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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3PRU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /`aPV"$M  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ]|w~{X!b4  
L1Yj9i  
'w72i/  
=X[?d/[  
  class filler !XI9evJw  
  { s!D2s2b9e  
public : )y:))\>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R N@)nc_  
} ; bZfq?   
M3]eqxLC  
bVN?7D(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _]Ob)RUVH  
qyKR]%yzi  
Xf7]+  
nC??exc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eUCBQK  
 oSy9Xw  
 Q$`uZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BSd.7W;cS=  
_G<Wq`0w)  
G}NqVbZ9]  
Tw` dLK?  
二. 战前分析 &LB`  
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。 a+k3wzJ  
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 saQ ~v@  
 #X$s5H  
-:45Q{u/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ . A  
  /* --------------------------------------------- */ N z=P1&G'  
vector < int *> vp( 10 ); v<l]K$5J&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AFYdBK]  
/* --------------------------------------------- */ ]S9Z5l0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :-hVbS0I  
/* --------------------------------------------- */ S-Vxlku]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =c&.I}^1L  
  /* --------------------------------------------- */ FdEUZ[IT`{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %Q]thv:  
/* --------------------------------------------- */ ,g"JgX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2dJE` XL  
Rx&.,gzj[  
LXrk5>9  
HP<a'|r  
看了之后,我们可以思考一些问题: KX cRm)  
1._1, _2是什么? f qWme:x  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 mOTA  
2._1 = 1是在做什么? &P35\q   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yn(bW\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I*cb\eU8Y  
]uh/!\  
tr/.pw6  
三. 动工 BAi0w{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w6mYLK%  
ZzR0k  
!>Q\Y`a,*  
^vxNS[C`;  
template < typename T > q?]KZ_a  
class assignment aAn p7\7  
  { 017nhI  
T value; \xC#Zs[<  
public : .Xe_Gp"x  
assignment( const T & v) : value(v) {} 368 g> /#'  
template < typename T2 > 7z/O#Fbs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4:b'VHW.  
} ; @PQd6%@  
z?|bs?HKS  
_;S~nn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .i|nn[H &  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #(+V&< K  
-*J!Ws(9  
e?O$`lf  
TA:#K  
  class holder -3b_}by  
  { .V UnOdI  
public : eHd7fhW5  
template < typename T > -GB,g=Dk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dShGIH?  
  { D,=#SBJ:Z  
  return assignment < T > (t); UFj!7gX]  
} ;AL:V U  
} ; @g" vuaG}  
2!b##`UjA7  
`Nz`5}8.?  
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: .XkVdaX  
`P:[.hRu  
  static holder _1; H<?s[MH[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -2 8bJ,  
"d}ey=$h4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fuF{8-ua  
而不用手动写一个函数对象。 (#z6w#CU(  
H5UF r,t  
^/x\HGrw  
Z^_zcH'  
四. 问题分析 ,]n~j-X  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0&2`)W?9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 p_EM/jI,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Wfc~"GQq4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uNw9g<g:V[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HRu;*3+%>F  
D$NpyF.87  
五. 问题1:一致性 X2:23j<  
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?| WlGT&m&2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d 792#Dc  
C 'Y2kb  
struct holder <Kl$ek8  
  { zE/\2F$  
  // 8`]yp7ueS  
  template < typename T > DpT$19Q+  
T &   operator ()( const T & r) const ^7=7V0>,:  
  { '^$+G0jv  
  return (T & )r; @^ m0>H  
} fd>&RbUp  
} ; DrxQ(yo}  
Q#K10*-O6  
这样的话assignment也必须相应改动: @A*>lUo  
'4Qsl~[Eh  
template < typename Left, typename Right > ~$"2,&  
class assignment P4/~_$e  
  {  j},i=v  
Left l; l5KO_"hy  
Right r; ]T2Nr[vu  
public : L<Z,@q `  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xw7'I  
template < typename T2 > :rjfAe=s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } apfr>L3  
} ; iXvrZofE  
HTvUt*U1  
同时,holder的operator=也需要改动: jcBZ#|B7;  
#V#!@@c;?  
template < typename T > wQ@:0GJH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uxh>r2Xr=  
  { 0\@oqw]6hv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ijzwct#.  
} 4fjwC,,  
~(GN Y5  
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。 $ b53~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F*>#Xr~/  
"h7Dye  
return l(rhs) = r; =]/<Kd}A.  
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。 jF/S2Ty2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8]R{5RGy  
n5^57[(  
template < typename Tp > wEJzLFCn  
class constant_t v=cQ`nou  
  { 3T4HX|rC  
  const Tp t; p?4[nS-,  
public : tAI v+L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M'|p<SO]  
template < typename T > A=p'`]Yld  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \4C[<Gbx$(  
  { u |.7w 2  
  return t; u*,>$(-u  
} c/v|e&q  
} ; o; U!{G(X  
*kYGXT,f]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N#t`ZC&m'  
下面就可以修改holder的operator=了 MtN!Xx  
$60`Hh 4/  
template < typename T > t4/ye>P &  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }<l:~-y|  
  { !@N?0@$/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uN>5Eh&=Pf  
} C_8_sb Z/  
Q>rr?L`  
同时也要修改assignment的operator() cY kb3(  
a }*i [  
template < typename T2 > rPGj+wL5-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /@\R  
现在代码看起来就很一致了。 BzO,(bd!PI  
N@}h  
六. 问题2:链式操作 ?2dI8bG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YhS_ ,3E  
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。 )7o? }"I  
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。 .jk A'i@  
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。 v}d)uPl} ;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G'PZ=+!XO/  
6yMZ2%  
template < typename T > _*Z3,*~"X  
struct result_1 e6J^J&`|4  
  { >8=lX`9f{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G :k'm^k  
} ; 6pbCQ q  
,uPcQ  
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: $j<KXR  
voN~f>  
template < typename T > LyWY\K a  
struct   ref [wnp]'+!  
  { #9!7-!4pW  
typedef T & reference; : MjDcI~  
} ; ov;^ev,(  
template < typename T > +jF2 {"  
struct   ref < T &> q#8yU\J|,  
  { 2.b,8wT/  
typedef T & reference; W ulyM cJ  
} ; bE'{zU}o  
0gaHYqkA>}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yGAFQ|+  
q` IY;"~  
template < typename T > $[,4Ib_|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m;MJ{"@A'  
  { Z${eDl6i  
  return l(t) = r(t); [YHtBM:y  
} (=Kv1 HaD  
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。 o.0tD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6kdbbGO-  
`?3f76}h  
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 ThI}~$Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9 i/ (  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $8%"bR;Hu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y<irNp9   
最后的布局是: p^RX<L/\=_  
                Add !|H,g wqU  
              /   \ yV\%K6d|3&  
            Divide   5 1Kk6n UIN  
            /   \ Abt<23$h  
          _1     3 %'2.9dB  
似乎一切都解决了?不。 7H< IO`  
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。 *URT-+'  
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。 *K;) ~@n  
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: :=ek~s.UV  
51Y%"v t  
template < typename Right > f'@ L|&w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yxp,)os:  
Right & rt) const R )Arr77  
  { It&CM,=t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TPk?MeVy%W  
} >L2_k'uE+;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SM4`Hys;p  
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。 B\)Te9k'  
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)OP_  
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(;u2 8  
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。 `Y4Kw  
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? 4Zwbu  
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: nv@z;#&  
k)S1Zs~G  
template < class Action > 0 h!Du|?  
class picker : public Action L#byYB;E{  
  { v>B412l  
public : __.MS6"N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f?)7MR=  
  // all the operator overloaded <;PKec  
} ; J*$%d1  
/[FDiJH2  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Zdqm|_R[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |;wc8;  
aPEI_P+Ls  
template < typename Right > )c' 45 bD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \\KjiT'  
  { NF6xKwRU]_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P{6$".kIY  
} Rq5'=L  
s~A-qG>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '%[ Y  
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。 goIv m:?  
bAZoi0LR  
template < typename T >   struct picker_maker kP&I}RY  
  { ^py=]7[I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ya8p 4N{_  
} ; 9Sxr9FLW~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6Qt(Yu*s  
  { [_(J8~ va  
typedef picker < T > result; @NRN#~S,_]  
} ; aX;>XL4  
N knS:r&2  
下面总的结构就有了: v7 *L3Ol  
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。 nXLz<wE  
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}ob7O&U'w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0@-4.IHl  
至此链式操作完美实现。 FDLo|aP/v  
6-_g1vq  
KQNQ<OE 4  
七. 问题3 [q2:d^_FA  
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。 JfN '11,$  
4@{c K|  
template < typename T1, typename T2 > d/Q#Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F~ 5,-atDM  
  { 3LLG#l )8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3&^hf^yg  
} 7 mCf*|  
5 :IDl1f5  
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: -eF-r=FR  
.h=n [`RB  
template < typename T1, typename T2 > 1Z< ^8L<  
struct result_2 8>e YM  
  { uS`}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  O>]i?  
} ; {fACfSW6  
F(ydqgH~a  
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? Hq W /  
这个差事就留给了holder自己。 -a)1L'R  
    A r]*?:4y[  
>fXtu:C-!J  
template < int Order > $C7a #?YF,  
class holder; +Pl)E5W!=`  
template <> :6nD"5(  
class holder < 1 > &Uam4'B6-  
  { bQautRW  
public : U3a2wK  
template < typename T > #MA6eE'R  
  struct result_1 aKriO  
  { p6<JpW5@_  
  typedef T & result; (NLw#)?  
} ; D;0>-  
template < typename T1, typename T2 > {O2=K#J  
  struct result_2 +s}&'V^  
  { E,6|-V;?  
  typedef T1 & result; i|1*bZ6'  
} ; %Z_O\zRqy)  
template < typename T > U_*, XLU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p*Q-o  
  { (a_bU5)  
  return (T & )r; ^H.B6h?  
} w UxFE=ia  
template < typename T1, typename T2 > q* R}yt5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x8@ 4lxj  
  { \.mVLLtG  
  return (T1 & )r1; n\((#<&  
} v@%4i~N  
} ; ~x,_A>a  
6AJk6 W^Z  
template <> dBd7#V:}yV  
class holder < 2 > )ovAGO  
  { .b]s Q'  
public : "KP]3EyPc  
template < typename T > [y9a.*]u/@  
  struct result_1 .gg0rTf=-  
  { 6U !P8q  
  typedef T & result; l%EvXdZuOy  
} ; AaYH(2m-  
template < typename T1, typename T2 > !ddyJJ^a  
  struct result_2 Q[#}Oh6$  
  { N4ZV+ |  
  typedef T2 & result; ({j8|{)+  
} ; rgVRF44X{  
template < typename T > P$U" y/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H\Qk U`b  
  { W\zZ&*8$  
  return (T & )r; J~5V7B  
} S9l,P-X`  
template < typename T1, typename T2 > 0vj CSU-X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <rE>?zvm  
  { j $q5m 24L  
  return (T2 & )r2; ~wDXjn"U&  
} I0zx'x)F  
} ; qqw P4ceG  
,kJ7c;:i  
ar<8wq<4G  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +u Iq]tqe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kC.!cPd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &qS%~h%2  
u$R5Q{H_  
return l(i, j) = r(i, j); 5c]:/9&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1@p,   
$b|LZE\bU.  
  return ( int & )i; + kMj|()>\  
  return ( int & )j; :u,.(INB  
最后执行i = j; D:Q#%wJ  
可见,参数被正确的选择了。 8Ij<t{Lps  
QZ&(e2z  
^Ye(b7Gd  
Br9j)1;  
<Ja&z M  
八. 中期总结 1+Gq<]@G  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: T]wI)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1M&Lb. J6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >Y08/OAI.2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YAc:QVT87  
<ZSXOh,'  
`w 6Qsah  
HMF2sc$N  
\eKXsO"d  
1.+O2qB  
九. 简化 }%Mdf6LS64  
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。 M v (Pp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SvSO?H!-  
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: o08g]a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D@La-K*5  
  +-*/&|^等 N] sbI)Z@  
2. 返回引用。 &AJ bx  
  =,各种复合赋值等 Y|LL]@Lv  
3. 返回固定类型。 k";dK*hD,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O z0-cM8t  
4. 原样返回。 MOQ6&C`7q  
  operator, "?zWCH  
5. 返回解引用的类型。 xZ {6!=4!  
  operator*(单目) 0E26J@jcZ7  
6. 返回地址。 rtS cQ  
  operator&(单目) 67rY+u%  
7. 下表访问返回类型。 )<V!lsUx'-  
  operator[] &Gh,ROo4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 anW['!T9{s  
  operator<<和operator>> J-<P~9m~I  
hOB<6Tm[  
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。 n' mrLZw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GPHb-  
+ -Rf@  
template < typename Left > 6HCg<_j]  
struct value_return q#3T L<  
  { %J1'>nI!q  
template < typename T > @LI;q  
  struct result_1 m[=SCH-;  
  { W\>O$IX^e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F\N0<o  
} ; N%f"W&ci  
#-YbZ  
template < typename T1, typename T2 > ?-c|c_|$  
  struct result_2 A>gZl)c  
  { S Q:H2vvD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :0y-n.-{  
} ; 68?&`/t  
} ; R_G2C@y*  
1K3XNHF  
1SjVj9{:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q,ie)`  
<2]h$53y!  
下面我们来剥离functor中的operator() CCG 5:xS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c{Z "'t7  
0\!Bh^++1  
return l(t) op r(t) "}_ J"%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  ="]r{  
return op l(t) .<QKQ%-  
return op l(t1, t2) sd\}M{U  
return l(t) op =iW hK~S  
return l(t1, t2) op RCTqV.L  
return l(t)[r(t)] CfW#Wk:8J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _XZK2Q[  
q}Po)IUT`5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =* 'yGB[x)  
单目: return f(l(t), r(t)); ;cf$u}+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (KC08  
双目: return f(l(t)); )>h3IR  
return f(l(t1, t2)); )*}\fmOv{  
下面就是f的实现,以operator/为例 0Lj;t/mG  
9)+!*(D  
struct meta_divide @VP/kut  
  { di_UJ~  
template < typename T1, typename T2 > fZf>>mu@r'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H%m^8yW1  
  { X$==J St  
  return t1 / t2; {P?Ge  
} VJ-t #q"  
} ; Ijiw`\;  
mH;t)dT  
这个工作可以让宏来做: f ] *w1  
@{qcu\sZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H%n/;DW  
template < typename T1, typename T2 > \ g.Ur~5r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G0: <#?<5  
以后可以直接用 S".|j$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xb[yy}>"L  
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 ^`Fa)]o  
(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。。。) M#2<|VUW,  
NUiv"tAY  
2A  
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 ~L&z? 'V  
*8qRdI9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RQ|K?^k v  
class unary_op : public Rettype Vfd_nD^8oZ  
  { ISZEP8w  
    Left l; O~8jz  
public : Wp = ]YO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )]Zdaw)X  
9ox5,7ZQ  
template < typename T > @&HLm^j2O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y"5FK  
      { p&(z'd  
      return FuncType::execute(l(t)); mtFC H  
    } meB9 :w[m  
F$v^S+Ch  
    template < typename T1, typename T2 > C]ho7qC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qzY:>>d'  
      { 3 P\4K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J'#o6Ud  
    } SPT x-b[  
} ; =`}|hI   
<vg|8-,#m  
NSRY(#3  
同样还可以申明一个binary_op +;@R&Y  
Xa}y.qH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h _c11#  
class binary_op : public Rettype j*VYUM@y1\  
  { IL&R&8'  
    Left l; =AK6^v&on  
Right r; }e"2Nc_UG  
public : qi_uob  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ( F R  
K#v@bu:'  
template < typename T > sN[<{;K4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LD|T1 .  
      { *bcemH8f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [A uA<  
    }  X|TGM  
v{SYz<(  
    template < typename T1, typename T2 > tPJU,e)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w &^Dbme  
      { U&+lw=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FGMYpapc~  
    }  #s=\  
} ; wXeJjE%j:3  
=6'D/| 3  
$xcU*?=K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %E":Wv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ac43d`wpK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yW(A0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5n2}|V$VqP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a,t]>z95  
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。。。 _A$V~Hp9q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {y!77>Q/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rj eKG-Z@  
下面是修改过的unary_op :n}t7+(>U  
UD'e%IVw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f,+ONV]5Tt  
class unary_op (aq^\#9btO  
  { XKBQH(  
Left l; fJ-8$w\uL  
  t2-bw6U  
public : 6~Zq  
y5V]uQSD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oH [-fF  
wqn }t]  
template < typename T > 1z8AK"8  
  struct result_1 0j-;4>p  
  { 4mWT"T-8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _@]@&^K$E  
} ; :e4[isI  
g5~1uU$O  
template < typename T1, typename T2 > ")qO#b4  
  struct result_2 sv>c)L}I  
  { A$'rT|>se  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9TE-'R@  
} ; IPh_QE2g  
 /I' np  
template < typename T1, typename T2 > u/ 74E0$S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S$fCO$bU  
  { !eB&3J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (AgM7H0  
} gcs8Gl2  
D\G P+Ota  
template < typename T > FBK6{rLMc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !TuMrA *  
  { `Df)wNN1  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~%:23mIk  
} DadlCEZv  
ZTSNM)f  
} ; \c$! C8z  
8|p*T&Cn&  
E2{SKIUm  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug yn5yQ;  
好啦,现在才真正完美了。 &mp@;wI6@  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1=%\4\  
mH} 1Zy  
template < typename Right > Q2/ZO2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E%C02sI  
  { zpd Z.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \XlT  
} }Pe0zx.Ge  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 l< RztzUw  
(f|3(u'e?  
pVm'XP  
GKKf#r74  
^cF_z}Zi+  
十. bind =h 2zIcj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Rm!Iv&{  
先来分析一下一段例子 @RF !p  
x+7jJ=F  
g"sW_y_O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6muZE1sn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,.<l^sj5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;M"JN:J8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /A;!g5Y  
我们来写个简单的。 `!\`yI$!%w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BI-xo}KI  
对于函数对象类的版本: @{!c [{x,T  
>*%mJX/F  
template < typename Func > E5G=Kh[NP  
struct functor_trait \a8<DR\@O  
  { Cuq=>J  
typedef typename Func::result_type result_type; ?F9:rUyN  
} ; r9uuVxBD  
对于无参数函数的版本: !bG%@{WT  
/>z E$)'M  
template < typename Ret > a:tCdnK/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7a}vb@  
  { e 03q9(  
typedef Ret result_type; Jtxwt[  
} ; t)O$W   
对于单参数函数的版本: D f H>UA  
DLv\]\h}L  
template < typename Ret, typename V1 > .W<yiB}^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zviEk/:zm  
  { kN*,3)T;}  
typedef Ret result_type; J!,<NlP0K  
} ; -%lA=pS{Fq  
对于双参数函数的版本: 'Bp7LtG92  
h$EH|9HAb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {WJ+6!v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;|f|d?Q\  
  { ^F `   
typedef Ret result_type; W7lR 54%|  
} ; /MB3w m  
等等。。。 O!(M:.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ph'P<h:V  
kw>W5tNpf:  
template < typename Func > I=)u:l c  
struct func_return 0[JJ  
  { }0Qex=vkO  
template < typename T > Wi Mi0?$.  
  struct result_1 p#UrZKR  
  { _>8ZL)NQQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W4Ey]y"  
} ; Gvk)H$ni  
c_ e2'K:  
template < typename T1, typename T2 > %OeA"#  
  struct result_2 <0r2m4z  
  { +wU9d8W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tk@ T-;  
} ; lr:rQw9  
} ; 0Z{f!MOh  
9@LL_r`?<  
I dsPB)k_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Qx-/t9`!Z  
3: 'eZ cM  
template < typename Func, typename aPicker > g?.ls{H  
class binder_1 3?F*|E_  
  { "#d>3M_  
Func fn; RCSG.*%%I  
aPicker pk; 0>?%{Xy  
public : [%M=nJ{8  
Wm{Lg0Nr  
template < typename T > :nZVP_d+  
  struct result_1 )_eEM1  
  { x$o?ckyH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2 5DXJ b^:  
} ; iYi3x_A`  
wJs #rkW  
template < typename T1, typename T2 > M<R3JzT  
  struct result_2 _yi`relcq-  
  { h\#\hx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1PD{m{  
} ; t'e1r&^:r~  
#1-,s.)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a\60QlAk~  
\&K{v#g ~  
template < typename T > e5/f%4YX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 04`2MNfxG  
  { \':'8:E  
  return fn(pk(t)); (7l'e=J0  
} A}Q6DHh26  
template < typename T1, typename T2 > 1 !N+hf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .g L%0  
  { 5eP8nn.D  
  return fn(pk(t1, t2)); hXBAs*4DV8  
} i^SuVca  
} ; TYv'#{  
J?]wA1  
I!FIV^}Z(  
一目了然不是么? 3K2B7loD)~  
最后实现bind M3m!u[6|  
v?Z30?_&h  
F xek#  
template < typename Func, typename aPicker > |$*1!pL-QP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d??;r:  
  { dwd5P7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <$6r1y*G  
} {k CCpU  
e[<vVe!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B 2p/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gD}lDK6N  
. V5Pr}"y  
十一. phoenix <'n'>@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )ry7a .39b  
US5 ]@!  
for_each(v.begin(), v.end(), S$~T8_m^U  
( #0HZ"n  
do_ S T#9auw  
[ ,X+LJe$  
  cout << _1 <<   " , " _yH{LUIj  
] =E6ND8l@2  
.while_( -- _1), j)G<PW  
cout << var( " \n " ) \wMqVRPoQ  
) 'q3<R%^Q   
); \9 ,a"g  
!3O8B0K)v  
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: O52B  
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 73Zx`00  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S2y_5XJ<D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tx` Z?K[  
w)C/EHF  
@c;XwU]2t  
template < typename Cond, typename Actor > 0m2%ucKw  
class do_while m*bTELb  
  { s#Os?Q?  
Cond cd; s2Z'_r T  
Actor act; #:B14E  
public : )RUx  
template < typename T > ` nd/N#  
  struct result_1 77 g<`}{  
  { zR@4Z>6   
  typedef int result_type; azhilUD8  
} ; v11Uw?CM  
!uZ)0R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >X@4wP 7l  
hFMJDGCw>Q  
template < typename T > t=l@(%O 0_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^LI\W'K  
  { o#Gf7.E8  
  do 6Qc *:(GE  
    { $ jkzm8{W  
  act(t); h(~@ n d{  
  } wH?]kV8Q  
  while (cd(t)); aB_~V h  
  return   0 ; 2ezk<R5q+  
} nYsB^Nr6  
} ; /Fr*k5I  
%I^schE*  
;*c8,I;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "?*B2*|}`  
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。 ,=a+;D]'  
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。 ]F{F+r  
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。 $.Ia;YBf  
下面就是产生这个functor的类: eoj(zY3  
D6I-:{ws  
m|uVmg!*  
template < typename Actor > HfOaJ'+e<  
class do_while_actor YD9|2S!G  
  { @vc9L  
Actor act;  .u3;  
public : po! [Nd&"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u Vth&4dh9  
QbJE+m5  
template < typename Cond > }j)][{i*x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zQxTPd  
} ; c)j60y   
1b=,lm  
49o/S2b4z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ul-O3]\'@  
最后,是那个do_ /$\N_`bM  
P7 h^!a/  
6:Hd`  
class do_while_invoker M!`&Z9N  
  { 7VIfRN{5n  
public : &q7}HO/ @  
template < typename Actor > Mdw"^x$7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~hxW3e  
  { YB+My~fw{l  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2!)|B ;y  
} [-0=ZKH?  
} do_; + Pc2`,pw|  
H73 r3BH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~v@.YJoZ4Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wzj :PS  
最后来说说怎么处理break和continue csFLBP  
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。 %N #A1   
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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