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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;dgxeP;mp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MdM^!sk&`  
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, )D?\ru H  
/ V}>v  
*Y(v!x \L  
uH 1%diL^  
  class filler f Glvx~  
  {  JsAl;w  
public : 1ga.%M*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w],+lN;  
} ; Y?G\@ 6  
6 B>1"h%Wf  
-? {bCq  
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: 2~<N  
b/65Q&g'  
(T+fO}0  
)* 5R/oy,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g#b[-)Qx  
r:Uqtqxh  
/;>U0~K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K8xwPoRL  
gw[\7  
`D)ay  
-ZwQL="t  
二. 战前分析 Sz4G,c  
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。 (s`oJLW>  
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 r,F~Vwa}  
yM}b  
a![x^@nF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U^+xCX<  
  /* --------------------------------------------- */ {KkP"j'7h  
vector < int *> vp( 10 ); 4JF)w;X}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^Qrezl&  
/* --------------------------------------------- */ @ n<y[WA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )c~1s  
/* --------------------------------------------- */ rz/^_dV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A0Z<1|6r*  
  /* --------------------------------------------- */ %@JNX}Y'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +|6 '7Z(9  
/* --------------------------------------------- */ F-K=Ot j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;:(kVdb  
my+y<C-o`  
fT)u`voE,  
ia=eFWt.  
看了之后,我们可以思考一些问题: V^Gz7`^  
1._1, _2是什么? Th1/Bxb:  
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。 i"|="O0v5  
2._1 = 1是在做什么? l"9.zPvT<  
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。 qbu>YTj  
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。 S-)mv'Al'F  
4?Mb>\n%<^  
w D|p'N  
三. 动工 pbg[\UJyd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v,6  
0V{a{>+  
MZ" yjQA  
%N}O Mc.W  
template < typename T > %{GYTc \'X  
class assignment |M&i#g<A;  
  { qm30,$\c`~  
T value; bpq2TgFj  
public : o#(z*v@  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8j~:p!@  
template < typename T2 > +)8,$1[p|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H"v3?g`S%  
} ; |0!oSNJ  
(S ~|hk^  
43_;Z| T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0XwDk$l<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment We7~tkl(  
qf7:Q?+.|  
'EF\=o)^Y  
iq s  
  class holder 8)I,WWj  
  { UuDT=_1Sh  
public : m(Hb! RT  
template < typename T > Fqtgw8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FFE IsB"9  
  { fAx7_}k/ m  
  return assignment < T > (t); -9Iz$ (>a  
} I_vPGafMx  
} ; ;Y:_}kN8_  
c,WRgXL  
ZM)Y Rdh  
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: #is1y3yh  
LR:Qb]|"  
  static holder _1; :^ 9sy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V=#L@ws  
v9Kx`{1L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '2`MT-  
而不用手动写一个函数对象。 Y6LoPJ  
Bvbv~7g (  
'EsN{.l?  
&V. ps1  
四. 问题分析 F_8 < tA6  
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。 DK2m(9/`3  
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。 +(>!nsf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !@ERAPuk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;Dl< GW3<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jVh I`F{n  
{/f\lS.5g  
五. 问题1:一致性 FmU>q)  
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?| *Q= 3v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iTb k]$  
8<z]rLQw?%  
struct holder }(}+I}&~  
  { We^! (G  
  // \U^0E> d  
  template < typename T > 1$cX` D`  
T &   operator ()( const T & r) const "wk~[>  
  { u_0&`zq  
  return (T & )r; &[]0yNG  
} Fi8'3/q-^  
} ; OKDBzl  
Vq7L:,N9  
这样的话assignment也必须相应改动: &r0b~RwUv  
~N</;{}fL4  
template < typename Left, typename Right > iUcDj:  
class assignment eBZ^YY<*g  
  { hdFIriE3  
Left l; m%8idjnG  
Right r; -#yLH  
public : _J<^'w^;%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P%Fkd3e+  
template < typename T2 > o)NQE?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +.i?UHNB  
} ; J{98x zb  
xRZ9.Agv_  
同时,holder的operator=也需要改动: :5/P{Co (  
k!/"J ;  
template < typename T > zbL!q_wO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8"2 Y$*)(  
  { 6#NptXB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b >R/=tx  
} !L3M\Q0  
zu6Y*{$>g  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  T~I5W=y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =ytB\e  
>BC?% |l  
return l(rhs) = r; oH/6  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 j(j o8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: + V:P-D  
5l"EQ9  
template < typename Tp > [qhQj\cK  
class constant_t +J`EBoIo  
  { EC6&#)g;CO  
  const Tp t;  Lb# e  
public : ,3^gB,ka  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0>#or$:6E  
template < typename T > x Bn+-V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 11Kbj`sRZ  
  { |R Ux)&  
  return t; Yh%a7K   
} zo*YPDEm"  
} ; %vPs38Fks  
y#\jc4F_a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $Iuf(J-5[  
下面就可以修改holder的operator=了 p"9a`/  
Ax[!7~s  
template < typename T > 1i;-mYGaMn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const % j],6wW5J  
  { L%,tc~)A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $+` YP  
} B~HA 32  
o XA3 i  
同时也要修改assignment的operator() 4@6!E^  
}kg?A oo  
template < typename T2 > 2#z6=M~A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y 9rW_m@B  
现在代码看起来就很一致了。 l#P)9$%  
Pkx*1.uo  
六. 问题2:链式操作 57/9i> @  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x\qS|q\N  
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。 G([8Q8B4 +  
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。 _D9` L&X}  
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。 ^4@~\#$z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ( yk^%  
7.4Q  
template < typename T > x\ieWF1  
struct result_1 O[ O`4de9  
  { fFD:E} >5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?haN ;n6'  
} ; Y40Hcc+Fx  
%x_c2  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %GUu{n<6  
4&r+K`C0  
template < typename T > 0T,Qn{  
struct   ref sW)C6 #  
  { j-2`yR  
typedef T & reference; @=o1q=5@8  
} ; Q9X7- \n  
template < typename T > bSmF"H0cP  
struct   ref < T &> FY%v \`@1*  
  { i3I'n*  
typedef T & reference; S4]}/Imn)  
} ; g0ec-  
J{$+\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h?wNmLre  
]=v_u9;  
template < typename T > mx@F^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y=y=W5#;77  
  { Pf s_s6  
  return l(t) = r(t); *0ZL@Kw  
} M/GQQG;  
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。 T.kmoLlH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `+17 x<N  
S -j<O&h~C  
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 .uzg2Kd_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :5X1Tr= A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l,Un7]*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |He,v/r  
最后的布局是: l,}{Y4\G  
                Add %V-\|cw   
              /   \ &.ZW1TxE8  
            Divide   5 D$g|f[l  
            /   \ $M\|zUQu.  
          _1     3 iTgGf  
似乎一切都解决了?不。 -|^}~yOx0=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 b#0y-bR  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 j`I[M6Qxh  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: LjUBV_J  
}^uUw&   
template < typename Right > =ECw'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `6V-a_8;[  
Right & rt) const ) |`eCzCB  
  { Q+|8|V}w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )&di c6r  
} zI/)#^SQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0wZ_;FN*-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !xoN%5 !  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dzDh V{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 I}/o`oc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G v[W)+3f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 'Im7^!-d  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: PbOLN$hP  
9`}Wp2  
template < class Action > [\CQ_qs|  
class picker : public Action Ms5m.lX  
  { 6U;pYWht  
public : FUzIuz 6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &fA`Od6l"  
  // all the operator overloaded Lv@JfN"O  
} ; xB{0lI  
}OO(uC2  
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。 vlCjh! x  
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: o Xwoi!  
a5WVDh, cR  
template < typename Right > vTN/ho,H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $|.x!sA  
  { j"o`K}C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J 2%^%5&0  
} |M|'S~z  
0gPz|v>z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QC0^G,9.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 T[M?:~  
nt\6o?W  
template < typename T >   struct picker_maker "~x\bSY  
  { ]c{Zh?0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _3<J!$]&p  
} ; lbrob' '+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :@w ;no>=*  
  { 21GjRPs\  
typedef picker < T > result; ,c"_X8Fkx$  
} ; QytqO {B^  
FH}n]T  
下面总的结构就有了: P0U=lj/ b  
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。 x8%Q TTY  
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。 }xTTz,Oj$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |33pf7o  
至此链式操作完美实现。 j>~^jz:  
uy\< t  
Z!=/[,b  
七. 问题3 P\;lH"9  
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。 B&A4-w v  
[dFxW6n  
template < typename T1, typename T2 > XOzPi*V**  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P8!Vcy938  
  {  g#~jF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +]H9:ARI  
} +U&aK dQs  
?H1I,]Di  
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: h!56?4,%Y  
dA> t  
template < typename T1, typename T2 > e:{v.C0ez  
struct result_2 .$)'7  
  { #C,M8~Q7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *A2J[,?c  
} ; ,(Fo%.j  
P, !si#  
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? $s.:wc^  
这个差事就留给了holder自己。 v=nq P{  
    ]]@jvU_?kS  
Fh& ` v0  
template < int Order > 9'3%%o  
class holder; w[\*\'Vm0  
template <> 6FG h=~{3,  
class holder < 1 > t ),~w,7(J  
  { &W fs6g  
public : t3u"2B7oG  
template < typename T > bO1J#bcZ  
  struct result_1 'p-jMD}O  
  { dgpo4'c}  
  typedef T & result; I<|)uK7  
} ; (: 2:_FL  
template < typename T1, typename T2 > > C{^{?~u  
  struct result_2 mbv\Gn#>  
  { x*}j$n(Oa  
  typedef T1 & result; {YWj`K  
} ; `48jL3|  
template < typename T > xc Wr hg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qc~6F'?R  
  { W?~G_4  
  return (T & )r; hXM8`iFW5  
} zkn K2e,$  
template < typename T1, typename T2 > AuUT 'E@E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w_pEup\`  
  { m9ts&b+TE  
  return (T1 & )r1; F6h3M~uR  
} *c7kB}/  
} ; %]nY v#K  
@=`Dw/13  
template <> ,0NVb7F;k  
class holder < 2 > rZ 9bz}K  
  {  Fwyv>U  
public : ^Tc&?\3  
template < typename T > 6kGIO$xJ)  
  struct result_1 1qbd6D|t  
  { (7`goi7M  
  typedef T & result; 'IBs/9=ZC  
} ; |M#b`g$JO,  
template < typename T1, typename T2 > K`* 8 *k{  
  struct result_2 cy7GiB2'  
  { Tk $rwTCl  
  typedef T2 & result; W+BM|'%}|  
} ; N}nU\e6 Y  
template < typename T > f'F:U^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5p"n g8nR  
  { #9O *@  
  return (T & )r; u$[ '}z0:  
} GZ/.eYE  
template < typename T1, typename T2 > vmJ1-<G4*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~6.AE/ow  
  { >Mj :'  
  return (T2 & )r2; En8-Hc#NC  
} qqT6C%Q`kG  
} ; hD{+V!{  
6[wej$ u  
~[Mk QJxe  
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> >。 (ZQ{%-i?qR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]8ua>1XS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E:xpma1Qf  
nf+8OH7  
return l(i, j) = r(i, j); $EW31R5h<s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ].]yqD4P  
kNUbH!PO  
  return ( int & )i; "6^tG[G%  
  return ( int & )j; mA(K`"Bfh  
最后执行i = j; tf|/_Y2  
可见,参数被正确的选择了。 #!rng]p  
j/3827jw=  
VF!?B>  
RO'MFU<g  
ZJsc?*@  
八. 中期总结 wfM$JYfI  
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: @!'Pr$`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c_}i(HQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rOyK==8/Fg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :y!e6  
8wwqV{O7  
Yfk[mo  
af\>+7x93  
;5=J'8f  
.a:"B\B`  
九. 简化 \E9Z H3;  
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。 6(sqS~D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d{hb gUSj  
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: !EF~I8d\]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 go m< V?$  
  +-*/&|^等 Mr<2I  
2. 返回引用。 x%B^hH;W  
  =,各种复合赋值等 @Rj&9/\L  
3. 返回固定类型。 =DvFY]9{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dl'pl  
4. 原样返回。 e{:P!r aM  
  operator, d,iW#,  
5. 返回解引用的类型。 ( Z\OqG  
  operator*(单目) 5,I'6$J  
6. 返回地址。 @JT9utct  
  operator&(单目) 5(1Zj`>'  
7. 下表访问返回类型。 Ul^/Dh  
  operator[] Z*.fSmT8)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vvv~n ]S6  
  operator<<和operator>> T2Z;)e$m_  
]G1{@r)  
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。 apF!@O^}y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AW&HWc~A  
9'o!9_j  
template < typename Left > cE/7B'cR  
struct value_return m'KY;C  
  { y1,L0v$=}  
template < typename T > Z8(1QU,~2  
  struct result_1 = PcmJG]  
  { t@ #sKdv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %O%+TR7Z  
} ; ED"@!M`1  
<>A:Oi3^  
template < typename T1, typename T2 > a k@0M[d  
  struct result_2 @j`_)Y\  
  { oR5hMu;j+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z{EHV7  
} ; /YR*KxIx  
} ; O4$ra;UM`  
<wFR%Y/j  
!(*mcYA*W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Op,Ce4A  
r*N:-I~z  
下面我们来剥离functor中的operator() X |.'_6l.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Id *Gs>4U  
jx!)N>  
return l(t) op r(t) lInq=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ro6|N?'  
return op l(t) |0U"#xkf  
return op l(t1, t2) }el. qZ  
return l(t) op e7t).s)b{  
return l(t1, t2) op >1`FR w<  
return l(t)[r(t)] P1vr}J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Vpt)?];P  
R<Ojaj=V  
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: sT[)r]`T  
单目: return f(l(t), r(t)); xoTS?7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !oLrN/-  
双目: return f(l(t)); R,C)|*ef  
return f(l(t1, t2)); 0J_ AX  
下面就是f的实现,以operator/为例 5znLpBX<N  
}e6Ta_Z~  
struct meta_divide n <6}  
  { LU_@8i:  
template < typename T1, typename T2 > >T%Jlj3ZG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~cz] Rhq  
  { Dn) =V.  
  return t1 / t2; &9$0v"`H  
} fa=#S  
} ; SDcxro|8i  
ZwAX+0  
这个工作可以让宏来做: yHurt>8b[  
y<m{eDV7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S6B(g_D|  
template < typename T1, typename T2 > \ k;3Bv 6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GfUIF]X  
以后可以直接用 (sW:^0p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5~<> h~yJ  
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 )-Zpr1kD  
(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。。。) 6TbDno/!'  
F@kOj*5,[  
U# ueG  
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 o{4ya jt  
95_ ?F7}9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fm3-Sn|Po  
class unary_op : public Rettype 3I^KJ/)A  
  { Dj;h!8t.  
    Left l; +Q_X,gZ  
public : U`,&Q ]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [@ "H2#CQ  
?;0=>3p*0  
template < typename T > g:q+.6va"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n>Y3hY  
      { RsIEY5Q  
      return FuncType::execute(l(t)); y%|nE((  
    } &O#a==F!(  
yv 9~  
    template < typename T1, typename T2 > d0>V^cB'?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~=Z&l  
      { K8pfk*NZ_@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -3/:Dk`3  
    } qDM/ 6xO  
} ; "z69jxXo  
xp7,0'(;  
1(gb-u0  
同样还可以申明一个binary_op %/oOM\} ++  
t^Aios~F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fla[YWS  
class binary_op : public Rettype [@";\C_I  
  { N;F1Z-9  
    Left l; -3qB,KT  
Right r; J{@gp,&e  
public : PkLRQ}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  &{7n  
::dLOf8o  
template < typename T > P~#!-9?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =3{h9  
      { ~4U[p  50  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b)en/mz  
    } C:hfI;*7  
>L$y|8 O  
    template < typename T1, typename T2 > R 9o:{U]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F] +t/  
      { +#6WORH0S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Umm_FEU#]  
    } YZ7rs] A  
} ; R# 8D}5[&  
e=%7tK*  
5dMIv<#T`  
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 C N"V w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EX>>-D7L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @!Il!+^3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 teUCK(;23  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ar'}#6  
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。。。 BgA\l+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }[!;c+ke  
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) HoT5 5v!o  
下面是修改过的unary_op u z ` H  
*-ZD-B*?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C@buewk  
class unary_op hEl)BRJ  
  { ?fXg_?+{'g  
Left l; .!U `,)I  
  XU2 HWa  
public : nOkX:5  
zr&K0a{hc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L-Xd3RCD  
Fz?ON1\  
template < typename T > Nk3 ]<#$  
  struct result_1 Y">Q16(  
  { D ,mFme  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H$Q$3Q!`  
} ; Y5-X)f  
'an{<82i  
template < typename T1, typename T2 > b/"gkFe#  
  struct result_2 kmy?`P10(z  
  { GL@s~_;T6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ' hO+b  
} ; z Rz#0  
C0 .Xp  
template < typename T1, typename T2 > c500:OSB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const To]WCFp6@  
  { j6/ 3p|E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k5w+{iOh  
} ? Q.Y  
CLQ\Is^]  
template < typename T > Yl&eeM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5>j,P   
  { k|BY 7C  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xvi{A]V  
} 4-E9a_  
a gBKp!  
} ; )Si`>o3T-.  
JGn@)!$+/  
dWR?1sV|e  
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 7vNS@[8  
好啦,现在才真正完美了。 uji])e MN~  
现在在picker里面就可以这么添加了: OA%.>^yb@  
k,X)PQc  
template < typename Right > j+_g37$:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i2N*3X~  
  { :7W5R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s<E_74q1  
} I}n"6'*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 b7aAP*$  
/P^@dL  
q<oA%yR  
36J)O-Ti  
mrFMdpaHl%  
十. bind cAVe(:k)  
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。 &|9mM=^  
先来分析一下一段例子 6C r$R]5  
/W:}p(>4a  
P M9HfQU?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m(B6FPjr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zL OmtZ(['  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,m3AVHa*G  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5w}xjOYIjV  
我们来写个简单的。 -|J?-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :eHh }  
对于函数对象类的版本: xqP0Z) ,Ow  
F:hJ^:BP  
template < typename Func > " 8;D^  
struct functor_trait /Klwh1E  
  { js;IUSj.  
typedef typename Func::result_type result_type; lDMYDy{<  
} ; i;6\tK"!  
对于无参数函数的版本: pRMM1&H  
=\CbX  
template < typename Ret > +8Peh9"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0AR4/5.  
  { 5Tn4iyg;B  
typedef Ret result_type; !RiPr(m@y  
} ; :".!6~:2  
对于单参数函数的版本: tHJ1MDw'  
ot_jG)  
template < typename Ret, typename V1 > kZUuRB~om  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @VxBURZ?  
  { g=i|D(".  
typedef Ret result_type; {[r'+=}l\S  
} ; o }Tv^>L  
对于双参数函数的版本: ~{2@-qcm  
/%)M lG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XKks j!'B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `+"QhQ4 w  
  { KO{}+~,.6  
typedef Ret result_type; Kz$Ijj  
} ; +Tq _n@  
等等。。。 xU@Z<d,k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #Sn&Wo  
"_?^uymw  
template < typename Func > S'ikr   
struct func_return 7-^df0  
  { <408lm  
template < typename T >  ~ikTo -  
  struct result_1 I62Yg p$K  
  { P-+^YN,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fK4laDB TO  
} ; 8 eh C^Cg  
Xk7zXah  
template < typename T1, typename T2 > zoUW}O  
  struct result_2 )h+JX8K)l  
  { "T~Ps$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <U1uuOt  
} ; _r^&.'q  
} ; }d6g{`  
QL|Vke:N4  
Y J1P5u:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dW:  
r9*{)"  
template < typename Func, typename aPicker > XZKOBq B]  
class binder_1 ghms-.:b8  
  { <<UlFE9"  
Func fn; k{@z87+&  
aPicker pk; Ch7eUTq A@  
public : AiO,zjM=  
i"_f46r P  
template < typename T > b~#rUOXb8?  
  struct result_1 hR= 4w$  
  { 4SG[_:+!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 72v 9S T  
} ; !knYD}Rxd  
%>JqwMK  
template < typename T1, typename T2 > NugJjd56x  
  struct result_2 ]0`[L<_r  
  { '}!dRpx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vW]BOzK  
} ; ipU"|{NK  
D_, 2z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #m8Oy|Y9`  
.(`u'G=  
template < typename T > B\<zU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qa%g'sB-b  
  { CdEJ/G:  
  return fn(pk(t)); B<0lif|  
} $}HSU>,%  
template < typename T1, typename T2 > W?6RUyMC$T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +x4o#N  
  { %/sf#8^m  
  return fn(pk(t1, t2)); 7L]fCw p[  
} bgEUG  
} ; y-Z*qR?  
M4DRG%21  
-MOf[f^  
一目了然不是么? ~Q6ufTGhpM  
最后实现bind ;zh|*F>  
3J:!8Gmk  
P@*whjPmo  
template < typename Func, typename aPicker > M rVtxzH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fY-{,+ `'  
  { &}P62&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !{ )H  
} !hJKI.XH  
,:;_j<g`e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xQ$*K]VP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w>m/c1  
4~1_%wb  
十一. phoenix ^M,Q<HL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g4-HUc zk  
7v=Nh  
for_each(v.begin(), v.end(), /yH:ur  
( 85H8`YwPh  
do_ . e]!i(5I  
[ 3S <5s}  
  cout << _1 <<   " , " Y> 7/>x6  
] LrK6*y,z  
.while_( -- _1), P/ug'  
cout << var( " \n " ) A\ LTAp(I  
) |'a5n h!  
); -M(:z  
&d6'$h:kHb  
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: J6f;dF^  
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 }l_) d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i [FBll-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \y<n{"a  
G>H&M#7K  
]Oe#S"-Oo  
template < typename Cond, typename Actor > thUs%F.5?  
class do_while [81k4kU  
  { 9]d$G$Kv9  
Cond cd; B8C"i%8V)  
Actor act; ZpWG  
public : +]I7)  
template < typename T > Y&+<'FA  
  struct result_1 C' ny 2>uA  
  { R%b,RH#  
  typedef int result_type; Z*`CK^^~  
} ; W\X51DrEx  
'8dgYj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]@Zj-n8  
bBg?x 4bu  
template < typename T > iD{;!dUZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FK+jfr [  
  { "Tfbd^AU  
  do :%;K`w  
    { *6=[Hmygi  
  act(t); cMtkdIO  
  } W;,Jte<'Nm  
  while (cd(t)); KcY 2lTvx  
  return   0 ; jaNkWTm :  
} ))Aj X  
} ; [}+ MZ  
(bZ)pW/iw  
GyT{p#l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tl0_as  
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。 \N7 E!82  
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。 b vUYLWzS  
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。 h-#Glse<  
下面就是产生这个functor的类: q/&Z6LJ)  
]D(%Ku,O%  
m&o&XVC  
template < typename Actor > "-N%`UA  
class do_while_actor 8[xb+_  
  { + PGfQN  
Actor act; lE%0ifu  
public : J]Uki*s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uVIs5IZzIi  
1p`XK";g  
template < typename Cond > py@5]n%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V. :imj  
} ; |'1[\<MM3  
whxE[Xnv  
:? yv0Iu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u:"mq.Q  
最后,是那个do_ 8 =J6{{E  
b9`MUkGGd  
/Nb&e  
class do_while_invoker Ql#:Rx>b  
  { <Gs)~T#'  
public : #;2Ju'e#z  
template < typename Actor > F) < f8F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const = V%s^  
  { aBol9`6  
  return do_while_actor < Actor > (act); u[ "Pg  
} O@?? NF6G  
} do_; -1Tws|4gc  
P ,5P6Y9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S'2B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jC<<S  
最后来说说怎么处理break和continue glPOW  
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。 ym<G.3%1  
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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