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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dWI\VS9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9`xq3EL2T  
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, Qwb@3{  
TqWvHZX  
PgVM>_nHk  
zIQ\ _>  
  class filler (F @IUbnl  
  { 8} U/fQ~  
public : ^0r @",  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e@6}?q;  
} ; ;G w5gK^  
YXmLd'F^3  
f`?|A  
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: U8moVj8w1  
`aCcTs7~]p  
Q[}mH: w  
=14pEe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =~R 0U  
oL<^m?-u  
&R 0BuFL8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QII>XJ9  
5 bgx;z9  
Lg'z%pi  
Q 5Ln'La$  
二. 战前分析 d~.#KS  
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。 A0'Yfuie  
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 b+{yF  
c^m}ep\F5L  
/ZAEvdO*P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vwP83b0ov"  
  /* --------------------------------------------- */ l!GAMK 6o  
vector < int *> vp( 10 ); b6#V0bDXHD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C<{k[!N%zm  
/* --------------------------------------------- */ &ed.%:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P*\.dAi  
/* --------------------------------------------- */ ]E,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =s;7T!7!  
  /* --------------------------------------------- */ $[IuEdc/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _v_ak4m>  
/* --------------------------------------------- */ +|^rz#X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P}cGWfj  
d~qDQ6!  
[~$9n_O94  
42Z2Mjtk  
看了之后,我们可以思考一些问题: J.~$^-&!  
1._1, _2是什么? N8:vn0ww  
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。 Cfa?LgSz  
2._1 = 1是在做什么? U#YM)8;Iz  
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。 ni9/7  
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。 U*)pUJ{&t  
N'TL &]  
2LXy$[)7  
三. 动工 ny{|{ a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qRTy}FU1  
T'FRnC^~  
)bqO}_B  
y6;A4p>  
template < typename T > N{f RZN  
class assignment z~Gi/Ln  
  { `NrxoU=  
T value; ]Rz]"JZ\S  
public : $dq R]'  
assignment( const T & v) : value(v) {} e3&R3{  
template < typename T2 > Rs7=v2>I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &d=j_9   
} ; YMC*<wXN  
|]^OX$d  
4h?[NOA"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9=Y-w s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @99@do |C  
~p^6  
:+; U W \  
|R DPx6!V  
  class holder W$  M4#  
  {  #\Lt0  
public : 2B5Z0<  
template < typename T > m%l\EE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,{7Z OzA  
  { B_nim[72  
  return assignment < T > (t); | M4_@P  
} 9>%ti&_-jt  
} ;  GVe[)R  
*RivZ c9;P  
(;V6L{Rf>  
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: f8!*4Bw  
b<NI6z8\  
  static holder _1; 3 `$-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K'Wg_ihA  
+,f|Y6L<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]^p6db zWe  
而不用手动写一个函数对象。 &+Xj%x.]  
44b;]htv  
m o nqaSF  
.e~17}Ka}  
四. 问题分析 V`m'r+ Y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =Z2Cg{z  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ZXh6Se4o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FY@ErA7~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UW_fn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =E,^ +`M  
>S,yqKp37~  
五. 问题1:一致性 +"'cSAK  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +QGZ2_vW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2c LIz@  
R#DnV[!\  
struct holder U@ Y0 z.Y  
  { {}y"JbXMj  
  // 6=0"3%jn@  
  template < typename T > by (xv0v;  
T &   operator ()( const T & r) const ,C1}gPQ6<  
  { |>Qj]  
  return (T & )r; 1/:WA:]1 ,  
} ozy~`$;c  
} ; &A)AV<=>T  
DY/xBwIF  
这样的话assignment也必须相应改动: 9@/ X;zO  
6w|s1!B l  
template < typename Left, typename Right > >|'u:`A  
class assignment W_8N?coM  
  { w3WBgH  
Left l; slaYr`u  
Right r; ,4M7:=gf  
public : bz<f u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <F{EZ Ii  
template < typename T2 > @ (<C{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q}C)az  
} ; :c)N"EJlI2  
Q'>pOtJG*J  
同时,holder的operator=也需要改动: ;89 `!V O  
T)? : q  
template < typename T > h fZY5+Z<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |WwC@3)  
  { gqJSz}'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H0r@dn  
} I7,5ID4pn  
R~ n[g  
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。 P'MfuTtT&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )_BQ@5NK  
(?4m0Sn>#h  
return l(rhs) = r; .5*5S[  
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。 G'<:O(Imu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Mtq\xF,/+  
1k"<T7K  
template < typename Tp > |qTvy,U[  
class constant_t cuzU*QW"g  
  { rO4R6A  
  const Tp t; 7vZtEwC)n  
public : imw,Nb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @ >_v/U'  
template < typename T > p?rh+0wgX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F#Y9 @E  
  { j.or:nF  
  return t; y``[CBj  
} ^m pWQ`R  
} ; C)Ep}eHjf_  
%x{jmZ$}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o_ng{SL  
下面就可以修改holder的operator=了 6)=`&>9  
XNbeYj  
template < typename T > ,^wjtA 3j8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lidVe]>  
  { FJ-X~^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +;,65j+n   
} AwnQ5-IR\  
`st3iTLZY  
同时也要修改assignment的operator() %[S-"k  
t?1 b(oJ  
template < typename T2 > [h&)h+xt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^cRAtoa  
现在代码看起来就很一致了。 ,i RUR 8  
a=_+8RyVQ  
六. 问题2:链式操作 %Yw?!GvL[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U/ds(*g@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gug9cmA/Q7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _\&v A5-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Mbm'cM&}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (fNG51h!  
nMM:Tr  
template < typename T > ~cr##Ff 5  
struct result_1 iy!SqC  
  { @=<B8VPJd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >G9YYt~  
} ; *RYok{w  
L0\~ K~q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xqSoE[<v  
,F%2'W  
template < typename T > S$N!Dj@e;  
struct   ref Fv_B(a  
  { !}lCwV  
typedef T & reference; )B*D\9\Z  
} ; Q6PaT@gs  
template < typename T > je;C}4  
struct   ref < T &> qt{lZ_$  
  { )WNw0cV}J>  
typedef T & reference; M "\Iw'5$  
} ; {"PIS&]tR  
3s\}|LqX#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;SgPF:T>Q  
Llf#g#T  
template < typename T > 'nIKkQ" N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3-/F]}0y6  
  { H|)F-aL[  
  return l(t) = r(t); I3qTSX-  
} x$hT+z6DUC  
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。 'vwu^u?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y6 <.]H  
j DkBe-`  
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 6%^A6U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P(%^J6[>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fK|P144   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k*4!rWr0r&  
最后的布局是: %ZsdCQc{`  
                Add oNhCa>)/  
              /   \ ^>/~MCyM.  
            Divide   5 XjXz#0nR  
            /   \ b|-}?@&7&q  
          _1     3 %63s(ekU  
似乎一切都解决了?不。 [a_'pAH  
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。 5[y+X|Am  
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。 (nu;o!mo9  
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: y[{}124  
~2;\)/E\  
template < typename Right > ^ItL_ 4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LzTdi%u$0|  
Right & rt) const Hp>_:2O8s  
  { -K (>uV!?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w2SN=X~#  
} }U'VVPh _  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OF}."a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }  fa  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 p%R+c  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +'/C(5y)0X  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~ <36vsk  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? I@oSRB  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: R=2"5Hy=  
F'-,Ksn  
template < class Action > L1#_  
class picker : public Action s:K'I7_#@  
  { ?bAv{1dvT=  
public : s<+;5, Q|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =O/v]B8"  
  // all the operator overloaded *C);IdhK%y  
} ; Tb:6IC7="  
Pcjrv:0$  
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。 7,s5Gd-  
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: LAFxeo  
-^Qm_lN  
template < typename Right > &+0?Xip{Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8<x& Xd  
  { i}e/!IVR3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LGK&&srJs  
} ?bPW*A82{q  
Y(u`K=*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LJ6L#es2  
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。 ~/qBOeU3  
/}/GK|tj  
template < typename T >   struct picker_maker v@4vitbG9  
  { :='I>Gn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yl&s!I  
} ; 1Va=.#<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F9"Xu-g  
  { Z~w2m6;s  
typedef picker < T > result; O!t=,F1j  
} ; Ih N^*P:Fo  
lMl'+ yy  
下面总的结构就有了: c^rWS&)P  
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。 t3AmXx  
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。 18Vn[}]"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6L;]5)#  
至此链式操作完美实现。 *aJO5&w<T  
 |e<$  
9 p,O>I  
七. 问题3 T^F83Py<  
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。 S['cX ~  
ol K+|nR  
template < typename T1, typename T2 > +|x{?%.O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F9Af{*Jw?x  
  { 'N^*,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7n?yf_ je  
} Z- t&AH  
t3!OqM  
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: ]Ok'C"V(j  
(S4HU_,88  
template < typename T1, typename T2 > @lq)L  
struct result_2 A;^ iy]"  
  { cU-A1W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NMQG[py!f  
} ; r \[|'hA  
I:HrBhI)wP  
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? 4AKr.a0q  
这个差事就留给了holder自己。 =j{tFxJ  
    4l{$dtKbI  
ak-agH  
template < int Order > ^BM !TQ%!  
class holder; TtF+~K  
template <> lT*@f39~g  
class holder < 1 > ,"KfZf;?  
  { '9=b@SaAj  
public : \#xq$ygg  
template < typename T > a]P w:lT  
  struct result_1 h@Jg9AM  
  { *u:,@io7'G  
  typedef T & result; 0w: 3/WO  
} ; 97U OH  
template < typename T1, typename T2 > xticC>  
  struct result_2 vcsSi%M\U  
  { "*t0 t  
  typedef T1 & result; Mk0x#-F  
} ;  '6})L  
template < typename T > V0rQtxE{F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1Y&W>p  
  { -EE'xh-zD  
  return (T & )r; `U b*rOMu  
} L ph0C^8  
template < typename T1, typename T2 > <R+?>kz6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l S3LX  
  { L"/ ?[B":  
  return (T1 & )r1; )bR0 >3/  
} qH5nw}]  
} ; Jfk#E^1  
NJ+$3n om  
template <> vy}_aD{B  
class holder < 2 > 4I$Y"|_e  
  { ;[UI ]?A%  
public : Y<u%J#'[  
template < typename T > /Jc{aw  
  struct result_1 8nu!5 3  
  { Pc=ei  
  typedef T & result; %#rtNDi  
} ; 7K "1^  
template < typename T1, typename T2 > >{q+MWK  
  struct result_2 oe.Jm#?2.  
  { ZG2EOy  
  typedef T2 & result; {@iLfBh5  
} ; >Oj$ Dn=  
template < typename T > ;l~a|KW0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~nhO*bs}7{  
  { j~1K(=Ng  
  return (T & )r; !yPy@eP~  
} OdZ/\_Z  
template < typename T1, typename T2 > %qz-b.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;y. ;U#O  
  { \Cu=Le^  
  return (T2 & )r2; k(pJVez  
} n@ SUu7o  
} ; }nX0h6+1  
;Z"MO@9:  
M9A1 8d|  
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> >。 _S7?c^:~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @2L^?*n=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R;pW,]}g,  
xjiV9{w  
return l(i, j) = r(i, j); z/`+jIB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OblHN*  
;l _b.z0^6  
  return ( int & )i; 6WQN !H8+^  
  return ( int & )j; z[1uub,)1  
最后执行i = j; :d9GkC  
可见,参数被正确的选择了。 yna!L@ *@,  
,hu@V\SKv  
HZ%V>88  
wkGr}  
Iy49o!  
八. 中期总结 %6 Av1cv  
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: s|H7;.3gp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pe,ky>ow  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TK18U*z7J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'g,_lF  
gJX"4]Ol#}  
__xmn{{L6P  
o]4BST(A  
&_-=(rK  
5I2 h(Td  
九. 简化 '%t$m f!nV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %;ED} X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HBR/" m  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |v%$Q/zp&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;"0bVs`.^e  
  +-*/&|^等 *X$qgSW  
2. 返回引用。 >QvqH 2  
  =,各种复合赋值等 1Z)P.9c  
3. 返回固定类型。 hWbu Z%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {22ey`@`h  
4. 原样返回。 y\;oZ]J  
  operator, ^i#0aq2}  
5. 返回解引用的类型。 #*qV kPX  
  operator*(单目) 6Aqv*<1=62  
6. 返回地址。 Bj2iYk_cLa  
  operator&(单目) (^FMm1@T  
7. 下表访问返回类型。 9) ]`le  
  operator[] eA(\#+)X `  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 53:u6bb;  
  operator<<和operator>> !PGCoI  
{ CR`~)v&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,"`3N2!Y}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \mGb|aF8  
 *\xRNgEQ  
template < typename Left > ]~dB| WB  
struct value_return ;kZD>G8  
  { u`Nrg<  
template < typename T > ";(m,i f-  
  struct result_1 qXq#A&  
  { @HMH>;haE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :KvZP:T  
} ; &$CyT6mb^  
~s4JGV~R  
template < typename T1, typename T2 >  EH2):  
  struct result_2 lshSRir  
  { ym6Emf]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sq#C|v/  
} ; U:$z lfV  
} ; n8!|}J  
cwaR#-#  
2i!R>`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~m=Z>4M  
I:=!,4S;  
下面我们来剥离functor中的operator() ]wV\=m?z&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2N &B  
vFJ4`Gjw(  
return l(t) op r(t) HI D6h!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  8q9 ^  
return op l(t) w/o8R3 F  
return op l(t1, t2) 9m>L\&\_e  
return l(t) op Th%w-19,8  
return l(t1, t2) op lmoYQFkYP  
return l(t)[r(t)] |AvsT{2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~!TrC <ft  
Q_,!(N  
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: L!33`xef'  
单目: return f(l(t), r(t)); [*) 2Ou  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4jZt0  
双目: return f(l(t)); jzDPn<WQ  
return f(l(t1, t2)); N|>MqH,Bt  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;MYK TE>m  
md{1Jn"  
struct meta_divide lxXF8c>U  
  { u];\v%b  
template < typename T1, typename T2 > SP2";,%/9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]OKKR/:  
  { aF"PB h=  
  return t1 / t2; Gv)*[7  
} T`v  
} ; hZ<FCY,/?  
A;C4>U Y  
这个工作可以让宏来做: r H9}VA:h  
K~UT@,CS60  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?j!/ Hc/b4  
template < typename T1, typename T2 > \ !JDyv\i}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uh)f/)6  
以后可以直接用 96F+I!qC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^JIs:\ g<<  
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 GF<SQHL,  
(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。。。) w"Zws[pm]  
z9AX8k(B6  
E0r#xmk  
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 :]\-GJV5  
='eQh\T)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wjID*s[  
class unary_op : public Rettype 9WoTo ,q  
  { J{uqbrJICr  
    Left l; "el3mloR 8  
public : %kBrxf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  +@Kq  
jw2hB[WR  
template < typename T > S|RUc}(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jn0L_@  
      { _3KfY  
      return FuncType::execute(l(t)); IU}g[O Cu  
    } ]tK<[8Y  
gavf$be  
    template < typename T1, typename T2 > V,tYqhQ3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const { zalB" i  
      { bq5?fPBrq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x*^)B~7}  
    } 1G,'  
} ; A sf]sU..  
kafj?F  
F+Hmp\rM#  
同样还可以申明一个binary_op %`dVX EO  
Y#-pK)EeU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U3>ES"N  
class binary_op : public Rettype .a]av   
  { 8`b_,(\N  
    Left l; ^j_t{h)W(0  
Right r; JHVesX  
public : olDzmy(=W*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9qJ:h-?M  
y7 W7270)  
template < typename T > PsS8b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zv\T;_  
      { l(tMo7iPa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DoJ3zYEk  
    } 5@Xy) z  
[ 3SbWwg  
    template < typename T1, typename T2 > ^MZ9Zu_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R^4 j0L  
      { @JD!.3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7bam`)n  
    } %Zu+=I Z  
} ; /@s(8{;  
pe`&zI_`?  
^w}BXVn  
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 UbwD2>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0_map z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H 4W4# \M  
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。 f'M7x6W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3:P "6mN  
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。。。 xOpCybmc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 X9uYqvP\(  
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) :+S~N)0j^  
下面是修改过的unary_op (>x_fDv  
71yf+xL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `>}e 5  
class unary_op Z o5.Yse  
  { v/7iu*u  
Left l; F, p~O{ Q  
  dr7ry"5Zq  
public : :j#Fq d[DF  
yy3-Xu4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >9]i#So^  
%MUwd@,  
template < typename T > Jro%zZle  
  struct result_1 -u 'BK@;  
  { V IU4QEW`x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c3aF lxW  
} ; VbzW4J_  
m3K .\3  
template < typename T1, typename T2 > 3/((7O[  
  struct result_2 < G:G/  
  { 0j|JyS:}G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @460r  
} ; Gl>_C@n0h  
!tofO|E5  
template < typename T1, typename T2 > HOAgRhzE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y]ZujfW7  
  { .EoLJHL }  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8klu*  
} )y}W=Q>T  
3DO ^vV  
template < typename T > Bl)DuCV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }xM >F%  
  { p8MPn>h<  
  return OpClass::execute(lt(t)); R~DZY{u+/$  
} 7vs>PV  
R k).D 6  
} ; 9AdA|/WV  
g>O O '}lF  
[8Zvs=1  
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 f"G?#dW/1  
好啦,现在才真正完美了。 aC2\C=ru_  
现在在picker里面就可以这么添加了: N-Nq*  
$]yHk  
template < typename Right > 'hi.$G_R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =m?x|Zc_v  
  { !,< )y}L^)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /!Ng"^.e  
} %7~~*_G  
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。 =9JKg4I6  
IvyBK]{|  
! uyC$8V*l  
Q7$K,7flf;  
9n${M:F  
十. bind -?$Hr\  
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。 z!GLug*j`  
先来分析一下一段例子 \L: ;~L/  
-q.tU*xf'  
)!&7XL[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m:7$"oq|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HsGyNkr?r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2& l~8,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 hs"=>(P)  
我们来写个简单的。 CcHf1 _CI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sSMcF[]@2I  
对于函数对象类的版本: }QL 2#R  
8&"@6/)[  
template < typename Func > WU -_Y^  
struct functor_trait BM&.Tw|x  
  { VS lIeZ  
typedef typename Func::result_type result_type; Xn'{g  
} ; }qf)L .  
对于无参数函数的版本: .*s1d)\:  
dt(#|8i%  
template < typename Ret > Rx22W:S=C.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,wN>,(  
  { ?m?DAd~ZY  
typedef Ret result_type; 02_%a1g  
} ; ul$^]ZWkI  
对于单参数函数的版本: Wa {>R2h\  
;U=RV&  
template < typename Ret, typename V1 > .'y]Ea  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !Rzw[~  
  { Tc DkKa  
typedef Ret result_type; 8_S<zE`Ha  
} ; !kl9X-IiI  
对于双参数函数的版本: S WYIQ7*  
;:[!I]E0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2?9SM@nAY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EVW{!\8[  
  { JEK 6Ms;)A  
typedef Ret result_type; w}<CH3cx  
} ; ^f -?xXPx  
等等。。。 G02(dj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =W6AUN/%p  
RY(\/W#$  
template < typename Func > MHv2r  
struct func_return s\6kXR  
  { .&AS-">Z  
template < typename T > ~L G).  
  struct result_1 8]N  
  { q89#Ftkt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9~^%v zM  
} ; n y7 G  
v(T;Y=&  
template < typename T1, typename T2 > ^gwVh~j  
  struct result_2 ]}_@!F)  
  { O3JN?25s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G] -$fz  
} ; +)#d+@-  
} ; n1n1 }  
{CM%QMM  
#-ioLt%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /hPgOaB  
V=pg9KR!T  
template < typename Func, typename aPicker > %C_RBd  
class binder_1 6OJ`R.DM`  
  { 2},|RQETy  
Func fn; dF2 &{D"J  
aPicker pk; ef\Pu\'U  
public : /;t42 g9w  
@aU%1h5W;l  
template < typename T > 4+t9"SD  
  struct result_1 .u3!%{/v(c  
  { w z-9+VN6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0f).F  
} ; $= '_$wG 8  
KJ]:0'T  
template < typename T1, typename T2 > }+K SZ,  
  struct result_2 n{dl- P  
  { fLj#+h-!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t{\FV@R  
} ; TbqED\5@9w  
bDa(@QJ-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jg]_'^pVzr  
[:x^ffs  
template < typename T > gdupG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const opQ%!["N  
  { Ht UFl  
  return fn(pk(t)); };[~>Mzl  
} | I_,;c  
template < typename T1, typename T2 > <KF|QE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %oas IiO  
  { 'u }|~u?m  
  return fn(pk(t1, t2)); ;iJ*.wVq  
} 5CZii=@  
} ; e"u=4nk  
WQ/H8rOs  
{=W TAgP  
一目了然不是么? &ah!g!o3  
最后实现bind ;/$=!9^sZ  
D2o,K&V  
3fJ GJW!zu  
template < typename Func, typename aPicker > TAbd[:2{F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v\>!J?  
  { ?mxBMtc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hnM?wn  
} 1b:3'E.#w  
vA rM.Bu>b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |^K-m42  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 0xbx2jlkY  
L~_3BX  
十一. phoenix l+BJh1^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R}MdBE  
\_pP:e  
for_each(v.begin(), v.end(), XUT,)dL  
( ezRhSN?  
do_ ( H/JB\~r  
[ pi)7R:i  
  cout << _1 <<   " , " w%jc' ;|  
] .i[rd4MCK  
.while_( -- _1), !|hxr#q=4  
cout << var( " \n " ) t\ J5np  
) QiB ^U^f  
); ?-CZJr  
iaAVGgA9+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: gUf-1#g4\`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor QR<z%4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |QwX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \M~M  
_-aQ.p ?T  
+}H2|vP  
template < typename Cond, typename Actor > lub(chCE[  
class do_while _5'OQ'P2  
  { g 4,>cqRkq  
Cond cd; ?N2/;u>  
Actor act; %~ uMa  
public : n82N@z<8]  
template < typename T > 8Fy$'Zx'  
  struct result_1 8&g|iG  
  { T 9Jv  
  typedef int result_type; *RugVH4  
} ; x/*ndH  
4.)hCb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !=j\pu} Z  
dI'cZt~n  
template < typename T > l:v:f@M&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G}1?lO_d`  
  { [ t@  
  do ~^*IP1.3  
    { >Q&E4jC  
  act(t); \ .H X7v  
  } <}S1ZEZcQ  
  while (cd(t)); B{'x2I#,  
  return   0 ; N1rBpt  
} ^R.kThG  
} ; rYUhGmg`  
^:g8mt  
40cgsRa|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7Io]2)V  
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。 x ;V7D5 q  
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。 fx@Hd!nO~"  
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。 P$z8TDCH  
下面就是产生这个functor的类: 6'6 "Ogu%'  
5~Vra@iab:  
`p`)D 6  
template < typename Actor > ~e,k71  
class do_while_actor ^E_`M:~  
  { xBH`=e <  
Actor act; =ML6"jr  
public : ?n o.hf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 19a/E1  
2Qg.b- C  
template < typename Cond > Vy-N3L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '^f,H1oW  
} ; ?o'!(3`L  
n_5m+ 1N  
L'k )  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]O Nf;RH  
最后,是那个do_ L}O_1+b  
t}LV[bj1u  
2\h]*x% :  
class do_while_invoker ~nk{\ rWO  
  { .>z)6S_G  
public : n"YY:Gm;8  
template < typename Actor > nbM[?=WS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ycAQHY~n  
  { lA[BV7.=7  
  return do_while_actor < Actor > (act); M&P?/Zi=L  
} 4$Oakl*l  
} do_; m89-rR:Kc  
P/;sZo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :wiQ^ea  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zbsdK  
最后来说说怎么处理break和continue  y/t{*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。 PLDg'4DMg  
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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