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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *73AAA5LKa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Pr2;Kp  
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, . wmkj  
jNIUsM 8e  
j6}$+!E  
~M; gM]r;  
  class filler s{B_N/^  
  { vU{jda$$#  
public : A'`P2Am  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &8afl"_~  
} ; s_v }=C^  
@ 'Q%Jc(  
j<@fT ewZ  
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: "\<P$&`HA  
58PKx5`D  
_)q4I(s*  
7~D`b1||  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4/f[`].#W  
YLigP"*~^  
LC76Qi;|k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ho_4fDv  
smbUu/  
k0knPDbHv  
(qbc;gBy  
二. 战前分析 UC(9Dz  
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。 $^ubo5%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %^T!@uZr  
7G2vYKC'  
,.h$&QFj;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~n8F7  
  /* --------------------------------------------- */ RRNH0-D1l  
vector < int *> vp( 10 ); cT I,1U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /XN*)m  
/* --------------------------------------------- */ n-W?Z'H{r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @T_O6TcY  
/* --------------------------------------------- */ -C=]n<ak  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K: 4P ;ApI  
  /* --------------------------------------------- */ uZ-`fcCjD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dhs#D:/{9  
/* --------------------------------------------- */ K# /Ch5?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dw3'T4TC?  
bYK]G+Ww  
hg{ &Y(J!U  
kv/(rKLp*  
看了之后,我们可以思考一些问题: jXtLo,km  
1._1, _2是什么? o;%n,S8J|^  
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。 unpfA#&!"  
2._1 = 1是在做什么? O4n8MM|`  
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。 ]2P/G5C3tU  
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。 #c :9 V2  
VGfD;8]z  
e`vUK.UoW  
三. 动工 {;\%!I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (5>{?dR)|  
|^Ur  
u^!&{q  
A xRl*B  
template < typename T > ??q!jm-m  
class assignment FDl,Ey^r/  
  { A7.JFf>  
T value; rpx 0|{m  
public : =[APMig,n  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'aNahzb  
template < typename T2 > ]S*E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A<a2TXcIE3  
} ; [GOX0}$?  
NavOSlC+h  
< rv1IJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j\nE8WH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  Pb*q;9  
s8{-c^G:R  
UP5%C;  
^GrNfB[Qu  
  class holder xu`d`!Tx  
  { Vvx a.B  
public : 'T6B_9GQ8  
template < typename T > Feh"!k <6k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const </8be=e7p  
  { {V{0^T-  
  return assignment < T > (t); ,o4r,.3[s  
} S$Qr@5  
} ; 4RlnnXY  
_,11EeW@  
iZsau2K  
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: #/\pUK~km  
u!m,ilAnd  
  static holder _1; PXOq#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?G2qlna  
{K<~ vj;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H f!9`R[  
而不用手动写一个函数对象。 b,=,px  
iXt4|0  
xU#]w6  
z<FV1niE  
四. 问题分析 ^)(G(=-Rf  
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。 u Eu6f  
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。 n$nne6|O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cC7"J\+r*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #rqyy0k0'h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S(@*3]!q  
_G_ &Me0  
五. 问题1:一致性 kyp U&F  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| tn(f rccy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i!s~kk  
f0:EQYYZ  
struct holder v=dKcruR:  
  { %V@Rk.<  
  // L#83f]vG  
  template < typename T > C}t+t  
T &   operator ()( const T & r) const *>?):-9"6N  
  { ;LwFbkOuU  
  return (T & )r; Vp5V m  
} ;9 =}_h)]  
} ; cq+nWHqF{J  
h v;n[  
这样的话assignment也必须相应改动: aNuZ/9O  
D? ^`(X P  
template < typename Left, typename Right > :u[ oc.  
class assignment b'1/cY/!  
  { d=Rk\F'^J  
Left l; vE^h}~5U  
Right r; +&&MUT{ 3  
public : ~YR <SV\{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >w%d'e$  
template < typename T2 > ph}wnIW]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >$#*`6R  
} ; M6@'9E]|>  
~(Ih~/5\^  
同时,holder的operator=也需要改动: yVu^ >  
PV5TG39qQ  
template < typename T > 3fbD"gL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3n}s CEt=  
  { *DPTkMQN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zLJ:U`uh\  
} I@y2HxM  
~;!i)[-  
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。 ="'rH.n #  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $9j>VGf=  
QZ:]8MHl]  
return l(rhs) = r; < -@,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 nr<}Hc^f-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u&l>cJ'  
*SMoodFBS  
template < typename Tp > b#/V;  
class constant_t 0+VncL)u  
  { 1@1+4P0NF[  
  const Tp t; U|y;b+n`  
public : Zu [?'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b.w(x*a  
template < typename T > '&_y*"/c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Up1$xLSl  
  { c(_oK ?  
  return t; os "[Iji  
} ?%8})^Dd>4  
} ; Q(!}t"u  
Kq@m?h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |}]JWsuB  
下面就可以修改holder的operator=了 g0; &/;"  
`E4!u=%  
template < typename T > g:uaI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ctwhfS|Y0  
  { + !E{L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ((hJmaq  
} .SRuyioF&  
Fw_bY/WN{  
同时也要修改assignment的operator() )ZQ9a4%  
4cVs(`g^  
template < typename T2 > .zSimEOF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s[{:>~{iq  
现在代码看起来就很一致了。 -x3tx7%  
"p6:ekw  
六. 问题2:链式操作 #qiGOpTF.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [][:/~q!  
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。 7-G'8t  
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。 709Uv5  
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。 t?#vb}_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JQ{zWJlt  
Hc_hO  
template < typename T > U{za m  
struct result_1 R"\u b"]  
  { C&d"#I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9L)&n.t1  
} ; r-\T}e2Gz  
QB.*R?A  
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: ;?HZ,"^I  
M~g~LhsF  
template < typename T > dWq/)%@t  
struct   ref q!9v}R3(  
  { v|,[5IY  
typedef T & reference; 3 DO$^JJ.  
} ; C.9eXa1wkT  
template < typename T > )T$f k  
struct   ref < T &> M#8Ao4 T  
  { X~Rk ,d3  
typedef T & reference; 71n uTE%!  
} ; i"\AyKiJ  
P/1UCITq}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,$zSJzS  
#G4~]Qml  
template < typename T > Fh!!T%5>C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \aJ-q?=  
  { bTy' 5"  
  return l(t) = r(t); uYFcq  
} T0]%(F/8  
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。 D=I5[t0c4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;]#4p8lh+  
;o)`9<es!2  
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 z7us*8X{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %]:vT&M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e2=,n6N]c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -R8!"~o  
最后的布局是: =ZJ?xA8  
                Add U~B}vt  
              /   \ =Gg)GSL^  
            Divide   5 2I(@aB+  
            /   \ w]5f3CIm  
          _1     3 MF`k~)bDV  
似乎一切都解决了?不。 >. nt'BQ  
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。 C&s }m0R  
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。 |uBot#K|  
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: O^="T^J  
 KHs{/  
template < typename Right > Mbi+Vv-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  ~bWWu`h  
Right & rt) const z1@sEfk>  
  { JjTzq2'%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DRg ~HT  
} Tdmo'"m8z_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,%b1 ]zZQ  
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。 (.nJT"&  
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。 jv#" vQ9A]  
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。 aXid;v,  
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。 &+w!'LSaD  
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? d&R\7)0  
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: 7J!d3j2TR  
g]#zWTw(   
template < class Action > 8wx#,Xa  
class picker : public Action r1[T:B'  
  { MzW$Sl&:  
public : o? xR[N-J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bHH}x"d[x  
  // all the operator overloaded WZ V*J&  
} ; .=w`T #L  
Ckl]fy@D}  
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。 JU2' ~chh  
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: )yH#*~X_   
I:>d@e/;  
template < typename Right > <x;[ H%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S?z j&X Y3  
  { q@"4Rbu6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "YvBb:Z>  
} ve]95w9J  
=<W[dV=W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hB<z]sl  
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。 C00*X[p  
kC#B7*[RM  
template < typename T >   struct picker_maker Ex&RR< 5  
  { (i~%4w=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D '_#?%3^  
} ; Yiw^@T\H`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7X3l&J2C4l  
  { 7a.#F]`  
typedef picker < T > result; owVUL~  
} ; ] j?Fk$C  
V@xnz)^t  
下面总的结构就有了: OZ]3OL,  
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。 F^v{Jqc  
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。 eOmxA<h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;8x^9Q  
至此链式操作完美实现。 /(L1!BPP9m  
 D)eKq!_  
?lna8]t  
七. 问题3 e&7}N Za  
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。 v__Go kj-  
RX|&cY>  
template < typename T1, typename T2 > (#Kvm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rTiuQdvo  
  { J#;m)5[ a%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fOfz^W  
} Fi=8B&j  
}z 2-|"H  
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: [eik<1=,~?  
V1V4 <Zj  
template < typename T1, typename T2 > ,O`*AzjS5Q  
struct result_2 QO^X7A"?X  
  { rca"q[,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !Y i<h/:  
} ; Iur} ZAz  
Xg#([}b  
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? TKydOw@P"  
这个差事就留给了holder自己。 (Q} ijwj  
    t`3T_t Y  
'WgwLE_  
template < int Order >  o|im  
class holder; o) ?1`7^BA  
template <> I:7,CV  
class holder < 1 > `^h##WaXap  
  { f6C+2L+Hr  
public : Re ur#K  
template < typename T > bL[W.O0  
  struct result_1 W8rn8Rh  
  { .`=PE&xq  
  typedef T & result; JEkVj']?  
} ; j_<n~ri-  
template < typename T1, typename T2 > D[y|y 3F  
  struct result_2 3&2q\]Y,  
  { b,A1(_pzi  
  typedef T1 & result; 5Rp2O4Z  
} ; tzN;;h4C  
template < typename T > !{0!G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z,P7b]KVe  
  { 4hz,F/ I  
  return (T & )r; ?m^7O_1  
} 6%y: hLT  
template < typename T1, typename T2 > q &o=4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @_nhA/rlc  
  { \kO_"{7n  
  return (T1 & )r1; #ms98pw%5  
} nxRrmR}F  
} ; (R,n`x2^  
KO"iauW  
template <> ) O^08]Y g  
class holder < 2 > o~>go_Y  
  { \F3t&:  
public : k3kqgR*  
template < typename T > ;VBfzFH  
  struct result_1 ^ } L$[P  
  { 5ZxBmQ  
  typedef T & result; )g F9D1eA  
} ; %QbrVl+  
template < typename T1, typename T2 > u^p[zepW\  
  struct result_2 S"z4jpqn3  
  { RO8Ynm2 <  
  typedef T2 & result; U.x.gZRo[  
} ; V(0[QA  
template < typename T > Or|LyQU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9hzU@m  
  { gJ7pu N  
  return (T & )r; L+CSF ]  
} )HE yTHLtJ  
template < typename T1, typename T2 > Pl6=._  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]x\wP7x  
  { d(XWt;KK  
  return (T2 & )r2; 1OL~)X3  
} VG^-aR_F  
} ; wH<*  
1vb0G ;a;|  
>o7k%T|l$  
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> >。 95&HsgdxJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ']D( ({%g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8hT>)WH}wo  
?H?r!MZ%  
return l(i, j) = r(i, j); .&dcJh*O+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fok#D>q  
K-5)Y+| >  
  return ( int & )i; &x  #5-O'  
  return ( int & )j; >?KyPp  
最后执行i = j; KS_d5NvYl  
可见,参数被正确的选择了。 Q0-~&e_'  
w6 .HvH-@?  
JTJ4a8DE  
mt'#j"mU  
"k/@tX1:R  
八. 中期总结 VxoMK7'O=/  
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: ".4^?d_^VF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rz*Jmn b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ek0.r)Nw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {n'}S(  
bE"CSK#  
uzD{ewR/.y  
Mt`.|N;y!  
b"b!&u  
<s >SnOD  
九. 简化 ;7hr8?M|  
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。 $Izk]o;X~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %h rR'*nG  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }Of^Y@{q.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 = '[@UVH(Z  
  +-*/&|^等 5KzU&!Zh9  
2. 返回引用。 k,,}N 9  
  =,各种复合赋值等 3*<W`yed  
3. 返回固定类型。 !;-x]_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  |QdS;  
4. 原样返回。 WRCi!  
  operator,  VM`."un]  
5. 返回解引用的类型。 dXhV]xK  
  operator*(单目) o^D{WH\p  
6. 返回地址。 >e%Po,Fg$  
  operator&(单目) <V{BRRx  
7. 下表访问返回类型。 Aj_}B.  
  operator[] aUV>O`|_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \JchcQ  
  operator<<和operator>> n$QFj'  
,bJx| K  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Bb)J8,LQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n)yqb  
)XFMlSx)  
template < typename Left > <Bwu N,}  
struct value_return +7w>ujeeJA  
  { xS'So7:h  
template < typename T > [Pay<]c6g  
  struct result_1 =*pu+o,?  
  { n~Ix8|S h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^]HwStn&=  
} ; KH-.Z0 2U  
SWt"QqBU  
template < typename T1, typename T2 > iBCM?RiG  
  struct result_2 O7W}Z1G  
  { RN0Rk 8AC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?d 4_'y   
} ; +e\u4k{3V  
} ; 4b)xW&K{  
lc^%:#@  
+x`tvo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lU?"\m  
1EN5ZN,  
下面我们来剥离functor中的operator() W!g ,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I`|>'$E[r  
Ua4} dW[w  
return l(t) op r(t) 1D$k:|pP~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z'E@sc 9  
return op l(t) 9iUw7-)  
return op l(t1, t2) Uvp?HZ\Z  
return l(t) op `&o|=  
return l(t1, t2) op GC~::m~  
return l(t)[r(t)] =vWnqF:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =~)n,5  
2 Ug jH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: F~ :5/-zs  
单目: return f(l(t), r(t)); *+G K ?Ga  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V}("8L  
双目: return f(l(t)); S9.jc@#.`  
return f(l(t1, t2)); 7W*OyH^  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,xiRP$hGhh  
wFe</U-';  
struct meta_divide W\Gg!XsLk  
  { -`( :L[  
template < typename T1, typename T2 > eWFlJ;=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Rj8l]m6U9  
  { uzS57 O%  
  return t1 / t2; 9X-DR  
} eK`tFs,u  
} ; g$+3IVq&  
KP i@wl3  
这个工作可以让宏来做: lm+wjhkN  
.p&M@h w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /w|YNDA]j  
template < typename T1, typename T2 > \ =<<\Uo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?lTQjw{  
以后可以直接用 U|>Js!$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z w0p}  
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 ka(xU#;  
(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。。。) 3cnsJV]  
Y{jhT^tKK  
N.fIg  
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 @8 pRIS"V  
N7NK1<vw2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zd}"8  
class unary_op : public Rettype (Lc%G~{  
  { i}Y:o}  
    Left l; u`ZnxD>  
public : =Vi+wH{xM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} , vR4x:W  
}\9qN!ol  
template < typename T > H;v*/~zl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]UNmhF!W>u  
      { 5EU3BVu&u  
      return FuncType::execute(l(t)); B%,0zb+-L  
    } Aoj X)_"z  
=lzjMRX(?  
    template < typename T1, typename T2 > a^CIJ.P2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J[^-k!9M  
      { !#'*@a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y,+$vj:y8  
    } U+\\#5$  
} ; uG/Zpi  
S2`p&\Ifn  
GhX>YzD7  
同样还可以申明一个binary_op oRCj]9I$  
XX+4X*(o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^mH^cP?/  
class binary_op : public Rettype \=w|Zeu{l  
  { ^JH 4: h  
    Left l; d hh`o\$  
Right r; #zfBNkk&@  
public : ?@tp1?)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d !>PqPo  
lLnD%*03  
template < typename T > i`X/d=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Ztoj}!I  
      { . 8k9yk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O5E\#*<K  
    } u-8,9  
R+P1 +5  
    template < typename T1, typename T2 > o_{-X 1w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]@_*O$  
      { /CH*5w)1   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qax=_[r  
    } BeBa4s  
} ; *S7<QyVh  
p2\@E} z  
aCQAh[T  
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 M4`qi3I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -_B*~M/vV`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &kh-2#E  
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。 <"6 }C)G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! caS5>wk`R  
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。。。 oPl^tzO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U4Il1| M&  
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) :Oxrw5`=  
下面是修改过的unary_op dtJ?J<m}  
{"-uaH>,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3b~k)t4R  
class unary_op X"*pt5B6`  
  { l7\Bq+Q  
Left l; I_\j05  
  ih~ R?W  
public : !?,rcgi  
x:GuqE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qEE V&  
NU O9,  
template < typename T > /alJN`g  
  struct result_1 T-0fVTeN  
  { ~~z} yCl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  `i;f  
} ; <8~bb- U$  
M/T ll]\|  
template < typename T1, typename T2 >  BVU>M*k  
  struct result_2 Zh,(/-XN;  
  { ] %pr1Ey  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8a)lrIg  
} ; mSr(PIH{\  
PCtf&U  
template < typename T1, typename T2 > n2cb,b/7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '_>8_  
  { 'Y `or14E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DY1UP (y  
} D&#wn.0|E  
T@Mrbravc  
template < typename T > OF-$*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0F/o  
  { >We4F2?  
  return OpClass::execute(lt(t)); D5^wT>3>  
} q-}q rg  
4J{6Wt";  
} ; $9bLD >.  
c<Fr^8  
/?VwoSgV^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g[4pG`z  
好啦,现在才真正完美了。 &#_c,c;  
现在在picker里面就可以这么添加了: EZypqe):/C  
+8h!@  
template < typename Right > XcL jUz?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9Zw{MM]  
  { Qq+$ea?>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x}B3h9]  
} [7 _1GSS1  
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。 hv (>9N  
7Ji|x{``  
"n'kv!?\  
t>Lq "]1  
*MC+i$  
十. bind qjDt6B^RO  
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。 KDxqz$14 -  
先来分析一下一段例子 ?h\fwF3  
t\S=u y  
xl>8B/Zmf#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kn %i#Fz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6 );8z!+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x,L<{A`z  
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。 owQSy9Az  
我们来写个简单的。 zo83>bt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P@| W \  
对于函数对象类的版本: $Y`oqw?g+^  
JCO+_d#x  
template < typename Func > Gu@n1/m@o  
struct functor_trait 37<^Oly!  
  { %>Q[j`9y  
typedef typename Func::result_type result_type; :<gC7UW  
} ; YxowArV}uz  
对于无参数函数的版本: Y<qWG 8X  
4M*Z1  
template < typename Ret > ?*LVn~y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~ kwS`  
  { p?-qlPl  
typedef Ret result_type; vj%3v4  
} ; 6({TG&`!]  
对于单参数函数的版本: i/|}#yw8A  
!{q_Q !  
template < typename Ret, typename V1 > z_f^L %J0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D||)H  
  { FdGnNDl*e  
typedef Ret result_type; ?mwa6]  
} ; Y#[xX2z9  
对于双参数函数的版本:  Z2a~1BL  
7w\L<vFm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > };Pdn7;1G:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g~p43sVV  
  { BD ,J4xH;  
typedef Ret result_type; xciwKIpS  
} ; ?[?;%Y  
等等。。。 ;vG%[f`K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w~4T.l#1  
 I9Lt>*  
template < typename Func > [,L>5:T  
struct func_return T].Xx`  
  { zb3,2D+P  
template < typename T > i"#pk"@`  
  struct result_1 C <Pd_&  
  { #$X _,+<HZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1 HY K& ',  
} ; 9+#BU$*v  
:Z%-&) F  
template < typename T1, typename T2 > xL [3R   
  struct result_2 mor[AJ  
  { p(>D5uN_}5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s}qtM.^W  
} ; p~WX\;   
} ; ,n{R,]y\  
A01PEVd@A  
lk*w M?Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `ztp u ~?  
m<sCRWa-  
template < typename Func, typename aPicker > RiG]-K:  
class binder_1 #+&"m7 s  
  { tH=jaFJ   
Func fn; ZZ>F ^t  
aPicker pk; %6\L^RP  
public : LNcoTdv}k  
=%SH2kb  
template < typename T > +,]_TxL|C  
  struct result_1 0YZ66VN!  
  { :{,k F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cs9"0&JX  
} ; l6- n{zG  
6zIK%<  
template < typename T1, typename T2 > W[f%m0  
  struct result_2 !i_~<6Wa7  
  {  {b|V;/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q[c:A@oW  
} ; B[~Q0lPih  
<UY9<o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cJ\ 1ndBH  
5,|of{8  
template < typename T > JFdMYb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 ?F?C  
  { Z.`0  
  return fn(pk(t)); 97dF  
} =)}Yw)  
template < typename T1, typename T2 > 5/R ~<z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O03F@v  
  { >9y!M'V  
  return fn(pk(t1, t2)); %?3$~d\n  
} jx'hxC'3  
} ; 1{Ik.O)  
@=OX7zq\h-  
_7b4+ L  
一目了然不是么? h.\p+Qw.  
最后实现bind a4XK.[O  
MoXai0d%  
jX .' G   
template < typename Func, typename aPicker > YZAQt* x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <qVOd.9c  
  { b/_u\R ]-'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z SjZTA/Z  
} j$<g8Bg=o  
85q!FpuH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `_sKR,LhB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 XqGa]/;}  
cSjX/%*!m  
十一. phoenix xt6%[)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3L-$+j~u  
c_t7<  
for_each(v.begin(), v.end(), MO? }$j  
( )Fw#]~Z  
do_ y Ni3@f  
[ hY/qMK5  
  cout << _1 <<   " , " ]F"P3':  
]  He%v4S  
.while_( -- _1), >3,}^`l  
cout << var( " \n " ) @YVla !5O@  
) ^9]g5.z:  
); H6Ytp^~>  
_0y]U];ce  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: OKAmw >{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8?rq{&$t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |n;5D,r0C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C)~%(< D  
+Ht(_+To1  
_;R#B`9Iu  
template < typename Cond, typename Actor > TrNh,5+b  
class do_while a]J>2A@-I  
  { l GJN;G7  
Cond cd; h7 mk<  
Actor act; 'J)9#  
public : ;I6C`N  
template < typename T > #%pY,AK:=  
  struct result_1 E2tUL#  
  { ] K+8f-  
  typedef int result_type; 3v&Shb?xb;  
} ; oFhBq0@  
aWNj l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S~W;Ld<>fB  
efuiFN;  
template < typename T > AF, ;3G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FxT]*mo  
  { *\_>=sS x;  
  do $h}w: AV:  
    { gB>AYL%o=  
  act(t); BjHp3-A'  
  } 8bf@<VTO_  
  while (cd(t)); E&Zt<pRf;2  
  return   0 ; fl4 0jo]  
} 8@){\.M  
} ; .J=QWfqt  
Bat@  
>;#rK@*&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y5P9z{X=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 O_ vH w^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 WqS$C;]%  
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。 rCb$^(w{7  
下面就是产生这个functor的类: (!?%"e  
"Bz#5kqnl  
i~3\dp  
template < typename Actor > brK7|&R<  
class do_while_actor b&]z^_m)  
  { @1qdnU  
Actor act; Nfv` )n@  
public : .yHK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @LY[kt6o  
Q(R -8"  
template < typename Cond > C+_UI x]A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?0-3J )kW  
} ; )TBm?VMe  
=`2jnvx  
A'"J'q*t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~Q]/=HK  
最后,是那个do_ I]42R;Sc  
q"WfKz!U  
D( y c  
class do_while_invoker #TV #*  
  { R8YU#D (Q  
public : Q'Uv5p"X  
template < typename Actor > 7UqDPEXU]`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4QYStDFe  
  { vbtjPse  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7mn&w$MS4:  
} sQ&<cBs2  
} do_; C0khG9,BL  
7W+{U0 2O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '}OAl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iG"1~/U  
最后来说说怎么处理break和continue r1z+yx  
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。 m:k;?p:x  
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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