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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >Q#_<IcI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3VbMW,_&"  
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, Mk7,:S  
b'4{l[3~nl  
{Tl5,CAz  
?k]^?7GN  
  class filler pM= @  
  { {A2(a7vV  
public : 8TZNvN4u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _<|NVweFS  
} ; Q-_&5/G  
htj:Z:C`  
+ZEj(fd9  
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: <T+)~&g$  
YN#i^(  
/mX/ "~  
_$]3&P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >f JY  
Lqb9gUJ:U  
Fx*iAH\e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d:.S]OI0  
-uXf?sTV  
(;;%B=  
W~z 2Q so  
二. 战前分析 +hI:5(_  
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。 Va"Q1 *"  
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 9aFu51  
+] >o@  
8e:J{EG~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3,=97Si=  
  /* --------------------------------------------- */ /-)\$T1d  
vector < int *> vp( 10 ); *JDQaWzBd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P3UU~w+s  
/* --------------------------------------------- */ f^b.~jXSR}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _ ]@   
/* --------------------------------------------- */ NKd}g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I !=ew |  
  /* --------------------------------------------- */ '/%]B@!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zgXg-cr  
/* --------------------------------------------- */ 4t]ccqX*{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'hN_H}U  
w{l}(:xPp  
|*ss`W7F,2  
6e0tA()F  
看了之后,我们可以思考一些问题: Zvz Zs  
1._1, _2是什么? Jw3VWc ]]  
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。 AI0YK"c?  
2._1 = 1是在做什么? m r"b/oM{  
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。 hkB/ OJ  
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。 $5N%!  
],#Xa.r  
#d2XVpO[0  
三. 动工 Hd]o?q\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^)oBa=jL4  
viB'ul7o  
i x2V?\  
`Y>'*4a\  
template < typename T > :}'5'oVG  
class assignment vqO d`_)  
  { KT$Za  
T value; R8LJC]6Bh  
public : _)-t#Ve  
assignment( const T & v) : value(v) {} fUj[E0yOF  
template < typename T2 > C+o1.#]JM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n-zAkKM  
} ; x7\b-EC  
]!CMo+  
vZMb/}-o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;Z^\$v9?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q*4{2oQ  
)E9[=4+*C$  
UMtnb:ek  
prtNfwJz1j  
  class holder T_iX1blrgh  
  { kNq>{dNRx  
public : 6S K;1Bp-{  
template < typename T > b9nTg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1eHU!{<fqm  
  { [g )HoR=&  
  return assignment < T > (t); y7pwYRY  
} h</,p49gM  
} ; ]R%[cr  
s0r::yO  
Ckd j|  
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: \Lu aI  
O2xbHn4  
  static holder _1; wwh1aV *  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xqm-m  
/bdL.Y#V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "x1?T+j4  
而不用手动写一个函数对象。 a]H&k$!c  
^mH:8_=(.  
To/6=$wto  
x%h4'Sm  
四. 问题分析 l4Au{%j\  
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。 6roq 1=   
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。 }%75 Wety  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z)%Ke~)<\@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S\76`Ot  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]{Y7mpdB  
<JUumrEo  
五. 问题1:一致性 ~8JOPzK  
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?| '=AqC,\#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {CH5`&  
%CoO-1@C  
struct holder )FQxVT,.  
  { z}BuR*WSY{  
  // K<wg-JgA  
  template < typename T > &/m0N\n?  
T &   operator ()( const T & r) const "+XF'ZO  
  { kz0pX- @b  
  return (T & )r; #,[z}fq  
} m@Hg:DY  
} ; O0l1AX"  
Kz~E"?  
这样的话assignment也必须相应改动: C6"{-{H  
d9iVuw0u<  
template < typename Left, typename Right > o[I s$j  
class assignment i/{dD"HwM  
  { h 8<s(WR  
Left l; E]w2 {%  
Right r; ?_-5W9  
public : sA~Ijg"6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D`'h8:\  
template < typename T2 > .(^%M 2:6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vRkVPkZ6|  
} ; V~#8lu7;  
y$Fk0s*>  
同时,holder的operator=也需要改动: KzZfpdI92  
ilRPV'S^  
template < typename T > /'4]"%i%3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -e\OF3 Td  
  { '}l7=r   
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  o,rK8x  
} <=~*`eWV  
GX+Gqj.  
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。 %)ri:Qq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  eC[G4  
:]icW ^%  
return l(rhs) = r; aH7@:=B  
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。 G>edJPfQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QsX`IYk  
M1z ?E@kz  
template < typename Tp > HQZJK82  
class constant_t wZ5k|5KtW  
  { HCKocL/]h  
  const Tp t; _BEDQb{"|  
public : x.9[c m-!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yxtfyf|9 '  
template < typename T > ep6V2R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6&"*{E  
  { i"0*)$ h W  
  return t; lSfPOx;*  
} 9=J 3T66U  
} ; rR4?*90vjj  
/2Z7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %x./>-[t  
下面就可以修改holder的operator=了 +TW,!.NBG  
fh*7VuAc  
template < typename T > ZcHd.1fXh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (zPsA  
  { _b`/QSL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "r=p/"4D  
} J8B0H1  
)j QrD`  
同时也要修改assignment的operator() iu9+1+-  
QYj*|p^x  
template < typename T2 > Y .E.(\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]DUmp6  
现在代码看起来就很一致了。 y1h3Ch>Y  
D W>O]\I  
六. 问题2:链式操作 >uo=0=9=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 : sG/  
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。 D;hJK-Y  
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。 a$EudD#+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 zjTCq; G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cj4o[l  
l*Q OM  
template < typename T > BI<(]`FP;s  
struct result_1 6FX]b4  
  { </B:Zjn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zbr1e5?  
} ; jgqeDl\=+  
.kyes4Z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E<p<"UjcCJ  
xouBBb=  
template < typename T > b)>l7nOc  
struct   ref <O41 M\,  
  { M<x><U#]A  
typedef T & reference; ?y@;=x!'  
} ; |RBL5,t^  
template < typename T > a# Uk:O!  
struct   ref < T &> _ t.E_K  
  { ^U^K\rq 1u  
typedef T & reference; 3*F|`js"  
} ; Q>xp 90&.n  
f*EDSJu\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9%dO"t$-q  
-dw/wHf"  
template < typename T > djn<Oc`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t Kjk<  
  { uG/b Cb+V  
  return l(t) = r(t); KkJE-k*D+w  
} Oiw!d6"Ovq  
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。 V0bKtg1f?-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !-7<x"avm  
>J,IxRGi  
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 bv``PSb3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A&d_! u>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BA9;=orx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Pk8(2fAYk  
最后的布局是: CX7eCo  
                Add -5\.\L3y)  
              /   \ {;38&Izwz  
            Divide   5 QvzE:]pyi  
            /   \ Q@TeU#2Y  
          _1     3 &!*p>Ns)e  
似乎一切都解决了?不。 Va/}|& 9  
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。 C@MJn)$4  
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。 U9Lo0K  
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: tbB.n  
YCBUc<)  
template < typename Right > >qdRqy)DC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +p-S36K~,7  
Right & rt) const RRtOBrIedI  
  { km}E&ao  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CbMClnF  
} $cGV)[KWp@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?aZ\D g{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <2\Q Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2~)q080jh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _2<k,Dl;RY  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?`B6I!S0[  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? PkK#HD  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8WwLKZ}  
ab5i7@Ed  
template < class Action > 3H5<w4yk  
class picker : public Action 7': <I- Fm  
  { <*opVy^  
public : %%Wn:c>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1k)`C<l  
  // all the operator overloaded O.?q8T)n82  
} ; (k %0|%eR  
>kV=h?]Y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 H"rIOoxf  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Bs-MoT!  
."j*4  
template < typename Right > sv*xO7D.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *L5L.: Ze  
  { z"!=A}i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B 3eNvUFZg  
} L_AQS9a^D  
y|%lw%cSe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .:;#[Z{-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Rx4O?7;  
L;' v,s  
template < typename T >   struct picker_maker \fC}l Ll  
  { .7H* F9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MLn?t^v-  
} ; G]I^zd&P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ":^cb =  
  { d\rs/ee  
typedef picker < T > result; ;hPo5uZQ  
} ; GnW_^$Fs  
-KCQ!0\F  
下面总的结构就有了: V7>{,  
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。 <V*M%YWs  
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。 ;<v9i#K5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {q BbzBG  
至此链式操作完美实现。 o(5 ( ]bJ  
wEIAU  
7A>glZ/x  
七. 问题3 !'%`g,,r  
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。 UyOoyyd.  
v:Z.8m8D  
template < typename T1, typename T2 > FuO'%3;c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Dx9alJR  
  { }!Xj{Eoc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xW'(]Z7_  
} -cWxS{vO  
J OH=)+xj  
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: LwIX&\Ub  
L3X[; |v}  
template < typename T1, typename T2 > +DP{_x)t  
struct result_2 Z+x`q#ZQr  
  { w77"?kJ9X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i9y&<^<W  
} ; xr 4kBC t  
31}kNc}n  
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? iLG~_Ob:  
这个差事就留给了holder自己。 (yi{<$ U*  
    nYO4JlNP  
(B;rjpK  
template < int Order > V|bN<BYJ  
class holder; J9/}ZD^  
template <> u:&Lf  
class holder < 1 > l050n9#9p  
  { $Z^HI  
public : *.Ceb%W7C  
template < typename T > T>s3s5Y  
  struct result_1 _cH 7lO[  
  { c*x5t"{  
  typedef T & result; 626 !6E;T  
} ; (SYSw%v$A  
template < typename T1, typename T2 > .TetN}w  
  struct result_2 SiQszV.&  
  { Sf*b{6lcC  
  typedef T1 & result; D.R 7#^.  
} ; nc.X+dx:  
template < typename T > *f$wmZ5A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qU,u(El  
  { 3.s.&^  
  return (T & )r; m%km@G$  
} TwXqk>J  
template < typename T1, typename T2 > QWV12t$v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -?68%[4lm_  
  { -.X-02  
  return (T1 & )r1; <Xr {1M D  
} J.QFrIB{]+  
} ; {z/Y~rf  
'rQ>Z A_8  
template <> ')>&:~  
class holder < 2 > %2D9]L2Up  
  { ULkhTB  
public : $,~D-~-  
template < typename T > qA6;Q$  
  struct result_1 :vkTV~  
  { b$:<T7vei  
  typedef T & result; <)\  
} ; 7}e73  
template < typename T1, typename T2 > $.2#G"|  
  struct result_2 3R sbi  
  { h|j $Jy  
  typedef T2 & result; 5u-jjUO  
} ; 0xYPK7a=L\  
template < typename T > K`?",G?_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q-}yZ  
  { {"uLV{d  
  return (T & )r; %nfaU~IqK  
} kq kj.#u  
template < typename T1, typename T2 > V>&WZY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d}t7bgk'j  
  { [_h/Dh C:+  
  return (T2 & )r2; i7/I8y  
} Bqd'2HQd  
} ; 5dE@ePO[/9  
lU[" ZFP  
O+^l>+ZGj?  
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> >。 Gd8FXk,.!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \'gb{JO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V94eUmx>?+  
A+&^As2  
return l(i, j) = r(i, j); 9=J+5V^qD<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [Cx'a7KWL  
LzW8)<N  
  return ( int & )i; 0//?,'.  
  return ( int & )j; K*_5M  
最后执行i = j; $ &Ntdn  
可见,参数被正确的选择了。 fvDt_g9oI  
pp#xN/V#a  
~<?+(V^D  
\qA g] -  
n5~7x   
八. 中期总结 N%k6*FBp~  
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: M(a lc9tn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  ju-tx :  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )oRF/Xx`g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B8Cic\2  
WDC+Jmlgp  
1@)kNg)*$  
' R!pc  
6{ql.2 Fa  
]c.1&OB7o  
九. 简化 75+#)hNa!P  
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。 KTm^0:V[Oy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]b"Oy}ARW  
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: bZE;}d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vjcG F'-  
  +-*/&|^等 NT6OGBl&  
2. 返回引用。 1gwnG&  
  =,各种复合赋值等 "+g9}g  
3. 返回固定类型。 3:Mq4 0]x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w@&4dau  
4. 原样返回。 _bi]Bpxf  
  operator, %8_bh8g-  
5. 返回解引用的类型。 qW1d;pt  
  operator*(单目)  {hzU  
6. 返回地址。 (|<e4HfZL  
  operator&(单目) 0@K?'6  
7. 下表访问返回类型。 'Olp2g8=  
  operator[] 6 K+DgNK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =r3%jWH6  
  operator<<和operator>> O]\6Pv@N  
GESEj%R/b  
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。 F~`Yh6v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3++}4%w  
R aVOZ=^-  
template < typename Left > hmRnr=2N  
struct value_return =ZE]jmD4P  
  { OD*\<Sc  
template < typename T > csceu+ IA  
  struct result_1 ;#F/2UgHB  
  { #mI{D\UR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5/vfmDt3'G  
} ; INi9`M.h  
~$GRgOn  
template < typename T1, typename T2 > PJq;OM|  
  struct result_2 yMU>vr  
  { A{[joo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z`UwXp_s  
} ; |\?mX=a.y  
} ; s#%$aQ|Fp  
yJCqP=  
wx a?.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \(ygdZ{R  
S_E-H.d"  
下面我们来剥离functor中的operator() 0Jz5i4B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *Kpk1  
7,MDFO{n  
return l(t) op r(t) [g bYIwL.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0zQ^ 6@  
return op l(t) ne]P-50  
return op l(t1, t2) c>_tV3TDA  
return l(t) op >Mu I-^ 3  
return l(t1, t2) op 9{D u)k  
return l(t)[r(t)]  ZA u=m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DqfWu*  
a'T8U1  
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: `&\jOve   
单目: return f(l(t), r(t)); 1 ZL91'U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~$I9%z7@  
双目: return f(l(t)); WrA!'I  
return f(l(t1, t2)); y$ L@!r/s  
下面就是f的实现,以operator/为例 k<.$7Pl3U  
y /$Q5P+o  
struct meta_divide Lro[ |A  
  { OcA_m.  
template < typename T1, typename T2 > |WiE`&?xP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hA6   
  { iKJ-$x_5  
  return t1 / t2; kLsp0% 2  
} 1V\tKDM  
} ; )\S3Q  
o!]muO*Rm  
这个工作可以让宏来做: Jy#c 6  
dRdI('  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?QDHEC62  
template < typename T1, typename T2 > \ y*F !k{P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N('=qp9  
以后可以直接用 JPH! .@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <r9L-4  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 '|I8byiK  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xRX2u_f$<  
Qm-I=Rh+  
FAkrM?0/  
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 / [s TN.MG  
Y FJw<5&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oZD+AF$R  
class unary_op : public Rettype  hTEwp.  
  { 4YV 0v,z  
    Left l; >>cb0fH5  
public : ; _ziRy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tvd}5~ 5?  
x0KW\<k  
template < typename T > </hv{<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IP LKOT~  
      { syJLcK+e  
      return FuncType::execute(l(t)); ?*)Q[P5  
    } e(=() :4is  
D6$*#D3U  
    template < typename T1, typename T2 > x%v[(*F#y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e3 #0r  
      { %ER"Udh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a2!U9->!  
    } z4qc)- {L  
} ; _Gu;=H,~&  
w4nU86oZYl  
w)rd--9f  
同样还可以申明一个binary_op @%'1Jd7-Wp  
]<3n;*8k?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H zMr  
class binary_op : public Rettype W\c1QY$E  
  { _o52#Q4   
    Left l; %(uYYr 6  
Right r; 3 T1,:r  
public : V0l"tr@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -;:.+1   
,qT^e8E+  
template < typename T > 5K:'VX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e9=UTn{!  
      { vg-Ah6BC{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #n7F7X  
    } zA>LrtyK(=  
2zV{I*  
    template < typename T1, typename T2 > :>|dE%/e$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y+aKk6(_W  
      { [n2+`A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~Ydm"G  
    } f:K>o .  
} ; ` pYyr/  
?u?Nhf %b  
3'7]jj  
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 8.!+Hm4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QZm7 Q4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I}jem  
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。 ~.<QC<dN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kSpy-bVn  
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。。。 h6Q~Di  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AI^!?nJ%'  
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) -O^R~Q_`w  
下面是修改过的unary_op 'ti~TG  
7BS5Eq B=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]#\De73K   
class unary_op : 5X^t  
  { *x &  
Left l; N>H#Ew@2U  
  (KLhF  
public : EzeU-!|W  
 :I{9k~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U2Tw_  
^OOoo2  
template < typename T > 3&!v"ms  
  struct result_1 Eq?U$eE  
  { #`ZBA>FLaQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <}p]0iA  
} ; WfXwI 'y  
G=F_{z\}  
template < typename T1, typename T2 > `Frr?.3&-  
  struct result_2 +lXIv  
  { TVM19)9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .0rTk$B  
} ; 0j!xv(1  
A"O\u=!  
template < typename T1, typename T2 > y9N6!M|'y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [}=a6Q>)  
  { DbSR(:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); VRZqY7j}g  
} 95E #  
Ne)3@?  
template < typename T > 2 :4o`o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tVe =c  
  { I.'/!11>  
  return OpClass::execute(lt(t)); >WA'/Sl<A<  
} drxCjuz"  
g%V#Z`*|  
} ;  0R,.  
["#H/L]3  
X`(fJ',  
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 va:<W H  
好啦,现在才真正完美了。  )$GCur~  
现在在picker里面就可以这么添加了: O#k eoC4  
x_x_TEyyh  
template < typename Right > w!pj);jy{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~z\a:+  
  { 8Vjv #pm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {r~=mQ  
} ?t<g|H/|6  
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。 H#u N&^+H  
lCgzQZ  
yk'L_M(=  
sYfm]Faz  
)vUS).;S`  
十. bind VJP#  
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。 JeN]sK)8x  
先来分析一下一段例子 ts% n tnvI  
&Dt=[yqeG  
m] yUcj{F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C23p1%#1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Vh1y]#w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C}|.z  
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。 $@vB<(sk  
我们来写个简单的。 052Cf dq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~ MsHV%  
对于函数对象类的版本: !RPE-S  
Vc;g$Xr[  
template < typename Func > _^eiN'B  
struct functor_trait VC0Tqk  
  {  "UreV  
typedef typename Func::result_type result_type; Ke:WlDf  
} ; KLW>O_+   
对于无参数函数的版本: kBLFK3i  
6"o=`Sq  
template < typename Ret > c&P/v#U_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1V9AnzwX  
  { S?6 -I,]h  
typedef Ret result_type; s)fahc(@E  
} ; Q@W!6]*\  
对于单参数函数的版本: =)G]\W)m  
6.a5%:  
template < typename Ret, typename V1 > d#XgO5eyO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <.Pt%Kg^BS  
  { $P#x>#+[A  
typedef Ret result_type; IN@o9pUjV  
} ; h-|IZ}F7  
对于双参数函数的版本: "]uPke@  
.vctuy&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G'u[0>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mr/?w0(C  
  { k6J&4?xZ  
typedef Ret result_type; *N4/M%1P  
} ; UmvnVmnv  
等等。。。 J<0d"'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )HC/J-  
ll1N`ke  
template < typename Func > kYWnaY ^F  
struct func_return zc=G4F01  
  { {]cr.y]\  
template < typename T > C7G,M  
  struct result_1 G3`9'-2q@c  
  { .%)uCLZr$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iqdU?&.;  
} ; hJ]Oa7r  
7y3WV95Z\  
template < typename T1, typename T2 > 3!\h'5{  
  struct result_2 N*hV/"joZ  
  { FNuE-_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y2#"\5dC  
} ; 0;@>jo6,!  
} ; k7Qs#L  
(_!I2"Q*  
vb?.`B_>&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9od*N$  
c_S~{a44Ud  
template < typename Func, typename aPicker > S5u$I  
class binder_1 kS &>g  
  { XVqkw@Ia4!  
Func fn; @8>bp#x/1  
aPicker pk; _k26(rdI@-  
public : 9PA<g3z  
akNqSZwj  
template < typename T > 9unRMvE u  
  struct result_1 {|hg3R~A  
  { ~##FW|N)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h@NC#Iod  
} ; |hw.nY]J  
M_Ag *?2I  
template < typename T1, typename T2 > uV_%&P  
  struct result_2 $pAJ$0=sw  
  { W90!*1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J9!/C#Fm  
} ; $/C1s"C@O  
yU&;\'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~v;+-*t  
~tt\^:\3~S  
template < typename T > $A9Pi"/*z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (E)hEQ@8  
  { RqGX(Iuv  
  return fn(pk(t)); aVHIU3  
} ^~-YS-.J#,  
template < typename T1, typename T2 > _~;%zFX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vm[*+&\2  
  { \u{4=-C.  
  return fn(pk(t1, t2)); u>.a;BO  
} G 3,v'D5  
} ; @L~erg>8=  
]"HaE-`%  
!CX WoM  
一目了然不是么? GW'v\O  
最后实现bind +pme]V|<  
G\BZ^SwE  
QEf@wv;T  
template < typename Func, typename aPicker > J_Tz\bZ3)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w-e{_R  
  { 3p&T?E%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C{pOGc@  
} cjPXrDl{\  
z,ERq,g+L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YmaS,Q-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Nz.X$zUmY  
Rr %x;-  
十一. phoenix m!Z<\2OP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O 1z0dHa  
4>0q0}J=5  
for_each(v.begin(), v.end(), 0=3)`v{S@  
( j; y~vX b  
do_ M yHv>  
[ pg4pfi^__V  
  cout << _1 <<   " , " f\dfKNm6  
] v.Q#<@B^:  
.while_( -- _1), v;e8W9M  
cout << var( " \n " ) clV^Xg8D  
) g?v(>#i  
); >":xnX#  
X2Z)> 10  
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: #DFi-o&-  
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 &H;,,7u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =oSd M2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Kus=.(  
MXcW & b  
x+Xd7N1  
template < typename Cond, typename Actor > aqI"4v]~b  
class do_while uB.kkkGZ M  
  { k*fU:q1  
Cond cd; !`I@Rk]`c  
Actor act; &N/t%q  
public : ?=M ?v;8  
template < typename T > 4)8VmCW  
  struct result_1 A)sYde(  
  { (^ EuF]  
  typedef int result_type; I* C~w  
} ; rMxIujx  
nPXP9wmh4x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A,DBq9Z+4R  
Z)W8Of_  
template < typename T > I61S0l z/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vlbZ5  
  { E^F<"mL*  
  do 50N4J  
    { ~SQ xFAto  
  act(t); ~h@@y5<4  
  } 0W*{ 1W  
  while (cd(t)); L/tn;0  
  return   0 ; P{n#^4  
} |cma7q}p  
} ; OY`B{jV-  
KN|<yF   
}<A.zwB<i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cr7Zi>sd<!  
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。 6^] |  
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。 tr,W)5O@L  
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。 (4R(5t  
下面就是产生这个functor的类: Q p>b  
):! =XhQ  
R}Lk$#S#  
template < typename Actor > Dd5 9xNKm  
class do_while_actor 4$&l`yWU+  
  { /=/Ki%hh  
Actor act; )FQ"l{P  
public : `]eJF|"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LOx+?4|y  
f"5O'QHGQK  
template < typename Cond > LN5LT'CE   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DYr#?} 40  
} ; 4@?0wV  
#4'wF4DR@  
pd'0|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K4!-%d$  
最后,是那个do_ a'i Q("  
0!|d .jZI  
%vJHr!x  
class do_while_invoker 46A sD  
  { Sr aZxuPg>  
public : qLDj\%~(  
template < typename Actor > elCYH9W^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !'jq.RawP  
  { ^U_T<x8{  
  return do_while_actor < Actor > (act); !,[#,oy;  
} yXR1 NYg  
} do_; '9V/w[mI  
Q4"\k. ?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n(F!t,S1i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r.H`3m.0q  
最后来说说怎么处理break和continue )r9 9zdUk  
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。 !uEEuD#  
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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