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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda " o 3Hd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j,9/eZRZ  
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, b?!S$Sxz  
+Y;hVc E9  
)lz)h*%#  
x|c_(  
  class filler Hj`\Fm*A  
  { cdGBo4  
public :  V_e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RU/SJ1wM"  
} ; I#]pk!  
6f t6;*,  
>Y\?v-^~;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: OwNo$b]h`  
@.)[U:N  
xzFQ)t&  
[wJ\.9<Oa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); / $s(OFbi#  
M^ e}w!U  
5yj#9H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \"L0d1DK)  
+T4}wm  
Q`;eI a6U  
OZz!8-|wE  
二. 战前分析 ^B}q@/KV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %<p/s;eu  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 5eyB\>k,  
QUZ+#*:s  
\hEIQjfi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qu'D"0  
  /* --------------------------------------------- */ bI(8Um6m  
vector < int *> vp( 10 ); <$Sl%DoS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O.\\)8xA  
/* --------------------------------------------- */ 4#:Eq=(W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Jk7 Am-.0  
/* --------------------------------------------- */ MZWv#;.]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8^_e>q*W  
  /* --------------------------------------------- */ fz8 41 <Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B~@Gfb>`'  
/* --------------------------------------------- */ .A_R6~::  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @SaxM4  
;n|%W,b-  
&m\Uc  
0ZLLbEfnPB  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2 J3/Eu  
1._1, _2是什么? q\gbjci  
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。 \~Ml<3Zd:  
2._1 = 1是在做什么? XIdC1%pr;  
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。 CvEIcm=t  
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。 > sQ&5-i  
L.JL4;U P  
\D]9:BNJ  
三. 动工 vSv1FZu*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bR:hu}YS  
O 9M?Wk :  
DWCf+4  
>M##q?.  
template < typename T > B[#n,ay  
class assignment W:9l"'  
  { AGO"),  
T value; V,8Z!.MG  
public : :>_oOn[_  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y%|dM/a`  
template < typename T2 > [7LdTY"Tl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D,lY_6=  
} ; 5Fj9.K~k  
Dbq/t^  
2|WM?V&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fU$_5v4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G+k wG)K  
vfXNN F  
&RI;!qn6(  
R9"}-A  
  class holder ]$s b<o .a  
  { rKT.~ZP\  
public : ">20`Mj8  
template < typename T > 3u+i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6-g>(g   
  { cq3Z}Cp  
  return assignment < T > (t); lk R^2P  
} Of$R+n.  
} ; TiG?r$6v%  
{X_I>)Wg  
qHo H h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &N+`O)$  
~_F;>N~  
  static holder _1; T (]*jaB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0*oavY*  
l%?4L/J)#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ylS6D  
而不用手动写一个函数对象。 guf*>qNr  
)^"V}z t  
K)+]as  
~t$ng l$  
四. 问题分析 {{>,c}O /  
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。 /eXiWasQ  
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。 n6M#Xc'JA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  s_+.xIZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F;kKn:XL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )`ixT)   
C@zG(?X  
五. 问题1:一致性 N^PkSf[)h5  
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?| @$;8k }  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =VT\$ 5A  
Qnt9x,1m_  
struct holder 6U$e;cr6  
  { 2Qh)/=8lM  
  // T\= #y  
  template < typename T > Zs-lN*u7.  
T &   operator ()( const T & r) const (\r^ 0>H  
  { /0fHkj/J=B  
  return (T & )r; 9vwm RVN  
} [F;\NJp6?^  
} ; mE>{K  
Tr|PR t  
这样的话assignment也必须相应改动: HVhd#Q;  
UugR  
template < typename Left, typename Right > K=}Eupn=  
class assignment v&d'ABeT  
  { 2mMi=pv9  
Left l; 3hje  
Right r; ?,+&NX3m  
public : 'jO8C2Th%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l]Xbd{  
template < typename T2 > B4*y-Q.*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xO<%lq`  
} ; !_~ /Y/M  
3^-R_  
同时,holder的operator=也需要改动: ~gOZ\jm}  
HY?#r]Ryt  
template < typename T > oOAkwc%)b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a\oz-`ESa  
  { S#HeOPRL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @'GPZpbvZ  
} F?6Q(mRl  
(NDC9Lls  
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。 J4U_utp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G51-CLM,  
7/k7V)  
return l(rhs) = r; /"m#mh L  
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。 ?z6K/'?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ],~[^0  
-1NR]#P'  
template < typename Tp > @g+v2(f2v  
class constant_t 0=t2|,}  
  { .J&89I]U  
  const Tp t; S'w}Ir  
public : Y  9z*xS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 05\0g9  
template < typename T > 3 |LRb/|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :D;pDl  
  { q #7Nk)<.  
  return t; f\Hw Y)^>  
} :A:7^jrhi  
} ; ,O:p`"3`0=  
1ah,Zth2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,Shzew+  
下面就可以修改holder的operator=了 wq!9wk9  
:hW(2=%  
template < typename T > tX@y ]"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _T~&kwe  
  { + ZiYl[_|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &2[Xu4*  
} L:mE)Xq2  
L;L_$hu)  
同时也要修改assignment的operator() 3O1Lv2)_  
2EN}"Du]mj  
template < typename T2 > Ui9;rh$1eU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I.|b:c xN  
现在代码看起来就很一致了。 ;L#RFdh  
B]}gfVO  
六. 问题2:链式操作 a}|<*!4zUQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9IrCu?n9b  
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。 Mqk|H~l5c  
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。 %[9ty`UE  
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。 MtF0/aT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lcy+2)+  
qwnVtD  
template < typename T > J kAd3ls  
struct result_1 9^N(s7s  
  { s|c}9/Xe)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OpU9:^ r  
} ; s'l|Ii  
\w1',"l`  
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: ?OoI6 3&  
.f;@O qU  
template < typename T > u*uHdV5  
struct   ref dn?'06TD  
  { p[At0Gc L  
typedef T & reference; `' EG7  
} ; qdKqc,R1{  
template < typename T > 3XQe? 2:<  
struct   ref < T &> 5 $$Cav  
  { X%JyC_~<  
typedef T & reference; ].aFdy  
} ; 0kls/^0,  
$)PS#ND&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |r?0!;bN0  
P O0Od z  
template < typename T > m$(OQ,E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mw-L?j0o[k  
  { W?P4oKsql*  
  return l(t) = r(t); 4${3e Sg_  
} _5(p=Zc  
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。 "$K]+0ryG<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4 x4[  
h)j#?\KYm9  
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 f?eq-/UR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w2/3[VZ}l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )K$xu(/K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hu"-dT;4]  
最后的布局是: 1|ddG010  
                Add ot! m=s  
              /   \ $3&XM  
            Divide   5 |wQ3+WN|  
            /   \ sKR%YK "A  
          _1     3 Fs=x+8'M  
似乎一切都解决了?不。 vkR ~nIp  
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。 {%^4%Eco  
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。 !;[cJbqnh  
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: a MFUj+^  
Oj_F1. r  
template < typename Right > aj .7t =^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )1@%!fr  
Right & rt) const /uDcJ1u66  
  { gM]E8%;{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (V'w5&f(L  
} WS.g` %  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vSoG] :1  
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。 N=T}  
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。 )8}k.t>'s  
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。 45< gO1  
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。 8f)pf$v`   
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? t98S[Z(-%+  
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: +_S0  
`/N={  
template < class Action > AS~!YR  
class picker : public Action %{:pBt:Z  
  { h <$%y(lP  
public : N `fFYO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4@<wN \'  
  // all the operator overloaded xE!0p EHd  
} ; 8@S]P0lk  
4tUt"N  
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。 n4 N6]W\5  
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: ZHeq)5C ;f  
6|3 X*Orn  
template < typename Right > NRT]dYf"z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M}CxCEdDB]  
  { !Yn#3c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dhJ=+Fz"w  
} D/4]r@M2c  
I!1+#0SG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iT O Y  
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。 $XMpC{  
l=Pw yJ  
template < typename T >   struct picker_maker ,2^A<IwR  
  { P,WQN[(+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <}8G1<QZ'.  
} ; S0:Oep   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k&f/f  
  { k2,`W2] ^E  
typedef picker < T > result; w{*V8S3h9  
} ; Mk973 'K'  
9h)8Mq+M  
下面总的结构就有了: F!/-2u5gF  
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。 *HGhm04F{  
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。 v+79#qWK|n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yuJ>xsM  
至此链式操作完美实现。 ' ;nG4+K  
o.Y6(o  
n$7*L9)(C  
七. 问题3 NW3qs`$-(  
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。 )flm3G2u  
\awkt!Wa  
template < typename T1, typename T2 > -Q?c'e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \QF0(*!!  
  { J:ka@2>|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |r)QkxdU,  
} V,'_BUl+x  
_j0xL{&&  
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: 9Hb|$/FD  
{.KD#W $5  
template < typename T1, typename T2 > P2C>IS  
struct result_2 a;-%C{S9r  
  { I\c7V~^hnG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2*#i/SE_  
} ; PN<Vqt W  
EfpMzD7/(  
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? Y}t)!}p$r  
这个差事就留给了holder自己。 XIZN9/;  
    *o:J 4'  
+_bxza(ma{  
template < int Order > JEWc{)4QD  
class holder; aot2F60J,  
template <> @V5i  
class holder < 1 > @H~oOf  
  { [UC_  
public : Iu`S0#+  
template < typename T > g.%} +5  
  struct result_1 s3Zt)xQ3  
  { v#<{Y' K  
  typedef T & result; .sM,U  
} ; x{K"z4xbI  
template < typename T1, typename T2 > xJU]py~o  
  struct result_2 y0&vsoT  
  { 6\I1J= C  
  typedef T1 & result; l Ib d9F  
} ; !]D`|HoW  
template < typename T > UQ7]hX9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dPf7o   
  { 7[mfI?*m  
  return (T & )r; 2cIKph  
} 5k Q@]n:<k  
template < typename T1, typename T2 > G%>[7]H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wq5}LO)  
  { F.1u9)   
  return (T1 & )r1; e?B}^Dk0i  
} C8T0=o/-`  
} ; p8@&(+z  
J` gG`?  
template <> V rx,'/IS8  
class holder < 2 > (y&sUc9  
  { B9$f y).Gp  
public : 'kY/=*=Q  
template < typename T > / j%~#@  
  struct result_1 TecMQ0 KD  
  { |mRlP5  
  typedef T & result; zn&ZXFgN  
} ; ePJ_O~c  
template < typename T1, typename T2 > qq<T~^  
  struct result_2 (U# Oj"  
  { 5p:BHw;%;  
  typedef T2 & result; IpSWg  
} ; YwF&-~mp7n  
template < typename T > |mHf 7gCX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ev7v,7`z  
  { (jj`}Qe3U  
  return (T & )r; <Z.{q Zd  
} !QbuOvw  
template < typename T1, typename T2 > 8HJ,6Lr;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U.I w/T-5  
  { vyJ8" #]qY  
  return (T2 & )r2; G8%VL^;O*5  
} qhcx\eD:?  
} ; G/(,,T}eG  
%D:VcY9OC  
S$$SLy:P  
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> >。 #Ktk["6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L97 ~ma  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T`Up%5Dk  
BN%cX 2j  
return l(i, j) = r(i, j); %*npLDi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z}\,rex  
6S_mfWsi  
  return ( int & )i; 3c,4 wyn  
  return ( int & )j; Q3&D A1b`  
最后执行i = j; 39 zfbxX  
可见,参数被正确的选择了。 U!uJ)mm  
E0fMFG^P  
~|O;Sdo=  
!u8IZpf  
S5ai@Ks f  
八. 中期总结 {,h_T0D^j  
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: N"G\ H<n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~]d9 J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JA9NTu(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k+P3z&e  
(hZNWQ0  
:):vB  
,]:< l  
a:UkVK]MP  
r4K9W9 0  
九. 简化 !9KDdU  
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。 mTWd+mx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |nnFjGC`~  
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: V V}"zc^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z8Y& #cB  
  +-*/&|^等 9{j`eAUZl  
2. 返回引用。 lZ[J1:%  
  =,各种复合赋值等 >4kQ9lXL  
3. 返回固定类型。 eZ[Qhrc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r2'K'?T3  
4. 原样返回。 w@Q~ax/  
  operator, l1]{r2g  
5. 返回解引用的类型。 <\Y(+?+uZ  
  operator*(单目) 41Q)w=hoN  
6. 返回地址。 hHVAN3e  
  operator&(单目) S,Q^M )$  
7. 下表访问返回类型。 S hy.:XI  
  operator[] .$W}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x"R F[ d  
  operator<<和operator>> X@tA+   
ocK4Nxs  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 JU5,\3Lz#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \ctzv``/n  
pKj:)6t"  
template < typename Left > ip}%Y6Wj  
struct value_return !> +Lre@  
  { %5KK#w "  
template < typename T > v@yqTZ  
  struct result_1 c!wRq4  
  { JBJ?|}5k4c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u?MhK# Mr  
} ; XP%_|Q2X  
7_qsVhh]$E  
template < typename T1, typename T2 > ',WJ'g  
  struct result_2 XP}5i!}}7=  
  { +$(y2F7|u-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wA/!A$v(  
} ; uuD2O )v  
} ; \I4Uj.'> \  
W?E,"z  
g4Dck4^!4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2W_[|.;'  
BCz4 s{F  
下面我们来剥离functor中的operator() er1X Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jCNR63/  
Nb_Glf  
return l(t) op r(t) mr G?5.7W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AI{0;0  
return op l(t) ^ /%Y]d$  
return op l(t1, t2) W|rAn2H  
return l(t) op *dBmb  
return l(t1, t2) op P{`fav  
return l(t)[r(t)] C Q iHk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hslT49m>  
lV 4TFt ,  
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: 7SYe:^Dx  
单目: return f(l(t), r(t)); d#bg(y\G|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %P<fz1  
双目: return f(l(t)); h,BPf5\S  
return f(l(t1, t2)); $t"QLsk0  
下面就是f的实现,以operator/为例 B= E/|J</  
4Y1^ U{A+  
struct meta_divide Vb JE zl  
  { { 6qxg_{  
template < typename T1, typename T2 > :PY8)39@K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9 4lt?|3=  
  {  (yd(ZY  
  return t1 / t2; #>lbpw  
} ( )ldn?v  
} ; 6}c!>n['  
o(l%k},a  
这个工作可以让宏来做: )AdwA+-x  
UCj+V@{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sIaehe'B  
template < typename T1, typename T2 > \ >Sk%78={R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d`$w3Hy  
以后可以直接用 +cmi?~KS*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <GQ=PrT|/  
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 WpE "A  
(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。。。) Xf7]+  
nC??exc  
eUCBQK  
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 7iM@BeIf  
+/mCYI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f!5w+6(  
class unary_op : public Rettype BU>R<A5h  
  { 4o@:+T:1  
    Left l; i-4L{T\K  
public : c>/7E-T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '3Fb[md54  
N:+EGmp  
template < typename T > a x;<idC}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B|9XqQ EI  
      { xmC5uT6L3M  
      return FuncType::execute(l(t)); N z=P1&G'  
    } 46\!W(O~y  
'4~I %Z7L  
    template < typename T1, typename T2 > a"g\f{v0AR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j%]sym  
      { R!X+-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gC kR$.-E  
    } &%/T4$'+Y+  
} ; Q\xDAOEL  
G O G[^T  
3bo [34  
同样还可以申明一个binary_op jll|y0  
;KmrBNF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i7YUyU  
class binary_op : public Rettype x*TJYST  
  { Ks(l :oUB  
    Left l; gy|o#&e]%  
Right r; s)-bOZi  
public : F,pKt.x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} la 0:jO5  
IFa~`Gf[  
template < typename T > xy&*s\=:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wzoT!-_X  
      { ta x:9j|~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Lrr(7cH,  
    } eIlovq/X  
LZs'hA<L  
    template < typename T1, typename T2 > oGg<s3;UND  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +eLL)uk  
      { }jWg&<5+z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M5_ t#[ [  
    } i 2uSPV!Tf  
} ; P;'ZdZ(SLu  
4:b'VHW.  
@PQd6%@  
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 7,alZ"%W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }K,3SO(:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9}fez)m:g0  
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。 e6{E(=R[M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H`q[!5~8  
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。。。 W.D>$R2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t pxk8Ys  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @uQ *$  
下面是修改过的unary_op eHd7fhW5  
-GB,g=Dk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RVs=s}|>*  
class unary_op psz0q|  
  { :+ 1Wmg  
Left l; $ZB`4!JxG  
  W* v3B.  
public : A>FWvlLw'm  
N Mx:Jh-YN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y!Io @{f  
q68m*1?y  
template < typename T > 7<B-2g  
  struct result_1 d:_;  
  { d1 kE)R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;/+U.I%z  
} ; ST g} Z  
"i*gJFW|  
template < typename T1, typename T2 > V(io!8,  
  struct result_2 Rs"G8Q9Q  
  { n)35-?R/M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0&2`)W?9  
} ; p_EM/jI,  
Wfc~"GQq4  
template < typename T1, typename T2 > uNw9g<g:V[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  H ="I=}  
  { inK;n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tAY{+N]f  
} .EH1;/  
I6@"y0I  
template < typename T > |~18MW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HGd.meQ  
  { 0plX"NU  
  return OpClass::execute(lt(t)); F>X<=YO0  
} pe3;pRh'  
),xD5~_=q  
} ; &"J;  
wg\ p&avvb  
\ptjnwC^O  
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 SN\c 2^#  
好啦,现在才真正完美了。 0O*kC43E_  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~ ^   
[/n@BK  
template < typename Right > $P%cdJT0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~$"2,&  
  { P4/~_$e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  j},i=v  
} Qj(ppep\U"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 G\V*j$}!  
nf1 `)tXG  
P$*Ngt  
Sw5-^2x0'  
/5j5\F:33  
十. bind R*S:/s  
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。 ;G3?Sa7+  
先来分析一下一段例子 s2 :Vm\  
x.] tGS  
E\;%,19Ob  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %yk_(3a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wQ@:0GJH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y%kZ##  
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。 u3pFH(  
我们来写个简单的。 b >k2@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C4|OsC7J  
对于函数对象类的版本: {B6ywTK\ `  
~(GN Y5  
template < typename Func > $ b53~  
struct functor_trait &`tAQN*Z  
  { 4udj"-V  
typedef typename Func::result_type result_type; S'hUh'PZ  
} ; *yjnC  
对于无参数函数的版本: /4+(eI7  
0 ]L   
template < typename Ret > ^M;#x$Y?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > # h4FLF_w  
  { ]6Awd A  
typedef Ret result_type; uI%7jA~@  
} ; BHZhdm@),  
对于单参数函数的版本: ;YW@ 3F-h  
VYO1qj  
template < typename Ret, typename V1 > lCl5#L9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w&Gc#-B  
  { }N$f=:iI  
typedef Ret result_type; EUQtl_h/H  
} ; [ K'gvLt1  
对于双参数函数的版本: k6RVP: V  
P+OS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > PiCGZybCA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D3P/: 4  
  { t4/ye>P &  
typedef Ret result_type; gw[Eu>I  
} ; n^O!93a  
等等。。。 ,u)jZ7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H6|eUU[&  
=adHP|S  
template < typename Func > IAq o(Qm  
struct func_return  Y#~A":A  
  { a'dlA da  
template < typename T > a_?b <  
  struct result_1 X?n=UebO^  
  { : T7(sf*!*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /S1/ZI  
} ; 5$N#=i`V  
e3~{l~ Rb  
template < typename T1, typename T2 > <'SS IMr  
  struct result_2 %9Z0\ a)[  
  { kw]?/s`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 150-'Q  
} ; N fG9a~  
} ; $uyx  
'=#fELMW  
U"+W)rUd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G :k'm^k  
6pbCQ q  
template < typename Func, typename aPicker > ,uPcQ  
class binder_1 $j<KXR  
  { voN~f>  
Func fn; LyWY\K a  
aPicker pk; *pv<ZF0>  
public : !Hl]&  
dIYf}7P  
template < typename T > 9!W$S[ABRB  
  struct result_1 oZ d3H  
  { ~ &Ne P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xz.Jmv  
} ; m|c [C\)By  
vgD+Y   
template < typename T1, typename T2 > GQ7uxdqWBQ  
  struct result_2 ~?HK,`0h>  
  { Y68A+ B.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qIsf!1I?  
} ; 6L$KMYHE  
4"(rZWv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Dd pcov  
,p#B5Dif/  
template < typename T > ,I x>.^|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >V27#L2:J  
  { |l+5E   
  return fn(pk(t)); 8B?U\cfa^  
} CW?Z\  
template < typename T1, typename T2 > h@G~' \8t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LSJ.pBl\X  
  { tO:JB&vO2  
  return fn(pk(t1, t2)); vszm9Qf  
} HdB>CVuh  
} ; }^&f {   
62zu;p9m  
m} s.a.x  
一目了然不是么? Rk3 bZvj3  
最后实现bind jga\Ry=nw  
9,`i[Dzp  
rVoV@,P  
template < typename Func, typename aPicker > T>rmm7F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V@#oQi*  
  { :,Y1#_\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~i>DF`w$  
} %\T,=9tD\  
K3[+L`pz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~h;   
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。 4dPTrBQ?  
d9;&Y?fp  
十一. phoenix &|#[.ti1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B#jnM~fJz  
nv@z;#&  
for_each(v.begin(), v.end(), k)S1Zs~G  
( 0 h!Du|?  
do_ L#byYB;E{  
[ *S:~U  
  cout << _1 <<   " , " 89(qU  
] pQ:^ ziwa3  
.while_( -- _1), 1Ng.Ukb  
cout << var( " \n " ) 6Uk+a=Ar  
) rVNx 2  
); b2UDPW  
YxJQ^D`  
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: :#^qn|{e  
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 u5k {.&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L4m Vk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4i)5=H  
zH}3J}  
5buW\_G)  
template < typename Cond, typename Actor > iiIns.V  
class do_while _Ik?WA_;  
  { bAZoi0LR  
Cond cd; kP&I}RY  
Actor act; e! *] y&W  
public : QTi@yT:  
template < typename T > 9Sxr9FLW~  
  struct result_1 6Qt(Yu*s  
  { [_(J8~ va  
  typedef int result_type; @NRN#~S,_]  
} ; $5JeN{B  
N knS:r&2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B=a+cT  
) bI.K[0^  
template < typename T > )/;+aDk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _) x{TnK  
  { fOHbgnL>  
  do &`l\Q\_[@  
    { B&6NjLV  
  act(t); =?6c&Z  
  } @9HRGxJ=}  
  while (cd(t)); : "| /  
  return   0 ; fc*>ky.v  
} 1#,4P1"  
} ; rxgSQ+G_  
9,INyEyAL  
B\RAX#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Zpkd8@g@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =eU=\td^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vYm:V:7Y2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Za{O9Qc?D|  
下面就是产生这个functor的类: /f1]U LmC:  
Q /4-7  
@c]KHWI  
template < typename Actor > {S{%KkAV  
class do_while_actor rzAf  {2  
  { 9Q4{ cB  
Actor act; A[+)PkR  
public : *HR pbe2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?K[Y"*y2  
M\m:H3[  
template < typename Cond > *gwlW/%Fz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9AVj/?kmU  
} ; MrHJ)x"hy  
Pl:4`oY3  
M=Ze)X\E*'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DlUKhbo$g  
最后,是那个do_ Q`9c/vPU  
UXBWCo;-  
mBErU6?X,A  
class do_while_invoker (`dz3 7@*  
  { B<SE|~\2  
public : $WIVCp  
template < typename Actor > {O2=K#J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =;0-t\w!  
  { 'r]6 GC8Z$  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z8$BgP  
} c36p+6rJk=  
} do_; 'z"vk  
/Y y)=~t{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p [C 9g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0 MK}  
最后来说说怎么处理break和continue )&1v[]%S  
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。 ^H.B6h?  
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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