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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K_~h*Yc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Xd<t5{bD!  
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, <F;v`h|+S  
"5C`,4s  
?-MP_9!JK  
*4S-z&,.c  
  class filler qnM|w~G  
  { :`\) P,  
public : J NVr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lhH`dG D  
} ; a2w T6jY  
k|vI<:'p,  
iDoDwq!l_  
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: YAVy9$N-  
W=JAq%yd<  
 J@_ctGv  
%' $o"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T f4tj!t-  
<q (z>*-e  
p =(@3%k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a(IY\q[Wh  
*T`-|H*6@  
SJ?6{2^  
!345 %,  
二. 战前分析 :O-iykXyI  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :kMHRm@{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x YfD()w<I  
+JRF0T  
+k\Uf*wh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }|\d+V2On  
  /* --------------------------------------------- */ /PzcvN  
vector < int *> vp( 10 ); q[3x2sR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i;z{zVR  
/* --------------------------------------------- */ ^T5X)Nu{=C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h6_(?|:-(  
/* --------------------------------------------- */ 69m ;XdkKz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s 5WqR 8  
  /* --------------------------------------------- */ \Q~8?p+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  Ea6 &~"  
/* --------------------------------------------- */ lg :  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t?c}L7ht  
Rk6deI]  
({s6eqMhDd  
asJ!NvVG'  
看了之后,我们可以思考一些问题: '1?\/,em  
1._1, _2是什么? 1'.7_EQ4T  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z~*g~RKS!  
2._1 = 1是在做什么? @"-</x3o  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 n">u mM;Eh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n DS}^Ba  
^y!;xc$(Qs  
8:=n*  
三. 动工 +Hvc_Av''  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7c|bc6?  
\u,}vpp z  
rxn Frx  
p)aeH`;O  
template < typename T > =m89z}Ot  
class assignment _VE^/;$"l  
  { 3`E=#ff%  
T value; pM;vH]|  
public : &H}r%%|A  
assignment( const T & v) : value(v) {} gTl<wo +  
template < typename T2 > az0<5 Bq)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }jH7iyjD  
} ; E`int?C!  
M_v?9L  
S$)*&46g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >Y7a4~ufko  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2H71~~ c  
KmG  
T>TWU:  
ca i <,3H  
  class holder K 0gI):  
  { z>sbr<doa  
public : @NhvnfZ  
template < typename T > K<?nq0-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o#) {1<0vg  
  { }En  
  return assignment < T > (t); !+>v[(OzM  
} T|J9cgtS  
} ; :NJ_n6E  
=_$Qtq+h  
2M#M"LHo  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Q!- 0xlx  
P-F)%T[  
  static holder _1; W} WI; cI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E_Z{6&r  
X%z }VA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Grs]d-xI  
而不用手动写一个函数对象。 sn7AR88M;  
=q N2Xg/  
zp\8_U @  
CYOI.#m2  
四. 问题分析 db'/`JeK b  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4XVCHs(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X%yO5c\l2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]7-&V-Ct*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F, U*yj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SGb;!T *  
J>fQNW!{  
五. 问题1:一致性 +"9hWb5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| g^*<f8 ~d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;iDPn2?6?x  
N0hE4t  
struct holder dJ$"l|$$  
  { fXrXV~'8  
  // 93t9^9  
  template < typename T > _|h8q-[3  
T &   operator ()( const T & r) const /mo(_  
  { s4&^D<  
  return (T & )r; h-iJlm  
} rG,5[/l  
} ; 3u%{dGa  
j+>J,axU!  
这样的话assignment也必须相应改动: 9x,RvWTb  
]Q[p@gLd  
template < typename Left, typename Right > jzU.Bu.  
class assignment d,Y_GCZ7|W  
  { Y*mbjyt[?X  
Left l; ge]STSM0n7  
Right r; h iNEJ_f  
public : SG6sw]x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j*~T1i  
template < typename T2 > L^Jk=8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =zwOq(Bh W  
} ; ~]ZpA-*@Ut  
N !TW!  
同时,holder的operator=也需要改动: =8U&[F  
C8F7bG8c  
template < typename T > C6rg<tCH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J\ e+}{  
  { Df3rV'/~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6uKTGc4  
} &89 oO@5  
0uBl>A7qhn  
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。 wEzKqD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `xrmT t X  
5dZ|!  
return l(rhs) = r; 1sYEZO;  
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。 m3o,@=b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O%r;5kP  
@)SL_9  
template < typename Tp > ^MBm==heL  
class constant_t =4h+ M$2  
  {  ~c6}  
  const Tp t; Ivb 4P`{  
public : mrX^2SR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aL\nT XakX  
template < typename T > >}(CEzc8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J,b&XD@m  
  { x W92ch+t  
  return t; Wb S4pdA  
} >[X{LI(_<<  
} ; 6~*9;!th  
4DTzSy:x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G7D2{J{1  
下面就可以修改holder的operator=了 ;E'"Ks[GH  
4lZ$;:Jg  
template < typename T > 9{:O{nl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eI@ q|"U  
  { ,^S@EDq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !0N7^Z"gtz  
} 37;$-cFE  
jM\*A#Jo5  
同时也要修改assignment的operator() vVL@K,q  
`9 {mr<  
template < typename T2 > [e1S^pI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s|D>-  
现在代码看起来就很一致了。 W\18{mbuy  
3"rzb]=R  
六. 问题2:链式操作 1h.)#g?{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }.z&P'  
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。  [~&XL0  
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。 fHZTXvxoL  
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。 n`4K4y%Dy}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q[#vTB$f  
KM`eIw>8  
template < typename T > }2ZsHM^]%  
struct result_1 Ko^c|}mh*!  
  { Vx @|O%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <x!GE>sf+  
} ; q{ O% |  
8Dvazg}4  
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: @u1zB:  
v(p mI b{  
template < typename T > ]^6c8sgnR  
struct   ref o-o'z'9  
  { Wq^qpN)5Y  
typedef T & reference; w^]6w\p  
} ; UQ4% Xp  
template < typename T > nJ" '  
struct   ref < T &> oTT7M`P3h  
  { _sbp6ZO_  
typedef T & reference; sdS^e`S  
} ; not YeY7wR  
~,2/JDVJ5-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wfjnA~1h  
fK(}Ce  
template < typename T > E_zIg+(+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5^j45'%I  
  { xzx$TUL  
  return l(t) = r(t); hI(SOsKs  
} M'!U<Y -  
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。 [b$4Shx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LzCw+@-umw  
WQHd[2Z#e  
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 <EST?.@~+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |`;54_f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~/_SMPLo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pa{re,O"e  
最后的布局是: KWWa&[ev)  
                Add ox ;  
              /   \ 3 zn W=  
            Divide   5 E#F/88(  
            /   \ )Jv[xY~  
          _1     3 kkK kf'  
似乎一切都解决了?不。 t>H`X~SR?  
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。 K).n.:vYZ  
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。 )IJQeC  
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: *FJZi Py  
_.-;5M-  
template < typename Right > =r@vc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z'`y,8Y1l  
Right & rt) const F0690v0mB[  
  { :g.46dp4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sua[O$  
} +\r+n~w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1J' 3g  
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。 "al `$%(  
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_#k]#*  
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。 \8uIER5)  
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。 )+Oujt  
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? BAO|)~1Pd  
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: pNRk.m]  
F!.E5<&7=  
template < class Action > %K]euEqs  
class picker : public Action Y\0}R,]a-  
  { @ps1Dr4s  
public : ,[A'tUl _  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CwJDmz\tk  
  // all the operator overloaded rhL"i^  
} ; %2V-~.Ro6  
;Q+xK h%  
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。 nW|wY.  
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: &* E+N[  
!s@Rok  
template < typename Right > vp(;W,ba:|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A0%}v*  
  { t&9A ]<n%,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |T{C,"9y  
} &5 L<i3BX  
P+)DsZ0ig  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .] `f,^v<c  
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。 BI j=!!  
o!~Jzd.=h  
template < typename T >   struct picker_maker Z;h<6[(  
  { }y%oT P&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {vo +gRYYv  
} ; 7$rjlVe  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '<0J@^vZ  
  { .SWt3|Pi5  
typedef picker < T > result; 4 QZ?}iz  
} ; >Yt/]ta4+  
Pf F=m'  
下面总的结构就有了: f7I{WfZ\P  
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。 jLJ1u/l>;  
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。 IG3,XW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GHQ;hN:  
至此链式操作完美实现。 oDcKtB+2  
<A9y9|>o  
{Q<$Uo6V  
七. 问题3 x3rlJs`$;  
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。 6{qIU}!  
sK=0Np=`  
template < typename T1, typename T2 > I!wX[4p eg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *UW=Mdt  
  { C%~a`e|/Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AfC>Q!-w  
} T}3v(6ew4  
I-agZag%  
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: -VZRujl  
M.td^l0  
template < typename T1, typename T2 > k0Ek:MjJr  
struct result_2 N S#TW  
  { >]=j'+]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]B=C|usJ  
} ; 8^B;1`#  
.qob_dRA  
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? )~jqW=d 2  
这个差事就留给了holder自己。 1b9hE9a{j  
    /# <pVgN  
US{3pkr;I]  
template < int Order > @/UfD ye  
class holder; I^Z8PEc+  
template <> @ d"wAZzD?  
class holder < 1 > bAr` E  
  { iq*A("pU  
public : wNE$6  
template < typename T > 7~M<cD  
  struct result_1 D=RU`?L  
  { oPKXZU(c  
  typedef T & result; @ \2#Dpr  
} ; @/%{15s.  
template < typename T1, typename T2 > =l<iI*J. M  
  struct result_2 69#8Z+dw7  
  { `B8tmW#  
  typedef T1 & result; 7+w'Y<mJ  
} ; 5jq=_mHt  
template < typename T > BKU'`5`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VhEMk\  
  { # fhEc;t  
  return (T & )r; z (c9,3  
} \.e4.[%[2-  
template < typename T1, typename T2 > A\te*G0:S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R|!B,b(  
  { xn}BB}s{t  
  return (T1 & )r1; *@ED}Mj+  
} 0"[`>K~7a8  
} ; z2/!m[U  
"Mmf6hu  
template <> =7 ,Kf} 6  
class holder < 2 > wHsB,2H  
  { u~Tg&0V30  
public : oQ+61!5>  
template < typename T > L4f7s7rJ  
  struct result_1 o07IcIo  
  { e,A)U5X  
  typedef T & result; Ul Mi.;/^  
} ; /48 =UK  
template < typename T1, typename T2 > b4,jN~ci  
  struct result_2 bdh(WJh%  
  { 6-,m}Ce\  
  typedef T2 & result; >{Rb 3Z]  
} ; &d`^ E6#  
template < typename T > m(sXk}e;1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N~,_`=yRx  
  { >Cd9fJ&0gP  
  return (T & )r; + C7T]&5s  
} cQpnEO&SL  
template < typename T1, typename T2 > kReG:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %Ny) ?B  
  { FuP/tTMU1a  
  return (T2 & )r2; =?0QqCjK)  
} e9u@`ZC07  
} ; dYOF2si~%  
gp|1?L 54  
i+M*J#'  
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> >。 %hT4qzJj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aW5~Be$ _  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7el<5chZ  
X`20f1c6q>  
return l(i, j) = r(i, j); |k-XBp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YT2'!R 1  
lUh*?l  
  return ( int & )i; ipKG!  
  return ( int & )j; OKwOugi0  
最后执行i = j; 0|)19LR  
可见,参数被正确的选择了。 oJaAM|7uv  
V"d=.Hb>  
Pl~P-n  
Gm=>!.p  
^>r^3C)_-  
八. 中期总结 /3^P_\,>f  
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: xNdIDj@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 , &' Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =v"xmx&4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `"y{;PCt_  
>BqCkyM9Kf  
~-Oa8ww  
)}X5u%woV  
S6 }QFx  
9d[qh kPu)  
九. 简化 .L;",E  
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。 c>Z*/>~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P%o44|[][  
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: c" Y!$'|Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j|'R$|  
  +-*/&|^等 {},;-%xE  
2. 返回引用。 Sr y,@p)  
  =,各种复合赋值等 Q(\ wx  
3. 返回固定类型。 $@87?Ab  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UxPGv;F  
4. 原样返回。 -ID!pTvW  
  operator,  Q&+c.S  
5. 返回解引用的类型。 M4<+%EV}  
  operator*(单目) kr_oUXiX  
6. 返回地址。 I($,9|9F  
  operator&(单目) mCb 9*|  
7. 下表访问返回类型。 ~'BUrX\  
  operator[] [n:PNB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cCng5Nq,c  
  operator<<和operator>> X!0kK8v  
VJ1*|r,  
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。 q`loOm=y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :Ee?K  
],?pe  
template < typename Left > .98.G4J>  
struct value_return ul}'{|4  
  { q,,j',8kq/  
template < typename T > (UW6F4:$  
  struct result_1 ( Yi=v'd  
  { ^]rxhpS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u_'nOle K  
} ; G\mKCaI8  
 <qn,  
template < typename T1, typename T2 > L[]^{ O   
  struct result_2 a @SUi~+3  
  { 2NR7V*A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?Y!U*& 7  
} ; <$C<Ba?;?  
} ; jT"r$""1d  
y*KC*/'"  
97x%2.\:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .wri5  
&l!$Sw-u;  
下面我们来剥离functor中的operator() "z/V%ZK~f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X<K9L7/*  
^n71'MW  
return l(t) op r(t) <UAP~RH{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5byeWH0n3  
return op l(t) }@*I+\W/  
return op l(t1, t2) foyB{6q8  
return l(t) op {*__B} ,N  
return l(t1, t2) op 8|vld3;  
return l(t)[r(t)] As}eUm)B5c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u[mY!(>nQ  
Gy^FrF   
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: g =x"cs/[  
单目: return f(l(t), r(t)); z"av|(?d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d q pgf@  
双目: return f(l(t)); @$ftG  
return f(l(t1, t2)); /yt7#!tm+  
下面就是f的实现,以operator/为例 {tmKCG  
,]U[W  
struct meta_divide GRQ_+K  
  { n>T:2PQ3  
template < typename T1, typename T2 > [edH%S}\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NE[y|/  
  { c'~[!,[b<  
  return t1 / t2; >@:667i,`  
} y;,y"W  
} ; 4[(? L{  
Lv3XYZgW~  
这个工作可以让宏来做: :B+Rg cqi  
To^# 0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DOT=U _  
template < typename T1, typename T2 > \ x~Pvh+O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @5GBuu^j  
以后可以直接用 !(yT7#?hP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +0U#.|?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /o\U/I  
(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。。。) *78)2)=~  
.5^a;`-+  
fo;6huz  
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 m6eFXP1U  
gs-@hR.,s0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \"J?@  
class unary_op : public Rettype (`F|nG=X  
  { jF4csO=E  
    Left l; (>mi!:  
public : ?^Pq/VtZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KZW'O b>[  
$(XgKq&xWZ  
template < typename T > db^aL8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yz8-&4YRNd  
      { J2'W =r_#  
      return FuncType::execute(l(t)); ,y{0bq9*2  
    } _2#zeT5  
CQ$::;  
    template < typename T1, typename T2 > /M]eZ~QKD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sK`< kbj  
      { AzxL%,_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UDVf@[[hN  
    } )7k&`?Mh  
} ; 76$*1jB  
u7n[f@Eg,%  
uFC?_q?4\  
同样还可以申明一个binary_op NWb} OXK/  
p %L1uwLG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !5? m  
class binary_op : public Rettype =MCNCV/<  
  { T!1SMo^  
    Left l; UKOFT6|  
Right r; qP&byEs"  
public : !e&rVoA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2+,5p  
,%[LwmET  
template < typename T > J"5jy$30'$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =w?M_[&K)  
      { ^l--zzO 8l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zuk"  
    } cxY$LY!zX  
{s,^b|I2#U  
    template < typename T1, typename T2 > #UBB lE#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xthtw*  
      { (=`Z0)=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6k:y$,w  
    } IKGTsA;  
} ; tp%|AD"  
`bzr_fJ  
I88Zrhw  
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 \QliHm!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 El'yiJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 75kKDR}6  
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。 xrfPZBLy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h4tC. i~k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 r|*:9|y{"/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R$Zv0a&  
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) |MR%{ZC^i  
下面是修改过的unary_op 3R'.}^RN  
B*y;>q "{U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @+iC/  
class unary_op 4 #aqz9k  
  { %)8d{1at  
Left l; K*HCFqr U"  
  K2*1T+?X  
public : .F4oo=  
ax<g0=^R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LE8K)i  
w~4 z@/^"p  
template < typename T > =x=1uXQv5  
  struct result_1 nrF%wH/5  
  { T_uNF8Bh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r|l53I 5  
} ; jo<>Hc{g>  
MJ1W*'9</W  
template < typename T1, typename T2 > ==nYe { 2  
  struct result_2 wu;7NatHx  
  { +d@v AxP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; giaD9$C  
} ; sk~za  
?hxK/%)  
template < typename T1, typename T2 > TG4\%S$w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const   YfTd  
  { ~^^!"-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rl y jOf{0  
} /z/hUa  
*Hx j_  
template < typename T > \nC5 ,Rz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uFGv%W  
  { W"W@WG9X0  
  return OpClass::execute(lt(t)); BHF{-z  
} =>HIF#jU  
'&RZ3@}+  
} ; =ZCH1J5"  
J f\Qf  
^:qpa5^"  
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 n wY2BIB  
好啦,现在才真正完美了。 JCM)N8~i  
现在在picker里面就可以这么添加了: mw:3q6  
"B3iX@C  
template < typename Right > 3Qqnw{*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gcX5Q^`a=  
  { C HQ {+?#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2v"wWap-+  
} zd?bHcW/h  
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。 {KW&wsI  
hp?ad  
zb@L)%  
/IGrp.}  
p +u{W"I`  
十. bind uU8*$+ "  
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。 OwNAN  
先来分析一下一段例子 9)G:::8u7  
Ln"+nKr  
$-C6pZN(X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i;E9Za W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W)6U6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OU0xZ=G  
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。 I>N-95  
我们来写个简单的。 *D,v>(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [,\'V0  
对于函数对象类的版本: E&RoaY0  
[VfL v.8w  
template < typename Func > *T.={>HE8  
struct functor_trait RM?_15m  
  { rnzsfr-|(2  
typedef typename Func::result_type result_type; 27h/6i3  
} ; t9KH|y  
对于无参数函数的版本: U p]VU9z  
5*G8W\ $  
template < typename Ret > Y;a6:>D%cT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J,dG4.ht  
  { nr 'YWW  
typedef Ret result_type; |YG)NO  
} ; rXHHD#\oF  
对于单参数函数的版本: X+(aQ >y  
S&4w`hdD>~  
template < typename Ret, typename V1 > Y-}hNZn"{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > htdn$kqG   
  { ~NNaLl  
typedef Ret result_type; ZaEBdBv  
} ; 9m<X-B&P  
对于双参数函数的版本: B`RW-14g  
~Mg8C9B?%3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (P]^8qc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -9tXv+v?  
  { fzGZ:L  
typedef Ret result_type; !5g)3St  
} ; 4wM$5  
等等。。。 sT;=7 L<TA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kVB}r.NHP  
_js2^<7v}  
template < typename Func > MkluK=$  
struct func_return _umO)]Si  
  { a9mr-`<  
template < typename T > T }8r;<P6  
  struct result_1 p ] $  
  { W #JVUGYD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PBP J/puW  
} ; #b]}cwd!  
;6\Ski0=l  
template < typename T1, typename T2 > e>)}_b  
  struct result_2 >mGGJvTx  
  { `Tm8TZd66  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tyG nG0GK  
} ; ^{6UAT~!R  
} ; l*m]2"n]  
sKE*AGFL d  
*y[~kWI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \8C*O{w  
egIS rmL+X  
template < typename Func, typename aPicker > ];wohW%  
class binder_1 FZ}C;yUPD  
  { w oY)G7%  
Func fn; ZT3jxwe  
aPicker pk; U_zpLpm^  
public : ' /@!"IXz  
*YE IG#`  
template < typename T > %]P@G^Bv  
  struct result_1 h} b^o*  
  { LcQ\?]w`]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {?h6*>-^Z  
} ; Z{R=h7P  
Do{*cSd  
template < typename T1, typename T2 > tM?I()Y&P  
  struct result_2 FdK R{dX}  
  { wTJMq`sY_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9g^./k\8%  
} ; N#xM_Mpt  
w4&v( m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5p>]zij>  
A=2nj  
template < typename T > ,_X,V!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L>R!A3G1  
  { 1{uDHB  
  return fn(pk(t)); JY,l#?lM{  
} 1J!tcj1(  
template < typename T1, typename T2 > 5G]#'tu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {(zL"g46  
  { G){1`gAhNJ  
  return fn(pk(t1, t2)); zqE8PbU0M;  
} h.+,*9T\  
} ; e\bF_ N2VA  
qz_TcU'  
Y;F,GxR}  
一目了然不是么? 56~da ){gd  
最后实现bind CBgFB-!qpe  
khO<Z^wi[  
&hM,b!R|  
template < typename Func, typename aPicker > -QHzf&D?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B'#gs'fl  
  { f@V{}&ZWp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U:\oGa84A  
} -<VF6k<  
e715)_HD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 66y,{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。 f~(^|~ZT  
!nD[hI8P  
十一. phoenix oCru5F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $@ #G+QQ_  
(^OC%pc  
for_each(v.begin(), v.end(), 6T'43h. :  
( 3By>t!~Q  
do_ "9Fv!*<-W  
[ @0x.n\M_  
  cout << _1 <<   " , " OKNs ( H  
] oz5lt4  
.while_( -- _1), !*QA;*e  
cout << var( " \n " ) C&MqUj"]  
) }v|[h[cZ  
); ]r{ #268  
uC$4TnoQx.  
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: &G5I0:a   
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 =P+wp{?AN|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cH8H)55F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0eu$ oel-  
V:$ 1o  
-wHGi  
template < typename Cond, typename Actor > t"@|;uPAu  
class do_while uZ{xt6 f  
  { LSOwa  
Cond cd; 3 mMdq*X5  
Actor act; a*ixs'MJ  
public : O8}s*}]  
template < typename T > U";Rp&\3;  
  struct result_1 a/xCl :=8q  
  { o~z.7q  
  typedef int result_type; '{_tDboY  
} ; AT8,9  
peP:5WB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5;%xqdD  
9<#R;eIsv  
template < typename T > K^p"Z$$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !ilDR<  
  { \$++.%0  
  do _rWXcK3cjr  
    { tbt9V2U:"n  
  act(t); 63\>MQcLy  
  } ,kuFTWB  
  while (cd(t)); ="*C&wB^  
  return   0 ; \fGYJ37  
} 9#ay(g  
} ; < 2r#vmM  
@8eQ|.q]Q  
P$#{a2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d6f+[<<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Xj5oHHwn  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s2`Qh9R  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5 >\~jf  
下面就是产生这个functor的类: d#1yVdqRl  
sd&^lpH  
2Y~nU(  
template < typename Actor > N~|Z@pU"  
class do_while_actor @@V{W)r l  
  { S LU$DW;t  
Actor act; l05'/duuJ  
public : 7m4*dBTr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b'%)?{E  
@! {Y9k2  
template < typename Cond > -?p4"[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7g|EqJ7  
} ; $pJw p{kN  
YL&)@h  
u'; 9zk/$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %%sJ+)  
最后,是那个do_  7 T  
7yQw$zG,Iz  
-*$ s ;G#  
class do_while_invoker 0k G\9  
  { Z(I=K BI  
public : [H@71+_Q  
template < typename Actor > TPVB{ 107  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IictX"3lh  
  { /B<QYvv  
  return do_while_actor < Actor > (act); qLV3Y?S!L  
} #%g>^i={ky  
} do_; G8&/I c  
X ?U'GLm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ' eh }t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K\FLA_J  
最后来说说怎么处理break和continue H128T8?r[  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 m/3,;P.6  
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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