GwM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2d[tcn$;h] 双目: return f(l(t));
_ $PeFE2 return f(l(t1, t2));
5N9Cd[4 下面就是f的实现,以operator/为例
`JIp$ 9G6)ja?W struct meta_divide
33`bKKO} {
e`Yj}i*bx] template < typename T1, typename T2 >
h!B{7J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
-O})Y>=} {
$GoS?\G return t1 / t2;
j,rc9 }
8;M,l2pmR{ } ;
\ZnA%hC `=Mk6$%Cs 这个工作可以让宏来做:
5|0}bv O n3e,vP? R #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$#^3>u template < typename T1, typename T2 > \
e{6wFN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_d!sSyk` 以后可以直接用
5?3 v;B6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
E2Sj IR} 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
[w](x (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。。。)
2<7pe@c98 W{Qb*{9 l(Y32]Z 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
2tU3p<[ S5|7D[* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4#t'1tzu# class unary_op : public Rettype
&"u(0q {
7Kym|Zg Left l;
7$7|~k public :
2NFk#_9e~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U["<f`z4\ W3l[a^1d template < typename T >
nANl9;G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fe\'N4 {
^uo,LTq+ return FuncType::execute(l(t));
J^t0M\ }
52^3N>X4X u!xgLf'` template < typename T1, typename T2 >
H28-;>'` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M5[#YG'FlQ {
qY&(O`?m& return FuncType::execute(l(t1, t2));
tzl,r"k3 }
i K@RQi } ;
%B&O+~ 4FnePi~i DKo6lP` 同样还可以申明一个binary_op
qV=O; )~P<ruk>,C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,!SbH class binary_op : public Rettype
; 8VZsh {
`?:{aOI Left l;
/&?ei*z Right r;
va~:Ivl-) public :
7|Vpk&.> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@"cnPLh& r<]^.]3zj template < typename T >
Y&VypZ"G> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~+6#4<M.~ {
C&q}&=3r return FuncType::execute(l(t), r(t));
R||$Wi[$ }
[L7S`Z b`wT*& template < typename T1, typename T2 >
2!f'l'} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bil>;&h {
7ey|~u2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
( 3,7 }
57 Vn- } ;
9U9ghWH8 h1)+QLI aorL ,l 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
AB!({EIi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
T5@t_D>8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+=`w 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。
{3Gj
rE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
yokZ>+jb 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。。。
\#h=pz+jb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Jx3a7CpX 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)
7DW-brd
下面是修改过的unary_op
)W @ PHsM)V+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
NFU=PS$ class unary_op
^[HX#JJ~ {
|bRi bB Left l;
ZZL%5{w_
Y\H4.$V public :
xAsy07J? "|
oW6@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(yu0iXZY }Ny~.EV5^ template < typename T >
I1ibrn struct result_1
yC}x6xG {
g2lv4Tiq- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)P/~{Ci:T& } ;
lr,i5n{6 ?!34qh template < typename T1, typename T2 >
+c'I7bBr struct result_2
Mf:x9# {
F fzY3r+
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wRWKem= } ;
|?fc]dl1] KueI*\ p template < typename T1, typename T2 >
iow8H' F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=66,$~g{ {
w68VOymD/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
v2#qs*sW8 }
ku5g`ho X<"#=u( template < typename T >
qmpU{fs typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:;x#qtv~Iz {
9e1KH' return OpClass::execute(lt(t));
K)oN^ }
A`1/g{Ha \?\q0o<V$ } ;
ffQ&1T< HLt;1:b )ULxB'Dm 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
%hzNkyD)Y 好啦,现在才真正完美了。
*!(?=9[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
p4zV<qZ>e q->46{s| template < typename Right >
fI(H
:N picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qoD
M!~ {
W/R-~C e return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Yc'7F7.<6 }
785Y*.p 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。
g>R md[!/ K>$od^f%c KK*"s^L 4a~9?}V: V/!8q`lYNJ 十. bind
mk~Lkwl 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。
!*xQPanL 先来分析一下一段例子
Ts:pk WS0RvBvb Wm ?RB0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
BPKeG0F7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ex2*oqAdX bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ih95&HsdC 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。
c~Hq.K$d 我们来写个简单的。
(iiyptJ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
h^0!I TL ^ 对于函数对象类的版本:
{4{ACp dDk<J;~jGJ template < typename Func >
#6JCm!s struct functor_trait
7QRtNYo#\ {
{ByT,92 typedef typename Func::result_type result_type;
VL<)d- } ;
IV:Knh+
? 对于无参数函数的版本:
ji2if.t@ G>{;@u template < typename Ret >
FyQ^@@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
)P.|Xk:r {
B|~\m~ typedef Ret result_type;
D`.CXFI+U } ;
Efw/bTEg 对于单参数函数的版本:
|xaA3UA ZD0Q<8% template < typename Ret, typename V1 >
L+QEFQ:r5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$y> J= {
r jL%M'; typedef Ret result_type;
U07n7`2w } ;
Nr7MSFiL 对于双参数函数的版本:
p<6pmW3 z{^XU"yB template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1}!f.cWV( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=RUKN38 {
.x1EdfHed/ typedef Ret result_type;
*Qg/W?"m } ;
Rm *"SG 等等。。。
ZWVcCa3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
37!}8 Xf9VW}`*8 template < typename Func >
KFC zf_P! struct func_return
f5/ba9nI {
'F[Q E9]* template < typename T >
c:~o e struct result_1
H,=??wN {
W?R$+~G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
88)0Xi|]KP } ;
-acW[$t dmrM %a}W- template < typename T1, typename T2 >
m.EWYO0XQ struct result_2
m&|?mTo>m {
JVTG3:zD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x_(B7ob } ;
E9226 } ;
[?Aq#av fX} dh9 C2eei're 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v=SC* -_pI:K[ template < typename Func, typename aPicker >
0t*q5pAG". class binder_1
~"}-cl, {
D@d/O Func fn;
bUz7!M$ aPicker pk;
R0\E?9P public :
}[l`R{d5q> XRj<2U5 template < typename T >
RpS'Tz} struct result_1
tq>QZEg {
5oWR}qqFK typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+l&ZN\@0X } ;
A@du*5>( HK5\i@G+< template < typename T1, typename T2 >
A*~zdZ p struct result_2
M.!U;U<? {
=?T'@C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oe4Fy}Y_; } ;
a{69JY5 *wyaBV?*K binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(K>5DU )MW.Y template < typename T >
!lL21C6g+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D`r:` {
^B>
4:+^ return fn(pk(t));
+:wOzTUN }
Z]":xl\7 template < typename T1, typename T2 >
x"5/1b3aq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"DfvoQ P {
^0A'XCULG return fn(pk(t1, t2));
S#_i<u$$ }
do7 [Nj } ;
^ ,U9N TpuN[Y C-m
OtI 一目了然不是么?
u0#q)L8 最后实现bind
D*DCMMp=0 4U~[8U}g /) MzF6 template < typename Func, typename aPicker >
'X"@C;q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QrHI}r {
IdUMoLL? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8@|+-)t }
{(Drw~/@ c*9RzD#Zj 2个以上参数的bind可以同理实现。
tB'F`HM:mq 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。
x0?8AG% wtndXhVC4> 十一. phoenix
Gc<J x|Q7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5qGRz"\p~ kb Fr for_each(v.begin(), v.end(),
c1'OIK C (
"gfy6m do_
'bN\bbR [
:\NqGS=< cout << _1 << " , "
pj6Q0h) ]
A5Qzj]{ba .while_( -- _1),
tMad
2,: cout << var( " \n " )
C=t:0.:PJ )
$h`?l$jC(@ );
4^1{UlCop P>z k 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:
[9u/x%f( 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
:(c2YZ
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l[.*X 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6+_)(+c E<1^i;F .;u(uB;J6 template < typename Cond, typename Actor >
{:$0j|zL1 class do_while
4d)w2t?H% {
OY*BVJ^ Cond cd;
GrGgR7eC#P Actor act;
C0[Rf.* public :
!u.{<51b template < typename T >
,--/oP struct result_1
)NGBA."t {
z%Ywjfn' typedef int result_type;
C"PN3>x}j } ;
5YUn{qtD 4f~CG
r do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/7De.O~H 8RbtI4 template < typename T >
JAj<*TB.% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.J#xlOa- {
ez%RWck do
"ZEJL.Wy {
<1.].A@b* act(t);
{ dhuvB }
XA5gosq while (cd(t));
zkYlIUD return 0 ;
"Nj(0& }
81V,yq] } ;
)fP,F( ,Ej2]iO\7 W}EI gVHs 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"\Jq2vM 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
r+3V+:f 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
3}= .7qm 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
k$y(H;XA 下面就是产生这个functor的类:
.qi$X!0 2/sD#vC J4 .C"v0a template < typename Actor >
qEX2K^y'4" class do_while_actor
.%+'Ts#ie {
quN7'5ZC[ Actor act;
YN_#x public :
!p >a,8w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
E0$UoP
AT}}RE@vq template < typename Cond >
A3*ti!X<6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
F8Z<JcOI } ;
Q~G+YjM3 91r9RG> 9"52b9U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
F7^8Ej9*a 最后,是那个do_
O*d&H;; *_`T*$ h?j;*|o- class do_while_invoker
j WLZ!a3+ {
Bwjd/id q public :
qF`;xa%,} template < typename Actor >
!CtY.Lp do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
o+;=C@,' {
\=Af AO@ return do_while_actor < Actor > (act);
zT#36+_? }
V9-pY/v9 } do_;
E:V&:9aQ@ !H{)L@f 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Msn)jh 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;38W41d{ 最后来说说怎么处理break和continue
:^0g}8$< 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
y$r^UjJEO 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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