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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v#xF;@G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,PY e7c  
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, 2_Z6 0]  
<*P1Sd.  
O/Vue  
"/5b3^a  
  class filler sTDBK!9I  
  { FceT'  
public : 5Mr:(|JyV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y|F);XXIl  
} ; rH,N.H#]  
, utFCZW  
4p.O<f;A8  
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: tN~{Mt$-W  
"2J;~  
szHUHW~;J  
)<d8yLb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S5JnJkNn  
K9R[ oB]b  
bu- RU(%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .@'Vz;&mQ  
m\yO/9{h1  
rGs> {-T3  
`F#KXk  
二. 战前分析 H@zpw1fH+  
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。 U!4 ^;  
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 /_P`xm+=AC  
Tb^9J7]  
\]K-<&f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zh@\+1]  
  /* --------------------------------------------- */ f+ &yc'[  
vector < int *> vp( 10 ); |@RO&F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2k_Bo~.  
/* --------------------------------------------- */ sdLFBiR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >:=TS"}yS}  
/* --------------------------------------------- */ 2r,fF<WQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 15COwc*k  
  /* --------------------------------------------- */ ?4_;9MkN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _[ x(p6Xp  
/* --------------------------------------------- */ 8'y|cF%U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8Bhng;jX  
u8*0r{kOH  
m N{$z<r  
dn Xc- <  
看了之后,我们可以思考一些问题: +]#>6/2q  
1._1, _2是什么? V47 Fp  
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。 @azS)4L  
2._1 = 1是在做什么? Nn$$yUkMX  
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。 0pQ>V)  
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。 5Ai Yx}  
p: o*=  
;(V=disU/  
三. 动工 m#Cp.|>kP4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *;Vq0a!  
m+gVGK  
cMj<k8.{  
x\*5A,w{c]  
template < typename T > #xmUND`@  
class assignment *jYwcW"R{z  
  { -&c@c@dC  
T value; q9OIw1xQr*  
public : k@w&$M{tPF  
assignment( const T & v) : value(v) {} [f'7/w+  
template < typename T2 > =Zj9F1E[i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wdg[pt />  
} ; Th8xh=F[  
;RU)Q)a)  
_Qv4;a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?F-,4Ox{/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1xw},y6T2  
Uc4r  
J(Bn  n  
eu# ||  
  class holder m'pihFR:f  
  { '@$?A>.cj  
public : \R~Lf+q  
template < typename T > !n7?w@2a'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5+U~ZW0|+  
  { I0Vm^\8  
  return assignment < T > (t); 8w{V[@QLn  
} xe5>)\18-  
} ; dWI\VS9  
w(vf>L6(  
{S|uQgs6j  
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: 2uB.0  
cJt#8P  
  static holder _1; rTi.k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lB-Njr  
})J]D~!p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B$\5=[U  
而不用手动写一个函数对象。 9U+^8,5  
3LEN~ N}  
DU;]Q:r{  
8} U/fQ~  
四. 问题分析 ^0r @",  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +Y .As  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;G w5gK^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R)#"Ab Z'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _8bqk\m+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C ZJW`c/  
3,pRmdC  
五. 问题1:一致性 !XK p_v  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5~\W!|j/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tvd/Y|bV=  
)&*&ZL0  
struct holder FCg,p2  
  { W7.]V)$wM  
  // }+SnY8A=KZ  
  template < typename T > sUg7  
T &   operator ()( const T & r) const 3c6<JW  
  { le*pd+>j  
  return (T & )r; W] RxRdY6[  
} -q-%)f  
} ; k(T/yd rw  
Z rvb %  
这样的话assignment也必须相应改动: P/^:IfuR  
Orz Dr  
template < typename Left, typename Right > akaQ6DIdG  
class assignment \;Ii(3+v;  
  { HbCM{A9  
Left l; r=s7be  
Right r; y M>c**9  
public : |`,%%p|T%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zu5`-[mw  
template < typename T2 > A6-JV8^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `>K;S!z  
} ; T;I a;<mfE  
P}cGWfj  
同时,holder的operator=也需要改动: d~qDQ6!  
[~$9n_O94  
template < typename T > 42Z2Mjtk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O%rjY  
  { htIV`_<Ro  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RFqbwPX  
} 1 ,Y-_e)  
n`}vcVL;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kGCd!$fsk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ujHqw Rh  
< =sO@0(<  
return l(rhs) = r; mhh8<BI  
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。 x#'# ~EO-G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  /I="+  
nd-y`@z  
template < typename Tp > %|4Nmf$:Og  
class constant_t `NrxoU=  
  { ]Rz]"JZ\S  
  const Tp t; "`16-g97  
public : ]>&au8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Rs7=v2>I  
template < typename T > GBN^ *I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~fEgrF d  
  { 2}t2k>  
  return t; TN(1oJ:  
} W,}C*8{+  
} ; m\[r6t]V  
98G>I(Cw%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Hj LY\.S  
下面就可以修改holder的operator=了 L= hPu#&/  
LC/6'4}_  
template < typename T > 0zetOlFbO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }~yhkt5K  
  { G,%R`Xns  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G|v{[>tr  
} rD fUTfv|Q  
B xq(+^T  
同时也要修改assignment的operator() mZ'`XAS~;  
+wr2TT~  
template < typename T2 > ;i>|5tEy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G-xW&wC-  
现在代码看起来就很一致了。 wm !Y5  
g7rn|<6FI  
六. 问题2:链式操作 hr(E, TAe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {|bf`  
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。 ;5?$q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hxGZ}zq*S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6j+_)7.V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QVsOB$  
RdRF~~R%  
template < typename T > q0&g.=;  
struct result_1 7NE"+EP\{2  
  { Rra<MOR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ".Luc 7  
} ; Hcq?7_)  
TDq(%IW  
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: S2'./!3yv  
Qk *`9  
template < typename T > R#DnV[!\  
struct   ref U@ Y0 z.Y  
  { FIDV5Y/f  
typedef T & reference; >$j?2,Za(V  
} ; ^9UKsy/q  
template < typename T > HM /2/ /  
struct   ref < T &> DKp+ nq$  
  { Q,S~+bD(z  
typedef T & reference; j|c  
} ; [< Bk% B5  
]nY,%XE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qo+I98LX[  
KLrxlD4\  
template < typename T > ^"STM'Zh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ZF!cXo7d  
  { f .-b.nNf  
  return l(t) = r(t); FCgr  
} Z9,-FO{#3-  
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。 F[R Q6 PW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y@Z@ eK3  
$aDAD4mmm  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \R\?`8O rz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p#g o<Y#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q'>pOtJG*J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )O*\}6:S  
最后的布局是: 3|x*lmit  
                Add :[YHJaK  
              /   \ LX2rg\a+%  
            Divide   5 P|%uB'|H  
            /   \ <[Oe.0SGu  
          _1     3 ia6%>^  
似乎一切都解决了?不。 P|*c7+q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 C@1B?OfJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )_BQ@5NK  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (?4m0Sn>#h  
;+jz=9Q-  
template < typename Right > jMr[ UZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |C"(K-do  
Right & rt) const 0vR gmn  
  { }@6ws/5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "sh*,K5x|  
} 7vZtEwC)n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :+#$=4  
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。 q(xr5iuP_  
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。 AUjZYp  
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。 n.is+2t  
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。 a8nqzuI  
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? cip5 -Z@8  
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: ~;$,h ET  
1seWR"  
template < class Action > rMr:\M]t  
class picker : public Action j}u b  
  { I(m*%>  
public : *WMI<w~_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bji5X')~#  
  // all the operator overloaded XNbeYj  
} ; ,^wjtA 3j8  
Jj%"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 FJ-X~^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +;,65j+n   
AwnQ5-IR\  
template < typename Right > Z:eB9R#2y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k4T`{s}e  
  { *'&]DJj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p.@ kv  
} %Yw?!GvL[  
y[`>,?ns5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  N$ oQK(  
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。 BN7]u5\7  
<8)cr0~zy>  
template < typename T >   struct picker_maker Rp^fY_  
  { xu%_Zt2/?j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J(>T&G;  
} ; 1FA:"0lO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KpX1GrIn3  
  { s#cb wDT  
typedef picker < T > result; ==#mlpi`S[  
} ; O}s Mqh  
P*6h $T  
下面总的结构就有了: B<$(Nb5<  
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。 VEsIhjQ  
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。 6+ UTEw;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^=Dz)95c  
至此链式操作完美实现。 Q6PaT@gs  
je;C}4  
Uc%kyTBm1  
七. 问题3 )WNw0cV}J>  
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。 M "\Iw'5$  
{"PIS&]tR  
template < typename T1, typename T2 > %fuV]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3QI.|;X  
  { Llf#g#T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 43.Q);4  
} jhR`%aH4  
]A=yj@o$xN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8/vGA=  
*Z8qd{.$q  
template < typename T1, typename T2 > :X*$U ~aQ  
struct result_2 S:lie*Aux*  
  { utu V'5GD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gWD46+A){  
} ; Nn#;Kjul.  
<EKTFHJ!  
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? U3**x5F_  
这个差事就留给了holder自己。 N&yr?b'!-*  
    m)l'i!Y  
z[Ah9tM%  
template < int Order > 8-B6D~i  
class holder; =f?vpKq40  
template <> *qZBq&7tb  
class holder < 1 > i&TWIl8  
  { cY^'Cj  
public : #=V\WQb  
template < typename T > _I?oR.ON33  
  struct result_1 gb{8SG5ac  
  { M]Hf>7p  
  typedef T & result; T@jv0/(+  
} ; ;&dMtYb  
template < typename T1, typename T2 > ~_SRcM{  
  struct result_2 yGY:EvH^?  
  { WJJmM*>JW  
  typedef T1 & result; &g"`J`  
} ; Xhs*nt%l  
template < typename T > W m&*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0`/CoP<U  
  { Q{|_"sfJ  
  return (T & )r; dv Vz#  
} <v6W l\  
template < typename T1, typename T2 > $[g#P^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1'!D   
  { F%f)oq`B  
  return (T1 & )r1; _lDNYpv  
} |%oI,d=ycv  
} ; :6:,s#av  
$0gGRCCG;  
template <> @_$Un&eo  
class holder < 2 > .ah[!O  
  { IISdC(5  
public : Q@1SqK#-DQ  
template < typename T > "l{{H&d  
  struct result_1 e3mFO+  
  { i}e/!IVR3  
  typedef T & result; LGK&&srJs  
} ; ?bPW*A82{q  
template < typename T1, typename T2 > Y(u`K=*  
  struct result_2 9;Q|" T  
  { *xjP^y":  
  typedef T2 & result; O!ilTMr  
} ; nDS\2  
template < typename T > OZ33w-X<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9#>nFs"H  
  { #KNl<V+c}1  
  return (T & )r; 0|<9eD\I=  
} vb| d  
template < typename T1, typename T2 > b<%c ]z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wecxx^vtv6  
  { S5kD|kJ  
  return (T2 & )r2; R^mkQb>m.  
} "G^TA:O:=  
} ; |/ji'Bh  
t3AmXx  
nu)YN1 *  
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> >。 5Bt~tt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $<9u:.9xf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  |e<$  
9 p,O>I  
return l(i, j) = r(i, j); T^F83Py<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S['cX ~  
^f57qc3nF  
  return ( int & )i; B<ncOe  
  return ( int & )j; :`4F0  
最后执行i = j; a`8]TD  
可见,参数被正确的选择了。 &Yo|Pj  
FJ^\K+;  
+f%"O?  
lMH~J8U3  
l,~`o$ _  
八. 中期总结 /+*N.D'`t,  
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: r\cY R}v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9Z }<H/q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9|3sNFGX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /OYa1,  
E%( s=YhW  
Ex Q\qp3  
4*L* "vKa  
fC 3T\@(&  
`x=$n5= 8  
九. 简化  !^8X71W|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Dw.I<fns^B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5F!Qn\{u{  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `*elzW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ak-agH  
  +-*/&|^等 [2YPV\=  
2. 返回引用。 8;L;R ~Q  
  =,各种复合赋值等 PxQQfI>  
3. 返回固定类型。 ,"KfZf;?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '9=b@SaAj  
4. 原样返回。 \#xq$ygg  
  operator, a]P w:lT  
5. 返回解引用的类型。 h@Jg9AM  
  operator*(单目) x.4z)2MO  
6. 返回地址。 OrYN-A4{  
  operator&(单目) //;(KmU9  
7. 下表访问返回类型。 Hq+QsplG  
  operator[] d3|/&gDBK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W9pY=9]p+  
  operator<<和operator>> AorY#oq  
L N Fe7<y  
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。 j"'a5;Sy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a5R. \a<q  
E p;i],}  
template < typename Left > h _{f_GQ"  
struct value_return ]8fn1Hx\  
  { ?wv^X`Q*~  
template < typename T > ^EKRbPA9:<  
  struct result_1 qH5nw}]  
  { Jfk#E^1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NJ+$3n om  
} ; vy}_aD{B  
4I$Y"|_e  
template < typename T1, typename T2 > ;[UI ]?A%  
  struct result_2 KS<@;Tt  
  { :V5 Co!/+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BWQ`8  
} ; SMIDW}U2S  
} ; <F(S_w62  
[qW%H,_  
4sntSlz)~k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2$kB^g!:o  
bhGRD{=  
下面我们来剥离functor中的operator() _/z_ X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :IBP "  
\O4s0*gw  
return l(t) op r(t) Z5n-3h!+ED  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w|]Tt="   
return op l(t) *;9H\%  
return op l(t1, t2) -3i(N.)<;  
return l(t) op AWi>(wk<  
return l(t1, t2) op c+E\e]{  
return l(t)[r(t)] !L8q]]'XM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sir1>YEm  
k2$pcR,WM  
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: E0Q6Ryn  
单目: return f(l(t), r(t)); auc:|?H~1n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ['Lo8 [  
双目: return f(l(t)); #^r-D[/m  
return f(l(t1, t2)); [8UZ5_1WL  
下面就是f的实现,以operator/为例 2oEuqHL  
gm2|`^Xq$  
struct meta_divide _S7?c^:~  
  { 87[ ,.W  
template < typename T1, typename T2 > G![d_F" e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4K'U}W  
  { g_IcF><F  
  return t1 / t2; .:f ao'  
} @wa"pWx8  
} ; K=HLMDs  
.`m|Uf#" _  
这个工作可以让宏来做: $x`HmL3Sb  
ZP!.C&O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3e;|KU   
template < typename T1, typename T2 > \ /KWdIP#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Nwt[)\W `  
以后可以直接用 ?wPTe^Qtv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #7Q9^rG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 i a!!jK}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]|eMEN['  
 q/ Y4/  
AC(qx:/6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 s`H|o'0  
K=o {  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XJPIAN~l  
class unary_op : public Rettype & ;.rPU  
  { lY"l6.c  
    Left l; 5I2 h(Td  
public : '%t$m f!nV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %;ED} X  
HBR/" m  
template < typename T > Z2m^yRQ(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8)eRm{  
      { U ->vk{v  
      return FuncType::execute(l(t)); APF`b  
    } 8v2Wi.4T  
P8ej9ULX,  
    template < typename T1, typename T2 > @}H'2V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MYvz%7  
      { t2{(ETV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -e(<Jd_=  
    } -s2)!Iko&  
} ; *Vq'%b9  
Qc-W2%  
l<uI-RX "  
同样还可以申明一个binary_op eA(\#+)X `  
~&p]kmwXSX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q6$6:L,<  
class binary_op : public Rettype 4 qsct@K,  
  { 9ThsR&h3  
    Left l; w9GY/]  
Right r; 75^*4[  
public : Gdb0e]Vt+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5)S;R,  
8aVQW_m}  
template < typename T > #aC&!Rei{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iUh7eR9  
      { D9NRM;v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  +qj Z;5(  
    } *!"T^4DEg  
> `eo0  
    template < typename T1, typename T2 > ufR>*)_+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ag:<%\2c  
      { O}cfb4"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _){u5%vv  
    } |tI{MztJ"c  
} ; B&X)bGx8  
~m=Z>4M  
I:=!,4S;  
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 ]wV\=m?z&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2N &B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }])j>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。 [7`S`\_NK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Pfvb?Hy  
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。。。 uv$5MwKU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $aTo9{M^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {)r[?%FMgV  
下面是修改过的unary_op 4%nK0FAj  
@]X!#&2>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wjX0r7^@  
class unary_op h6LjReNo  
  { t"%~r3{  
Left l; AM!P?${a  
  otjT ?R2g'  
public : ^8oN~HLZ  
p + JOUW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AX@bM  
\ :@!rM  
template < typename T > 0W6= '7  
  struct result_1 79)iv+nf\l  
  { %`G}/"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mL}Wan  
} ; S?v;+3TG  
\J(~ Nv5!  
template < typename T1, typename T2 >  nSo.,72  
  struct result_2 `ZC -lAY  
  { ^v;8 (eF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Gv)*[7  
} ; T`v  
hZ<FCY,/?  
template < typename T1, typename T2 > %:l\Vhhz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mp(:D&M  
  { r7U[QTM%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8_D:#i  
} ^|rzqXW  
9Y# vKb{>  
template < typename T > x51p'bNy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !_o1;GzK  
  { 2V9"{F?  
  return OpClass::execute(lt(t)); !h1|B7N  
} =}0>S3a.7  
\@Z D.d#  
} ; q,Nqv[va  
P6^\*xkMr  
='eQh\T)  
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 wjID*s[  
好啦,现在才真正完美了。 [e.`M{(TB  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2+(SR.oGq  
fEK%)Z:0  
template < typename Right > =1B;<aZH!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v%c--cO(S4  
  { :Z;kMrU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "NSY=)fV  
} 0R+<^6^l)  
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。 I%{D5.du  
=snJ+yn!  
bb/A}< zD  
m:;`mBOc3  
k lr1"q7  
十. bind ^?0WE   
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。 , YE+k`:  
先来分析一下一段例子 ^jo*e,y:  
BXl Y V"  
3XjY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <m`Os2#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ap|V}j C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c_ 1.  
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。 ;x{J45^  
我们来写个简单的。 ,}OQzK/"mP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @q" #.?>s  
对于函数对象类的版本: R /c-sV  
HFj@NRE6  
template < typename Func > a=^>A1=  
struct functor_trait h7\16j  
  { pvqbk2BO  
typedef typename Func::result_type result_type; Q@l.p-:^U  
} ; +r =p ,leb  
对于无参数函数的版本: W2,Uw1\:1  
+^aM(4K\  
template < typename Ret > @F5QgO J&r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6CWm;%B#G  
  { {1wjIo"ptg  
typedef Ret result_type; g>f_'7F&  
} ; H]f8W]"c[  
对于单参数函数的版本: %Zu+=I Z  
/@s(8{;  
template < typename Ret, typename V1 > Q S.w#"X[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z2\Xe~{  
  { 4L6'4t"s  
typedef Ret result_type; 9fq CE619a  
} ; z"@UNypc,  
对于双参数函数的版本: >R6>*|~S  
?)c9!hR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /kd6Yq(y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ud,_^Ul  
  { 0R?LWm j  
typedef Ret result_type; ,#=;V"~9  
} ; +Xr87x;  
等等。。。 ^5gB?V,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |f&=9%  
&uTK@ G+  
template < typename Func > 7;:Uv=  
struct func_return o>4GtvA*  
  { ?pF uV`Zm  
template < typename T > }W R?n  
  struct result_1 {{ 4S gb  
  { {W#VUB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; > 1&_-  
} ; XFN4m #  
]^CNC0  
template < typename T1, typename T2 > PP)-g0^@  
  struct result_2 2l!* o7  
  { nqyB,vv0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `~3y[j]kO  
} ; 4m$Xjj`vE  
} ; "*aL(R  
dD8f`*"*=  
HBnnIbEtF'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )[hQK_e]  
.q7o7J%  
template < typename Func, typename aPicker > ;7 Y4 v`m  
class binder_1 CR<Nau>  
  { _!*??B6u  
Func fn; n$y)F} .-  
aPicker pk; 4!KUPgg  
public : OmX(3>:9  
u CNi&.  
template < typename T > 5}t}Wc8  
  struct result_1 (>\w8]  
  { o=VDO,eS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7Z<ba^r}  
} ; 6>Szxkz  
>A;9Ee"&  
template < typename T1, typename T2 > /? j vv&  
  struct result_2 H|0GRjC  
  { AlRng& o~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IvyBK]{|  
} ; `by\@xQ)  
5b2_{6t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,s,VOyr @F  
#{kwl|c   
template < typename T > qj5V<c;h%W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eD481r  
  { $NtbI:e{  
  return fn(pk(t)); _*O^|QbM  
} MdOQEWJ$|  
template < typename T1, typename T2 > 5L}qL?S`x|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $fwv'  
  { 2%Y]M%P  
  return fn(pk(t1, t2)); KGsH3{r  
} `'{>2d%\g  
} ; (0T6kD  
VY5/C;0^h  
KPOr8=Rc  
一目了然不是么? p=65L  
最后实现bind  !Z'x h +  
|h; _r&  
u!As?AD.  
template < typename Func, typename aPicker > Rx22W:S=C.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,wN>,(  
  { ?m?DAd~ZY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 02_%a1g  
} DhwFD8tT  
U]Vu8$W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [BpIzhy&}  
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。 L+&eY?A  
~EVD NnHEr  
十一. phoenix VE<&0d<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %/o8-N|_[  
'@ym-\,  
for_each(v.begin(), v.end(), $Xf gY1S  
( &ESE?{of)  
do_ SG{> t*E  
[ ;L5'3+U  
  cout << _1 <<   " , " n'yC-;  
] SJRiMR_F~  
.while_( -- _1), s^]F4'  
cout << var( " \n " ) WvN!8*XFM  
) y^#jM  
); 8#9 di  
L)5YX-?  
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: Jbud_.h9  
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 J3oj}M*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &!uN N|W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rTiW&#  
4|Dxyb>pS  
Z)6gh{B08  
template < typename Cond, typename Actor > s!Xj'H7K  
class do_while U}55;4^LX  
  { O3JN?25s  
Cond cd; SEn-8ZF  
Actor act; p#9.lFSX  
public : w a!g/ \  
template < typename T > |-Z9-rl  
  struct result_1 MOuI;EF  
  { >g ]S"ku|  
  typedef int result_type; aN7VGc  
} ; ZE@!s3\  
V=pg9KR!T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %C_RBd  
6OJ`R.DM`  
template < typename T > $z!o&3c'x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )p&FDK#ob=  
  { ;O*y$|+PA  
  do NJG-~ w  
    { A#gmKS<J/7  
  act(t); 7u"t4Or  
  } 2,c{Z$\kn  
  while (cd(t)); #<X+)B6t  
  return   0 ; U5; D'G  
} OTA@4~{C  
} ; FnN@W^/z  
85rXm*Df  
qNP&f 8fH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &D "$N"  
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。 28u)q2s^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。  A7*<,]qT  
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。 v,N*vqWS  
下面就是产生这个functor的类: .z u0GsU=  
VjbRjn5LI  
}Z MbTsm  
template < typename Actor > ~7Ey9wRkD  
class do_while_actor %t&n%dhJ  
  { !7MC[z(|N  
Actor act; YN1P9j#0d  
public : )GDP?Nc<Ik  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  pei-R  
{{c/:FTEU  
template < typename Cond > o +sb2:x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fRp+-QvE  
} ; g@!mV)c97  
PN ,pEk|  
acgtXfHR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c <8s \2  
最后,是那个do_ xEN""*Q  
&ah!g!o3  
;/$=!9^sZ  
class do_while_invoker D2o,K&V  
  { q -%;~LF  
public : HS"E3s8  
template < typename Actor > d'~ kf#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0z@ KkU{Z  
  { a %"mgCB  
  return do_while_actor < Actor > (act); '!*,JG5_  
} .lVC>UT  
} do_; jM8e2z3  
i1]*5;q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $Q,Fr; B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }5~|h%  
最后来说说怎么处理break和continue nUi 4!|r  
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。 5[.Dlpa'7  
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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