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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `yf#(YP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?>w%Lg{L}  
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, tV T(!&(  
_ '}UNIL  
phNv^R+  
J4JKAv~3  
  class filler Y`_6Ny="  
  { p3-sEIw}Ru  
public : EBn7waBS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _E1:3 N|  
} ; ul:jn]S*  
eHv/3"Og  
^ sz4rk  
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: e06r5%|.%  
8 /\rmf\  
3cs'Oz<w  
*l5/q\D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rSa 3u*xB  
\ET7  
OW6i2>Or  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bclA+!1  
z7GLpTa  
oEfKL`]B  
t<Og ?m}(  
二. 战前分析 h-6kf:XP%  
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。 ;Neld #%J  
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 PsTwJLY   
qEywExdiu  
J0{0B=d;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Er%nSH^"  
  /* --------------------------------------------- */ e\)PGjSI  
vector < int *> vp( 10 ); k<AnTboa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /Jo*O=Lpo  
/* --------------------------------------------- */ f):|Ad|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O* 7" Q&  
/* --------------------------------------------- */ -()CgtSR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); AJj6@hi2P  
  /* --------------------------------------------- */ p! Hpq W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tQ*5[F,fm  
/* --------------------------------------------- */ QupCr/Hs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zEa3a  
`~gyq>Ik2  
] @IzJz"R  
\[Q,>{^  
看了之后,我们可以思考一些问题: WJl&Vyl2FL  
1._1, _2是什么? ZX'/[wAN)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1YQ|KJ*K  
2._1 = 1是在做什么? {6RT&w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 l.FkX  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uNLA/hL+n  
KecRjon~  
 8*lVO2  
三. 动工 'w&,3@Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P0|V1,)  
c!j$ -Ovm  
hX<0{pXM4  
Sl{]Z,  
template < typename T > 1*#64Y5F  
class assignment qA5tMZ^w  
  { 3!#d&  
T value; 6=iz@C7r  
public : Z+E@B>D7A^  
assignment( const T & v) : value(v) {} YQ;?N66  
template < typename T2 > p'!cGJL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qWy(f|:hYi  
} ; V|DAw[!6N  
iz& )FuOr  
s )\%%CM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QYDSE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fyh9U_M);w  
|&3[YZY  
gP? pfFhG  
a! ]'S4JS  
  class holder :<!a.%=  
  { +H8]5~',L%  
public : 8L^5bJ  
template < typename T > eqg|bc[i!t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &KT*rL  
  { REli`"bR  
  return assignment < T > (t); yd'>Mw  
} 5hg:@i',  
} ; iJT_*,P^  
)Z,O*u*  
g>cp;co9g  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: r_F\]68  
%;~Vc{Xxt/  
  static holder _1; ;&oS=6$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P|l62!m<   
S&q@M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mnc9l ^  
而不用手动写一个函数对象。 b:SjJA,HM  
nd}[X[ay  
w9G (^jS6  
=# <!s!  
四. 问题分析 JgEPzHgx  
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。 ">@]{e*  
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。 `O5w M\Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [RoOc)u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VG_ PBG(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AAb3Jf`UW  
&gR)Y3  
五. 问题1:一致性 B<%cqz@  
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?| 0Q`Dp;a5&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !{>'jvH  
jJml[iC  
struct holder V:s$V.{!  
  { *j6K QZ"  
  // 0}$Zr*|;Y  
  template < typename T > B<zoa=  
T &   operator ()( const T & r) const >g+yw1nC  
  { OX-t#R`  
  return (T & )r; P{-j ^'y  
} 4YX/=  
} ; o<cg9  
1DLAfsLlj  
这样的话assignment也必须相应改动: 6V-u<FJ  
*t=8^q(K[  
template < typename Left, typename Right > LDc?/ Z1  
class assignment ~.7/o0'+  
  { l|R BO+}  
Left l; KPHtD4  
Right r; K2|2Ks_CS  
public : @cRR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lY -2e>  
template < typename T2 > 3dheT}XV?p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A#k(0e!O  
} ; !?)ky `S3  
Di) %vU  
同时,holder的operator=也需要改动: 3b{ 7Z 2  
wz`\R HL  
template < typename T > JbX"K< nQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Mu: y9o95  
  { }:+SA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QP>tu1B|  
} IyK^` y  
6Ft?9 B(F:  
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。 8z1#Q#5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WVZ](D8Gc]  
[`J91=  
return l(rhs) = r; Ec'Hlsgh&T  
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(_xOU)V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R RRF/Z;))  
!B|Aq- n,  
template < typename Tp > ;YN`E  
class constant_t ] MP*5U>;  
  { . ,h>2;f  
  const Tp t; LY:%k|L9  
public : H1Jk_@b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LuW>8K\  
template < typename T > x%_VzqR`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const = y @*vl   
  { RG&t0%yj}  
  return t; ]w,:T/Z}  
} Z=ZTSl   
} ; pmwVVUEQ  
= -bGH   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )_C+\K*  
下面就可以修改holder的operator=了 qTZ\;[CrP"  
amTeT o]Tg  
template < typename T > A4uKE"WE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u}r>?/V!  
  { @6lw_E_5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *qa.hqas  
} JkShtLEr  
2NMg+Lt8v  
同时也要修改assignment的operator() p~'iK4[&6  
>V%lA3  
template < typename T2 > 6;:z?Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =e)t,YVm  
现在代码看起来就很一致了。 pq"Z,9,F%  
zEVQ[y6BcM  
六. 问题2:链式操作 OI^??joQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^ YOC HXg  
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。 PfR|\{(  
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。 v*";A  
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。 ;NMv>1fI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !MXn&&e1  
jFDVd;#CS  
template < typename T > D~ogq]  
struct result_1 mO=A50_&,Q  
  { 'GI| t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m>{a<N  
} ; -=cxUDB  
u4#YZOiY)A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: lfw|Q@  
0Ra%>e(I^  
template < typename T > x{O) n  
struct   ref ]4ib^R~Z  
  { 5^ck$af  
typedef T & reference; H@xHkqan  
} ; n!dXjInV  
template < typename T > J Bgq2  
struct   ref < T &> ["fUSQ  
  { tVv/G ~(  
typedef T & reference; ))%f"=:wt  
} ; U)[LKO1  
C: AD ZJL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z=9<esx  
skm~~JM^  
template < typename T > 38 ] }+Bb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;Rlf[](iL  
  { Z;O!KsJ  
  return l(t) = r(t); t[r 6jo7  
} Sa[?B  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =X1oB ,W{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5e3p9K`5  
`w&?SXFO8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 z:a7)z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =2t=Zyp0Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wz..  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %4wEAi$I  
最后的布局是: aUF{57,<  
                Add 5X>K#N  
              /   \ %[, R Q">v  
            Divide   5 =8v NOvA  
            /   \ KE.O>M ,I.  
          _1     3 U!{~L$S  
似乎一切都解决了?不。 .-'_At4g  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 w`DcnQK'  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @HzK)%@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: j8oX9 Yo0=  
;Fo7 -kK  
template < typename Right > Yy~xNj5OS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?W_8 X2(`  
Right & rt) const R; w$_1  
  { !1ZItJ74#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <&^[?FdAa  
} Im?/#tX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k8\ KCKql  
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。 3@nIoN'z  
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。 '>ASr]Q  
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。 (*M0'5  
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。 cTW$;Fpc+  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2D(sA  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: >/Gw)K}#E  
7+8 8o:G9  
template < class Action > tPa( H;  
class picker : public Action ScjeAC)  
  { rK3KxG  
public : .sc80i4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^W(ue]j}o  
  // all the operator overloaded [,MaAB  
} ; L8q#_k  
`ZZ3!$czR  
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。 ,SPgop'  
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: }3, 4B -8!  
ub!l Hl  
template < typename Right > "n{';Q)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ZbiC=uh  
  { x ;~;Ah.p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;HBKOe_3  
} rb}fP #j  
fWC(L s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +PnuWK$  
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。 HE{UgU:tY  
E,F^!4 rJ$  
template < typename T >   struct picker_maker Rp;"]Q&b  
  { 2}7_Y6RS*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _k : BY  
} ; fs yVu|G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w_V A:]j4  
  { s$zm)y5  
typedef picker < T > result; [ #ih o(/  
} ; fN@ZJ~F%j  
P* i 'uN  
下面总的结构就有了: Zn0a)VH%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 KWeE!f 7G  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 GGo ~39G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e|W;(@$<  
至此链式操作完美实现。 H0 Z o.Np  
!vSq?!y6*P  
tAo$; |  
七. 问题3 C:t?HLY)fG  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 } xA@3RT  
s FJ:09L|  
template < typename T1, typename T2 > *- ~GVe  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Niu |M@  
  { N p*T[J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vz#-uw,O:  
} ; wxmSX9  
Nmd{C(^o  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: St(jrZb  
}A]e C  
template < typename T1, typename T2 > R!%HQA1U  
struct result_2 ~ o2Z5,H  
  { *iY:R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8(&6*- 7=  
} ; yY!)2{F+  
j!kJ@lbP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  zR'EQ  
这个差事就留给了holder自己。 }ng?Ar[  
    T`pDjT  
`&.qHw)  
template < int Order > '<vb_8.  
class holder; [E%g3>/mt  
template <> */JYP +  
class holder < 1 > z.\r7  
  { ]b]J)dDI  
public : CS(XN>N  
template < typename T > 6FJ*eWPC  
  struct result_1 mI{Fs|9h  
  { JWaWOk(t=?  
  typedef T & result; l53Q"ajG  
} ; Ywv\9KL  
template < typename T1, typename T2 > +."|Y3a  
  struct result_2 hr&&b3W3p  
  { T)%6"rPL3!  
  typedef T1 & result; sV-P R]  
} ; 63%V_B|  
template < typename T > 5-ED\-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {tl{ j1d |  
  { ]cv|dc=  
  return (T & )r; B6;>V`!  
} j24DL+  
template < typename T1, typename T2 > LLT6*up$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !'rdHSy  
  { ,Y6]x^W  
  return (T1 & )r1; 7sQHz.4  
} us~cIGm  
} ; rM,f7hm[S*  
^&C/,,U  
template <> AX%}ip[PC  
class holder < 2 > ,52Lm=n  
  { T n/Zs|  
public : RM,aG}6M)M  
template < typename T > tFc<f7k  
  struct result_1 ]LZ#[xnM7  
  { R) :Xs .  
  typedef T & result; *k;bkd4x  
} ; +6l#hO7h  
template < typename T1, typename T2 > z/h]Jos  
  struct result_2 GDC@s<[k  
  { @[?ZwzY:9  
  typedef T2 & result; j0X^,ot@m  
} ; F .Zk};lb  
template < typename T > [zm@hxym  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~]RfOpq^w  
  { uF|_6~g  
  return (T & )r; i/n ee_  
} *k_<|{>j(  
template < typename T1, typename T2 > WEX7=^k9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8f[ztT0`g  
  { [ dVBsi  
  return (T2 & )r2; fCN+9!ljG`  
} LxGD=b  
} ; kvbW^pl  
Jnd_cJ]a  
52j3[in  
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> >。 OI6Mx$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RQ[/s lg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iX{2U lF7  
6;:D!},'c  
return l(i, j) = r(i, j); .%7Le|Fb"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g(X `.0  
<QFayZ$  
  return ( int & )i; +>1?ck  
  return ( int & )j; t3?I4HQ  
最后执行i = j; T%& vq6  
可见,参数被正确的选择了。 zj] g^c;  
8<T~AU8'*  
sRZ<c  
F(."nUrf  
_0gdt4  
八. 中期总结 dmXfz D  
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: wT- <#+L\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =H23eOS_#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J ;z`bk^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l3ogMRq@  
u6?9#L(  
r<n:o7  
Ns1n|^9  
et~D9='E  
K-\wx5#l/  
九. 简化 b?KdR5  
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。 )\:IRr"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r ~UDK]?V  
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:  )sdHJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >KP,67  
  +-*/&|^等 DpA)Vdj  
2. 返回引用。 o!~XYEXvUa  
  =,各种复合赋值等 4t }wMOR  
3. 返回固定类型。 *_YR*e0^nN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L5zCL0j`  
4. 原样返回。 0AffD:  
  operator, a?nK|Q=e  
5. 返回解引用的类型。 YJHb\Cf.  
  operator*(单目) `Rfe*oAf  
6. 返回地址。 5NN;Fw+  
  operator&(单目) (!5Pl`:j"  
7. 下表访问返回类型。 \/j,  
  operator[] C{^I}p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R!"|~OO  
  operator<<和operator>> ,9jk<)m]L  
"u4x#7n|  
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。 QgYt(/S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hGrX,.zj  
R\&z3<-S  
template < typename Left > X>uLGr>  
struct value_return |O>e=HC#q8  
  { d7r!<u&/  
template < typename T > +FadOx7X$  
  struct result_1 yv]|Ce@8A  
  { )h 6w@TF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?.F^Oi6 u  
} ; uQn1kI[y  
n!~ $Z/  
template < typename T1, typename T2 > M\k[?i  
  struct result_2 u&S0  
  { G;vj3#u?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y0T#Qq  
} ; 65O 8?I  
} ; tCO?<QBE  
1Dhe! n#  
VK*`&D<P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ke;=Vg|  
c;"e&tW  
下面我们来剥离functor中的operator() KFO K%vbM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <Fx%P:d  
W<#!He  
return l(t) op r(t) <XDnAv0t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :NWIUN  
return op l(t) /*BU5  
return op l(t1, t2) Z&iW1  
return l(t) op YuVlD/  
return l(t1, t2) op s#a`e]#?  
return l(t)[r(t)] /Ta-3Eh!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~XWBLU<  
)SZ#%OE*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2SlL`hN>Z  
单目: return f(l(t), r(t)); MbInXv$q2/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l(_|CkcZ  
双目: return f(l(t)); F7b% x7b  
return f(l(t1, t2)); =X5w=(&  
下面就是f的实现,以operator/为例 >m;nt}f'+  
PknKzrEG:>  
struct meta_divide 6S{F4v2/0  
  { Uvc$&j^k  
template < typename T1, typename T2 > t}Td$K7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z?Z"*z  
  { d(^HO~p  
  return t1 / t2; 6A.%)whI;  
} Z}vDP^rf  
} ; Pvt!G  
&v;fK$=2C  
这个工作可以让宏来做: .s4v*bng  
F Xr\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Dbi ^%  
template < typename T1, typename T2 > \ 7R79[:uwJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `'XN2-M8  
以后可以直接用 v%2Dz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j-**\.4a~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 oidK_mU9q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) n!8W@qhew  
@VIY=qh  
wY%t# [T3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t@MUNW`Q  
0`WFuFi^o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j8 2w 3  
class unary_op : public Rettype SYsO>`/ )  
  { WH39=)D%u  
    Left l; ey9hrRMR  
public : mP6}$ D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5+oY c-  
8:S+*J[gSn  
template < typename T > {t! &x:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $]};EI#  
      { SKNHLE}  
      return FuncType::execute(l(t)); Rsq EAdZw[  
    } kjsj~jwvv  
- (((y)!  
    template < typename T1, typename T2 > ~Yl.(R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TTa3DbFp%  
      {  Rm)hgmZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VrfEa d  
    } ?Q"<AL>Z  
} ; (X5y%~;V5a  
{2Tu_2>  
X|!@%wuGC  
同样还可以申明一个binary_op >vXJ9\  
T;{}bc&I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L.-qTh^P  
class binary_op : public Rettype AsuugcN*  
  { z(.,BB[  
    Left l; ^["D>@yIR  
Right r; s.;'-oA  
public : kxEq_FX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wexX|B^u  
[Rq|;p  
template < typename T > II _CT=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XA>uCJf  
      { rB]2qk`/'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~rjK*_3/  
    } tQT<1Q02i  
baTd;`Pn  
    template < typename T1, typename T2 > lg )xQV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  %rlqq*  
      { SQU@JKi; g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ARnq~E@1  
    } ^jS1g*nrN  
} ; $39TP@?:Z)  
Dt7z<1-)l  
Lh-Y5(c o  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 SCMvq?9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %q;y74  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V(LfFO{^>?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZR|s]'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u^]Gc p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 W]bytsl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AEWrrE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) D(|+z-}M  
下面是修改过的unary_op N`H`\+  
<Tbl |9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p^w)@^f  
class unary_op rbv  
  { J~`!@!  
Left l; jJvd!,=)  
  D_ej%QtB@  
public : )`Qr=DIsW  
/GJL&RMx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p(4B"[!S  
T.;U~<  
template < typename T > doX`NbA  
  struct result_1 C-,#t5eir  
  { tp!eF"v=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q (gA:aQ  
} ; (NfB+Ue}  
g co;8e_  
template < typename T1, typename T2 > n,-*$~{  
  struct result_2 Mkt_pr  
  { %M8Q6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #a|r ^%D  
} ; o,J8n;"l  
V^n=@CZT9C  
template < typename T1, typename T2 > %)dp a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x+'Ea.^  
  { kDQE*o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l$HBYA\Qh  
} /']`}*d  
&ns??:\+T  
template < typename T > cR55,DR,#W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [;-;{ *{G  
  { 5__B M5|  
  return OpClass::execute(lt(t)); V}2[chbl  
} Lq6nmjL  
~SA>$  
} ; bh\2&]Di/  
x2b t^!t.  
0/z$W.!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *h5L1Eq  
好啦,现在才真正完美了。 ;8e}X6YU  
现在在picker里面就可以这么添加了: %g>k0~TRf#  
/yUKUXi  
template < typename Right > /9D mK%d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (&V*~OR  
  { t v`c" Pb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z([HGq5  
} ,*x/L?.Z!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 L KZ<\% X  
%|R]nB  
wJgGw5  
fcohYo5mh  
KNP^k$=)3c  
十. bind [;D1O;c'W.  
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。 W_/$H_04+  
先来分析一下一段例子 hQ L@q7tUr  
+zo\#8*0MF  
jzi^ OI7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Yyw3+3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `tKs|GQf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^foCcO  
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。 DI-CC[  
我们来写个简单的。 4QiV@#o:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,CqGO %DY  
对于函数对象类的版本: Lke!VS!P&  
81I9xqvSd~  
template < typename Func > Ib/e\+H\  
struct functor_trait z<yqQ[  
  { 7o*~zDh@fH  
typedef typename Func::result_type result_type; /6 x[C  
} ; &wkb r2P  
对于无参数函数的版本: k#V\O2lb  
"1DlusmCCB  
template < typename Ret > r=RiuxxTq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (v}l#M7w  
  { R"F:(  
typedef Ret result_type; 0Uk;&a0s  
} ; 8f'r_,"  
对于单参数函数的版本: v.,D,6qZ  
1^WkW\9kO  
template < typename Ret, typename V1 > ):L0{W{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (J(SwL|  
  { YXU2UIY<~  
typedef Ret result_type; ]yFO~4Nu  
} ; }^odUIj  
对于双参数函数的版本: ^ Vc(oa&;  
/kO%aN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RW Jyd=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1dy"  
  { 4a.8n!sys  
typedef Ret result_type; LTb#1JC  
} ; iWe'|Br  
等等。。。 ue!4By8T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f/,8sGkX;  
qyY/:&E,Z  
template < typename Func > n2'XWbMaL  
struct func_return bK!uR&i^l  
  { hb)83mH}  
template < typename T > [ 4PiQyr  
  struct result_1 q((%sWp  
  { X:(t,g*7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iE ,"YCK  
} ; 2ryg3% +O  
9wC='  
template < typename T1, typename T2 > NZXCaciG  
  struct result_2 -Ji uq  
  { PL3oV<\4s>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1n>AN.nI  
} ; |B\76Nk  
} ; {q);1Nnf  
W{]r_`=:6S  
m='_ O+ $  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @.QuIm8,  
B/JMH 1r  
template < typename Func, typename aPicker > MBol_#H  
class binder_1 Fj&8wZ)v)  
  { [bBPs&7u  
Func fn; oPF n`8dQ  
aPicker pk;  (S&D  
public : `cRRdD:dA  
ORIXcj]  
template < typename T > ;s$ P?('  
  struct result_1 ECuNkmUI  
  { *E/CNMn=E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EPEn"{;U  
} ;  I$fm"N  
=u5( zaBe  
template < typename T1, typename T2 > R]S!PSoL  
  struct result_2 lt0byn$vz  
  { LdX'V]ITh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; reNUIDt/c  
} ; !F$o$iq  
92/_!P>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G8b`>@rZ  
?ViU%t8J5  
template < typename T > gI+dyoh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *!}bU`  
  { !~}@Eoii4  
  return fn(pk(t)); r{Z4ifSl(  
} AIM<mU  
template < typename T1, typename T2 > p,mKgL63  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]_! . xx>  
  { 6k ]+DbT  
  return fn(pk(t1, t2)); Rw!_j!  
} d!4:nvKx  
} ; DC'L-]#<  
9u_D@A"aC`  
G4n-}R&'  
一目了然不是么? ebf/cC h  
最后实现bind F||oSJrI  
c&#B1NN<  
TJ0;xn6o  
template < typename Func, typename aPicker > >ZnnGX6$(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N >];xb>  
  { qoC<qn{.a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,mE}#cyY  
} 6dqI{T-i?  
FMqes5\ 3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mf gUf  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 lnrs4s Km  
=n_>7@9l  
十一. phoenix &^F'ME  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -EWC3,3  
SA,+oq(  
for_each(v.begin(), v.end(), *V@t]d$=#  
( %$+bO/f  
do_ O|&SL03Z8  
[ aydf# [F  
  cout << _1 <<   " , " BvpUcICJ  
]  0gJ{fcI  
.while_( -- _1), ua%j}%G(  
cout << var( " \n " ) M4L<u,\1s  
) yOm#c>X  
); sbq:8P#  
?#/~ BZR!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: tr%VYc|}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "0?" E\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 207h$a,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6oq/\D$6~  
>u?a#5R:m  
81S0:=   
template < typename Cond, typename Actor > L&Pj0K-HT3  
class do_while )bB Va^  
  { H:`H4 S}  
Cond cd; d+IN-lR(  
Actor act; 0@}:`OynX  
public : F Xp_`9.zH  
template < typename T > f.ws\^v%  
  struct result_1 Z67'/z$0  
  { nM H:7[x3  
  typedef int result_type; O?qM=W  
} ; 8AmB0W> e  
6JE_rAab  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xPP]RoPR  
tx}=c5  
template < typename T > xZ`h8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -y8> c0u  
  { U{8x.CJ]  
  do 7m;<b$  
    { )xYGJq4  
  act(t); 0 TOw4pC  
  } &B} ,xcNO  
  while (cd(t)); c #8@>;  
  return   0 ; fvZ[eJ  
} VI8/@A1Gv  
} ; lQ?_1H~4=  
\S)cVp)h  
e+wINW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _/h<4G6A  
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。 a} :2lL%  
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。 D<Z]kR(  
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。 #8a k=lL  
下面就是产生这个functor的类: s#)0- Zj  
o(oD8Ni  
d+&w7/F  
template < typename Actor > 4-W~ 1  
class do_while_actor Ew&|!d  
  { }ZfdjF8N!  
Actor act; +Sg+% 8T  
public : UkM#uKr:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r.v.y[u  
;~Q`TWC  
template < typename Cond > >ToI$~84  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Lv:;}  
} ; a]0hB:  
{R5_=MG  
5_4 =(?<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eVGW4b  
最后,是那个do_ saVX2j6Y  
O\}w&BE:h  
g ~>nT>6  
class do_while_invoker P +Sgbtc  
  { ~R~MC(5N[  
public : Gn 1  
template < typename Actor > ]nm(V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lrK?&a9AB  
  { 7O'u5 N  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9K=K,6 b  
} /Ca M(^W   
} do_; #[sJKW  
,? V YrL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8k?V&J `  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;H"OZRQ  
最后来说说怎么处理break和continue 4gn|zSe>^  
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。 km6O3> p5r  
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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