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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x-<)\L&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^;maotHn  
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, {g~bQ2wDC  
uN^=<B?B  
S h,&{z!  
'd&0Js$^  
  class filler \nB8WSvk2W  
  { 199]WHc  
public : 'GoZqiYT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Da:unVbU  
} ; Ck@J,~x1D  
mp?78_I)  
3=$q  
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: >sjhA|gXk  
hL;8pE8  
!F4@KAv  
6"t;gSt 4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VY"9?2?/  
Ra/Ukv_v  
7aYn0_NKp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MXiQ1 x  
C?=P  
@~"an qT`  
hf<^/@^tK  
二. 战前分析 .tmiQ.  
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。 N!x =eC  
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 6uKMCQ=h  
e9Pk"HHl  
~-t>z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  "t$k  
  /* --------------------------------------------- */ f\1A! Yp  
vector < int *> vp( 10 ); e)IpPTj#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ym/fFm6h  
/* --------------------------------------------- */ iQ6epg1wB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lz0TK)kuC  
/* --------------------------------------------- */ TO*BH^5R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .R8 HZ}3  
  /* --------------------------------------------- */ $DC*i-}qFg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iy\nio`  
/* --------------------------------------------- */ wHv]ViNvXE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3bd5FsI^pU  
\U?n+6 7g  
1 s*.A6EP"  
',4x$qe  
看了之后,我们可以思考一些问题: d:q +  
1._1, _2是什么? Rqy0Q8K<  
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。 ]cC[-F[  
2._1 = 1是在做什么? 7HJS.047  
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。 {d%&zvJnD  
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。 9W>Y#V~|v!  
f0SAP0M3  
KkMay  
三. 动工 u=NS sTP&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (ihP `k-.  
<{:  
8dOo Q  
=GBI0&U  
template < typename T > ow;R$5G  
class assignment *P!e:Tm)  
  { 3!o4)yJWx  
T value; -/dEsgO  
public : C4#rA.nF|  
assignment( const T & v) : value(v) {}  oM1 6C|  
template < typename T2 > Ei3zBS?J)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ia{c  
} ; vN OH&ja-s  
b*mKei  
(9mMkU=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lE ;jCN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XC3Kh^  
A +w v-~3  
o1OBwPj  
Gy Qm/I  
  class holder ~; OYtz  
  { 25|8nfeC5  
public : s;YKeE!8  
template < typename T > u%dKig  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $7Mtt.d6  
  { >71&]/Rv  
  return assignment < T > (t); PS" .R_"  
} wFIh6[3  
} ; KZ:8[d  
MZSxQ8  
Ti;Ijcq8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: fKa\7{R  
2~p[7?sp'  
  static holder _1; }5O>EXE0R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hc$@J}`  
ZDYJhJ.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &MgeYpd  
而不用手动写一个函数对象。 t.hm9}UQ  
Vjm_F!S  
7C?.L70ZY  
3%<C<(  
四. 问题分析 MuEy>dl  
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。 L1)@z8]   
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。 ) I@L+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $H'X V"<o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %YlTF\-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MY nH2w]  
VnJMmMM  
五. 问题1:一致性 "x&C5l}n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z&3]%t `C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1(GHCxA8G  
A~{f/%8D  
struct holder AzpV4(:an.  
  { snp v z1iS  
  // d2ENm%q*PX  
  template < typename T > )06iV  
T &   operator ()( const T & r) const "n\%_'R\hH  
  { E)t  
  return (T & )r; 8C.!V =@\  
} 6j8 <Q 2  
} ; jUjr6b"  
!m{2WW-  
这样的话assignment也必须相应改动: 9-bG<`v\E  
H.O(*Q=  
template < typename Left, typename Right > [H"#7t.V-~  
class assignment [ij,RE7,T  
  { g>7Y~_}  
Left l; 22KI]$D#f  
Right r; jV7&Y.$zF]  
public : >n7["7HHk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yi rC*  
template < typename T2 > eE/%6g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {rkn q_;0  
} ;  8R69q:  
kJ: 2;t=  
同时,holder的operator=也需要改动: ZAg;q#z j  
mKg@W;0ML  
template < typename T > ke.7Zp2.R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JFqf;3R  
  { "gNK><  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); < 3 j~=-  
} hK}bj  
]s|lxqP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 G\Q9IcJ0dY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Inuc(_I  
?Nl"sVCo  
return l(rhs) = r; >e8JK*Blz  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 mR":z|6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0B0G2t&hr  
?SUQk55w  
template < typename Tp > T2Z[AvNXFk  
class constant_t _Nu` )m  
  { I Ru$oF}  
  const Tp t; }NX\~S"  
public : z-0:m|=yH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H$-$2?5  
template < typename T > 1BD6 l2y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C?Qf F{!7  
  { t,vTAq.))  
  return t; $M]%vG  
} A"/aGCG0z  
} ; \kwe51MQ  
+|nsu4t,<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +X!+'>  
下面就可以修改holder的operator=了 {>.>7{7  
S+*cbA{J|  
template < typename T > 4IGxI7~27#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T=? bdIl  
  { .{N\<01  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )Ul&1UYA  
} uaQ&&5%%J  
,eELRzjl  
同时也要修改assignment的operator() ?\yB)Nd y  
\!X?zR_  
template < typename T2 > j3 P RAe  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } AZ8UXq  
现在代码看起来就很一致了。 wd`R4CKhP]  
%^^h) Wy}  
六. 问题2:链式操作 \FI^ Vk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^~I @ spR4  
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。 X"J%R/f  
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。 iE{Oit^aG  
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。 &y3B)#dIJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  $o+&Y5:  
`p"U  
template < typename T > V/UB9)i+  
struct result_1 ._BB+G  
  { mahi7eU P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *Yp qq  
} ; Pt3[|4L  
`Wwh`]#"~d  
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: 3GWrn ,f  
\2eFpy(  
template < typename T >  'O1.6*K  
struct   ref )n7)}xy#z  
  { j];1"50?  
typedef T & reference; n^Au*'  
} ; anitqy#E  
template < typename T > xXa#J)'  
struct   ref < T &> #HcI4j:s!  
  { 2 TCRS#z  
typedef T & reference; }I<N^j=/pO  
} ; s#Q _Gu  
)O-sWh4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F0: &>'}  
bG1 ofsU  
template < typename T > %~(~W>^A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n1`T#%e  
  { 9t\ [N/  
  return l(t) = r(t); &1$8q0  
} $pBr &,  
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。 ^k9rDn/AW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K-Y* T}?  
$U mE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pqd4iR Wv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1'OD3~[R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7#/|VQX<A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IHfSkFz`j  
最后的布局是: )ldUayJ  
                Add r?XDvU  
              /   \ C_89YFn+  
            Divide   5 8ok7|DJ  
            /   \ z5I^0'  
          _1     3 K \m4*dOv  
似乎一切都解决了?不。 6NKF'zh  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8|_K  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 dTgM"k  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6 cr^<]v!  
Uc>LFX& -B  
template < typename Right > bAdAp W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u p7 x)w:  
Right & rt) const QZ9M{Y/  
  { vD"_X"v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R=DPeUy;  
} 8ST~$!z$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |7Yvq%E  
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。 {)jk_&c7  
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。 \ 6jF{  
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。 t-a`.y  
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。 (T`q++  
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? y#GCtkhi  
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: )[RpZpd`*  
\j/}rzo]  
template < class Action > )uu wwz  
class picker : public Action 7j{Te)"  
  { K-ju,4A  
public : I[a%a!QO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [j1^$n 8V  
  // all the operator overloaded 4I+.^7d  
} ; sF, uIr/  
Xd5! Ti}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +&zb^C`J  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !c v6 #:  
=NI.d>kvC  
template < typename Right > s:G [Em1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gx&\Kw6HM  
  { N_*u5mfQX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \_)02ZT:  
} ]r]+yM|  
la1D2 lM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MH2OqiCI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <m:4g ,6  
>J?jr&i  
template < typename T >   struct picker_maker sL;z"N@PK  
  { 'G3+2hah  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fjF!>Dy  
} ; G<Th<JF)Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k^~@9F5k  
  { p}cd}@cQ6  
typedef picker < T > result; kz3?j<  
} ; s-Q7uohK  
cG<Q`(5~  
下面总的结构就有了: H{&a)!Ms  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m.|qVN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #.RG1-L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QGu7D #%|  
至此链式操作完美实现。 n^3NA| A  
hG< a  
(bM)Nd  
七. 问题3 IH*U!_ `  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y_;]=hEL  
5>0\e_V  
template < typename T1, typename T2 > 0]/,m4a#n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5? S{W  
  { &T5f H!?4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); []sB^UT  
} s,{RP0|  
Mt]=v}z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _m) gO/02A  
h0&>GY;i  
template < typename T1, typename T2 > :9v*,*@x  
struct result_2 )ylv(qgV  
  { 3W%f#d$`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 00$ @0  
} ; vCYSm  0  
\pT^Zhp)  
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? $ l0eI  
这个差事就留给了holder自己。 nEeQL~:  
    - I1cAt  
5e~ j  
template < int Order > Ac*B[ywA3  
class holder; dlU JYI  
template <> ;HD 4~3   
class holder < 1 > oP 6.t-<dU  
  { {PP ^Rb)  
public : FkB6*dm-  
template < typename T > G "c&C  
  struct result_1 VPq5xSc?  
  { {66Q" H"I  
  typedef T & result; dM>j<JC=  
} ; *FI5z[8,  
template < typename T1, typename T2 > /ynKKJx<Y  
  struct result_2 >llwNT  
  { ,E n(gm  
  typedef T1 & result; ZQgxrZx3  
} ; tk] _QX %  
template < typename T > Lqz}&A   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qcpG}o+&D  
  { }R?v"6aBS  
  return (T & )r; lN*1zM<6;  
} \ (3Qqbw  
template < typename T1, typename T2 > u(TgWp5WF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0%q{UW2  
  { ^=heen<S%  
  return (T1 & )r1; [<@A8Q5,y  
} 8\W3Fv Q  
} ; 6qmo ZAg  
E#&c]9QM75  
template <> 4F1.D9u  
class holder < 2 > r P<d[u  
  { 3thG*^C5  
public : l>[QrRXiSN  
template < typename T > ouu-wQ|(mM  
  struct result_1 :_I wc=  
  { a{%52B"  
  typedef T & result; &)fhlp5  
} ; Sl+jduc  
template < typename T1, typename T2 > a3(7{,Ew  
  struct result_2 "`V"2zZlj  
  { Occ8Hk/l.  
  typedef T2 & result; K"t:B  
} ; eKU@>5  
template < typename T > ,/[dmoe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /o}0oo5B  
  { ozxK?AMgG  
  return (T & )r; b'Piymx  
} -?2&5YB  
template < typename T1, typename T2 > X,C/x)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "\R@l Ux.Y  
  { ]w&?k:y>  
  return (T2 & )r2; t Sh}0N)  
} fs)q7 7g  
} ; Jte:l:yjtA  
jmZ|b6  
`*2*xDuP  
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> >。 sWpRX2{5,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $ uIwRG <  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pyb}ha  
I,`D&   
return l(i, j) = r(i, j); h9)]N&07b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1_dMe%53  
]Pg?(lr6)  
  return ( int & )i; ,~=z_G`R  
  return ( int & )j; 9< 0$mE^:  
最后执行i = j; l#5k8+s  
可见,参数被正确的选择了。 D/%b@Ls2ze  
"YdDaj</  
>sl1 cC  
dBD4ogo1  
\qK}(xq[  
八. 中期总结 +%cr?g  
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: 8d*<Aki?;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `'WY'\|C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 88+\mX;A#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oJz:uv8Pe.  
{1-CfQ0 8  
Stp*JU  
4|o{_g[  
(qc!-Isd~[  
5fDtSsW  
九. 简化 FoelOq6  
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。 V2sB[Mw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q17o5##x7  
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: 3M:B?2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (P52KD[A[  
  +-*/&|^等 Ok{:QA~#  
2. 返回引用。 )V =K#MCK  
  =,各种复合赋值等 CR|&VxA  
3. 返回固定类型。 kjKpzdbD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F8r455_W"  
4. 原样返回。 ?0)XS<  
  operator, < $?}^ 0R  
5. 返回解引用的类型。 @Y<ZT;J  
  operator*(单目) >*Z{@1*h  
6. 返回地址。 f8_UIdM7  
  operator&(单目) FSZoT!  
7. 下表访问返回类型。 Rb>RjHo S  
  operator[] %JH_Nw.P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &DhA$o"'  
  operator<<和operator>> s!RA_%8/>  
1AEVZ@(j7  
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。 M$hw(fC|m1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ..]X<  
M[3w EX^  
template < typename Left > D"XQ!1B%  
struct value_return ii] =C(e9  
  { ~^ 5n$jq  
template < typename T > 9QQ@Y}  
  struct result_1 CR PE?CRQF  
  { :W<,iqSCm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WHj4#v(  
} ; WuQ<AS=   
$j2)_(<A%Q  
template < typename T1, typename T2 > +mW$D@Pf  
  struct result_2 [^BUhm3a  
  { N~<}\0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; la{:RlW  
} ; W[Ew6)1T  
} ; AT'$VCYC(  
+jZg%$Q!#  
N#!1@!2BN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9^*YYK}%  
KGLhl;a  
下面我们来剥离functor中的operator() GyM%vGl 3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v.&*z48  
}eRG$)'  
return l(t) op r(t) kvVz-P Jy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r Q@o  
return op l(t) nZ+5@( *  
return op l(t1, t2) Zg f||,  
return l(t) op bRe*(  
return l(t1, t2) op S aq>o.  
return l(t)[r(t)] Dj&bHC5%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?-&D'  
c5+lm}R?  
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: yacGJz^f=  
单目: return f(l(t), r(t)); MxA'T(Ay  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^* v{t?u  
双目: return f(l(t)); "X}F%:HL  
return f(l(t1, t2)); mSw?iL  
下面就是f的实现,以operator/为例 w*kFtNBfU  
V~"d`j  
struct meta_divide f]65iE?x  
  { ewPdhCK  
template < typename T1, typename T2 > Bo(l!G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9NXiCP9A  
  { d?X6x  
  return t1 / t2; {h+E&u[zL  
} RKb3=} *C  
} ; m)2hl~o_  
wyEgm:Vt  
这个工作可以让宏来做: [!efQap  
-"fq34v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CKw)J}z  
template < typename T1, typename T2 > \ <Y'YpH`l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w3UJw  
以后可以直接用 |3o@I uGt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CPE F,,\  
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 )@|Fh@|  
(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。。。) =C2C~Xd  
PBnn,#  
69[k ?')LM  
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 zszx@`/3  
qfe%\krN{i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z`7C)p:  
class unary_op : public Rettype *fX)=?h56  
  { K1nwv"  
    Left l; J%B?YO,  
public : zQfxw?~A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yC$7XSr=  
-T6%3>h  
template < typename T > >{=RQgGy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YAG3PWmD  
      { Z6ex<[`I  
      return FuncType::execute(l(t)); ?kefRev<#h  
    } R6.#gb8^oS  
+34jot.!  
    template < typename T1, typename T2 > )BrqE uX@"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gnq~1p5^  
      { oob0^}^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j2n@8sCSO  
    } 0t0:soZ x  
} ; 2xj`cFT  
ts$UC $  
G\AQql(f4  
同样还可以申明一个binary_op H<?yG->  
55KL^+-~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > haK5Oe/cE  
class binary_op : public Rettype IsL/p3|  
  { :|Ty 0>k  
    Left l; \./2Qc,  
Right r; 8{ e 3  
public : ;S j* {  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^yZEpQN_  
I2Rp=L:z5  
template < typename T > tTamFL6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <a3XV  
      { Tr!X2#)A!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N^at{I6C  
    } KPqI(  
=MLL-a1  
    template < typename T1, typename T2 > s``L?9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oI/ThM`=q  
      { i*>yUav"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <3CrCEPC  
    } w;_=$L'H&G  
} ; 7NEn+OI4  
  {`  
Inoou 'jX  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +y(h/NcQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v[GHqZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %V/]V,w:*R  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 YT8`Vz$+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z2}b1#U?  
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。。。 r2w7lf66!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [%Xfl7;Wh  
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) np(<Ap r  
下面是修改过的unary_op $ 7!GA9Bn  
?^p8]Va%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Dh<e9s:  
class unary_op T]`" Xl8  
  { SO"P3X  
Left l; 1)ne-e  
  #Xly5J  
public : `6su_8Hno  
sJ=B:3jS0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {D< ?.'  
wl9icrR>  
template < typename T > rK wkj)  
  struct result_1 +=4b5*+qG  
  { HS9U.G>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1uMdgrJRR  
} ; #u^d3 $Nj  
39#>C~BOl  
template < typename T1, typename T2 > _L>n!"E/  
  struct result_2 X.qKG0i  
  { (ShJ!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4LLCb7/5lP  
} ; pDQ,v"  
^<-SW]x  
template < typename T1, typename T2 > Vo()J4L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xH uyfQLk  
  { ipG+qj/=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )&K%Me  
} Ns(F%zkm  
@}:(t{>;e7  
template < typename T > fJKOuFK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zT"#9"["  
  { ML-g"wv  
  return OpClass::execute(lt(t)); TuL( /  
} W#7c`nm  
`N+ P ,  
} ; TzJN,]F!M  
mMH0 o  
!WXSrICX[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /2(F  
好啦,现在才真正完美了。 t|%ul6{gz  
现在在picker里面就可以这么添加了: PH.v3 3K  
Zlhr0itf  
template < typename Right > aoN[mV '  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l]gf T&  
  { gqd#rjtfz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vSh)r 9  
} ::6@mFLR  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 NG ~sE&,7  
XOMWqQr|  
*RhdoD|a  
.E(Ucnz/  
q=U=Y n  
十. bind hE${eJQ| U  
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。 fqxMTTg@  
先来分析一下一段例子 ryP z q}#  
TQE_zOa:  
S3w? X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lU maNZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %?ad.F+7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :v`o="  
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。 gueCP+a_  
我们来写个简单的。 8}2 `^<U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: * -)aGL  
对于函数对象类的版本: oID, PB*9  
ZC"p^~U_e[  
template < typename Func > c)?y3LX  
struct functor_trait 7o3f5"z  
  { *"wsMO  
typedef typename Func::result_type result_type; Nsb13mlY  
} ; J c*A\-qC.  
对于无参数函数的版本: LvS`   
bA:abO  
template < typename Ret > SX#ATf6#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wXe.zLQ  
  { CKK8 o9W  
typedef Ret result_type; Y&nY]VV  
} ; :|bPr_&U$  
对于单参数函数的版本: {>#Ya;E  
@C#lA2(I4  
template < typename Ret, typename V1 > gwyz)CUkL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {.v+ iSM  
  { t5S S]  
typedef Ret result_type; h1xYQF_`Z  
} ; N]3XDd|q  
对于双参数函数的版本: d}1R<Q;F  
tG'c79D\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !U@[lBW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `J;_!~:  
  { x(A .^Yz  
typedef Ret result_type; GKX#-zsh79  
} ; IIzdCa{l  
等等。。。 ]'{<O3:7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z,vjY$t:/  
+]G;_/[2  
template < typename Func > ?(Nls.c  
struct func_return Xh5 z8  
  { QM=X<?m/,=  
template < typename T > 72aj4k]^  
  struct result_1 r!+)U#8  
  { r>V go):s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3/iGSG`  
} ; x@yF|8  
@AJt/wPk  
template < typename T1, typename T2 > N7XRk= J  
  struct result_2 Y:O%xtGi  
  { {=TD^>?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "~tEmMz  
} ; % %*t{0!H+  
} ; l&zd7BM9(  
a4?:suX$  
E=7~\7TE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J^U#dYd  
*g7dB2{  
template < typename Func, typename aPicker > > >p3#~/  
class binder_1 tcfUhSz,I  
  { uCx\Bt"VI  
Func fn; Pt E>08  
aPicker pk; R ~#\gMs  
public : f5AK@]4G  
AkGCIn3  
template < typename T > 9k1n-po  
  struct result_1 L0}"H .  
  { #,Rmu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w _n)*he)z  
} ; z"|^Y|`m  
tJc9R2  
template < typename T1, typename T2 > A>Js`s  
  struct result_2 C]82Mt  
  { Jjv, )@yo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9M<{@<]dm  
} ; d+$a5 [^9  
bX8Bn0#a+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +`zM^'^$  
-3A#a_fu  
template < typename T > ]*?qaIdqu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |:C=j/f   
  { !ce:S!P  
  return fn(pk(t)); 1qtu,yIf  
} in$Pk$ c  
template < typename T1, typename T2 > X2~>Z^, U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *:wu{3g}M`  
  { 0Db#W6*^  
  return fn(pk(t1, t2)); zgV{S Qo  
} Drz#D1-2  
} ; Z':}ZXy]  
- 3kg,=HU;  
x,pzX(  
一目了然不是么? L"9,K8  
最后实现bind npZ=x-ce  
qlO(z5Ak  
Z8Qmj5'[  
template < typename Func, typename aPicker > Ry8@U9B6,t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ex1bjM7  
  { |\J8:b> }  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w`q):yXX  
} wjDLsf,  
d H]'&&M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m z) O  
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。 D3N\$D  
6Dwj^e0  
十一. phoenix _Uc le  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Srg `Tt]  
x xWnB  
for_each(v.begin(), v.end(), a2/!~X9F  
( g^/  
do_ 3+rud9T  
[ adRvAq]mA  
  cout << _1 <<   " , " ]25 xX  
] lOYzo  
.while_( -- _1), 1*,f  
cout << var( " \n " ) '(4$h3-gv7  
) jNBvy1  
); EA8K*>'pv  
;b-Y$<  
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: /z9oPIJ=*  
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 h.(CAm%Y7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 # **vIwX-Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2Ck'A0d  
bd_&=VLTC  
0j@gC0xu)|  
template < typename Cond, typename Actor > <KlG#7M>  
class do_while eX;C.[&7;8  
  { v47Y7s:uQ  
Cond cd; ~RgO9p(dY  
Actor act; UsP1bh4  
public : \4zb9CxOZ  
template < typename T > O0[.*xG  
  struct result_1 5srj|'ja  
  {  #-r,;  
  typedef int result_type; l.NV]up +  
} ; QpbyC_:;$4  
c0h:Vqk-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?B7n,!&~  
9x$Kb7'F  
template < typename T > uY{V^c#mv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ziPE(B  
  { J0K25w  
  do @ W[LA<  
    { 8&+m5x S  
  act(t); sTv;Ogs.  
  } %iMRJ}8(7  
  while (cd(t)); jzt$  
  return   0 ; aAJ'0xnj  
} :!Ea.v  
} ; 5'*v-l,[  
4'9yMXR  
{kVhht]X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S&N[@G  
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。 VjsQy>5m  
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。 U (*k:Fw  
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。 kB:6e7D|[  
下面就是产生这个functor的类: 2?J[D7  
T-S6`^_L  
anxZ|DE  
template < typename Actor >  #4?Z|_j3  
class do_while_actor Twl>Pn>  
  { !A@Ft}FB  
Actor act; jr,j1K@_t  
public : OcWy#,uC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ` 9iB`<  
gK7bP'S8H  
template < typename Cond > St 4YNS.|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O{@m,uY  
} ; >AFX}N#  
:56f  
Ut|G.%1Vd%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -SO`wL NV  
最后,是那个do_ ,-({m'  
:70n%3a  
bUJ5j kZ)  
class do_while_invoker fiG/ "/u  
  { gN./u   
public : _\mMgZu  
template < typename Actor > %uA\Le  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }fzv9$]$  
  { rsSE*(T t  
  return do_while_actor < Actor > (act); )}`3haG  
} {6E&\  
} do_; VEUdw(-?s  
4Og&w]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )3 C~kmN7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JrZ"AId2  
最后来说说怎么处理break和continue >U?U ;i  
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。 rwYlg:  
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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