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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =FB[<%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \fk%^1XY  
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, !sJ*0  
&"h 9Awn2  
,k,RXgQ  
e?V7<7$  
  class filler TVVr<r  
  { 5}pn5iI  
public : \$iU#Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7;w x,7CUq  
} ; OIqisQ7ZB  
eL vbPE_  
)37.H^7  
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: ['*{f(AI  
I"4Lma  
f4h|Nn%;  
2NNAsr}L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 24}?GO  
S~ff<A>f  
%ja8DRQ.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e Qz_,vTk  
? 0}M'L  
!bPsJbIo>  
gc y'"d"  
二. 战前分析 B*zR/?U^  
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%{8$> 8V.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (F<VcB  
aT]G&bR?  
n{b(~eL?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;j#(%U]Vp  
  /* --------------------------------------------- */ :nt 7jm,  
vector < int *> vp( 10 ); |U GmIm%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :c vZk|b%  
/* --------------------------------------------- */ w6-A-M6hD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z)Yk&;XC  
/* --------------------------------------------- */ Ny\c>$z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {x-iBg9#l2  
  /* --------------------------------------------- */ D)]U+Qk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a/n KKhXaM  
/* --------------------------------------------- */ TSl:a &  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L,m'/}$  
:3uCW1  
hJkSk;^  
J0 [^hH  
看了之后,我们可以思考一些问题: `YK2hr  
1._1, _2是什么? j/oM^IY  
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。 =u*\P!$  
2._1 = 1是在做什么? .[@TC@W  
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。 ,vxxp]#5  
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。  [YGPcGw  
WT-BHB1  
)*b dG'}  
三. 动工 HP$GI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FuWMVT`Y  
yU e7o4Zm  
Rr9K1io$)  
(.CEEWj%{  
template < typename T > 86bRfW'  
class assignment )@IDmz>  
  { @y|ZXPC#  
T value; S,=#b 4\#%  
public : pd3=^ Zi  
assignment( const T & v) : value(v) {} h.QsI`@f  
template < typename T2 > 3 N5un`K7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y4V~fg;  
} ; 8|Q=9mmWOh  
j56#KNAha  
:c*_W /  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _F2 R x@Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U)f;*{U  
xg|\\i  
Y<x;-8)*  
s_/a1o  
  class holder ]uikE2nn  
  { jHU5>Gt-}  
public : ja<!_^h=At  
template < typename T > W N5`zD$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b3h3$kIYN  
  { $$,/F  
  return assignment < T > (t); z'W8t|m}Pb  
} C1x"q9| \`  
} ; mMz^I7$  
F+c4v A})  
H*gX90{!2  
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: Z4"SKsJT/>  
65P*Gu?  
  static holder _1; &B3[:nS2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ( <Abw{BTm  
<hJ%]]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aX)k (*|  
而不用手动写一个函数对象。 aJ4y%Gy?  
SY[7<BUZ  
;$VQRXq  
SZ;Is,VgU4  
四. 问题分析 I}Fv4wlZG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 VssD  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hxXl0egI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K KCzq |  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {mkD{2)KQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,?3)L   
Oi?+Z:lak  
五. 问题1:一致性 "%mu~&Ga  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| wWaJ%z>3y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K [.*8  
o>#ue<Bc6  
struct holder "B$r{ vG  
  { q JdC5z\[  
  // ,4OH9 -Q1  
  template < typename T > ]"*sp  
T &   operator ()( const T & r) const (>LJv |wn  
  { +s`HTf  
  return (T & )r; t&oNC6  
} w@jC#E\  
} ; J%:D%=9 )  
UhI T!x  
这样的话assignment也必须相应改动: @_ZE_n  
w[/_o,R  
template < typename Left, typename Right > 2fa1jl  
class assignment .8v[ss6:  
  { iE}Lw&x  
Left l; ++d%D9*V<  
Right r; g5\EVcHkz  
public : %mO.ur>21  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v J_1VW  
template < typename T2 > =B/Ac0Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )R- e^Cb  
} ; <Rno ;  
a%IJ8t+mn  
同时,holder的operator=也需要改动: ]46-TuH  
){sn!5=  
template < typename T >  t=6[FK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KkCA*GS  
  { T2%{pcdV/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fbjT"jSzw  
} Wifr%&t{J  
2H]~X9,z2  
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。 HTa]T'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fl4z'8P"(  
ij|+MX  
return l(rhs) = r; ; *@lH%u  
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。 NCKhrDd&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xc&&UKd  
_P:}]5-|  
template < typename Tp > .O1Kwu  
class constant_t kgQyG[u  
  { Ln4zy*v{  
  const Tp t; 'A#bBn,|  
public : jkrv2 `"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jx?"m=`s:  
template < typename T > "fq8)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "L)=Y7Dx  
  { kuZs30^  
  return t; 7/UdE:~]*=  
} Yqz B="  
} ; #% 1|$V*:  
/ll2lyS+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (pud`@D;[  
下面就可以修改holder的operator=了 $yi[wwf 4  
 Bm\OH#  
template < typename T > sT;:V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !ot$Q  
  { "(QI7:iM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tnn,lWu|  
} zNo(|;19  
'y? HF@NJ  
同时也要修改assignment的operator() KsG>,# Q  
sZ7RiH +I  
template < typename T2 > /BaXWrd+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {<k}U;uiO  
现在代码看起来就很一致了。 p&O-]o8  
[? 1m6u;  
六. 问题2:链式操作 YZHqy++x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /yd<+on^  
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。 B'U;i5u4'  
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。 ;/- X;!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。 J=OWXL!<a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yClbM5,  
;'fn{j6C  
template < typename T > @:M?Re`L  
struct result_1 |E7)s;}D  
  { *qN (_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n#fc=L1U  
} ; WokQ X"  
k@RIM(^t  
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: %CaUC'  
}2;{ }J  
template < typename T > D_(K{? KU  
struct   ref 1}#RUqFrvS  
  { km[ PbC  
typedef T & reference; q*36/I  
} ; GO|EeM!iB  
template < typename T > \.AI;^)X@]  
struct   ref < T &> L[LgQ7es Q  
  { ;i,:F`b~  
typedef T & reference; /U1 jCLR'  
} ; Z9+xB"q2  
X"z!52*3]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y9@DlK  
,x. 2kb  
template < typename T > CNRiK;nQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [ ]LiL;A&  
  { "p[FFg  
  return l(t) = r(t); 320g!r  
} ?->&)oAh  
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。 VdfV5"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pSml+A:  
ap% Y}  
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 h4 X>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H>/LC* 8-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~?x `f +  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RE?j)$y?`  
最后的布局是: 4t<l9Ilp  
                Add AWqc?K@   
              /   \ *\5o0~~8J  
            Divide   5 U}]uPvu  
            /   \ q&y9(ZvI  
          _1     3 0u7\*Iy  
似乎一切都解决了?不。 :: 2pDtMS  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 kl90w  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^^m3 11=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: EgY yvS)  
J BN_Upat  
template < typename Right > oD=6D9c?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (XDK&]U  
Right & rt) const IxxA8[^V  
  { @N'0:0Nb_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {q}#  Sq  
} ji(Y?vhQt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w&E*{{otJ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 oB8x_0#n  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 V,W":&!x  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 B,]:<1l~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,7{}}l  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? df$VC  
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: nLfITr|5  
]rs7%$ZW  
template < class Action > H |K}m,g  
class picker : public Action =%Yw;% 0)Y  
  { YhzDi>hob  
public : 5%5z@Ka  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1 =cFV'  
  // all the operator overloaded O [81nlhS0  
} ; =?, dX  
Q;3 v ]h_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4GY:N6qe '  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: u,rieKYF  
o.Jq1$)~y  
template < typename Right > 3V"y|q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o5 fXe}pl@  
  { ` iiZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t#p*{S 3u  
} eZr}xo@9  
l*yh(3~}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V(Dn!Nz  
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。 >;;tX3(  
_cW (R,i  
template < typename T >   struct picker_maker Yp_R+a^  
  { 9b0M'x'W5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M_4:~&N$  
} ; $)5-}NJf'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5G-}'-R  
  { !Hk$  t  
typedef picker < T > result; LcA~a<_  
} ; (;11xu  
9_6.%qj&  
下面总的结构就有了: #] @<YKoV{  
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。 <Rl:=(]i~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 V`n;W6Q17  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *FwHZZ~U  
至此链式操作完美实现。 LQnkpy3A  
^lP_{ c  
?QnVWu2K  
七. 问题3 0V:DeX$bZ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 B f_oIc  
:jFKTG  
template < typename T1, typename T2 > !"dbK'jb^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~[CtsCiQ  
  { u I \zDR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #()u=)  
} g]z[!&%Ahs  
%>cl0W3x  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  _`bH$  
C(7Y5\"P  
template < typename T1, typename T2 > f4s^$Q{Q  
struct result_2 G*;}6 bj|?  
  { tv)U 7 K0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -bamNw>|  
} ; $=c79Al(  
tp3>aNj  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NdS6j'%B@7  
这个差事就留给了holder自己。 T/_JXK>W  
    )m-l&UK  
>t/P^fr_F  
template < int Order > DiB~Ovh|  
class holder; 0RLyAC|  
template <> Rv)!p~V8  
class holder < 1 > 3q>6gaTv  
  { "rjqDpH  
public : %r<c>sFJN  
template < typename T > [Z5Lgg&  
  struct result_1 }+L!r53g6  
  { +q==Y/z  
  typedef T & result; R|%R-J]  
} ; w2:!yQk_  
template < typename T1, typename T2 > 2 o`a^'Iw  
  struct result_2 5!55v  
  { \;?=h  
  typedef T1 & result; H(^O{JC]y!  
} ; gDw:Z/1X`  
template < typename T > OAc*W<Q0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1$q>\  
  { u7=jtB   
  return (T & )r; VK*2`Z1  
} D<rO:Er?*a  
template < typename T1, typename T2 > VWlOMqL995  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U8Pnt|0M  
  { H<M ggs-  
  return (T1 & )r1; ]U]22I'+$2  
} C*}TY)8  
} ; # $:ddO Y  
w$9aTL7  
template <> P&/PCSf  
class holder < 2 > ^N!l$&=  
  { }LH>0v_<Y  
public : web =AQ5I4  
template < typename T > 6?/$K{AI  
  struct result_1 <By R!Y  
  { 8t$a8 PE  
  typedef T & result; t5z6{`  
} ; `  L(AvSR  
template < typename T1, typename T2 > y)W.xR  
  struct result_2 Jlw oSe:S  
  { wX6VapFboI  
  typedef T2 & result; qAsZ,ik  
} ; 7@MGs2  
template < typename T > ;SzOa7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OC zWP,  
  { V| >u,  
  return (T & )r; fCSM#3|,]  
} *v'&i) J  
template < typename T1, typename T2 > /;M0tP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GNXQD}L?b?  
  { TxhTK5#f  
  return (T2 & )r2; ,w|f*L$  
} uc?QS~H&w  
} ; k;p:P ?s5Y  
H1uNlPT  
_wWh7'u~G  
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> >。 E'=~<&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @WX]K0 $;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {m9OgR5U  
&0O1tM*v  
return l(i, j) = r(i, j); 5Qp5JMK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B.&ly/d  
NIDK:q dR  
  return ( int & )i; +[9~ta|j  
  return ( int & )j; 9n!<M)E  
最后执行i = j; 4 uv'l3  
可见,参数被正确的选择了。 ZpPm>|w  
9YMUvd,u  
J{=by]-rD,  
--0z"`@{  
,UQ4`Mh^L  
八. 中期总结 } XCHoB  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }%EQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 93%U;0w[Nw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M:OY8=V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EA 4a Z6%  
m,3?*0BMp=  
1Y410-.3w{  
S%b7NK  
x%ZjGDFm  
"sz)~Q'W5  
九. 简化 8#S|j BV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 rr2'bf<]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b1>%%#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !`vm7FN"u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 __""!Yz  
  +-*/&|^等 vBd^=O  
2. 返回引用。 0fnd9`N!0  
  =,各种复合赋值等  OvU]|4h  
3. 返回固定类型。 -IJt( X|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @B$ Y`eK\  
4. 原样返回。 E7+ y W  
  operator, 8 vB~1tl;  
5. 返回解引用的类型。 Wx"bW ICc  
  operator*(单目) b/oJ[Vf  
6. 返回地址。 p"/1Kwqx  
  operator&(单目) &C3J6uCm+  
7. 下表访问返回类型。 /reSU 2  
  operator[] i\G@kJNnF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^;GJ7y&,d  
  operator<<和operator>> \;p5Pagx0-  
&|xN=U/  
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。 $O&P@8:Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zbP0!  
HE+y1f]  
template < typename Left > ,U2 /J  
struct value_return J0w[vrs&]  
  { 3A]Y=gfa  
template < typename T > \`r5tQr  
  struct result_1 GiB3.%R`  
  { a3 wUB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aT"q}UTK  
} ; = LuH:VM&  
yowvq4e  
template < typename T1, typename T2 > k( 1rp|qf  
  struct result_2 Z=DAA+T`  
  { 0R<@*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G@h6>O  
} ; ]i\D*,FfU  
} ; t/HMJ  
Uf{cUY,j_  
QvK/31*QG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V{;Mh u`+  
+Tde#T&[  
下面我们来剥离functor中的operator() BBnbXhxZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: * 4G J<  
qX`?4"4  
return l(t) op r(t) x;lIw)Ti  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =)"60R7{  
return op l(t) .Nr}V.?57  
return op l(t1, t2) rE[*i q,#  
return l(t) op p+#J;.  
return l(t1, t2) op O9oVx4=  
return l(t)[r(t)] 83:m 7;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Yt!UIl\<  
Jg3}U j2By  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ow]S 3[07  
单目: return f(l(t), r(t)); B+eB=KL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g=Q#2/UQ<  
双目: return f(l(t)); x$I~y D  
return f(l(t1, t2)); /K<Xr[z~y  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^10*s,(uS?  
}8GCOY  
struct meta_divide j"HB[N   
  { ry3;60E \)  
template < typename T1, typename T2 > i 4lR$]@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WZdA<<,:o  
  { 8(q4D K\5u  
  return t1 / t2; {;);E  
} 4vPQuk!  
} ; a*6x^R;)  
+Vt@~Z4K  
这个工作可以让宏来做: bSU9sg\  
2X;,s`)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BgJ;\NV  
template < typename T1, typename T2 > \ /A[AHJ<[?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;2@MPx  
以后可以直接用 FVT_%"%C9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]plg@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 T/MbEqAf  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KQaw*T[Q3w  
fyYT#r  
#*j  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 cG6Q$  
h" Yi'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DY^q_+[V  
class unary_op : public Rettype ?Q wDV`  
  { Fl]$ql   
    Left l; :e ?qm7cB  
public : U:c!9uhp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kM*f9x  
,'m<um  
template < typename T > oOBN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lLxKC7b  
      { Sb>;k(;`:  
      return FuncType::execute(l(t)); .1 .n{4z>:  
    } ;n00kel$  
[{ K$sd  
    template < typename T1, typename T2 > F=Z|Ji#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Ph@uZ\  
      { m[!t7e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0Q_AF`"  
    } ;:vbOG#aSN  
} ; ^O6PZm5J}  
$d{{><  
*5hg}[n2  
同样还可以申明一个binary_op !h}x,=`z/  
]}i_NqW)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V9I5/~0c  
class binary_op : public Rettype @sav8 ]  
  { 3%|LMX]M5_  
    Left l; jl{>>TW{x  
Right r; k+'Rh'>  
public : YDyOhv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |s+[489g'6  
&sh %]o8  
template < typename T > 0SwWLq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FcdbL,}=<  
      { {1'XS,2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @ T'!;)  
    } Dh BUMDoB  
=S4_^UY;  
    template < typename T1, typename T2 > j5|PQOK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D0v!fF ~  
      { 0rxlN [Yp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pjvChl5  
    } P7&a~N$T6W  
} ; `8\ _ ]w0  
$L)9'X   
]$Ky ZHj{  
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 D\ HmY_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A?ma5h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u^s{r`/  
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。 =&U JFu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NYM$0v`0YK  
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。。。 UaiDo"i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A 7'dD$9  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) J )oa:Q  
下面是修改过的unary_op 7C9qkQ Jqn  
Yl% Ra1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O`g44LW2n  
class unary_op i{I'+%~R  
  { *Tl"~)'t~  
Left l; -d[9mS  
  6{8qATLR  
public : K%[Rv#>;q|  
vE;`y46&r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H|tbwU)J  
z `T<g!Y  
template < typename T > dz5a! e [  
  struct result_1 'M=(5p  
  { w[I%Id;E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8|.( Y  
} ; v:PNt#Ta  
(^ZC8)0i(  
template < typename T1, typename T2 > aAh")B2  
  struct result_2 c|X.&<lX  
  { "(F>?pq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *^bqpW2$q  
} ; R;.zS^LL  
sEt5!&  
template < typename T1, typename T2 > , b ,`;I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hzg&OW=:  
  { "G)-:!H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nmn$$=~)  
} w}zl=w{G  
KV k 36;$  
template < typename T > ld -c?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5u'"m<4  
  { ^Jcs0c @\  
  return OpClass::execute(lt(t)); y&-wb'==p  
} n,hHh=.Fu  
{ xi$'r  
} ; t/yGMR=  
_}:9ic]e  
(=}U2GD*  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug M\ vj&T{k  
好啦,现在才真正完美了。 X3tpW`alo  
现在在picker里面就可以这么添加了: x$QOOE]  
,'v]U@WK  
template < typename Right > @QV|<NeH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cF_ Y}C  
  { PaP47>(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \|BtgT*$b  
} B_i@D?bTD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |lm   
 poGF  
lsU|xOB  
MLtfi{;LH  
jY-{hW+r  
十. bind 6AKH0t|4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 u3(zixb  
先来分析一下一段例子 Q@6OIE  
G4{ zt3{  
zGHP{a1O7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j!B+Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B f~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U=\ZeYK.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x[U/ 8#f&  
我们来写个简单的。 &?f{.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5"%r,GMU  
对于函数对象类的版本: v: cO+dQ  
Uh'3c"  
template < typename Func > jw?/@(AC6  
struct functor_trait UX}ZE.cV  
  { "*CQ<@+  
typedef typename Func::result_type result_type; Vcz ExP  
} ; w{f!t8C*s  
对于无参数函数的版本: sXDS_Q  
V0q./NuO  
template < typename Ret > RMUR@o5N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i 2hP4<;h  
  { J3KY?,g3O_  
typedef Ret result_type; YHAhF@&  
} ; 5+].$  
对于单参数函数的版本: S9S8T+  
.0kltnB  
template < typename Ret, typename V1 > tsVQXvo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /k qW  
  { OJPx V~y  
typedef Ret result_type; /) sA{q 4  
} ; mnZ/rb  
对于双参数函数的版本: ~B;kFdcVXn  
3[B*l@}j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C&YJvMu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |Wd]:ijJ  
  { `9E:V=  
typedef Ret result_type; r1b{G%;mJ  
} ; h[b5"Uqj  
等等。。。 @]P#]%^D2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3}e-qFlV8,  
CG*eo!Nw  
template < typename Func > };6[Byf  
struct func_return nAPSs]D  
  { {G&*\5W  
template < typename T > $"1Unu&P  
  struct result_1 Aw9se"d  
  { =)5O(h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ((&_m9a  
} ; 9g3e( z@  
r CU f,)  
template < typename T1, typename T2 > k,wr6>'Vt  
  struct result_2 !`"@!  
  { OF J49X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kq#\P  
} ; >a7OE=K  
} ; 8dgI&t  
/?uA{/8  
JJ`RF   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I4 {uw ge  
yqR2^wZ%r  
template < typename Func, typename aPicker > *@/1]W  
class binder_1 1Q"w)Ta  
  { R#gt~]x6k  
Func fn; nt. A X  
aPicker pk; &?UIe]  
public : -x)Oo`  
Xu\FcQ{  
template < typename T > 12qX[39/  
  struct result_1 lx _jy>$}r  
  { vVB8zS~l ,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {:BAh 5e|  
} ; uJ<n W%}  
lVF}G[B  
template < typename T1, typename T2 > "#1KO1@G  
  struct result_2 qn) VKx=  
  { |s[kY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2yZ/'}Mw  
} ; dz@L}b*  
jo-jPYH T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #^%HJp^  
$I*ye+a*{q  
template < typename T > >xrO W`p ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [&12`!;j  
  { l2H-E&'=  
  return fn(pk(t)); JrlDTNJj'  
} 4M4Y2f BH  
template < typename T1, typename T2 > DP{kin"4I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K8`Jl=}z%&  
  { JL gk?  
  return fn(pk(t1, t2)); !SRElb A;i  
} )y>o;^5'  
} ; xPMTmx?2  
v0uDL7  
!qGER.  
一目了然不是么? .m%/JquMFM  
最后实现bind Su.imM!  
N3/G6wn  
vEQw`OC  
template < typename Func, typename aPicker > qJV2x.!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'YQ^K`lV  
  { ;Z>u]uK4+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1 EE4N\  
} 3sr> ?/>:  
rXl ~D!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F<FNZQ@<U  
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。 -Pds7}F8  
H'2&3v  
十一. phoenix 1^&qlnqH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A"|y<  
 l Ozi|  
for_each(v.begin(), v.end(), zgre&BV0q  
( @o4+MQFn  
do_ n-ZOe]3  
[ bu[PQsT  
  cout << _1 <<   " , " 0zJT _H+  
] udw>{3>  
.while_( -- _1), : L}Fm2^  
cout << var( " \n " ) `|nCr  
) f3_-{<FZ  
); [I6(;lq2  
~)J]`el,Q  
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: BpL7s ej7  
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 |#_IAN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Tfasry9'8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hF m_`J&"  
GD*rTtDWn  
]M^ k~Xa  
template < typename Cond, typename Actor > i/Zv@GF  
class do_while vbFi# |EU  
  { yC%zX}5  
Cond cd; \tv^],^`  
Actor act; tc-pVw:TV  
public : t<8vgdD  
template < typename T > Oz8"s4Y7  
  struct result_1 Z8vMVo  
  { Ug :3)q[O  
  typedef int result_type; _FpZc ?=  
} ; jhRg47A  
R#"LP7\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <4lR  
B=<>OYH  
template < typename T > 9, A(|g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =*paa  
  { WY>r9+A?W  
  do q,Oj  
    { 18`YY\u(  
  act(t); ?E>(zV1D/  
  } VkFvV><"  
  while (cd(t)); MTnW5W-r9  
  return   0 ; #6g9@tE  
}  Tt;h?  
} ; l]g /rs  
\\ZR~f!<  
Rgstk/1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TRLz>mQ  
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。 tO?NbWcp  
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。 6YErF|  
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。 V_'!#  
下面就是产生这个functor的类: m-xnbTcQ  
J\06j%d,  
8>R 75 dw  
template < typename Actor > gKPqWh  
class do_while_actor uUhqj.::<Y  
  { 6[.#B!;9  
Actor act;  f$7Xh~  
public : $ ,:3I*}be  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  w^Mj[v#  
2SjH7 '  
template < typename Cond > p :v'"A}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4n9".UHh  
} ; egXHp<bqw  
`EBI$;!  
%-nYK3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X  jPPgI  
最后,是那个do_ J\@ r ~x5G  
\*a7o GyH>  
E =*82Y=B  
class do_while_invoker xX !`0T7Y  
  { z_i (o  
public : |\}&mBR  
template < typename Actor > w"PnN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f6of8BOg  
  { Jn |sS(Q}  
  return do_while_actor < Actor > (act); kT@m*Etr{  
} DPWt=IFU  
} do_; XBr-UjQ  
g)3HVAT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vx Vpl@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (^{tu89ab  
最后来说说怎么处理break和continue '3i,^g0?t0  
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。 =00c1v  
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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