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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gg<lWeS/3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nkc=@l {  
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, $[H3O(B0*  
D&.+Dx^G  
LnLuWr<;}  
o_{-X 1w  
  class filler ]@_*O$  
  { <_h  
public : BeBa4s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hivWQ$6%  
} ; X'O3)Yg  
Wq]^1g_  
W<\KRF$S;  
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: Fvg>>HVu  
,XR1N$LN8_  
3d[fP#NY7  
gd2cwnP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K1jE_]@Z  
iOw'NxmY  
GP1b/n3F1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }DoNp[`  
L_Z>*s&  
q5Z]Z.%3O  
c1c8):o+V  
二. 战前分析 )A,M T i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :GK]"sNC  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 G{)2f &<  
l1nrJm8  
 2>p>AvcK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JT!-Q!O}O  
  /* --------------------------------------------- */ Ww:,O48%  
vector < int *> vp( 10 ); b0t/~]9G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z!DGCw  
/* --------------------------------------------- */ ).5$c0`U&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 54v}iG  
/* --------------------------------------------- */ z]K:Amp;Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |BN^5m qP6  
  /* --------------------------------------------- */ p4[cPt~C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F8KSB"!NR  
/* --------------------------------------------- */ 2{(_{9<>z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]U82A**n  
:hC+r=!I  
4 +Wti!s  
"|`euxYV  
看了之后,我们可以思考一些问题: )17CG*K1  
1._1, _2是什么? )k$ +T%  
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。 @!`x^Tzz  
2._1 = 1是在做什么? 4YMX;W  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 s9X?tWuL  
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。 ^O}`i  
)CKPzNf  
"=@X>jUc  
三. 动工 O!#r2Y"?K1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MDAJ p>o  
;Lr]w8d  
B^nE^"b  
m5`<XwD9  
template < typename T > v;1<K@UT  
class assignment ' >4 H#tu  
  { WS6'R    
T value; V^apDV\AV  
public : Mh3Tfp  
assignment( const T & v) : value(v) {} sN"<baZ  
template < typename T2 > QY|Rz(;m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hT go  
} ; 3RJsH :u8  
`)?N7g[\u  
0o7*5| T4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hv (>9N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7Ji|x{``  
Y`3V&8X  
"n'kv!?\  
Ht pZ5  
  class holder X;'H@GU0  
  { db#svj*  
public : OXp(rJ*bK  
template < typename T > #q?'<''d,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bf@H(gCW=  
  { Kjzo>fIC{  
  return assignment < T > (t); PUcxlD/a}  
} UB^OMB-W.m  
} ; K,j'!VQA4g  
O3 NI  
y!eT>4Oyg  
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: ;8m)a  
*!NxtB!LC  
  static holder _1; TMJq-u51  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x18(}4  
Gu@n1/m@o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4M*Z1  
而不用手动写一个函数对象。 Q-<h)WTA  
6pP:Q_U$  
p?-qlPl  
C2 4"H|D  
四. 问题分析 'Y2ImSWj  
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;wOtKl5r  
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|bAZKSRYx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /:B2-4>Q!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /Vdu|k=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =aBc .PJ^  
"o)jB~ :L  
五. 问题1:一致性 cY]BtJ#  
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?| u4x>gRz)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Zz/ z7~{  
WYJH+"@%j  
struct holder F ~SA3M:  
  { }i$ER,hXh  
  // QZ& 4W  
  template < typename T > 9$f%  
T &   operator ()( const T & r) const +R"Y~ m{F  
  { $:|?z_@  
  return (T & )r; Y[!s:3\f  
} CFXr=.yz  
} ; B@k2lHks(  
jZr"d*Y  
这样的话assignment也必须相应改动: ]$~\GE^  
I >aKa  
template < typename Left, typename Right > TrPw*4h 9s  
class assignment WeZ?L|&%w0  
  { #(7^V y&  
Left l; 'pj*6t1~  
Right r; <P~pn!F}  
public : vN&(__3((  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;oCSKY4  
template < typename T2 > C <Pd_&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #$X _,+<HZ  
} ; uA4x xY  
muAgsH$/  
同时,holder的operator=也需要改动: =O%'qUj`q  
BEtFFi6ot  
template < typename T > @.)WS\Cv#E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FQBE1h@k0u  
  { ',Y`\X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nc3u sq  
} 8 qlQC.VA[  
y!8m7a  
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。 E(F?o.b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jP#I](\eG  
`*WzHDv5p  
return l(rhs) = r; IY hwFw 5O  
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。 } _=h]|6t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NY?pvb  
`y>BbJqy  
template < typename Tp > ~6=aoF5"3?  
class constant_t a$K6b5`>Rs  
  { osn ,kD*  
  const Tp t; :.= #U  
public : XTJA"y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8.HJoos  
template < typename T > J@A^k1B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Qe =8x7oIP  
  { |G)P I`BH  
  return t; ;b}cn!U]  
} (3WK2IM^  
} ; !i_~<6Wa7  
 {b|V;/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q[c:A@oW  
下面就可以修改holder的operator=了 []doLt;J  
s.^+y7$  
template < typename T > &o]fBdn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cJ\ 1ndBH  
  { vRb7=fXf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lWDSF]ZYV  
} [Lcy &+  
VIaj])m  
同时也要修改assignment的operator() Rrrq>{D  
4-BrE&2f  
template < typename T2 > rgo!t028^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (%'`t(<  
现在代码看起来就很一致了。 P~84#5R1  
z))rk vL%  
六. 问题2:链式操作 >}B53.;.k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c*r@QmB:  
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。 9a#Y D;-p  
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。 1 F&}e&}c  
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。 m2HO .ljc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~7gFddi=i  
Yyw9IYB;  
template < typename T > @"B{k%+  
struct result_1 ~x[(1  
  { GL _hRu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0v#p4@Z  
} ; /IlO   
_FU}IfG>t  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3:<[;yo  
F-XMy>9  
template < typename T > XZ2 ji_D  
struct   ref w\M"9T  
  { "pO** z$Z  
typedef T & reference; cT@H49#uB  
} ; K#Xl)h}y7  
template < typename T > _q4Yq'dI  
struct   ref < T &> y Ni3@f  
  { hY/qMK5  
typedef T & reference; {8 &=t8,c  
} ; >U.7>K V&  
%jJIR88  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RBHU5]5  
N/[!$B0H@  
template < typename T > nbW.x7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \~r_S  
  { 8?rq{&$t  
  return l(t) = r(t); e:K'e2  
} 0$i\/W+  
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。 xf?"Q#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]z]=?;ty%  
\TLfLqA  
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 t>Yl= 79,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ix38|G9U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ol~ tfS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~i.rk#{?D  
最后的布局是: EN__C$  
                Add G5lBCm   
              /   \ fm$Qd^E|e  
            Divide   5 !^EA}N.u  
            /   \ cYvt!M\ed  
          _1     3 r?|(t?  
似乎一切都解决了?不。 g-H,*^g+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 QVah4wFL*.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 GPx+]Jw8\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: C`uL 4r  
>|0 I\{ C  
template < typename Right > '$VP\Gj.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [+ : zlA  
Right & rt) const t. HwX9  
  { HdyE`FY\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]bbP_n8  
} 3NdO3-~)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $oJjgAxcZ  
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。 #bCUI*N"P  
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。 =@&>r5W1  
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。 8w#4T:hsuN  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 7#N ?{3i  
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? "Xl"H/3r  
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: jAovzZ6BL  
%zR5q  Lb  
template < class Action > [;l;kom  
class picker : public Action f%JM a]yV  
  { WEoD ?GLS8  
public : VA`VDUG,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PP/#Z~.M  
  // all the operator overloaded $GOF'  
} ; @1qdnU  
Nfv` )n@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 OB++5Wd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: i>C%[dk9  
_n4_;0  
template < typename Right > %$bhg&}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?0-3J )kW  
  { `=Rxnl,<U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l\!`ZhM,  
} Fu% n8  
>"z`))9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FE:} D ;$  
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。 ^W`RBrJay  
x_<,GE@  
template < typename T >   struct picker_maker 3JD"* <zs  
  { 9yu#G7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'j?H >'t{  
} ; Hn/V*RzQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aCi)icn$  
  { Y1F%-o  
typedef picker < T > result; XsSDz}dg  
} ; J3/e;5w2Z  
b?2 \j}  
下面总的结构就有了: K M[&WT  
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。 G @]n(\7Y  
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。 'R#MH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]ki) (Bb  
至此链式操作完美实现。 dnM.  
uH7!)LE#  
Dc 84^>l  
七. 问题3 e@ 5w?QzW  
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。 O7od2fV(i7  
#iRd2Qj%  
template < typename T1, typename T2 > FTzc,6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Zej\lEN  
  { F^lau f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {IF$\{Al  
} j'Gezx^.<e  
&g=6K&a$a  
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: tVNFulcz$  
^* CKx  
template < typename T1, typename T2 > 1suP7o A;  
struct result_2 Mp^G7JY,  
  { ,>nf/c0.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !<F5W <V  
} ; .3>q3sS  
:c(I-xif  
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? dsK*YY jH  
这个差事就留给了holder自己。 ]4'V59\  
    q4vHsy36  
'$4&q629d  
template < int Order > dIA1\;@  
class holder; [(vV45(E  
template <> NFG~PZ`6R  
class holder < 1 > YpG6p0 nd  
  { 67||wh.BU  
public : :3b\pEO9\  
template < typename T > ]w]:9w  
  struct result_1 YllW2g:  
  { 1M?Sl?+j  
  typedef T & result; gQeoCBCE  
} ; #U vWS  
template < typename T1, typename T2 > j*~z.Q|  
  struct result_2 2ppJ;P{k  
  { *8/cd0  
  typedef T1 & result; <2LUq@Pg  
} ; > lI2r}  
template < typename T > /8,cF7XL*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const II\}84U2 .  
  { "b"|ay  
  return (T & )r; %+(fdk-k+  
} Ss1&fZoj  
template < typename T1, typename T2 > &O5&pet  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fAR 6  
  { }{[p<pU$C  
  return (T1 & )r1; ++!0r['+ >  
} D}2$n?~+  
} ; Bi0&F1ZC!  
vCtnjWGX}/  
template <> \.F|c  
class holder < 2 > ;Wn0-`_1,  
  { y+7A?"s)  
public : "rrE_  
template < typename T > iE]^ 6i  
  struct result_1 @y|JIBBRc  
  {  \Awqr:A&  
  typedef T & result; !$Arc^7r  
} ; j,1cb,}=^  
template < typename T1, typename T2 > T+:GYab/  
  struct result_2 Lp+?5DjLT  
  { /~g.j1g  
  typedef T2 & result; d:h X3  
} ; +('=Ryo T  
template < typename T > J|8 u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JK'tdvs~  
  { [h.i,%Ua"P  
  return (T & )r; Zj)A%WTD,  
} Xx^v%[!`+  
template < typename T1, typename T2 > Gd|jE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZCDXy  
  { cejD(!MKe  
  return (T2 & )r2; "Fxw"I <  
} !A+jX7Nb  
} ; ^>s{o5H&  
:x!'Eer n  
)r XUJ29.  
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> >。 tU-jtJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A*W/Q<~I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: * [b~2  
\obM}caT  
return l(i, j) = r(i, j); zKf0 :X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zH *7!)8  
*{=q:E$  
  return ( int & )i; Emv9l~mIu  
  return ( int & )j; ]/Cu,mX  
最后执行i = j; 2'?C  
可见,参数被正确的选择了。 }5u;'>$  
?cD_\~  
"@itn  
nwJc%0  
? Lr:>  
八. 中期总结 l YjPrA]TC  
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: KwxJ{$|xH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )u307Lg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7K/t>QrBtU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (2/i1)Cq  
}G<A$*L1  
T>v`UN Bl]  
}vW3<|z  
(y2P."  
::Pf\Lb>  
九. 简化 sP%J`L@h  
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。 Rm@F9D[,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @SAJ*h fb0  
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: JL?|NV-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]iaQD _'\  
  +-*/&|^等 DjiWg(X  
2. 返回引用。 =fI0q7]ndz  
  =,各种复合赋值等 !6*4^$i#o  
3. 返回固定类型。 q/3co86c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?WrL<?r)}U  
4. 原样返回。 inyS4tb  
  operator, ?MJ5GVeH  
5. 返回解引用的类型。 >soSOJ[   
  operator*(单目) ^bXCYkx  
6. 返回地址。 R-\"^BV#Z  
  operator&(单目) H&0S  
7. 下表访问返回类型。 4$4n9`odE  
  operator[] .u;'eVH)a}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^I!gteU;  
  operator<<和operator>> t\lx*_lr  
7 '7a`-W  
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。 RH;Kbu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Cta!"=\  
=5M '+>  
template < typename Left > Q8bn|#`  
struct value_return 6hqqZ  
  { T!Uf PfEI  
template < typename T > jHc/ EZB  
  struct result_1 oX[I4i%G  
  { (9!kKMQW'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; SSr2K  
} ; 15!b]':  
`wNJ*`  
template < typename T1, typename T2 > i$4lBy_2  
  struct result_2 q<A,S8'm  
  { 7x`4P|Uu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,+RoJwi m  
} ; L9 H.DNA  
} ; CIf""gL9  
Xd 9<`gu  
V;]U]   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G I#TMFz3  
jp-]];:aPJ  
下面我们来剥离functor中的operator() J i:0J},m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }/Y)^  
8?k.4{?  
return l(t) op r(t) B4;P)\ 2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5>M@ F0  
return op l(t) 3hNb ?  
return op l(t1, t2) :n(!,  
return l(t) op X]t *  
return l(t1, t2) op )jN fQ!?/  
return l(t)[r(t)] edh<L/%D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '5n=tRx  
JLV?n,nF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~8G cWy6  
单目: return f(l(t), r(t)); ~sc@49p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |n.ydyu`  
双目: return f(l(t)); ktK/s!bgY  
return f(l(t1, t2)); Z!qF0UDj  
下面就是f的实现,以operator/为例 }ilX 2s?>  
:a9$f8*b  
struct meta_divide " qrL:,   
  { 8_ _C T  
template < typename T1, typename T2 > 4$b9<:M_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .@]M'S^1  
  { ^b(> Bg )T  
  return t1 / t2; }@w Xm  
} DR#[\RzNI  
} ; Z(fhH..T`  
8^dsx1U#  
这个工作可以让宏来做: CI,xp  
Q*AgFF%wn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T 9?!.o  
template < typename T1, typename T2 > \ VEg/x z4c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @5(HRd  
以后可以直接用 _k.gVm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 60Obek`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 YiPp#0T[Gx  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) J*O$)K%Hx  
1Du9N[2'P  
b1qli5  
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 jRIm_)  
>@U lhJtW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4WV)&50  
class unary_op : public Rettype ) XHcrm&  
  { ,@*`2I>`  
    Left l; {p@uj_pS  
public : H0i\#)Xs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ) BLoj:gYn  
&;k`3`MC~w  
template < typename T > V/7?]?!xu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const prg8Iq'w  
      { @Ao E>  
      return FuncType::execute(l(t)); jj 9eFB  
    } "t" &6\  
>zAI#N4  
    template < typename T1, typename T2 > H@WQO]P A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QabYkL5@  
      { abM4G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y_<(~eN`  
    } )z?Kq0  
} ; T3 k#6N.  
@3b|jJyf  
>qI|g={M  
同样还可以申明一个binary_op I3V>VLv  
%S<( z5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DY%#E9   
class binary_op : public Rettype c F (]`49(  
  { JP<Z3 A2q  
    Left l; ~0>{PD$@  
Right r; <=,KP)   
public : >h m<$3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (&u)F B*  
m=< ;)  
template < typename T > XL7jUi_4:L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n`hes_{,g  
      { s~6irf/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5K*-)F ]  
    } wfrWpz=FO  
H;n(qBSB  
    template < typename T1, typename T2 > S[ ,r .+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C&'Y@GE5  
      { {XNu4d9w(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8Cr?0Z  
    } q}["Nww-  
} ; 4n@, p0   
ZWJFd(6  
 Dk fw*Oo  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 TY|]""3 f9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1xo<V5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) prY9SQd  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ]X)EO49  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^$y_~z3o#7  
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。。。 BE }qwP^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lA<IcW  
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) W$Bx?}x($  
下面是修改过的unary_op P( W8XC  
o;JBe"1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I -obfyije  
class unary_op <ZNa`  
  { m H'jr$ ?  
Left l; STmCj  
  +:[dviyPt  
public : ca_8S8lv  
UmU=3et<Wj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y*6r&989  
:LFw J  
template < typename T > U<NpDjc"  
  struct result_1 D] 2+<;>`>  
  { YAZ=-@]`\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z@ A5t4+3  
} ; 1W HR;!u  
9=I(AYG{m  
template < typename T1, typename T2 > 6#5@d^a  
  struct result_2 \o@b5z ]e  
  { 9ffRY,1@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nx,67u/Pb  
} ;  N _r*Ig  
ap9eQsC  
template < typename T1, typename T2 > ,Ql3RO,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {R,rc!yF  
  { eeb 8v:4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u6jJf@!ws  
} ^B?koU l^  
j>R7OGg'  
template < typename T > -ij1%#tz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J\   
  { Ye!=  
  return OpClass::execute(lt(t)); gpr];lgS  
} Dl/UZ@8pl  
ce=6EYl  
} ; miHW1h[=  
VkhK2  
xyz-T1ib  
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 5 |C;]pq  
好啦,现在才真正完美了。 n]coqJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8yFD2(#  
INzQ0z-z  
template < typename Right > !1"~tA!+p=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `U`Z9q5-  
  { 9LJ/m\bi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _I|wp<R  
} S_2I8G^A  
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。 e@^}y4 C  
uNhAfZ  
-3_kS/  
eB$v'9S8/  
.FHOOw1r=  
十. bind ^Z:x poz,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 NnHM$hEI"U  
先来分析一下一段例子 7@tr^JykO  
^#^u90I  
;N"XW=F4e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S%xGXmZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cB<0~&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;co{bk|rj  
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|-]"(2i  
我们来写个简单的。 !8=uBS%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x|<|eRYK  
对于函数对象类的版本: &|E2L1  
{/0,lic  
template < typename Func > vW)GUAF[  
struct functor_trait p6}jCGJ  
  { *%)L?*  
typedef typename Func::result_type result_type; [sNn^x  
} ; S-f3rL[?  
对于无参数函数的版本: 2,QkktJLo  
bR&hI9`%F  
template < typename Ret > c@nl;u)n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X?7$JV-:  
  { U;V. +onv  
typedef Ret result_type; [sKdIw_  
} ; #{ Uk4  
对于单参数函数的版本: dEe/\i'r9  
bh7 1Zu  
template < typename Ret, typename V1 > & vLX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3?5 ~KxOE(  
  { 3UN Jj&-`  
typedef Ret result_type; !&'xkw`  
} ; &aF_y_f\  
对于双参数函数的版本: ] &G5/ ]f  
m/6oQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BxZop.zwE(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vCpi|a_eCu  
  { am"/Anml|  
typedef Ret result_type; *10e)rzM  
} ; SV\x2^Ea0  
等等。。。 10}Zoq|)n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hCxL4LrF  
+j@|D@z  
template < typename Func > o$-8V:)6d  
struct func_return v\MH;DW^Z  
  { n3|~X/I  
template < typename T > ZXU e4@qfl  
  struct result_1 l E&hw  
  { s*8hN*A/,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D 1hKjB&  
} ; 'Yd%Tb|*  
QOF;j#H^  
template < typename T1, typename T2 > M3t_!HP}!  
  struct result_2 f`IgfJN  
  { "rKIXy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !<YRocQY  
} ; quKD\hL$  
} ; uRL3v01?H0  
AV2q*  
W#lvH=y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hr{%'DAS  
-91l"sI  
template < typename Func, typename aPicker > y2qESAZ%k}  
class binder_1 SY$%!! @R  
  { cLYc""=  
Func fn; VmUM _Q~  
aPicker pk; f<}!A$wd  
public : VG8rd'Z  
O\D({>  
template < typename T > no/]Me!j=  
  struct result_1 \iL,l87  
  { tm|lqa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iZSSd{jO  
} ; XsG]-Cw  
_L=vK=,  
template < typename T1, typename T2 > c\]L  
  struct result_2 "w'YZO]>  
  { "yz\p,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4KM$QHS5{  
} ; iP!Y4F  
e N-{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vXnpx}B  
{tT`It  
template < typename T > Z~,.l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3w9 ]@kU  
  { M|v.5l#   
  return fn(pk(t)); ipzUF o<w  
} fM|g8(TK,  
template < typename T1, typename T2 > bK].qN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : te xl  
  { 6m.Ku13;  
  return fn(pk(t1, t2)); Zn/9BO5  
} t!T}Pg(Bo  
} ; F889JSZ%  
jF3!}*7,  
8x9kF]=  
一目了然不是么? )>Q 2G/@  
最后实现bind dq8 /^1P  
p;7 4 +q  
kR6 t .  
template < typename Func, typename aPicker > v\Wm[Ld  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~4>Xi* B  
  { &53#`WgJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V- cuG.  
} #pe{:f?  
mWusRgj+8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OhW=F2OIV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8@fDn(]w  
O9|'8"AF  
十一. phoenix epR~Rlw>2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )PG,K 4z  
C}h@El  
for_each(v.begin(), v.end(), a`-hLX)~Z  
( ];I|_fXo%  
do_ KyyG8;G%  
[ ,Mhe:^3  
  cout << _1 <<   " , " gZjOlp  
] ob] lCX)  
.while_( -- _1), ii;WmE&  
cout << var( " \n " ) |tg?b&QR  
) {a3kn\6H0  
); ZmULy;{<)  
`Q&] dE=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &1p8#i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R2$U K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Vf?#W,5>=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t>wxK ,  
Lm wh`oOl  
]hj1.V+  
template < typename Cond, typename Actor > YF -w=Y6  
class do_while HLe^|  
  { aVP|:OAj  
Cond cd; &5.~XM;  
Actor act;  4 Z}bw#  
public : VDTY<= Q  
template < typename T > 8`G{1lr4o  
  struct result_1 &Bn; Vi  
  { MA+-2pMc|7  
  typedef int result_type; ^-IsK#r.k  
} ; ^2r}_ AX  
;1.>"zX(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mbBRuPEa=u  
<s-@!8*(  
template < typename T > Uxemlp%%*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5b#6 Y  
  { * |HZ&}  
  do  j/9QV  
    { =4e=wAO(i  
  act(t); p{a]pG+3  
  } Ys$YI{  
  while (cd(t)); v1C.\fL  
  return   0 ; n r>{ uTa  
} @LKG\zYBu  
} ; _g 4 /%  
 <8)s  
F36ViN\b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yb{Q,Dz  
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。 I/Jp,~JT*  
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。 r%l%yCH  
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。 mY`]33??v  
下面就是产生这个functor的类: cIr1"5POXK  
wz+5 8(  
d_C4B  
template < typename Actor > +V9B  
class do_while_actor ^ 6.lb\  
  { dPx<Dz;  
Actor act; ?Y{^un  
public : z9 w&uZzi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~u0xXfv#  
A,gx5!J  
template < typename Cond > }{8Fo4/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HB7(  
} ; -k&{nD|  
YvruK: I  
`OP>(bU0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d>, V  
最后,是那个do_ lmQ6X  
_~[?> cF%  
JT|u;Z*n  
class do_while_invoker ?{: D,{+  
  { HRV*x!|I  
public : Yu^H*b  
template < typename Actor > _IL2-c8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p08kZ  
  { ^%8qKC`Tt  
  return do_while_actor < Actor > (act); y-#  
} xb>n&ym?  
} do_; NaA+/:  
i~)N QmH<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Px?Ao0)Z,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'qV3O+@MF  
最后来说说怎么处理break和continue ADGnBYE  
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。 &|N%#pYS  
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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