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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0`Y"xN`'i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ky I~  
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, J=Hyoz+9  
bFsJqA.A  
:Hj #1-U  
x,UP7=6  
  class filler lf}%^od~6  
  { I\@`AU  
public : 9YY*)5eyD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t)hi j&wzu  
} ; 8y'.H21:;  
hE;BT>_dn  
|nmt /[  
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: q z8Jvgu?  
WB3YN+Xl3  
(lt{$0   
0,j!*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r>g5_"FL  
:(#5%6F  
`&i\q=u+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3o`c`;H%p  
_*CbtQb5  
="de+S8W  
LL+PAvMg  
二. 战前分析 a LJ d1Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @0-vf>e3-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 r*{`_G=1  
Q-Oj%w4e  
.q|k459oi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uLSuY}K0  
  /* --------------------------------------------- */ F~?|d 0  
vector < int *> vp( 10 ); .1 jeD.l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Kiq[PK  
/* --------------------------------------------- */ G rI<w.9X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l<:\w.Gl  
/* --------------------------------------------- */ #,9#x]U#v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 75;g|+  
  /* --------------------------------------------- */ J=b 'b%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #~[{*[B+  
/* --------------------------------------------- */ 3,1HD_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1u~a*lO}  
vQy+^deW  
:M8y 2f h  
#'BPW<Ob  
看了之后,我们可以思考一些问题: e'r-o~1eN  
1._1, _2是什么? lr]C'dD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]A:8x`z#F  
2._1 = 1是在做什么? #U.6HBuQa  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 vF)eo"_s*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 f<M!L> +M6  
\|CuTb;0  
WWT1_&0  
三. 动工 eU\XAN#@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  vUR gR  
=3dd1n;8>  
/Ow@CB  
6[-[6%o#z  
template < typename T > f dJ<(i]7W  
class assignment ~l]g4iEp  
  { US\h,J\Ju  
T value; d<[L^s9  
public : Z1{>"o:@  
assignment( const T & v) : value(v) {} &]pY~zVc  
template < typename T2 > w<Bw2c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZE9.r`  
} ; 1Cw HGO  
 F |aLF{  
+G)a+r'0Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <u/(7H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Hyi'z1  
d>V#?1$h  
&0]5zQ  
e m  
  class holder ^U##9KkP  
  { ] !n3j=*   
public : dSe d 6  
template < typename T > :*s@L2D6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1x8wQ/p|  
  { ]n3!%0]\  
  return assignment < T > (t); a'A<'(yv  
} FIUQQQ\3  
} ; [&kz4_  
rQosI:$  
wNU;gz  
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: J|vg<[  
k5Su&e4]]  
  static holder _1; mtdy@=?1Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hVAatn[  
~/XDA:nfL:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L|B! ]}  
而不用手动写一个函数对象。 J 5xMA-  
]LEaoOecu  
>P]gjYN  
UmY{2 nzY  
四. 问题分析 x5uz$g  
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。 2=fM\G  
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。 e}yF2|0FD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f}(4v1 T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aOGoJCt C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \ YF@r7  
$I*}AUp v?  
五. 问题1:一致性 y/Y}C.IWp)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| j!i* &  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M?sax+'  
z0 /+P  
struct holder h<3b+*wYJC  
  { 8iaMr278W  
  // hzr, %r  
  template < typename T > -c?x5/@3  
T &   operator ()( const T & r) const |Jd8ul:&e  
  { sx=1pnP9`  
  return (T & )r; ]rj~3du\  
} @NA+Ma{N  
} ; 9`/e= RL  
6AJ`)8HX  
这样的话assignment也必须相应改动: GBb8 }lx  
jy.L/s  
template < typename Left, typename Right > eC"e v5v  
class assignment 9_5>MmiB  
  { {z_cczJ-  
Left l; h SS9mQ  
Right r; ?GNR ab  
public : 02;'"EmP$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cI8\d 4/py  
template < typename T2 > qpe9?`vVX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0qFO+nC  
} ; HLDv{G'7  
P{K\}+9F   
同时,holder的operator=也需要改动: }rmr0Bh  
!O!:=wq  
template < typename T > 4K:Aqqhds  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %1k"K~eu  
  { 83V\O_7j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h='&^1  
} ?SYmsaSr5  
SHPDbBS  
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。 ^E \4`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Gq1C"s$4'  
\ky oA Z  
return l(rhs) = r; .R` _"7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 WNjG/U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cd^1E]O0{  
g/$RuT2U  
template < typename Tp > <Sd ef^  
class constant_t :dipk,b?n  
  { cy6YajOk7  
  const Tp t; ~u0<c:C^  
public : s~(`~Y4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F# 9^RA)9  
template < typename T > mnZfk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @Zhd/=2[  
  { Q1kM 4Up  
  return t; t 4M-;y  
} 9Ut eD@*  
} ; wU'+4N".  
_Ad63.Uq))  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N6BOUU]  
下面就可以修改holder的operator=了 L"1AC&~ u  
{C]tS5$Z  
template < typename T > TT;ls<(Lg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t&JOASYC  
  { 4!ZT_q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,V5fvHPH)8  
} )J yB  
+:aNgO#e8  
同时也要修改assignment的operator() ryz NM3  
2V; Dn$q  
template < typename T2 >  Uv<nJM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,bM):  
现在代码看起来就很一致了。 k]-Q3 V  
(u@X5O(a  
六. 问题2:链式操作 WCqa[=v)t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h c]p^/H  
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。 fWIWRsy%  
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。 M'X,7hZ  
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。 V#Y"0l+~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Mg}/gO% o  
M.qv'zV`xG  
template < typename T > 'O2/PU2_  
struct result_1 hfc~HKLC  
  { >bmdu \j5R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iM1E**WCtv  
} ; C^_m>H3b  
;ioF'ov  
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: 'F/uD 1;  
Xyz/CZPi  
template < typename T > H<nA*Zf2@R  
struct   ref x{G 'IEf  
  { h'vBWtMa  
typedef T & reference; s6}SdmE  
} ; <dXeP/1w`  
template < typename T > 5V/]7>b1  
struct   ref < T &> Dequ'  
  { b>#dMRK  
typedef T & reference; T.%yeJiE  
} ; ]w4?OK(j  
9R-2\D]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %'X7T^uE  
y>T>  
template < typename T > &b%2Jx[+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bl10kI:F  
  { Azr|cKu]  
  return l(t) = r(t); qf@P9M  
} k`z]l;:  
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。 )3 f\H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nHZhP4W  
6u`$a&dR'l  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2o1WXE %$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dd +lQJ c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rmWs o b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BT$Oh4y4  
最后的布局是: GlC(uhCpV  
                Add 3'0Jn6(  
              /   \ g2M1zRm;  
            Divide   5 Ty7 `&  
            /   \ r%$\Na''  
          _1     3 :>H{?  
似乎一切都解决了?不。 'w<^4/L Q  
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。 '0o^T 7C  
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。 c&h8Qk3  
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: Be^"sC  
:v$)Z~  
template < typename Right > 6p3cMJ'8y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,":_CY4(  
Right & rt) const ,I]]52+?4  
  { tqpi{e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0G Q8} r  
} 6g#E/{kQw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LN5q_ZvR  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 OJM2t`}_t  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Are0Nj&?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J*6B~)Sp@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xbHI 4A"Z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? SD@ 0X[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: w`M`F<_\:  
];=|))ky"  
template < class Action > 8$IUit h  
class picker : public Action OCCC' k  
  { KilN`?EJ  
public : Znh;#%n|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y9st3  
  // all the operator overloaded 9U )9u["DH  
} ; T@zp'6\H  
g]BA/Dw  
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。 nT}i&t!q8@  
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: Q{miI N  
\.P#QVuQ  
template < typename Right > :w4N*lV-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m?8o\|i,  
  { ;l < amB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *o(bB!q"c  
} g1l:k1\Ht  
G$CSZrP.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \-[ >bsg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 lKqFuLHwF  
4 &:|h  1  
template < typename T >   struct picker_maker =n@\m <  
  { W,!7_nl"u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i!(5y>I_  
} ; x~D8XN{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2<'ol65/c  
  { :eevc7  
typedef picker < T > result; R 4DfqX  
} ; :RBeq,QaO  
 >Af0S;S  
下面总的结构就有了: OKu~Nb*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Z\n^m^Z =  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 EF9Y=(0|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |;p.!FO  
至此链式操作完美实现。 4gmlK,a  
g2u\gR5  
yKm6 8n^  
七. 问题3 Nm%#rZrN~Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Uw3wR!:  
/pLf?m9  
template < typename T1, typename T2 > oBo |eRIt|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x7jFYC  
  { vuJEPn%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AOV{@ b(  
} _?I*:: I  
34_ V&8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <R_)[{ 7  
"%_T7 A ![  
template < typename T1, typename T2 > Q;nC #cg  
struct result_2 ''z]o#=^9  
  { ;!3: 3;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P1$D[aF9$  
} ; dAM]ZR<  
[ThAv Q_$  
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? L EFLKC  
这个差事就留给了holder自己。 S5UQ   
    GE !p  
W}%[i+  
template < int Order > 6%wlz%Fp  
class holder; "t-9q  
template <> W!+=`[Ff  
class holder < 1 > ;Uy}(  
  { G6JP3dOT  
public : 7$IR^  
template < typename T > r{Mn{1:O  
  struct result_1 ?papk4w  
  { )6o%6$c  
  typedef T & result; wuSotbc/  
} ; 6/" #pe^  
template < typename T1, typename T2 > `/B+  
  struct result_2 z+zEH9.'  
  { J*Cf1 D5!  
  typedef T1 & result; H"?Ndl:  
} ; IaO&f<^#o  
template < typename T > ~K(mt0T )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BV}sN{  
  { EDF0q i  
  return (T & )r; .%M80X{5~  
} <l eE.hhf.  
template < typename T1, typename T2 > ;Qc^xIPy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WQB V~.<Yv  
  { G%K&f1q%  
  return (T1 & )r1; xNLgcb@v>  
} q:vGGK^  
} ; wZKmU  
.4<lw  
template <> =gZA9@]W2  
class holder < 2 > M<Dvhy[  
  { N]\)Ok  
public : ^U,Dx  
template < typename T > Pw6%,?lQ  
  struct result_1 38:5g_  
  { {7_C|z:'p&  
  typedef T & result; &78lep  
} ; -uhVw_qq#  
template < typename T1, typename T2 > ^7=h%{ >=  
  struct result_2 >Dz8+y  
  { =hI;5KF  
  typedef T2 & result; TS=U%)Ik  
} ; 0E{DO<~  
template < typename T > s'Qmr s a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \i<7Lk  
  { v(, tu/  
  return (T & )r; R+.kwq3CED  
} vw-y:,5`t8  
template < typename T1, typename T2 > h&~9?B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2~V"[26t  
  { 6(ER$  
  return (T2 & )r2; k(@W z>aCv  
} ]a[2QQ+g  
} ; :0bjPQj  
z$M-UxY  
4`Jf_C  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J]Rh+@r.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lfr^NxOU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E;q+u[$  
>T{TE"XyO|  
return l(i, j) = r(i, j); JE<h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *R7bI?ow  
I<Mb /!TQ  
  return ( int & )i; oE0~F|(\1  
  return ( int & )j; i8f+woZL  
最后执行i = j; e-VGJxR  
可见,参数被正确的选择了。 7=&+0@R#/d  
;*=7>"o'`  
%CUwD  
=T)y(] ;M$  
@![1W@J  
八. 中期总结 TpdYU*z_Br  
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: 9`KFJx6D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b S'dXP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !HeQMz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2~ vvE  
+&E\w,Vq^  
{]dvzoE]  
K1&t>2=%  
_3#_6>=M  
$)KNpdXh  
九. 简化 SA%)xGRW  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 rMw$T=Oi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m9\~dD  
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: @CoUFdbz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vZ^U]h V  
  +-*/&|^等 7 ;2>kgf~  
2. 返回引用。 $6 4{Ff  
  =,各种复合赋值等 YtXd>@7  
3. 返回固定类型。 Oh,Xjel  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #5iwDAw:|r  
4. 原样返回。 $Yw~v36`t/  
  operator, 8>xd  
5. 返回解引用的类型。 Lg7dJnf  
  operator*(单目) ?D(aky#cyc  
6. 返回地址。 5'<a,,RKu  
  operator&(单目) NSq29#  
7. 下表访问返回类型。 'a:';hU3f  
  operator[] BA8!NR|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =F5zU5`i  
  operator<<和operator>> Tr;&bX5]H  
7g%\+%F I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nHU}OGzW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -<e_^  
/"^XrVi-  
template < typename Left > +k0UVZZX?  
struct value_return ?30pNF|  
  { ,D&-.`'E  
template < typename T > D z[ ,;  
  struct result_1 Ylgr]?Db*  
  { j+>N&.zs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .B'ws/%5\  
} ; m/< @Qw  
Pu'NSNT  
template < typename T1, typename T2 > K@{R?j/+  
  struct result_2 xqauSW  
  { d ]#`?}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [<>%I#7ulG  
} ;  @l&{ j  
} ; #vAqqAS`,  
gJg+ ]-h/  
M'T[L%AP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5v sn'=yN  
'aS: Azb  
下面我们来剥离functor中的operator() V >~\~H2Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Zv9%}%7p  
e2pFX?  
return l(t) op r(t) ~ NO7@m uw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1O1MB&5%  
return op l(t) -$,'|\Y  
return op l(t1, t2) Owv}lJ  
return l(t) op WHu[A/##']  
return l(t1, t2) op _:Jma  
return l(t)[r(t)] ll?Qg%V[t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Nk1p)V SC  
PO|gM8E1x?  
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: cE?p~fq<  
单目: return f(l(t), r(t)); 0W~1v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L(C0236r  
双目: return f(l(t)); f>m ! }F:  
return f(l(t1, t2)); #IJ6pg>K  
下面就是f的实现,以operator/为例 /03?(n= 3  
NL'(/|)  
struct meta_divide {s=c!08=  
  { ^S(QvoaQ  
template < typename T1, typename T2 > o@ L '|#e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :W+%jn  
  { )q[Wzx_ j<  
  return t1 / t2; $2a_!/  
} 6zGeGW  
} ; ]H<}6}Gd  
V|/N-3M  
这个工作可以让宏来做: ?.c:k;j  
6w_TL< S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U}l=1B  
template < typename T1, typename T2 > \ at\$ IK_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; urQ<r{$x0  
以后可以直接用 zXkq2\GHA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `9A`pC  
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 J6@RIia  
(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。。。) rmdg~  
fVi[mH0=+  
MOm+t]vq1  
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 474 oVdGx  
Bp4#"y2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l-SVI9|<0  
class unary_op : public Rettype 4y $okn\}i  
  { R''2o_F6  
    Left l; )r(e\_n  
public : s~c cx"HH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KbH|'/w  
6B}V{2  
template < typename T > G}aM~,v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X<f4X"y  
      { Ty*+?#`  
      return FuncType::execute(l(t)); n} ]gAX  
    } lQ4$d{m`  
Q,};O$h  
    template < typename T1, typename T2 > 4Vd[cRh2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gyU=v{].  
      { +KOhDtLMG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X9rao n  
    } 3w/z$bj  
} ; b$tf9$f  
GKG:iR)  
+Q"XwxL<6  
同样还可以申明一个binary_op qVvnl  
-WGlOpg0;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h|<;:o?yh  
class binary_op : public Rettype =!/T4Oo  
  { $MM[`^~  
    Left l; N5tFEV'G  
Right r; ]jR-<l8I-  
public : L\"eE'A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {#&D=7LP  
JtF)jRB0,  
template < typename T > 0QEcJ]Qb8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TjpAJW@-  
      { c57`mOe/b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xX8 c>p  
    } @2>ce2+  
]#rN z"  
    template < typename T1, typename T2 > ^Gi WU +`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'G`xD3 E3,  
      { ?gjkgCbC#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >VG*La' c  
    } q } (f9  
} ; 8A 'SMJi  
8sq0 BH  
V-"#Kf9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !.O;SG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %PPkT]~\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2Ic)]6z R  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 CYM>4C~>JW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +u lxCm_lV  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %iZ~RTY6 !  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qr~zTBT] E  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) P7 5@Yu(  
下面是修改过的unary_op gmOP8.g  
dd4^4X`j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ho!qXS  
class unary_op TnuA uui*  
  { EV;"]lC9  
Left l; {9~3y2:  
  Ctk1\quz  
public : I~-sBMm(w  
6~6 vwp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xSq+>,b  
)H&ZHaO,_  
template < typename T > }x_:v!G  
  struct result_1 {H 3wL  
  { ]=Wq&~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dX-j3lM:#  
} ; FQ/z,it_i  
i{r[zA]$  
template < typename T1, typename T2 > Z,>owoP4  
  struct result_2 (T.j3@Ko  
  { ixqvX4vv,B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |WgFLF~k  
} ; a24(9(yh  
+;q` A 1  
template < typename T1, typename T2 > raM{!T:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UUvR>5@n  
  { k7 Ne(4P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6hHMxS^o  
} ^vI`#}?  
w=~X6[+3  
template < typename T > mlz|KI~\F;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HrRw  
  { V\AF%=6}  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,X\qlT5C  
} T|5uywA|  
}RQHsS  
} ; )0=H)k0  
tHFUV\D;,  
EIOP+9zP  
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 C`8.8  
好啦,现在才真正完美了。 jTqE V(  
现在在picker里面就可以这么添加了: ) LohB,?  
6dRvx;d  
template < typename Right > OZe`>Q6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const - P4X@s_;  
  { 5&]a8p{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >ffQ264g=i  
} UxnZA5Lk*  
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。 pO2XQYhrY  
z%$M IC  
M2A_T.F=H  
sDkO!P  
TR:4$92:H  
十. bind WKq{g+a  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^KQZ;[B  
先来分析一下一段例子 :=K+~?  
:T#f&|Gg;  
Mp@dts/|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =3GgfU5k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~;oaW<"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e`?o`@vO,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 = @ 1{LF;  
我们来写个简单的。 hE +M|#o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =r~ExW}+  
对于函数对象类的版本: x, 'KI?TyQ  
>{"E~U  
template < typename Func > = @lM*  
struct functor_trait Uf|@h  
  { rW*[sLl3  
typedef typename Func::result_type result_type; 2Xv$  
} ; 6<YAoo  
对于无参数函数的版本: 2UTmQOm  
-LlS9[r0  
template < typename Ret > 1gX$U00:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k%;oc$0G-3  
  { 7<LCX{Uw  
typedef Ret result_type; K>#QC  
} ; tl=e!  
对于单参数函数的版本: u_Xp\RJ  
id>2G %Tx  
template < typename Ret, typename V1 > Crezo?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1#|qT7  
  { W O'nW  
typedef Ret result_type; QF$s([  
} ; (?[%u0%_  
对于双参数函数的版本: t~Q j$:\  
-CTLQyj)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a *nCvZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  wKbU}29c  
  { 8,)<,g-/=  
typedef Ret result_type; 0*KL*Gn  
} ; QH kjxj  
等等。。。 5GURfG3{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F1% ^,;  
wjHH%y  
template < typename Func > -.5R.~@  
struct func_return +*wo iSD  
  { GFvLd:p` [  
template < typename T > [*r=u[67F  
  struct result_1 cEGR?4z  
  { XM`&/)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B3E}fQm )  
} ; yB4eUa!1  
{3``B#}  
template < typename T1, typename T2 > j 5bHzcv  
  struct result_2 P6`LUyz3  
  { bj@f<f`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /wi/i*;A  
} ; &_'3(xIO  
} ; ~e686L0j  
EU'P U  
=Nr?F '<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q3[nS(#Z/=  
qU ,{jD$  
template < typename Func, typename aPicker > p &i+i  
class binder_1 MSe >1L2=  
  { AH^ud*3F  
Func fn; IB^vEY!`6_  
aPicker pk; jM>;l6l  
public : m:cWnG  
EfX,0NqT  
template < typename T > cEK#5   
  struct result_1 P9M%B2DQ6f  
  { *,,:;F^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }5}#QHF  
} ; [f]:h Ji  
!j9(%,PR  
template < typename T1, typename T2 > J$S*QCo  
  struct result_2 q,=YKw)*  
  { /mK]O7O7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A $l  
} ; }&^1")2t  
pbG v\S F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tQ)l4Y 8  
>KJE *X@s  
template < typename T > cea e~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n]3Z~HoZ  
  { :#=B wdC  
  return fn(pk(t)); m[hHaX  
} Q}1qt4xy*  
template < typename T1, typename T2 > -#r=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |wyua@2  
  { SfPtG  
  return fn(pk(t1, t2)); p@wtT"Y  
} y/"CWD/i  
} ; GYV%RD#  
rfV{+^T;  
B+2.:Zn6  
一目了然不是么? _Bhd@S!  
最后实现bind =P,pW  
K~~LJU3  
/pJr%}sc  
template < typename Func, typename aPicker > \+<=O`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d26#0Gt-4i  
  { f+2mX"Z[F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DK|/|C}6  
} G#6O'G N  
8Y;2.Z`Rz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g>{t>B%v^K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 j+2-Xy'  
g ~%IA.$c  
十一. phoenix Or-LQ^~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a,e;(/#\7  
U:8cz=#  
for_each(v.begin(), v.end(), "|/q4JN)7d  
( {T3wOi  
do_ X @X`,/{X  
[ PrF('PH7i  
  cout << _1 <<   " , " 3lgD,_&  
] x6Q_+!mnk  
.while_( -- _1), \psO$TxF=  
cout << var( " \n " ) fF. +{-.  
) +B4i,]lCx  
); :d@RN+U  
y4Nam87;/?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: VA%4ssy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6. vwK3\>~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4r9AUmJqw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8cj}9}k  
1(jx.W3  
|2I/r$Q  
template < typename Cond, typename Actor > MF +F8h>/  
class do_while x/%/MFK)>8  
  { _;:B@Z  
Cond cd; ^vTp.7o~5  
Actor act; .xtam 8@  
public : 4!Lj\.!$  
template < typename T > * K0aR!  
  struct result_1 ZsGJ[  
  { LqS_%6^  
  typedef int result_type; z/i&Lpr:  
} ; }L>0}H  
Q1x=@lXR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3&B- w  
(>gb9n  
template < typename T > isz-MP$:K5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {-yw@Kq  
  { YyC$\HH6  
  do >FL%H=]  
    { Tlk!6A:  
  act(t); *++}ll6  
  } svMu85z  
  while (cd(t)); B8zc#0!1  
  return   0 ; ` bZgw  
} ^C;ULUn3  
} ; |43Oc:Ah+  
i \@a&tw  
D*ZswHT{y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3u9}z+q  
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。 l)Mi?B~N  
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。 ](z*t+">  
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。 ;6*$!^*w  
下面就是产生这个functor的类: ne=CN!=  
Bu4@FIK!C  
j_SUR)5  
template < typename Actor > | zOwC9-6  
class do_while_actor aX.//T:':?  
  { tQ`|MO&o  
Actor act; H1$n6J  
public : l <yYfGO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iO}KERfU  
1}OM"V  
template < typename Cond > @Z Dd(xB&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ccy q~  
} ; cPX^4d~9  
{6>$w/+~  
*Z3b6X'e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yER  
最后,是那个do_ Nu+DVIM  
`{Fz  
[$Jsel<T=  
class do_while_invoker 0+KSD{  
  { 2Vx x  
public : >*$Xbj*  
template < typename Actor > RJdijj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vHb^@z=  
  { [iC]Wh%  
  return do_while_actor < Actor > (act); )oZ2,]us!  
} iK8jX?  
} do_; [ic%ZoZ_  
5JS*6|IbD{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2fP;>0?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  J {$c|  
最后来说说怎么处理break和continue kT:?1w'  
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。 c9+yU~(  
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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