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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !1{e|p 7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dD|OSB7 I7  
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, 9}F*P669f  
Y^}Z>  
aa#Y=%^  
fnX`Q[b4\A  
  class filler k" PayyAC  
  { 9V@V6TvW>&  
public : xQXXC|T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "x*e gI  
} ; sjwo/+2  
Mh/dpb\Z  
cacr=iX  
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: \T:i{.i  
_ff`y  
dj7hx"BI  
';jYOVe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O  %!!w  
^N;.cY  
<[\`qX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CpeU5 o@  
$oU*9}}Rn  
_%!c+f7  
#W'HR  
二. 战前分析 A1D^a,  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 TKY*`?ct  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KgiJUO`PR  
s{S4J'VW  
G{ sOR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F6OpN "UM'  
  /* --------------------------------------------- */ ,PuL{%PXu  
vector < int *> vp( 10 ); "UGY2skf;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mg OR2,cR  
/* --------------------------------------------- */ ,)Ju[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vCxD~+zf  
/* --------------------------------------------- */ Jz.NHiLct1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =/Mq5.  
  /* --------------------------------------------- */ W<$Z=(_v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d + /&?3  
/* --------------------------------------------- */ 8U>B~9:JO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VsgE!/>1  
TI#''XCB5  
+5o8KYV  
{QZUDPPR  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8a="/J  
1._1, _2是什么? 0]=i}wL 8  
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。 Ib\iT:AJ  
2._1 = 1是在做什么? v:o({Y 1Aq  
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。 Rhz_t@e  
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。 ~Ro9u p  
n'01Hh`0  
YW`,v6  
三. 动工 LbG_z =A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wsN?[=l{s  
U.XNv-M  
\"^w'ng  
T[uiPs /xD  
template < typename T > \ 3?LqJ  
class assignment 4EZ9hA9+  
  { %D8ZO0J7H  
T value; ->O2I?  
public : RIE5KCrGB  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5ish\"  
template < typename T2 > 2Sp=rI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gk+h8 LZ  
} ; a{J,~2>  
BV(8y.H  
g'=B%eO$j:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $dzy%lle  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R~jHr )0.#  
)\be2^p  
IlE_@gS8  
,0~9dS   
  class holder IWveW8qJ  
  { %4 XJn@J  
public : 0=q;@OIf  
template < typename T > &q~:~   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z=_Ef3`M  
  { }kK[S|XVO  
  return assignment < T > (t); 4jBC9b}O  
} oY|,GvCnK  
} ; W4U@%b do  
H_Kj7(=&>  
dT$M y`>  
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: !F4@KAv  
*^wB!{.#  
  static holder _1; f{i8w!O"~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <[J[idY1he  
xD /9F18  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .tmiQ.  
而不用手动写一个函数对象。 >'xGp7}y  
*"98L+  
-0Tnh;&=  
7Wa?$6d  
四. 问题分析 { "xln/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %#Z/2<_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 aJe^Tp(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L9ap(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G #T<`>T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kctzNGF|  
',4x$qe  
五. 问题1:一致性 }Jh: 8BNuP  
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?| 7HJS.047  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y}K\%;`[a  
J5[~LZKW  
struct holder gx:;&4AD  
  { ?Xo*1Z =  
  // Dbaf0  
  template < typename T > 4E[!,zvl  
T &   operator ()( const T & r) const J3b4cxm  
  { %F9{EXJy  
  return (T & )r; Yy JPHw)Z  
} ]:$ O{y  
} ; Grz 3{U  
4Kv[e]10(  
这样的话assignment也必须相应改动: gbStAr.  
DtWwG C  
template < typename Left, typename Right > desThnT w  
class assignment 0l#)fJo  
  { 9>#:/g/  
Left l; $7Mtt.d6  
Right r; PS" .R_"  
public : ZRUhAp'<qj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }^K/?dM  
template < typename T2 > |m?vVLq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rspayO<]3  
} ; y8bM<e2 U  
F{\gc|!i  
同时,holder的operator=也需要改动: rn:!dV[  
i~{ _eQV  
template < typename T > ,rwuy[Q8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8Chu"PM%-J  
  { %YlTF\-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3Gr&p6  
} ]y)Q!J )Q  
Px'!;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 F X1ZG!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qJT0Y/l:(  
Y ZaP  
return l(rhs) = r; w.+Eyu_I\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4R) |->"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "] -],K  
I7\ &Z q  
template < typename Tp > Lg`Jp&Kg  
class constant_t Rh] P8  
  { {lzG*4?  
  const Tp t; OalP1Gy  
public : +ydm,aKk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8]0:1 {@  
template < typename T > 8!h'j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 02]xJo  
  { ,i ++fOnQ  
  return t; ^4`&EF  
} CYB=Uq,  
} ; h[ 6hM^n  
RyRqH:p)3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }w!ps{*  
下面就可以修改holder的operator=了 R~B0+:6  
Q59/ex  
template < typename T > %7`d/dgR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qCJ=Z  
  { d0C8*ifFO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2Yyb#Ow  
} 8g5V,3_6  
12r` )  
同时也要修改assignment的operator() D$_8rHc\A  
~440# kj<  
template < typename T2 > z(d4)z 8'6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,eELRzjl  
现在代码看起来就很一致了。 $ WFhBak8  
pa] TeH  
六. 问题2:链式操作 fJ :jk6@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nz]aaoO4  
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。 E0bFx5e5fu  
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。 A. Nz_!  
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。 *Pb.f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pB'x_z  
5K(n3?1z)  
template < typename T > ;2W2MZ!TF  
struct result_1 RUrymkHFB  
  { $u,G Vq~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "=`~iXT{e  
} ; A[Cg/ +Z  
A1!:BC  
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: #6FaIq92V  
$PfV<Yj'B  
template < typename T > 7jZrU|:yu(  
struct   ref |2UauTp5yK  
  { HU3Vv<lz  
typedef T & reference; bf^ly6ml  
} ; /Y^7Rl  
template < typename T > c20|Cx2m  
struct   ref < T &> fbL!=]A*3  
  { Y_shy6" KH  
typedef T & reference; }I<N^j=/pO  
} ; Alh?0Fk3)  
v j@V !j?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ) hPVX()O!  
(E]"Srwh  
template < typename T > KH)pJG|NY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3z$\&& BR  
  { vcD'~)G(*  
  return l(t) = r(t); g&aT!%QvX+  
} W,'3D~g8  
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。 o;'4c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fsb=8>}63}  
>?Qxpqf2  
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 s_` V*`n&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^*zW"s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B$EK_@M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IHfSkFz`j  
最后的布局是: i-Ljff  
                Add I9s$bRbT  
              /   \ 'v`~(9'Rcj  
            Divide   5 ,9$>d}N  
            /   \ x_pMG!2  
          _1     3 ;op'V6iG  
似乎一切都解决了?不。 6g5]=Q@U:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *kV#)j  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zrTY1Asw;4  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: n K0hTQ  
4] M =q{  
template < typename Right > HO G=c!b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kOzt"t&  
Right & rt) const :'b%5/ ^q  
  { +"G(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {)jk_&c7  
} \ 6jF{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t-a`.y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Dl@{}9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 %L.rcbg:<c  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zZw@c?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /TG| B Eb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  2w;G4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +;5Wp$ M\  
5D >BV *"  
template < class Action > @<%oIE~]F  
class picker : public Action 3Y=,r!F.h  
  { (#lm#?<)  
public : fLc!Sn.Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $R3.yX=[\  
  // all the operator overloaded T=O l`?5  
} ; 2@OBeR  
`,Q<YT ~  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ] +sSg=N7i  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >dcqPNDg1^  
1_XO3P\  
template < typename Right > nN!vgn j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const la1D2 lM  
  { MH2OqiCI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sd]0Hx[  
} {m>~`   
sL;z"N@PK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SIJ# ?0,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 V&$  J;  
t P At?  
template < typename T >   struct picker_maker G<Th<JF)Q  
  { 'XG:1Bpm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rs^jk)Z:)  
} ; u_hE7#i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D'Jm!Ap  
  { `8qT['`#R  
typedef picker < T > result; 20S9/9ll  
} ; ;N9n'Sq4  
_-YL!oP  
下面总的结构就有了: O>kXysMv>  
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。 :tg@HyY)  
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。 Cw@k.{*7,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DHSU?o#jY  
至此链式操作完美实现。 KLj4 LOs  
0:PH[\Z  
 [ ((h<e  
七. 问题3 7Q<Kha  
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。 ]wJ}-#Kx  
ZJ)3GF}4  
template < typename T1, typename T2 > `S uS)RhA)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )<m=YI ;<  
  { ~t1O]aO(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {IF}d*:  
} V7Vbl?*n  
zWP.1 aA&  
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: 9 kTD}" %2  
QfKR pnj(o  
template < typename T1, typename T2 > "Yc^Nc  
struct result_2 L5i#Kh_  
  { u-]vK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !4DG P28  
} ; nEeQL~:  
`lH1IA/3  
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? FCUVP,"T  
这个差事就留给了holder自己。 rQ 9?N^&!%  
    }L{_xyi>#  
Y#Sd2h,^X  
template < int Order > .rD#1)O  
class holder; |*/uN~[  
template <> w%%6[<3%  
class holder < 1 > QE`:jxyad  
  { ~5XL@jI^  
public : _#y(w%  
template < typename T > L<{OBuR  
  struct result_1 P'F Pe55F  
  { t1*BWY  
  typedef T & result; !HT>  
} ; %B*<BgJ;4F  
template < typename T1, typename T2 > gdkLPZ<<  
  struct result_2 K{eqB!@j  
  { zyQ,unu  
  typedef T1 & result; zz+M1n-;o  
} ; 4w?]dDyc%  
template < typename T > @ ~0G$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T<9dW?'|  
  { i`ZHjW~`  
  return (T & )r; ?[NTw./'7A  
} QI :/,w  
template < typename T1, typename T2 > mfp`Iy"}+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~{3o(gzl  
  { Wfi:wCqZG  
  return (T1 & )r1; 2<\yky  
} rTm>8et  
} ; 0k. #  
7>c 0V&  
template <> tq4"Q BIKh  
class holder < 2 > w<8O=  
  { -E,{r[Sp  
public : Q T0IW(A  
template < typename T > 6cgpg+-a  
  struct result_1 )\:lYI}Wpm  
  { *cI6 &;y  
  typedef T & result;  !z "a_  
} ; Occ8Hk/l.  
template < typename T1, typename T2 > K"t:B  
  struct result_2 eKU@>5  
  { ,/[dmoe  
  typedef T2 & result; /o}0oo5B  
} ; ozxK?AMgG  
template < typename T > v"Ud mv"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D KMbs   
  { ,~ia$vI}R  
  return (T & )r; "\R@l Ux.Y  
} ]w&?k:y>  
template < typename T1, typename T2 > t Sh}0N)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fs)q7 7g  
  { Jte:l:yjtA  
  return (T2 & )r2; 0W<nE[U  
} hD9' `SQ  
} ; X&;]  
$ uIwRG <  
pyb}ha  
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> >。 I,`D&   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h9)]N&07b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1_dMe%53  
BW(DaNt^  
return l(i, j) = r(i, j); :n%sU* 'T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9< 0$mE^:  
l#5k8+s  
  return ( int & )i; \I o?ul}za  
  return ( int & )j; Sv^'CpQ  
最后执行i = j; [> aoDJ  
可见,参数被正确的选择了。 K:lT-*+S  
*t]&b ;=gE  
uN? O*h/(  
59%f|.Z)  
s+\qie  
八. 中期总结 XQg%*Rw+t  
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: cO"Xg<#y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *{p& Fy55  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b6E8ase:F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d8y =.  
3<.j`JB@&  
5M.n'*   
4|o{_g[  
@gVyLefS6g  
q0KXuMK  
九. 简化 J9KLO=  
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。 bZ@53  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Xy(SzJ %  
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: D*2p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $d"f/bRWy  
  +-*/&|^等 7<C~D,x6  
2. 返回引用。 WU4vb  
  =,各种复合赋值等 kl{OO%jZ  
3. 返回固定类型。 vS,G<V3B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v %PWr5]  
4. 原样返回。 ^zluO   
  operator, N=?kEX O  
5. 返回解引用的类型。 i!+3uHWu`)  
  operator*(单目) (P52KD[A[  
6. 返回地址。 Ok{:QA~#  
  operator&(单目) _F$t#.o  
7. 下表访问返回类型。 +\(ay"+ d  
  operator[] s)'_{ A"h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `] dx%  
  operator<<和operator>> {p_vR/ yN  
#o |&MV_j  
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。 QIz N# ;g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g(}8n bTA  
~[/c'3+4qn  
template < typename Left > =K< I)2   
struct value_return W/F4wEODY  
  { +Gwe%p Q  
template < typename T > CCvBE, u x  
  struct result_1 p(&o'{fb  
  { X]^E:'E!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >b"z`{tE  
} ; {O,M}0Eg  
 F3r  
template < typename T1, typename T2 > lp%.n= '\  
  struct result_2 :g:h 0'G  
  { Pge}xKT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2P> za\  
} ; CR PE?CRQF  
} ; :W<,iqSCm  
WHj4#v(  
C-b%PgA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $j2)_(<A%Q  
L-:L= snO  
下面我们来剥离functor中的operator() tJF~Xv2L!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GBOmVQ $Hb  
G?1V~6  
return l(t) op r(t) ``)1`wx$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yt#;3  
return op l(t) sTstc+w  
return op l(t1, t2) 6rCP]YnF  
return l(t) op 9^*YYK}%  
return l(t1, t2) op KGLhl;a  
return l(t)[r(t)] GyM%vGl 3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v.&*z48  
}eRG$)'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: adPU)k_j:  
单目: return f(l(t), r(t)); Lj* =*V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !!X9mI|2|  
双目: return f(l(t)); 6f9<&dCK  
return f(l(t1, t2)); Y52xrIvl\  
下面就是f的实现,以operator/为例 @X><lz  
34M.xB   
struct meta_divide csA.3|rv  
  { tnbs]6  
template < typename T1, typename T2 > +dpj?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;Sl0kSu  
  { Gqb-3n gH  
  return t1 / t2; q@Yt`$VTN  
} tZ24}~da  
} ; KK3xz*W0  
Wk#-LkI  
这个工作可以让宏来做: tSLl'XeN  
V>j`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f9=X7"dzP  
template < typename T1, typename T2 > \ x9 L\"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BU{ V,|10a  
以后可以直接用 .wn_e=lT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tpzdYokh >  
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 RKb3=} *C  
(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。。。) m)2hl~o_  
\@" . GM%  
M\4;d #  
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 TUYl><F5v=  
n|2-bRK-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K T72D  
class unary_op : public Rettype 2l4i-;  
  { t|"d#5'  
    Left l; ;9\0x  
public : Nmq5Tv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mzR @P$:36  
=zGz|YI*?  
template < typename T > Rk0 rHC6[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y[]t_o)  
      { u)]sJ1p  
      return FuncType::execute(l(t)); 5Cka."bQ  
    } &b8D'XQu  
J%B?YO,  
    template < typename T1, typename T2 > zQfxw?~A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yC$7XSr=  
      { -T6%3>h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >{=RQgGy  
    } YAG3PWmD  
} ; ADUI@#vk  
")buDU6_  
<4bo7XH  
同样还可以申明一个binary_op .]l2)OlLQ  
Ci:QIsu*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D4-U[l+K>  
class binary_op : public Rettype -iX!F~qS,  
  { L,GtIZkE  
    Left l; H;L&G|[  
Right r; }=4".V`-o  
public : +zPg`/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R7b*(33  
f|E'eFrFk  
template < typename T > 0~+:~$VrT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tC~itU=V  
      { 0R%58,R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x"T^>Q  
    } ?OdA`!wE  
\Nyxi7  
    template < typename T1, typename T2 > l'f!za0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # =3]bg  
      { 7[ji,.7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C(+BrIS*  
    } )ISTb  
} ; N^at{I6C  
:AGQkJb  
Im#$iPIvT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4 l(o{{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *r3vTgo$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y~ LVK8  
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。 y>PbYjuIU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @>ZjeDG>  
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。。。 H:Le^WS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,' B=eY,  
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) gC 4#!P  
下面是修改过的unary_op (k45k/PAP  
-6>rR{z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r&RSQHa)  
class unary_op g H.^NO5\'  
  { rP_)*)  
Left l; 2G;d2LR:  
  |&Wo-;Ud  
public : y9<Fv|Ric  
rJwJ5U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [X]o`  
t]XJ q  
template < typename T > UkKpS L}Q2  
  struct result_1 WLb7]rCTp  
  { @I:&ozy }=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N"y4#W(Z@  
} ; `-m7CT sA  
2Mp;/b!  
template < typename T1, typename T2 > =G6@:h=  
  struct result_2 |7'W)s5.  
  { GK+w1%6)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  `SrVMb(  
} ; H;ib3?  
G= e[TR)i  
template < typename T1, typename T2 > :8 :>CHa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KG@hjO  
  { o~p^`5#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i YkNtqn/  
} (z{xd  
f0+  
template < typename T > 6W Zp&pO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rD gl@B3  
  { 3E-&8x7uYR  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8pk">"#s  
} g;T`~  
x`&W[AA4  
} ; 7 pV3#fQ  
VXp X#O  
~MF. M8  
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 bql6Z1l  
好啦,现在才真正完美了。 2z:9^a/]Na  
现在在picker里面就可以这么添加了: v80 e]M!  
'1<QK  
template < typename Right > 1|--Xnv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sKtH4d5)  
  { >b0}X)Z+U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9L,T@#7  
} qM'5cxe  
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。 i fUgj8i_  
gC_U7aw  
LJ?7W,?  
I6+5mv\  
"\ md  
十. bind , {^g}d8  
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。 %|Vq"MW,I  
先来分析一下一段例子 1ARIZ;H  
^Ue>T 8  
W;7cF8fu4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a9%# J^ !  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [/FIY!nC?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L-yC'C  
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。 * -)aGL  
我们来写个简单的。 oID, PB*9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &LE/hA  
对于函数对象类的版本: wbTw\b=  
<#sK~G  
template < typename Func > x\WKsc  
struct functor_trait ``{xm1GK  
  { "Z <1Msz  
typedef typename Func::result_type result_type; V0>,Kxk  
} ; > ewcD{bt  
对于无参数函数的版本: 5n<Efi]j  
t+t&eg  
template < typename Ret > HzV3O-Qz]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kN )P-![  
  { U<$|ET'  
typedef Ret result_type; mSs%gL]g  
} ; ^+88z>  
对于单参数函数的版本: $P$OWp?b  
B4%W,F:@  
template < typename Ret, typename V1 > 9"[#\TW9Vb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hq|/XBd||  
  { I?gbu@o  
typedef Ret result_type; 09r.0Ks  
} ; M%m$ 5[;n  
对于双参数函数的版本: &12.|  
92EvCtf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k# /_Zd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kjH0u$n  
  { 1:?Wv DN=  
typedef Ret result_type; ,xGkE7=5  
} ; FKPI{l  
等等。。。 9kcAMk1K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EyhQjs aT  
-70Ut 4B  
template < typename Func > .M04n\  
struct func_return >Tw|SK+3  
  { |X>:"?4t  
template < typename T >  5bk5EE`  
  struct result_1 278 6tZF,  
  { SKGYmleR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v q|W&  
} ; )l^w _;  
 1r$q $\  
template < typename T1, typename T2 > krgsmDi7  
  struct result_2 _("{fJ,A  
  { o`G@Je_}x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f -bVcWI  
} ; Xcb\N  
} ; {C [7V{4(%  
[!"u&iu`  
CZ|R-ky6p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KdUmetx1  
bx1'  
template < typename Func, typename aPicker > o}<}zTU  
class binder_1 k@^)>J^  
  { R4{2+q=0  
Func fn; )]'?yS"  
aPicker pk; (V*ggii@  
public : M^a QH/=:"  
{{j?3O//  
template < typename T > Wcbb3N$+  
  struct result_1 +PjH2  
  { vV8}>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0e&Vvl4DK  
} ; |dXmg13( -  
S~hNSw (-  
template < typename T1, typename T2 > -[Q%Vv!8  
  struct result_2 &q>=6sQvf  
  { \59+JLmP4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uk16  
} ; +h"RXwlBM  
/_v@YB!0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,JX/` 7y  
ygh*oVHO  
template < typename T > C*=#=.~~{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r/SV.` k  
  { |oa 9 g2  
  return fn(pk(t)); -W2 !_  
} L]cZPfI6  
template < typename T1, typename T2 > a8''t_Dp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vk&C'&uV9@  
  { IZ "d s=w  
  return fn(pk(t1, t2)); vn7<>k> dx  
} >O?5mfMK  
} ; ex1bjM7  
|\J8:b> }  
w`q):yXX  
一目了然不是么? wjDLsf,  
最后实现bind f3h^R20qmO  
lUbQ@7a<'  
a~=$9+?w  
template < typename Func, typename aPicker > 4 @ )|N'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4gzrxV  
  { j'g':U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); > -OQk"o  
} #}3$n/  
WbB0{s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +Ccj @#M;  
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。 pbt/i+!  
L'M'I0"/  
十一. phoenix U:"E:Bxz;m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 30bScW<08  
>8\EdN59{  
for_each(v.begin(), v.end(), uDbz`VpK  
( 9v=5x[fE  
do_ hKj"Lb9 ]  
[ Tapj7/0`  
  cout << _1 <<   " , " %3!DRz  
] g4^=Q'j-  
.while_( -- _1), 4*&_h g)h  
cout << var( " \n " ) '#L.w6<B  
) \L Gj]mb1  
); S jgjGJw  
(< gk<e*  
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: v47Y7s:uQ  
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 B_$hi=?TTd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d ]R&mp|'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e@|/, W   
Wz',>&a  
DE M;)-D  
template < typename Cond, typename Actor > *EY^t=  
class do_while ;Sl]8IZ  
  { [oqb@J2  
Cond cd; =^#^Mq)  
Actor act; b ;A(6^V  
public : w,f1F;!q1  
template < typename T > '7Q5"M'  
  struct result_1 [<CIh46S.  
  { 2j*;1  
  typedef int result_type; J0K25w  
} ; *uoc;6  
OiAP%7i9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %iMRJ}8(7  
jzt$  
template < typename T > aAJ'0xnj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JO{Rth  
  { WCJ$S\#  
  do QU{|S.\  
    { b5NPG N  
  act(t); >LS*G qjq  
  } IWc?E  
  while (cd(t)); tj<a , l  
  return   0 ; F-0|&0  
} /a@gE^TM  
} ; jG~zpZh  
Y_S>S( 0  
oS.fy31p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7S'3U}Y>VX  
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。 cG{>[Lf  
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。 NFxs4:] RT  
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。 z86[_l:  
下面就是产生这个functor的类: :jo !Yi  
9OI&De5?=V  
b8o}bm{s  
template < typename Actor > /1OzX'5f  
class do_while_actor JzI/kH~  
  { l.gt+e  
Actor act; c0}* $e  
public : =GGt:3Kx-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oVDqX=G  
CI%4!K;{  
template < typename Cond > uv>T8(w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Vm+e%  
} ; vQK*:IRKK  
X=_`$ 0  
[(Jj@HlP6T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v uP.V#  
最后,是那个do_ \l$gcFXb  
x.J% c[Q8  
k(As^'>  
class do_while_invoker 1"7Rs}l7  
  { e&*< "WN  
public : |^ K"#K  
template < typename Actor > h0;PtQb1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0uZ 'j  
  { --X1oC52A  
  return do_while_actor < Actor > (act); #I]5)XT  
} <S/`-/= 2  
} do_; 8}5dyn{cvE  
ciQG.]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "j(?fVx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r0 mXRZC  
最后来说说怎么处理break和continue <]9%Pm#X  
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。 =~7%R.U([e  
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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