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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eR}d"F4W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kO5KZ;+N-  
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, =uvv|@Z  
 r>G$u  
FINM4<s)  
#uH1!UQb  
  class filler d5i /:  
  { :*8@Mj Z4  
public : S\f^y8*<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C qxP@  
} ; Wm\f:|U5`  
^WRr "3  
r"4:aKF>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &2g1Oy~  
ei"FN3Rm  
F!Uk`[L  
?$gEX@5h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZA# jw 8F  
-W oZwqh  
_LS=O@s^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M^bujGD  
/1^%32c  
.IgCC_C9  
ruA!+@or  
二. 战前分析 $}jSIn=~|t  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #]Cr zLe  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 VfQSfNsi  
VJPt/Dy{  
8L&#<Ol  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t n}9(Oa)  
  /* --------------------------------------------- */ ~< k'{  
vector < int *> vp( 10 ); {!<zk+h$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e}Db-7B_~  
/* --------------------------------------------- */ x&7!m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YUc&X^O  
/* --------------------------------------------- */ yDHH05Yl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,Z3.Le"  
  /* --------------------------------------------- */ JWEqy+,Fjw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jirxzj  
/* --------------------------------------------- */ ;ASlsUE\)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +.zriiF]i  
`i<U;?=0'  
UD .$C  
$L3UDX+F  
看了之后,我们可以思考一些问题: ] @IzJz"R  
1._1, _2是什么? QV"  |  
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。 oo<,hOv   
2._1 = 1是在做什么? lh .p`^v  
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。 teET nz_L  
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。 $_NVy>\&  
aLG6yVtu  
[ibnI2I]`  
三. 动工 HD$W\P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rBT#Cyl  
3Ju<jXoo!  
Z?dz@d%C  
'(~+ \  
template < typename T > pYH#Vh  
class assignment | tyVC=${  
  { ss.wX~I  
T value; oS, %L  
public : h>q& X4-  
assignment( const T & v) : value(v) {} m{;2!  
template < typename T2 > [>v.#:YM^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RYy_Ppn96f  
} ; eqg|bc[i!t  
7<=xc'*8t  
$O?&!8);,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5v6*.e'p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3Oy?_a$  
X`ee}C.D_  
1 VcZg%I  
3* 1cCM42  
  class holder u%}zLwMH  
  { lmf vT}$B  
public : .]JGCTB3  
template < typename T > 9rf6,hF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const scT,yNV  
  { AAb3Jf`UW  
  return assignment < T > (t); OWx-I\:  
} &s-iie$"@x  
} ; yb\T< *  
Y23- Im  
aJdd2,e  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: H`d595<=i;  
~4fUaMT  
  static holder _1; 4YX/=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C-u'Me)H  
'"qTmo!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Se{x-vn?p  
而不用手动写一个函数对象。 y(^t&tgjS  
/N'0@ q  
;UUpkOQO(  
v#c'p^T  
四. 问题分析 `1 A,sXfa  
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。 o^+2%S`]  
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。 <;kcy :s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =S+*= jA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -Y>,\VEK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1K{u>T  
71b0MHNkvv  
五. 问题1:一致性 0gTv:1F /  
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?| MD|T4PPz,}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lDsT?yHS`Z  
B! +rO~  
struct holder L)(JaZyV5  
  { Aqy y\G;  
  // 27J!oin$  
  template < typename T > <$z6:4uN_  
T &   operator ()( const T & r) const %B}<5iO  
  { ]w,:T/Z}  
  return (T & )r; Y8v13"P6  
} YN]xI  
} ; ^Y%'"QwJS  
`D-P}hDm!  
这样的话assignment也必须相应改动: Ah 2*7@U  
NMs 8^O|0  
template < typename Left, typename Right > +P! ibHfP  
class assignment <?Ln`,Duk  
  { t| PQ4g<  
Left l; z`}z7e'>  
Right r; |E?PQ?P  
public :  Zh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "_^vQ1M]Z  
template < typename T2 > R?t_tmKXC!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fV#,<JG  
} ; tgyW:<iv  
VQ"Z3L3-4  
同时,holder的operator=也需要改动: ~] &yHzp2  
8$F"!dc _  
template < typename T > ]4ib^R~Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n1U!od  
  { n!dXjInV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <Hf3AB;#4  
} m#Ydq(0+  
,&~-Sq) ~  
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。 29AE B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $d-$dM?R5  
3+l8VX&u!  
return l(rhs) = r; t[r 6jo7  
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。 =X1oB ,W{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z]2MR2W@X  
BOOb{kcg  
template < typename Tp > p*j>s \  
class constant_t aUF{57,<  
  { &MZ{B/;;H  
  const Tp t; ^g |j4N  
public : uO>x"D5tZ:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8J#xB  
template < typename T > j8oX9 Yo0=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~:L5Ar<  
  { =xQPg0g  
  return t; \gu8 ~zK  
} 2TG2<wqvE  
} ; @SH[<c  
Q<NQ9lX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &xt[w>/i  
下面就可以修改holder的operator=了  ,)uW`7  
/6rQ.+|).  
template < typename T > ScjeAC)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &zd@cr1  
  { @~Ys*]4UE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L8q#_k  
} x+DETRLP  
NT2XG& $W>  
同时也要修改assignment的operator() -Bq]E,Xf)  
/0cm7[a?  
template < typename T2 > H s$HeAp;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZeY|JH1  
现在代码看起来就很一致了。 dWi< U4  
6ddRFpe  
六. 问题2:链式操作 fs yVu|G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +1I 7K|M  
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。 l-cBN^^  
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。 E=8GSl/Jx  
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。 #eN2{G=4+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $tF\7.e@  
bHcBjk.\  
template < typename T > FGPqF;  
struct result_1 H5#]MOAP  
  { +=Q:g,kP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =>lX brJ  
} ; ?(U;T!n  
dl3;A_ 2  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S(U9Dlyarg  
GLESngAl  
template < typename T > 4DDBf j  
struct   ref "+4Jmf9  
  { *zN~x(0{E  
typedef T & reference; <KK.f9^o(  
} ; '<vb_8.  
template < typename T > ',!jYh}Uxk  
struct   ref < T &> .gGO+8[N*  
  { PNd'21N  
typedef T & reference; g\q4-  
} ; mR1b.$  
h)fsLzn]Tf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A`JE(cIz3  
 *U6+b  
template < typename T > ,?Ie!r$6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bcvm]aPu  
  { ^fe,A=k~1  
  return l(t) = r(t); 7sQHz.4  
} cr<j<#(Z}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 uYWgNNxdmo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d (x'\4(K  
%FM26^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 !ht2*8$lQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &*'^uCna  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P_0[spmFU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rm ;U' &{  
最后的布局是: 9G2rVk  
                Add M*qE)dZjS  
              /   \ &4KUXn[F  
            Divide   5 i/n ee_  
            /   \ Lfcy#3!  
          _1     3 ^X+qut+~  
似乎一切都解决了?不。 ^'`(E_2u  
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。 0&fO)de96  
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。 Zzg zeT+bv  
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: )-1e} VF(U  
&+@`Si=  
template < typename Right > 2)}*'_E9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z9OpMA  
Right & rt) const :<B_V<  
  { dmXfz D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0wNlt#G;{  
} Hcg7u7M{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xR%NiYNQz  
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。 GRYw_}Aa  
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。 6lg]5d2CD  
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。 K-\wx5#l/  
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。 f42F@M(:  
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? hp/pm6  
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: d9U)O6=  
e21J9e6z   
template < class Action > ttJ'6lGXh  
class picker : public Action ;Wy03}K4J  
  { :Ch XzZ  
public : W/,:-R&'>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #yR&|*@  
  // all the operator overloaded C{^I}p  
} ; s#aj5_G  
)V>OND  
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。 ZAy/u@qt  
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: D6?h 6`J  
DMsqTB`  
template < typename Right > XI[n!)3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cMT:Ij];  
  { f&^"[S"\f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rzs u 7w  
} ^&mrY[;S  
nXhP ME  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fUY05OMZ  
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。 BH~zeJ*Pr  
^ swj!da  
template < typename T >   struct picker_maker UcB&p t&  
  { EZ"i0u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; . 70=xH  
} ; GT] >  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;8&/JSN M  
  { #W8?E_iu  
typedef picker < T > result; T+B-R\@t  
} ; ]9w8[T:O  
6XZjZ*)W  
下面总的结构就有了: wy:Gy9\  
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。 ~4FzA,,  
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。 u tkdL4G}'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iJoYxx  
至此链式操作完美实现。 0nD?X+u  
k\SqDmv  
<Rn-B).3bs  
七. 问题3 `w >D6K+  
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。 (gVN<Es  
>2),HZp^I  
template < typename T1, typename T2 > uZ3do|um  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D{\o*\TN  
  { 2-Q5l*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Srmr`[i  
} y!x[N!a  
sk 8DW  
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: FMF  mn|  
}|;j2'(R  
template < typename T1, typename T2 > (b[=~Nh'  
struct result_2 F{Yr8(UHA  
  { q&?hwX Z7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |k]]dP|:'  
} ; @@\px66  
toD!RE  
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? "O$WfpKX  
这个差事就留给了holder自己。 |unvDXx-  
    pnx^a}|px  
$'d,X@}8  
template < int Order > H l(W'>*oL  
class holder; 1/ j >|  
template <> !UP B4I  
class holder < 1 > FxK!h.C.  
  { +.^pAz U}R  
public : N:pP@o  
template < typename T > nB :iG  
  struct result_1 m*)jnd XY  
  { J~`!@!  
  typedef T & result; =2rdbq6R  
} ; &Y9%Y/Y  
template < typename T1, typename T2 > uhaHY`w  
  struct result_2 ]Y->EME:W  
  { G#NbLj`h  
  typedef T1 & result; KX!/n`2u  
} ; RHvK Wt  
template < typename T > v&9:Wd*Iz'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `e7vSp  
  { L:@COy  
  return (T & )r; YaQ5Z-c  
} b"td]H3h  
template < typename T1, typename T2 > kDRxu!/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :~s*yznf  
  { &F[N$6:v  
  return (T1 & )r1; N;}X$b5Y @  
} 5__B M5|  
} ; ;.$vDin6  
V5 9Vf[i|  
template <> apM)$  
class holder < 2 > vt(}8C+  
  { e_rEu'[av  
public : Dcs O~mg  
template < typename T > Ho&f[T(  
  struct result_1 7g oRj  
  { Pum&\.l  
  typedef T & result; 2Mw`  
} ; zY4y]k8D*  
template < typename T1, typename T2 > (Nf!E[ }Z  
  struct result_2 r=RiuxxTq  
  { R"F:(  
  typedef T2 & result; ,K&L/*  
} ; Nh4&3"g|  
template < typename T > KYg'=({x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @lh]? |*[  
  { ] J|#WtS  
  return (T & )r; /kO%aN  
} 9:E.Iy  
template < typename T1, typename T2 > <fgf L9-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const THCvcU?X  
  { V4,\vgGu  
  return (T2 & )r2; x IL]Y7HWM  
} cj#.Oaeq*  
} ; _.W;hf`  
`w "ooK  
99~-TiU  
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> >。 UH5A;SrTqR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |Ur$H!oe?'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B6!ni@$M8X  
eQ =6< ^KZ  
return l(i, j) = r(i, j); 0o 8V8 :  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y5mk*Q#q  
\@ N[  
  return ( int & )i; ,!^;<UR:  
  return ( int & )j; ORIXcj]  
最后执行i = j; 3#`Sk`z<  
可见,参数被正确的选择了。 4%SA%]a L1  
%e/L .#0  
"haJwV6-  
{'+.?g  
d}^hZ8k|  
八. 中期总结 z&.F YGq}  
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: AnBD~h h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gJOD+~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !qs3fe<uh"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :*tFW~<*b  
Uee$5a>(  
j3'SM#X  
7{OD/*|  
p$XvVzW#<  
B(R$5Xp  
九. 简化 R)]+>M-.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }FkF1?C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p2wDk^$  
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: .fNLhyd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %?O$xQ.<  
  +-*/&|^等 &f/"ir[8i  
2. 返回引用。  |u^~Z-.  
  =,各种复合赋值等 B5#>ieM*  
3. 返回固定类型。 Rw`64L_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hsZ@)[/:  
4. 原样返回。 kSjvY&n%  
  operator, F@-8J?Hl:  
5. 返回解引用的类型。 BvpUcICJ  
  operator*(单目) ?; tz  
6. 返回地址。 "'I |#dKoG  
  operator&(单目) h&EF)~G  
7. 下表访问返回类型。 _j\ 8u`^n  
  operator[] T $o;PJc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >u?a#5R:m  
  operator<<和operator>> vF'Y; M  
?s9f}>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 #9]O92t2UV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jlaC: (6  
+-MieiKv  
template < typename Left > NPt3#k^bW  
struct value_return E-HK=D&W/  
  { xZ`h8  
template < typename T > D<Z]kR(  
  struct result_1 ryt`yO  
  { p1 mY!&e(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3U[:N &Jb  
} ; j%fi*2uX  
*\$ko)x?c  
template < typename T1, typename T2 > T)Pr%kF  
  struct result_2 BYb"[qPV  
  { d(9C7GLC,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -n6e;p]  
} ; VN]"[  
} ; F&D ,y-CQ  
5O:4-} hz  
lrK?&a9AB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !.w|+-JKO  
So}pA2[0  
下面我们来剥离functor中的operator() Ej$oRo{ IG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fY 10a_@x  
OZ2faf  
return l(t) op r(t) 921s'"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3tCT"UvTD  
return op l(t) Fuo.8  
return op l(t1, t2) a!;CY1>  
return l(t) op mN'sJ1L-  
return l(t1, t2) op DN|+d{^lN  
return l(t)[r(t)] jN!sL W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;tfGhHpQn  
E{[>j'dwc  
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: {&pBy  
单目: return f(l(t), r(t)); &IkHP/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MG3xX;  
双目: return f(l(t)); be>KG ZU0  
return f(l(t1, t2)); JgcMk]|'  
下面就是f的实现,以operator/为例 J&;' gT  
+@anYtv%7  
struct meta_divide fILD~  
  { Q8NrbMrl  
template < typename T1, typename T2 > 3IQ-2 X--  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j]6YLM@5$  
  { ,UneS  
  return t1 / t2; [`bA,)y"  
} }\vw>iHPX@  
} ; 6tup^Rlo;$  
M>@PRb:Oc  
这个工作可以让宏来做: #Z}YQ $g  
__ G=xf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G[Jz(/yNH  
template < typename T1, typename T2 > \ q (}#{OO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ! $fF3^8-  
以后可以直接用 mWH;-F*%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w,zm!  
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 Z xR  
(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。。。) MG74,D.f  
r%%<   
X/23 /_~L`  
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 l1]'3]P(  
ShMP_?]P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t flUy\H>  
class unary_op : public Rettype ~0 Mw\p%}  
  { ivPX_#QI  
    Left l; 4m6%HV8{}[  
public : _ Zzne  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WRN}>]NgQ  
DO ,7vMO  
template < typename T > Ir3|PehB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (z X&feq  
      { YG>6;g)Zm  
      return FuncType::execute(l(t)); -d6PXf5  
    } l7uEUMV  
dlc'=M  
    template < typename T1, typename T2 > <"!'>ZUt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const );fPir?+  
      { 0ZtH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }xytV5a^  
    } ?) FY7[x.  
} ; _)^`+{N<  
qF4DX$$<  
=B ts  
同样还可以申明一个binary_op D0 rqte  
jN2Xoh9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q4ej7T8  
class binary_op : public Rettype i|G /x  
  { 2Q[q)u  
    Left l; )-S;j)(+  
Right r; +(vL ~  
public : v QDkZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -(|}:J  
M pLn)  
template < typename T > " {Nw K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vz'<i. Yv4  
      { k1M?6TW&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $ 7uxReFZR  
    } 60%EmX ;  
a: [m;  
    template < typename T1, typename T2 > IR<*OnKn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DP4l %2m0  
      { F` ]s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p|R]/C0f  
    } C~:!WRCz  
} ; [LHfH3[gU  
DwH=ln=  
5 }F6s  
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 "Yf?33UNZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |Xa|%f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /A/k13 J  
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。 D`r_ Dz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;gv9J [R  
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。。。 <D{_q.`vA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3 Ho<4_I,  
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) >,%7bq=T!  
下面是修改过的unary_op YfOO]{x,X  
gSu3\keF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E[E[Za^Y  
class unary_op ?$FvE4!n  
  { OQZ\/~o 5  
Left l; @Xe[5T  
  B~2\v%J  
public : kVb8$Sp  
#3act )m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k!6wVJ|_Y  
1]j_4M14aA  
template < typename T > Gr?[s'Ze  
  struct result_1 $N1UEvC%Q  
  { =1Mh %/y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jNA^ (|:  
} ; 8y, ]>n  
l+1GA0'JP  
template < typename T1, typename T2 > I7nZ9n|KU  
  struct result_2 (j;6}@  
  { L E>A|M$X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qv@Z#  
} ; saaN$tU7  
h^KLqPBt{  
template < typename T1, typename T2 > ?=h{`Ci^ $  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JH0L^p   
  { X%b.]A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dj9).lgc  
} SlZ>N$E  
*!*J5/ b  
template < typename T > /)` kYD6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lh5d2}tcO  
  { P]G`Y>#$r  
  return OpClass::execute(lt(t)); )R2BTE:  
} 75V?K  
2$O @T]  
} ; 5/O;&[lYy  
Q7 Clr{&  
eiaL zI,O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I!ykm\<  
好啦,现在才真正完美了。 u9*}@{,  
现在在picker里面就可以这么添加了: \&p MF  
&ns !\!  
template < typename Right > jyt#C7mj-A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *$Df)iI6  
  { [~ sXjaL8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >k?/'R  
} w$cic  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 oO4 Wwi  
l*|^mx^Q  
G w$sL&1m\  
@JWoF^U  
?[K+Ym+  
十. bind iTt"Ik'  
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。 >a;^=5E  
先来分析一下一段例子  h7-!q@  
.oq!Ys4KA  
bqXCe\#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DGx9 \8^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kN4nRW9z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n7"e 79  
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。 6ZBg/_m  
我们来写个简单的。 ,R1`/aRy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pHFh7-vj  
对于函数对象类的版本: _be*B+?2t  
4'W|'4'b  
template < typename Func > 6EhRCl  
struct functor_trait Ek+L"7  
  { -~A7o3k35  
typedef typename Func::result_type result_type; ~EIY(^|py  
} ; &X +Qi  
对于无参数函数的版本: ,uD F#xjl,  
0KyujU?sF  
template < typename Ret > x-0IxWD%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oAX-Sg-/$  
  { }ZEh^zdz8  
typedef Ret result_type; w0Fi~:b  
} ; 2hV#3i  
对于单参数函数的版本: 2,O-/A;tW*  
U A T46  
template < typename Ret, typename V1 > I?v)>| |Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aW7{T6.,  
  { f- pt8  
typedef Ret result_type; U`JzE"ps]  
} ; $V~r*#$.  
对于双参数函数的版本: br}.s@~  
BbZ-dXC<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H*3f8A&@s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VuwBnQ.2k  
  { ics  
typedef Ret result_type; Phl't~k  
} ; .s|n}{D_i  
等等。。。 __c:$7B/4U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6)P~3 C'  
n<Z;Xh~F  
template < typename Func > {o7ibw=E)  
struct func_return .9> e r  
  { ;)[RG\  
template < typename T > ;C-5R U V  
  struct result_1 71cc6T  
  { dY/=-ymW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <\?ySto  
} ; O{&5/xBA  
knpb$eX4  
template < typename T1, typename T2 > |Wj)kr !|  
  struct result_2 oo3ZYA  
  { BgD;"GD*W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b]~X U  
} ; 5JDqSz{  
} ; ][:6En}  
C;wN>HE  
eGvHU ;@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >Fz_]z   
-hL8z$}  
template < typename Func, typename aPicker > 6<NaME  
class binder_1 s>~!r.GC  
  { Uk-^n~y  
Func fn; !li Q;R&  
aPicker pk; X6!u(plVQ  
public : q>r9ooN  
Pp:(PoH  
template < typename T > DkA cT[  
  struct result_1 nWbe=z&y8[  
  { X~5TA)h;~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >t'/(y  
} ; !zvKl;yT  
k  5xzC&  
template < typename T1, typename T2 > Ne@Iv)g?  
  struct result_2 =i Rc&  
  { "X>Z!>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %D\TLY  
} ; vC$[Zm  
j3P)cz-0/L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h;^h[q1'  
Bb]pUb  
template < typename T > C:_!zY'z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xI<Dc*G  
  { C z4"[C`;  
  return fn(pk(t)); ' >`?T}a,  
} 37a"<  
template < typename T1, typename T2 > N/8qd_:8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "\vEi &C  
  { I(s\ Q[  
  return fn(pk(t1, t2)); MH?|>6  
} >72j,0=e  
} ; X{9D fgW  
VDx=Tsu-  
:upi2S_e  
一目了然不是么? O:+#k-?  
最后实现bind p` B48TW  
%^p1ax  
xQ* U9Wt;T  
template < typename Func, typename aPicker > Jv1.Yz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 82YTd(yB  
  { s59v* /  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3K@dW"3  
} u<]-%ha$  
WT;=K0W6&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ot;j6eAH~E  
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。 c`#E#  
c;&m}ImLe.  
十一. phoenix ^a[7qX_B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gkI(B2,/  
fk5!/>X  
for_each(v.begin(), v.end(), W7WHH \L/O  
( Lf3Ri/@ p  
do_ =xSFKu*  
[ Agl5[{]E  
  cout << _1 <<   " , " 0F1 a  
] \'q-Xr'}M  
.while_( -- _1), !Z YMks4  
cout << var( " \n " ) SJ6lI66OX  
) E=Ah_zKU  
); 38L8AJqD  
^ W eE%"  
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: GLB7h 9>  
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 glH&v8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2IFri|;-eb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (Q o  
YjdCCju  
I+kGEHO}  
template < typename Cond, typename Actor > [uT& sZxmg  
class do_while W#P)v{K  
  { IiHl"2+/  
Cond cd; .>zXz%p  
Actor act; f>s3Q\+  
public : mQ;b'0&  
template < typename T > MRxzOs  
  struct result_1 +XLy Pj  
  { WNrgqyM  
  typedef int result_type; a9j f7r1  
} ; %"r3{Hs  
?x7zYE,6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =H%c/Jty  
fW~r%u .y  
template < typename T > "-C.gqoB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OBqaf )W  
  { z lco? Rt  
  do +)k%jIi!  
    { {'C PLJ{R  
  act(t); g VX  
  } .aV#W@iyK  
  while (cd(t)); wa-#C,R\_#  
  return   0 ; m^Qc9s#D  
} &\#If:  
} ; L'B= =#  
b-ZC~#?|b  
N9QHX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `n7*6l<k~4  
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。 R8O; 8c?D  
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。 eLWD?-v%  
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。 %MGbIMpY  
下面就是产生这个functor的类: 21Mr2-#z  
.`*h2  
)F*;7]f  
template < typename Actor > K,(37Id'  
class do_while_actor @'>h P  
  { P7np -I*  
Actor act; CzDJbvv ]  
public : -7{qTe {  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m%au* 0p  
M9so3L<N0  
template < typename Cond > Af y\:&j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _=l8e-6r  
} ; n1n->l*HGP  
$p? gai{o  
sg0HYb%_E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &(&5ao)5  
最后,是那个do_ PCKgdh},  
o&WKk5$  
#$k6OlK-r"  
class do_while_invoker 86+nFk  
  { /A$mP)}tz  
public : c*R?eLt/  
template < typename Actor > X'[93 C|K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NABVU0}   
  { O$SQzLZx&  
  return do_while_actor < Actor > (act); j !m42  
} =XAFW  
} do_; 8/4i7oOC  
y*K]z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?mM6[\DFoT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FQ6jM~  
最后来说说怎么处理break和continue aG&ay3[&  
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。 d^-sxl3}  
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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