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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g+(Y)9h&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C<w&mFozL  
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, gr# |ZK.`  
Fr(;C>  
PR,8c  
a(G}<  
  class filler `lt[Q>Z  
  { : JSuC  
public : kE[R9RS!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,pVe@d'  
} ; $H&:R&Us  
A!}Ps"Z  
::-*~CH)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: fP$rOJ)P  
"g!ek3w(  
}'n]C|gZ  
+%K~HYN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  [ A 7{}  
~)6EH`-  
_g'x=VJF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l 3 jlKB  
,3!4 D^  
Q5sJ|]Bc  
yW"[}L h4  
二. 战前分析 FJT0lC  
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。 %'S[f  
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 >&^jKfY  
@3S:W2k  
Nu'ox. V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p\.IP2+c  
  /* --------------------------------------------- */ QFgKEUNgl  
vector < int *> vp( 10 ); QUh`kt(E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .8;0O M  
/* --------------------------------------------- */ "^Y zHq6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OGG9f??  
/* --------------------------------------------- */ 3 .KNAObO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e{ *yV#Wl  
  /* --------------------------------------------- */ ;<nJBZB9u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @Qp#Tg<'  
/* --------------------------------------------- */ vcaPd}nf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `}rk1rl6  
K6|R ;r5e{  
8NTE`l=>/  
JU)k+:\a  
看了之后,我们可以思考一些问题: z*9 ke  
1._1, _2是什么? rd)W+W9  
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。 u1\r:q  
2._1 = 1是在做什么? QbY@{"" `  
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。 O{Z${TC[  
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。 ;82?ACCP  
0sB[]E|7[s  
a|4Q6Ycu  
三. 动工 8# x7q>?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Iyb_5 UmpF  
tJ&tNSjTi  
qVjMflVoay  
h 9}x6t,  
template < typename T > Y%>u.HzL  
class assignment Pw5[X5.DX  
  { & x_ #zN]  
T value; Eh$1p iJG  
public : BO%'/2eV  
assignment( const T & v) : value(v) {} -=ZDfM  
template < typename T2 > q;7DH4;t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c@J@*.q]   
} ; ~@#a*="  
> `0mn|+  
HV*;Yt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &y(%d 7@/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bR8`Y(=F9b  
NOKU2d4 G  
yqB!0) <  
xErb11  
  class holder ;uzLa%JQ  
  { E]=>@EX  
public : 8(L6I%k*  
template < typename T > 8;# yXlf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NFR>[L V  
  { u(\O@5a  
  return assignment < T > (t); -Zp BYX5e_  
} y0~ttfv  
} ; |.L_c"Bc  
5G$5d:[(  
!e*T. 1Kz  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 5HIQw9g6  
U.JE \/  
  static holder _1; i83[':  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q|e-)FS)  
90K&oof?M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E%W w)P  
而不用手动写一个函数对象。 &~2I Fp  
0=K8 nxdx  
+w"?q'SnF  
1Kd6tnX  
四. 问题分析 mrr~#Bb>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 t[@>u'YKt  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =|8hG*D8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -Tn%O|#K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +T8MQ[(4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EdkIT|c{  
8@RtL,[d  
五. 问题1:一致性 (.VS&Kv#U  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ou- uZ"$,c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }}D32T VN  
e `OQ6|.k8  
struct holder tw&v@HUP  
  { {8oGWQgrj  
  // F\|4zM  
  template < typename T > =%7s0l3z  
T &   operator ()( const T & r) const b6p'%;Y/  
  { , 2xv  
  return (T & )r; N"suR}9%  
} Aa4Tq2G  
} ; ,>8w|951'  
)^+hm+27v  
这样的话assignment也必须相应改动: e<[ ] W4"A  
1hE{(onI  
template < typename Left, typename Right > N_Kdi%q  
class assignment Vzo< ma^  
  { ;BYuNQr  
Left l; ra>2<  
Right r; -e sQyLx  
public : -6~.;M 5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WqF$-rBJG^  
template < typename T2 > =0!j"z=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ! Dj2/][  
} ; V; CPn  
+jyGRSo  
同时,holder的operator=也需要改动: X6 N&:<  
7 nFOV Z  
template < typename T > Am_>x8z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %:zu68Q[  
  { 'tvuw\hhL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P^48]Kj7  
} 7 )r L<+  
/zoy,t-i  
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。 ??U/Qi180  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \"Y,1in#  
H-U_  
return l(rhs) = r; V)N{Fr)&  
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。 XmwAYf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3 yy5 l!fv  
D79:L:  
template < typename Tp > "WUS?Q  
class constant_t G\TO ]c  
  { I[d<SHo  
  const Tp t; ]JV'z<  
public : ]bY]YNt{7]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (QJe-)0_y  
template < typename T > ovBmo2W/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xLDD;Qm,  
  { g\ vT7x  
  return t; tiHR&v  
} 3RT\G0?8f  
} ; .V?[<}OJn  
8/BMFRJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pDSNI2  
下面就可以修改holder的operator=了 xZlCFu   
+38R#2JV  
template < typename T > UL{J%Ze=~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {svo!pN:  
  {  mPk'a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XW" 0:}`J  
} n2hV}t9O  
>([,yMIY  
同时也要修改assignment的operator() Vm>EF~r  
>MYDwH  
template < typename T2 > 9;?u%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |=m.eU  
现在代码看起来就很一致了。 9S*"={}%  
_gI1rXI  
六. 问题2:链式操作 a4=(z72xe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S!.&#sc  
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。 ,0 q1Id  
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。 +ovK~K $A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G+t:]\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &Xqxuy ]J  
mV$ebFco0  
template < typename T > 4n@lrcq(  
struct result_1 ?(R3%fU  
  { Es%f@$0uy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qul#)HI  
} ; .t5.(0Xk[A  
;54NQB3L  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: e12QYoh  
,_I rE  
template < typename T > <\u3p3"[4  
struct   ref IrqM_OjC  
  { oDz|%N2s|  
typedef T & reference; P<<+;']  
} ; 0)332}Oh  
template < typename T > D3X4@sM  
struct   ref < T &> L ,dh$F  
  { d*0 RBgn  
typedef T & reference; VTM* 1uXS>  
} ; :aej.>I0  
-}|L<~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KBmOi  
 % D  
template < typename T > +*]$PVAFA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iM)K:L7d  
  { :_~.Nt  
  return l(t) = r(t); 3k`Q]O=OU  
} LV^^Bd8Ct  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 v$|~ g'6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &aLTy&8Fv  
 D}98ZKi  
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 30! DraW8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IMH4GVr"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $Es\ld  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fRQ,Z  
最后的布局是: Z~~6y6p  
                Add 3R+% C*7  
              /   \ b0{i +R  
            Divide   5 w`)5(~b  
            /   \ W2 -%/  
          _1     3 nn_O"fZi  
似乎一切都解决了?不。 ~oa}gJl:}-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -WlYHW  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c$Kc,`2m7  
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: :o>=^N  
E EDFyZ  
template < typename Right > Y 3BJ@sqz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  $3^M-w  
Right & rt) const \yr9j$  
  { Lt't   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N}?|ik  
}  GfE>?mG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -G~]e6:zD  
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。 |Ns4^2  
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。 a)QT#.  
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。 .h-mFcjy  
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。 d m8t ~38  
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? q? ' 4&  
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: "GO!^ZG]  
eU1F7LS  
template < class Action > ez ,.-@O  
class picker : public Action "?NDN4l*  
  { s6,~J F^  
public : Wigt TAh4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >GGM76vB=,  
  // all the operator overloaded 'x*C#mt  
} ; bY" zK',m  
$oBs%.Jp  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x77L"5g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2/&=:,"t,B  
pl`4&y%Me  
template < typename Right > &n6{wtBP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wk|+[Rl;L  
  { GY%9V5GB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7g\v (P  
} I2[Z0G@&=  
<=M5)#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d@R7b^#g  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 E(~7NRRm  
4&mY-N7A  
template < typename T >   struct picker_maker JbPkC*.  
  { LZV-E=`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v`A)GnNiN  
} ; \sNgs#{7E7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,a #>e  
  { }dkXRce*  
typedef picker < T > result; B$ eM  
} ; ):$KM{X  
2{79,Js0  
下面总的结构就有了: lVvcrU  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^4n#''wJ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 U@OdQAX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zPaubqB  
至此链式操作完美实现。 CvU$Fsb  
?Y4 +3`\x  
1K Fd ~U  
七. 问题3 LYD iqOrx  
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。 4 Ej->T.  
TKB8%/_p  
template < typename T1, typename T2 > \3JCFor/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 /M^7Vb.  
  { Tb i?AJa}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YV.' L  
} *yhA8fJ  
)'+[,z ;s  
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: ojM'8z 0Hn  
<:9 ts@B  
template < typename T1, typename T2 > mw"FQ?bJ  
struct result_2 h4` 8C]  
  { [7I:Dm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %'KRbY  
} ; \?n6l7*t>  
]Y [N=G  
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? :nIMZRJ_!E  
这个差事就留给了holder自己。 h#YO;m2wd  
    RTmp$lV  
NXOXN]=c<  
template < int Order > %~Yo{4mHs  
class holder; ;Nn(  
template <> v9f+ {Y%-  
class holder < 1 > jEBn"]\D  
  { oMbd1uus  
public : :s *  
template < typename T > |5~Oh`w  
  struct result_1 rI$NNk'A  
  { >?^oxB"<Gc  
  typedef T & result; 5M5Bm[X  
} ; n #X~"|U`  
template < typename T1, typename T2 > wkp2A18n  
  struct result_2 fI`Ez!w0  
  { IWv(G Qx  
  typedef T1 & result; g{N}]_%Uh  
} ; kY]"3a  
template < typename T > /b,>fK^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m*y&z'e\  
  { S`s]zdUTP  
  return (T & )r; ^% f8JoB  
} 'h$1 z$X5  
template < typename T1, typename T2 > W8& )UtWQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 01mu6)  
  { 9k6s  
  return (T1 & )r1; cO5F=ZxR  
} HyzSHI  
} ; -Lq+FTezE  
7i"b\{5  
template <> V(`]hH0;T  
class holder < 2 > ("a@V8M`$F  
  { T_*inPf  
public : EXSJ@k6=8s  
template < typename T > _^_3>}y5op  
  struct result_1 og";mC  
  { T,!EL +o4  
  typedef T & result; 6:8s,a3&[k  
} ; GN_L"|#)=  
template < typename T1, typename T2 > FAM{p=t]HT  
  struct result_2 %,[,mW4l   
  { YrL(4 Nt8  
  typedef T2 & result; UBL{3s^"  
} ; Z1fY' f  
template < typename T > ,b5'<3\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t'2A)S  
  { BH'*I yv  
  return (T & )r; ~v8X>XDL?T  
} !.UE}^TV  
template < typename T1, typename T2 > $`lWW6>P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W`x.qumN  
  { ,7wYa&  
  return (T2 & )r2; .))g]CH  
} zQ+Mu^|u+  
} ; {Z c8,jm  
6k hBT'n  
1hw.gn*JK>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Vit-)o{zr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EV( F!&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n3p@duC4  
)%^l+w+&  
return l(i, j) = r(i, j); h\!8*e;RAW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uB)q1QQsqp  
`t/j6 e]  
  return ( int & )i; _*H Hdd5I  
  return ( int & )j; CR$wzjP j  
最后执行i = j; (?l ]}p^[  
可见,参数被正确的选择了。 X$@`4  
LcGKYl(\K  
qWH^/o  
i(% 2t(wf+  
1 *' /B  
八. 中期总结 g|Lbe4?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: W.^zN'a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #ZJ 1\Ov  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :6Z2@9.}w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o}Grb/LJ  
~HIj+kN  
qy'-'UlIr  
K9zr]7;th  
,ciX *F"  
?t%{2a<X  
九. 简化 s~{rC{9X  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {^1O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {m*lt3$k  
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: bD{tsxm[9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q0 }u%Yz  
  +-*/&|^等 =@d#@  
2. 返回引用。 CcUF)$kz  
  =,各种复合赋值等 n#6{K6}k~  
3. 返回固定类型。 PE5*]+lW.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .F,l>wUNe  
4. 原样返回。 zg ,=A?  
  operator, MiZ<v/L2  
5. 返回解引用的类型。 (m'-1wX.  
  operator*(单目) #HV5M1mb  
6. 返回地址。 H5 z1_O_+  
  operator&(单目) r[(;J0=  
7. 下表访问返回类型。 Gy \ ]j  
  operator[] (l%?YME  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 68j1s vz9  
  operator<<和operator>> ,< g%}P/  
HN7tIz@Frc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /k/X[/WO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m}z6Bbis0  
-F?97&G$  
template < typename Left > %.d.h;^T  
struct value_return m]V#fRC  
  { \d;)U4__!  
template < typename T > +IS6l*_y>6  
  struct result_1 )P7ep  
  { .I>rX#aNt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >/74u/&  
} ; rA ={;`  
se.HA  
template < typename T1, typename T2 > i!%WEHPe  
  struct result_2 s[8M$YBf  
  { )y8Myb}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gIrbOMQ7  
} ; S"*k#ao  
} ; j1`<+YT<#  
`^Ll@Cx"  
&wlD`0v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G2N0'R "  
8 SU0q9X.  
下面我们来剥离functor中的operator()  p0W<K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v' t'{g%  
;.AMP$o`(Y  
return l(t) op r(t) 8Ygf@*9L4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3UXZ|!-  
return op l(t) g$NUu  
return op l(t1, t2) x:0swZ5Z  
return l(t) op AM=> P 7  
return l(t1, t2) op v)np.j0V7  
return l(t)[r(t)] E G+/2o+W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &OJ?Za@p@)  
hY!ek;/Gc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6~sU[thGW  
单目: return f(l(t), r(t)); M @KQOAzt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l@&-be  
双目: return f(l(t)); <lR:^M[v5<  
return f(l(t1, t2)); {J)%6eL?  
下面就是f的实现,以operator/为例 2OpA1$n6  
sSfP.R  
struct meta_divide L~f~XgQ  
  { Dl.UbH }=  
template < typename T1, typename T2 > a& 0g0n6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -ysNo4#e&  
  { H ~3.F  
  return t1 / t2; `D|])^"{  
} `Kg!aN  
} ; v {r%/*  
$gnrd~v4e  
这个工作可以让宏来做: -HGRrWS  
4 .c1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QOK,-  
template < typename T1, typename T2 > \ >yKz8SV#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QGI@5  
以后可以直接用 %0 {_b68x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x*:VE57,z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Y=|p}>.}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %\HE1d5;  
fZpi+I  
J:"@S%gy%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <[n:Ij  
@]IRB1X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cY5;~lO  
class unary_op : public Rettype HI{q#  
  { ;Q,t65+Am  
    Left l; eYP^.U)  
public : 3O; H&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m8PS84."]M  
,,G"EF0A  
template < typename T > ML'y`S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =PY{Elf  
      { T16gq-h'  
      return FuncType::execute(l(t)); ;_SSR8uHv  
    } \"$P :Uv  
p?#T^{Quz~  
    template < typename T1, typename T2 > *Sdx:G~gp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9,~7,Py}  
      { }wRm ~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @gb W:  
    } IV!`~\@  
} ; a9;KS>~bq  
OQfFS+6  
hFm^Fy[R  
同样还可以申明一个binary_op ~C^:SND7  
#<==7X#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WPsfl8@D  
class binary_op : public Rettype Bk3\NPa  
  { Pb;c:HeI/  
    Left l; 7'e sJ)2  
Right r; E,tdn#_|  
public : OnE%D|Tq=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q++\< \2  
n_; s2,2r  
template < typename T > 5PZ!ZO&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q<u?BA/  
      { :8eI_X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?R)dx uj  
    } #S9J9k  
{|>Wwa2e  
    template < typename T1, typename T2 > q\?p' i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z" ;q w  
      { "G%</G8M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w>9d^kU'  
    } vVSDPlN;  
} ; aOd#f:{y  
<-?C\c~G@  
iii|;v ]+  
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 Z5(9=8hB/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X-nC2[tu'W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mj$Ucql  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6 /YJA*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Le?g ,c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >Y8\f:KQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uarfH]T{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) xE@/8h  
下面是修改过的unary_op So!=uYX  
2`riI*fQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TMMJ5\t2  
class unary_op N8pL2y:R[P  
  { \mh #MMp  
Left l; F4G81^H  
  9o5D3 d K  
public : In_"iEo,  
TyIjDG6tM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T4wk$R L  
`K5*Fjx  
template < typename T > % Q6 za'25  
  struct result_1 ?[Y(JO#  
  { Y&yfm/Ru  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f0SrPc v  
} ; bD,X.  
pml33^*<U  
template < typename T1, typename T2 > g=4^u*  
  struct result_2 Gu~*ZKyJ  
  { sq`Xz 8u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~5&4s  
} ; 1b1Ab zN  
Q >/,QX  
template < typename T1, typename T2 > seEo)m`d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T%)E!:}v  
  { {>1FZsR49t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?v M9 !  
} r~)fAb?  
T8A(W  
template < typename T > 3:nBl?G<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %\<b{x# G  
  { kd^H}k  
  return OpClass::execute(lt(t)); B ktRA  
} A/<u>cCW  
]7Vg9&1`  
} ; ;9OhK71}  
TC/c5:)]  
x ']'ODs  
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 )  FR7t  
好啦,现在才真正完美了。 ]w6Q?%'9  
现在在picker里面就可以这么添加了: -sQ[f18  
*"w hup[  
template < typename Right > 4l  ZK@3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const RX>P-vp  
  { 0uDDaFS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #gV n7wq  
} I2*rtVAP'j  
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。 zw+aZDcV(  
>E+g.5 ,:W  
d:';s~  
sRD fA4/TF  
RJ3oI+gI  
十. bind pc*)^S  
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。 /j GBQ-X  
先来分析一下一段例子 @M"gEeI9  
)k,n}  
p@G7}'|eyA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nU_O|l9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5&n{QE?Um  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OtqFI!ns  
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。 {3`385  
我们来写个简单的。 4=tR_s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'vBZh1`p  
对于函数对象类的版本: $].htm  
D|9+:Y  
template < typename Func > 2DCQ5XewYe  
struct functor_trait PoF3fy%.  
  { <R$ 2x_  
typedef typename Func::result_type result_type; N;|^C{uz  
} ; sWYnoRxu  
对于无参数函数的版本: TsTc3  
b4_0XmL  
template < typename Ret > |[>@Kk4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z l r !   
  { >-A@6Qe_  
typedef Ret result_type; f(5(V %  
} ; p +i 1sY  
对于单参数函数的版本: W91yj:  
5X!-Hj  
template < typename Ret, typename V1 > 1/Ts .\K3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rz"$zc.)  
  { 5YD~l(,S1]  
typedef Ret result_type; P'Rw/c o  
} ; NGc~%0n  
对于双参数函数的版本: Z[. M>|  
o&q>[c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E]`7_dG+T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uNzc,OH  
  { p:4jY|q  
typedef Ret result_type; h+ [6i{  
} ; O_:l;D#i  
等等。。。 _nbr%PD,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X 0y$xC|<  
T^}UE<  
template < typename Func > sW[-qPK<  
struct func_return jfuHZ^YA  
  { qE~_}4\Z9  
template < typename T > y+(\:;y$7  
  struct result_1 eQbHf  
  { +Y%6y]8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y"q aa  
} ; [r/zBF-.  
&P?2H66s  
template < typename T1, typename T2 > j<<d A[X  
  struct result_2 FO2e7p^Q  
  { PE%$g\#?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1)(>'pY  
} ; -* ,CMw  
} ; $O%{l.-O  
nYyhQX~]B  
@RoZd?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L80(9Y^xn  
~Bzzu % S  
template < typename Func, typename aPicker > bKo %Ak,  
class binder_1 L!fTYX#K]  
  { 11=$] K>  
Func fn; 'X?xn@?  
aPicker pk; jo`ZuN{  
public : _VrY7Mz:r  
PXb$]HV  
template < typename T > g@`i7qN  
  struct result_1 c5YPV"X  
  { Q7s@,c!m_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lzq/^&sc(  
} ; II\&)_S.4  
>d/H4;8  
template < typename T1, typename T2 > Gnkar[oa&  
  struct result_2 .Nn11F< d  
  { 3z+l-QO8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o<`hj&s  
} ; =gB5JB<}2  
^|Q]WHNFB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ":Wq<Z'  
kWzN {]v  
template < typename T > 7j]v_2S`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $coO~qvU  
  { _wq?Pa<)e  
  return fn(pk(t)); -JMn?]  
} -pu5O 9 @  
template < typename T1, typename T2 > ^xZh@e5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qlO}=b/  
  { Ke$_l]}  
  return fn(pk(t1, t2)); [xMa^A>p  
} g*Y, .  
} ; y?$DDD  
'0+*  
DP ? d C`  
一目了然不是么? Wq1>Bj$J8  
最后实现bind `3+i.wR  
g68p9#G  
)[Y B&  
template < typename Func, typename aPicker > mayJwBfU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lE:g A,  
  { cw Obq\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aB]0?C y9(  
} 2xI|G 3U  
4<efj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `Fy-"Uf  
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。 (j: ptQ2$  
^jdU4  
十一. phoenix Rr )+M3'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >yBq i^aL  
lPTx] =G  
for_each(v.begin(), v.end(), }Z!D?(  
( %q{q.(M#  
do_ d1 j9{  
[ 2QfN.<[-  
  cout << _1 <<   " , " drq3=2  
] ]R__$fl`8  
.while_( -- _1), )pnyVTKt  
cout << var( " \n " ) +&EXTZ@o  
) FfoOJzf~o  
); zsFzg.$3&  
;XKe$fsa~?  
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: *ukyQZ9  
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 6  63o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  T{YZ`[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MY&Jdmga  
Swi# ^i  
($[wCHU`!  
template < typename Cond, typename Actor > RZ".?  
class do_while -fR :W{u  
  { }lJ;|kx$  
Cond cd; hp\&g2_S0W  
Actor act; NxT"A)u  
public : tK#R`AQ  
template < typename T > K5""%O+  
  struct result_1 :{lwz#9V  
  { GIC1]y-'  
  typedef int result_type; ZCiCZ)oc  
} ; \8`?ir q"  
<xOv8IQ|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wQkM:=t5  
+.G"ool  
template < typename T > s{hKl0ds  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UO/sv2CN  
  { :+rGBkw1m  
  do N ##`  
    { _7 3q,3`24  
  act(t); ,"(L2+Yp  
  } ]Bw0Qq F#  
  while (cd(t)); sDY~jP[Oa  
  return   0 ; IK~&`n](>  
} ?$r`T]>`2  
} ; 0XHQ 5+"8  
M6Fo.eeK3  
Q?{%c[s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XYE|=Tr]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 x0*{oP  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M`xiC  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 q'2vE;z Kb  
下面就是产生这个functor的类: EE/mxN(<  
3a/n/_D  
Y.tx$%  
template < typename Actor > 4w4B\Na>l  
class do_while_actor YO6BzS/~  
  { VJh8`PVX  
Actor act; SC{m@  
public : 1J@Iekat  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P&-o>mM  
<Au2e  
template < typename Cond > iCt.rr~;V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZzT=m*tQ&  
} ; s='+[*&&  
!xM5 A[f  
KWTV!Wxb=K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eRauyL"Q+  
最后,是那个do_ @NHh- &;w  
<=uYfi3,  
D28`?B9 (  
class do_while_invoker 8% @| /  
  { Dn- gP  
public : 8~sP{V%  
template < typename Actor > )8Va%{j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9 _d2u#  
  { >yIJ8IDF  
  return do_while_actor < Actor > (act); xo:kT)  
} hy;VvAH 5  
} do_; IRdt:B|@  
jvT'N@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _KT!OYH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 boh?Xt-$  
最后来说说怎么处理break和continue l,ENMKA^D  
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。 sdu?#O+c1  
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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