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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Jb QK$[z"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?b;2 PH"  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, (~GQncqa  
C^J<qq &  
=-h^j  
Y[{:?i~9,  
  class filler Ie.*x'b?y  
  { AW]\n;f  
public : D.K""*ula  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \MP~}t}c  
} ; W [ l  
.XJ'2yKof  
7n7Xyb  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XX8HSw!w  
Q^(CqQo!<  
kxMvOB$  
paqGW]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *N">93:  
=;rLv7(a  
SqM>xm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0q}i5%m7  
Z0,jg)sA4  
V}jGxt0  
K*/oWYM]  
二. 战前分析 +A| Bc~2!  
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。 EoAr}fI  
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 Q{l,4P  
bA^uzE  
_~<sb,W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e"E8BU  
  /* --------------------------------------------- */ $.PRav  
vector < int *> vp( 10 ); RM;a]g*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g#5R|| r  
/* --------------------------------------------- */ }"D;?$R!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?I}RX~Tgg  
/* --------------------------------------------- */ fVbjU1N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $n\Pw  
  /* --------------------------------------------- */ ]auvtm- [  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QAs)zl0  
/* --------------------------------------------- */ fAs b:P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U,Z\)+-R  
|Y7SP]/`gB  
Q5,zs_j  
3\7MeG`tl  
看了之后,我们可以思考一些问题: '+88UFSq5  
1._1, _2是什么? $ev+0m_  
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。 Bqf(6\)F  
2._1 = 1是在做什么? w*F[[*j@.  
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。 ;wn9 21r  
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。 pY31qhoZ.  
d GUP|O  
0AQ azhm  
三. 动工 #])"1fk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  Rb6BY-/J  
Pb5yz-?  
9\Ii$Mp  
[LYO'-g^F#  
template < typename T > F%w! I 9  
class assignment ,lZ19B?WP  
  { eh86-tQI~(  
T value; X +`Dg::  
public : dY 8 H2;  
assignment( const T & v) : value(v) {} FM {f{2j  
template < typename T2 > $L*gtZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q0.!T0i  
} ; w1/QnV  
oD2:19M@p  
_{[6hf4p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [D"6&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z|#*c5Y9w  
?P kJG ,~  
wC1pfXa  
_*mn4n=  
  class holder P5Xp #pa  
  { AyE*1 FD  
public : .S k+"iH5  
template < typename T > %2QGbnt_*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I9X \@ lTf  
  { @6;OF5VsQ  
  return assignment < T > (t); `<7\Zl  
} B/a gW  
} ; [JOa^U=  
yGa0/o18!?  
(?z?/4>7<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @%4'2b  
cYSn   
  static holder _1; =H{<}>W'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4Mt3<W5  
R@c])\^]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )OI}IWDl  
而不用手动写一个函数对象。 kckRHbeU  
,GSiSn  
K9N31'  
_^iY;&  
四. 问题分析 *!QmYH5r0  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ip t;NlR  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 1eI*.pt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @Jd&[T27Lr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )!8q JQD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T`# nn|  
yYz{*hq  
五. 问题1:一致性 |` T7}U  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /~,*DH$)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L3eF BF/  
fFJ7Y+^  
struct holder ex>7f%\  
  { 9\8ektq}Z  
  // V(ELrjB0  
  template < typename T > xlv(PVdn  
T &   operator ()( const T & r) const Gu$/rb?  
  { cH_qHXi[G  
  return (T & )r; +`d92Tz  
} |f_'(-v`E  
} ; c.>f,vtcn  
>Na.C(DZ  
这样的话assignment也必须相应改动: &M|rRd~*  
/stvNIEa  
template < typename Left, typename Right > 8a6.77c  
class assignment SdnnXEB7  
  { "51/,D  
Left l; 6ALjM-t=V  
Right r; B- @bU@H  
public : +$C9@CZM9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cu@q*:'  
template < typename T2 > K~:SLCv E%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %n$f#Ml_r  
} ; [{Wo:c9Qq1  
6FDj:~  
同时,holder的operator=也需要改动: "](Q2  
wR_mJMk_  
template < typename T > <zXG}JuL@T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const / &Z8g4vc  
  { "L.k m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B EwaQvQ!  
} 7;Ze>"W>  
&$s:h5HoX  
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+!U.:-yz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4b<|jVl\  
;!f='QuA  
return l(rhs) = r; |uy@v6  
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。 n n F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6%V:Z  
0(i3RPIj\  
template < typename Tp > .u mqyU~  
class constant_t `R0~mx&6G  
  { y A5h^I  
  const Tp t; lITd{E,+r  
public : 82FEl~,^E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3w^W6hN)  
template < typename T > syu/"KY^!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (rFkXK4^J  
  { faOiNR7;h  
  return t; dEYw_qJ2  
} 4D&L]eJ  
} ; H!Gw@u]E  
$7YZ;=~B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gw)z*3]~s  
下面就可以修改holder的operator=了 6wpW!SWD  
R+.4|1p  
template < typename T > k2Cq9kQq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XoD:gf  
  { ^?{&v19m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2#NnA3l]x%  
} ObM/~{rKx  
Xc[ym  
同时也要修改assignment的operator() IhzY7U)}T  
ou0TKE9 _  
template < typename T2 > (-yif&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "]jN'N(.  
现在代码看起来就很一致了。 G+#bO5  
tD`^qMua  
六. 问题2:链式操作 r )~?5d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XHv m{z=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6n/=n%US  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 L{~ ]lUo  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ft7M9<#v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n ^9?(a4u  
8(j]=n6 r  
template < typename T > :.=:N%3[  
struct result_1 y9mV6.r  
  { ], Bafz)4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2{RRaUoRb  
} ; bbq`gEV  
OybmyGHY  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &'`C#-e@  
2MB>NM<xO  
template < typename T > ajkV"~w',|  
struct   ref Q"s6HZ"YI  
  { Xc+YoA0Ez  
typedef T & reference; xJ<RQCW$  
} ; I]n X6=j5  
template < typename T > a;dWM(;Kw  
struct   ref < T &> Yt*NIwWr  
  {  6 wd  
typedef T & reference; '{0O!y[H6  
} ; P'iX?+*  
1<~n2}   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K'2N:.D:  
j&dCP@G  
template < typename T > ()j)}F#Z`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,X|FyO(p  
  { @[joM*U  
  return l(t) = r(t); w}6~t\9D  
} \>4>sCC  
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。 UxMy8} w!y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #&uajo  
*DcIC]ao[  
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 POm;lM$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -J!n7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S7J.(; 82  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D(Z#um8n  
最后的布局是: y}FG5'5$13  
                Add xN$V(ZX4  
              /   \ fFVQu\  
            Divide   5 hQ>$ "0K  
            /   \ B t3++ Mj  
          _1     3 JK,^:tgm  
似乎一切都解决了?不。 ~i?Jg/qcxN  
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。 [Cd#<Te3  
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。 RPMz&/k  
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: n[y=DdiKGS  
?lqqu#;8  
template < typename Right > uFmpc7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b i-Am/9  
Right & rt) const k~;~i)Eg  
  { 1xtS$^APcd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $Vp&7OC]  
} ~BTm6*'h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sAO/yG  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )( YJ6l  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Z  OAg7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 fWJOP sp*/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -mO<(wfV>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? x$Wtkb0<  
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: StR)O))I  
~Gc@#Msj  
template < class Action > Y: C qQ  
class picker : public Action ej7N5~!,s  
  { 6}@T^?  
public : UCmJQJc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .FYRi_Zd  
  // all the operator overloaded h+d k2|a  
} ; )y!gApNs"  
s,C>l_4-  
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。 s(5(zcBK  
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: ?N+pWdi  
_ZWU~38PM  
template < typename Right >  eJ[+3Wh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X`Lv}6}xT  
  { 4`5W] J]6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZHwN3  
} |]:6IuslJ  
q 7W7sw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V[^AV"V  
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。 `nII@ !  
K\RMX?YsP  
template < typename T >   struct picker_maker C<QpUJ`k  
  { 7!o#pt7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1A(f_ 0,.Q  
} ; }>f%8O}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ozulp(8*  
  { 3 ?gfDJfE  
typedef picker < T > result; |J-tU)|1vl  
} ; $D^27q:H  
_MQh<,Z8  
下面总的结构就有了: 9l[C&0w#\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @d5t%V\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 BVv-1$ U^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o|n+;h  
至此链式操作完美实现。 7 mA3&<&q  
~s?y[yy6i  
DjZTr}%q  
七. 问题3 blG?("0!  
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。 KKg\n^  
:[PA.Upi  
template < typename T1, typename T2 > hOqNZ66{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rCGKE`H  
  { Q[!?SSX%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v!S(T];)  
} ykx13|iR  
KLj/,ehD !  
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: I_Gm2 Dd  
INCanE`+  
template < typename T1, typename T2 > !t)uRJ   
struct result_2 {)Zz4  
  { iF:NDqc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +5GC?cW  
} ; +Z9ua%,3%  
4dz Ym+vJm  
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? (:+Wc^0  
这个差事就留给了holder自己。 ! }eq~3  
    M.$=tuUL  
925T#%y  
template < int Order > 5}]gL  
class holder; |c$*Fa"A  
template <> DM,;W`|6%  
class holder < 1 > Q\^BOdX^`  
  { tnX W7ej^  
public : tuo'Uk)  
template < typename T > =xH>,-8}  
  struct result_1 zyK11  
  { Qc 1mR\.5  
  typedef T & result; % 5!Y#$:{o  
} ; : T4ap_Ycq  
template < typename T1, typename T2 > v49 i.c9  
  struct result_2 1 !.P H   
  { I=E\=UTG,5  
  typedef T1 & result; nwDW<J{f|U  
} ; ^sJp!hi4=)  
template < typename T > U|+`Eth8(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ccW{88II7w  
  { li`  
  return (T & )r; p2GN93,u@P  
} q~\[P4m  
template < typename T1, typename T2 > p|r>tBv?x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `Z`o[]%  
  { PB:r+[91  
  return (T1 & )r1; ;UQ&yj%x  
} {mHxlG)  
} ; =*WfS^O  
taSYR$VJ  
template <> aTLr%D:Ka  
class holder < 2 > p AtxEaXh  
  { ]`@< I'?,X  
public : m`,h nDp  
template < typename T > (bogAi3<F  
  struct result_1  ZN;fDv  
  { ;Ac!"_N?7  
  typedef T & result; zL+M-2hV  
} ; yA<\?Ps  
template < typename T1, typename T2 > I]~UOl  
  struct result_2 i:^ 8zW  
  { *pGbcBQ  
  typedef T2 & result; y(r(q  
} ; `b5pa`\4  
template < typename T > Ed"p|5~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;uU 8$  
  { 4=;`\-7!  
  return (T & )r;  %B#8  
} <*4r6UFR  
template < typename T1, typename T2 > gn${@y?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @%As>X<3t  
  { ,xC@@>f  
  return (T2 & )r2; =NL(L  
} 3{- 8n/4 k  
} ;  9\R+g5  
v$|cF'yyF=  
yu'@gg(  
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> >。 O/f+B}W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ar$ Am  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y-:d`>b>\  
(Mt-2+"+  
return l(i, j) = r(i, j); f@xjNm*'Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &m@DK>  
v}"DW?  
  return ( int & )i; :AC(  \  
  return ( int & )j; j{NcDe pLn  
最后执行i = j; %y\  
可见,参数被正确的选择了。 gs=(h*  
<~.1>CI9D3  
k Rp$[^ma  
}xy[ &-dh  
6.QzT(  
八. 中期总结 .u9,w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0qo :M3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D +9l$**a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *f+DV[DF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <a%RKjQvT  
{cAGOxwd  
8<X; 8R  
b,RQ" {  
P?YcZAJT*  
IaR D"oCH  
九. 简化 nTPq|=C  
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。 xAAwH@ +  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 USyOHHPW@  
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: 69{q*qCW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vHx[:vuq:  
  +-*/&|^等 A]s|"Pav,  
2. 返回引用。 ^9?IS<N0]  
  =,各种复合赋值等 q{+Pf/M5  
3. 返回固定类型。 A>J,Bi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I(:d8SF  
4. 原样返回。 um1xSf1Xv  
  operator, A#Jx6T`a  
5. 返回解引用的类型。 #?RT$L>n  
  operator*(单目) i~EFRI@  
6. 返回地址。 |jTRIMj%,_  
  operator&(单目) : ]~G9]R`  
7. 下表访问返回类型。 ~myY-nEY  
  operator[] ^1,VvLA+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HO9w"){d$  
  operator<<和operator>> c`_[q{(^m  
nHF%PH#|o  
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。 IkJ-*vI6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2umgF  
96S#Q*6+R  
template < typename Left > S/7?6y~  
struct value_return QNgfvy  
  { 4Yya+[RY  
template < typename T > 8~8VoU&  
  struct result_1 #\$AB_[ot>  
  { y^hCO:`l3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p`06%"#  
} ; 1gDsL  
@PyZ u7'  
template < typename T1, typename T2 > QlK]2r9  
  struct result_2 JY6^pC}*  
  { :c`Gh< u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vAjvW&'g  
} ; (E]q>'X  
} ; ~~X-$rtU  
i5jsM\1j  
[^2c9K^NK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0hM!#BU5K  
R>n=_C  
下面我们来剥离functor中的operator() ($r-&]y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $irF  
Ud'/ 9:P  
return l(t) op r(t) `ehcj G1nY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \d}>@@U&  
return op l(t) .h[yw$z6  
return op l(t1, t2) LF\HmKM,  
return l(t) op bOS; 1~~  
return l(t1, t2) op X6SWcJtSw  
return l(t)[r(t)] J>p6')Y6~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nv/'C=+L  
$ucA.9pJ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: M A  
单目: return f(l(t), r(t)); E]dmXH8A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oA]rwa UX  
双目: return f(l(t)); aV`_@F-8  
return f(l(t1, t2)); g=]VQ;{  
下面就是f的实现,以operator/为例 VH7nyqEM  
![9um sx  
struct meta_divide Eohv P[i  
  { ?]PE!7H  
template < typename T1, typename T2 > b ]u01T-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %+HZ4M+hV  
  { yU'<b.]  
  return t1 / t2; <S68UN(Ke  
} 0Tq=nYZA  
} ; 2$s2u;  
=C 7WQ  
这个工作可以让宏来做: fv/Nf"  
qvG@kuz8g5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4Be'w`Q {  
template < typename T1, typename T2 > \ `R6dnbH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R]<N";-  
以后可以直接用 jiqE^j3;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H?_>wQj&  
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 sFV&e->AN\  
(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。。。) xTg=oq  
N`et]'_A}  
ce:p*  
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 "kd)dy95H  
" `FcW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jIi:tO9G^,  
class unary_op : public Rettype wGg_ vAn  
  { FS^~e-A  
    Left l; Ra/Pk G-7  
public : VDTt}J8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7m:ZG  
(NC]S  
template < typename T > b|oT!s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #gsJ tT9  
      { cPy/}A  
      return FuncType::execute(l(t)); "."ow|  
    } |wINb~trz  
qV7 9bK  
    template < typename T1, typename T2 > }\0ei(%H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g+A>Bl3#  
      { O+OUcMa,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yhte&,D"  
    } n#^ii/H  
} ; L@s_)?x0  
-}(2}~{e(  
l}SHR|7<  
同样还可以申明一个binary_op o3YW(%cYR  
C?j:+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [h63*&  
class binary_op : public Rettype Z7XFG&@6  
  { gVNoC-n)  
    Left l; F.),|t$\  
Right r; s@IgaF {  
public : Z\3~7Ek2m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,pIh.sk7s*  
\{ve6`7Rn  
template < typename T > lFl(Sww!\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LwYWgT\e  
      { QQJf;p7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T~L&c  
    } dTjDVq&Hz  
"+E\os72|  
    template < typename T1, typename T2 > T@A Qe[U'v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]I_*+^?tI  
      { BP}@E$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~7an j.  
    } "VDMO^  
} ; _b$ yohQ  
?lML+  
)k;;O7C 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 ,l Y4WO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $<AaeyR!N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }R11G9N.  
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。 T*nP-b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :bm%f%gg  
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。。。 $,yAOaa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L7hRFf-o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2vWn(6`  
下面是修改过的unary_op Q8MIpa!:  
7Ja*T@ !h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f7y.##WG  
class unary_op v2_` iwE  
  { J#t-." f6^  
Left l; 6tFi\,)E  
  =r*Ykd;W|E  
public : sQe GT)/|  
Pt f(p`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a>x6n3{  
 /y wP 0  
template < typename T > e[16 7uU  
  struct result_1 vd)zvI  
  { Q;J( 5;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?xrOhA9  
} ; 7B)1U_L0H  
5VJe6i9;  
template < typename T1, typename T2 > =J4|"z:  
  struct result_2 1X&.po  
  { G:p85k `  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0Ni{UV? k  
} ; 8xg^="OJ  
1)MDnODJ  
template < typename T1, typename T2 > MXa^ g"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /-,\$@J5)  
  { M(zZ8#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9 h?'zyX B  
} a eeor  
>=|p30\b  
template < typename T > Rq%Kw > {&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J|].h  
  { e"52'zAV-  
  return OpClass::execute(lt(t)); (6 Od   
} marZA'u%B1  
Z Cjw)To(  
} ; U2A 82;Z  
L-!1ybB^  
S YDE`-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r:;.?f@  
好啦,现在才真正完美了。 F,{mF2U*$  
现在在picker里面就可以这么添加了: .z.4E:Iq  
Be=rBrI>  
template < typename Right > CF2Bd:mfZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :Ys~Lt54  
  { S.)Jp -&K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2Jio_Hk  
} ]Ob|!L(  
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。 C!*.jvhT  
G %6P`:  
hg(<>_~  
6oNcj_?7?q  
P0jr>j@^-  
十. bind =i&,I{3  
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。 z.!N|"4yr  
先来分析一下一段例子 L_NiU;cr%  
CMaph  
52dD(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ylKK!vRHT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v$W[(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J6AHc"k.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `(sb  
我们来写个简单的。 R<Lf>p>_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `daqzn  
对于函数对象类的版本: wOl?(w=|  
WXl+w7jr  
template < typename Func > )&Oc7\J,  
struct functor_trait \ph.c*c  
  { u] };QR  
typedef typename Func::result_type result_type; =O![>Fu5  
} ; t82'K@sq  
对于无参数函数的版本: BzP,Tu{,  
&~ y)b`r  
template < typename Ret > cKe%P|8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C/Khp +  
  { )ODF6Ag  
typedef Ret result_type; ]~KLdgru_  
} ; Jpj=d@Of70  
对于单参数函数的版本: vRmn61  
jdP )y]c  
template < typename Ret, typename V1 > LdV&G/G-#D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S{rltT-  
  { iqQT ^  
typedef Ret result_type; 8w&-O~M  
} ; UJ)pae  
对于双参数函数的版本: 2gPqB*H  
d]pb1ECuu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '7-Yo Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %w*)7@,+-  
  { fkBL`[v)4  
typedef Ret result_type; hM Dd*<%l  
} ; 4^tSg#!V{  
等等。。。 XH"+oW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d,b4q&^X8  
5^u$zfR  
template < typename Func >  ?pTX4a&>  
struct func_return $zM shLT  
  { mll :rWC)  
template < typename T > _h~ksNm5u  
  struct result_1 0 =j }`  
  { qN)y-N.LI(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~#A}=, 4>  
} ; +jGHR& A t  
~&i4FuK  
template < typename T1, typename T2 > {AL EK   
  struct result_2 n qcq3o*B  
  { W)In.?>]W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ke\\B o,  
} ; HTJ2D@h  
} ; 7K1-.uQ  
mL{P4a 1xf  
 `Y#At3{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5Q?Jm~H9  
C82_ )@96  
template < typename Func, typename aPicker > `@~e<s`j  
class binder_1  Y'iX   
  { I0Pw~Jj{  
Func fn; K4c:k; V  
aPicker pk; Jz}nV1G(jz  
public : #DTKz]i?  
rs&]46i/p  
template < typename T > q$Gs;gz^(  
  struct result_1 B0fOAP1  
  { MtLWpi u@[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z/#_Swv  
} ; w,LtQhQ  
CLR1 CGnn7  
template < typename T1, typename T2 > O VV@  
  struct result_2 m[9.'@ ye  
  { : \+xXb{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3S0.sU~_U  
} ; U0~_'&Fe  
?+yr7_f3*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _R4}\3}!  
XE}gl&\  
template < typename T > 22`^Rsb,6L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3o<d= @`r  
  { ) r2Y@+.FN  
  return fn(pk(t)); ^X=Q{nB  
} y+k_&ss  
template < typename T1, typename T2 > !#tVQ2O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &`"DG$N(  
  { $*yYmF  
  return fn(pk(t1, t2)); *]6g-E?:@  
} D'"  T'@  
} ; BuJo W@)  
NB-dlv1  
oxwbq=a6yV  
一目了然不是么? [2%[~&4  
最后实现bind bz4Gzp'6k  
Hq3|>OqC2Q  
K$CC ~,D  
template < typename Func, typename aPicker > zC?' Qiuh*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @,vmX z  
  { DD| 0?i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sZ.<:mu[  
} (m~>W"x/  
= tv70d'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jh5QIZf=  
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。 ?YhDjQs  
rPV Q#iB  
十一. phoenix  (I[_}l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZoW1Cc&p  
H?$dnwR  
for_each(v.begin(), v.end(), xEb>6+-F@  
( B=_w9iVN  
do_ o`U}u qrO  
[ ZlT }cA/n  
  cout << _1 <<   " , " pu-HEv}]a|  
] eV;r /4  
.while_( -- _1), 4>JSZ6i#n  
cout << var( " \n " ) Kkvc Zs'4m  
) L 4By5)  
); o3J#hQrl  
H;Wrcf2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: O[@!1SKT0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor xQoZ[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u?osX;'w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L\:|95Yq  
VUb>{&F[  
q6zVu(  
template < typename Cond, typename Actor > GABZsdFZ!  
class do_while xL}i9ozZ  
  { w^yb`\$  
Cond cd; l45/$G7  
Actor act; LUOjaX  
public : JGs: RD'  
template < typename T > --yF%tRMP  
  struct result_1 h\s/rZg=r  
  { 2g.lb&3W  
  typedef int result_type; _&<n'fK[  
} ; 5mH [|_  
_^NX`<&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} > p`,  
inh0p^  
template < typename T > wk(25(1q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8-Abg:)  
  {  |/Nh#  
  do (q)}`1d'  
    { 7]=&Q4e4  
  act(t); #'L<7t K  
  } i8iT}^  
  while (cd(t)); ZU4=&K  
  return   0 ; v"*r %nCi  
} J_Lmy7~xbD  
} ; 7! O"k#  
Z,&O8Jelf  
|OeyPD#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _v!7 |&\  
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。 X+X:nL.t  
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。 yD\q4G  
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。 1w,_D.1'  
下面就是产生这个functor的类: c<lp<{;  
uD\R3cY  
crmQn ^4\  
template < typename Actor > -hd  
class do_while_actor c&['T+X  
  { c_/BS n  
Actor act; 5Rbl.5. A  
public : FP@_V-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N$fP\h^AR  
'gwh:  
template < typename Cond > (tK_(gO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sh/ ,"b2!P  
} ; |G j.E  
_@5Xmr  
_3/u#'m0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L&\W+k  
最后,是那个do_ ym;]3<I?I[  
l*CulVX  
g2OnLEF]s  
class do_while_invoker ,@*5x'auK  
  { ]_KWN$pd  
public : vYgJu-Sl  
template < typename Actor > /[R=-s ;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const inu.U[.  
  { HQ-[k$d W4  
  return do_while_actor < Actor > (act); wL;OQhI  
} cVi_#9u"  
} do_; *G"hjc$L  
X3:1KDVsV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "~r<ZG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t]xz7VQ  
最后来说说怎么处理break和continue &3vm @  
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。 hY)zKX_r  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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