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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BtZm_SeA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Vdyx74xX  
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, 4}j}8y2)H  
5@5="lNjS  
N`fY%"5U>  
Fd'L:A~  
  class filler <h0ptCB  
  { 1N*~\rV*?  
public : '-{jn+,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2V 'Tt3  
} ; ]P^ +~  
[r'M_foga*  
V4D&&0&n  
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: ktb. fhO  
#k, kpL<a  
hG)lVo!L4j  
j+seJg<_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Sj+#yct-  
PX'%)5:q;i  
#UIg<:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HN%ZN}  
k5M(Ve  
nK$m:=  
e{/\znBS%  
二. 战前分析 K`3cH6"L6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Zx0c6d!B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4mg&H0 !  
S/aPYrk>6  
l.! ~t1i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9X~^w_cdk  
  /* --------------------------------------------- */ 2(|V1]6D?  
vector < int *> vp( 10 ); I+SL0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^&%?Q_]  
/* --------------------------------------------- */ iV=#'yY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zup?nP2GkT  
/* --------------------------------------------- */ F9" K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Qfi5fp=f  
  /* --------------------------------------------- */ lQjq6Fl2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C+j+q648>  
/* --------------------------------------------- */ LV0{~g(!%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HN! l-z  
~ln,Cm} 4  
ebchHnOd  
,58[WZG  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3z<t#  
1._1, _2是什么? tuSgh!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `,O^=HBM  
2._1 = 1是在做什么? LWE !+(n  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9S^-qQH3}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 OZ&aTm :  
:|g{ gi  
a@. /e @p  
三. 动工 )_ uK(UNZ5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~jaGf  
y;H 3g#  
\<%a`IA!*  
[+GG Wo  
template < typename T > f&|SGD*  
class assignment 5P4 >xv[  
  { 6pse @x?  
T value; zc"eSy< w$  
public : LY MfoXp  
assignment( const T & v) : value(v) {} +}n]A^&I\E  
template < typename T2 > i F Ab"VA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 01$SvL n:  
} ; $H}Q"^rs  
K+Qg=vGY  
%-dGK)?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mon(A|$|j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =Ev } v  
q b'ka+X  
&uM?DQ`o8  
dxA=gL2  
  class holder wU3Q  
  { Q. >"@c[  
public : = ~yh[@R)  
template < typename T > ~kL":C>2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G7yxCU(I\  
  { :;EzvRy  
  return assignment < T > (t); Nuj%8om6  
} J_,y?}.e3  
} ; 8K qv)FjB  
Vy biuP  
g8C+j6uR0  
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: 0|cQx VJb  
vgV0a{u"  
  static holder _1; 3yQ(,k#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $]9d((u4  
C5m*pGImG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G100L}d"N  
而不用手动写一个函数对象。 i^8Zp;O"f  
Y9C]-zEv  
3k=q>~& @  
X*b0qJ Z  
四. 问题分析 "371`!%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =3@^TW(j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 JS4pJe\q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |Q{l ]D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kmf4ax h1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C][`Dk\D{  
CyE.q^Wm  
五. 问题1:一致性 A;kB"Tx  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| I|:*Dy,~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <J- aq;p  
2/GH5b(  
struct holder 4CDmq[AVS[  
  { niFjsTA.Z  
  // 0Y\u,\GrxW  
  template < typename T > .w0?  
T &   operator ()( const T & r) const rh+OgKi  
  { EV9m\'=j  
  return (T & )r; h"[ ][  
} >IRo]-,  
} ; Ys\l[$_`*  
} nQHP4'  
这样的话assignment也必须相应改动: iVFn t!  
E*kS{2NAq  
template < typename Left, typename Right > re<"%D  
class assignment 9Y7 tI3  
  { -V9Cx_]y  
Left l; ).-FuL4Y  
Right r; fx*Swv%r  
public : 7JujU.&{6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /q]WV^H  
template < typename T2 > $jm'uDvm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ioZ2J"s  
} ; 1 @/+ c  
Na#2sb[)  
同时,holder的operator=也需要改动: HG Pbx$!  
Tux~4W  
template < typename T > R^D~ic N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Bq'hk<ns[  
  { 1[!Idl?m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HzW ZQ6o  
} sR5dC_  
/6>2,S8Ar  
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。 1aSuRa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oI^iL\\2h  
thS#fO4]d  
return l(rhs) = r; p t<84CP  
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'C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xe 6x!  
_I2AJn`#  
template < typename Tp > 4p F%G  
class constant_t 7bTs+C_;7  
  { 0evG  
  const Tp t; O^LzS&I*  
public : F7mzBrz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r&^4L  
template < typename T > ~=}56yxl[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J9{B  
  { p_[k^@ $  
  return t; 1,4kw~tA  
} !]W6i]p  
} ; (!;4Y82#  
wj Y3:S~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [j&>dE  
下面就可以修改holder的operator=了 %uQ^mK  
Dtn|$g,  
template < typename T > +&JF|#FQ`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !DLIIKO78  
  { -O oXb( I4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $+$+;1[  
} u U\UULH0  
Q5baY\"9^  
同时也要修改assignment的operator() ~?nPp$^  
%2V_%KA  
template < typename T2 > N@*v'MEko%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7kleBDDT  
现在代码看起来就很一致了。 x_#yH3kJ  
|rsu+0Mtz  
六. 问题2:链式操作 #t9&X8:U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IA''-+9  
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。 D_'Zucq  
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。 0^zu T  
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。 VYvHpsI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I/fERnHM/+  
'j>Q7M7q{  
template < typename T > .{~ygHQ`f  
struct result_1 @eR>?.:&  
  { GN(PH/fO9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )R,*>-OPJL  
} ; s}UPe)Vu  
2g|+*.*`  
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: Gu9Ap<>!  
ZCV&v47\p_  
template < typename T > c[ga@Vy  
struct   ref ~u7a50  
  { l =xy_ TCf  
typedef T & reference; Iy\K&)5?  
} ; H2[ S]`?  
template < typename T > =p ^Sn,t  
struct   ref < T &> =f?|f  
  { u:<%!?  
typedef T & reference; lfb]xu]O  
} ; 'lg6<M%#[  
-&%#R_RV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {'EQ%H $q  
0t'WM=W<!8  
template < typename T > n`;=^^B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "m(HQ5e)*  
  { =[3I#s?V  
  return l(t) = r(t); LBbk]I  
} x_AG=5OJX,  
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。 { +MqXeq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >4b-NS/}0  
V(w2k^7) F  
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 xLX:>64'o>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |-=^5q5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dKi+~m'w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HS>Z6|uLY  
最后的布局是: 02SFFqm  
                Add nu|;(ly  
              /   \ %Gh!h4Pv  
            Divide   5 ut fD$8UI  
            /   \ H~Hh $-z  
          _1     3 ney6N@  
似乎一切都解决了?不。 Sycs u_je  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _T)dmhG  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \k;*Ej~.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: V1,O7m+F2  
[C.Pzo  
template < typename Right > ;WWUxrWif  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vSX71  
Right & rt) const TlQu+w|  
  { s^)wh v`C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d>VerZZU  
} ,FlF.pt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d*4fl.  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {?$-p%CF`8  
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。 0_J<=T?\"s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ULkjY1&  
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。 o!dTB,Molr  
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? 3mIVNT@S9  
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: T&j_7Q\;vI  
"at*G>+  
template < class Action > \J.PrE'(}  
class picker : public Action 7 &DhEI ^  
  { &>XIK8*  
public : eZ8~t/8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^~E?7{BL  
  // all the operator overloaded \,+act"v  
} ; Dh*Uv,  
tl !o;`W  
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。 YQ:F Bj  
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: t H`!?  
PVC\&YF  
template < typename Right > QI0d:7!W1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "d^hY}Xx  
  { E %FCOKw_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8*k#T\  
} H<92tP4M  
*VmJydd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /4}{SE  
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。 07:CcT  
oj/,vO:QT  
template < typename T >   struct picker_maker _VFl.U,   
  { 0O5(\8jM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s G!SSRL@  
} ; K&0'@#bE\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JPltB8j?  
  { HTA@en[5  
typedef picker < T > result; 7 ^>UUdk(  
} ; Vcm9:,Xlw  
87.b7 b.  
下面总的结构就有了: #T &z`  
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。 qv>?xKSm  
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。 wxYB-Wh<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $[x2L s~  
至此链式操作完美实现。 zZ@]Kq;.s  
2y s'q !  
By%mJ%$~  
七. 问题3 WqlX'tA  
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。  ky0Fm W  
J5b>mTvb  
template < typename T1, typename T2 > @Fv"j9j-3G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const //9Ro"  
  { $iu{u|VSu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4=^_ 4o2  
} zGjf7VV2a  
> 1 {V  
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: B! $a Y  
>|1.Z'r/  
template < typename T1, typename T2 > )FVW/{NF@q  
struct result_2 ,Wtod|vx\U  
  { n%yMf!M .:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1iyd{r7|  
} ; F0 x5(lp Q  
d}#G~O+y3v  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @62QDlt;  
这个差事就留给了holder自己。 4Y2l]86  
    4Qh\3UL~  
NZ`Mq  
template < int Order > XMzL\Edo  
class holder; Z\Qa6f!  
template <> %P05k  
class holder < 1 > 6P@3UQ)}s  
  { 8#b>4 Dx  
public : G$FNofQx  
template < typename T > tai  
  struct result_1 Hry*.s -  
  { )xwWig.  
  typedef T & result; HMDQEd;  
} ; f7NK0kuA  
template < typename T1, typename T2 > =23JE'^=  
  struct result_2 M`^;h:DN^  
  { \@6P A  
  typedef T1 & result; _o'_ z ]  
} ; j<[+vrj  
template < typename T > 4|i.b?"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0`y;[qAG[  
  { H%2Y8}  
  return (T & )r; aM/sD=}  
} }H2<w-,+  
template < typename T1, typename T2 > 5[NF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,I# X[^/  
  { ~Mu=,OT  
  return (T1 & )r1; ;/.ZjTRw  
} LU "e9  
} ; 9*wS}A&Jh  
gQHE2$i>  
template <> MHZ!noAr  
class holder < 2 > ,2hZtJ<A  
  { mNUc g{ +/  
public : (5AgI7I,  
template < typename T > aI @&x  
  struct result_1 TXx%\V_6  
  { B]jI^( P  
  typedef T & result; >:7W.QLRU  
} ; _h;#\ )%~  
template < typename T1, typename T2 > j n[%@zD}  
  struct result_2 G;r-f63N  
  { } ti+tM*  
  typedef T2 & result; DxX333vC  
} ; =+@IpXj  
template < typename T > 5 \1C@d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J*@(rb#G  
  { @#sBom+K`  
  return (T & )r; 2x3'm  
} ai/VbV'|  
template < typename T1, typename T2 > zQsu~8PX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XHq8p[F  
  { @H'pvFLK?  
  return (T2 & )r2; tTa" JXG  
} ,1>ABz  
} ; X[pk9mha  
qSj$0Hq5XI  
doJ\7c5uU  
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> >。 MN|8(f5Gs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -26GOS_8z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T/8*c0mU  
:m|%=@]`  
return l(i, j) = r(i, j); %) -5'l<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %DJxUuh  
\dpsyc  
  return ( int & )i; 40VdT|n$$  
  return ( int & )j; tg%U 2+.q  
最后执行i = j; Y>eypfK"  
可见,参数被正确的选择了。 K]q9wR'q  
_VIVZ2mU=  
ep]tio_  
j\t"4=,n  
[;5?=X,LD  
八. 中期总结 e [D'0L  
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: >{_`J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "],amJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gwFHp .mE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gx75EQ2  
jtWI@04o09  
@WuB&uF=d  
CfFNk "0{  
_SS6@`X  
"DV.%7*^  
九. 简化 'IrwlS  
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。 4qw&G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z1oikg:?4  
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: i2<dn)K[~-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^s'ozCk 0  
  +-*/&|^等 0q%=Vs~@g  
2. 返回引用。 _J}vPm  
  =,各种复合赋值等 ii%n:0+zm  
3. 返回固定类型。 UH8)r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E|f&SEnzK  
4. 原样返回。 a8fLj  
  operator, 1zE_ SNx  
5. 返回解引用的类型。 (0%0+vY  
  operator*(单目) WZ"g:Khw  
6. 返回地址。 aOYRenqu  
  operator&(单目) VK9I#   
7. 下表访问返回类型。 E|2klA^+*  
  operator[] l\l\T<wa,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w}Q|*!?_  
  operator<<和operator>> &HKrmFgX{  
xe)< )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。 wzAp`Zs2Dm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7S<Z&1(  
?3tR(H<  
template < typename Left > MmOGt!}9A  
struct value_return !Xt=+aKN  
  { 38P_wf~ \  
template < typename T > =U3,P%  
  struct result_1 J[<3Je=>$  
  { ^=)? a;V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,wmPK;j  
} ; `m5cU*@D  
dy u brIG  
template < typename T1, typename T2 > rn1FCJ<;H  
  struct result_2 ?5m[Qc (<  
  { '{EBK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tYt/m6h  
} ; ]2Aqqy  
} ; ;F@dN,Y  
|N[SCk>Kj  
[!>2[bbl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Rs;,_  
?Mp)F2'  
下面我们来剥离functor中的operator()  /A|cO   
首先operator里面的代码全是下面的形式: tq9t(0EL  
[|~X~AO%  
return l(t) op r(t) Py 8o8*H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n }lav  
return op l(t) tZ1iaYbvV  
return op l(t1, t2) wxPg*R+t  
return l(t) op <_""4  
return l(t1, t2) op 7I4G:-V:^  
return l(t)[r(t)] >VqMSe_v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <PkDfMx2  
%>cc%(POO  
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: Uc e#v)  
单目: return f(l(t), r(t)); `xbk)oW#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )|/t}|DIx  
双目: return f(l(t)); /= P!9d {  
return f(l(t1, t2)); <R~(6krJwZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,<zZKR_  
ja2LQe@ Q  
struct meta_divide \@4QG.3&  
  { zqYfgV  
template < typename T1, typename T2 > d; @Kz^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o <LA2 q`T  
  { B dm<<<  
  return t1 / t2; pCf-W/v  
} `A80""y:M  
} ; Jg k@ti.}Z  
/S9Mu )1Y  
这个工作可以让宏来做: R4}G@&Q  
13A11XTp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s@o"V >t  
template < typename T1, typename T2 > \ C%#C|X193  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XuHJy  
以后可以直接用 n*D)RiW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /eR@&!D '  
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 LnZz=  
(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。。。) ~;m~)D  
W5:S+  
=KT7ZSTV  
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 I?-9%4 8iM  
2ok>z$Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ..;LU:F  
class unary_op : public Rettype (B]Vw+/  
  { l%B1JGu*F  
    Left l; %8 cFzyE*  
public : _a*Wk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hU G Iy(  
G`|mP:T:o  
template < typename T > KUH&_yCRB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +cy(}Vp  
      { h.'h L  
      return FuncType::execute(l(t)); xKsn);].`  
    } )#3 ,y6  
C&Nd|c  
    template < typename T1, typename T2 > a((5_8SX5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0; V{yh  
      { BY,%+>bc)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1[3"|  
    } vR1%&(f{  
} ; zZ-e2)1v  
9FV#@uA}D  
#D//oL"u]  
同样还可以申明一个binary_op dJNYuTZ'  
o?{VGJH<v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >&?wo{b  
class binary_op : public Rettype [4xN:i  
  { WKxJ`r\  
    Left l; QS=n 50T,  
Right r; s3kh (N  
public : >)N,V;j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L/nz95  
; p\rgam  
template < typename T > L1)?5D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >R!^aJ  
      { L?KEe>;r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E pM 4 +  
    } , {z$M  
>wcsJ {I  
    template < typename T1, typename T2 > k~=-o>}C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |BYD]vK  
      { %q>gwq A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E? F @  
    } _rjCwo\  
} ;  |k 4+I  
>>^c_0"O  
oF ,8j1  
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 (:T~*7/"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ={maCYlE.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =Z-.4\3  
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。 i-E&Y*\^9H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )J#@L*  
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。。。 62vz 'b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JI\u -+BE  
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) vgE5(fJh  
下面是修改过的unary_op PVEEKKJP]J  
j1d#\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > } A# C  
class unary_op 2~]c`/M3  
  { e`}|*^-  
Left l; 3Q`'C7Pi  
  >Ckb9A  
public : $ HUCp9  
3'&]v6|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yx/:<^"-$  
NmtBn^ t  
template < typename T > %8{' XJ!  
  struct result_1 yY_]YeeR  
  { =~aJ]T}(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? # G_ &  
} ; RI*Q-n{  
'inWV* P*g  
template < typename T1, typename T2 > 9pjk3a  
  struct result_2 _TX.}167;-  
  { ?+Qbr$]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (x=NA )  
} ; Mu:*(P/  
#lVVSrF,-  
template < typename T1, typename T2 > ,hOJe=u46  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7?hC t  
  { ?on3z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b$gDFNa  
} S%%>&^5  
CB|z{(&N  
template < typename T > FP9ZOoog  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1uy+'2[Z-D  
  { <<;j=Yy({`  
  return OpClass::execute(lt(t)); Jge;/f!i  
} HVu_@[SYR3  
)0d3sJ8  
} ; QL\'pW5  
}){hQt7  
 ;\iQZ~   
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 lXz<jt@5  
好啦,现在才真正完美了。 cIgFSwQ 4  
现在在picker里面就可以这么添加了: jJ?3z ,h  
LQ{4r1,u]  
template < typename Right > {ZfTUt)-P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <w,aS;v6jp  
  { ,[ Ytl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  &$+yXN  
} +p43d:[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 CF>NyY:_  
iWtWT1n8n  
E|^a7-}|  
9'4cqR  
~sA}.7  
十. bind R(q fP  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y@.:U*  
先来分析一下一段例子 C(gH}N4  
&2) mpY8xQ  
zizrc.g/Yg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0q62{p7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +5T0]!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6xj&Qo  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >)VrbPRuA  
我们来写个简单的。 2&Efqy8}DZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?^@;8m  
对于函数对象类的版本: !A<?nz Uv  
g\jdR_/  
template < typename Func > >eU;lru2Q  
struct functor_trait XVI+Y  
  { XE>XzsnC  
typedef typename Func::result_type result_type; +$<m;@mZ  
} ; *?i~AXJm  
对于无参数函数的版本: W~7q&||;C  
#~ >0Dr  
template < typename Ret > ?.~@lE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i-/'F  
  { (sPZ1Fr\o  
typedef Ret result_type; -EL"Sv?  
} ; ]*v%(IGK  
对于单参数函数的版本: l5@k8tnz  
(2a~gQGD  
template < typename Ret, typename V1 > "2Ye\#BU6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D%BV83S   
  { fC81(5   
typedef Ret result_type; 5SK.R;mn  
} ; -$mzzYH  
对于双参数函数的版本: <GR]A|P  
ZB%7Sr0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w1iQ#.4K_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9RAN$\AKy  
  { rgOB0[  
typedef Ret result_type; 2p'qp/  
} ; <K2 )v~  
等等。。。 fHe3 :a5+W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7ZJYT#>b  
b)`<J @&{  
template < typename Func > $osDw1C  
struct func_return i*F^;-q)  
  { 3tgct <"  
template < typename T > tF=96u_X  
  struct result_1 -o=qYkyLK  
  { 1o.]"~0:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i  #8)ad  
} ; "S6d ^  
1 "4AS_Q  
template < typename T1, typename T2 > 2.2 s>?\  
  struct result_2 Aw >DZ2  
  { |*8 J.H*r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @mw1(J  
} ; 1tfm\/V}ho  
} ; R|5w:+=z  
+VzR9ksJj  
i\N,4Fdor  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sdrE4-zd  
QhN5t/Hr  
template < typename Func, typename aPicker > Knn$<!>  
class binder_1 M<Eg<*  
  { Wny{qj)=  
Func fn; ?HU(0Vgn'  
aPicker pk; ?n[+0a:8E  
public : UXe@c@3  
B 6|=kl2C  
template < typename T > RD,` D!  
  struct result_1 _jP]ifu`  
  { ](3=7!!J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -u8 ma%JW  
} ; \ocJJc9  
gX]?`u  
template < typename T1, typename T2 > %}2 s74D*Z  
  struct result_2 o_jVtEP  
  { _>*TPlB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9'T nR[>  
} ; -R| v&h%T  
!.kj-==s{7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _PQQ&e)E  
"y#$| TMB  
template < typename T > W!htCwnkF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3-z57f,}6~  
  { o5A@U0c_  
  return fn(pk(t)); T&cf6soo  
} 1XL^Zhr  
template < typename T1, typename T2 > MT}9T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a$"3T  
  {  w8$8P  
  return fn(pk(t1, t2)); rVkRU5  
} sF f@>  
} ; ?>DN7je  
,n^{!^JW  
"}(*Km5Po  
一目了然不是么? eY;XF.mF  
最后实现bind t 8|i>(O  
HZ )z^K?1  
f6u<.b  
template < typename Func, typename aPicker > `l'z#\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <Zn]L:  
  { b-\ 1D;]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2w+w'Ag_R  
} G[@RZ~o4  
yIA- +# r[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _-$(=`8|<{  
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。 iTwb#Q=  
_?CyKk\I  
十一. phoenix >-0Rq[)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;y/&p d+  
cY0NQKUk~  
for_each(v.begin(), v.end(), )pbsvR_  
( nD{o8;  
do_ :[kfWai#(  
[ GO2mccIB  
  cout << _1 <<   " , " ot($aY,t  
] @j=:V!g2O  
.while_( -- _1), 8,7^@[bzXx  
cout << var( " \n " ) Y;-$w|&P>  
) ~l+2Z4nV  
); +0_e a~{  
oIrO%v:'!  
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: lK 5@qG#  
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 Qzt'ZK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g]vo."}5E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 41Hv)}Yd  
e#!%:M;4P  
3K!(/,`  
template < typename Cond, typename Actor > S6Y2(qdP  
class do_while T\?$7$/V  
  { .o8Sy2PaV  
Cond cd; ?I{L^j^#4  
Actor act; 9sG]Q[:.]  
public : xy))}c%  
template < typename T > >J*x` a3Q  
  struct result_1 ct`j7[  
  { rP|~d}+I  
  typedef int result_type; #9zpJ\E  
} ; + fS<YT  
z?dd5.k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `i`+yh>pc#  
`%;Hj _X}  
template < typename T > KW-GVe%8f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /o OZ>B%1s  
  { {ppzg`G\  
  do FJ,"a%m/Q  
    { }C4wED.  
  act(t); s|IY t^  
  } 6~c#G{kc  
  while (cd(t)); ,_iq$I;  
  return   0 ; `OFW^Esc  
} 17$'r^t,S  
} ; jaw&[f 7  
~=va<%{ U  
P q0 %oz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .V4-  
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。 (Zg'])  
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。 50_[n$tqE  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 plL|Ubn  
下面就是产生这个functor的类: J-#V_TzJ?  
NNt  n  
i/j53towe  
template < typename Actor > C RBj>  
class do_while_actor Z<^;Ybw{`Z  
  { L4,b ThSG  
Actor act; HS[($  
public : Q2/65$ nW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /sfJ:KP0  
])}a^]0q  
template < typename Cond > m??Py"1y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G %'xEr0n  
} ; Z1#u&oX  
2ah%,o  
Mg #yl\v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I4W@t4bZ  
最后,是那个do_ !O,Sq/=.  
o]E L=j  
vJLGy]  
class do_while_invoker KL3Z(  
  { ? D _kQl  
public : w A\5-C7 j  
template < typename Actor > z/u^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8N%nG( 0  
  { |BbzRis  
  return do_while_actor < Actor > (act); dvZH~mF  
} (:aU"5M  
} do_; dgL>7X=7  
D/?Ec\ t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NMe{1RM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %x N${4)6  
最后来说说怎么处理break和continue v\GVy[Qyv  
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。 H4s~=iB  
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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