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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O[3AI^2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zaX!f ~;"  
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, b9[KdVsT6^  
*'+OA6  
//G5lW/*  
*M_.>".P  
  class filler H1uNlPT  
  { A/W-'%+`  
public : @WX]K0 $;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;T}#-`O_Im  
} ; 5Qp5JMK  
R/ 7G  
+[9~ta|j  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: m:<cLc :.  
I"E5XVC);  
,jyNV<dI  
3LZ0EYVL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t_ &FK A  
Ys10r-kDS  
?lzg )88I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [{_JO+)+n  
,MwwA@,9-  
or/Y"\-!  
ZoB?F  
二. 战前分析 -OZRSjmY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c"%XE#D  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &yzC\XdA  
|b'fp1</  
TuphCu+Oh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q('O@-HA  
  /* --------------------------------------------- */ @B$ Y`eK\  
vector < int *> vp( 10 ); A'qJke=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w,]cFT  
/* --------------------------------------------- */ h\KQ{-Bl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8^;[c  
/* --------------------------------------------- */ tv)x(MX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7|3Z+#|T  
  /* --------------------------------------------- */ :L`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .O'S@ %]  
/* --------------------------------------------- */ yNAvXkp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?gjM]Ki%:  
Zb`}/%\7  
pL>Q'{7s3  
YMnG-'^Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: aT"q}UTK  
1._1, _2是什么? z>NRvx0  
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。 4~4PZ  
2._1 = 1是在做什么? g ZhE\  
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。 Z=DAA+T`  
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。 YY]JjMkU  
FJo N"X  
AV AF!Z  
三. 动工 QvK/31*QG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2|(J<H  
gm9e-QIHK  
bAt%^pc=y  
!Pt|Hk dr  
template < typename T > gA~BhDS  
class assignment ^~|P[}  
  { S0 M-$  
T value; A/%K=H?  
public : ow]S 3[07  
assignment( const T & v) : value(v) {} e-H:;m5R  
template < typename T2 > +bI&0`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eI8^T?  
} ; jE2k\\<a  
-MJ6~4k2  
F4>}mIA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wqyx{W`~w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %I;ej{*c  
]K?z|&N|HK  
fXvJ3w(  
+Vt@~Z4K  
  class holder Yn[y9;I{  
  { . [+ObF9=  
public : gCz^JM  
template < typename T > yPn5l/pDDr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [Nr6 qxWg  
  { -4Zf0r1u  
  return assignment < T > (t); _;W}_p}q{  
} C0z E<fl  
} ; h" Yi'  
Xoml  
i*..]!7e  
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: g&O%qX-  
M' "S:  
  static holder _1; ,* ?bET $  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \=v7'Hp  
~EW (2B{u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N-]h+Cnyu  
而不用手动写一个函数对象。 \gki!!HQ  
b)(#/}jMkD  
&Ph@uZ\  
fBS;~;l  
四. 问题分析 #JYv1F  
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。 Ti#2D3  
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。 #q9jFW8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bqFGDmu6'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <<6i6b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3%|LMX]M5_  
<`9Q{~*=t  
五. 问题1:一致性 P-ys$=  
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?| q El:2<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ox{)O/aj  
'D-eFJ5  
struct holder M['8zN  
  { ~ULuX"n  
  // 1&ZG6#16q  
  template < typename T > :@KWp{ D7  
T &   operator ()( const T & r) const _S{HVc  
  { -i:Zi}f  
  return (T & )r; 4M*UVdJ;  
} /P<RYA~  
} ; ~#h@.yW^JN  
R4 ;^R  
这样的话assignment也必须相应改动: MM3X! tq  
%g^dB M#  
template < typename Left, typename Right > A 7'dD$9  
class assignment \kF}E3~+#  
  { fCJ:QK!  
Left l; wWko9h=|mQ  
Right r; "KcSOjvJ  
public : rOm)s'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vx;f/CH3!  
template < typename T2 > :[#HP66[O5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sHm|&  
} ; &1ASWllD  
Yn+/yz5k_  
同时,holder的operator=也需要改动: usZmf=p-r  
&dp(CH<De  
template < typename T > WpP8J1KN[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AA;\7;k{  
  { Mc>]ZAzr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O _yJR  
} mhH[jO)  
TW(rK&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 cR[)[9}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4xk'R[v  
DM/J,q  
return l(rhs) = r; dB ?+-aE  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 IxAKIa[HY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d!{,[8&  
K 4j'e6  
template < typename Tp > pFX Do4eH  
class constant_t n,hHh=.Fu  
  { wA|m/SZx  
  const Tp t; 7G.IGXK$  
public : ;hA>?o_i(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3+u11'0=t  
template < typename T > {wih)XNY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }\|$8~  
  {  &~:b &  
  return t; 1/c7((]7(,  
} '*MNRduE6  
} ;  Aa[p7{e  
i=OPl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m]R< :_  
下面就可以修改holder的operator=了 F-k3'eyY  
v T2YX5k&,  
template < typename T > j!B+Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YQ}Rg5 o  
  { x[U/ 8#f&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z)<ljW  
} A1Ia9@=Mf  
L,*2t JcC<  
同时也要修改assignment的operator() >0~|iRySi  
Ac 0C,*|^  
template < typename T2 > 1Y6<i8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5, R\tJCK  
现在代码看起来就很一致了。 {Lwgj7|~  
P95U{   
六. 问题2:链式操作 *kY\,r&!P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .xS3,O_[  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 58\Rl  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 57k@] 3 4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 wkOo8@J\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #n2'N^t  
f=]+\0MQ  
template < typename T > Tjma'3H*T0  
struct result_1 X<dQq`kZ  
  { VC5LxA0{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _eb:"(m  
} ; 28 [hp[<  
;wwhW|A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: bO]^TRaiJ  
jq:FDyOAW  
template < typename T > nd*9vxM  
struct   ref j&,,~AZm  
  { bRT1~)  
typedef T & reference; :@x24wN/  
} ; n[8ju,=  
template < typename T > ! 7A _UA8  
struct   ref < T &> 2 eo]D?}  
  { O32p8AxEz  
typedef T & reference; j hf%ze  
} ; "| cNY_$&s  
/\34o{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  Aq674   
1Q"w)Ta  
template < typename T > 2k;>nlVxX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B64L>7\>`  
  { z +,l"#Vv  
  return l(t) = r(t); .RF ijr  
} is}6cR  
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。 t`=TonLb8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lVF}G[B  
9eO!_a^  
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 {R<0 'JU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *W,tq(%tQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HwfBbWHr'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $I*ye+a*{q  
最后的布局是: ~2u~}v5m7  
                Add 8CCd6)cG  
              /   \ dd1CuOd6(1  
            Divide   5 7i^7sT8t  
            /   \ +g/TDwyVH  
          _1     3 K;kaWV  
似乎一切都解决了?不。 4)MKYhm  
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。 wJ#fmQXKJ5  
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。 _+Tq&,_:o  
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: RW| LL@r  
L3}n(K AJj  
template < typename Right > u'Ja9m1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z}?*1c  
Right & rt) const 6{Y3-Pxg  
  { %c+`8 wj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }nh!dVA8lh  
} u@QP<[f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Su" 9`  
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。 R>Q&Ax  
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。 @c 3GJ'"X  
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。 ;Q*=AW  
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。 pc9m,?n  
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? } U <T>0  
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: NQB a+N  
q8&2M  
template < class Action > > mI1wV[  
class picker : public Action Pn?Ujjv  
  { K>%}m,  
public : Y:o\qr!Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GD*rTtDWn  
  // all the operator overloaded hd+(M[C<9  
} ; /~sNx  
GM]" $  
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。 rq#8}T>  
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: bUv}({  
:mP%qG9U  
template < typename Right > )w.+( v(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GjVq"S  
  { I^}q;L![\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9, A(|g  
} >WYiOXYv  
#eRrVjbo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?E>(zV1D/  
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。 +#* F"k(  
#6g9@tE  
template < typename T >   struct picker_maker o )\\(^ld  
  { [p&n]T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uGXN ciEp`  
} ; ,K/l;M5I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8|]r>L$Wk  
  { ^nO0/nqz]  
typedef picker < T > result; ShP&ss  
} ; qu8!fFQjYL  
c:*[HO\  
下面总的结构就有了: /z=xEnU#  
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。 ~wejy3|@0  
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。 :| s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c+BD37S  
至此链式操作完美实现。 iX&eQ{LB  
7LFJi@*8  
\C{Dui) F  
七. 问题3 a*hWODYn  
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。 -RLY.@'d-M  
95XQ?%  
template < typename T1, typename T2 > @Sr{6g*I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b(E}W2-t  
  { Ru&>8Ln0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v[7iWBqJ  
} Kl\g{>{Uz  
g)3HVAT  
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: 2uCw[iZM  
OfE>8*RI4  
template < typename T1, typename T2 > ^y,Ex;6o  
struct result_2 ;c/|LXc\  
  { B0M(&)!%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~|:U"w\[=  
} ; 21T#NYfew  
\4`:~c  
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? h&| S*  
这个差事就留给了holder自己。 DXa!"ZU  
    M1mx{<]A  
\PzJ66DL!  
template < int Order > YAdk3y~pL  
class holder; {}n]\zO %  
template <> ufF>I  
class holder < 1 > /&i6vWMhP  
  { ez-jVi-Fi  
public : V+$^4Ht  
template < typename T > G`e!WvC  
  struct result_1 Oxp!G7qfo  
  { w paI}H#  
  typedef T & result; v[2N-  
} ; ~Fe$/*v  
template < typename T1, typename T2 > ?on EqH>  
  struct result_2 %TeH#%[g>\  
  { W%wc@.P  
  typedef T1 & result; *-';ycOvr  
} ; @kPe/j/[1  
template < typename T > uqsVq0H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <~Oy3#{  
  { /8? u2 q  
  return (T & )r; xG1(vn83gq  
} 8Q(A1U  
template < typename T1, typename T2 > VeipM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q&kG>  
  { Gspb\HJ^  
  return (T1 & )r1; tc|PN+v;  
} +Ym#!"  
} ; |Kq<}R  
ANRZQpnXQ  
template <> ^ AJ_  
class holder < 2 > H1d2WNr[  
  { Ms=N+e$n  
public : }a"koL  
template < typename T > Vz]yJ:  
  struct result_1 w y&yK*w  
  { FM"[:&>  
  typedef T & result; 8wLGmv^  
} ; "uP~hFA7M  
template < typename T1, typename T2 > _/NPXDL  
  struct result_2 Hbl&)!I  
  { 0C4Os p  
  typedef T2 & result; ) S-Fuq4i4  
} ; +O4//FC-"  
template < typename T > 2i$_ ,[fi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )S9}uOG#  
  { .umN>/o[  
  return (T & )r; lE8(BWzw  
} .\+c{  
template < typename T1, typename T2 > 6Z5$cR_vC7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  N8)]d  
  { 7|k2~\@q  
  return (T2 & )r2; `-g$ 0lm7  
} \rY\wa  
} ; 3$3%W<&^  
BKK@_B"  
}_D{|! !!T  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8:U0M'}u>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x@*?~1ai  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5O~;^0iC  
~i0>[S3 '  
return l(i, j) = r(i, j); JyePI:B&)j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c_u7O \  
E(*S]Z[  
  return ( int & )i; v}=pxWhm  
  return ( int & )j; %reW/;)l{  
最后执行i = j; "?6R"Vk?:  
可见,参数被正确的选择了。 iV:\,<8d  
i "aQm  
Yc5<Y-W  
}tJMnq/m($  
Q6n8,2*  
八. 中期总结 4M;S&LA  
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: fVYv 2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $#_^uWN-M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mhF@S@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &`_| [Y ]H  
X^C $|:  
W$` WkR  
`F~Fb S  
h1#l12k^'  
!v*#E{r"g=  
九. 简化 ZJQkZ_9@2  
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。 v%QC p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NM1TFs2Y*  
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: mG%cE(j*D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S;BMM8U  
  +-*/&|^等  c70B  
2. 返回引用。 FWo`oJeN  
  =,各种复合赋值等 4-\4G"4  
3. 返回固定类型。 Koz0Xy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SNV;s,  
4. 原样返回。  XV !UeBq  
  operator, Q8DKU  
5. 返回解引用的类型。 tOPk x(  
  operator*(单目) %Jn5M(myC  
6. 返回地址。 V.[b${  
  operator&(单目) #|lVQ@=  
7. 下表访问返回类型。 +@PZ3 [s  
  operator[] UL" <V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5JZZvc$au  
  operator<<和operator>> ezd@>(hJ  
i{PX=  
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。 .|K\1qGW0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]j(Ld\:L  
[oH,FSuO!2  
template < typename Left > SHC VjI6  
struct value_return 98WJ"f_ #  
  { NO#^_N`#\  
template < typename T > 9a.[>4}  
  struct result_1 D7$xY\0r  
  { Zn'y"@%t[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l1RFn,Tzr  
} ; X .S8vlb4z  
PvdR)ZE m  
template < typename T1, typename T2 > JDC,]  
  struct result_2 J15$P8J  
  { . LNqU#a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _d<\@Tkw  
} ; /XW,H0pR  
} ; *$>$O%   
GG_A'eX:I  
)^'wcBod,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k<S!|  
@i:_ JOl  
下面我们来剥离functor中的operator() kC[nY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jfrUOl'l  
KBGJB`D*  
return l(t) op r(t) 8|,-P=%t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oDas~0<oh  
return op l(t) LvS3c9|Aj  
return op l(t1, t2) 1vxh3KS.  
return l(t) op ? 5 V-D8k  
return l(t1, t2) op WJL,L[XC  
return l(t)[r(t)] Wkv **X}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [G|2m_  
c5rQkDW  
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: @.iOFY  
单目: return f(l(t), r(t)); egi?Qg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cWM|COXL+  
双目: return f(l(t)); ss 3fq}  
return f(l(t1, t2)); 7+u%]D!  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^ihXM]1{G  
XT_BiZ%l5O  
struct meta_divide 4%j&]PASa1  
  { _.06^5o  
template < typename T1, typename T2 > Sb[rSczS~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +CNRSq"  
  { {UZli[W1  
  return t1 / t2; [l5 "'{x  
} JnY3]  
} ; p N]Hp"v  
Nd!2 @?V4  
这个工作可以让宏来做: 7RD` *s  
xD?{Hw>QT#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5\Y/so=  
template < typename T1, typename T2 > \ (\/HGxv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p go\(K0  
以后可以直接用 L kq>>?T=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }\ DQxHG  
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 4+ k:j=x  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) HIa$0g0J  
5!ReW39c ;  
fp![Pbms.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Yg]f2ke  
b);}x1L.T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ia_8$>xW+  
class unary_op : public Rettype wbS++cF<  
  { NJtB;  
    Left l; }\*Sf[EMD  
public : -5ec8m8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !yI)3;$*  
"DN`@  
template < typename T > P*T)/A%4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X*yl% V  
      { 86I*  
      return FuncType::execute(l(t)); Mk9 kGP%  
    } O46/[{p+8  
z*[Z:  
    template < typename T1, typename T2 > /&dt!.WY^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5k(#kyP  
      { N_ DgnZ7*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PYf`a`dH  
    } Bm7GU`j"  
} ; vPs X!m[#  
r/T DU[`&  
HY:@=%R  
同样还可以申明一个binary_op C/Z"W@7#;  
qpeK><o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -ur]k]R  
class binary_op : public Rettype DRIv<=Bt  
  { <XagkD  
    Left l; !jW32$YTR  
Right r; eBV{B70k  
public : w8i!Qi#y5D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v8IL[g6"  
e`rY]X  
template < typename T > ckk[n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {EUH#':  
      { ;R!H\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %E\%nTV  
    } KV*:,>  
j5O*H_D  
    template < typename T1, typename T2 > jb2:O,+!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rh&onp O  
      { }BrE|'.j'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kI'A` /B l  
    } ^IpiNY/%Q  
} ; dmy-}.pqN  
o4;Nb|kk9+  
Q2NnpsA^6  
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 ,]mwk~HeF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3>" h*U#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H=#Jg;_w  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 g8"7wf`0k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R6XMBYK^  
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。。。 vWH>k+9&X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u&xK>7  
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) %6'D!H?d  
下面是修改过的unary_op { NJ>[mKg  
|q2lTbJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ekme62Q>u  
class unary_op N{t :%[  
  { \ZRoTh  
Left l; -<!17jy  
  F^z8+W  
public : 8M9\<k6  
i q:Q$z&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d %W}w.  
~x"79=!W  
template < typename T > M%s$F@  
  struct result_1 7$W;4!BN*  
  { BkxhF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &AcFa<U  
} ; Gc!8v}[7J  
V55J[s*6!  
template < typename T1, typename T2 > (iOCzZ6S  
  struct result_2 uyt-q|83=  
  { (mIJI,[xn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hO.G'q$V  
} ; Jx$#GUl#j  
#pQ"+X  
template < typename T1, typename T2 > ]}7rWs[|1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |p -R9A*>h  
  { MlK`sH6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *X l<aNNx  
} /cC6qhkp%  
#2R%H.*t  
template < typename T > h<1dTl*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NS4'IR=;E!  
  { xY'qm8V  
  return OpClass::execute(lt(t)); p;=kH{uu  
} )YMlF zYr  
&s^>S? L-  
} ; JkDPuTXD  
9jR[:[  
<cv2-?L{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Bd9hf`% 2  
好啦,现在才真正完美了。 Yuo1'gE+  
现在在picker里面就可以这么添加了: d&T6p&V$  
L> Oy7w)Y  
template < typename Right > A!W" *WT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3$N %iE6  
  { P% +or*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); noh|/sPMD  
} L;S*.Ol>  
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。 4Wla&yy  
|5~wwL@LW7  
Ue3B+k9w  
df>kEvU5.^  
9R@abm,I  
十. bind i6F:C &.  
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。 `xX4!^0Hm  
先来分析一下一段例子 ;Lsjh#  
6c2ThtL  
dF{6>8D=5B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1]>$5 1Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *"ykTqa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ByhOK}u;P4  
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。 : _^0'ULP  
我们来写个简单的。 dqD;y#/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 13.{Y)  
对于函数对象类的版本: }2Cd1RnS  
W1?!iE~tO  
template < typename Func > $v:gBlj%"  
struct functor_trait @1<omsl  
  { 3s?v(1 {)  
typedef typename Func::result_type result_type; (|<h^] y3  
} ; }%!FMXe  
对于无参数函数的版本: p*pn@z  
'!wPnYT@D  
template < typename Ret > !K3i-zY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3`&VRF8  
  { (B>)2:T1  
typedef Ret result_type; wTTTrk  
} ; _x\-!&[p  
对于单参数函数的版本: X)Dqeb6  
OgEUq''  
template < typename Ret, typename V1 > 7szls71/=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m x3}m?WQ  
  { 0rku4T  
typedef Ret result_type; |h^K M  
} ; <G\ <QV8W  
对于双参数函数的版本: 5mI?pfm  
|`w$|pm=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nU} ~I)@V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M MAAHo  
  { PM~bM3Ei  
typedef Ret result_type; !Z U_,[  
} ; $42Au2Jg  
等等。。。 A#Xj]^-*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *-9#/Cp  
x 8 f6,  
template < typename Func > ,3:QB_  
struct func_return 4dW3'"R"L  
  { t-!Rgg$9  
template < typename T > gWFL  
  struct result_1 3hc#FmLr2b  
  { ^pJ0nY# c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TkA9tFi  
} ;  ;e&!  
M'^(3#ZU  
template < typename T1, typename T2 >  Nm jzDN  
  struct result_2 4$%`Qh>yA  
  { nc<qbN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d2ohW|  
} ; e@[9C(5E"  
} ; LL{t5(- _  
Ip>^O/}$1  
+d=~LQ}*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %h0D)6 j  
'yE*|Sx  
template < typename Func, typename aPicker > D2Y&[zgv  
class binder_1 PM@XtL7J  
  { * !X4&#xP  
Func fn; ]yo_wGiwY  
aPicker pk; O-Dc[t%  
public : V{KjRSVf=  
yP x\ltG3  
template < typename T > %=BtOM_2  
  struct result_1 -zprNQW  
  { ?F1wh2o q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hPcS, p{%  
} ;  ?J<T  
C+`xx('N9  
template < typename T1, typename T2 > g+.0c=G(  
  struct result_2 6?O}Q7G  
  { oK)[p!D?0{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GN0duV  
} ; 1XCmM Z  
D 0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} : aH%bk  
A$Wx#r7)  
template < typename T > XYts8}y5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vuZf#\zh}  
  { wajZqC2yg  
  return fn(pk(t)); w3d34*0$  
} zb>;?et;)  
template < typename T1, typename T2 > o'96ON0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uNy!< u  
  { V(r`.75  
  return fn(pk(t1, t2)); ]Ym=+lgi  
} -rO*7HO  
} ; X>}@EHT  
@O'I)(To  
]9s\_A9  
一目了然不是么? 9l#gMFknI  
最后实现bind o~;M"  
^Wm*-4  
%;tJQ%6-.S  
template < typename Func, typename aPicker > AxEc^Cof  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "ct58Y@   
  { z<i,D08|d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s@PLS5d"  
} j-QGOuvW  
l77'Lne  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Gp8psH  
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。 nn'Af,ko/  
;5N41_hG  
十一. phoenix R1Yqz $#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }Bi@?Sb  
&1l~&,,  
for_each(v.begin(), v.end(), \WX@PfL  
( AJdp6@O +  
do_ -zdmr"CA  
[ EWO /u.z  
  cout << _1 <<   " , " vbaC+AiX  
] f]]f85  
.while_( -- _1), /e(W8aszi  
cout << var( " \n " ) FllX za)  
) UhdqY]  
); >MPa38  
NNmM#eB:4  
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: ;P8(Zf3wJb  
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 ##GY<\",;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?9Ma^C;}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (2tH"I  
F<gMUDB  
mqw 84u  
template < typename Cond, typename Actor > fdLBhe#9M  
class do_while _ ~[M+IO   
  { =|"= l1  
Cond cd; 2LC w*eT{)  
Actor act; *E7R(#,yC  
public : =+\$e1Mb*  
template < typename T > _JA:.V^3gm  
  struct result_1 -"tY{}z  
  { tpGCrn2w>  
  typedef int result_type; .`+yo0O:  
} ; x) 5LT}p  
G AEZY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (0}j]p'w  
_*n)mlLln  
template < typename T > *uU4^E(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ai9  
  { "k, K~@}  
  do Zw24f1iY  
    { OpUA{P  
  act(t); [T]Bfo  
  } L;lk.~V4T  
  while (cd(t)); !-,Ww[G>  
  return   0 ; #9,=Owup  
} K_&_z  
} ; S<pk c8  
I=odMw7Hj  
u(Rk'7k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $Elkhe]O %  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R"{l[9j4>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Y/D -V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 WGMb8 /{$P  
下面就是产生这个functor的类: Vd<K4Tk  
HzEGq,.  
yzg9I  
template < typename Actor > 1daL y  
class do_while_actor ~j]dct7  
  { y@aKNWy}$  
Actor act; GMe0;StT  
public : 7H#2WFQ7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H`gb}?9R  
Kr]W o8dWy  
template < typename Cond > bQj`g2eyM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #fj[kq)&S  
} ; ; h9W\Se  
~QCA -Yud  
lvPpCAXY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B.RRdK+:  
最后,是那个do_ -%i#j>  
FR["e1<0  
y+RRg[6|  
class do_while_invoker :P,2K5]y  
  { f B7ljg  
public : dk8y>uLr_  
template < typename Actor > 5QOZ%9E&M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m3luhGn  
  { LyV#j>gD  
  return do_while_actor < Actor > (act); C#h76fpH  
} }k| g%H J  
} do_; (V)9s\Le_  
zhjJ>d%w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )WmZP3$^TX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G:DSWW}  
最后来说说怎么处理break和continue ee^4KKsh\  
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。 qh H+m  
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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