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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {+CW_ce  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5Jo><P 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, UY@^KT]  
I9xQ1WJc`  
JI TQ3UL:W  
(;RmfE'PX  
  class filler 1P (5+9"s  
  { !q:[$g-@q  
public : (9!$p|d*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V)[ta`9  
} ; ,(h:0L2v7d  
u9-:/<R#}y  
)f#raXa5+  
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: Q\WH2CK  
:A+nmz!z  
b`?$;5  
A~MAaw!YE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <g/Z(<{wor  
B=E<</i  
mmE!!J`B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Mf 7 Z5  
T8nOb9Nrj  
nnP] x [  
a?_!  
二. 战前分析 ]: VR3e"H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 rCOH*m&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 xvx5@lx  
BSe{HmDq  
H0!W:cIS;l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;5i~McH# t  
  /* --------------------------------------------- */ woQ UrO(  
vector < int *> vp( 10 ); FU;b8{Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *{_WM}G  
/* --------------------------------------------- */ K)e;*D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x~!gGfP  
/* --------------------------------------------- */ 2)_Zz~P^f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eouxNw}F1  
  /* --------------------------------------------- */ 0keqtr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Qn=#KS8=J  
/* --------------------------------------------- */ E=G"_ ^hCE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Bo)N<S_=^  
NeG$;z7  
;nzzt~aCC  
#3fS_;G  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0a1Vj56{)  
1._1, _2是什么? 2u B66i  
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 2)#Ml  
2._1 = 1是在做什么? EbG`q!C  
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。 n@`D:;?{  
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。 K<BS%~,I  
w+^z{3>  
!(%^Tg=  
三. 动工 G<dWh.|`=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mg7nv\6  
d9@Pze">e  
=_\+6\_  
f( %r)%  
template < typename T > ,PmQ}1kGW  
class assignment [xm{4Ba2X  
  { n]K`ofjl^  
T value; ~s$ jiA1  
public : fo$5WTY  
assignment( const T & v) : value(v) {} _^Ds[VAgA  
template < typename T2 > In3},x +$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QTy xx  
} ; GnCO{"n  
<B3v4 f  
vt(A?$j|A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |z]O@@j$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q?9x0L  
R)[ l 3  
|FR'?y1  
$y2"Q,n+  
  class holder JGLjx"Y  
  { xJ0Q8A  
public : x)^/3  
template < typename T > ptA-rX.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y4^w8'%MC  
  { +"~~; J$  
  return assignment < T > (t); RhL!Z z  
} 6+Y^A})(F-  
} ; S4'\=w #  
{j0c)SETN  
+W xZB  
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: /d1 B-I  
~9tPT 0^+  
  static holder _1; >$%rsc}^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2O*(F>>dT  
6wmMg i_m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  e>FK5rz  
而不用手动写一个函数对象。 yv2&K=rZp  
ec$kcD!  
]jkaOj  
fw[Z7`\Q5  
四. 问题分析 88]UA  
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。 L#\!0YW/@  
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。 Z*M]AvO+#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1=9M@r~ ^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nc0!ag  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gGtl*9a=  
@Yl&Jg2l'  
五. 问题1:一致性 szDd!(&pv  
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?| Z^fkv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2G(RQ\Ro*  
OJ/l}_a  
struct holder (|*CVI;  
  { O< \i{4}}  
  // I Ceb2R  
  template < typename T > 1R e5)Y:i  
T &   operator ()( const T & r) const t/3t69\x  
  { ;QiSz=DyA  
  return (T & )r; E|Q|Nx!6[  
} Pd~{XM,yfW  
} ; nO{m2&r+  
GJ3@".+6  
这样的话assignment也必须相应改动: G<8d=}  
`!JcQ'u  
template < typename Left, typename Right > o\ M  
class assignment }kCaTI?@#  
  { AwC"c '  
Left l; Q`ALyp,9b  
Right r; Lwzk<+>w^  
public : HqZ3]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g~A~|di|  
template < typename T2 > ^e 1Ux  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Pr!H>dH8o  
} ; H/v|H}d;  
BbV@ziL  
同时,holder的operator=也需要改动: da,Bnze0  
: }q~<  
template < typename T > }3Mnq?.-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D=0^" 7K  
  { >7[o=!^:4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4$wn8!x2|  
} B F,8[|%#  
$&C~Qti|G  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @C?.)#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gZ^'hW-{  
FthrI  
return l(rhs) = r; .wb[cCUQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 n'42CE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J$/'nL<{^  
1h[xVvo<L  
template < typename Tp > ;4!,19AT  
class constant_t KH~o0 W  
  { ZITic&>W  
  const Tp t; [\rnJ lE  
public : JJ+A+sfdk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .:nV^+)  
template < typename T > +4r.G(n),  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,?k~>,{3  
  { M(8Mj[>>Rj  
  return t; Wt,t5  
} oQS_rv\Ber  
} ; v"K #  
O2n[`9*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v RR(b!Lq  
下面就可以修改holder的operator=了 {j!jm5  
dP7nR1GS  
template < typename T > _>LI[yf{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dh~ cj5  
  { x&N!SU6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L#}HeOEi[  
} =rB=! ;  
KIeTZVu$%  
同时也要修改assignment的operator() &{5v[:$  
z5k9|.hgw  
template < typename T2 > &W|r P(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xyvG+K&  
现在代码看起来就很一致了。 (=/%_jj  
[JzOsi~R  
六. 问题2:链式操作 dZ"B6L!^(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j/Dc';,d.(  
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。 ]5_6m;g  
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。 IcDAl~uG  
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。 @#?w>38y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2GB+st,  
hHoc>S6^M  
template < typename T > @TWtM#  
struct result_1 jb5nL`(j$  
  { jr=>L:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DClV&\i=o  
} ; ER)<Twj  
#dKHU@+U"  
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: <.N33 7!  
u]Eyb),Gy  
template < typename T >  -l ?J  
struct   ref -eA3o2'  
  { 2o\GU  
typedef T & reference; =64%eF  
} ; .0eHP  
template < typename T > fK'qc L  
struct   ref < T &> 1,/L&_=_A  
  { Bv)4YU  
typedef T & reference; bktw?{h  
} ; dl%KD8  
:q+D`s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F9Bj$`#)  
J6s55 v  
template < typename T > 2S{IZ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `B4Px|3  
  { j$f`:A  
  return l(t) = r(t); }"{NW!RfP  
} FQ72VY  
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。 rf%NfU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u\]aUP e  
3XeCaq'N  
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 | gou#zi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P!Mz5QZ+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0aF&5Lk`y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j1LL[+G-"_  
最后的布局是: Q%AD6G(7  
                Add  FsbX{  
              /   \ GsG9;6c+u  
            Divide   5 d_5wMK6O6  
            /   \ 'aWzam>  
          _1     3 g[W`4  
似乎一切都解决了?不。 _*.Wo"[%[X  
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。 &>!WhC16  
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。 [P*w$Hn  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: N8Mq0Ck{$  
4eOQP  
template < typename Right > |c]Y1WwDx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A#"AqNVWv  
Right & rt) const 3j2% '$>E^  
  { |VC/ (A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f"0{e9O]2  
} S"Q$ Ol"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {FavF 9O  
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。 D/jS4'$vA  
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。 CENA!WWQ  
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。 y3 {om^ f  
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。 =a_B'^`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? \mt0mv;c  
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: e3L<;MAt  
XG5mfKMt+  
template < class Action > %rz.>4i)(  
class picker : public Action wec |~Rc-  
  { @Y#{[@Hp%  
public : X3KP N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kCRP?sj  
  // all the operator overloaded ]< 0|"NL  
} ; Xeg g2.Kk  
&oWdBna"_  
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。 /lQGFLZL  
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: /&>6#3df-  
ZQHANr= 6  
template < typename Right > Ny;(1N|&3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B_k[N}|zD  
  { o3hsPzOQx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -P09u82  
} 1RtbQ{2F;  
o)P'H"Ki  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xQ `>\f  
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。 O)'Bx=S4Ke  
N U*6MT4  
template < typename T >   struct picker_maker `N~;X~XFk  
  { yIwAJl7Xf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R}Ih~zw  
} ; Cwxy ~.mI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r^ ?Qo  
  { "lo:"y(u  
typedef picker < T > result; ,%+i}H,3  
} ; g/b_\__A  
kzhncku  
下面总的结构就有了: blcd]7nK  
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。 .`84Y  
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。 ~+{OSx<S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _5vAn t*  
至此链式操作完美实现。 'H<0:bQ=I  
k0{5)Su"xr  
5-Vdq  
七. 问题3 Kr!(<i  
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。 -X~VXeg  
(~P b,Q  
template < typename T1, typename T2 > /jQW4eW0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (gQ^jmZPG  
  { i0 ax`37  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !5Ko^:+Y  
} i DV.L  
d/G`w{H}y  
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: j?ihUNY!+  
" d3pkY  
template < typename T1, typename T2 > 7@u0;5p|  
struct result_2 O1pBr=+j+{  
  { 'v.i' 6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $v?+X20  
} ; 5|!x0H;  
`y; s1nL  
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? *a*\E R  
这个差事就留给了holder自己。 .L[WvAo  
    6CBk,2DswI  
o0b}:`  
template < int Order > $ Scb8<  
class holder; $:kG>R@\t  
template <> {x e$  
class holder < 1 > h4x*C=?A  
  { FN5*pVD;<  
public : z5PFppSQ  
template < typename T > TQDb\d8,f  
  struct result_1 6/@"K HHVe  
  { >;}np F>  
  typedef T & result; :SilQm*Pl  
} ; DQM\Y{y|3  
template < typename T1, typename T2 > %pmowo~{  
  struct result_2 (SV(L~ T_  
  { $e#p -z  
  typedef T1 & result; j?D=Ij"o  
} ; s0"S;{_#  
template < typename T > deSrs:.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ItGi2'}  
  { `An`"$z  
  return (T & )r; uj|{TV>v9  
} } 5i0R  
template < typename T1, typename T2 > :IDD(<^9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Szrr`.']  
  { xoI;s}*E  
  return (T1 & )r1; XYIZ^_My  
} 4*W ??(=j  
} ; Y<M,/Y_ !  
k`Nc<nN8  
template <> a9PSg/p  
class holder < 2 > I`kaAOe  
  { tbD>A6&VM}  
public : sh(G{Yz@  
template < typename T > X=)Ue  
  struct result_1 2C^/;z  
  { tjc3;9  
  typedef T & result; y&Sl#IQ L  
} ; _#xS1sD  
template < typename T1, typename T2 > @'`!2[2'?  
  struct result_2  b=v  
  { {#N](yUm  
  typedef T2 & result; 8<ZxE(v  
} ; xWlj.Tjt}  
template < typename T > =jIB5".  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K5gh7  
  { $}&Y$w>S  
  return (T & )r; <4S Y'-w  
} |f1 S&b.  
template < typename T1, typename T2 > n;8[WR)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "mc/fp  
  { )8vz4e Y  
  return (T2 & )r2; f<WP< !N%  
} DdDO.@-Z  
} ; -L@4da[]i  
xayo{l=uGv  
I\E`xkbBu  
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> >。 UN#XP$utY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W1S7%6y_1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h<2o5c|  
jY'svD~  
return l(i, j) = r(i, j);  nN1\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d2sY.L  
= TKu2  
  return ( int & )i; ^6j: lL  
  return ( int & )j; >+y[HTf-  
最后执行i = j; !_CBf#0  
可见,参数被正确的选择了。 !gA<9h  
9}^nozR,I  
9x@( K|  
-N;$L~`iAt  
.%;`: dtj  
八. 中期总结 o))z8n?b  
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: 7(cRm$)L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (os}s8cIh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /f_w@TR\{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^\=<geEj  
&nkYJi(!  
$SAq/VHI1]  
.vsrZ_y?  
Q\.~cIw_AQ  
iJ n<  
九. 简化 ~+w'b7T,=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?WPuTPw{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SQ%B"1&$D  
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: 2noKy}q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CT5\8C  
  +-*/&|^等 y#F`yXUj  
2. 返回引用。 3cfJ(%'X  
  =,各种复合赋值等 50r3Kl0  
3. 返回固定类型。 T DOOq;+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M)4-eo  
4. 原样返回。 ~D# -i >Z  
  operator, 8R?X$=$]!.  
5. 返回解引用的类型。 O[%"zO"S  
  operator*(单目) r}351S5(  
6. 返回地址。 .Z%y16)T  
  operator&(单目) 8~*<s5H  
7. 下表访问返回类型。 ; kPx@C   
  operator[] SSG57N-T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @BQJKPF*  
  operator<<和operator>> j9Qd 45  
y!_*CYZ~m  
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。 sG-$d\ 1d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ay~c@RXW  
A|jmp~@K)+  
template < typename Left > -u)f@e  
struct value_return r'bctFsD  
  { ]q!,onJ  
template < typename T > ~N "rr.w  
  struct result_1 6/{V#.(  
  { ]b5E_/P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a,eR'L<"*-  
} ; p;8I@~dh  
ivTx6-]  
template < typename T1, typename T2 > O7<--  
  struct result_2 3=YK" 5J  
  { $D;/b+a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /G[2   
} ; /%qw-v9qPV  
} ; 2;8I0BH*'  
:+?eF^ 5  
*=G~26*!V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _#f+@)vR  
w4:|Z@I  
下面我们来剥离functor中的operator() NT(gXEZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^7b[s pqE  
Cn\5Vyrl  
return l(t) op r(t) 6f=,$:S$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z]L_{=*  
return op l(t) |[6jf!F  
return op l(t1, t2) IZ9L ;"}  
return l(t) op +=_^4  
return l(t1, t2) op W~" 'a9H/  
return l(t)[r(t)] |4E5x9J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #.Q3}[M  
?WVp,vP  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "6^~-` O  
单目: return f(l(t), r(t)); ,=Q;@Z4 vJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [nSlkl   
双目: return f(l(t)); z2.9l?"rfQ  
return f(l(t1, t2));  5yA1<&z  
下面就是f的实现,以operator/为例  F,hiKq*  
XIep3l*  
struct meta_divide )Bz2-|\  
  { 3y# U|&]{  
template < typename T1, typename T2 > O {hM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q4;%[7LU  
  { {pWb*~!k  
  return t1 / t2; 1\t#*N  
} r%:Q(|v?  
} ; [ClDKswq  
(u_?#PjX  
这个工作可以让宏来做: 6np  
,ORwMZtw{H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k vu SE  
template < typename T1, typename T2 > \ ]J '#KT{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fen~k#|l  
以后可以直接用 V(6*wQ`&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |>'.(  
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 $`a>y jma  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _L^(CFE  
4uX|2nJ2!;  
T A9Kg=_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  /# FU"  
qOqU CRUe:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H^d2|E[D  
class unary_op : public Rettype V7gv@<1<y  
  { )01,3J>#  
    Left l; 0[ BPmO6  
public : #$dEg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4Ou5Vp&y  
}Sx+:N*  
template < typename T > $bCN;yE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K*/X{3J;  
      { A &tMj?  
      return FuncType::execute(l(t)); qlU"v)Mx  
    } AY(z9 &;6  
$sxm MP  
    template < typename T1, typename T2 > VpO+52&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^o8o  
      { O;6am++M@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C f(g  
    } 9j8<Fs0M  
} ; |y%M";MI  
#,5v#| u|7  
RG8Ek"D@  
同样还可以申明一个binary_op X+%5q =N  
/@O$jlX5I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s#* DY  
class binary_op : public Rettype n7p,{KSQ  
  { Uaz$<K6  
    Left l; W1\F-:4L@  
Right r; w|G4c^KH  
public : [dIlt"2fV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V"u .u  
AM:lU  
template < typename T > mM;5UPbZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HxnWM\p  
      { @x[Arx^?}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [9H986=  
    } 2_C&p6VGj  
#HyE-|_C  
    template < typename T1, typename T2 > =}1m.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gw_]Y^U  
      { u}(K3H3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TD^w|U.  
    } qgkC)  
} ; P+gY LX8  
^77X?nDz=h  
P^-daRb  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )Rj,PF-9Z[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "bmWr)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1MYA/l$  
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。 ~fz9AhU8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =67tQx58  
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。。。 oaGpqjBGQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v[!ZRwk4w3  
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) S&z8-D=8k  
下面是修改过的unary_op }~+_|  
nS9 kwaO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ATkx_1]KM-  
class unary_op qGhwbg  
  { Br}0dha3E  
Left l; 17) `CM$<[  
  i7|sVz=  
public : met`f0jw  
LG:Mksd8=4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "3e1 7dsY  
wdLlQD  
template < typename T > 4H@K?b`  
  struct result_1 CU_8 `}  
  { B nu5\P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; oBI@.&tG}  
} ; >>R,P Ow-  
CMviR<.  
template < typename T1, typename T2 > K;P<c,9X/  
  struct result_2 p#+Da\qmx  
  { %C =?Xhnv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TBu[3X%  
} ; Xb\de_8!  
6[S-%|f  
template < typename T1, typename T2 > $G D@e0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ns5'K^  
  { w)Wg 8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {-.ZFUZmT  
} oQ/ Dg+Xp  
bP HtP\)  
template < typename T > qN@0k>11?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]>H'CM4JR  
  { x/,(G~  
  return OpClass::execute(lt(t)); /4 %ycr6  
} Q zq3{%^x_  
W*.6'u)9  
} ; WLA LXJ7  
~pG,|\9  
'l&bg8K9  
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 Tt+E?C%Y  
好啦,现在才真正完美了。 ]^BgSC  
现在在picker里面就可以这么添加了: Msl8o c  
`R@b`3*%v  
template < typename Right > 6o=Q;Mezl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T.GB *  
  { CI+@G XY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g#s hd~e  
} U_61y;Q"  
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。 < +X,oxg  
:WHbwu,L$  
w3Z;&sFd  
PsCr[\Ul  
{/}p"(^  
十. bind B0dv_'L}L  
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。 94b* !Z  
先来分析一下一段例子 b|E1>TkY  
EU4j'1!&g<  
%h "%G=:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *Y<1KXFU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eiwPp9[08  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &09g0K66  
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。 1YJ@9*l  
我们来写个简单的。 k\A[p\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 87q~ nk  
对于函数对象类的版本: m(p0)X),_i  
,;~@t:!c  
template < typename Func > qY$]^gS  
struct functor_trait d6+{^v$#  
  { f3"sKL4|  
typedef typename Func::result_type result_type; r"W,G /;h  
} ; WNWtQ2]  
对于无参数函数的版本: |nT+ W| 0U  
Wk-jaz  
template < typename Ret > -cs$E2 -  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^_!2-QY.~  
  { z%44@TP  
typedef Ret result_type; #S') i1 ;  
} ; ,<O|Iis  
对于单参数函数的版本: XG;Dj<Dm  
*!&,)''  
template < typename Ret, typename V1 > <) VNEy'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I.hy"y2&  
  { 08F~6e6a8  
typedef Ret result_type; uL9O_a;!  
} ; RE.t<VasP  
对于双参数函数的版本: z-G*:DfgH  
/{ FSG!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >o|.0aw<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3"p'WZ>  
  { VGeyZ\vU  
typedef Ret result_type; 8 GW0w  
} ; *(CV OY~  
等等。。。 z\+Ug9Of  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uE-|]QQo  
%WAaoR&u  
template < typename Func > xa$4P [  
struct func_return N%fDgK  
  {  RR[1mM  
template < typename T > !]2`dp\!  
  struct result_1 %1z`/B  
  { GyLp&aa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?C*}NM  
} ; ).8NZ Aj  
-E>LB\[t)  
template < typename T1, typename T2 > (=t41-l  
  struct result_2 E5 uk<e_  
  { ZfnJ&H'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a|kEza,]  
} ; 6h{>U*N"&d  
} ; 8<PQ31  
n7(/ml+Q_  
"V{v*Aei0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yyc4'j+  
d~z%kl 5:  
template < typename Func, typename aPicker >  .F/0:)  
class binder_1 z4wG]]Kh*  
  { \vF*n Z5/  
Func fn; k293 wS  
aPicker pk; CMC9%uq  
public : tqzr +  
g-DFcwO,V  
template < typename T > w<Ot0&&  
  struct result_1 R/Te ;z  
  { V~]&1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j71RlS73  
} ; 2aJ_[3p/h]  
> 8%O;3-m#  
template < typename T1, typename T2 > wPl9%  
  struct result_2 O]80";Uv  
  { `Tc"a_p9t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; } bm ^`QY  
} ; To =JE}jzo  
C(&3L[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |Pq z0n=v  
m(CAXq-t  
template < typename T > uQiW{Kja2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ ]42$5eof  
  { Y3bZ&G)  
  return fn(pk(t)); U?A3>  
} Huf;A1.  
template < typename T1, typename T2 > <b_?[%(u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ypwn@?xeP  
  { ,L-G-V+  
  return fn(pk(t1, t2)); X][=(l!;w7  
} Y InPmR  
} ; b] ~  
|[X-i["y  
="P&!lu  
一目了然不是么? RuWu#tk  
最后实现bind 8SoTABHV  
V=)' CCi{  
4q*mEV  
template < typename Func, typename aPicker > Uf#9y182*c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /7igPNhx  
  { gXe`G( w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \?"p]&2UcB  
} hE;BT>_dn  
"=!sZO?3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $fG~;`T  
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。 YcN&\(  
Lc_cB`  
十一. phoenix 'Xu3]'m*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N `[ ?db-%  
qqSFy>`P  
for_each(v.begin(), v.end(), (W5JVk_o  
( gmN$}Gy}  
do_ C=`MzZbJ  
[ /ommM  
  cout << _1 <<   " , " b{}ao  
] eDY)i9"W  
.while_( -- _1), R<;;Ph  
cout << var( " \n " ) Zw_'u=r >  
) sE!$3|Q  
); f47dB_{5f.  
c+501's  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: r*{`_G=1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8dwKJ3*.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YR u#JYti  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aV#phP  
Y=Om0=v  
5=/j  
template < typename Cond, typename Actor > |>KOlwh5n  
class do_while U&0 RQ:B  
  { 6UM1>xq9A  
Cond cd; czT]XF  
Actor act; m(Iy W734I  
public : =Y5_@}\0  
template < typename T > C/MQY:X4  
  struct result_1 W~/{ct$Y  
  { .+&M,% x  
  typedef int result_type; qO[_8's8  
} ; j[Gg[7q{y  
8~AL+*hn  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A~H@0>1  
F8|m i`f-  
template < typename T > @.L/HXu-P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mI5!rrRD|  
  { \k5 sdHmI[  
  do .JV y}^Q\  
    { 395`Wkv  
  act(t); Qcn;:6_&W  
  } )j. .)o  
  while (cd(t)); r! ~6.  
  return   0 ; ydMSL25<+  
} eU\XAN#@  
} ; 7G%:ckg  
.mplML0oW  
$E}N`B7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -PTfsQk  
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。 A45!hhf  
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。 a#a n+JY3  
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。 !\!j?z=O8  
下面就是产生这个functor的类: f o idneus  
m .R**g  
W&v|-#7=6  
template < typename Actor > B_* Ayk  
class do_while_actor *!ecb1U5  
  { bu{dT8g'U  
Actor act; 51;[R8'w  
public :  F |aLF{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B +MnT{  
/!fJ`pu!  
template < typename Cond > nO#x "  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zgo%Jo  
} ; |,tKw4  
h4Xz"i{z  
QOY{j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jZ''0Lclpc  
最后,是那个do_ $laUkD#vz  
=MT'e,T  
BZ(I]:oDL  
class do_while_invoker -d^'-s  
  { 5 v^tPGg4  
public : =_CH$F!U  
template < typename Actor > w~yC^`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [&kz4_  
  { x"r,l/gzy  
  return do_while_actor < Actor > (act); }}Z2@}  
} j4u ["O3  
} do_; .y lvJ$  
$hMD6<e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? + )[@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <W+9 h0c  
最后来说说怎么处理break和continue HiBI0)N}  
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。 v]Aop<KLX  
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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