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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @O45s\4-*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /kw4":{]  
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, Z}NAH`V`:+  
&]LwK5SR  
:ZL>JVk  
i[\[xfk  
  class filler b,Z& P|  
  { k2t?e:)3zr  
public : d:pp,N~2o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JA(nDD/;  
} ; )D[ypuM&  
L//sJe  
B8_l+dXO  
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: dlT\VWMha(  
Ki=7nKs  
h[Iu_#HMa  
'nT#3/rL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .oK7E(QJ  
|iwTzlt*#  
p9s~WD/K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J:(Shd'4D  
jSG jv>  
z=K5~nU  
M:I,j  
二. 战前分析 LqUvEq  
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。 ~qqtFjlG^  
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 I2W2B3D` c  
0l:5hD,)F  
J<BdIKCma  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <>e<Xd:77{  
  /* --------------------------------------------- */ &(rd{j/*  
vector < int *> vp( 10 ); e`~q ;?:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Tb)x8-0  
/* --------------------------------------------- */ e{} o:r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =#^dG ''*"  
/* --------------------------------------------- */ F4&N;Zm2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rL s6MY  
  /* --------------------------------------------- */ A;|DQR()  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E, v1F!  
/* --------------------------------------------- */ Za f)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V")Q4h{  
%nCUct@c  
q#a21~S<  
' " tieew  
看了之后,我们可以思考一些问题: M[{Cy[ta  
1._1, _2是什么?  qN QsU  
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。 Kje+Niz7  
2._1 = 1是在做什么? =B:poh[u  
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。 Jzdc'3dq  
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。 "_K 6=  
"pPNlV]UA^  
;MMFF{  
三. 动工 C IDL{i8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j<KC$[Kt  
<^\r9Qxl  
Imw x~eo  
<S}qcjG  
template < typename T > O9_YVE/-]  
class assignment B1M/5cr.  
  { 3k<#;(  
T value; mqHt%RX  
public : C|I 1 m  
assignment( const T & v) : value(v) {} _+N^yw,r*  
template < typename T2 > oB\Xl)A<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2T5xSpC  
} ; $"8k|^Z3  
8Vn6* Xn  
U. aa iX7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j vV8`BQ{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LasH[:QQQ  
c6HU'%v  
!{Y#<tG]  
3+-(;>>\  
  class holder /pU6trIM  
  { XNU qZ-M :  
public : 9^^#I ~-  
template < typename T > !Ia"pNDf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JY2 F-0t)  
  { E(tBN]W.  
  return assignment < T > (t); tD]&et  
} Uot-@|l  
} ; >, E$bm2  
j/<y  
IDh`0/i]  
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: #Qr4Ke$g[l  
a<wZv-\Vau  
  static holder _1; H/k W :k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b8.%?_?  
L"iyjL<M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -;\+uV  
而不用手动写一个函数对象。 ;g:bn5G  
p'uz2/g  
!B lk=L+p  
38rZ`O*D  
四. 问题分析 ~ n^G<iXLp  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yXA f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 CS\tCw\Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qb4;l\SfT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Tr0V6TS7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 66<\i ltUQ  
3Jm'q,TC  
五. 问题1:一致性 ?=!XhU .  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| em [F|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1[BvHOI2  
Sz|CreFK16  
struct holder `b")Bx|  
  { +MZO%4  
  // J7ekIQgR  
  template < typename T > 1?RCJ]e5  
T &   operator ()( const T & r) const 0?us]lx  
  { _P<lG[V  
  return (T & )r; h ^h-pd  
} rz }l<t~H  
} ; Z 'NbHwW}  
; Uqx&5P}  
这样的话assignment也必须相应改动: lF8 dRIav  
P%`R7yk  
template < typename Left, typename Right > p/1}>F|i  
class assignment R96o8#7Uv  
  { 0r-lb[n8i  
Left l; %DRy&k/T  
Right r; Ui |a}`c  
public : *:T>~ilF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y8hg8J|  
template < typename T2 > ^q&wITGI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ab aQJ|  
} ; >?9 WeXG  
W,/C?qFp  
同时,holder的operator=也需要改动: PyT}}UKj:  
kE_@5t7O{  
template < typename T > ]X: rby$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 12d}#G<q-  
  { cCh5Jl@Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {#*?S>DA  
} vYSetAd v  
J7?)$,ij%  
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。 oA;jy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @b!R2Yq  
# HM\ a  
return l(rhs) = r; k~jKJb-_  
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。 B!r48<p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cUZ!;*  
*mQDS.'AB@  
template < typename Tp > 4ljvoJ}xjr  
class constant_t *)NR$9lGv  
  { q3x;_y^  
  const Tp t; :%uyy5AZ  
public : V^ fGRA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~t${=o430  
template < typename T > ?BDlB0jxzi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xV,4U/ T  
  { g^z5fFLg/8  
  return t; !k:zLjtp  
} W. J:.|kt  
} ; :^H9W^2  
$&=4.7Yt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V/(`Ek-  
下面就可以修改holder的operator=了 0r0\b*r  
Zr.\`mG4f  
template < typename T > wsf Hd<Z_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (RDa,&  
  { zj9bSDVL(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BP[CR1Gs  
} -[zdX}x.:  
^I(oy.6?=p  
同时也要修改assignment的operator() >J^7}J  
n&0mz1rw  
template < typename T2 >  ko=aa5c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;L G %s  
现在代码看起来就很一致了。 a%Z4_ToLZ  
Sl. KLc@@  
六. 问题2:链式操作 j}rgO z.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KFTf~!|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 er[" NSo  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 'w`SBYQ5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 VM-qVd-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +,&m7L  
t4f (Y,v  
template < typename T > KjFZ  
struct result_1 MekT?KPQ{L  
  { --in+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0kU3my]  
} ; U6c)"^\  
!Qv5"_  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xb4Pt`x)rS  
z>cIiprX  
template < typename T > %^a]J"Ydi8  
struct   ref B;xZ% M]  
  { h]kn%?fpmB  
typedef T & reference; c=b+g+*xd  
} ; 1YJ_1VJ  
template < typename T > Tg"' pO  
struct   ref < T &> p+orBw3  
  { ?!bd!:(N  
typedef T & reference; 8O~0RYk  
} ; ;Ay >+M2O  
XMt u"K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I*^5'N'  
XOu+&wOu  
template < typename T > b->eg 8|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P7's8KOoS  
  { 7n\ThfH{  
  return l(t) = r(t); /3Jz3  
} ;$vLq&(}  
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。 x1t{SQ-C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "/Y<G  
?TIV2m^?  
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 WHp97S'd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ee{`Y0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X.s*>'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J4YT)-  
最后的布局是: 2ubmsbt$  
                Add A[RHw<  
              /   \ 9z #P  
            Divide   5 Z+NF(d  
            /   \ T36x=LX  
          _1     3 ITVQLQ  
似乎一切都解决了?不。 8h@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。 A'Gl Cp  
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。 \,2gTi,=  
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: CK2B  
>L^xlm%7o  
template < typename Right > +fM&su=wl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4avc=Y5  
Right & rt) const d]8_l1O  
  { #>=8w9]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nu@5 kwH  
} uG;?vvg>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _l<mu?"  
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。 W]_g4,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。 cQX:%Ix=  
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。 %MN.O-Lc  
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。 s2^B(wP  
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? $0#6"urG  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mwIk^Sz]@  
Axlm<3<wf"  
template < class Action > b vRB  
class picker : public Action ]BfS270  
  { wFvT0  
public : oCVku:.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |H W( vA  
  // all the operator overloaded &iNS?1a%f=  
} ; jJia.#.Ze  
ys%zlbj[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 G=|70pxU  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: MWs~#ReZ  
(0OM "`j  
template < typename Right > ]boE{R!I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  D,Lp|V  
  { vM(Xip7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;'}'5nO=$  
} L+.H z&*@  
zT7"VbP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hsz^rZ  
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。 J=iRul^S  
.*Vkua  
template < typename T >   struct picker_maker =IZ[_ /@  
  { `*aBRwvK~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pDn&V(  
} ; E]1##6Ae  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |@RpWp>2  
  { =((yWn+t  
typedef picker < T > result; ?YBaO,G9o  
} ; 6\n?4 8x}  
Xwq]f :@V  
下面总的结构就有了: Nqc p1J"  
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。 !n<o)DsZR  
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。 ? %(spV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w2OsLi Sv  
至此链式操作完美实现。 G;s"h%Xw98  
_ie.|4k  
&94W-zh  
七. 问题3 oa`#RC8N  
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。 dZ]Rqr _!  
kRlA4h1u_$  
template < typename T1, typename T2 > B!;+_%P76  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +sf .PSz$  
  { ]Blf9h7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :(, mL2[  
} iZxt/}1X0  
I[D8""U  
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: {@.Vh]  
r N5tI.iC  
template < typename T1, typename T2 > |cd-!iJX-  
struct result_2 7-* =|gl+  
  { Y#HI;Y^RP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }k7'"`#?"  
} ; u9Y3?j,oC  
.H~YI  
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? Ri)uq\E/#  
这个差事就留给了holder自己。 2K{6iw"h  
    jfp z`zE  
M%`\P\A  
template < int Order > ~h)&&' a  
class holder; =\3Tv  
template <> BKIjNV3  
class holder < 1 > _#C()Ro*P  
  { F9flSeN  
public : j0mM>X HB  
template < typename T > p|[B =.c{  
  struct result_1 Q5a)}6-5  
  { GF$`BGW  
  typedef T & result; A''pS  
} ; f_=~H<j!  
template < typename T1, typename T2 > 'V&Y[7Aeq  
  struct result_2 6b=q-0yj  
  { 0 n vSvk  
  typedef T1 & result; v=?2S  
} ; ae+*=,  
template < typename T > z#6?8y2-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3tAU?sV!  
  { ,"2TArC'z  
  return (T & )r; p $`92Be/  
} ]$b2a&r9  
template < typename T1, typename T2 > 3n;K!L%zMT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L.'}e{ldW  
  { kcuzB+  
  return (T1 & )r1; >I"V],d!6  
} y1f:?L-z  
} ; O XP\R  
G }nO@  
template <> v|';!p|  
class holder < 2 > CH#k(sy  
  { B&?sF" Y  
public : ]9 w76Z  
template < typename T > j+IrqPKC^  
  struct result_1 [<c&|tfl  
  { Vu8,(A7D%O  
  typedef T & result; 2f~($}+*  
} ; 5Wx~ZQZ  
template < typename T1, typename T2 > 7:E!b=o#  
  struct result_2 !ZXUPH  
  { \}0-^(9zd  
  typedef T2 & result; /8'S1!zc  
} ; IH *s8tPc  
template < typename T > ?Bi*1V<R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s%4M$ e  
  { Xd `vDgD  
  return (T & )r; l@Z6do  
} @~td`Z?1 y  
template < typename T1, typename T2 > [{u(C!7L`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;]2s,za)qs  
  { !D^c3d  
  return (T2 & )r2; E0n6$5Uc?  
} !~i' -4]  
} ; m"eteA,"k_  
ZJW[?V\5=  
cZ8.TsI~  
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> >。 Hh;:`;}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $tqJ/:I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \c,pEXG  
$g9**b@  
return l(i, j) = r(i, j); aW_oD[l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U&Wwyu:4i  
O Wp%v_y]  
  return ( int & )i; Elj_,z  
  return ( int & )j; {V19Zv"j  
最后执行i = j; w'4AJ Q|;  
可见,参数被正确的选择了。 . 5y"38e  
=<@2#E)  
iRo.RU8>  
Z6C=T;w  
`>(W"^  
八. 中期总结 CbBSFKM  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: m><w0k?t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WS8+7O'1\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qVqRf.-\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3chPY4~A  
[jdFA<Is  
lT&wOm3  
RrZM&lXY  
DhLqhME53  
1F8 W9b^D  
九. 简化 /PBaIoJE  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &GTI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n%^ LPD  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Z7rJ}VP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #m{{a]zm^  
  +-*/&|^等 =WdaxjenZ/  
2. 返回引用。 63|+2-E2Q  
  =,各种复合赋值等 _mvxsG  
3. 返回固定类型。 5<pftTcZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Jf)bHjC_V  
4. 原样返回。 rB~W Iu  
  operator, F;ZSzWq  
5. 返回解引用的类型。 >Iewx Gb>  
  operator*(单目) _-!sBK+F  
6. 返回地址。 4D%9Rc0 G  
  operator&(单目) `!:q;i]}  
7. 下表访问返回类型。 )0vU k  
  operator[] u cwnA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9Etz:?)b  
  operator<<和operator>> W6T|iZoV"r  
.#u_#=g?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8[CB>-9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s5.AW8X=?*  
SVlua@]ChU  
template < typename Left > )D'^3) FF  
struct value_return f'Iz G.R  
  { e~ aqaY~}  
template < typename T > ?&LZB}1R  
  struct result_1 g*)K/Z0pJ$  
  { - K%,^6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +uWDP .  
} ; KTvzOI8  
JXG"M#{  
template < typename T1, typename T2 > `nKH"TaX  
  struct result_2 n,eJ$2!J  
  { \ \BCcr\l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L%v^s4@  
} ; IW8+_#d  
} ; ,:~0F^z  
^_5L"F]sP  
lZ8CY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MS(JR  
=.]l*6W V  
下面我们来剥离functor中的operator() ] sz3]"2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {7cX#1  
^l^fD t  
return l(t) op r(t) %8*64T")  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z3k(P  
return op l(t) =NbI%  
return op l(t1, t2) +,o0-L1D  
return l(t) op =ji1S}e~p  
return l(t1, t2) op /&u<TJ4  
return l(t)[r(t)] 2f U$J>Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^mAYBOE  
M :3u@06a  
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: IchCACK  
单目: return f(l(t), r(t)); ,+qVu,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {k4CEt;  
双目: return f(l(t)); D+ ~_TA  
return f(l(t1, t2)); !R*-R.%  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q0Nyqhvi  
$^&ig  
struct meta_divide {_(\` >  
  { mzQ`N}]T:  
template < typename T1, typename T2 > ]zO/A4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U yw-2]!n  
  { /h v4x9  
  return t1 / t2; :Rs^0F8)c  
} tb :L\A^:  
} ; )}TLC 2%  
?ER-25S  
这个工作可以让宏来做: o!:8nXw  
{bO|409>W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L< zD<M  
template < typename T1, typename T2 > \ r>jC_7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F}"]92  
以后可以直接用 dd?x(,"A`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) & c Ny  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  tpy>OT$  
(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。。。) :V2bS  
7PR#(ftz  
9Pw0m=4  
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 3] 1-M  
pZ#ap<|>I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^m_yf|D$  
class unary_op : public Rettype sH[ -W-  
  { fYE(n8W3  
    Left l; C"lJl k9g^  
public : uxg9yp@|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nC {K$  
^-FRTC  
template < typename T > < j$#9QQ1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y*{Zbz#{  
      { m]*Bx%-1c  
      return FuncType::execute(l(t)); TpA\9N#$  
    } 1 nvTce  
A`{y9@h(  
    template < typename T1, typename T2 > A]L%dFK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fF*`'i=!  
      { !ZDzEP*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %3HVFhl  
    } Yxv9  
} ; P;PQeXKw  
`Q+moX  
E,n}HiAz7V  
同样还可以申明一个binary_op gPC*b+  
[OOS`N4<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $./bjV%  
class binary_op : public Rettype {{C`mgC  
  { /v095H@  
    Left l; +h2eqNr  
Right r; Lp5U"6y  
public : rQTr8DYH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q P ;A}C  
@DW[Z`X  
template < typename T > 4h6k`ie!$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %AF5=  
      { {b]aC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fAZiC+  
    } 6io, uh!  
m~Ld~I"  
    template < typename T1, typename T2 > _ >` X]I;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kF7(f|*  
      { (]/9-\6(#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LtT\z<bAI  
    } UR(-q  
} ; 2/,0iwj-  
?}Z1(it0  
iAY!oZR(WT  
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 4YZS"K'E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *9ywXm&?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X5YiFLH>y\  
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。 xr0haN\p"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `"vZ);i <  
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。。。 ,? E&V_5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `SO|zz|'  
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) F>]#}_  
下面是修改过的unary_op \Mv":Lm1  
Bs`$ i ;&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3CTX -#)vS  
class unary_op NGYyn`Lx  
  { QbhW!9(,  
Left l; =1dI>M>tm  
  x0a.!  
public : wLuv6\E  
]L2Oz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C@o%J.9"#  
"s W-_j]  
template < typename T > +.[\g|G  
  struct result_1 /EwGW  
  { F=G{)*Ih  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t?;T3k[RM  
} ; m}VM+=  
Np)3+!^1"  
template < typename T1, typename T2 > ~;-9X|  
  struct result_2 4n 3Tp{Y}  
  { _i}wK?n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >KG E-Yzj  
} ; n)8Yj/5  
oN[Th  
template < typename T1, typename T2 > =fc: 6JR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K0+ ;b u  
  { D)='8jV7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F-n"^.7  
} j{#Wn !,  
B7Ntk MK  
template < typename T > z?8~[h{i%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h -_&MD/J  
  { ?4PQQd  
  return OpClass::execute(lt(t)); @%tXFizh  
} bggusK<  
k D~uGA  
} ; ~M ?|Vn  
g+q@i{Yn  
vTr34n  
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 Uv?'m&_  
好啦,现在才真正完美了。 5#:pT  
现在在picker里面就可以这么添加了: ateUpGM QU  
5?u[XAE  
template < typename Right > 7u11&(Lz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2iXoj&3e  
  { &R$Q\ ,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u7]<=*V]  
} 4yV].2#rl"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 A-E+s~U8  
N} />rD  
Uf,fX/:!  
<Q`&o@I  
DMgBcP  
十. bind +Tak de%~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 MB$a82bY  
先来分析一下一段例子 UKB_Yy^Y  
ki\uTD`mf  
E1q%gi4Q%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z}Cqd?_')  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VK .^v<Yo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u]vPy ria  
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。 hYt7kq!"  
我们来写个简单的。 L4974E?S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ")\aJ8  
对于函数对象类的版本: (9.yOc4  
~Yk"Hos  
template < typename Func > XCPb9<L  
struct functor_trait tP'GNsq+m  
  { 04-Z vp2  
typedef typename Func::result_type result_type; b :\D\X  
} ; ?iz <  
对于无参数函数的版本: 8=H\?4)()Y  
Z.jCera.  
template < typename Ret > >q|Q-I~gs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G.jQX'%4QG  
  { o<\6Rm  
typedef Ret result_type; gRvJ.Q{h  
} ; v5Y@O|i#  
对于单参数函数的版本: N du7nKG  
FLbZ9pX}  
template < typename Ret, typename V1 > ,VG9)K 1K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ./iXyta  
  { $%}>zqD1  
typedef Ret result_type; 1M+Zkak7p  
} ; Ru7L>(Njs  
对于双参数函数的版本: ) hdgz$cl  
+{vQS FW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {5x>y:v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ABiC9[Q0  
  { m^0A?jBrR  
typedef Ret result_type; vahf]2jEB  
} ;  sL ~,  
等等。。。 (-2R{! A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PJwEA  
6aSM*S)  
template < typename Func > $~hdm$  
struct func_return fv|%Ocm  
  { ScHlfk p  
template < typename T > o}!&y?mp  
  struct result_1 >Jiij  
  { #Y: ~UVV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /C7svH  
} ; 8>v7v&Bh|  
P=pY8X:  
template < typename T1, typename T2 > e5qvyUJM  
  struct result_2 bXm :]?  
  { r&/D~g\"|[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ])68wqD  
} ; 1l~.R#WG&  
} ; z=%IcSx;  
ZU^Q1}</5  
(V^QQ !:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !r2}59 J  
h+ TB]  
template < typename Func, typename aPicker > Q%$i@JH`m  
class binder_1 ~CulFxu  
  { Tu'E{Hw  
Func fn; jiOf')d5  
aPicker pk; <EOg,"F  
public : M+\rX1T  
y!BB7cK6  
template < typename T > @Z,qu2~|!  
  struct result_1 'bG1U`v=3  
  { myffYK,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; krwf8!bI  
} ; $<14JEU  
wo$|~ Hr  
template < typename T1, typename T2 > )m)h/_  
  struct result_2 0yKwH\S  
  { 7kOE/>P?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !HbqbS22  
} ; X #H:&*[!  
c;nx59w ]q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4h(jw   
o<~-k,{5P  
template < typename T > `f2W;@V0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ipgN<|`?@  
  { (xjqB{U  
  return fn(pk(t)); aGdpec v  
} M P_A<F  
template < typename T1, typename T2 > C8! 8u?k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dg1kbO=2  
  { p3{x<AO/  
  return fn(pk(t1, t2)); @G7w(>_T3  
} t00\yb^vJ8  
} ; 4o)(d=q  
,s\x]bh  
wE-Ji<1HJ  
一目了然不是么? dx k;@Tz  
最后实现bind L?AM&w-cg9  
EY,;e\7O,  
^uKnP>*l  
template < typename Func, typename aPicker > dcV,_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pjaiAe!k  
  { hP,b-R9\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x e"4u JO  
} Kx(76_XD  
C.b,]7i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '-$))AdD  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,eZ;8W{G  
y|&.v <  
十一. phoenix BG(R=, 7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #i}#jMT  
Y&K<{ KA\4  
for_each(v.begin(), v.end(), lBizC5t!o  
( aYv'H  
do_ vkDZv@  
[ bIvJs9L  
  cout << _1 <<   " , " s9ju/+fv  
] Q#yu(  
.while_( -- _1), Tx|SAa=V  
cout << var( " \n " ) `'A(`. CL  
) + cV5h  
); N'lGA;}i  
:,xyVb+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: | o;j0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Fy4<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z&;zU)Jvd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XwKZv0ub  
m11"i=S"  
(R;) 9I\  
template < typename Cond, typename Actor > l`~a}y"n  
class do_while <Y}"D Yt  
  { FcA)RsMI*  
Cond cd; =,/A\F  
Actor act; ]noP  
public : V8KTNt%  
template < typename T > ^5FJ}MMJf  
  struct result_1 6.`}&E  
  { Y1yvI  
  typedef int result_type; jFJW3az@z  
} ; VrnK)za*H  
WcZo+r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .Y^d9.  
yPzULO4  
template < typename T >  9:K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t9$AvE#a!=  
  { K&\BwBU  
  do ;S{Ld1;  
    { }K#&5E  
  act(t); /`j  K  
  } 3u"J4%zg|L  
  while (cd(t)); YN5OuKMUd'  
  return   0 ; QvK]<HEr  
} w ufKb.4`  
} ; u #=kb5}{  
Fb\2df{@  
vBCZ/F[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9>.<+b(>!'  
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。 NBbY## w0  
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。 KOAz-h@6   
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。 &ls!IN  
下面就是产生这个functor的类: gR_b~ ^  
I ")"s  
"z(fBnv  
template < typename Actor > go%X%Os]  
class do_while_actor S#0|#Z5qD  
  { [V#&sAe  
Actor act; D\_*,Fc  
public : f-f\}G&G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (Aov}I+  
&:cTo(C'  
template < typename Cond > WKYA9BaR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m|?" k38  
} ; <+i`W7  
?GMeA}j  
]a%\Q 2[c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -~Z@,  
最后,是那个do_ ^) b7m  
9OJ\n|,(  
-)->Jx:{  
class do_while_invoker pg}DC0a  
  { ~V$5m j   
public : n.H`1@  
template < typename Actor > a\.OL}"   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]zM90$6  
  { J\,e/{,X  
  return do_while_actor < Actor > (act); :EldP,s#x%  
} Z]>e& N  
} do_; <&m  
0 *Yivx6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @1qUC"Mg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cX=b q_  
最后来说说怎么处理break和continue 7zk m  
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。 NYV0<z@M2M  
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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