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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (]>c8;o#b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Mno4z/4{A  
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, K(Otgp+zb  
[Y*p I&f  
El0|.dW  
J']1^"_'  
  class filler A7-QOqST(  
  { Qm,|'y:Tg  
public : v%V$@MF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ? YX2CJ6N  
} ; B4GgR,P@S  
@y9_\mX!s  
"VkraB.i  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6ndt1W z  
UBi0 /  
BG~h9.c  
?bQ~ +M\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G(|ki9^@"9  
Q9X_aB0  
`>'E4z]-_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 //>f#8Ho  
6I72;e ^!  
c5<M=$  
!iCY!:  
二. 战前分析 ,#UaWq@7  
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。 ed2QGTgR  
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 L$l'wz  
sk$MJSE ~  
5X nA.?F^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xg/3*rL  
  /* --------------------------------------------- */ %IW=[D6Tg  
vector < int *> vp( 10 ); m /JpYv~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6jiVz%`=Z  
/* --------------------------------------------- */ PE|_V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9EK5#_L[=  
/* --------------------------------------------- */ Q~#udEajI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (m\PcF  
  /* --------------------------------------------- */ I/<aY*R4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w8kp6_i'  
/* --------------------------------------------- */ GG5wiN*2S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ckBcwIXlP&  
{2}O\A  
cc*A/lD  
; ob>$ _  
看了之后,我们可以思考一些问题: S j)&!  
1._1, _2是什么? x}i:nLhL  
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。 ib0M$Y1tIS  
2._1 = 1是在做什么? A|I7R -  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^9%G7J:vGO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 kTT!gZP$  
>93vMk~hU  
4)!aYvaER  
三. 动工 ly7\H3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ']4b}F:}  
f6j;Y<}' g  
(Gp/^[.%&  
B?`Gs^Y {z  
template < typename T > s% 2w&Us*  
class assignment u K6R+a  
  { 4%LGP h  
T value; Jajo!X*Wai  
public : lRF04  
assignment( const T & v) : value(v) {} y>_lxLhmO#  
template < typename T2 > O; 7`*}m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )q 8w+'z  
} ; 0/S|h"-L  
6oMU) DIa  
Q0K2md_%x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S}f 3b N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <^c?M[ j  
Uoe;4ni  
!K-lO{Z^  
C#d .3t  
  class holder 2a|9D \  
  { 4$#nciAe  
public : 8/F}vfKEN  
template < typename T > IL;JdIa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B +[ri&6X\  
  { 8yij=T*  
  return assignment < T > (t); Sio^FOTD  
} @M-i$ q[4  
} ; cH%qoHgx  
~~>`WA\G5,  
R?MRRq  
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: h\| ~Q.kG  
:FB-GNd  
  static holder _1; N3O3V5':!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  kDbDG,O  
ntR@[)K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fy]z<SPhVJ  
而不用手动写一个函数对象。 tljZE)  
VBnD:w"z  
KmS$CFsGL  
& \tD$g~"  
四. 问题分析 yvR3|  
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。 _=0%3Sh  
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。 m}Xb#NAF8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :{sy2g/+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <L'!EcHm%]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,w-=8>5lrj  
:kU#5Aj gK  
五. 问题1:一致性 ~5`p/.L)ZD  
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?| <14,xYpE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s/Ne,v  
QguRU|y  
struct holder 9dS<^E(ZF  
  { 3DjlX*  
  // 1. A@5*Q  
  template < typename T > ~dc o  
T &   operator ()( const T & r) const f2h`bO  
  { ;OC~,?O5  
  return (T & )r; v7-z<'?s~  
} _*iy *:(o  
} ; b'AA*v,b  
Dh+<|6mx  
这样的话assignment也必须相应改动: kPRG^Ox8e  
m8}c(GwcP  
template < typename Left, typename Right > Z7]["  
class assignment ! 2=m |,  
  { w-{a>ZU0  
Left l; ?uAq goCl  
Right r; y26?>.!  
public : itYTV?bd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (V(8E%<c  
template < typename T2 > H8!; XB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } My6a.Kl  
} ; !)r1zSY"g  
iQd,xr  
同时,holder的operator=也需要改动: M4H~]Ftn  
Jb;@'o6  
template < typename T > R1cOUV,y[/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $y$E1A6h+  
  { Mq~g+` '  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TI5<' U)  
} !8Y $}  
* lo0T93B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 QZwZ4$jkiO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fphi['X   
d DrzO*a\  
return l(rhs) = r; ^\ku}X_ [?  
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。 :pJK Z2B,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @f!r"P]  
rtxG-a56Q  
template < typename Tp > 0<[g7BbR  
class constant_t jR[b7s  
  { pqF!1  
  const Tp t; }PUY~ u  
public : ?B32,AS@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dKpUw9C#/  
template < typename T > i'YM9*yN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C2;Hugm4  
  { eWGaGRem  
  return t; h+DK .$  
} ,p' ;Xg6ez  
} ; ,a34=,  
+.J/7 gD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gP2<L5&Z,  
下面就可以修改holder的operator=了 O0_kLH$.  
nN%Zed2O@6  
template < typename T > ' OXL'_Xl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R ~?9+  
  { o`M.v[O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^wlo;.8Y  
} Z,I0<ecaD  
#_kV o3  
同时也要修改assignment的operator() rVM?[_'O  
ne|N!!Dmk  
template < typename T2 > KY+BXGW*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MLvd6tIv,  
现在代码看起来就很一致了。 +>QD4z#  
~m3Tq.sYrY  
六. 问题2:链式操作 ('6sW/F*ab  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R*O<(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2*@@Bw.XA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @MxB d,P  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 H~; s$!lG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PouWRGS_  
rm%MQmF  
template < typename T > +[":W?j  
struct result_1 >Yx,%a@~R  
  { MDauHtF,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~\OZEEI  
} ; oAF#bj_f  
TG6E^3a P  
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: /Jc54d  
!'(QF9%Q  
template < typename T > $D m|ol.Z  
struct   ref @a}\]REn  
  { F.iJz4ya_  
typedef T & reference; ei!Yxw8d  
} ; .zo>,*:t  
template < typename T > $O9,Gvnxx  
struct   ref < T &> rLE5fl5W  
  { q|QkJr <  
typedef T & reference; y Dw#V`Y^M  
} ; Lnc>O'<5P9  
J0 UF(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LvW7>-  
8F/JOtkGMt  
template < typename T > P( 1Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  %Krf,H  
  { \+>g"';f  
  return l(t) = r(t); "$U!1  
} k? !'OHmBL  
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。 /{!?e<N>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P vW~EJ  
QygbfW6u  
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 'Omj-o'tn9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1? Im"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6XI$ o,{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u .,l_D_  
最后的布局是: Cn.x:I@r  
                Add li&&[=6A  
              /   \ ?y2v?h"  
            Divide   5 tjbI*Pw7(  
            /   \ kB=\a(  
          _1     3 .iZo/_  
似乎一切都解决了?不。 O_^;wey0}?  
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。 -$o4WSd~  
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。 +t*Ks_V,*  
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: =4804N7  
LIfYpn6  
template < typename Right > (}MN16!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {J]x81}*;  
Right & rt) const -P We  
  { tQ Ia6c4|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o|nN0z)b4  
} rf YFS96  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qORRpWyx&  
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。 xMHu:,ND  
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。 e<r}{=1w  
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。 ?(>fB2^  
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。 %>E M ^Z  
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? %SJFuw"  
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: j S<."a/n  
HD153M,  
template < class Action > -p[!C I  
class picker : public Action !uSG 1j" y  
  { A_2oQ*  
public : pN#RTb8o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r"&VG2c0K  
  // all the operator overloaded 8 EUc 6  
} ; d#-'DO{k  
2dnyIgi  
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。 ZHimS7  
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: :Hq#co  
D ] G=sYt  
template < typename Right > @w73U; 9\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9_xJT^10  
  { l9#@4Os  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bL0>ul"  
} Zk> #T:{h  
4#lOAzDtv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $HP<C>^Z8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 l#fwNM/F  
CJe~>4BT  
template < typename T >   struct picker_maker Q|(G -  
  { !dGSZ|YZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !U4<4<+  
} ; _p;=]#+c&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XU|>SOR@z  
  { Y>Fh<"A|$  
typedef picker < T > result; 36UUt!}p  
} ; si#1sdR  
1h#e-Oyff  
下面总的结构就有了: 7~!F3WT{  
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。 tA{h x -  
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。 ^=[b]*V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DC(u,iW%6  
至此链式操作完美实现。 >G}g=zy@  
"ifv1KZ#  
1C+d&U  
七. 问题3 Wgb L9'}B  
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。 9wdl1QS  
1<;G oC"  
template < typename T1, typename T2 > .O6(QI*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < Wm'V-  
  { #j4RX:T*[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0+Z?9$a1  
} ne 8rF.D  
"Pa  y2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )4^Sz&\  
#oJ%i+V  
template < typename T1, typename T2 > J~|:Q.Rt`  
struct result_2 mr>dZ)  
  { J*4T| #0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `X%Qt ~  
} ; 3|PV.  
sFw;P`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5Kl;(0B9  
这个差事就留给了holder自己。 ZoR6f\2M  
    p4vX3?&1W  
={\9-JJhE  
template < int Order > cC]lO  
class holder; eFC~&L;  
template <> `\yQn7 Oq  
class holder < 1 > 5DL(#9F8b9  
  { 1!;4I@W(I)  
public : @#"6_{!j_X  
template < typename T > 0t%`jY~%  
  struct result_1 /_r`A  
  { ny1Dg$u i2  
  typedef T & result; cnB:bQQK8  
} ; ` 5SQ4  
template < typename T1, typename T2 > L[tq@[(IJ  
  struct result_2 > 1=].  
  { H18pVh  
  typedef T1 & result; aSIoq}c(  
} ; jD ?*sd  
template < typename T > !:Ob3Mq\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b1EY6'R2  
  { %7 $X *  
  return (T & )r; V^< Zs//7  
} DDe`Lb%%  
template < typename T1, typename T2 > B z? (?fyd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f1|&umJ$  
  { { a_&L  
  return (T1 & )r1; e17]{6y  
} uQg&]bSv  
} ; ijmGk:L(  
5% w08  
template <>  CP Ju=  
class holder < 2 > dst!VO: M  
  { d(C5i8d  
public : t@jke  
template < typename T > P?J\p J1|7  
  struct result_1 @zT2!C?^L  
  { Zou;o9Ww  
  typedef T & result; JG@Zb}b  
} ; gnlU  
template < typename T1, typename T2 > =l>=]O~h  
  struct result_2 3[<D"0#},  
  { .f`KP!p.  
  typedef T2 & result; <MJ-w1A  
} ; d'[q2y?6N  
template < typename T > EPU3Jban  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;<#=|eD2  
  { (?ZS 9&y}  
  return (T & )r; 7#C3E$gn?  
} &3:<WU:U  
template < typename T1, typename T2 > V^_U=Ed@M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [= Xb*~  
  { w!OYH1ds]_  
  return (T2 & )r2; D[` ~=y(  
} %$=2tfR  
} ; f<>CSjQ4c  
t?Q  
1i;Cw/mr  
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> >。 fYlqaO4[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G-'CjiMu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _po5j;"_O  
3e1%G#fu  
return l(i, j) = r(i, j); `:Zgq+j&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Zi<(>@z2  
e^UUR-K%  
  return ( int & )i; a0 's6C  
  return ( int & )j; }>_  
最后执行i = j; Qe`Nb4xf  
可见,参数被正确的选择了。 zICrp  
*!yA'z<  
u/%Z0`X  
)lP(is FP  
K4b2)8  
八. 中期总结 #)4p ,H  
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: A-u!{F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L;fz7?_j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P>Ru  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d}wE4(]b  
|(uo@-U  
K6,d{n  
IiV]lxiE]  
c_Iq!MH  
 p4P"U  
九. 简化 uM9Gj@_  
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。 3dgPP@7d$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nLR   
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: $|VdGRZ1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eWXR #g!%>  
  +-*/&|^等 OX[r\  
2. 返回引用。 p{&o{+c  
  =,各种复合赋值等 ek d[|g  
3. 返回固定类型。 jVna;o)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gFXz:!A  
4. 原样返回。 J\Tu=f)  
  operator, pxCQ=0k  
5. 返回解引用的类型。 hJ?PV@xy  
  operator*(单目) Ac\e>N  
6. 返回地址。 4W=fQx]  
  operator&(单目) $&sV.fGu  
7. 下表访问返回类型。 I")mg~f  
  operator[] 3S @)Ans  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +y\o^w4sT  
  operator<<和operator>> -}RGz_LO/  
8Ep!  
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。 s<5PsR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l!:L<B  
uW4.Q_O!H  
template < typename Left > ?>My&yB  
struct value_return .u]d5z BR  
  { Ged} qXn  
template < typename T > z~ua#(z1S  
  struct result_1 *]c~[&x5&  
  { (~fv;}}v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bnH:|-?q  
} ; pDcGf7  
B/Ltb^a  
template < typename T1, typename T2 > V?~!Dp  
  struct result_2 BadnL<cj]  
  { [MF&x9Ss?%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r6It )PQ  
} ; gP>W* ]0r1  
} ; yTf/]H]d  
@S 0mNA  
5yjG\ ~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T=CJUla  
JW"n#sR4  
下面我们来剥离functor中的operator() |O;vWn'U2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U[z2{\  
,:0!+1  
return l(t) op r(t) 1?G%&X@ X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h)s&Nqg1B  
return op l(t) B_RF)meux  
return op l(t1, t2) E`]un.  
return l(t) op # hw;aQ  
return l(t1, t2) op O^_CqT%  
return l(t)[r(t)] ULO_?4}B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m%c]+Our`  
uH#X:Vne  
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: =Z..&H5i  
单目: return f(l(t), r(t)); {7` 1m!R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -fN5-AC  
双目: return f(l(t)); Q]OR0-6<.  
return f(l(t1, t2)); 2nCHL '8N  
下面就是f的实现,以operator/为例 ""IPaNHQ  
gLlA'`!  
struct meta_divide [7  t  
  { k#Qjm9V  
template < typename T1, typename T2 > 1B$8<NCQ=?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =%|f-x  
  { V0n8fez b  
  return t1 / t2; N|8^S  
} SJE!14|e  
} ; Swgvj(y;!A  
olm'_ {{  
这个工作可以让宏来做: <SdOb#2  
j"+6aD/lv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #%{  
template < typename T1, typename T2 > \ -V P_Aw$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =6N=5JePB  
以后可以直接用 pp2 Jy{\d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b,47 EJ}  
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 @KJmNM1]V  
(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。。。) 6=x]20  
s"~,Zzy@j  
SQN{/")T  
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 g_eR&kuh  
BF"eVKA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `W7;-  
class unary_op : public Rettype ^P`I"T d  
  { .ts XQf  
    Left l; F5{GMn;j  
public : I/gfsyfA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $?9u;+jIR  
24f N3  
template < typename T > kjr q;j:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iztgk/(+G  
      { ^5+7D1>W%  
      return FuncType::execute(l(t)); -*2b/=$u  
    } 2 ]r5e;  
3Q,p,  
    template < typename T1, typename T2 > [7[$P.MS{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L>N)[;|  
      { |r4&@)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $$R- >  
    } u%Z4 8wr  
} ; fUJe{C<H  
T<RWz  
M[e{(iQ:  
同样还可以申明一个binary_op g}vU*g ;  
zj=F4]w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4Cvo^k/I  
class binary_op : public Rettype V_9\Ax'X  
  { 0IsnG?"  
    Left l; 5=!aq\ 5  
Right r; u;8bbv4  
public : If|i `,Iy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Tn$| Xa+:s  
],wzZhA  
template < typename T > e XmYw^n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eT8h:+k  
      { [U{RDX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m h|HEkM  
    } \BSPv]d  
@Tsdgx8  
    template < typename T1, typename T2 > `y.i(~^1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XP65  
      { fXkemB^)_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `]<~lf  
    } lpefOnO[  
} ; '9 <APUyu  
KYFkO~N  
l`{JxVg  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 yMf["AvG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hhOrO<(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @wXo{p@W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 55`cNZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bJ6v5YA%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Umk!m] q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [m]O^Hp{{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) wW^3/  
下面是修改过的unary_op [0n&?<<  
\"A~ks~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +' ?axv6e  
class unary_op I4 4bm?[S  
  { o=do L{ #  
Left l; K 7d]p0d'  
  a7l-kG=R;  
public : ` _]tN  
RIxGwMi%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XZ&q5]PJI  
_6Fj&mw(u  
template < typename T > xBMhk9b^0  
  struct result_1 WqRg/  
  { dg42K`E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >=Un=Q%  
} ; cwA+?:Ry}  
!/MHD  
template < typename T1, typename T2 > 'm+)n08[  
  struct result_2 c1p*}T  
  { A ZYu/k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kVe_2oQ_>  
} ; }x1p~N+;  
9l :Bum)9  
template < typename T1, typename T2 > ?I.<mdhN#t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I- X|-  
  { O486:tF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KBo/GBD]|  
} `$D2w|  
u9"1%  
template < typename T > <ib# PLRM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nzHsyL  
  { ef=LPCi?  
  return OpClass::execute(lt(t)); L7tC?F]}SK  
} {'#^  
0@ 9em~  
} ; P=V=\T<4_  
X} v]iX  
~h{v^ }  
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:GX!6>  
好啦,现在才真正完美了。 wZm=h8d  
现在在picker里面就可以这么添加了:  w|>O!]K]  
fK|F`F2V  
template < typename Right > s:y=X$&M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r}y]B\/  
  { 4=>4fia&D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T.zU erbO  
} `}^_>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 H}QOoXWkg  
fr%}|7  
FXPw 5  
H`$s63  
}w&+ H28.#  
十. bind iQ9jt  
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。 f`?Y+nu}  
先来分析一下一段例子 $!<J_ d*  
NGlX%j4j  
UNJ]$x0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <[2]p\rj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8#w}wGV*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W,i SN}  
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。 D^Bd>Ey4  
我们来写个简单的。 n; 0bVVMV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z&o"K\y\  
对于函数对象类的版本: J}qk:xGL  
VrA9}"1x~*  
template < typename Func > WKFmU0RK  
struct functor_trait Oc;0*v[I  
  { gg(^:`+  
typedef typename Func::result_type result_type; 9qe6hF/29  
} ; QW.VAF\6*  
对于无参数函数的版本: C G~ )`  
 ] }XK  
template < typename Ret > +!6C^G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cjf}yn  
  { sAIL+O  
typedef Ret result_type; W;coi4   
} ; 9N|O*h1;u  
对于单参数函数的版本: lM C4j  
W xyQA:3s  
template < typename Ret, typename V1 > tnz BNW8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ep0L51Q  
  { gOZ$rv^g  
typedef Ret result_type; 5@"&%8oeq0  
} ; .  \ *Z:  
对于双参数函数的版本: nJny9g  
P8e1J0A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :cop0;X:Wm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KUVsCmiT  
  { *plsZ*Q8  
typedef Ret result_type; p%CAicn  
} ; 34 W#  
等等。。。 Qw.""MLmN8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %-|Po:6  
L@w|2  
template < typename Func > Gd`qZqx#  
struct func_return 'MPt K  
  { bp:WN  
template < typename T > zv!%u=49  
  struct result_1 vV-ATIf ^  
  { za'Eom-<u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V< 0gD?Kx  
} ; `!DrB08A  
Rk56H  
template < typename T1, typename T2 > %up ]"L&i  
  struct result_2 R>Fie5?  
  { +O}6 8 N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XRKL;|cd  
} ; |uQJMf[L)  
} ; iCao;Zb  
JJq= {;  
s<|.vVi"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 DIH.c7o  
1?`,h6d*=  
template < typename Func, typename aPicker > \y{Bnp5h  
class binder_1 Miqu  
  { tQbDP!,A*=  
Func fn; =- ~82%  
aPicker pk; Wu<  
public : 6DD^h:*>  
}]N7CWy  
template < typename T > @3c5"  
  struct result_1 1[C,*\X8v  
  { b-U LoV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Am%zEt$c  
} ; QQ!%lbMK]  
MQ5#6 vJ  
template < typename T1, typename T2 > "X g@X5BG  
  struct result_2 _+N*4  
  { gfw,S;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z$kff-Y4  
} ; *qj @y'1\  
]T}G-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1]aM)},  
4~hd{8  
template < typename T > 1mgLH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FF6[qSV  
  { SfyZ,0  
  return fn(pk(t)); :"g^y6i  
} a[]=*(AZI  
template < typename T1, typename T2 > Dr$k6kZ}'U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 28C/^4  
  { )7Gm<r  
  return fn(pk(t1, t2)); SN(:\|f 2  
} ]C3{ _?=  
} ; ;U<;R  
m{x[q  
v*<hE>J0  
一目了然不是么? E#v}//  
最后实现bind O&V}T#8n  
*?Nrx=O*  
|)* K#%j  
template < typename Func, typename aPicker > F?\XhoJ3G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VUxuX5B3M  
  { d }=fJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v{Al>v}}n  
} *9y)B|P^  
Hgu$)yhlj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z6]dF"N  
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。 B\r2M`N5  
jOa . h  
十一. phoenix $~!%Px)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ci4`,  
}pdn-#  
for_each(v.begin(), v.end(), fz\C$[+u  
( ,Md8A`7x~  
do_ &l"/G%W  
[ 3p6QJuSB  
  cout << _1 <<   " , " zsFzF`[k  
] "XlNKBgM  
.while_( -- _1), {^=T&aCYdS  
cout << var( " \n " ) 3}(6z"r  
) c[J?`8  
); O B`(,m#  
k\BJs@-  
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: CuC1s>  
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 ^MIF+/bQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _QBN/KE9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fI"sdzu^  
<}t~^E,  
/4/'&tY  
template < typename Cond, typename Actor > 3n;>k9{  
class do_while L#O1 >  
  { KBE3q)  
Cond cd; .a2b&}/.d  
Actor act; (VD Y]Q)  
public : B|pO2d e  
template < typename T > 2?P H||  
  struct result_1 01=nS?  
  { Q2yD4>qy  
  typedef int result_type; WoM;)Q  
} ; xfoQx_]$Im  
W[c[ulY&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \4Uhc3  
+7\$wc_1I@  
template < typename T > YBh|\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dUN{@a\R0  
  { GWFF.Mo^  
  do 5~D(jHY;  
    { /]j^a:#"6t  
  act(t); !LI6_Oq  
  } YP E1s  
  while (cd(t)); OQW%nF9~  
  return   0 ; YI+ clh;%9  
} (#kKL??W  
} ; #($~e|  
aVB/Co M9  
yY[9\!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Hg&.U;n  
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。 IiU\}<O  
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。 %xt;&HE  
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。 8[b_E5!V  
下面就是产生这个functor的类: +*RaX (&  
^H"o=K8=  
D:] QBA)C  
template < typename Actor > "; 1@f"kw  
class do_while_actor 6VUs:iO1j5  
  { 5P Zzaz<  
Actor act; QC,fyw\  
public : GP>\3@>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @C-03`JWuK  
f=k_U[b4>  
template < typename Cond > oyB gF\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |\zzOfaO  
} ; 3 daI_Nx>  
N5[^W`Qf  
LZ34x: ,C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7}:+Yx  
最后,是那个do_ [rkw k\m*  
NnH]c+  
rD+mI/_J`  
class do_while_invoker \q($8<  
  { ]A ;.}1'  
public : hkb&]XWi[  
template < typename Actor > .TMLg(2hgv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,ZghV1z  
  { fat;5XL@  
  return do_while_actor < Actor > (act); He,, bq  
} v,C~5J3h)  
} do_; zauDwV=  
l A%FS]vh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2X<%BFsE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `Of D^Q=  
最后来说说怎么处理break和continue c]h@<wnv  
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。 j7U&a}(  
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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