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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :8@eon}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zlh 2qq  
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, S@S4<R1{\  
2 'D,1F  
/Z!$bD  
5/i/. 0?n  
  class filler 0bc>yZ\R  
  { "+Ys}t~2  
public : _u u&?<h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3N+B|WrM  
} ; j[FB*L1!D  
b]Kb ~y|  
9L3P'!Z  
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: WLw i  
eyp_.1C~  
IDD`N{EA  
2yZ~j_AF[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m ie~. "  
XTk :lzFH  
|2n*Ds'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 im9EV|;  
WAR!#E#J7  
$'_Q@ZBq  
xgj'um  
二. 战前分析 p-)@#hE  
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。 pX*E(Q)@!  
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 3D!7,@&>3  
$ta JVVF  
4&%H;Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \}u/0UF97  
  /* --------------------------------------------- */ (Cq 38~mR  
vector < int *> vp( 10 ); p{W Amly  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yufw}Lo-  
/* --------------------------------------------- */ +J;b3UE#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +;,J0,Yn  
/* --------------------------------------------- */ WQ.{Ag?1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t?)]xS)  
  /* --------------------------------------------- */ %mU$]^Tw(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1@ &J"*  
/* --------------------------------------------- */ dmv0hof  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &08dW9H  
Lb<IEy77\  
x|Pz24yP9  
IemhHf ^l  
看了之后,我们可以思考一些问题:  4q7H  
1._1, _2是什么? 4|I;z  
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。 ;r~1TUKb  
2._1 = 1是在做什么? %saP>]o  
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。 }qoId3iY!7  
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。 r(Z?Fs/  
)4s7,R  
"(p/3qFY  
三. 动工 7kA+F +f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~vA8I#.  
KU{zzn;g  
sb3z8:r  
`MCtm(<  
template < typename T > 3fpaTue|x  
class assignment ]+a~/  
  { I3r")}P  
T value; O;V^Fk(  
public : ~xc/Dsb$  
assignment( const T & v) : value(v) {} &[j9Up'   
template < typename T2 > ')yYpWO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Vj1V;dHv  
} ; ~}d\sQF .  
$M0l (htR  
.57F h)Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "q=ss:(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?SO!INJ  
8%YyxoCH  
M=ag\1S&ZF  
 "$J5cco  
  class holder Yy]TU} PY  
  { 7BwR ].  
public : : OjmaP  
template < typename T > YIZu{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {{_v.d~1  
  { RFFbS{U*  
  return assignment < T > (t); edcz%IOM(  
} ,ZrR*W?iF  
} ; uqI'e_&=&5  
p< 0=. ~  
>?ar  
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: Hf1b&8&:K  
f_LXp$n  
  static holder _1; \<xo`2b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )16+Pm8  
5Uy *^C7M^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UY({[?Se  
而不用手动写一个函数对象。 LY)Wwl*wc  
S *J{  
J@<f*  
%(6+{'j~#  
四. 问题分析 W)]&G}U<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p$x>I3C(\  
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。 I8T*_u^_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ah@e9`_r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [Y.JC'F#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g$"x,:2x{  
'-n Iy$>  
五. 问题1:一致性 F !OD*]  
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?| `^on`"\{u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :6)!#q'g  
\nuz l   
struct holder 3_boEYl0  
  { Y?0x/2<  
  // JBOU$A ~  
  template < typename T > }aa]1X(u  
T &   operator ()( const T & r) const /g9^g(  
  { R)$]r>YZF  
  return (T & )r; <Z_\2 YW A  
} ;@gI*i N"  
} ; cL.>e=x$  
m1]/8{EC7  
这样的话assignment也必须相应改动: o%z^@Cq  
RL]$"  
template < typename Left, typename Right > Xg1TX_3Ml  
class assignment a_ [+id  
  { 4Wa$>vz  
Left l; l:u1P  
Right r; IDqUiN  
public : vR5X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1|>vk+;1h  
template < typename T2 > ;O~FiA~`c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F g):>];<9  
} ; ('j'>"1H  
z(O*DwY#  
同时,holder的operator=也需要改动: x30|0EHYl[  
A0;{$/  
template < typename T > fU%Ys9:wU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =s'H o  
  { {|<r7K1<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7.2!g}E  
} Zs3xoIW7Ai  
;QCGl$8A  
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。 =u0a/2u|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VJW8%s[  
@V1FBw9S!@  
return l(rhs) = r; Ygg(qB1q  
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。 QKvaTy#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uX{g4#eG  
TPkP5w  
template < typename Tp > A~k: m0MX  
class constant_t 7TypzgXNe  
  {  vmfFR  
  const Tp t; [4B (rra  
public : vfhoN]v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} glM42s  
template < typename T > S ;8=+I,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <~v4BiQ3l^  
  { 6MU;9|&  
  return t; +:70vZc:V@  
} A>S7Ap4z>  
} ; 7oUo[  
Rw[!Jq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {(F}SF{  
下面就可以修改holder的operator=了 aWLA6A+C&  
&\6(iL  
template < typename T > SLNOOEN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]0%{ IgB  
  { F`,bFQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  myOW^  
} ^Dfqc-]  
A93(} V7I  
同时也要修改assignment的operator() 6wq%4RI0  
p`U#  
template < typename T2 > lq`7$7-4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @V Tw>=94  
现在代码看起来就很一致了。 Vz!{nL0Q(  
MDd 2B9cy[  
六. 问题2:链式操作 I7|a,Q^f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ev/)#i#s{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 R&P^rrC@B5  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ?aTC+\=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 CJ)u#PmkJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *?Wr^T  
]eFNR1<OP  
template < typename T > km lb,P  
struct result_1 a #p`l>rx  
  { /Q#eP m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l 8GAZ*+  
} ; KiC,O7&<  
c1*^ \   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "8(8]GgYx  
XIM?$p^  
template < typename T > YxU->Wi]G  
struct   ref ~\u>jel  
  { Z~|%asjFE  
typedef T & reference; ~e){2_J&n  
} ; yC|odX#  
template < typename T > w`#9Re  
struct   ref < T &> SwrzW'%A  
  { B*QLKO:)i  
typedef T & reference; i#4E*B_-  
} ; 2#UVpgX?  
vZ=dlu_t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u^VQwu6?G  
d] E.F64{  
template < typename T > += gU`<\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const we*E}U4  
  { >w\3.6A  
  return l(t) = r(t); 7vGAuTfi/@  
} Yc5) ^v  
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。 EF 8rh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w5Ucj*A\  
U}<zn+SI#V  
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 $Nj'_G\}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: />PH{ l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8N#.@\'kz.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >7W8_6sC<  
最后的布局是: Di$++T8"  
                Add [$\VvRu%  
              /   \ :FS~T[C;  
            Divide   5 ~"R;p}5 "  
            /   \ ukD:4s v  
          _1     3 l]IQjjJ`  
似乎一切都解决了?不。 W7T2j+]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *tDxwD7  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  .^rs VNG  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =`V9{$i  
S^i<_?nwg  
template < typename Right > MP Q?Q]'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bD 1IY1  
Right & rt) const 8}Maj  
  { i^}DIx{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :pP l|"  
} $f6wmI;<y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  ~}K$z  
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。 >lO]/3j1  
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。 #CB`7 }jq  
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。 ;,B $lgF  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 0qN?4h)7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? a)/ }T  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: !T]bz+  
GM@0$  
template < class Action > 0IbR>zFg.  
class picker : public Action oi^pU  
  { U,~Z2L  
public : sbFA{l3   
picker( const Action & act) : Action(act) {} nh"LdHqiDB  
  // all the operator overloaded %#lJn.o  
} ; j5 W)9HW:  
il:RE8  
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。 vH?3UW  
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: YJ01-  
<gY.2#6C\%  
template < typename Right > ?NUDHUn_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iN+&7#x;/  
  { 8d>>r69$pa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Aq&H-g]s  
} j sw0"d(  
F8*P/<P1cK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qI1J M =  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 lXrAsm$  
sYyya:ykxT  
template < typename T >   struct picker_maker +~EFRiP]  
  { <%LN3T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I h 19&D  
} ; t^<ki?*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q\Nz^~dQ:Y  
  { >xm:?WR  
typedef picker < T > result; G:|=d0  
} ; D{, b|4  
Z%Yq{tAt  
下面总的结构就有了: e?XQ,  
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。 Hl*/s  
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。 V#d8fRm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6vZ.CUK9  
至此链式操作完美实现。 _/a8X:[(  
Ap%tm)@1  
2E=vMAS  
七. 问题3 inv 5>OeG  
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。 uJt*> ;Kp  
.!h`(>+@  
template < typename T1, typename T2 > X}j_k=,C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0tah$;c e  
  { }!5+G:JAh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]1i1_AR'`  
} XZ1<sm8t."  
=:7OS>x  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &^b mZj!  
An3%@;  
template < typename T1, typename T2 > c UHKE\F  
struct result_2 B pl(s+  
  { ~HyqHx y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J~1 =?</  
} ; aEC&#Q(]q  
0HS"Oxx'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? >=3ay^(Y2D  
这个差事就留给了holder自己。 ^/v!hq_#%&  
    ;,jms~ik  
3h>5 6{P  
template < int Order > :~dI2e\:  
class holder; + |d[q?  
template <> PLDp=T%  
class holder < 1 > p |xMXoa`  
  { kX:d?*{KB  
public : ugMf pT)  
template < typename T > 81 /t)Cp  
  struct result_1 %DF-;M"8  
  { C\C*'l6d  
  typedef T & result; M}b[;/~  
} ; Zjkrne{  
template < typename T1, typename T2 > %:7fAB,PA  
  struct result_2 "ll TVB  
  { 4"y1M=he  
  typedef T1 & result; `q(eB=6;[  
} ; :7Smsc"B!  
template < typename T > y6 _,U/9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Nh/B8:035  
  { q8e34Ly7  
  return (T & )r; CLX!qw]@ +  
} >ay% !X@3"  
template < typename T1, typename T2 > IA?v[xu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b#z{["%Zp  
  { M?zwXmTVW0  
  return (T1 & )r1; ]W>kbH Imz  
} 9 54O=9PQ  
} ; )M(-EDL>Qk  
2K&5Kt/  
template <> W_P&;)E  
class holder < 2 > BD (  
  { @ wJ|vW_.  
public : j_2yTz"G-  
template < typename T > '-5Q>d~&h  
  struct result_1 auV<=1<zJ  
  { pSlosv(6  
  typedef T & result; bB`p-1  
} ; MZInS:Vj  
template < typename T1, typename T2 > f)/5%W7n}  
  struct result_2 =]yzy:~ey  
  { {E+o+2L  
  typedef T2 & result; !XJS"owr  
} ; } :8{z`4H  
template < typename T > vpl> 5%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3BWYSJ|  
  { w-M,@[G  
  return (T & )r; z&r@c-l@  
} ES&"zjr$  
template < typename T1, typename T2 > f mQ`8b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S>s{t=AY~  
  { %RF9R"t$  
  return (T2 & )r2; {[%kn rRJ  
} r.T!R6v}  
} ; !E+.(  
g1TMyIUt[  
Tf1G827  
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> >。 bx&?EUx+b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ndU<,{r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [b<AQFh<c  
`96PY !$u  
return l(i, j) = r(i, j); K_X10/#b&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Pa-p9]gq  
Lupug"p0   
  return ( int & )i; 5D#Mhgun  
  return ( int & )j; y6*9, CF  
最后执行i = j; 6+hx64 =  
可见,参数被正确的选择了。 gwyHDSo8:a  
b^~"4fU  
!.nyIA(  
N-O"y3W}  
fxKhe[;  
八. 中期总结 Dy[_Ix/Y,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Anu`F%OzB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;m[-yqX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i)pAFv<$,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H3{FiB]  
%kRQ9I".  
)Kw Gb&l&  
LyB &u( )  
^t{2k[@  
.0b$mSV[  
九. 简化  KDODUohC  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 d?uN6JH9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ogrh"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: PfRe)JuB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "ApVgNB  
  +-*/&|^等 8I X,q  
2. 返回引用。 7;T6hKWV[  
  =,各种复合赋值等 J XKqQxZ[X  
3. 返回固定类型。 XpLK0YI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r#xq 8H=_m  
4. 原样返回。 T3W?-,  
  operator, Jbrjt/OG#I  
5. 返回解引用的类型。 p*_^JU(<p  
  operator*(单目) ksB-fOv*N  
6. 返回地址。 a2MFZe  
  operator&(单目) im6Rx=}E{  
7. 下表访问返回类型。 9Rg|oCP_  
  operator[] cy6lsJ"?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5A~lu4-q  
  operator<<和operator>> HoIK^t~VT#  
TC%ENxDR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %xq/eC7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {xzs{)9|Y4  
yp}a&Dg  
template < typename Left > BmP!/i_  
struct value_return +l " z  
  { v7ShXX:  
template < typename T > OcBK n=8  
  struct result_1 |H LU5=Y  
  { xKl!{A9$w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C{r Sq  
} ; ,o3{?o]s  
X<OOgC  
template < typename T1, typename T2 > {O4y Y=G  
  struct result_2 g=T !fF=  
  { U;l!.mze  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j~IX  
} ; /R2K3E#  
} ; W.fsW<{4j  
1I{^]]qw  
B`Q~p 92  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z)Is:LhS  
jgfl|;I?pg  
下面我们来剥离functor中的operator() ;U02VguC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nsRZy0@$t  
ws tH&^  
return l(t) op r(t) O$2= Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]CFh0N|(L  
return op l(t) nbVlP  
return op l(t1, t2) b xU13ESv  
return l(t) op PW[NW-S`c  
return l(t1, t2) op `H_.<``>  
return l(t)[r(t)] P2q'P&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `pHlGbrW  
LZ97nvK  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: km)5?  
单目: return f(l(t), r(t)); &rcC7v K9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /ynvQ1#uA  
双目: return f(l(t)); >8pmClVvmR  
return f(l(t1, t2)); "o=*f/M  
下面就是f的实现,以operator/为例 A1mxM5N  
)@X `B d  
struct meta_divide X/5\L.g2  
  { Z`?Z1SBt  
template < typename T1, typename T2 > &_L FV@/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5iG+O4n%  
  { Hq[vh7Lux  
  return t1 / t2; A 11w{`EM  
} eX;Tufe*(Q  
} ; <rO0t9OH  
qB`-[A9HPe  
这个工作可以让宏来做: KNkVI K  
`YZK$ -,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tKnvNOhn  
template < typename T1, typename T2 > \ m_ |:tU(t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (#dwIBBFt  
以后可以直接用 F|eKt/>e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A@-A_=a,  
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 YkPc&&#  
(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。。。) Ly?%RmHK  
*@XJ7G[  
;Y&<psQeb  
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 1kiS."77x  
Z# +{ksU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lHV&8fny  
class unary_op : public Rettype QWo_Zg0"  
  { xHA6  
    Left l; b"au9:F4@7  
public : IEx`W;V]K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tn$/9<Q  
1@ e22\  
template < typename T > ux[h\Tp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rNdeD~\  
      { 0I8w'/s_g9  
      return FuncType::execute(l(t)); ,9(=Iu-?1  
    } EXdx$I=X  
rRTAWAs%T  
    template < typename T1, typename T2 > 8y<NT"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0>  
      { nX@lR~g%F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KRY%B[k  
    } h83;}>  
} ; 'u \my  
Y7|R vLWoP  
 h :[8$]  
同样还可以申明一个binary_op [7K-L6X  
X-tc Ud  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CaSoR |  
class binary_op : public Rettype Ya#,\;dTT  
  { &a'H vQV  
    Left l; 9q?\F  
Right r; sHk,#EsKH  
public : 'nK(cKDIG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WBo|0(#  
.>5KwEK~  
template < typename T > 7*!h:rg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xq?9w$  
      { ;1S~'B&1Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Mr5E\~K>s  
    } @~4Q\^;NX  
e?Pzhh a  
    template < typename T1, typename T2 > 5 A/[x $q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,rvw E  
      { S%h[e[[fST  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j k%MP6  
    } j{.P'5e@pZ  
} ; $VWeo#b  
H5L~[\ 5t  
VtNY~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :YL`GSl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iIOA54!o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Hs%;uyI@$  
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。 *rY@(|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~1x,m.f8  
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。。。 `/zx2Tkk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a(+.rf;  
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) ?2Q9z-$  
下面是修改过的unary_op =}:9y6QR.  
Y9b|lP7!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uQ^r1 $#  
class unary_op ^E)Kse.>  
  { &P+7Um(  
Left l; E%R^ kqqr  
  >~;MQDU5*Y  
public : Kq`C5  
y^7ol;t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z9:erKT   
)2@_V %  
template < typename T > x%acWeV5  
  struct result_1 *Q?ZJS ~  
  { V3<baxdE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9<0p1WO  
} ; .hYrE5\-  
h$#QRH  
template < typename T1, typename T2 > K`=O!;  
  struct result_2 VDCG 5QP6(  
  { +- ~:E_G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WaU+ZgDrG  
} ; W`baD!*  
&kR+7  
template < typename T1, typename T2 > +*dG 'U6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MXS N <  
  { 7j9:s>D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Yx- 2ux  
} 0mJvoz\j8  
K;%P_f/KJP  
template < typename T > E7A psi4]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d(.e%[`  
  { %M=[h2SN  
  return OpClass::execute(lt(t)); m5O;aj* i  
} v/n4Lp$W^  
\a:#e%]qz9  
} ; &RRHmJI:  
g7($lt>  
|}~2=r z  
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 7H$0NMP  
好啦,现在才真正完美了。 TU6e,G|t  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^;";fr Vw  
4)L(41h  
template < typename Right > nXgnlb=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l(-We.:(  
  { TO&ohATp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "O{_LOJ  
} nz72w_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 hE|Z~5\Y,>  
(w31W[V'#  
Gp0H[-oF  
bRSE"B  
 U 6((  
十. bind k)Y}X)\36  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^ olaq(z  
先来分析一下一段例子 fE1B1j<  
6jv_j[[  
d~bZOy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XLEEd?Vct9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {!? @u?M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (@t O1g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "/ N ?$  
我们来写个简单的。 Dj Z;LE>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YCv)DW;  
对于函数对象类的版本: Tr}z&efY  
lHRs3+  
template < typename Func > grvm2`u  
struct functor_trait (G:A^z  
  { _a;E>   
typedef typename Func::result_type result_type; S6k R o^2  
} ; ]_Cm 5Z7  
对于无参数函数的版本: Y7W xV>E  
b2}>{Li0  
template < typename Ret > W62 $ HI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N_dHPa  
  { uvN Lm]*  
typedef Ret result_type; XRZj+muTZ  
} ; 6f"jl  
对于单参数函数的版本: l(c2 B  
Q5[x2 s_d  
template < typename Ret, typename V1 > :O`7kZ]=n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~d0:>8zQR  
  { Ttr)e:  
typedef Ret result_type; l@;UwnI  
} ; 3Go/5X/  
对于双参数函数的版本: 2nNBX2 o&_  
 8*nv+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w_c)iJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y^PQgzm]  
  { d:Y!!LV-@L  
typedef Ret result_type; T1$fu(f  
} ; BZS%p  
等等。。。 K|i:tHF]@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V=$ pXpro%  
9CBKU4JQ  
template < typename Func > w}8 ,ICL  
struct func_return @uh^)6i]/  
  { 0P{^aSxTP  
template < typename T > 1M1|Wp  
  struct result_1 `IP?w&k)  
  { iA~LH6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #Hn<4g"AjM  
} ; <WXGDCj  
NCW<~   
template < typename T1, typename T2 > L/ L#[  
  struct result_2 z7vc|Z|  
  { 5j8aMnvs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; / .wO<l=  
} ; gmdJ8$  
} ; pUc N-WA  
BiFU3FlTf  
(/mR p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m:6^yfS  
1X8P v*,  
template < typename Func, typename aPicker > y4\(ynk  
class binder_1 0V RV. Ml  
  { jHPkfwfAF  
Func fn; *B4?(&0  
aPicker pk; 'E\/H17  
public : .Us)YVbk  
HZINsIm!?  
template < typename T > -_*ux!  
  struct result_1 7 KuUV!\h`  
  { ~FP4JM,y6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kw%to9 eh)  
} ; @AB}r1E2  
_i3?;Fds  
template < typename T1, typename T2 > (DLk+N4UHA  
  struct result_2 tPp9=e2[s  
  { I cJy$+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f|v5i tO2  
} ; C Oc,  
$_cO7d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *VUD!`F  
#QUQC2P(~  
template < typename T > V=i/cI\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D`Cy]j  
  { |o@xWs@m  
  return fn(pk(t)); Ub,5~I+`  
} q1a*6*YB  
template < typename T1, typename T2 > T`zUgZ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~=P#7l\o1  
  { <r>1W~bp.q  
  return fn(pk(t1, t2)); \CU-a`n  
} rSgOQ  
} ; N*1{yl76x  
&Z3u(Eb  
=x xN3Ay  
一目了然不是么? MdC}!&W  
最后实现bind `i `F$;  
+=Y[RCXT  
l cX'n8/3  
template < typename Func, typename aPicker > Qi=pP/Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i5*BZv>e  
  { $etw'c0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y 9}ga4  
} $~ >/_<~  
9#>t% IF~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MaS-*;BY,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6"oG bte  
<eh<4_<qF  
十一. phoenix [mcER4]}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;RW0Dn)Q  
I^GZ9@UE  
for_each(v.begin(), v.end(), Fa0NHX2:  
( tqFE>ojlI  
do_ #?h-<KQQ  
[ WvoJ^{\4N*  
  cout << _1 <<   " , " R:5uZAx  
] WHy r;m3)  
.while_( -- _1), 3j6Am{9  
cout << var( " \n " ) ?mp}_x#=  
) :|HCUZ*H(T  
); )p`zN=t  
<~bvf A=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;%Zu[G`C  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Z#t}yC%^d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o.g)[$M8cF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 01 <Ti"  
a7>^^?|  
=c ;.cW  
template < typename Cond, typename Actor > 8b[<:{[YB  
class do_while grxlGS~Q  
  { sTu]C +A  
Cond cd; YXLZ2-%ohZ  
Actor act; Vv&GyqoO]  
public : Pb}Iiq=  
template < typename T > 0 K(&EpVE  
  struct result_1 w }=LC#le  
  { p f`vH`r  
  typedef int result_type; XS(Q)\"  
} ; .)c+gyaQ  
I]-"Tw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l+#uQo6cqQ  
?~3Pydrb#  
template < typename T >  GUps\:ss  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W|L#Q/ RX  
  { [{q])P;  
  do Ez+8B|0P  
    { NydF'N_1  
  act(t); no,b_0@N  
  } {Rz(0oD\  
  while (cd(t)); X?$"dqA  
  return   0 ; 7S{yKS  
} pS~=T}o  
} ; 2AXf'IOqE  
':7gYP*v  
Y~B-dx'V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d$HPpi1LL  
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。 ATF>"Ux  
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。 w\1K.j=>|N  
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。 lNo]]a+_  
下面就是产生这个functor的类: x"P@[T  
qK)T#sh  
g!;a5p6  
template < typename Actor > zwJ\F '  
class do_while_actor /[I#3|  
  { J%IKdxa  
Actor act; owzcc-g  
public : C.RXQ`-P}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !}hG|Y6s  
' 7H"ezt  
template < typename Cond > /pWKV>tjj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h,ipQ>  
} ; 8'Iei78Ov  
O$7r)B6Cs  
VKcVwq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1nR\ m+{  
最后,是那个do_ )C$pjjo/`  
-#Jp@6'k%  
lvH} 8 lJ  
class do_while_invoker G4^6o[x  
  { i|xC#hV  
public : ! Q8y]9O  
template < typename Actor > L5 wR4Ue)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P@0J!  
  { ?&D.b$  
  return do_while_actor < Actor > (act); +ZR>ul-c  
} ojx2[a\  
} do_; ,rX|_4 n*  
;+*/YTkC+P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9vBW CCf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,7)z avA  
最后来说说怎么处理break和continue Ud_0{%@  
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。 xk7VuS *  
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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