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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l4>^79**  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Upe}9xf  
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, {~3QBMx6  
'+`[)w  
c+ oi8G  
TmsIyDcD~  
  class filler cJ;Nh>ey  
  { k, HC"?K  
public : X2z<cJG|d@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *.DC(2:o!  
} ; *yu}e)(0  
4J2^zx,H  
m Qj=-\p  
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: l4OrlS/5  
V ~C$|+>e  
ffZ~r%25{  
;2p+i/sVj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tAdE<).!  
_)M,p@!?=h  
SIe!=F[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |eqBCZn  
*MP.YI:h  
9} (w*>_L  
^"WV E["  
二. 战前分析 0!T`.UMI  
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。 eTiTS*`u  
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 [3 Pp NCY  
\^x{NV@v42  
$ik*!om5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P {TJ$  
  /* --------------------------------------------- */ ,/42^|=Z6O  
vector < int *> vp( 10 ); /Mqhx_)>A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `(e :H  
/* --------------------------------------------- */ K^Awf6%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0l!#u`cCI  
/* --------------------------------------------- */ KdkA@>L!;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '5e,@t%y  
  /* --------------------------------------------- */ c3$T3Lu1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C=: <[_m`  
/* --------------------------------------------- */ VdLoi\-/L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H@Dpht>[  
T@ c~ql  
0 j.K?]f)h  
6 ':iW~iI  
看了之后,我们可以思考一些问题: *'%V}R[>  
1._1, _2是什么? &Y]':gJ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +y GQt3U  
2._1 = 1是在做什么? ,T$ts  
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。 qJhsMo2IH  
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。 1Kg0y71"  
L:z0cvn"  
ag-A}k>v  
三. 动工 ;cor\ R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dzf2`@8#  
eqbN_$>  
#9vC]Gm  
Shm> r@C?  
template < typename T > / ^.|m3  
class assignment KZm&sk=QM-  
  { _yg_?GH  
T value; ^L[:DB{Z  
public : 2jsbg{QS#_  
assignment( const T & v) : value(v) {} *FlPGBjJ  
template < typename T2 > "6B7EH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fz&B$1;8  
} ; OQVrg2A%(  
%TB(E<p`  
I6>J.6luF9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RK3y q$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $l7^-SK`E  
wQ}r/2n|^  
&m5zd$6  
U7r8FLl  
  class holder nbi7r cT  
  { z _!ut  
public : B`*,L\LZ*  
template < typename T > *ByHTd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *rxr:y#Ve  
  { 5/meH[R\M  
  return assignment < T > (t); HA6tGZP*L  
} i "8mrWb  
} ; [>=!$>>;8  
rP@#_(22  
p>6`jr  
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: bO '\QtW9  
V%Uj\cv  
  static holder _1; ,_[x|8m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ><V*`{bD9)  
m,l/=M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O%b byR2  
而不用手动写一个函数对象。 ajYe?z  
gP^2GnjHL8  
Dg&84,bv^  
jL VJ+mu  
四. 问题分析 1W^hPY  
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。 y<)TYr  
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。 vOQ% f?%G\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @Nu2 :~JO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rIyH/=;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;b~ S/   
PwY/VGT  
五. 问题1:一致性 tFN >]`Z  
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?| 0-2|(9 Kc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b}e1JPk}!  
jHLs 5%  
struct holder D=tZ}_'{t  
  { $a(-r-_Fi]  
  // Zk3Pv0c  
  template < typename T > eA!o#O.  
T &   operator ()( const T & r) const D6 B-#u!M  
  { @^{Hq6_`  
  return (T & )r; mx c)Wm<4  
} Q7%4`_$!  
} ; b 2gng}  
6Q.S  
这样的话assignment也必须相应改动: QY\k3hiqn  
dcz?5O_{,  
template < typename Left, typename Right > _|k$[^ln^  
class assignment ZsmOn#`=^}  
  { PEMkx"h +  
Left l; 9 {4yC9Oz>  
Right r; \kADh?phV  
public : )rc!irac]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /y$Omc^  
template < typename T2 > hor7~u+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }Zhe%M=}G  
} ; bIQ,=EA1  
x4_IUIgh  
同时,holder的operator=也需要改动: .)Tj}Im2p  
q"2QNF'  
template < typename T > Di9RRHn&q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g \mE  
  { [&x9<f6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^-o{3Q(w  
} /:dLqyQ_V  
}nmlN  
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。 m</m9h8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b@CB +8 $  
n1[c\1   
return l(rhs) = r; t,/ G  
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。 )"?4d[ 5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;vn0%g  
uF ?[H -y  
template < typename Tp > $|4@Zx4vf  
class constant_t [W[{ 4 Xu  
  { bS_#3T  
  const Tp t; #3uv^m LGa  
public : (vXr2Z<l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A5l Cc b  
template < typename T > 7ZcF0h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ycA<l"  
  { WQ|:TLQ  
  return t; J^!;$Hkd  
} ;vx5 =^7P  
} ; OL'Ito  
P.~UU S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =8FvkNr  
下面就可以修改holder的operator=了 W4$o\yA]  
(d9~z  
template < typename T > u{1R=ML  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ky3mz w|  
  { 9QZaa(vN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o3WOp80hz  
} ChBf:`e  
>P6"-x,["  
同时也要修改assignment的operator() oFk2y^>u  
a~o <>H  
template < typename T2 > XF`2*:7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P^Hgm  
现在代码看起来就很一致了。 +Y;P*U}Qg[  
c:Ua\$)u3,  
六. 问题2:链式操作 h>Kx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !R{IEray  
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。 JsaXI:%1  
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。 \!KE_7HRu  
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。 ?Y=aO(}=h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1]xk:u4LA  
X><C#G  
template < typename T > 8 $FH;=  
struct result_1 n Ja!&G&  
  { IsXNAYj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MT6p@b5  
} ; \PX4>/d@y  
vu0Ql1  
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: zLJ>)v$81  
bpu`'Vx  
template < typename T > 7lC$UQx8  
struct   ref <,vIN,Kl8/  
  { f-U zFlU  
typedef T & reference; kBUkE-~  
} ; X'A`" }=_  
template < typename T > lg^'/8^f  
struct   ref < T &> uHbg&eW  
  { v>X!/if<y  
typedef T & reference; ~E}kwF  
} ; %0\@\fC41  
V 6}5^W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6@]o,O  
$q!A1Fgk0  
template < typename T > kUBE+a6#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?<Qbp;WBo  
  { q` S ~w  
  return l(t) = r(t); .G/Rh92  
} vG|!d+  
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。 z']6C9m}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xj5TnE9^  
}n)0}U5;0  
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 fy+5i^{=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g-3^</_fZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +'F;\E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 vNi;)"&*  
最后的布局是: ^}  {r@F  
                Add  lKbWQ>  
              /   \ )x-b+SC  
            Divide   5 s,R:D).  
            /   \ T CT8OU|  
          _1     3 \((MoQ9Qk  
似乎一切都解决了?不。 =By@%ioIGG  
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。 n"iS[uj,  
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。 <Bo\a3Z  
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: b'4a;k!rS  
a\sK{`|X*  
template < typename Right > M)13'B.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?NE/ }?a  
Right & rt) const RO3LZBL  
  { i)l0[FNI}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iXWzIb}CJ-  
} UfW=/T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]9!y3"..W{  
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。 SIK:0>yK"  
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。 :'h$]p%  
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。 pq*e0uW  
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。 "{<X! ^u>  
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? e'b*_Ps'  
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: lxd{T3LU  
z ]f(lwo{  
template < class Action > #-|fdcb  
class picker : public Action 1dvP2E  
  { o Mz{j:  
public : Ry95a%&/s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NuOA'e+i  
  // all the operator overloaded "DN,1Q lCp  
} ; _2KIe(,;  
f y2vAwl  
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。 w|dfl *  
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: ss-W[|cHU  
9]Jv >_W*  
template < typename Right > e&sH<hWR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <F^9ML+'  
  { \Zf=A[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $yU 5WEX  
} Zk`y"[J  
I<}% L V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lIyMNw  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9L$OSy|  
-!!]1\S*Y  
template < typename T >   struct picker_maker Tm^kZuT{  
  { Y" =8wNbr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }NDl~5  
} ; GVhqNy   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KHx2$*E_  
  { P'wo+Tn*  
typedef picker < T > result; ti61&)(  
} ; vom3 C9o  
#ss/mvc3  
下面总的结构就有了: cr;:5D%_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Kyx9_2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 fXWy9 #M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :]:)c8!6  
至此链式操作完美实现。 iw#~xel<ez  
{.Qv1oOa  
Bq$IBAot  
七. 问题3 s[GHDQ;!  
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。 ZtZ3I?%U3  
1IoW}yT  
template < typename T1, typename T2 > _1[Wv?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A~xw:[zy$a  
  { B*_K}5UO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gaN/ kp  
} uD/@d'd_4L  
<ll?rPio"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]Ea-MeH  
JDf>Qg{  
template < typename T1, typename T2 > ![Qi+xyc  
struct result_2 xHt7/8wF  
  { 4Q!A w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G,>YzjMY`  
} ; \k5"&]I3  
'v^Vg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Xz@#,F:@  
这个差事就留给了holder自己。 u7mPp3ZYK  
    /"J 6``MV  
^g4Gw6q 6  
template < int Order > PVg<Ovi^d  
class holder; ' pgP QM<  
template <> ZBDF>u@  
class holder < 1 > t+ w{uwEY  
  { X<5fn+{]S:  
public : oeg Bk  
template < typename T > dnomnY(*<  
  struct result_1 *%/O (ohs@  
  { Xfg3q.q  
  typedef T & result; t Cb34Wpf  
} ; n UmyPQ~  
template < typename T1, typename T2 >  <O7!(  
  struct result_2 c2 NB@T9'v  
  { =/K)hI!u  
  typedef T1 & result; WzstO}?P(  
} ; f I=G>[  
template < typename T >  dwk%!%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tC|?Kl7  
  { ]y.V#,6e  
  return (T & )r; (o*YGYC  
} 7d R?70Sz  
template < typename T1, typename T2 > vyDxX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _yg;5#3  
  { Lfn$Q3}O`$  
  return (T1 & )r1; ,=\.L_'  
} i{m!v6j:  
} ; x</4/d  
T/E=?kBR  
template <> T#Q7L~?zY  
class holder < 2 > <oJ?J^  
  { t$du|q(  
public : rO>'QZ%  
template < typename T > /69yR   
  struct result_1 RWv4/=}(G  
  { =s!0EwDH3  
  typedef T & result; Mv%Qze,\V^  
} ; 7Tk//By7  
template < typename T1, typename T2 > kJmwR  
  struct result_2 lIS`_H}  
  { zHA::6OgPN  
  typedef T2 & result; nHm29{G0  
} ; l6#Y}<tq  
template < typename T > _%R^8FjH*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7)QZ<fme  
  { Xuu&`U~%  
  return (T & )r; . .5~ x~O  
} Hk;;+'-  
template < typename T1, typename T2 > W6T4Zsg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [3bPoAr\  
  { 7zCJ3p  
  return (T2 & )r2; 1iY4|j;ahV  
} iO?AY  
} ; #WZat ?-N  
iXy1{=BDv  
FbroI>"e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 nE u:& 4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ik^^8@z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (Ff}Y.4  
g,]o+nT  
return l(i, j) = r(i, j); ViiJDYT>E<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ('J@GTe@xj  
aC`>~uX##V  
  return ( int & )i; k*?T^<c3  
  return ( int & )j; D& pn@6bB  
最后执行i = j; @Pk<3.S0  
可见,参数被正确的选择了。 C<C$df  
;>mM9^Jaf  
QP.Lq }  
-9FGFBm4]  
ld ]*J}cw  
八. 中期总结 1s(T#jh  
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: g ptf*^s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xjr4')h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T`wDdqWbEG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SI~jM:S}  
jbipNgxkr  
vN^.MR+<  
V3ht:>c9qs  
1v|-+p42  
s>o#Ob@4'  
九. 简化 )KE  
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。 &*>.u8:r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :.ZWYze  
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: h"+7cc@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *Z"`g %,;  
  +-*/&|^等 &PE%tm  
2. 返回引用。 H2BRI d  
  =,各种复合赋值等 -y|J_;EG  
3. 返回固定类型。 )XN%pn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -B#1+rUW  
4. 原样返回。 U.,S.WP+d  
  operator, =_pSfKR;  
5. 返回解引用的类型。 AwNr}9`  
  operator*(单目) "W"^0To  
6. 返回地址。 vcdVck@  
  operator&(单目) 3!l>\#q6  
7. 下表访问返回类型。 9{OO'at?  
  operator[] 6Yn>9llo}=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =( |%%,3  
  operator<<和operator>> ^'E^*R  
_l9fNf!@  
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。 W"Y)a|rG%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +Mq\3  
|&8XmexLb  
template < typename Left > I`{*QU  
struct value_return 3`yO&upk  
  { 0YFXF  
template < typename T > **%&|9He  
  struct result_1 _aevaWtEx  
  { Rb:H3zh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c`;oV-f  
} ; %]}JWXo f  
aI&~aezmN  
template < typename T1, typename T2 > GP c B(  
  struct result_2 ybiTWM  
  { <VhmtT%7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J[:#(c&c!1  
} ; fE~KWLm  
} ; d[9{&YnH !  
_">F]ptI;  
tV(iC~/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g@^y$wt  
C/Q20  
下面我们来剥离functor中的operator() yS~Y"#F!.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UUDUd a  
+@?Q"B5u}  
return l(t) op r(t) >`UqS`YQK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m8F$h-  
return op l(t) Ag9GYm  
return op l(t1, t2) 1ARtFR2C{b  
return l(t) op }{N#JTmjB#  
return l(t1, t2) op 'O)v@p "  
return l(t)[r(t)] c qCNk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ):PN0.H8  
xF!IT"5D  
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: wA$7SWC  
单目: return f(l(t), r(t)); f4  S:L&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xcw:H&\w6  
双目: return f(l(t)); Oh1U=V2~  
return f(l(t1, t2)); OU%"dmSDk  
下面就是f的实现,以operator/为例 g/.FJ-I*  
M}o.= Iqa  
struct meta_divide zNX=V!$  
  { {mD0 ug  
template < typename T1, typename T2 > Db Qp (W0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2x<BU3  
  { f?. VVlD  
  return t1 / t2; KX~ uE6rX  
} RL4|!HzR  
} ;  Culv/  
>P j#?j*Y  
这个工作可以让宏来做: 6<W^T9}v@/  
h>!h|Ma  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :epBd3f  
template < typename T1, typename T2 > \ \@Cz 32wg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0J'^<G TL  
以后可以直接用 sZ=!*tb-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0x~+=GUN  
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 o(e(| k {  
(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。。。) t`Bk2Cc)+  
} 9zi5 o8  
o=Z:0Ukl]  
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 *Hn=)q  
zqj|$YNC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @xdtl{5G  
class unary_op : public Rettype +!u9_?Tp  
  { JvXuN~fI{[  
    Left l; poafGoH-Y  
public : E'{:HX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @lDnD%vZ`  
.>;??BG}  
template < typename T > < !m.+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <7`k[~)VB  
      { O<p=&=TD7  
      return FuncType::execute(l(t)); bJMsB|r  
    } t }4  
VE]TT><  
    template < typename T1, typename T2 > #L!`n )J"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ec<33i]h*p  
      { UucX1%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r8YM#dF  
    } f`ibP6%  
} ; FFZ?-sE  
^E/6 vG  
OH>Gc-V  
同样还可以申明一个binary_op vUbgSI  
SN"Y@y)=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mo3%OR  
class binary_op : public Rettype ^/?7hbr  
  { |s/Kb]t  
    Left l; r(wf>w3  
Right r; 40=u/\/K  
public : O\Y*s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3. dSS  
w|G7h=  
template < typename T > fPTLPcPP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0B 1nk!F  
      { =,it`8;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |(tl a_LE  
    } "\Dqtr w  
-,*m\Fe}  
    template < typename T1, typename T2 > a=ZVKb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F\&wFA'J  
      { N>EMVUVS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,k.")  
    } j{FRD8]V  
} ; 7)D[}UXz  
b' ^<0c  
E2}X[EoBF  
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 3-{WFnA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b&E"r*i|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M3UC9t9]  
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。 sE]z.Po=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N68]r 3/K  
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。。。 V1Ft3Msq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hy#nK:B  
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) MA9E??p3\  
下面是修改过的unary_op +(Hp ".gU  
B7qi|Fw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1Bs  t|  
class unary_op j/oc+ M^  
  { _T.`+0UV  
Left l; aW_Y  
  ~a  V5  
public : zE8_3UC  
3s]o~I2x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]srL>29_b  
q@S \R 7R  
template < typename T > \5N \NN @J  
  struct result_1 bhDqRM  
  { g'km*EV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jp_)NC/~g  
} ; Cs"ivET  
~~WY?I-  
template < typename T1, typename T2 > g@O?0,+1  
  struct result_2 ShtV2}s|  
  { d$\n@}8eZp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OPUrz?p2C  
} ; {gEz;:!):  
cfBl HeYE  
template < typename T1, typename T2 > "<egm^Yq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JI-.SR  
  { AWFq5YMSI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I^LU*A=  
} TG?>;It&  
R'F\9eyA  
template < typename T > -{A64gfFxT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xeja\5zB  
  { zGd[sjL  
  return OpClass::execute(lt(t)); !RLXB$@`  
} |jH Yf42Q  
LhF;A~L  
} ; '%|Um3);0p  
ulg=,+%r  
yN[i6oe  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S h5m+>7K  
好啦,现在才真正完美了。 w=nS*Qy 2  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]GHw~s?  
H_8PK$c;  
template < typename Right > WuWOC6^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xG4 C 6s  
  { 2GigeN|1N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x^`P[>  
} C.u) 2[(  
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。 Tsu\4 cL]  
/i!/)]*-  
u1'l4VgT  
Wxj(3lg/  
Sd I>  
十. bind jv29,46K  
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。 UY *Z`$  
先来分析一下一段例子 ze8MFz'm  
k'"R;^~xg  
W>CG;x{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !*qQ 7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n|.>41bJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9O&MsTmg$  
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。 _jCu=l_  
我们来写个简单的。 W`#E[g?]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %,8 "cM`D  
对于函数对象类的版本: 9QF,ynE  
m=iKu(2xRq  
template < typename Func > *g'%5i1ed  
struct functor_trait (L1O;~$  
  { /_(l :q^  
typedef typename Func::result_type result_type; =td(}3|D Y  
} ; BG-nf1K(  
对于无参数函数的版本: A$zC$9{0I  
?56;<%0  
template < typename Ret > s<C66z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p)Ht =~  
  { Ba%b]vp  
typedef Ret result_type; `ST;";7!  
} ; N4yQ,tG>aa  
对于单参数函数的版本: LmROG-9  
>6(e6/C-9  
template < typename Ret, typename V1 > \Z/0i|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {oo(HD;5  
  { }&Xf<6  
typedef Ret result_type; IQ~EL';<w  
} ; Hb$wawy<  
对于双参数函数的版本: J rYL8 1  
cKwmtmwB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nl-tJ.MU"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CfOhk  
  { <HW2W"Go\  
typedef Ret result_type; 8f&#WIZ  
} ; uF*tlaV6  
等等。。。 :G<~x8]k0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gHvkr?Cg  
wD pL9q  
template < typename Func > XPi5E"  
struct func_return NQbgk+&wD  
  { Es:oXA  
template < typename T > EF6"PH+J@  
  struct result_1 m FC9\   
  { @G>&Gu;5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Oh1a'&  
} ; i@YM{FycX  
&xFs0R i(  
template < typename T1, typename T2 > j{%'A  
  struct result_2 8;,(D# p  
  { `C*psS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ARB^]  
} ; <5c^DA  
} ; M1Th~W9l  
{`% q0Nr  
u&Xn#f h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^12}#I  
LtDGu})1  
template < typename Func, typename aPicker > ALR`z~1  
class binder_1 &nn+X%m9g  
  { 5[+E?4,&  
Func fn; x@VZJrQQ  
aPicker pk; d+7Dy3i|g=  
public : PrEfJ?  
sGbk4g  
template < typename T > _7-P8"m  
  struct result_1 H#I%6k*\a  
  { }~NWOJ3;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  {0} Q5  
} ; R8u9tTW  
7/c9azmC  
template < typename T1, typename T2 > \v.YP19  
  struct result_2 .t%` "C  
  { ^ G>/;mZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lz0'E'%{P  
} ; E K^["_*A  
u6p nO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V34]5  
EDGAaN*Q  
template < typename T > ^: V6=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [/eRc  
  { 'miY"L:| O  
  return fn(pk(t)); |Z{ DU(?[b  
} _dw6 C2]P  
template < typename T1, typename T2 > EAnw:yUV(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n@| &jh  
  { @I0[B<,:G  
  return fn(pk(t1, t2)); Z= /bD*\g  
} 8`  f=E h  
} ; Eh?,-!SUQn  
-]vPF|  
c9xc@G!  
一目了然不是么? ,W&::/2<7  
最后实现bind RVe UQ%  
[=KA5c<  
F$&{@hd  
template < typename Func, typename aPicker > hQDZ%>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hX sH9R  
  { VZ$FTM^b8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w^aI1M50  
} UkXf)  
km#Rh^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oSqkAAGz\  
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。 79Si^n1\  
K9N\E"6ZP  
十一. phoenix XnI)s^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G~Mxh,aD$>  
.R>4'#8q  
for_each(v.begin(), v.end(), J |TA12s  
( l?LP:;S  
do_ Lr`G. e  
[ El`f>o+EJ  
  cout << _1 <<   " , " aY@st]p  
] C Ejf&n  
.while_( -- _1), ax+P) yz  
cout << var( " \n " ) h"+|)'*n  
) OQm-BL   
); LTc= D  
XDrNc!XN  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4^rO K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor J$Nc9 ?|ZZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O E56J-*}x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F~_)auH  
vT>ki0P_;  
7IH^5r  
template < typename Cond, typename Actor > 3[O;HS3|  
class do_while an9k2 F.)  
  { /SDDCZ`;|c  
Cond cd; XT 'v7  
Actor act; MX{p)(HW  
public : .V:H~  
template < typename T > H+ Y+8   
  struct result_1 VY=c_Gl  
  { g<r'f"^  
  typedef int result_type; F( Iq8DV  
} ; r% ]^(  
6~j.S "  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JQ.w6aE  
#RwqEZ  
template < typename T > r6*~WM|Sq7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MHVHEwr.{  
  { }6V` U9 ^g  
  do ;0f?-W?1  
    { f}1R,N_fC  
  act(t); * -Kf  
  } `II/nv0jn  
  while (cd(t)); ekj@;6 d]  
  return   0 ; ywRw i~  
} ~~_!&  
} ; s-He  
*[eh0$  
P|Ojt I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nUL8*#p-  
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。 D<2|&xaR  
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。 62X;gb  
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。 Ox` +Z0)a  
下面就是产生这个functor的类: .D`""up|{  
KF"&9nB  
*y;(c)_w/%  
template < typename Actor > 8W|qm;J98  
class do_while_actor Zw[A1!T,  
  { 9cu0$P`}5  
Actor act; Q`dzn=  
public : d+Vx:`tT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rN'')n/F  
q>T7};5m2  
template < typename Cond > 3UIR^Rh+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DJv;ed%x  
} ; B!=JRf T  
5 ap~;t  
< xm>_~,w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M8 E8r  
最后,是那个do_  ;Q;u^T`  
Q-X<zn  
S1<mO-  
class do_while_invoker +@Oo)#V|.  
  { fXPD^}?Ux4  
public : a_UVb'z  
template < typename Actor > k:Iz>3O3]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S0_#h)  
  { BTwLx-p9t  
  return do_while_actor < Actor > (act); m8q3Pp  
} 7[wHNJ7)r  
} do_; A d0dg2Gw  
Cc?BJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )19As8rL/o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LV'@JFT-  
最后来说说怎么处理break和continue 9Se7 1  
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。 ^ $M@yWX6  
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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