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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @'XxMO[Z!<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w&VMb&<  
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, cVk&Yp;[*  
b8o}bm{s  
/1OzX'5f  
JzI/kH~  
  class filler AXBf\ )[  
  { c0}* $e  
public : q3Tp /M.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I#?NxP\S  
} ; u^5X@ .  
98"/]ERJ  
iPoh2  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: n^kszIu~  
N!RkV\:X  
U5_1-wV  
eksYIQZ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !LDuCz -  
VEUdw(-?s  
3"9'MDKH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |^ K"#K  
[,_4#Zz  
X%1j-;Wr@  
AiMD"7 )c  
二. 战前分析 e(t,~(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^dc~hD  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -^a?]`3_v  
^#:F8D  
02|f@bP.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IG}`~% Z  
  /* --------------------------------------------- */ ~k}>CNTr  
vector < int *> vp( 10 ); %(72+B70R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =[X..<bW9:  
/* --------------------------------------------- */ /d<"{\o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YbX3_N&  
/* --------------------------------------------- */ zzq7?]D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XnBpL6"T`  
  /* --------------------------------------------- */ 1K<4Kz~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =Tdh]0  
/* --------------------------------------------- */ ?z "fp$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z@\r V@W5  
>=<qAkk  
yW3X<  
DBUhqRfl  
看了之后,我们可以思考一些问题: >%vw(pt  
1._1, _2是什么? !kzC1U  
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。 m@qM|%(0x  
2._1 = 1是在做什么? D'dE!CAUs  
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。 )T4%}$(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }4 p3m]   
( Lp~:p  
eh@6trzp=  
三. 动工 IYJS>G%*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rkp 1tv  
CTqAhL 4}  
Mo4#UV  
 p^=>N9  
template < typename T > UIpW#t  
class assignment BseK?`]U"  
  { uyd y[n\  
T value; vXdz?  
public : I(i/|S&^  
assignment( const T & v) : value(v) {} i{['18Q$F3  
template < typename T2 > OK=lp4X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8XwZJ\5  
} ; "X\|!Mxh  
X)-9u8  
.I6:iB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }7`HJ>+m)H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H<^*V8J 'w  
41pk )8~pt  
l~f>ve|  
BE&P/~(C  
  class holder I=N;F6  
  { aY/msplC  
public : d+ LEi^  
template < typename T > ."N`X\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Pc= S^}+  
  { kG =nDy  
  return assignment < T > (t); zjyj,jP  
} 6]GEn=t  
} ; ,I(PDlvtM  
t>04nN_@,s  
/ 7EeM{,~  
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: 5<%]6cx}  
-EwtO4vLJ  
  static holder _1; R @h@@lSf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1 \#n{a3  
-3YsrcJi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q&eUw<(F  
而不用手动写一个函数对象。 Hk65c0  
D.e4S6\&  
Ch`nDIne  
SC'F,!  
四. 问题分析 aFI?^"L  
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。 ZI<p%IQ   
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。 W*'gqwM&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Jk$XL<t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <Pg]V:=g'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \ 2Jr( ?U  
 (h"Yw  
五. 问题1:一致性 v-* CE[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +y+-~;5iv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {gSR49!Q  
i-Le&  
struct holder 0(owFNUBs  
  { 2r+@s g  
  // 6Y#-5oE u/  
  template < typename T > Vrz6<c-'B  
T &   operator ()( const T & r) const Q77iMb]  
  { NW}kvZ  
  return (T & )r; W#p A W  
} 7l-` k  
} ; PI"&-lXI-m  
?0Xt|  
这样的话assignment也必须相应改动: ` ]*KrY  
o=!3=2@dh  
template < typename Left, typename Right > hFC4CqBV  
class assignment .Yxx   
  { yPKDn.1  
Left l; vt;<+"eps  
Right r; 0:W*_w0Ge  
public : kNX(@f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :#M(,S"Qq  
template < typename T2 > UX-l`ygl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8]DN]\\o  
} ; mp_(ke  
|"[[.Adw9"  
同时,holder的operator=也需要改动: |51z&dG  
)^&,[Q=i  
template < typename T > Zi+>#kDV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~I0I#_$'P  
  { B_u+$Odo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &Wj %`T{  
} .x__X3P>\  
l}>gG[q!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /2,s-^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sje}E+{[  
w!NtN4>  
return l(rhs) = r; 3r=IO#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @Q"%a`mKH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /rd6p{F  
DzLm~ aF  
template < typename Tp > "%+C@>`(  
class constant_t %m'd~#pze  
  { }r&^*" 2=  
  const Tp t; 8-cB0F=j_  
public : ojO<sT:by  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -\;x>=#B  
template < typename T > ^>?gFvWB%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ez^U1KKOE7  
  { cdL$T6y  
  return t; ?YY'-\h?  
} GgH=w`;_  
} ;  A_: Bz:  
zosJ=$L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NQq$0<7.=W  
下面就可以修改holder的operator=了 GXC:~$N  
zJ42%0g  
template < typename T > JLT ^0wBB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rj"oz"  
  { _20nOg`o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #vJDb |z  
} &Y"u*)bm  
XW6>;:4k  
同时也要修改assignment的operator() PTe8,cD>  
&?(r# T  
template < typename T2 > YPAMf&jEF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H"4^  
现在代码看起来就很一致了。 `.+_}.m  
d$<HMs:o@  
六. 问题2:链式操作 #RoGyrLo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rlYAy5&  
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。 Q4 Mp[  
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。 C=}YKsi|R|  
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。 u"-q"0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *]%{ttR~  
X )d7y  
template < typename T > ysA~Nq@  
struct result_1 $b;9oST  
  { }p0|.Qu9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]}R\[F (_%  
} ; |`9POl=  
=LHE_ AA  
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: q4$zsw  
sHO6y0P  
template < typename T > Le"$ksu>  
struct   ref nG&= $7x^  
  { ]Y;E In  
typedef T & reference; 79<{cexP  
} ; L.bR\fE   
template < typename T > oDul ?%  
struct   ref < T &> Klh7&HzR  
  { m4(:H(Za  
typedef T & reference; '7Dg+a^x7  
} ; P?*$Wf,~n  
epi{Ayb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *M;!{)m?  
-~eNC^t;W  
template < typename T > !+& "y K@J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F*hOa|7/  
  { 1]#qxjZ~  
  return l(t) = r(t); -Cv:lJj  
} 3dNOXk, #  
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。 9mkt.>$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ',nGH|K.  
g@YJ#S(}  
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 %"V Y)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dK,j|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hZ!N8nWwNR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2'tZ9mK  
最后的布局是: ~p<o":k+Lv  
                Add }s{RW<A  
              /   \ 'E+Ty(ED5  
            Divide   5 0V ,R|Ln  
            /   \ l'T3RC,\  
          _1     3 0 } uEM_a  
似乎一切都解决了?不。 :P<} bGN  
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。 j K?GB  
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。 U'@eUY(Ov$  
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: @U'I_` LL  
%CJgJ,pk>  
template < typename Right > TO.?h!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~]BxM9  
Right & rt) const 6-U|e|e  
  { #p}I 84Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eAS~>|N#x  
} x9R_KLN:;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F,EcqM'f  
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。 M~7gUb|  
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。 #>C.61Fx  
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。 L31B:t^  
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。 i>i@r ;:|  
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? azKbGS/X  
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: k !Nl#.j  
bIt%KG{PY6  
template < class Action > ~|kre:j9  
class picker : public Action '0D2e  
  { }Wjb0V  
public : szN`"Yi){  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +xMK.*H]W  
  // all the operator overloaded 6 ?F F !x  
} ; =FQ]eb*  
:$ j6  
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。 .t|vwx  
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: XNkw9*IT  
5CH9m[S  
template < typename Right > ;o }pRC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vQ"EI1=7Z  
  { 4^(u6tX5|+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q]Q]kj2  
} qwJeeax  
pB;)H ii\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;*ebq'D([  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9MA/nybI  
vUh.ev0  
template < typename T >   struct picker_maker EeC5HgIU'C  
  { zk= 3L} C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @/i{By^C  
} ; |uVhfD=NG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A$ v Cm  
  { jrT5Rw_}q  
typedef picker < T > result; I@~hz%'  
} ; q@1!v  
} <; y,4f  
下面总的结构就有了: ^;4nHH7z-,  
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。 pv8"E?9,k  
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。 QWG?^T fi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SFAh(+t  
至此链式操作完美实现。 !^BXai/  
L9[? qFp  
] )D\ws)a9  
七. 问题3 kuq3QW<  
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。 Ld6j;ZJ';  
uSp=,2)  
template < typename T1, typename T2 > gK7j~.bb"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C*Avu  
  { +~mBo+ ,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l}B,SkP^  
} 2ijw g~_@  
!/O c)Yk  
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: 'zV/4iE=  
r168ft?c  
template < typename T1, typename T2 > l<0 BMwS8  
struct result_2 LQ pUyqR  
  { *+TIF"|1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U&#1qRm\h  
} ; #|`/K[.xd%  
>v^Bn|_/  
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? "P;_-i9O  
这个差事就留给了holder自己。 KIO{6  
    -:wC 920+  
P<yd  
template < int Order > \:ntqj&A|  
class holder; |mvy@hm  
template <> 6-C9[[g<  
class holder < 1 > -~T?xs0_  
  { R4=n">>Q  
public : 4{H>V_9zs  
template < typename T > |Q2H^dU'rQ  
  struct result_1 sxcpWSGA^  
  { bAv>?Xqa  
  typedef T & result; Z{nJ\`  
} ; xh Sp<|X_  
template < typename T1, typename T2 > &scHyt  
  struct result_2 ;i|V++$_  
  { %IGcn48J  
  typedef T1 & result; diN5*CF'~  
} ; F<y$Q0Z}  
template < typename T > J2VhheL`J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I8 Ai_^P  
  { $'!r/jV  
  return (T & )r; g@]G [(  
} ka3Jqy4[  
template < typename T1, typename T2 > sS#Lnj^`%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;\yY*  
  { > E;`;b  
  return (T1 & )r1; Wi]Mp7b  
} @WVpDhG  
} ; ImQ?<g8$  
X,d`-aKO\y  
template <> xFcJyjo^z  
class holder < 2 > S;[g0j  
  { KMZ:$H  
public : #:"F-3A0  
template < typename T > 7+';&2M)n~  
  struct result_1 c0M=T  
  { afY~Y?PJ<  
  typedef T & result; sE7!U|  
} ; L ;5uB2  
template < typename T1, typename T2 > R /J@XP  
  struct result_2 F.ml]k&(m  
  { 8+m;zvDSU  
  typedef T2 & result; $rFLhp}  
} ; +:@HJXwK  
template < typename T > H SEfpbh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L2:v#c()#)  
  { ;~Y0H9`  
  return (T & )r; P wL]v.:  
} d>@&[C!28  
template < typename T1, typename T2 > ],{b&\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *k$&U3=  
  { R<aF;Rvb5  
  return (T2 & )r2; J*s!(J |Q  
} V;$ME4B\{  
} ; $,R QA^gxW  
6rlafISvO  
h3y0bV[g=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 FWpcWmS`s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m":lKXpQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o>lk+Q#L @  
*|S.[i_7  
return l(i, j) = r(i, j); ^6Y4=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4L}i`)CmB  
j?sq i9#  
  return ( int & )i; )`5k fj  
  return ( int & )j; GZgu1YR  
最后执行i = j; ht _fbh(l  
可见,参数被正确的选择了。 O!#yP Sq?  
PScq-*^  
]A)`I  
;w,+x 7  
<:=}1t.Z  
八. 中期总结 zFVNb  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0c*y~hUVZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [:Kl0m7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?`R;ZT)U-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8!87p?Mz  
}c/p+Wo  
Uz(Sv:G  
6^ UQ{P1;  
M(>"e*Pi  
}T([gc7~  
九. 简化 Fljqh8c5  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2S'{$m)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m,U Mb#7Y  
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: .|=~x3mPw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HPM ggRs  
  +-*/&|^等 (80 Tbi~+  
2. 返回引用。 7P!<c/ E  
  =,各种复合赋值等 *7MTq_K(An  
3. 返回固定类型。   -58  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Wp!#OY1?  
4. 原样返回。 xD[O8vQE  
  operator, ux-puG  
5. 返回解引用的类型。 78'HE(*  
  operator*(单目) v5J% p4  
6. 返回地址。 U/2]ACGCN^  
  operator&(单目) *fs'%"w-  
7. 下表访问返回类型。 $ {29[hO  
  operator[] 8^bc4(H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r 334E  
  operator<<和operator>> %mLQ'$  
D vG9(Eh  
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。 3/+r*lv>X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P,.<3W"4i  
3q +C8_:  
template < typename Left > ,+`1/  
struct value_return !V|%n(O"  
  { frB~ajXK  
template < typename T > >,JLYz|</  
  struct result_1 $#|iKi<Y@j  
  { Skm$:`u;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .Z[Bz7  
} ; 46U?aHKW@|  
WO=X*O ne  
template < typename T1, typename T2 > G's >0  
  struct result_2 >e F4YZ"  
  { $:|z{p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Wz}DC7  
} ; Dw\)!,,i7U  
} ; y_aKW4L+  
gWlv;oq  
NI(fJ%U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 879x(JII  
O0|**Km\+  
下面我们来剥离functor中的operator() '3B\I#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cY&SKV#  
/{|<3CEe  
return l(t) op r(t) cM9z b6m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W*D]?hXU;  
return op l(t) 0MV^-M   
return op l(t1, t2) 3I|&}+Z6  
return l(t) op O3U6"{yJ)  
return l(t1, t2) op : z=C   
return l(t)[r(t)] ^Rgm3?7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6Xu^ cbD  
<>!Y[Xr^  
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: 8&q|*/2  
单目: return f(l(t), r(t)); 2|J>e(&akY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zGm#er E  
双目: return f(l(t)); "rnZ<A}  
return f(l(t1, t2)); y,I?3 p|S  
下面就是f的实现,以operator/为例 {Pi+VuLE  
}B-@lbK6)  
struct meta_divide  ;'^5$q  
  { EN OaC  
template < typename T1, typename T2 > ?fO 2&)r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) irqNnnMGEa  
  { cQ:Y@f 9  
  return t1 / t2; d[h2Y/AR  
} 'A#`,^]uLF  
} ; -c%K_2`  
)9(Mt _  
这个工作可以让宏来做: v=-8} S  
|~QHCg<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^F5Q(A  
template < typename T1, typename T2 > \ +59tX2@Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p([g/Q  
以后可以直接用 `O:ecPD4M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cP >MsUZWl  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )s @ }|`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) k91ctEp9>  
{Q/XV=  
H.sYy-_]F  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  C~C}b  
YA7h! %52)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ([Gb]0  
class unary_op : public Rettype j%|#8oV  
  { A6?+$ Hr  
    Left l; a}oFL%=?  
public : v37TDY3;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9*AH&/EXth  
y.KFz9Qv  
template < typename T > nEtG(^N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "rV-D1Dki  
      { YMlnC7?_ /  
      return FuncType::execute(l(t)); f:/[  
    } q7itznQSKc  
sbWen?  
    template < typename T1, typename T2 > BvXA9YQ3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]h]|PdN  
      { fSe$w#*I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /}%$fB  
    } p i ;,?p-  
} ; Idq &0<I  
BhO*Pfs  
3<5E254N  
同样还可以申明一个binary_op P>*B{fi^  
*aE/\b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Idy{(Q  
class binary_op : public Rettype R`)^eqB  
  { PEKU  
    Left l; 0?]Y^:  
Right r; $L~?!u&N  
public : J>H$4t#HX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i{#5=np H  
^jY'Hj.Bs  
template < typename T > RnvPqNs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oCl $ 0x  
      { QkEIV<T&)l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .@#GNZe  
    } 'qhi8=*  
\I! C`@0  
    template < typename T1, typename T2 > [M:ag_rm+f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z0Tpz2m  
      { z>\vYR$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m :6.  
    } (?9@nS  
} ; (\CT "u-  
7Wd}H Z  
3Kv~lo^  
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 D)XV{Wit  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G5C=p:o{/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) av}Giz  
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。 Y[(U~l,a+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1@xmzTC  
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。。。 Dy_ayxm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [?dsS$Y3  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) MLu@|Xgh  
下面是修改过的unary_op .ZV-]jgr  
_$&C$q$1y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M_<? <>|  
class unary_op V30Om3C  
  { {S+  $C  
Left l; 2j9+ f{ l  
  -y@# ^SrJ  
public : @-L4<=$J  
K2'Il[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =vd9mb-  
B+8lp4V9%  
template < typename T > K\bA[5+N  
  struct result_1 ,Pq@{i#  
  { 6~:eO(pK l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5$Q}Zxh  
} ; uBr^TM$k&  
XL10W ^  
template < typename T1, typename T2 > !foiGZ3g  
  struct result_2 DlD;rL=  
  { m2i'$^a#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~d9R:t1  
} ; W8@o7svrh  
uR;m<wPH,f  
template < typename T1, typename T2 > d*M:P jG@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C(4r>TNm  
  { 5{`a\;*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <k41j=d  
} Ct8}jg"  
u3[A~V|0=  
template < typename T > V|v KYEFry  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j'2:z#  
  { kMCg fL  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4!l%@R>O2  
} L}*s_'_e^>  
IP#?$X  
} ; 4s <|8   
AA&5wDMV>  
KF.d:  
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 `dGcjLs Iz  
好啦,现在才真正完美了。 q'% cVM  
现在在picker里面就可以这么添加了: a7Xa3 vlpO  
(8XP7c]5  
template < typename Right > \DgWp:|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cBGR%w\t%  
  { /x2MW5H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xDsB%~  
} A;ti$jy  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n _H]*~4F  
oMw#ROsvC  
3-%F)@n  
ML)5nJD  
x5Z(_hU  
十. bind 5N5Deb#V  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #rps2nf.j  
先来分析一下一段例子 v}>5!*  
0v"h /  
[VL+X^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ws_/F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O{Y_j&1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x&['g*[L0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >EJ`Z7E6  
我们来写个简单的。 "QV?C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZD`9Ez)5  
对于函数对象类的版本: (Y[q2b  
;_TPJy  
template < typename Func > vIK+18v7  
struct functor_trait UpoTXA D}k  
  { a6/$}lCq  
typedef typename Func::result_type result_type; v"~0 3-SX  
} ; Y6R+i0guz  
对于无参数函数的版本: =Felo8+   
iN]#XIQ%  
template < typename Ret > .!><qV g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IT5a/;J  
  { =D}]|ie  
typedef Ret result_type; (& =gM  
} ; =0" Zse,  
对于单参数函数的版本: 6M)4v{F  
1|Q-|jq`  
template < typename Ret, typename V1 > wq6.:8Or-]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q=}U  
  { j 56Dt_  
typedef Ret result_type; 9NPOdt:@  
} ; j_#oP  
对于双参数函数的版本: 2 yY.rs  
V39`J*fI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aEJds}eE6)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qz]g4hS  
  { M<KWx'uV  
typedef Ret result_type; rO;Vr},3\%  
} ; &i8UPp%  
等等。。。 Ic,V ,#my  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [$+N"4  
YYzl"<)c  
template < typename Func > 0)Wrfa  
struct func_return "^3pP(8;~  
  { +. `  I  
template < typename T > *(pmFEc  
  struct result_1 X61p xPa  
  { fg8"fbG`:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `~S ; UG   
} ; ~UhTy~jya  
`N,q~@gL  
template < typename T1, typename T2 > qyl9#C(a  
  struct result_2 +:#x!i;W8[  
  { rERHfr`OU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { :~&#D  
} ; }0(.HMiGj  
} ; J<'7z%2w  
nTd[-3o  
cf7UV6D g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S.$/uDwo  
JXa5snh{h  
template < typename Func, typename aPicker > 6_#:LFke  
class binder_1 ]= EYju@  
  { (uk-c~T!u  
Func fn; Tz"Xm/Gy  
aPicker pk; F4xXJ"vc  
public : $Z2Y%z6y  
4{Q{>S*h  
template < typename T > ivb?B,Lz0  
  struct result_1 zQNkjQ{mx  
  { Qe6'W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $QB~ x{v@n  
} ;  `[=3_  
]3/_?n-"`  
template < typename T1, typename T2 > {0t-Q k  
  struct result_2 &P,z$H{o@  
  { ZNX=]]HM<n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TODTR7yGo  
} ; m+ww  
; wpX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]?$e Bbt  
PAUepO_  
template < typename T > 4U1!SR]s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \F }s"#  
  { + yF._Ie=  
  return fn(pk(t)); `1T?\  
} 0:SR29(p1  
template < typename T1, typename T2 > !9/1_Bjv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )8rN   
  { -3)]IA  
  return fn(pk(t1, t2)); lNQ8$b  
} Q-qM"8I  
} ; 9:\YEs"  
km(Mv  
[!k#au+#c  
一目了然不是么? |~y>R#u8pm  
最后实现bind "iC*Eoz#.  
ktu{I  
a0]n>C`~  
template < typename Func, typename aPicker > E6f{z9y6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !4blX'<w  
  { sr*3uI-)L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _?+gfi+  
} j=Co  
Y\sSW0ZX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g3`:d)|  
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。 T,sArKBI  
iO 9fg  
十一. phoenix fF"\$Ny  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <A_LZi  
$<~o,e-4  
for_each(v.begin(), v.end(), FuKp`T-H  
( 9~En;e  
do_ )U~,q>H+ %  
[ Y~j )B\^{  
  cout << _1 <<   " , " 7a4b,-93  
] z TM1 e  
.while_( -- _1), b/I_iJ8t  
cout << var( " \n " ) *s"dCc  
) Pz/bne;=  
); X;hV+| Bo  
)<vU F]e~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,xJ1\_GI`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~ e4Pj`?=K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j> ?0Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "|\G[xLOaW  
u$"dL=s!  
C_RxJWka  
template < typename Cond, typename Actor > **%/Ke[  
class do_while k6p Xc<]8  
  { %p R: .u|  
Cond cd; :+G1=TuXw~  
Actor act; BfcpB)N&.K  
public : _I&];WM\  
template < typename T > w,<nH:~  
  struct result_1 xux j  
  {  bK7j"  
  typedef int result_type; sI7<rI.t){  
} ; 3V,$FS]  
4}4K6y<q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h]DS$WZ  
3%g\)Cs  
template < typename T > R43yr+p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^hpdre"  
  { /hojm6MM  
  do /]mfI&l+9  
    { 0&YW#L|J  
  act(t); aWG7k#nE  
  } ;~2RWj=-  
  while (cd(t)); y" (-O%Pe  
  return   0 ; aBH!K   
} OF4iGFw  
} ; 7u9]BhcFv?  
bpQ5B'9  
VdVUYp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y6>@zznk  
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。 DvBL #iC   
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。 XtJ _po  
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。 Q*W`mFul  
下面就是产生这个functor的类: AB!P(  
C6$F.v  
DRo?7 _  
template < typename Actor > ^F>C|FJ2  
class do_while_actor yc#0c[ZQu  
  { lji&]^1  
Actor act; X0h`g)Bbf  
public : th$?#4SbR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (iwZs:k-  
baD`k?](  
template < typename Cond > l(o#N'!j4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d3$*z)12`  
} ; {z4v_[-2CF  
yo#aX^v~y  
rv75R}.6R^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )} I>"n  
最后,是那个do_ )2Ru} -H  
N^)\+*tf1  
d)_fI*:f  
class do_while_invoker m0: IFE($  
  { 0/1Ay{ns  
public : YA";&|V  
template < typename Actor > KA=cIm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1ZUmMa1(  
  { Rl. YF+YH  
  return do_while_actor < Actor > (act); *A2D}X3s  
} =B0#z]qu  
} do_; [VD)DO5  
[>rX/a%c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =JqKdLH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *J ]2"~_.  
最后来说说怎么处理break和continue _{eH" ,(  
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。 sPu@t&$  
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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