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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Vy=+G~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -y$<fu9 e  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, )hVn/*mH  
o?#-Tkb  
n%QWs 1 b  
K&-u W_0  
  class filler j~9![s!  
  { V9>$M=  
public : VjeF3pmBa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3?!c<^"e  
} ; ]&='E.f  
e_S,N0  
(8NE'd8  
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: <Y;w I#C  
kD((1v*D$  
7Fzr\&  
6J -=6t|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yio8BcXH54  
(d.M} G  
>Wd_?NaI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^7*zi_Q  
* COC&  
}/L#<n`Z  
*A0d0M]cg  
二. 战前分析 4i"fHVp8  
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。 gmiLjI  
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 C+Wa(K  
6r h#ATep  
x-q_sZ^8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _]0<G8|Rv  
  /* --------------------------------------------- */ &IG*;$c!  
vector < int *> vp( 10 ); ,OMdLXr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xd4~[n\hm  
/* --------------------------------------------- */ =W gzj|Kr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0R-W 9qP  
/* --------------------------------------------- */ 7H,)heA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); < 7*9b  
  /* --------------------------------------------- */ J)H*tzg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); TCkMJs?  
/* --------------------------------------------- */ p$Floubh]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +'[/eW  
F84<='K  
tU.~7f#+A  
{]4Zpev  
看了之后,我们可以思考一些问题: OgzKX>N`A  
1._1, _2是什么? gA]3h8%w  
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。 *(Z\ "o!  
2._1 = 1是在做什么? GgtYO4,  
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。 Vf$$e)  
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。 "=2'Oqp1  
#w!ewCvt  
{=MRJg!U  
三. 动工 T#&X7!4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o"p['m*g  
=9:gW5F69  
jq_ i&~S  
9LSV^[QUH  
template < typename T > ?*~sx=mC  
class assignment g$JlpD&  
  { dleCh+ny?  
T value; T^#d\2  
public : R I:kp.V  
assignment( const T & v) : value(v) {} }LoMS<O-[  
template < typename T2 > 34J*<B[Njo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0~Xt_rN](  
} ; l,UOP[j  
zNg[%{mz  
~,x4cOdR#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?kF? ~\c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c^z) [  
qu;$I'Ul%  
[|\#cVWs  
KC8  
  class holder Io{BO.K*Y  
  { !L2!:_  
public : 64Tb,AL_  
template < typename T > ?gMq:[X N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y-~_W 6\  
  { Us%g&MWdpb  
  return assignment < T > (t); uF[~YJ>  
}  +&<k}Mz  
} ; I |"'  
bR?xz-g%<3  
f @Vd'k<  
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: 2dDhO  
WwxV} ?Cf+  
  static holder _1; @c).&7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yqP=6   
x4v&%d=M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lWUQkS  
而不用手动写一个函数对象。 eWr6@  
p!\ GJ a",  
`r0lu_.$]4  
t~":'le`zr  
四. 问题分析 8= g~+<A  
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。 p ^9o*k`u  
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。 _\{/#J;lN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f6{.Uq%SGp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;s+3 #Py  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =>@ X+4Kb  
8T Tj<T!N  
五. 问题1:一致性 e2L>"/  
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?| `$3ktQ$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {e0(M*u  
apnpy\in  
struct holder Q(4~r+  
  {  %\~U>3Q  
  // . "7-f]!  
  template < typename T > G9@5 !-  
T &   operator ()( const T & r) const ^ ~dC&!D  
  { 3Z7gPU!H=  
  return (T & )r; d ]jF0Wx*  
} ,V{Bpr  
} ; '-3K`[  
uG-S$n"7K  
这样的话assignment也必须相应改动: CY$ 1;/  
KDj/S-S  
template < typename Left, typename Right > 86a,J3C[  
class assignment BnaI30-  
  { $f>(TW  
Left l; ^AERGB\36  
Right r; ^)h&s*  
public : +{#Z^y6&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9_ ~9?5PU  
template < typename T2 > >:BgatyPH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RMdU1@  
} ; [Mj5o<k;I  
F)@zo/u5L  
同时,holder的operator=也需要改动: *e:2iM)8~  
4 []!Km  
template < typename T > A=70UL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dJlK'zK  
  { U8@P/Z9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p&D7&Sb[  
} x6^FpNgQ  
?a'EkZ.dB  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 SL +\{V2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]Rxrt~ ZB  
 `YO&  
return l(rhs) = r; 6o*'Q8h  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 U /xzl4m6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L@f&71  
] v:"    
template < typename Tp > fA=Lb^,M  
class constant_t ezri9\Ju  
  { {\|XuCF#  
  const Tp t; fuWAw^&  
public : vFeR)Ox's  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GH&5m44   
template < typename T > *xpPD\{k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yh).1Q-D  
  { U!YoZ?  
  return t; !)05,6WQ  
} C:f^&4 3  
} ; _,I~1"  
LvU/,.$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3Q2NiYg3  
下面就可以修改holder的operator=了 @moaa}1  
Ak$9\Sl  
template < typename T > /UaQ 2h\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $-<yX<.  
  { \x5>H:\Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZT`" {#L  
} MJa` 4[/  
"#iO{uMWb  
同时也要修改assignment的operator() TJB4N$-}A  
eKU4"XTk  
template < typename T2 > Oi{J} 2U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NdRE,HWd?$  
现在代码看起来就很一致了。 }r"E\~E  
Ok}e|b[D  
六. 问题2:链式操作 UQWv)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 579 t^"ja~  
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。 7nM<P4\  
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。 MOHw{Vw(  
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。 i.7$~}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z`D|O|#q  
_^!C4?2!  
template < typename T > $XKUw"%  
struct result_1 `V.tqZF  
  { ?DnQU"_$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~bis!(}p-  
} ; >4HB~9dKU  
cBHUa}:  
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: K)h<#F  
#W8c)gkG9  
template < typename T > YF%]%^n  
struct   ref nhd.c2t\  
  { vq@"y%C4  
typedef T & reference; "u{ymJ]t  
} ; E;"VI2F  
template < typename T > -W: @3\{  
struct   ref < T &> 5r;)Ppo  
  { dkg+_V!  
typedef T & reference; @9k3}x K  
} ; h,K&R8S  
pTJ_DH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )5Cqyp~P  
>z,Y%A  
template < typename T > R1.Yx?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #;m^DX QZn  
  { PI8ag  
  return l(t) = r(t); h-o;vC9fC  
} 715J1~aRNr  
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。 "kucFf f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'z+Pa^)v  
WJ 'lYl0+7  
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 8zwH^q[`r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f,BJb+0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]HRHF'4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DvA#zX[  
最后的布局是: P#;pQC  
                Add kjSzu qB  
              /   \ -7EwZRS@9  
            Divide   5 64:p 4N  
            /   \ 3@<m/%  
          _1     3 9mpQusM  
似乎一切都解决了?不。 XD[9wd5w8  
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。 lHu/pSu@k  
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。 9(bbV5}  
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: GW9,%}l^;  
'n?"f|G  
template < typename Right > w}29#F\]R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aQso<oK  
Right & rt) const q@4Cw&AI+  
  { FE06,i\{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~0vNs2D,S  
} &3*r-9BZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )F0Q2P1I  
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。 B\`${O(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 cL"Ral-qB  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5+)_d%v=6!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 O /h1ew  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >PGsY[N  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: YT@H^=  
mrVN&.  
template < class Action > fo I:`]2"*  
class picker : public Action V0gu0+u~R  
  { W5&KmA  
public : (c[DQSj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <F| S<\Y.  
  // all the operator overloaded *Ym+xu_5  
} ; hi Ws:Yq  
Zj nWbnW  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Z,F1n/7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: r&XxF >  
:vC+}.{p  
template < typename Right > MOIVt) ZY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EV~?]Kt~  
  { ;uuBX0B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \i)@"}  
} <(us(zbk]  
\/r]Ra  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =e6!U5 f  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 A}1:fw\Fn3  
#|Je%t}~  
template < typename T >   struct picker_maker `oE.$~'  
  { fl*49-d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ba n^wX  
} ; TI7)yxa=`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > };cH5bYF  
  { w/7vXz<  
typedef picker < T > result; U,aMv[ZB  
} ; hllb\Y)XL  
D,s[{RW+q  
下面总的结构就有了: B{1yMJA  
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。 1rh2!4)7  
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。 UD5f+,_;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /{Z<!7u;U  
至此链式操作完美实现。 2{L[D9c/6  
QmsS,Zljo  
jgw+c3^R_  
七. 问题3 k6_OP]  
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。 ITjg]taD  
m9Dg%\B  
template < typename T1, typename T2 > "+BuFhSLf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PC)V".W 1  
  { PS??wlp7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M5]$w]Ny9  
} 5eas^Rm  
J {\]ZPs  
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: *0 ;|  
kwFo*1 {  
template < typename T1, typename T2 > |%=c<z+8  
struct result_2 x}N1Wl=8g  
  { JWQ.Efe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A2B]E,JMp  
} ; +#g4Crb  
x ~@%+d  
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? pz/vvH5  
这个差事就留给了holder自己。 75']fFO@!  
    ?&.Eg^a"  
hHsO?([99  
template < int Order > {^K&9sz  
class holder; AT I2  
template <> SJ:Wr{ Or3  
class holder < 1 > 0U:9&j P,  
  { ^^gV@fz  
public : 0ac'<;9]zP  
template < typename T > "=9)|{=m  
  struct result_1 @z(s\T  
  { vslN([@JR  
  typedef T & result; iIg99c7/&9  
} ; XN'<H(G  
template < typename T1, typename T2 > Fi#b0S  
  struct result_2 U9q6m3#$  
  { p%CcD]o  
  typedef T1 & result; y~+U(-&.  
} ; Y!CGuLHL`[  
template < typename T > })ic@ Mmd$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $ ?YSAD1  
  { %XZdz =B  
  return (T & )r; 0I>[rxal  
} rcjj( C  
template < typename T1, typename T2 > 1?T^jcny:M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6X GqZ!2  
  { T@DT|lTI  
  return (T1 & )r1; ww~gmz  
} }Ym~[S*x  
} ; BoPJ;6?>}  
B,ZLX/c9  
template <> ZN(@M@}  
class holder < 2 > I~7eu&QZ  
  { B_|jDH#RyJ  
public : x^6sjfAW  
template < typename T > \jByJCN  
  struct result_1 d##'0yg   
  { UmA'aq  
  typedef T & result; C)0JcM  
} ; U~{sJwB  
template < typename T1, typename T2 > y Ide]  
  struct result_2 {@<EVw  
  { jX{t/8v/s4  
  typedef T2 & result;  .tRWL!  
} ; {@`Z`h" N  
template < typename T > +8q]O%B   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [d,")Ng  
  { <*74t%AJ%  
  return (T & )r; 8w4cqr4m  
} \Y}nehxG@  
template < typename T1, typename T2 > NxQ+z^o\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pL)o@-k#%  
  { u6u1>  
  return (T2 & )r2; fk:oCPo  
} C<\O;-nHH  
} ; 0%<x>O  
%$I@7Es>  
{afR?3GK  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Qxh 1I?h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =lqGt.x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j`kw2(  
X{b qG]j  
return l(i, j) = r(i, j); D<*#. >  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 66l$}+|Zzc  
xk8P4`;d$  
  return ( int & )i; &+V|Ldh  
  return ( int & )j; /I3>u  
最后执行i = j; Q[N6#C:(4  
可见,参数被正确的选择了。 WD,iY_'7u^  
gsp|?) ]x  
!<xeAo%8  
)mMHwLDwH  
_ Tj`  
八. 中期总结 jB!Q8#&Q  
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: Z &R{jQ,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :3Hr: ~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wWR9dsB.;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @9<MW  
7'9~Kx&+  
@I^LmB9*  
}^ j"@{~  
L z'05j3!  
-I#1xJU  
九. 简化 Q+UqLass  
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。 lnoK.Vk9,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ju"*>66  
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: J_^Ml)@iy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o {bwWk7v6  
  +-*/&|^等 Q(Dp116  
2. 返回引用。 L0H kmaH  
  =,各种复合赋值等  XVKR}I  
3. 返回固定类型。 vg5 ;F[e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sOBy)vq?\  
4. 原样返回。 5ZkMd !$y  
  operator, LMmW3W`   
5. 返回解引用的类型。 Be(h x  
  operator*(单目) r!vSYgee  
6. 返回地址。 `kd P)lI `  
  operator&(单目) 3tlA! e  
7. 下表访问返回类型。 ."m2/Ks7  
  operator[] hDJ84$eVZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E%vG#  
  operator<<和operator>> vUXas*s4  
<e 'S'  
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。 j7|r^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;nbUbRb  
yF}l.>7D  
template < typename Left > hC[MYAaF  
struct value_return aa1^cw 5}  
  { 420cJ{;A  
template < typename T > )J"Lne*"  
  struct result_1 v~N8H+! d  
  { ):lq}6J#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (&U8NeWZ  
} ; {Y! -]_ 5  
eh-/,vmRa  
template < typename T1, typename T2 > jz_\B(m9%  
  struct result_2 mG!Rh  
  { (bk~,n_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \?_eQKiZ3  
} ; K 5SHt'P  
} ; d&x1uso%L  
5};Nv{km^2  
)kSE5|:pi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b=!G3wVw<  
mV0.9pxS  
下面我们来剥离functor中的operator() 09{B6l6P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iv*Ft.1t  
sILkTzs w  
return l(t) op r(t) S/? KC^JP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2V0gj /&  
return op l(t) 4|*H0}HOm  
return op l(t1, t2) MH+t`/E0]  
return l(t) op '{:WxGgi  
return l(t1, t2) op :6 ?&L  
return l(t)[r(t)] u~,@Zg87  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5__8+R  
<B*}W2\  
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: at@B>Rb  
单目: return f(l(t), r(t)); UGNFWZ c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {BBL`tg60  
双目: return f(l(t)); Azun"F_f  
return f(l(t1, t2)); C~.7m-YW  
下面就是f的实现,以operator/为例 W[]N.d7G  
5sD\4g)HK  
struct meta_divide _N5$>2  
  { !biq7f%6#  
template < typename T1, typename T2 > <j93   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uX-]z3+  
  { U[1Ir92:  
  return t1 / t2; oW*e6"<R7  
} jjgjeY  
} ; >W= 0N (  
6e6~82t8/  
这个工作可以让宏来做: <6=kwV6  
Z?H#=|U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,ufB*[~  
template < typename T1, typename T2 > \ GVT+c@Gx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *%^Vq  
以后可以直接用 iol.RszlZ|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &y?L^Aq  
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 FTx&] QN?  
(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。。。) Y3+GBqP  
^Tbw#x]2  
lS.*/u*5  
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 <!#6c :(Q  
=IH z@CU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !xm87I  
class unary_op : public Rettype $F!)S  
  { )]"aa_20]  
    Left l; kDM\IyM<\  
public : ULq#2l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d>z?JD t  
=6Dz<Lq  
template < typename T > Z[Gs/D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E"D+CD0  
      { Sq,ZzMw  
      return FuncType::execute(l(t)); &[*F!=%8  
    } tkBp?Wl  
>y%*HC!G  
    template < typename T1, typename T2 > )x1LOMe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iq>PN:mr  
      { >1[Hk0 <x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^zPa^lo-  
    } 85U')LY  
} ; `wt*7~'=  
lLy^@s  
P8jXruZr  
同样还可以申明一个binary_op \8%64ZL`  
zfDx c3e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J>(I"K%  
class binary_op : public Rettype <S'5`-&  
  { q| p6UL9  
    Left l; sM)n-Yy#9  
Right r; E 9_aNYD  
public : 9H~3&-8&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LMchNTL  
ZzA4iT=KO  
template < typename T > \'I->O]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .80^c  
      { R8a4F^{*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]2kgG*^n"  
    } l][{ #>V  
[U_S u,  
    template < typename T1, typename T2 > W-9^Ncp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0;,4.hsh  
      { ZOGH.`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [m7^Euury  
    } 8<}f:9/  
} ; |7Z7_YWs  
(J(JB}[X,  
f(Q-W6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Sr1xG%;|/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nlaJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M#II,z>q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8YJ8_$Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qP<wf=wY  
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。。。 y#HDJ=2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \^9SuZ  
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) "Gx(-NH+  
下面是修改过的unary_op 5#+G7 'k  
g6:S"Em  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G"3)\FEM  
class unary_op r'7>J:cy=  
  { #Jt9U1WbF  
Left l; $ BV4i$  
  :hYV\8 $  
public : hO3>Gl5<  
.Cfi/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n:cre}0.  
SXn\k;F<  
template < typename T > .b*%c?e  
  struct result_1 a=*&OW  
  { #% PnZ /  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V=}AFGC85  
} ; cx?t C#t  
J%c4-'l  
template < typename T1, typename T2 > zmk#gk2H  
  struct result_2 sFaboI  
  { <%fcs"Mb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4J3cQ;z  
} ; /7Z;/|oU  
J8[N!qDCj  
template < typename T1, typename T2 > )0Av:eF-+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Uf]qQ1  
  { a>jiq8d]4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JAM4 R_  
} C FY3D|  
m'&^\7;D  
template < typename T > {?c `0C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  qOO2@c  
  { _]W {)=ap  
  return OpClass::execute(lt(t)); QGE)Xn#_bN  
} <4Z;a2l}U  
5!Y51R^c  
} ; l :\DC  
lI HSy  
71i".1l{K  
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 t>[K:[0U  
好啦,现在才真正完美了。 ~Ti  
现在在picker里面就可以这么添加了: "I.PV$Rxl  
M$j]VZ  
template < typename Right > r:u,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tkr RdCq  
  { '(M8D5?N-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); / 0Z_$Q&e  
} Q$_S/d%*  
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。 c%,~1l  
X2PQL"`  
sr(f9Vl  
0^htwec!  
/(-X[[V  
十. bind qI,4 uGg  
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。 }{<@wE%s  
先来分析一下一段例子 |/B2Bm  
i}mvKV?!|1  
(~t/8!7N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^|KX)g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y'6GY*dL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /8 /2#`3R  
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。 ptXCM[Z+  
我们来写个简单的。 bN-ljw0&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I6}ine ps  
对于函数对象类的版本: p7y8/m\6  
dY>oj<9  
template < typename Func > mup<%@7m  
struct functor_trait (vHB`@x  
  { ;<qv-$P  
typedef typename Func::result_type result_type; RM2<%$  
} ; 871taL=  
对于无参数函数的版本: J{Fu8  
r|[uR$|Y  
template < typename Ret > (xnXM}M&2Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e-vwve  
  { tjw4.L<r  
typedef Ret result_type; 'yG9Rt  
} ; fv?vO2nj  
对于单参数函数的版本: ^Y"c1f2  
6{/HNEI*1  
template < typename Ret, typename V1 > J)R;NYl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x O`#a=  
  { UR;F W`  
typedef Ret result_type; R<>ptwy  
} ; Ph(bgQg  
对于双参数函数的版本: % j4  
&HdzbKO=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I8=p_Ie  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (gd+-o4  
  { hVPSW# .d  
typedef Ret result_type; uH'n.d"WG  
} ; 6J3:[7k=&  
等等。。。 gp Aqz Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P9j[ NEV  
R{zAs?j  
template < typename Func > $`L!2  
struct func_return 4 \*!]5i  
  { oZ% rzLH  
template < typename T > .6I*=qv)NA  
  struct result_1 \bJ,8J1C  
  { 8 /3`rEW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )%D2JC  
} ; 0"q^`@sZ  
 "5\<.  
template < typename T1, typename T2 > %W!C  
  struct result_2 1t"  
  { 3\J-=U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C^sHj5\(  
} ; e.X*x4*>~  
} ; iQryX(z  
 iC]=S}  
>^vyp!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6|q\ M  
.<Y7,9;YEF  
template < typename Func, typename aPicker > US<bM@[  
class binder_1 laVqI|0q  
  { H=2sT+Sp  
Func fn; >>}4b2U  
aPicker pk; 3<:(Eda}  
public : ` drds  
<=fYz^|XT  
template < typename T > )TNAgTmqK  
  struct result_1 ?f{{{0$S  
  { 9d7`R'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JO*}\Es  
} ; W( O)J$j  
"AH1)skB:  
template < typename T1, typename T2 > >z&|<H%  
  struct result_2 3@'3U?Hin  
  { }u"iA^'Ot  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N_AAhD  
} ; SJ/($3GkBd  
v;=F $3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6y;R1z b  
bUR; d78  
template < typename T > CxyL'k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ][Ne;F6  
  { xl.iI$P  
  return fn(pk(t)); R*m=V{iu`  
} h_O6Z2J1  
template < typename T1, typename T2 > LEnm6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5v&mK 5zZ  
  { g=8}G$su{%  
  return fn(pk(t1, t2)); )?@X{AN&  
} /5@4}m>Z@  
} ; :Taequk  
(_2;}eg  
)_$F/ug  
一目了然不是么? H}TzNs  
最后实现bind a>1_|QB.  
XJ\ j0  
xj/Iq<'R*O  
template < typename Func, typename aPicker > B]):$#{Rxl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zqd_^  
  { h/T^+U?-<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2(5HPRQ  
} #dcfQ  
/uXEh61$8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Kwc~\k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Tyc`U&  
V\C$/8v  
十一. phoenix $:v!*0/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (<|NerwD  
4d\1W?i-  
for_each(v.begin(), v.end(), >5,nB<  
( s@Q, wa(  
do_ Yv}V =O%  
[ (QARle(i  
  cout << _1 <<   " , " -kFPmM;  
] l!6^xMhYk  
.while_( -- _1), "oZ$/ap\  
cout << var( " \n " ) lwY2zX&%)/  
) mW_B|dM"  
); jrOqspv   
6Dx^$=Sa$  
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: 8SJi~gV  
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 3_AVJv ;N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6jdNQC$#B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3%"r%:fQB/  
;ALkeUR[  
w_O3];  
template < typename Cond, typename Actor > y.pwj~s  
class do_while ,qo"i7c{:  
  { 4 w$f-   
Cond cd; 4P1<Zi+<  
Actor act; 3,Dc}$t  
public : a{oG[e   
template < typename T > "`QI2{!l  
  struct result_1 dIQxU  
  { L?W F[nF R  
  typedef int result_type; ^xBF$ua37)  
} ; j,HUk,e^&  
|H!kU.f]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W.B;Dy,Y  
!uoQLiH+  
template < typename T > `7f><p/q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9:JFG{M  
  { v,=[!=8!  
  do  k|Xxr  
    { {giKC)!  
  act(t); Q9Y$x{R&  
  } BA1|%:.   
  while (cd(t)); 9;fyC =  
  return   0 ; R a> k#pQ  
} ;8?i  
} ; F(yx/W>Br_  
J ejDF*Q  
?u*gKI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U',.'"m  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *{ =5AW}o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O%w"bEr)N  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 W(C\lSE0  
下面就是产生这个functor的类: G>3]A5  
x_C#ALq9  
YY&3M  
template < typename Actor > } Fw/WD  
class do_while_actor DE0gd ux8  
  { xh7[{n[;  
Actor act; NI@$"   
public : >.tP7=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W7j-siWJ  
-T s8y  
template < typename Cond > &~%( RO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n@hf{hA[a  
} ; Fj0a+r,h!  
`]+-z +  
H1FD|Q3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r35'U#VMk?  
最后,是那个do_ ~miRnW*x  
o(2tRDT\_b  
FXAP]iqo  
class do_while_invoker BIFuQ?j3  
  { -w0U }Te^  
public : ))pp{X2m  
template < typename Actor > mt0ZD}E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :X?bWxOJ  
  { s+=JT+g  
  return do_while_actor < Actor > (act); S$=e %c  
} !<ae~#]3 P  
} do_; w6^X*tE  
"Yk3K^`1T.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7 Q`'1oE?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $IuN(#  
最后来说说怎么处理break和continue EB/.M+~a  
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。 f9Vxtd  
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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