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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Gd`7Tf)'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b/JjA  
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, %X^qWKix}m  
oR!h eCnu  
lq]8zm<\)]  
M;'GnGFf  
  class filler {QmK4(k?|c  
  { *93=}1gN  
public : ^'du@XCf}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2A =Y  
} ; X[dH*PV  
^!i4d))  
-{J0~1'#-  
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: ?~T(Cue>  
/*BK6hc  
%Ie,J5g5  
]q4LN o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZREy I(_  
{Y=k`t,  
AZ^>osr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Anpp`>}N  
6I=xjgwvf  
. XbDb  
8.^`~ta  
二. 战前分析 i92Z`jiR  
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。 ]B8iQr-!  
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 8''1H<f  
E BoC,{R#  
mA%}ijR6y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,' t&L]  
  /* --------------------------------------------- */ d8R|0RZ  
vector < int *> vp( 10 ); #*lDKn[vO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q[W@.[2y)  
/* --------------------------------------------- */ uHbbPtk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); VPuo!H  
/* --------------------------------------------- */ =jpRv<X|,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3D5adI<aq"  
  /* --------------------------------------------- */ <0hVDk~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K4E2W9h  
/* --------------------------------------------- */ #lSGH 5Fp?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >ifys)wg>  
zVe,HKF/  
"}%j'  
$sb@*K}:4  
看了之后,我们可以思考一些问题: H8B.c%_|U  
1._1, _2是什么? p[%~d$JUq  
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。 dD'KP4Io@  
2._1 = 1是在做什么? n ~&ssFC  
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。 wv\"(e7(  
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。 r4gLoHD)  
'Z,7{U1P  
*%_M?^  
三. 动工 Xkx&'/QG,U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pNuU{:9 B0  
nehk8+eV_  
2$b1q!g<  
vO"E4s  
template < typename T > J|o<;9dg1  
class assignment KyDd( 'i  
  { q3-cWfU  
T value; }TuMMO4+  
public : 1rue+GL  
assignment( const T & v) : value(v) {} CN-4FI)1D9  
template < typename T2 > ;Z;` BGZJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -;HZ!Lf  
} ; C R't  
+]yVSns 3  
'Cz]p~oF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eYjF"Aq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "]'W^Fg  
x 0vW9*&  
i!JSEQ_8  
'&gUAt  
  class holder j\Fbi3H  
  { ZD$I-33W  
public : G%i&C)jZ  
template < typename T > ~"wnlG-:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [{T/2IGq  
  { %4#ChlXB  
  return assignment < T > (t); ntL%&wY  
} Q'ib7R;V,  
} ; Zw/??Tq b  
K7(GdKZe  
eISHV.QV  
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: AGVipI #  
aK,\e/Oo  
  static holder _1; m{lS-DlRg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6 {3ql:  
9NU-1vd~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RJN LcIm  
而不用手动写一个函数对象。 o@} qPvt0  
HC>k/Gk"  
4`r-*Lx  
ashVV~\8A  
四. 问题分析 G"vEtNoV  
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。 \tS| N40  
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。 F:0 E- z'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (~b0-3s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jt9@aN.mJN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OQyZ'  
3A\Hiy!{F  
五. 问题1:一致性 Lr"`OzDz  
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;P!   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /wHfc[b>  
ZQ_~ L!ot  
struct holder dGR #l)  
  { IY(;:#l  
  // SQuW`EHBgs  
  template < typename T > t +CU  
T &   operator ()( const T & r) const IueI7A  
  { x_4{MD^%  
  return (T & )r; n!NA}Oa  
}  Zzr  
} ; 4%TmW/yd  
2qKAO/_O  
这样的话assignment也必须相应改动: G#'G9/Tm  
*vzj(HGO  
template < typename Left, typename Right > gaL.5_1  
class assignment K5+ONA<c  
  { zfGr1;  
Left l; a-5#8  
Right r; gkx<<)y l  
public : -N2m|%B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -PiZvge  
template < typename T2 > ]k.YG!$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } VZA>ErB  
} ; FvBnmYn W  
%-NG eN8  
同时,holder的operator=也需要改动: <bBgevL+_K  
GIUyW  
template < typename T > !t&C,@Ox  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u$x'P <b  
  { o-]8)G>~M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o1<Z; 2#  
} Xkp`1UTH  
\Q,5Ne'o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *eUxarI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &+pp;1ls  
? ~_h3bHH  
return l(rhs) = r; 45Q#6Bt E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2|8$@*-\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k jR-p=}  
hB]<li)"C  
template < typename Tp > Ng1[y4R}  
class constant_t X.ZY1vO  
  { Z3A"GWY  
  const Tp t; 8PW3x-+  
public : sH)40QmO{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]LSlo593  
template < typename T > 0 9*?'^s4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TJ(vq]|&  
  { Hb9r.;r<EW  
  return t; HwZ@T &_4  
} N*>&XJ#  
} ; 0 aiE0b9c  
T7 XbbU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D4QL lP  
下面就可以修改holder的operator=了 ZL- ` 3x  
uy=E92n3  
template < typename T > 1Q??R }  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +0n,>eDjg^  
  { d7L|yeb"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C;rK16cn  
} xo(3<1mD  
p/&s-G F  
同时也要修改assignment的operator() n0'"/zyc  
0]t7(P"F6  
template < typename T2 > dIvvJk8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3=kw{r[2lM  
现在代码看起来就很一致了。 vtf`+q  
&0@AM_b  
六. 问题2:链式操作 ?rububDT{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I~U;M+n*y  
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。 A ]~%<=b  
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。 %;tBWyq}_  
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。 u=!n9W~"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <o&\/uO~H  
$PKUcT0N9  
template < typename T > Y\7/`ty  
struct result_1 aboA9pwH  
  { ^Jn=a9Q6Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'fY( Vm  
} ; V%!my[b  
+K*_=gHF.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {FNq&)#`  
r*4@S~;  
template < typename T > [5jXYqD=vj  
struct   ref 1FmqNf:V7I  
  { ST^{?Q  
typedef T & reference; o^& nkR  
} ; 6ALUd^  
template < typename T > AG<TY<nqL  
struct   ref < T &> W!WeYV}kb  
  { 1jQlwT(:  
typedef T & reference; eWAgYe2  
} ; BZWGXzOFh  
^Dw18gqr=@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?$rH yI  
7e`h,e=  
template < typename T > ;CdxKr- d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M/a5o|>8  
  { 3D"?|rd~  
  return l(t) = r(t); Fo[=Dh*AqU  
} !3Me 6&$O  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 g7U>G=,;?U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a$P$Ngi?S  
|+(Hia,X  
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 ^B7C8YP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @c#M^:9Dc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \KPwh]0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )Aa  h  
最后的布局是: n!t][d/g+  
                Add 5X"WgR;  
              /   \ l>:\% ol  
            Divide   5 wZ =*ejo  
            /   \ "?TKz:9r  
          _1     3 Wc- 8j2M  
似乎一切都解决了?不。 XP!7@:  
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。 y@Q? guB  
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。 YO^iEI.  
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: W0>fu>  
)MJy  
template < typename Right > GjvTYg~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  $>y   
Right & rt) const '2.11cM3  
  { dX:#KdK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); maTZNzy  
} TdH~ sz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9J'3b <  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 h9L/.>CX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1$G'Kg/  
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。 X-=J7G`\h#  
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。 1(12`3  
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? ;Q} H'Wg,  
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: 4 Gm(P~N  
N: Zf4  
template < class Action > gR:21*&cz  
class picker : public Action |Zrkk>GW:  
  { o|0QstSCl  
public : 9F"Q2^l'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /*yPy?  
  // all the operator overloaded a2N4Jg@  
} ; @ag*zl  
@n:.D9  
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。 LQrm/)4bF5  
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: nzK"eNDN.  
PofHe  
template < typename Right > iNAaTU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const znl_~:.4]X  
  { ] /{987  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4C{3>BE  
} K'zG[[P  
~NtAr1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qxe%RYdA'j  
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。 qW6}^aa  
/4Lmu+G4  
template < typename T >   struct picker_maker |r=.}9 -  
  { ib%x&?||  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t,yzqn  
} ; 2i3& 3oz]O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p-t*?p C  
  { +2+wNFU  
typedef picker < T > result; ?hQ,'M2  
} ; rX<gcntv  
sB,>4*Zd  
下面总的结构就有了: JrdH6Zg  
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。 ].eY]o}=  
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。 )tV^)n[w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z|kMoB  
至此链式操作完美实现。 >O{/%(9  
uF=xo`=|  
yNb :zoT  
七. 问题3 @GiR~bKZ  
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。 D< 4!7*9%  
nBVknyMFNF  
template < typename T1, typename T2 > !7K-Kqn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xf.2Ig  
  { >xt*(j&}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MXxE)"G*a  
} S-Y(Vn4  
`(9B(&t^,  
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?hM&@z  
6/#5TdJA  
template < typename T1, typename T2 > mJ%r2$/*  
struct result_2 ]3E':JM@  
  { ;#$zHR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H?=D,  
} ; 7BX%z$_)A  
e]+ [lq\p@  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? '\2lWR]ndd  
这个差事就留给了holder自己。 Z)U#5|sf  
    ;')T}wuq  
0CD2o\`8  
template < int Order > 'd"\h#  
class holder; ,Wp0,>!  
template <> Z0~}'K   
class holder < 1 > @Yq!  
  { B`4[@$  
public : %-4e8d74/  
template < typename T > sKX%<n$  
  struct result_1 S"=o U}'|  
  { e XU;UO^  
  typedef T & result; ^w<:UE2a!  
} ; `f:5w^A  
template < typename T1, typename T2 > a`w)awb  
  struct result_2 Kup-O u,  
  { >Q~"/-bN)  
  typedef T1 & result; L?^C\g6u]  
} ; 8<g_JW[%  
template < typename T > C%P"Ds=w0N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hfvs' .  
  { e;=G|E  
  return (T & )r; >oc7=F<8lS  
} Lh &L5p7  
template < typename T1, typename T2 > c3lfmTT6^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |yI?}zyR  
  { ^yRCR] oT  
  return (T1 & )r1; WPE@yI(  
} 2="C6 7TK  
} ; 'FBvAk6  
J<_&f_K0]  
template <> %;9e h'  
class holder < 2 > ZUyM:$  
  { zYOPE 6E  
public : n20H{TA  
template < typename T > p Nu13o~  
  struct result_1 %a/O7s6  
  { e?G*q)l  
  typedef T & result; 1ezQzc2-R  
} ; T^GdN_qF  
template < typename T1, typename T2 > D0QXvrf  
  struct result_2 t:M({|m Y  
  { sI`i  
  typedef T2 & result; #k=!>%+E  
} ; f|VP_o<  
template < typename T > CRWO R pP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qc\o>$-:`  
  { }7$\F!R  
  return (T & )r; aG |)k,  
} _@jKFDPL  
template < typename T1, typename T2 > UsQv!Cwu^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [uRsB5  
  { g{$&j*Q9  
  return (T2 & )r2; (oJ#`k:&n  
} 2 ;B[n;Q{  
} ; ecf7g)+C  
kX1hcAa  
zMrZ[AU  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Zt` ,DM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xs &vgel>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '~ ]b;nA  
ijhMJ?3  
return l(i, j) = r(i, j); {/7'uD\ H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v;K\#uc_  
JmYi&  
  return ( int & )i; "E2 g7n&  
  return ( int & )j; . ~|^du<X  
最后执行i = j; <{-DYRiN  
可见,参数被正确的选择了。 6!Isz1.re  
N7#GK]n%/}  
g dC=SFb b  
)QZ?Bf  
kLD)<D  
八. 中期总结 ;pB?8Z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E/GI:}YUy_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nMc-kyl{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9J]LV'f7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G>_ZUHd I  
.Yu,&HR  
d&'6l"${  
@pko zE-  
&(.ZHF  
R a*9d]N@  
九. 简化 BLJ-' 8G  
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。 hG;u8|uT^i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y66 vJ<lM  
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: 2=3iA09px  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L:^'cl} G  
  +-*/&|^等 Vk_L*lcN  
2. 返回引用。 (~#PzE :  
  =,各种复合赋值等 zu|pL`X  
3. 返回固定类型。 :!A@B.E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vOP[ND=T  
4. 原样返回。 *@Qt*f  
  operator, :e9E#o  
5. 返回解引用的类型。 [w4z)!  
  operator*(单目) pI^n("|  
6. 返回地址。 WD)[Ac[  
  operator&(单目) Ql V:8:H$  
7. 下表访问返回类型。 ]CL70+[^9  
  operator[] L]tyL)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6a,YxR\  
  operator<<和operator>>  z`_N|iEd  
da<1,hF  
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。 FP\[7?ZLn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?QMs<  
A=3 U4L  
template < typename Left > @LmUCP~  
struct value_return QTyl=z7  
  { $ `ho+  
template < typename T > . }1!MK5  
  struct result_1 BW*zj=N%  
  { }gn0bCJy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -FPl",f=r  
} ; +<|w|c  
B=p'2lla  
template < typename T1, typename T2 > ><DE1tG  
  struct result_2 a[JgR/E@x  
  { v]1rH$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; < <xJ-N  
} ; /;>EyWW  
} ;  6$Dbeb  
#QB`'2)vw  
Ar$LA"vu4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2-CK:)n/#  
s-DtkO  
下面我们来剥离functor中的operator() l;C_A;y\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BdYh:  
4q~E\l|.5  
return l(t) op r(t) &Y&zUfA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r9U1O@c  
return op l(t) 3A9|{Vaz+6  
return op l(t1, t2) Yk5kC 0B  
return l(t) op 2,fB$5+  
return l(t1, t2) op R's xa*VB  
return l(t)[r(t)] LSs={RD2+p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Owr`ip\  
G@;aqe[dB  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: p[$I{F*a  
单目: return f(l(t), r(t)); (+@.L7>m+t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )Qc$UI8L  
双目: return f(l(t)); *Zvw&y*  
return f(l(t1, t2)); oa4}GNH  
下面就是f的实现,以operator/为例 r5"/EMieh  
E0|aI4S4  
struct meta_divide 83 n: h08  
  { N$+"zJmw&  
template < typename T1, typename T2 > D'&L wU,o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :z:Blp>nK/  
  { Mc6y'w  
  return t1 / t2;  96BMJE'  
} pqe tYu  
} ; 4M]8po/;  
)<|TEp4r-  
这个工作可以让宏来做: Q&J,"Vxw  
q}!4b'z^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c'6H@m#=  
template < typename T1, typename T2 > \ 8+ u8piG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gM*s/,;O"  
以后可以直接用 Vh<`MS0X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,y>Na{@Y  
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 @K/I a!Lw  
(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。。。) @.{  
A_.QHUjpx  
|); >wV"  
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 EI;\of2,  
sHF vzE%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hj!)S&y,$  
class unary_op : public Rettype D)_Ei'+*l  
  { "Wm~\)t(  
    Left l; DHAWUS6  
public : ~JXHBX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %Z7!9+<  
qkIU>b,B  
template < typename T > $o/>wgQY-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @2mP  
      { 9ZBF1sMg  
      return FuncType::execute(l(t)); AUC< m.  
    } c;^J!e  
+@Y[i."^J  
    template < typename T1, typename T2 > (Y>MsqwWfC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xR:h^S^W ~  
      { ueR42J%s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .bE,Q9:  
    } pV7Gh`<y  
} ; wGvgMZ]?'  
AVp [gr  
wLtTC4D  
同样还可以申明一个binary_op G DV-wPX  
L9T u>4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :m d3@r']  
class binary_op : public Rettype Pio^5jhB6  
  { IfcFlXmt2  
    Left l; v\Ljm,+  
Right r; |=LkV"_v  
public : FT~^$)8=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4i,SiFKB  
Bu1z$#AC  
template < typename T > #lF<="y%X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f[I c hCwX  
      {  sD8S2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]lUu%<-;  
    } o(P:f)B  
RY{tX`  
    template < typename T1, typename T2 > ju]]|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &wN 2l-  
      { #E9['JnZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >|?T|  
    } [R4x[36Zp  
} ; Wv"tAseu  
kre&J  
$1+K}tP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5F"?]'*/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X}(0y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9$&e~^&B  
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。 ~t={ \,X\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NJ>p8P`_k  
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。。。 PoJ$%_a}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $hSZ@w|IF  
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) :,m)D775S  
下面是修改过的unary_op BuTIJb+Q\  
H |UL5<:]D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %z~U@Mka  
class unary_op $)Yog]}  
  {  3Mx@  
Left l; ]%|WE  
  QIK73^  
public : pGY]Vw Y  
7X(]r1-+\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :OCux Sc%5  
U*Qq5=dqD  
template < typename T > A+I&.\QAR  
  struct result_1 rf->mk{  
  { <(4#4=ivP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @@83PJFid  
} ; xXZKj  
m>ycN  
template < typename T1, typename T2 > s&hA  
  struct result_2 S |>$0P4W(  
  {  7E`(8i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U@MP&sdL  
} ; k-V I9H!,  
jJ!-hg4?]  
template < typename T1, typename T2 > ).C!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {X<4wxeTo  
  { xn@0pL3B~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *ldMr{s<R  
} U5!f++  
1G%PXrEj8  
template < typename T > HhmVV"g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vt@Us\fI  
  { `t0f L\T  
  return OpClass::execute(lt(t)); kQVDC,d  
} ~9r!m5ws  
QaWHz   
} ; $-Pqs ^g  
U}w+`ZLN  
-,VhSI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _sR9   
好啦,现在才真正完美了。 1/ pA/UVO  
现在在picker里面就可以这么添加了: _]xt65TL  
RR!!hY3 K  
template < typename Right > .^lb LN^2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x$GsDV  
  { xDJ+BQ<1A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l(#ke  
} Hpi%9SAM  
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。 `n`"g<K)Q  
'd #\7J>d  
_/}Hqh  
& 8' (  
1@^Ek8C  
十. bind 7B]:3M6d  
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^2Qxo3"3  
先来分析一下一段例子 u:$x6/t  
j- YJ."  
a4( ?]ND~6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B>Cs&}Y!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zk 5=Opmvh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "6N~2q,SW  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,.jHV  
我们来写个简单的。 7grt4k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Bw<zc=%  
对于函数对象类的版本: /.)[9bQ<  
- ~\.n  
template < typename Func > 6f?BltFaN  
struct functor_trait 7q!yCU  
  { P:(EU s}0  
typedef typename Func::result_type result_type; .L7Yf+yFg  
} ; /^LH  
对于无参数函数的版本: *)bd1B#  
B9e.-Xaf  
template < typename Ret > |Vwc/9`t]>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g T XW2S  
  { oY%"2PW1B  
typedef Ret result_type; :,NFFN  
} ; |'c4er/;#  
对于单参数函数的版本: e(~'pk"mZ  
2K]IlsMO&  
template < typename Ret, typename V1 > /z1p/RiX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y98JiNq  
  { >wKu6- ]a  
typedef Ret result_type; eb!s'@  
} ; DhLr^Z!h3;  
对于双参数函数的版本: uZ\wwYY#M  
A{z>D`d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3+(yI 4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]eYd8s+  
  { L/q]QgCoA  
typedef Ret result_type; SbS$(Gt#Bv  
} ; u3Usq=Ij{  
等等。。。 +_ *eu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x*me'?q  
dU oWo3r=  
template < typename Func > E+}GxFG-:  
struct func_return v Zb|!#I  
  { -c+>j  
template < typename T > >-5td=:Z  
  struct result_1 .!yWF?T8  
  { E3S%s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;Y'8:ncDn  
} ; 6| *(dE2x(  
7q%|4Z-~  
template < typename T1, typename T2 > ^^7L"je]g  
  struct result_2 .4Qb5I2#  
  { EqD^/(,L2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j?:`-\w5  
} ; 4llD6&%  
} ; }_{y|NW  
5/B#)gm  
D:wnO|:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 onnI !  
, Aq9fyC%  
template < typename Func, typename aPicker > ^IX%dzM  
class binder_1 _1>SG2h{fV  
  { fav5e'[$  
Func fn; 7hB#x]oQo  
aPicker pk; 59{;VY81  
public : >u=%Lz"J  
h6u2j p(+  
template < typename T > q&zny2])  
  struct result_1 J>`v.8y  
  { MV:W@)rg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f).*NX  
} ; j4;Du>obQ  
i@P 9EU  
template < typename T1, typename T2 > <7=&DpjI7F  
  struct result_2 _*s~`jn{H  
  { P+Wm9xR2d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zlH28V  
} ; h&lyxYZ+T$  
X<(6T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sYGR-:K  
HSNOL  
template < typename T > ,H>W:O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w6vLNX  
  {  fO K|:  
  return fn(pk(t)); sffhPX\I  
} -i#J[>=w{C  
template < typename T1, typename T2 > r"R(}`<,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]>5T}h  
  { 9%sFJ  
  return fn(pk(t1, t2)); d9O:,DKf  
} NX?}{'f  
} ; 5XDgs|8  
?TDvCL  
?RHn @$g8M  
一目了然不是么? 'X9AG6K1  
最后实现bind lM>.@:  
:-z&Y492  
K[kds`  
template < typename Func, typename aPicker > P{?;T5ap6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G'u|Q mb1  
  { 'e F%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `M&P[ .9Pz  
} 9I85EcT^4"  
ton1oq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %NNj9Bl<VV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 0!pJ5q ,A  
wfE^Sb3  
十一. phoenix ~p:?QB>1]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6 jmrD  
yE#g5V&  
for_each(v.begin(), v.end(), 4sTMgBzw  
( !x>,N%~  
do_ j1/+\8Y  
[ Oukd_Ryf   
  cout << _1 <<   " , " :$NsR*Cq*9  
] GQb i$kl  
.while_( -- _1), eH %Ja[  
cout << var( " \n " ) 1I ""X]I_  
) `xCOR  
); 7'z(~3D  
P>(&glr|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _BbvhWN&+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor n+2%tW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vDsF-u1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C8ZL*9U  
SAR= {/  
k0JW[04j  
template < typename Cond, typename Actor > S<"oUdkz  
class do_while {Ur7# h5  
  { gljo;f:  
Cond cd; w8p8 ;@  
Actor act; GF*>~_Yr  
public : @o6R[5(  
template < typename T > {?Od{d9  
  struct result_1 b]T@gJ4H=  
  { YScvyh?E  
  typedef int result_type; >p0KFU  
} ; 802H$P^ps  
V C-d0E0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =>qTNh*'  
A{N\)  
template < typename T > eNbpwne  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2VA!&`I  
  { [KSH~:h:NR  
  do )qv2)a!H  
    { Tg0CE60"  
  act(t); yrnv!moc%t  
  } Ke!'gohv  
  while (cd(t)); X3',vey  
  return   0 ; dxK9:IX  
} k=$AhT=e}n  
} ; lNz]H iD  
6Z?Su(s(5  
L0L2Ns  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M/pMs 6  
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。 0mTr-`s  
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。 5pfYEofK[  
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。 ! \sMR  
下面就是产生这个functor的类: wksl0:BL  
:QPf~\w?  
rOcg+5  
template < typename Actor > Y]Vq\]m\  
class do_while_actor BRzfic :e  
  { 0J9D"3T)  
Actor act; \vRd}   
public : GSi>l,y'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $=)gpPT  
?IF)+]  
template < typename Cond > du_4eB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v7,$7@$:\  
} ; 6~xBi(m`  
Ls}7VKl'   
qtMD CXZ^n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PyBD  
最后,是那个do_ hr/o<#OW  
r|eZv<6  
D=+NxR[  
class do_while_invoker ,eRQu.  
  { nL-K)G,  
public : ,[e\cnq[  
template < typename Actor > @1:0h9%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z6Fp\aI8@  
  { ok{!+VCB5  
  return do_while_actor < Actor > (act); SwW['c'*]B  
} b?T  
} do_; oyvKa g  
n}?wVfEy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \)/yC74r7(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !5Sd2<N  
最后来说说怎么处理break和continue &%mXYj3y5  
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。 !RH.|}  
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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