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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CM<]ZG7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >H(i^z/c  
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, 6(]tYcC  
h G gx  
0dA7pY9  
Pt@%4 :&-h  
  class filler @HRC \OG  
  { ,ldI2 ]  
public : [,K.*ZQi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CT KG9 T  
} ; VOc8q-hK  
<&&SX;  
#6AFdNy  
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: |,#t^'S!  
ZAJp%   
ZunCKc  
VtzI9CD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vKq^D(&cl  
|o2sbLp  
7_.11$E=H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,g7.rEA  
a-"k/P#  
"V>R9dO{"!  
q}/WQ]p} <  
二. 战前分析 uKz,SqX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 i `s|,"0o  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 H;U)b{  
Mn$]I) $  
3m>+-})d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f'<Q.Vh<  
  /* --------------------------------------------- */ Mmo6MZ^  
vector < int *> vp( 10 ); Q\GDrdA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K,6b3kk  
/* --------------------------------------------- */ N0K){  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uQ=^~K:Z~  
/* --------------------------------------------- */ )J_\tv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 26dUA~|KJ  
  /* --------------------------------------------- */ S@}1t4Ls:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \S*$UE]uG  
/* --------------------------------------------- */ ,bM-I2BR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ly4s"4v  
`} m Q  
2+cNo9f  
{^ m(,K_  
看了之后,我们可以思考一些问题: kM'"4[,nz  
1._1, _2是什么? ~%/Wupf  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9U {y1}  
2._1 = 1是在做什么? \":?xh_H  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E]J:~H'Er  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 R g?1-|Tj  
AsPx?  
;>%~9j1C  
三. 动工 ui "3ak+F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'DCFezdf3  
0x11 vr!  
'=E3[0W  
uk9g<<3T  
template < typename T > Zes+/.sA}]  
class assignment Wxk x,q?  
  { Nrah;i+H\o  
T value; Gy,u^lkk:  
public : j7MO'RX`&  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9D 0dg(  
template < typename T2 > -UZ@G~K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]&ixhW  
} ; 7QVuc!V  
Uz608u  
O<j PGU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {/ LZcz[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9'DtaTmGW  
O1D6^3w  
h 6%[q x<  
K7e4_ZGI  
  class holder Y7GF$}%UL  
  { tp:\j@dB  
public : >tG+?Y'{  
template < typename T > ? b[n|^wS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C{Asp  
  { MlJVeod  
  return assignment < T > (t); (>=7ng^  
} YB)3X[R+0  
} ; E15vq6DKF  
~gI{\iNF/  
"o&HE@t  
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: BPqGJ7@  
[U8$HQ+x  
  static holder _1; 1z*kc)=JF8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b?Pj< tA  
-h-oMqgu(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,&7Wa-vf  
而不用手动写一个函数对象。 G\/"}B:(  
mmEp'E  
1/ZR*f a  
451'>qS  
四. 问题分析 ?-OPX_i_  
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。 =s}Xy_+:  
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。 joa5|t!D9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QM5 .f+/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 85|fyX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J4 tcQ  
BHj\G7,S  
五. 问题1:一致性 B|%tE{F  
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?| 02JoA+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zTo8OPr  
~u&|G$1!0  
struct holder U@Tj B  
  { -$<O\5cAQ  
  // ~|Z'l%<Os  
  template < typename T > s?3i) Ymr  
T &   operator ()( const T & r) const !umEyd@ "  
  { m"-[".-l-  
  return (T & )r; [9mL $;M W  
} @!Hr|k|  
} ; gVU1Y6.  
`nJu?5  
这样的话assignment也必须相应改动: Y\+KoR' ;  
!&] z*t  
template < typename Left, typename Right > oc{EuW{Ag  
class assignment [U\(G  
  { p" `%  
Left l; u>.y:>  
Right r; 0 nW F  
public : 99OD= pxQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7Bz*r0 9S  
template < typename T2 > ~VTs:h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y7U&Q:5'  
} ; 1;| LI?  
GZ }/leR  
同时,holder的operator=也需要改动: BRbV7&  
ohc1 ~?3b  
template < typename T > Bmo$5$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VjbG(nB?_  
  { WW "i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ad n|N  
} \&}G]  
jN/C'\Q L  
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。 Nm]% }  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (A/0@f1#  
S<6k0b(,_3  
return l(rhs) = r; S{p}ux[}=  
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。 .dq "k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N<JHjq  
vz`@x45K  
template < typename Tp > o*ANi;1]&B  
class constant_t 6ri#Lw  
  { 8 #oR/Nt  
  const Tp t; #Ogt(5Sd  
public : |$hgT K[L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Erb Sl  
template < typename T > ~U}Mv{ y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X QbNH~  
  { ;?IT)sNY  
  return t; EZ#gp^$  
} 8&}~'4[b[$  
} ; xRDiRj  
&K:' #[3V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #iis/6"  
下面就可以修改holder的operator=了 m/USC'U%  
A%ywj'|z  
template < typename T > *,#q'!Hq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IftxSaP  
  { +T_ p8W+j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o;J;*~g  
} [{F%LRCo-  
K 6pw8  
同时也要修改assignment的operator() t 6u-G+}  
4/wwn6I}G  
template < typename T2 >  Iao[Pyk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WPY8C3XO  
现在代码看起来就很一致了。 )teFS %  
%my  
六. 问题2:链式操作 T!( 4QRh[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ER|!KtCSM  
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。 aqQ o,5U>  
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。 d$1 #<-yP  
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。 Etmo7 8e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %"7WXOv&z  
n@B{vyy  
template < typename T > qw:9zYG}qW  
struct result_1 T_L6 t66I  
  { !p% @Deu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0#|7U_n  
} ; t*+! n.p  
 t.3 \/  
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: 0K3Hf^>m  
jmW^`%;7  
template < typename T > ~Q!~eTw  
struct   ref B!q?_[k,  
  { rycJyiw<-  
typedef T & reference; &|z544  
} ; '\4fU%  
template < typename T > \JU ~k5j  
struct   ref < T &> h=f6~5l5  
  { _O 52ai><b  
typedef T & reference; oMTY)`me  
} ; Ve:&'~F2 s  
PHkDb/HIx|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?Y`zg`  
A c:\c7M;  
template < typename T > *98Ti|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const di_gWE  
  { j6X LyeG7  
  return l(t) = r(t); j:?N!*r=  
} ` !kL1oUYE  
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。 7x+=7,BZd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FuMq|S  
~x+Ykq0  
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 Hs<n^fyf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e 2*F;.)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LV=^jsQ5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -R@JIe_28f  
最后的布局是: DB Xm  
                Add M7U:g}  
              /   \ 1E^{B8cm  
            Divide   5 m3%ef  
            /   \ LY1KQuY  
          _1     3 ftW{C1,U7  
似乎一切都解决了?不。 +G\0L_B  
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。 O2@" w23  
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。 Q2R-z^pd  
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: T+BIy|O  
ris;Iu^v0  
template < typename Right > xc *!W*04  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u S(@?m$  
Right & rt) const [#zE. TW  
  { JB'qiuhab  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <"NyC?b+G  
} _s@bz|yqw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (l;C%O7*  
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。 09x+Tko9;*  
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。 \vs%U}IrO  
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^[ r*  
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!l/`e%J  
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? <!hpfTz*  
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: <dJIq"){  
CMKhS,,o  
template < class Action > 9M0d+:YJ  
class picker : public Action +QQ YPEx+  
  { 1[[TB .xF  
public : hC|KH}aCR)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IE@ z@+\(  
  // all the operator overloaded G#g{3}dcK  
} ; rkP4<E-M  
q'fPNQg  
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。 Kd TE{].d  
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: ][ rTQt m  
e7hO;=?b'  
template < typename Right > tbRE/L<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v?%0~!  
  { eTT^KqE>&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +Gp!cGaAm  
} 1uY3[Z9S  
,?;sT`Mh)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5@CpP-W#  
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。 bA0uGLc  
xan/ay>  
template < typename T >   struct picker_maker &,_?>.\[<  
  { qU}lGf!dVn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U"/yB8!W  
} ; ,?t}NZY&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1riBvBT  
  { D@}St:m}  
typedef picker < T > result; HUD7{6}4  
} ; mC% %)F'Zf  
<?nB,U  
下面总的结构就有了: olHH9R9:  
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。 c-ttds  
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。 sio)_8tp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 } =xI3;7  
至此链式操作完美实现。 #%:`p9p.S  
?L8&(&1@VD  
.wM:YX'[G  
七. 问题3 !k%l+I3J[  
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。 Gmqs`{tc  
kf}F}Ad:%  
template < typename T1, typename T2 > A> J1B(up  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ny]'RS-  
  { D l4d'&!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kT>r<`rt  
} e!.7no  
Z={D0`  
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: B-B?Ff>  
r94j+$7  
template < typename T1, typename T2 > .jLMl*6%:  
struct result_2 &S9f#Ui  
  { 0zlM.rjEZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r.Y*{!t  
} ; 9"[!EKW  
%H 8A=  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |E"Xavi>  
这个差事就留给了holder自己。 }g%KvYB_  
    _ .-o%6  
u-8X$aJ  
template < int Order > )[e%wPu4e  
class holder; ZTN:|IKT  
template <> W\nHX I  
class holder < 1 > lNq:JVJ#\r  
  { Jslk  
public : uWJ#+XK.  
template < typename T > iMP*]K-O  
  struct result_1 E1$Hu{  
  {  5xG|35Pj  
  typedef T & result; M"k3zK,  
} ; D{Hh#x8Y  
template < typename T1, typename T2 > ^zBjG/'7  
  struct result_2 bE VO<x+  
  { '*o7_Ez-{  
  typedef T1 & result; .Z(S4wV  
} ; %s~NQ;Y  
template < typename T > N1D6D$s0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j;ff } b  
  { (#f m (@T  
  return (T & )r; r78u=r  
} }:,o Y<  
template < typename T1, typename T2 > NqQM! B]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NB|RZf9M  
  { 3K=q)|  
  return (T1 & )r1; kX ~-g  
} %igFHh?  
} ; GInZ53cQ  
*F26}q  
template <> .g6PrhzFbk  
class holder < 2 > Pg!;o= { M  
  { c+,7Zu!  
public : x>1iIpBv^  
template < typename T > aB$y+`f)@  
  struct result_1 ]Ssw32yn  
  { VJ~X#Q  
  typedef T & result; k"Z"$V2i  
} ; QN{}R;s  
template < typename T1, typename T2 > u7<qaOzs?  
  struct result_2 Sleu#]-  
  { *G2)@0 {  
  typedef T2 & result; (>!]A6^L~  
} ; BR&Qw'O%  
template < typename T > jc%{a*n"vr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :Y}Y&mA4  
  { dy2_@/T7  
  return (T & )r; pmow[e  
} (<d&BV-"  
template < typename T1, typename T2 > 'S%} ?#J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [*Aqy76Qa  
  { Yj^avO=;  
  return (T2 & )r2; 1sIy*z  
} QK``tWLIg7  
} ; L5-T6CD  
$'J6#Vs  
hJC p0F9O  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d'Ik@D]I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Xh7~MU~X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YJ$Vn >6Z  
+WU|sAK"  
return l(i, j) = r(i, j); IF36K^K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [5Y$L  
8osS OOzM  
  return ( int & )i; A;kw}!  
  return ( int & )j; >m2<Nl}  
最后执行i = j; z^a6%N  
可见,参数被正确的选择了。 ]RJb;  
Oet#wp/I  
#Vn>ue+?  
]]h:#A2  
Y^94iOk%T  
八. 中期总结 ?'ez.a}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5 CY_Ay\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P*0nT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OW63^wA`s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iSZctsqE  
-A-hxK*^  
</+%R"`  
!%Hl#Pv}  
(A]m=  
k+7M|t.?4  
九. 简化 R$T[%AGZ.  
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。 &k_wqV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =jV%O$Fx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f'zU^/$rf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xtIehr0{$I  
  +-*/&|^等 8XH|T^5  
2. 返回引用。 8f{}ce'E*  
  =,各种复合赋值等 quCWc2pXX  
3. 返回固定类型。 >^a"Z[s[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bD-/ZZz  
4. 原样返回。 TsFdy{/o*  
  operator, z[KN^2YS  
5. 返回解引用的类型。 53,,%Ue  
  operator*(单目) guUr1Ij  
6. 返回地址。 xT=kxyu  
  operator&(单目) eF8 aB?&"  
7. 下表访问返回类型。 z|DA _dG  
  operator[] 8[`^(O#\E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +/~\b/  
  operator<<和operator>> ;}>g1&q  
{!{7zM%u0C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 f,`}hFD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bWQORjnd8  
|qy"%W@  
template < typename Left > m`yn9(1Y[  
struct value_return 5|~r{w)9  
  { CyK$XDHa  
template < typename T > w /W Cj4`  
  struct result_1 fN"oa>X  
  { LL$,<q%(P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PgG |7='  
} ; [b k&Nd[  
B0oY]r6  
template < typename T1, typename T2 > s68_o[[E  
  struct result_2 i9EMi_%  
  { xv#j 593  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <zDw& s2  
} ; NW4 s'roP  
} ; 2YE]?!   
@DQ"vFj6<  
!k>H e*M}P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Lx:N!RDw  
lPFdQ8M  
下面我们来剥离functor中的operator() (15Yw9Mv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YqY6\ mo  
>NOYa3  
return l(t) op r(t) hRy }G'0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'd.@4 9  
return op l(t)  oRbYna?J  
return op l(t1, t2) MZP><Je&  
return l(t) op `Z7ITvF>  
return l(t1, t2) op SAll9W4  
return l(t)[r(t)] R&=GB\`:a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0h@%q;g  
0)`lx9&h  
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: #Hn yE+tD  
单目: return f(l(t), r(t)); H+#wj|,+\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @aD~YtL"n  
双目: return f(l(t)); a] wcA  
return f(l(t1, t2)); syN b0LR  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;&^"q{m  
R.YGmT'2  
struct meta_divide ^< /vbF  
  { >KClH'R2  
template < typename T1, typename T2 > A%m `LKV~@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J,=E5T}U^  
  { hTtp-e`   
  return t1 / t2; ='bmjXu  
} k+R?JWC:  
} ; yxP?O@(  
<9@]|  
这个工作可以让宏来做: +#JhhW Zj(  
? -F'0-t4%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QUw5~n ;-  
template < typename T1, typename T2 > \ UH^wyK bM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vS t=Ax3]  
以后可以直接用 np\Q&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tEX~72v  
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 e "adkV  
(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。。。) Z8dN0AqZ  
j5Wx*~@(  
YlcF-a  
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 v3JIUdU=P  
^57fHlw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cKYvRe  
class unary_op : public Rettype L{0OMyUA  
  { S5 nw  
    Left l; A-wxf91+:  
public : a=B0ytNm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5NF&LM;i(  
qCkg\)Ks5I  
template < typename T > *-!ndbf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H6JMN1#t$  
      { Jx9%8Ek  
      return FuncType::execute(l(t)); vzm4  
    } E|4XQ|B@  
2V"gqJHv  
    template < typename T1, typename T2 > 5GFnfc}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XK/@!ud"`  
      { (l P4D:X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,M h/3DPgE  
    } O/^w! :z'  
} ; dDn4nwH  
PRlo"kN  
2[YD&  
同样还可以申明一个binary_op taEMr> /  
f>+}U;)EF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iY'hkrw  
class binary_op : public Rettype JiLrwPex[  
  { @?=)}2=|?i  
    Left l; kJeOlO[  
Right r; U1|4vd9  
public : c^WBB$v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %=<NqINM[  
f -nC+   
template < typename T > tWOze, N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U?ic$J]N  
      { ?~Ed n-" Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  Y*}>tD;  
    } c_qy)N  
h16Nr x  
    template < typename T1, typename T2 > nN\XVGP,t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Ii.tTk  
      { nW%=k!''  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p33GKg0i+(  
    } vhEs+ j  
} ; }R5&[hxh4t  
Odtck9L  
,k!f`  
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 %R"/`N9R,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yaYt/?|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >`|uc  
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。 &2]D+aL|h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GO3YXO33  
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。。。 *-LU'yM6Yh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'htA! KHF  
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) '^(v8lCu  
下面是修改过的unary_op <~X6D?  
+<WT$ddK=5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KR(ftG'  
class unary_op d>98 E9  
  { BF [?* b  
Left l; :tG".z  
  K y2xWd8  
public : wXGFq3`  
1WN93 SQ=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LHz<=]?@  
W}_}<rlF  
template < typename T > HU+H0S~g  
  struct result_1 _rJ SkZO  
  { Z_~DTO2Qg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0i `Zy!  
} ;  +5mkMZ  
CscJy0dB  
template < typename T1, typename T2 > qm5pEort  
  struct result_2 1O7ss_E  
  { #R~NR8( z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k$_]b0D{4  
} ; Z|dZc wo  
F X2`p_  
template < typename T1, typename T2 > ;l?(VqX_E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NS;8&  
  { I_*>EA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ',j-n$Z^=  
} z))[Lg  
6lAo`S\)eX  
template < typename T > )9Ojvp=#r:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Pt\)"JA  
  { s9bP6N!,  
  return OpClass::execute(lt(t)); )II,HT-LY  
} cS7!,XC  
R_&z2I  
} ; 8|Y^Jn\p5u  
W3rvKqdw5  
Cjk AQ(9  
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 ;<<IXXKU  
好啦,现在才真正完美了。 S$On$]~\"  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2`m_"y  
@il}0  
template < typename Right > 6&0a?Xu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {[~,q\M[  
  { I|;#VejX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 94@!.11  
} yuX 0Y{:I  
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。 BniVZCct  
{~h\;>  
W)hby`k  
Sd6^%YB  
[KJL%u|8/  
十. bind /n:fxdhe  
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。 rNC3h"i\  
先来分析一下一段例子 ra2q. H  
)ixE  
)d`$2D&iY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !P3|T\|]+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M0 8Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oU?X"B9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 W^Y(FUy~  
我们来写个简单的。 W%cPX0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b7j#a#  
对于函数对象类的版本: lGhUfhk  
9Wrcl ai  
template < typename Func > 9 <m j@bI$  
struct functor_trait GqxK|G1  
  { b;l%1x9r  
typedef typename Func::result_type result_type; 1*jm9])#  
} ; @R{&>Q:.  
对于无参数函数的版本: cEu98nP  
cfS]C_6d  
template < typename Ret > nHjwT5Q+Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uu.Nq*3  
  { e)"cm;BJ^P  
typedef Ret result_type; Lr:K0A.Ch  
} ; xII!2.  
对于单参数函数的版本: oX ,M;;Yq  
i`L66uV  
template < typename Ret, typename V1 > {rLOAewr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;A!i V |  
  { +-d>Sl (  
typedef Ret result_type; Cz)D3Df^  
} ; T]2q >N  
对于双参数函数的版本: heA\6W:u&  
)wd~639U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +ETw:i9!?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C\D4C]/8  
  { 0fU>L^P_?  
typedef Ret result_type; =x>k:l~s  
} ; a@J :*W  
等等。。。 B.#0kjA}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u*`GIRfWT  
9t1_"{'N1  
template < typename Func > 74#@F{w  
struct func_return Lp=B? H  
  { DYK|"@  
template < typename T > ^XVa!s,d  
  struct result_1 $*R9LPpk+  
  { ZrS!R[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #cb6~AH  
} ; yl%F<5  
DmsloPB?_  
template < typename T1, typename T2 > qW^l2Jff  
  struct result_2 th,qq  
  { ^5}3FvW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =`H( `2  
} ; jN0v<_PJED  
} ; o+&sodt|`  
etVE8N'  
e>.xXg6Zn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +\chHOsw  
C@i g3fhV  
template < typename Func, typename aPicker > s2WB4U k  
class binder_1 'C<=bUM  
  { bT}WJ2}  
Func fn; mgWtjV 8  
aPicker pk; W+X zU"l  
public : 04t_  
u 36;;z  
template < typename T > S\m]ze  
  struct result_1 D=Y HJ>-wB  
  { jBbc$|O4SY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \ PqV|  
} ; uItKsu  
w5Xdq_e3  
template < typename T1, typename T2 > <T]kpP<lC  
  struct result_2 )FLpWE"e-  
  { ;r']"JmF,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [>86i  
} ; [tN/}_]  
WyETg!b[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e|P60cd /  
VrK5a9*^  
template < typename T > we9AB_y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jo@9f(hq  
  { X(\RA.64  
  return fn(pk(t)); t JP(eaqZ  
} y (A"g3^=  
template < typename T1, typename T2 > j3>< J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LmE-&  
  { A5b}G  
  return fn(pk(t1, t2)); 8TZe=sD~cr  
} g d-fJ._1  
} ; x@=7M'vr%  
~cjvo?)&e;  
DI\sq8J^  
一目了然不是么? Fwr,e;Z  
最后实现bind eMwf'*#  
r[x7?cXsW  
7Fp2=j  
template < typename Func, typename aPicker > X)~-MY*p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iu'yB  
  { JY,+eD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (hoqLL\}k  
} xjYFTb}!  
;z68`P-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =3'wHl  
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 -3(>P  
7o<RvM  
十一. phoenix ;/.ZYTD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~U|te_l  
_!C H  
for_each(v.begin(), v.end(), RjT[y: !  
( jv ";?*I6.  
do_ `xSXGI  
[ g;pFT  
  cout << _1 <<   " , " -vyC,A  
] I zT%Kq  
.while_( -- _1), k8TMdWW  
cout << var( " \n " ) Q%a4g  
) yWuq/J:  
); s5.2gu|"%  
QS_u<B  
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: o,-@vp  
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 GCoqKE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ])`F$S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H4N==o  
X:A\{^ ~  
>nxtQ  
template < typename Cond, typename Actor > d={}a,3?  
class do_while 7"NUof?i  
  { 7j Q`i;L}Y  
Cond cd; e|I5Nx2)  
Actor act; ,RZktWW_  
public : }7V/(K  
template < typename T > z)26Ahm TV  
  struct result_1 o|+tRl  
  { F~B8XUa3  
  typedef int result_type; xiI!_0'  
} ; (.c?)_G,  
yVL~SH|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #ua#$&p  
?@nu]~  
template < typename T > *VH1(E`hl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e\89;)  
  { C8?/$1|RL  
  do WIg"m[aIs  
    { NS1[-ng  
  act(t); ,MLPVDN*D  
  } G~JQcJFj  
  while (cd(t)); z|9 ^T@)  
  return   0 ; T<OLfuV  
} N5_v}<CN  
} ; [\!S-:  
gnv4.f:  
[L8gG.wy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3laSPih[.  
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。 PtHT>  
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。 7(jt:V6V  
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。 a}wB7B;,g  
下面就是产生这个functor的类: 6ugBbP +^  
'j.{o  
Rk'Dd4"m ,  
template < typename Actor > P=h2Z,2  
class do_while_actor = *sP, 6  
  { a7+BAma<  
Actor act; <Z vG&  
public : =q._Qsj?fu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o5)U3U1|  
A`@we  
template < typename Cond > f.,-KIiF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9+L! A  
} ; { "/@,!9rJ  
;{>z\6N  
gAE}3//  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eC1cE  
最后,是那个do_ '{J!5x?L^  
#hai3>9|B  
Hi ?],5,/  
class do_while_invoker E_h9y  
  { $, =n  
public : '?-GZ0oM  
template < typename Actor > Tkd4nRo~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MP T[f  
  { XpM#0hm  
  return do_while_actor < Actor > (act); t+vn.X+&  
} oV*3Mec  
} do_; X }^,g  
 @]A4{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {&/q\UQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4b4nFRnH  
最后来说说怎么处理break和continue b2Ct^`|M5  
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。 c=ZX7U  
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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