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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fe PH=C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H,`F%G#!`q  
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, lxb+0fiN  
-SZXUN  
yG\^PD  
wqB{cr}!  
  class filler 6yk=4l\  
  { 51j5AbFQ"  
public : )QYg[<e6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )[RLCZ  
} ; r(;oDdVc  
|S.G#za  
3qJOE6[}%  
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: /ivcqVu]  
_R&mN\ey5  
yO*~)ALb+  
NRu _6~^^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mM&Sq;JJ;  
[8|Y2Z\N  
~!UC:&UKo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ie{98  
Qt`hUyL  
/j l{~R#1  
]&6# {I-  
二. 战前分析 HS>(y2}'  
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。 xIu #  
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 Py*( %  
M)S(:Il6Xx  
/(IV+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8G$ %DZ $  
  /* --------------------------------------------- */  m(CW3:|  
vector < int *> vp( 10 ); j1{|3#5V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~C[p}MED  
/* --------------------------------------------- */  gGF]Dq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p3>(ZWPNV  
/* --------------------------------------------- */ n%'M?o]DF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TNe,'S,%  
  /* --------------------------------------------- */ Z9 X<W`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MzjV>.  
/* --------------------------------------------- */ $ N`V%<W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9U[Gh97Sf  
Qn= 3b:S-  
e_'/4 n  
9V&} %  
看了之后,我们可以思考一些问题: PdiP5S }/  
1._1, _2是什么? .T~<[0Ex+U  
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。 =k.:XblEe[  
2._1 = 1是在做什么? PWeCk2xH  
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。 sF9{(Us  
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。 +&hhj~I.  
cUW>`F( S  
_)|_KQQu  
三. 动工 BGM5pc (ei  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .*XELP=BT  
?88k`T'EI  
+;z^qn  
W P7RX|7  
template < typename T > ;R[  xo!  
class assignment O-m=<Fk> D  
  { 8Aq [@i  
T value; V{!fag  
public : MTBHFjXO  
assignment( const T & v) : value(v) {} k3[rO}>s  
template < typename T2 > u.v 5!G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #,dNhUV#  
} ; ?%RAX CK  
Bmx+QO  
w2*.3I,~)B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1{6BU!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment % 8c <C  
V11(EZJ/j  
NUxOU>f  
1.S7MSpTV  
  class holder 6 3TeTGp$  
  { Xjb 4dip  
public : 8yW8F26  
template < typename T > wyzx9`5~d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2n]UNC  
  { }YV,uJH[  
  return assignment < T > (t); !`kX</ha.  
} 7# >;iGuz  
} ; %v}SJEXF p  
0e./yPTT  
'XW[uK]w)  
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: >?Y)evW  
05sWN0  
  static holder _1; t<~WDI|AN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y{ & k`H  
:~uvxiF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yz<,`w5/6~  
而不用手动写一个函数对象。 V+\L@mz;  
nP]tc  
Q?"o.T';  
IZ){xI  
四. 问题分析 99QMMup  
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。 hz:^3F`>/&  
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。 0*e)_l!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oJ\)-qSf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (CUrFZT$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1Yr&E_5/  
N5W;Zx]  
五. 问题1:一致性 b5!\"v4c  
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?| NO$n-<ag  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PK&3nXF%4  
C\-Abq c  
struct holder FEOr'H<3x  
  { L >* F8|g  
  // +SM&_b  
  template < typename T > 9gu$vF]9!  
T &   operator ()( const T & r) const w$5~'Cbi  
  { :+ASZE.  
  return (T & )r; %62W[Oh5  
} $O\I9CGr$  
} ; cZ8lRVaWW  
|\HYq`!g%7  
这样的话assignment也必须相应改动: ~Te9Lq|  
WUC-* (  
template < typename Left, typename Right > `2WtA_  
class assignment ^Rel-=Z$B  
  { ^{ Kj{M22  
Left l; rTJ='<hIy  
Right r; wEQ7=Gyx  
public : M<Gr~RKmAn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V)pn)no'V  
template < typename T2 > #sHA!@ |  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m7~<z>5$  
} ; 0LX"<~3j  
 {J aulg  
同时,holder的operator=也需要改动: ;HKb  
4blw9x N  
template < typename T > ]m fI$p%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )^Ha?;TS  
  { iTX:*$~I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1\'?.  
} R1!F mZW8  
C]X:@^Hy  
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。 ^A&i$RRO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jwP}{mi*  
;q=0NtCS=4  
return l(rhs) = r; ^[UWG^d  
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。 $q"/q*ys  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B #[UR Z9S  
y15 MWZ  
template < typename Tp > [>P9_zID  
class constant_t $A4rdhvd  
  { jb~W(8cj  
  const Tp t; tEU}?k+:j)  
public : 8LI aN}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dwH8Zg$B  
template < typename T > T9s$IS,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P M x`P B  
  { d65fkz==A)  
  return t; y_s^dQe  
} <N4)X"s  
} ; *\-R&8  
asT/hsSNS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {2A| F{7>  
下面就可以修改holder的operator=了 Vxr_2Kra  
4$5d*7  
template < typename T > Dw%V.J/&o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2 }9of[  
  { (31ia"i%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c `[,>  
} V6c>1nZ  
a {4Wg:  
同时也要修改assignment的operator() 9s#Q[\B!  
^#6"d+lp  
template < typename T2 > &Zxo\[lP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |b BA0.yS  
现在代码看起来就很一致了。 4qd =]i  
)td?t.4  
六. 问题2:链式操作 # NoY}*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AX`>y@I  
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。 8+7n"6GY2/  
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。 tQrF A2F  
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。 rE&` G[(b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T<jo@z1UL  
P#0U[`ltK  
template < typename T > Moldv x=M  
struct result_1 A`5/u"]*D  
  { WfdM~k\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?{)sdJe  
} ; /Zzb7bHLK  
WxLmzSz{xD  
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: RJYB=y8l  
yLC5S3^1\"  
template < typename T > (Xak;Xum1  
struct   ref -a[[1  
  { [Iwb7a0p  
typedef T & reference; m L#%H(  
} ; lmsO 6=I4F  
template < typename T > 35;UE2d)<  
struct   ref < T &> x|7vN E=Q  
  { {?!0<0  
typedef T & reference; /k$H"'`j4  
} ; 'aN`z3T  
bu2@~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UY ^dFbJ  
_,"?R]MO  
template < typename T > )335X wA+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }L!%^siG_  
  { vp[;rDsIJ$  
  return l(t) = r(t); nDFF,ge;a#  
} ms(Z1ix^  
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。 u|.c?fW'3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EgYM][:UU  
M0B6v} ^H  
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 LH:M`\(DL1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \68x]q[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Dc1tND$X3g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2 cB){.E  
最后的布局是: <n+]\a97*  
                Add x5X;^.1Fr  
              /   \ >qqI6@h]c  
            Divide   5 ORc20NFy7  
            /   \ v^;p]_c~2  
          _1     3 T?DX|?2X  
似乎一切都解决了?不。 'j#J1 xwJ  
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。 oP"X-I  
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。 [|vE*&:uO  
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: y^iju(  
LH@xr\^  
template < typename Right > Q.b<YRZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'Nqa=_<WW  
Right & rt) const E7CeE6U  
  { ,Ky-3p>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bV3az/U  
} I7S#vIMXR.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .5tE, (<?  
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。 Uo~-^w}  
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。 dF`\ewRFn  
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。 +A!E 6+'  
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。 c; MF  
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? pA%Sybw+  
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: + Cf  
lMQ_S"  
template < class Action > <*Ex6/j  
class picker : public Action |e%o  
  { l>kREfHq!{  
public : v/s6!3pnl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =_"[ &^  
  // all the operator overloaded f Yt y7  
} ; D)_67w|u|  
`\pv^#5HV9  
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。 9>OPaL n  
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: W ZAkp|R  
'g@Yra&09  
template < typename Right > @[=K`n:n_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (v@)nv]U  
  { zK_+UT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 82>90e(CH]  
} iPuX  
1Z$` }a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K<g<xW*X  
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。 {\ P`-'C  
%x]8^vze  
template < typename T >   struct picker_maker Twi7g3}/jB  
  { r](%9Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =dp(+7Va  
} ; 1FPt%{s3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C||9u}Q<  
  { Hf#VW^  
typedef picker < T > result; 6F)^8s02h  
} ; $GI jWlAh  
Pw :{  
下面总的结构就有了: g,YJh(|#{  
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。 T`7HQf ;  
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。 oRALhaI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z=|NoDZ  
至此链式操作完美实现。 yPmo@aw]1  
~CRd0T[^  
PL}c1Ud  
七. 问题3 W74Y.zQ  
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。 M];?W  
WxrG o o^  
template < typename T1, typename T2 > g2|qGfl{C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kgl7l?|O  
  { &| guPZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6 o!*bWh  
} '  ~F  
q\r@x-&g+  
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: qx;8Hq(E[  
|u@/,x/t  
template < typename T1, typename T2 > zQ=c6xvm8  
struct result_2 gd,3}@@SH  
  { T!F0_<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5dNM:1VoE  
} ; Af`qe+0E  
?B5934X  
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?  <j<V{Wc  
这个差事就留给了holder自己。 gAPD y/wM  
    H[M(t^GM  
n{1;BW#H  
template < int Order > <8,,pOb  
class holder; qtI42u{  
template <> )/vse5EG+  
class holder < 1 > Ig{ 3>vB  
  { "rJJ~[Y  
public : x&4gy%b  
template < typename T > O'L9 s>B  
  struct result_1 $[*QsU%%  
  { CwL8-z0 Jn  
  typedef T & result; >69-[#P!  
} ; 6 *GR_sMm  
template < typename T1, typename T2 > Ks>l=5~v|  
  struct result_2 S5(VdMd"^  
  { iKVJ c=C  
  typedef T1 & result; t~0!K;nn  
} ; <} BuU!  
template < typename T > k7cM.<s!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QO;OeMQv%  
  { #<k L.e[  
  return (T & )r; G< _<j}=  
} Q&k1' nT5  
template < typename T1, typename T2 > -L6YLe%w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N0POyd/rL  
  { &9ZrZ"]  
  return (T1 & )r1; y~'h/tjM@=  
} \YZ7  
} ; d&x #9ka  
,ej89  
template <>  d  H ;  
class holder < 2 > x Rp;y*  
  { 4F=cER6l  
public : /qwl;_Jcf  
template < typename T > ">|G^ @|:A  
  struct result_1 ri?k}XnhX  
  { H~ `JAplr  
  typedef T & result; ^lP;JT?  
} ; +f"q^RIU  
template < typename T1, typename T2 > 6M^NZ0~J  
  struct result_2 ZdsYIRU#  
  { @GyxOc@6  
  typedef T2 & result; ~^<1k-  
} ; I8%Uyap{  
template < typename T > $eU oFa5A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5BAGIO<w  
  { =g3o@WD/G  
  return (T & )r; Z.$)#vM5  
} BufXnMh.  
template < typename T1, typename T2 > ;RUod .x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M7PG s-l  
  { D~T;z pS  
  return (T2 & )r2; l6~wm1vO  
} _rakTo8BY  
} ; C>=[fAr mO  
;Im%L=q9GL  
E},^,65  
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> >。 h( V:-D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (`cXS5R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PO@b9O  
J`d_=C?J  
return l(i, j) = r(i, j); ah2L8jN"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T? e(m  
2qgm(jo *y  
  return ( int & )i; y{k65dk-  
  return ( int & )j; `"s*'P398  
最后执行i = j; 3X:)r<  
可见,参数被正确的选择了。 k,h /B  
jnzOTS   
9=5xt;mEs}  
/!A?>#O&.  
/t|Lu@&:Xo  
八. 中期总结 y3Qb2l  
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: ,>Yl(=&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $GJuS^@%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &$NYZ3?9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /3KPK4!m  
|x+g5~$  
jxdX7aik  
NjH` AMGBT  
;%a  
Usl963A#'F  
九. 简化 CwdeW.A"j  
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。 h#~\-j9>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oU)Hco"_k  
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: 5i1E 5@~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Hpj7EaMZ_  
  +-*/&|^等 A?+cdbxJw  
2. 返回引用。 w^Atd|~gi  
  =,各种复合赋值等 ANuO(^  
3. 返回固定类型。 76eF6N+%}t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `3?5Z/,y  
4. 原样返回。 ,k |QuOrCh  
  operator, y}*J_7-  
5. 返回解引用的类型。 J>dIEW%u  
  operator*(单目) EGw;IFj)  
6. 返回地址。 ]y\Wc0 q  
  operator&(单目) _L% =Q ulu  
7. 下表访问返回类型。 pZ)N,O3  
  operator[] FByA4VxB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  \<u  
  operator<<和operator>> +cwuj  
8Xx4W^*_  
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。 aQHB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mhW*rH*m  
}Hy4^2B  
template < typename Left > /*1p|c^  
struct value_return ! z6T_;s  
  { 9$s~ `z)  
template < typename T > 4o3TW#  
  struct result_1 =Y {<&:%(  
  { _@@.VmZL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L]Dq1q8`  
} ; A/TCJ#>l  
CNl @8&R  
template < typename T1, typename T2 > wBI>H 7A  
  struct result_2 A/sM ?!p>_  
  { &HB!6T/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; | {Tq/  
} ; #5yz~&  
} ; HAmAmEc,  
FjV)QP H  
V/Q/Ujgg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ((AIrE>Rr  
BF/l#)$yK  
下面我们来剥离functor中的operator() `Rx\wfr}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %V|n2/O Y  
/2>.*H_2  
return l(t) op r(t) NnRX0]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &a!MT^anA~  
return op l(t) !X4m6gRaP  
return op l(t1, t2) CLgfNrW~  
return l(t) op E RjMe'q4  
return l(t1, t2) op k"F\4M  
return l(t)[r(t)] 2#Du5d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NCivh&HR  
dZ|x `bIgs  
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: $&X-ay o  
单目: return f(l(t), r(t)); Dg}$;PK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j@.^3:  
双目: return f(l(t)); Mhu|S)hn  
return f(l(t1, t2)); &P&VJLAe  
下面就是f的实现,以operator/为例 fL~@v-l#~  
![&9\aH  
struct meta_divide V*gh"gZ<  
  { PVaqKCj:6W  
template < typename T1, typename T2 > 5S 4 Bz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pEq }b+-  
  { in7h^6?I  
  return t1 / t2; 2" u,f  
} PW+B&7{  
} ; 0]xp"xOwW  
MW|R)gt  
这个工作可以让宏来做: +vIsYg*#2M  
cRv#aV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s"~3.J  
template < typename T1, typename T2 > \ O+"a 0:GM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3(`P x}  
以后可以直接用 rGlnu.mK^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n;LjKE  
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 'fPDODE  
(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。。。) j8W<iy  
0M!GoqaA  
m,)o&ix1  
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 NH<~B C]I  
W>(w&k]%B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t"?)x&dS  
class unary_op : public Rettype $]gflAe2  
  { Gq-~z mg  
    Left l; (,D:6(R7t  
public : Xi0fX$-,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g(dReC  
ej,R:}C%`  
template < typename T > Y)2#\ F   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rE%H NPO  
      { h_5CWQSi  
      return FuncType::execute(l(t)); O!P7Wu  
    } q!{>Nlk  
nh+Hwj#(x  
    template < typename T1, typename T2 > oSLm?Lu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uyvjo)T  
      { o(yyj'=(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Id=V\'$o  
    } ` <u2 N  
} ; @H$Sv   
PR7B Cxm  
sh*/wM  
同样还可以申明一个binary_op kS4YxtvB  
40G'3HOp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zEt!Pug  
class binary_op : public Rettype > D%  
  { ! ~tf0aY  
    Left l; Q5HSik4  
Right r; \_x~lRqJJ  
public :  54#P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  'Pxq>Os  
CU:HTz=  
template < typename T > g3f; JB   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QUDpAW  
      { NAOCQDk{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7^C&2k 5G  
    } iN_P25Z<r  
gYBMi)`RT  
    template < typename T1, typename T2 > v.hQ 9#:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $HCgawQ  
      { *U- :2uf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T+oOlug  
    } B!U;a=ia  
} ; [I}z\3Z %  
ueEf>0  
DFvGc`O4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "^)GnK +-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b[J0+l\!"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /=g/{&3[a>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Yl =-j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >[;L.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8erG](  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }WhRJr`a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) wVs"+4l<  
下面是修改过的unary_op _bt9{@)  
]Y@_2`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jVh:Bw  
class unary_op WF:4p]0~)  
  { V9jxmu F,  
Left l; p`EgMzVO,  
  xQl}~G]!  
public : &G?"I%Vw  
n6G&c4g<"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2@IL  n+#  
%cBOi_}}~  
template < typename T > iNc!z A4  
  struct result_1 N6`U)=2o>h  
  { iCCe8nK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]E)\>Jb  
} ; 'bsHoO  
C DoD9Hq,  
template < typename T1, typename T2 > `z$P,^g`  
  struct result_2 UyFC\vQ  
  { 4sW'pH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u%lUi2P2E  
} ; 5A<}*T  
vK`HgRQ(C  
template < typename T1, typename T2 > PpH ;p.-!d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GFju:8P?  
  { +o):grWvQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QN|=/c<U  
} mX!*|$bs  
sWB@'P:x  
template < typename T > :@a0h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w=3 j'y{f  
  { yFS{8yrRUU  
  return OpClass::execute(lt(t)); RR's W@  
} #c":y5:  
v+}${h9  
} ; :LlZ#V2  
A}}dc:$C  
6nR EuT'k  
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 yPY{ZADkQ  
好啦,现在才真正完美了。 g*`xEb= '  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q*M(d\Vs  
f:y1eLl3  
template < typename Right > M2c7 |  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .;qh>Gt  
  { R$66F>Jz^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xR8.1T?8  
} c{ +bY .J  
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。 y0ObcP.MA  
@WJ\W`P  
M< .1U?_#  
~mwIr  
QPh3(K1w^  
十. bind UvM4-M%2JN  
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。 \WbQS#Z9  
先来分析一下一段例子 DycXJ3eQ  
HVhP |+  
?>iUz.];t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /h{Rf,H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wOCAGEg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gFrNk Uqp  
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。 =9W\;xE S  
我们来写个简单的。  rV4K@)~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sH_, P  
对于函数对象类的版本: 3~V .  
Lis>Qr  
template < typename Func > 13w(Tf  
struct functor_trait 4T; <`{]  
  { $d!Vxm  
typedef typename Func::result_type result_type; O1)\!=& .  
} ; T ,jb%uPcE  
对于无参数函数的版本: sHMO9{[7H  
VumM`SH  
template < typename Ret > k#u)+e.'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D6|-nl  
  { 0xO*8aKT  
typedef Ret result_type; n\V7^N  
} ; /nuz_y\J  
对于单参数函数的版本: ,hT.Ok={36  
k`A39ln7wu  
template < typename Ret, typename V1 > -%gEND-AP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k<CbI V  
  { mF|KjX~s  
typedef Ret result_type; )7[#Ti  
} ; u"m(a:jQ  
对于双参数函数的版本: ^Il*`&+?P  
`C C=?E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &6 <a<S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GBWL0'COV  
  { UV0[S8A  
typedef Ret result_type; ,|}mo+rb-  
} ; V=% ;5/  
等等。。。 __FEdO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yN0`JI  
y22DBB8  
template < typename Func > m{?f,Q=u@  
struct func_return uwr7 .\7  
  { mo] l_'  
template < typename T > EApbaS}Up  
  struct result_1 5ya^k{`+ZO  
  { vp.?$(L^@/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ah_ >:x  
} ; 5%e+@X;j  
"}`)s_rt  
template < typename T1, typename T2 > S4[ #[w`=  
  struct result_2 Ie(.T2K  
  { _MLf58  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "om7 : d  
} ; 3)6-S  
} ; S*|/txE'~Y  
\!BVf@>p%  
1^E5VG1[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {jmy:e2  
3l41"5Fy&  
template < typename Func, typename aPicker > VN`fZ5*d~  
class binder_1 rQ_@q_B.  
  { 8.8t$  
Func fn; m&gB;g3:  
aPicker pk; ]d@>vzCO  
public : gGUKB2)  
XD|g G  
template < typename T > x: _[R{B  
  struct result_1 |*UB/8C^/!  
  { u4w!SD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z\A ),;  
} ; S#v3%)R  
YzQ1c~+  
template < typename T1, typename T2 > |\?u-O3  
  struct result_2 PnaiSt9p?r  
  { kaB4[u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #Xox2{~  
} ; FE&:?  
F;8Q`$n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q=fl!>P  
%dg[ho  
template < typename T > _"L6mcI6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -X~|jF  
  { u;-fG9xs  
  return fn(pk(t)); )Hmf=eoc  
} vno/V#e$WX  
template < typename T1, typename T2 >  e]1Zey  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^N|8 B?Vg  
  { C-;w}  
  return fn(pk(t1, t2)); SeDk/}/~e  
} Cp"7R&s  
} ; z|D*ymz*EY  
U4 \v~n\  
J;8 d-R5  
一目了然不是么? nWY^?e'S  
最后实现bind 7<;oz30G!L  
yG/!K uA  
= a60Xv  
template < typename Func, typename aPicker > -[ gT}{k!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BDWbWA 6  
  { 'u;O2$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _3yG<'f[Y  
} Z 9+fTT  
H4AT>}ri  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tLa%8@;'$  
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。 |oXd4  
v#/Gxk9eX  
十一. phoenix @|c])  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QR'#]k;>%  
w"s@q$}]8M  
for_each(v.begin(), v.end(), FZj>N(  
(  k-=LD  
do_ aW&)3C2-x  
[ p ZTrh&I]  
  cout << _1 <<   " , " >a<1J(c  
] .E}lAd.Mn  
.while_( -- _1), I"vkfi#=  
cout << var( " \n " ) ;ISnI  
) T TN!$?G3  
); 9"]#.A^Q*  
ucx02^uA  
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: %8tE*3iUF  
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 @|vH5Pi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }\?9Prsd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -;L'Jb>s76  
, i5_4  
WJnGF3G>  
template < typename Cond, typename Actor > ebQgk Y=  
class do_while :1>?:3,`  
  { @ gWd  
Cond cd; ngl +`|u  
Actor act; p|ink):  
public : Pa{  
template < typename T > f(Of+>   
  struct result_1 ' 1gfXC  
  { Wq1 jTIQ  
  typedef int result_type; R/ZScOW[  
} ; % ERcFI]G  
;: 2U}p^-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kY~4AH  
j/*1zu8Y  
template < typename T > *b. >  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YiDOV)  
  { '6 F-%  
  do =x\`yxsG  
    { 7*{f*({  
  act(t); L!If~6oD(  
  } ZhA_d#qH  
  while (cd(t)); @5S'5)4pB  
  return   0 ; Q7$o&N{  
} "a8E0b  
} ; .PUp3X-  
_V-KyK  
5o dT\>Sn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2H)4}5H  
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。 7PX`kI  
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。 , ,{UGe 3  
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。 1 &9|~">{C  
下面就是产生这个functor的类: @a?7D;+<  
5dj@N3ZX7;  
-{xk&EB^$5  
template < typename Actor > Nhjq.&  
class do_while_actor "+ou!YK+  
  { <ukBAux,D  
Actor act; >Q\Kc=Q|  
public : {7OHEArv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y"GNJtsL"  
n|~y >w4  
template < typename Cond > :-46"bP.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `x`[hJ?i  
} ; 2M-[x"\1/  
=Xh)34q  
@i1e0;\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &Vz$0{d5  
最后,是那个do_ 3S:Lce'f  
eyCZ[SC  
h^yqrDyJ  
class do_while_invoker `GCoi ?n7  
  { "tzu.V-  
public : GkIY2PD  
template < typename Actor > N7+L@CC6T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6QX m] <  
  { `OBzOM  
  return do_while_actor < Actor > (act); kt/,& oKI  
} Q!e560@  
} do_; ?BnU0R_r]  
v 3I^81  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \!-BR0+y;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "+F'WCJ-(*  
最后来说说怎么处理break和continue y>P+"Z.K%}  
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。 $oK&k}Q  
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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