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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t[>UAr1Vt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R2-F@_  
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, Uuu2wz3O0  
bo\Ah/.  
4OgH+<G  
E&y)`>Nq{  
  class filler ,f:K)^yD  
  { )?(Ux1:w)  
public : 9wldd*r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LDHu10l  
} ; 37a1O>A  
fd>{ UyU  
qAH^BrJ  
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: [Tbnfst  
Ti_G  
q@[F|EF=  
s=jYQ5nv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UhS:tT]7  
z|%Pi J ,  
,iP YsW]5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u_9c>  
C{uT1`  
a?r$E.W'&  
d!R+-Fp  
二. 战前分析 }Cw,m0KV/  
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。 PLs`Ci|`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X coPkW  
K)J_q3qo  
Tf]ou5|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e8xq`:4Y  
  /* --------------------------------------------- */ 6#CswSpS  
vector < int *> vp( 10 ); wW\@^5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [5p9p1@u{C  
/* --------------------------------------------- */ <Y}m/-sD5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +O 7( >a  
/* --------------------------------------------- */ H<i!C|AF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rY^uOrR>j*  
  /* --------------------------------------------- */ _h}(j Ed!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 67Pmnad  
/* --------------------------------------------- */ ,>6a)2xh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^"?a)KC  
Ii[U%  
vJ'22)n  
MjC<N[WO>N  
看了之后,我们可以思考一些问题: +CBN[/Z^i  
1._1, _2是什么? '{ =F/q  
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。 er3~gm  
2._1 = 1是在做什么? n8;L_43U  
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。 "*X\'LPs=  
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。 ig.Z,R3@r  
gtMR/P:S  
ms}o[Z@n  
三. 动工 EEZ~Bs}d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @PNgqjd  
i&6U5Va,G  
SQK82 /  
QlMLWi  
template < typename T > ?o+%ckH  
class assignment X+A@//,7  
  { -avxH?;?7  
T value; -d4 v:Jab  
public : XTF[4#WO  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZJ2 MbV.6  
template < typename T2 > ya~;Of5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KM[0aXOtv  
} ; Ir>4-@  
Gy):hGgN  
Sq,>^|v4&e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^rq\kf*]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y ]@JkF(  
oc,I, v  
!^F_7u@Q  
OV;VsF  
  class holder o[Qb/ 7  
  { F5x*#/af  
public : $<)]~* *K  
template < typename T > #|je m   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "!vY{9,  
  { %(&ja_oO  
  return assignment < T > (t); Wm-$l  
} *)w+xWmM3w  
} ; 6:%lxG  
"TaLvworb4  
r{r~!=u  
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: l9|K,YVW  
@R`6j S_gK  
  static holder _1; |Y}YhUI&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =C,DR4xh  
uZL,%pF3A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I>nYI|o1  
而不用手动写一个函数对象。 p : z ][I  
~x9J&*zxM  
u(1m#xr8$  
K!ogpd&X&  
四. 问题分析 ;0m J4G  
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。 c.LRS$o/j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^GM3nx$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,m`&J?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xV+\R/)x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ws`r\k]3J  
bf.+Ewb(  
五. 问题1:一致性 )?radg  
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?| +pT;; 9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d!T,fz/-.  
<7ANXHuSW  
struct holder 8i;drvf  
  { ZG H 7_K  
  // |Tmug X7  
  template < typename T > -a_qZ7  
T &   operator ()( const T & r) const /cdLMm:  
  { B=>Xr!pM!  
  return (T & )r; {~51h}>b#  
} ?+=,t]`!m  
} ; CZ] Dm4  
\ CcVk"/  
这样的话assignment也必须相应改动: Y{e,I-"{  
YY tVp_)  
template < typename Left, typename Right > ]5 ]wyDj  
class assignment 1S(oi  
  { :n~Mg{j3  
Left l; YG*<jKcX  
Right r; /o$6"~t  
public : *$VeR(QN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (L4C1h_]9  
template < typename T2 >  7Tr '<(A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J:uFQWxZ   
} ; /-lW$.+{?  
2.);OFk+  
同时,holder的operator=也需要改动: ?S=y>b9R  
B(71I;  
template < typename T > 7!`1K_v6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U%1M?vT/  
  { py~[M'p(H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4$2HO `@uN  
} j4@6`[n:  
/P[u vO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Tp~Qg{%Og  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7Y.yl F:  
Gz\wmH&rVz  
return l(rhs) = r; "3 2Ua3m:G  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3\ )bg R:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Yqu/_6wLx  
I`@>v%0  
template < typename Tp > gQhYM7NP{5  
class constant_t Qd3ppJn  
  { ~|{e"!(}  
  const Tp t; 9XS>;<"2  
public : g:c?%J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _q-k1$ o$  
template < typename T > J +Y?'"r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {}Afah  
  { 4|j Pr J  
  return t; A5}N[|z  
} 7we='L&R  
} ; <Z1m9O "sy  
5P);t9O6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (S=CxK  
下面就可以修改holder的operator=了 [e|9%[.V  
+r"fv*g"  
template < typename T > r5lPO*?Df  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~-yq,x  
  { "[_gRe*2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \H PB{ ;  
} UY\E uA9  
j->5%y  
同时也要修改assignment的operator() /GNm>NSK  
{*F8'6YQ$  
template < typename T2 > VB+_ kR6Zv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dHn,;Vv^6  
现在代码看起来就很一致了。 H7{kl  
_4lKd`  
六. 问题2:链式操作 0)vX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i Hcy,PBD  
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。 1R.6Xer  
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。 =@;\9j  
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。 N71%l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Fe 7 8YDx?  
;T!ZO@1X  
template < typename T > .T~Oc'wGo  
struct result_1 `q y@Qo  
  { r;zG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~#rmw6y  
} ; ?j8_j  
#.@D}7y5  
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: {%Q+Pzl.  
FCt %of#  
template < typename T > N<HJ}geC "  
struct   ref \q|<\~A  
  { b5%T)hn=  
typedef T & reference; SivJaY%  
} ; ~2 J!I^ J  
template < typename T > 6oR5q 4  
struct   ref < T &> T$Rf  
  { @B>pPCowa  
typedef T & reference; ]RI+:f  
} ; tNDv[IF  
;c#jO:A5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jH2_Ekgc;_  
:T/I%|;f  
template < typename T > kfs[*ku  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yT C+5_7  
  { mA\}zLw+r9  
  return l(t) = r(t); -j}zr yG-  
} ^" UZ.@sq'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 rIAbr5CG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zHQSx7Ow 5  
|il P>b  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^[hx`Rh`t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KyRcZ"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <3[0A;W=1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 te#Wv9x  
最后的布局是: m}sh (W5\  
                Add "VQ7Y`,+  
              /   \ -h,?_d>  
            Divide   5 sk~inIj-  
            /   \ yz^Rm2$f9  
          _1     3 oYrg;]H  
似乎一切都解决了?不。 /n8\^4{fP{  
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。 eIt<da<G?  
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。 ,^&amWey  
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: ")eY{C  
{1J4Q[N9m  
template < typename Right > h~u|v[@{J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cPPTGpqw  
Right & rt) const %@Nu{?I  
  { _'Hw` 0}s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Yp;?Zq9  
} Ew*SA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5T]dQ3[v4  
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。 d2X?^  
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。 6l& ,!fd  
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。 N<T@GQwkS  
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。 p?'&P!  
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? EEj.Kch}4  
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: wg]VG,  
@*-t.b2k  
template < class Action > U,7}VdO  
class picker : public Action &ZI-#(P  
  { dnCurWjdk  
public : 2[g kDZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0@kL<\u  
  // all the operator overloaded tYMPqP,1.  
} ; G]O5irsV  
yVgHu#?PM  
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。 kt7x}F(?<  
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!W0L`r  
##a.=gl  
template < typename Right > PUErvL t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'C) v?!19  
  { dK>sHUu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [Z;ei1l  
} puox^  
CI^s~M >  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #M@~8dAH}M  
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。 2 :wgt  
+P%k@w#<Z  
template < typename T >   struct picker_maker ]D[\l$(  
  { 4|;Ys-Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ew<_2Xy"<  
} ; C!)ZRuRv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6o4Y]C2W{1  
  { `\J,%J  
typedef picker < T > result; st)qw]Dn;Y  
} ; ( @V_47o  
8&yI1XM|  
下面总的结构就有了: ]EdZ,`B4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y% O^Zm1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z?u}?-b1\H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p4D.nB8  
至此链式操作完美实现。 Z{x)v5yh2V  
r+;k(HMY}[  
Y=t? "E  
七. 问题3 IZs&7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 J vq)%t8q>  
q7<=1r+  
template < typename T1, typename T2 > JJ9R, 8n6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ +h4i'  
  { a[p$e?gka  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .q1y)l-^Z  
} Po*!eD  
6Ta+f3V   
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: 6j95>}@  
Z<,Hz+  
template < typename T1, typename T2 > $gZiW8  
struct result_2 )!~,xl^j{}  
  { 9sI&d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Vh>|F}%E  
} ; *HB 32 =qD  
sR/y|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =J|jCK[r  
这个差事就留给了holder自己。 -ijzo%&qA  
    q3C  
e?FQ6?  
template < int Order > En)Ptz#0  
class holder; c\/-*OYr<  
template <> &XCP@@T  
class holder < 1 > e N v\ZR1  
  { Ve${g`7&  
public : <@[;IX`YN  
template < typename T > 9MH;=88q  
  struct result_1 $@O?  
  { c91^7@Xv  
  typedef T & result; ^VW]Qr!  
} ; ^4NRmlb  
template < typename T1, typename T2 > `Ns Q&G  
  struct result_2 w}#3 pU<<  
  { W?"l6s  
  typedef T1 & result; -v-kFzu  
} ; hnH<m7  
template < typename T > %|ClYr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w,up`W7,  
  { )B+R|PZ,  
  return (T & )r;  Na@;F{  
} T+aNX/c|>  
template < typename T1, typename T2 > LT>_Y`5>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  v\CBw"  
  { P3-O)m]jv  
  return (T1 & )r1; 8#g}ev@|u  
} R)ZzRz|/  
} ; $_;rqTk]g  
=+b>d\7xG  
template <> (X-( WMsqQ  
class holder < 2 > :*BN>*1^\r  
  { bq) 1'beW  
public : 1h(IrV5g  
template < typename T > -G@uB_Cs  
  struct result_1 EpKZ.lCU  
  { 0^\H$An*k  
  typedef T & result; .P7q)lj36h  
} ; _>]/.w2=  
template < typename T1, typename T2 > 7w" !"W#  
  struct result_2 '3U,UD5EG  
  { g!' x5#]n  
  typedef T2 & result; 7O k-T10  
} ; QI U%!9Y  
template < typename T > qTRP2rH,L&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |f$ws R`&  
  { v;5-1  
  return (T & )r; @%2crJnkS  
} $H.U ~  
template < typename T1, typename T2 > W( sit;O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {d'B._#i  
  { =WI3#<vDG  
  return (T2 & )r2; f/Y7@y  
} `>g\gaQ  
} ; dc4XX5Z  
COm^ ti-p  
#y7MB6-  
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> >。 RA!m,"RM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m*HUT V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Iurz?dt4w  
0S;Ipg  
return l(i, j) = r(i, j); S1)g\Lv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "k  
e@vZg8Ie  
  return ( int & )i; 5xnEkg4q4  
  return ( int & )j; n#WOIweInf  
最后执行i = j; `|"o\Bg<  
可见,参数被正确的选择了。 {yT<22Fl  
K%BFR,)g  
il{x?#Wrb  
5>CeFy  
Z ]ZUK  
八. 中期总结 Q2]7|C  
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: i=>`=. ~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J32{#\By  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qkc,93B3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^i WGGnGS  
v6aMYmenBH  
WTt /y\'6  
Vu~fF@ |  
\!uf*=d  
yJqDB$0  
九. 简化 ;YQ6X>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 FU}- .Ki  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b+ZaZ\-y |  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9S'\&mRl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HP3%CB  
  +-*/&|^等 n Zx^ej\  
2. 返回引用。 F3Vvqt*2  
  =,各种复合赋值等 e2;=OoBK  
3. 返回固定类型。 p{r{}iYI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SFsT^f<  
4. 原样返回。 G~*R6x2g  
  operator, CSm(yB{|pC  
5. 返回解引用的类型。 uSC I  
  operator*(单目) Ai)Q(]  
6. 返回地址。 ,<OS: ]  
  operator&(单目) vl%Pg !l  
7. 下表访问返回类型。 X/Fip 0i  
  operator[] ;4oKF7]   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =*y{y)B^g  
  operator<<和operator>> )5;|mV  
X)9|ZF2`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `wLmGv+V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Uf[Gs/!NV  
SnO,-Rg  
template < typename Left > J/vcP  
struct value_return Gn10)Uf8X  
  { N *n?hN  
template < typename T > bV@5B#] 2R  
  struct result_1 e7U9"pk  
  { .M\0+,%/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )7rMevF(xJ  
} ; 5hiuBf<  
VK4"  
template < typename T1, typename T2 > JlH5 <:#PN  
  struct result_2 cC,gd\}M  
  { 0L7^Vr)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L w/ZKXDU2  
} ; N sSl|m  
} ; l {\@+m  
FCYZ9L5uF  
t4iV[xl3F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 04z2gAo  
F8Z6Ss|v3  
下面我们来剥离functor中的operator() S#7.y~e\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X_I.f6v{  
?DJ,YY9P  
return l(t) op r(t) r\{; ~V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nHL(v  
return op l(t) z#| tl/aP9  
return op l(t1, t2) D#&N?< }  
return l(t) op .J|" bs9  
return l(t1, t2) op iW <B1'dp  
return l(t)[r(t)] V|dKKb[Lve  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KY;E.D`  
K<tkNWasQ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (z<& PP  
单目: return f(l(t), r(t)); C0Ti9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [5kaF"  
双目: return f(l(t)); mh`VZQ@  
return f(l(t1, t2)); V?Zvu9b&  
下面就是f的实现,以operator/为例 F%QVn .  
Y3I+TI>x  
struct meta_divide 1Q$Z'E}SK@  
  { )<jT;cT!&  
template < typename T1, typename T2 > 2myHn/%C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :ITz\m  
  { <)(STo  
  return t1 / t2; dmD ':1  
} C_Z[ul  
} ; X\1'd,V  
]"M4fA  
这个工作可以让宏来做: %.D@{O  
ve / Q6j{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N~ XzgI  
template < typename T1, typename T2 > \ nPUq+cXy]C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {*%'vVv+  
以后可以直接用 5 lC"10  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GVp2| \-L  
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 8V3SZ17  
(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。。。) K]q OLtc  
}3!.e  
5fBW#6N/  
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 hU `H\LE  
cS ;hyLd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9Kyr/6w4-k  
class unary_op : public Rettype q-}J0vu\K  
  { PF- sb&q  
    Left l; G}\E{VvWh  
public : l$Y7CIH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %-:6#b z  
8P'>%G<m  
template < typename T > Piz/vH6M}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?H3xE=<X  
      {  _D(F[p|  
      return FuncType::execute(l(t)); HtIM8z#/  
    } |L7 `7!Z  
(byFr9z  
    template < typename T1, typename T2 > '5eW"HGU]`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S-:l 60.  
      { T;}pMRd%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |S:St HZm  
    } h^bbU.  
} ; Ydu=J g5u7  
Qp${/  
sEL[d2oO  
同样还可以申明一个binary_op W$P)fPU'  
e p;_'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pUr.<yc&u  
class binary_op : public Rettype TP oP%Yj"  
  { 70m}+R(`  
    Left l; y_8 8I:O  
Right r; 810u +%fu  
public : t1.5hsp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uV*&a~  
pXCmyLQ  
template < typename T > 8fJ- XFK$:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0*8[m+j1  
      { y:Qo:Z~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (3"V5r`*;  
    } Ut8yA"Y~  
?E2/ CM  
    template < typename T1, typename T2 > }dE0WJcO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FbHk6(/)  
      { *}0g~8Gp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R b6` k^  
    } 0AFjO)  
} ; >e"CpbZ'  
-2mm 5E~N  
QE$sXP7 &u  
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 Hc4]2pf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cyG3le& +G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {v56k8uZ  
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。 <`a!%_LC [  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Bi)1*  
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。。。 Fmk, "qs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hIC$4lR~  
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) RpR;1ktF>  
下面是修改过的unary_op QkwBw^'_5  
{KE858  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $AUC#<*C  
class unary_op _bn*B$  
  { p^A9iieHp=  
Left l; 4r5?C;g  
  zN {'@B  
public : gz-}nCSi  
Y+sycdq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c63DuHA*C  
Y|g8xkI}XB  
template < typename T > Q'&oSPXSDd  
  struct result_1 p0UR5A>p  
  { Edc<  8-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  J O`S  
} ; Lt.a@\J'_  
jX!,xS%(  
template < typename T1, typename T2 > ,D3?N2mB  
  struct result_2 @]t}bF]  
  { ;zIAh[z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4}Y2 B$  
} ; :e`;["(,  
`\P#TBM  
template < typename T1, typename T2 > } O8|_d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A$Mmnu%  
  { N)03{$WM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $uF} GP_)  
} >Q#_<IcI  
lzN\~5a}  
template < typename T > AF>J8V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fn(KmuNA  
  { |[;9$Vn  
  return OpClass::execute(lt(t)); %%}U -*b  
} lO9ML-8C1  
aRdzXq#x  
} ; |vw0:\/ H  
Dx/BxqG6}_  
x-,+skZs  
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 u1xCn\  
好啦,现在才真正完美了。 +LCpE$H  
现在在picker里面就可以这么添加了: Lf{9=;  
/mX/ "~  
template < typename Right > _$]3&P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ] hGU.C"(  
  { $+!/=8R)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @-Tt<pl'L  
} 6LrG+p`  
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。 1WRQjT=o  
a.#`>  
UR44 iA]  
Ds? @ LE|  
}9<pLk  
十. bind $DeHo"mg7m  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8e:J{EG~  
先来分析一下一段例子 3,=97Si=  
oW3j|V  
I{U7BZy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gE]6]L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -'r4@='6}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t<wjS|4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 U,Ya^2h%  
我们来写个简单的。 HjAhz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (`\ DDJ[  
对于函数对象类的版本: }lt5!u~}  
,c<&)6FU]  
template < typename Func > S=B?bD_,c  
struct functor_trait SEa'>UG  
  { z{Z4{&M  
typedef typename Func::result_type result_type; 4u- mE  
} ; F_.rLgGY  
对于无参数函数的版本: CT,PQ  
Yl4XgjG  
template < typename Ret > Is1P,`*!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .\XFhOsa  
  { ^3"~ T  
typedef Ret result_type; /k8Lu+OJ  
} ; .}!"J`{ W  
对于单参数函数的版本: Z" j #kaXA  
p5`iq~e9  
template < typename Ret, typename V1 > LK\L}<;1V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yuIy?K  
  { Cw6\'p%l-\  
typedef Ret result_type; 0M=A,`qk  
} ; *?bOH5$@Nw  
对于双参数函数的版本: >G7dw1;  
E/[>#%@i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q@k/"ee*?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }z%fQbw  
  { tQ=3Oa[u  
typedef Ret result_type; 'EzKu~*  
} ; 'KvS I=$  
等等。。。  ac  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8J|2b; Vf  
QS7<7+  
template < typename Func > wW &q)WOi  
struct func_return hOFC8g  
  { O0^m_  
template < typename T > )Y4;@pEU  
  struct result_1 W]Bc7JM]T+  
  { #gW"k;7P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XhEZTg;  
} ; c8z6-6`i0  
6Qtyv  
template < typename T1, typename T2 > \f~m6j$D_  
  struct result_2 tb$I8T  
  { |wbXu:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kk.a9uKI}  
} ; Wo)$*?  
} ; Qa`+-W u8  
U{1%ldOJ%  
xB5qX7*.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p>#sR4d>  
Q1kZ+b&  
template < typename Func, typename aPicker > (\8IgQ{  
class binder_1 (KG2X  
  { X$r5KJU  
Func fn; +O$`8a)m  
aPicker pk; aSse' C<a  
public : R+sv?4k  
p1F{ v^  
template < typename T > y{>T['"@  
  struct result_1 l,fwF ua  
  { &{4KymB:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >]{{5oOQ>  
} ; /(oxK>*F  
K;8{qQ*  
template < typename T1, typename T2 > <C1w?d$9I  
  struct result_2 edai2O  
  { GVT| fE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6JgbJbUi  
} ; n4XEyCrD  
u@]rR&h`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "2 \},o9  
pTB1I3=.u  
template < typename T > CwjKz*'[g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d9iVuw0u<  
  { [n]C  
  return fn(pk(t)); Six2{b)p  
} xs 1V?0  
template < typename T1, typename T2 > P*|qbY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y3XR:d1cg  
  { }|UTwjquBD  
  return fn(pk(t1, t2)); u+lNcyp"MW  
} @[LM8 @:  
} ; nt:ZO,C:R  
:(Ak:  
HXm&`  
一目了然不是么? 3>>Ca;>$  
最后实现bind KzZfpdI92  
ilRPV'S^  
/'4]"%i%3  
template < typename Func, typename aPicker > -e\OF3 Td  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t5CJG'!ql  
  { .Te GA;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Skl:~'W.&|  
} b{BiC&3  
V= g u'~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (}RTHpD  
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。 lLur.f  
uS<og P  
十一. phoenix |F4)&xN\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !_q=r[D\  
&E]<KbVx  
for_each(v.begin(), v.end(), }0[<xo>K  
( HCKocL/]h  
do_ _BEDQb{"|  
[ x.9[c m-!  
  cout << _1 <<   " , " yxtfyf|9 '  
] w1EB>!<;tj  
.while_( -- _1), Zd| u>tn  
cout << var( " \n " ) C>Q|"Vf2  
) %H[~V f?d  
); e/uLBZ  
}#q0K  
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: DzbcLg%:W  
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 `z^50Vh|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hwQrmVwvP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mGpBj9jr1  
s"`Oj5  
(zPsA  
template < typename Cond, typename Actor > _Tf %<E  
class do_while \#v(f2jPF  
  { *:% I|5  
Cond cd; Z,-J tl  
Actor act; UGxF}Q  
public : %CZGV7JdA  
template < typename T > IL,iu  
  struct result_1 \'r;1W  
  { HHerL%/   
  typedef int result_type; hWiHKR]  
} ; e<{waJ1  
aA -j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bw)E;1zo  
=)#<u9 qqL  
template < typename T > Z6zLL   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [x%8l,O #l  
  { eNK6=D|  
  do y(*5qa<>  
    { {`Z= LLL  
  act(t); HqI[]T@  
  } Y=i_2R2e2  
  while (cd(t)); KGf@d*ZOMz  
  return   0 ; k$.l^H u  
} {z9,CwJan?  
} ; </B:Zjn  
%EYh*g{G  
gW?Hd/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tiy#b8  
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。 r3Kx  
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。 /g1;`F(MS/  
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。 T-\q3X|y/  
下面就是产生这个functor的类: v+i==vxg  
?k=)T]-}  
YkQ=rurE  
template < typename Actor > 9 ge'Mo  
class do_while_actor "^ aSONz  
  { NA YwuE-`  
Actor act; >_#A*B|  
public : ]D^zTl3=q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^U^K\rq 1u  
3*F|`js"  
template < typename Cond > K<k\A@rv8H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z1h6Y>j  
} ; -^*8D(j*  
]vuxeu[cu,  
djn<Oc`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t Kjk<  
最后,是那个do_ uG/b Cb+V  
KkJE-k*D+w  
Oiw!d6"Ovq  
class do_while_invoker V0bKtg1f?-  
  { !-7<x"avm  
public : >J,IxRGi  
template < typename Actor > bv``PSb3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A&d_! u>  
  { BA9;=orx  
  return do_while_actor < Actor > (act); CHdYY7\{  
} U4lAo  
} do_; QbYNL9%  
BPy pA $  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AY]rQ:I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )LL.fPic  
最后来说说怎么处理break和continue ;`Sn66&  
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。 ?U,XyxN  
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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