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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eoL0^cZj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `axQd%:AC  
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, @7X\tV.Z  
K*:Im #Q  
1:5P%$?b  
]:!8 s\#  
  class filler k!vHO  
  { X&,N}9>B  
public : >vxWx[fRu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )BpIxWd?  
} ; vVdxi9yk  
_KxX&THaj  
ku-cn2M/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {[lx!QF 8&  
V^WQ6G1  
R05T5Q1]A  
6Ok,_ !  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9JXhHAxD  
`>y[wa>9r  
8(uw0~GO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *Ji9%IA  
Sy:K:Z|[U  
9<w=),R`8  
`U!(cDY  
二. 战前分析 )2toL5Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *.,8,e8Vq  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vj(@.uU)  
sgD@}":m  
hsz$S:am  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b sMC#xT  
  /* --------------------------------------------- */ Q>V?w gZ  
vector < int *> vp( 10 ); VAt>ji7c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QdirE4W  
/* --------------------------------------------- */ E4hq}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XWc|[>iO  
/* --------------------------------------------- */ 69-$Wn43<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y^, "gD  
  /* --------------------------------------------- */ '&/(oJ ;O~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4fD`M(wv  
/* --------------------------------------------- */ :nt}7Dn'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *:(1K%g  
?'T"?b<  
HoMQt3C  
Qk|( EFQ9  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?3n=m%W,J*  
1._1, _2是什么? qPp]K?.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2,+@# q  
2._1 = 1是在做什么? rdFs?hO  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Hc>([?P%t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8R&z3k;!t  
XpOCQyFnM  
xL|?(pQ/BK  
三. 动工 Mi<*6j0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i4 P$wlO  
$`ON!,oa  
B>R* f C@g  
20n%o&kG]8  
template < typename T > 7%W!k zp>  
class assignment zkH<aLRB  
  { EWSr@}2j .  
T value; {6ajsy5=  
public : 9'D8[p%  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0H; "5  
template < typename T2 > R,uJK)m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oJhEHx[f  
} ; hcj{%^p  
{E3;r7  
4;08n|C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ='KPT1dW*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CzK%x?~]  
:u,2" ]  
X5|?/aR}  
4GEjW4E  
  class holder Lqg7D\7j  
  { w6%l8+{R  
public : !d/`[9jY  
template < typename T >  <Wp`[S]r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9Y;}JVS  
  { A[K:/tB  
  return assignment < T > (t); \XZU'JIO  
} *{HGLl|=  
} ; *sIi$1vHu  
hg(KNvl  
c>M_?::)0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D "JMSL4r  
;]|m((15G  
  static holder _1; bDxPgb7N=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1 OuSH+  
+SP! R[a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y[TaM9<  
而不用手动写一个函数对象。 F I80vV7  
n\~"Wim<b  
}S Y`KoC1  
dP$y>%cB  
四. 问题分析 Vjv6\;tt8  
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。 L2:oZ&:u`J  
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。 e,PQ)1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %w;1*~bH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ch%Q'DR_I)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0:~gW#lD  
3 ATN?V@  
五. 问题1:一致性 #u!y`lek  
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?| @Z"QA!OK~c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w;yar=n  
G:H(IA7Z  
struct holder <e@I1iL37y  
  { ?14X8Mb8W_  
  // Fo--PtY`p  
  template < typename T > ,Gf+U7'K  
T &   operator ()( const T & r) const RXIH(WiK  
  { 5|{  t+u  
  return (T & )r; r>n8`W  
} 1 8l~4"|fk  
} ; h5h-}qBA  
T#ecLD#  
这样的话assignment也必须相应改动: 2d,wrC<'$  
mE)x7  
template < typename Left, typename Right > T1Ln)CS?9  
class assignment 1KfJl S+  
  { -Hl\j (D7  
Left l; 2nOe^X!*  
Right r; 9 &?tQ"@x  
public : q{N lF$X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B{=,VwaP_  
template < typename T2 > ?,A8  fR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r-Xjy*T  
} ; R$~JhcX*l'  
\H}@-*z+)  
同时,holder的operator=也需要改动: 5k!(#@a_T  
476M` gA  
template < typename T > = m!!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'Y6(4|w (  
  { KV3+}k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GLoL4el  
} .>cL/KaP  
* S+7BdP  
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。 *{L<BB^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >xk:pL*o`  
oQE_?">w  
return l(rhs) = r; &AkzSgP  
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。  Wl}G[>P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `pn-fk  
lSKv*  
template < typename Tp > QQ2OZy> W  
class constant_t *>R/(Q  
  { l-JKcsM  
  const Tp t; 6r ?cpJV{  
public : ?j ;,q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OmQuAG ^\x  
template < typename T > [K^q: 3R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B@: XC&R^  
  { `jl. f  
  return t; 6'X.[0M  
} *AJezhR  
} ; ! 7#froh  
Wl^/=I4p#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n,R[O_9u[  
下面就可以修改holder的operator=了 QyBK*uNdV  
D(2kb  
template < typename T > lqwJ F &  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b]s%B.h  
  { e=NQY8?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m78MWz]Yo  
} Rg!aKdDl$  
}tg:DG  
同时也要修改assignment的operator() Ix l"'Q_z  
~vvQz"  
template < typename T2 > KfN`ZZ<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yqj.z|}Nb  
现在代码看起来就很一致了。  \1c`)  
[~&:`I1  
六. 问题2:链式操作 _*-'yu8#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bU@>1>b6lE  
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。 1+y6W1m^R  
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。 &Cn9 k3E\R  
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。 4h0jX 9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m0q`A5!)  
W.7d{ @n  
template < typename T > }][|]/s?42  
struct result_1 "#"Fp&Z7  
  { % /wP2O<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0zk T8'v  
} ; GqF.T#|  
d}A2I  
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: rSFXchD/  
R2Fh^x  
template < typename T > clU3#8P!=  
struct   ref 3C5D~9v  
  { sfBjA  
typedef T & reference; t.i9!'Y ]  
} ; w[n>4?"{  
template < typename T > DqC}f#  
struct   ref < T &> APOU&Wd  
  { *p<5(-J3  
typedef T & reference; ($ 1<Dj:  
} ; [OToz~=)  
Z6 |'k:R8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qS`|=5f  
`0i}}Zo  
template < typename T > @=| b$E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;),O*Z|"v  
  { %A Du[M.  
  return l(t) = r(t); Bo\dt@0;  
} X;[zfEB  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 '%r@D&*vp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =xQfgj  
.TrQ +k>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "u> sS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QR-R5XNT[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pkMON}"mj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I3y4O^?  
最后的布局是: b "3T(#2<*  
                Add R@{/$p:  
              /   \ i)^ZH#G p  
            Divide   5 hF%~iqd  
            /   \ FT?1Q'  
          _1     3 1VM5W!}  
似乎一切都解决了?不。 NCh(-E  
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。 XIW: Nk!S  
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。 7bW!u*v-c  
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: }(7QJk5 j  
2\8\D^   
template < typename Right > g|*eN{g]uE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h],%va[  
Right & rt) const /xbF1@XtL  
  { ;. [$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *Zo o  
} 8$xKg3-3M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >^)5N<t?  
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。 8QgL7  
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。 .2-JV0  
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。 8@*|T?r  
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。 9^h%}>  
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? VX@G}3Ck  
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: qc4 "0Ap'  
.L|ax).D  
template < class Action > (+v*u]w4  
class picker : public Action wuCtg=  
  { =id $  
public : 3B|-xq;]I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cNB$g )`  
  // all the operator overloaded F!cAaL1  
} ; KO;61y:  
wg~`Md  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .*ovIU8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ZUI\0qh+  
l,2z5p  
template < typename Right > V.[#$ip6:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~O7(0RsCN  
  { ]6[d-$#^ko  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w+(wvNmNEK  
} NjyIwo0  
<;Z3 5 {  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (#"s!!b  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 m8A_P:MQq  
aw~EK0yU   
template < typename T >   struct picker_maker ZvKMRW  
  { |dzF>8< )  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~,65/O  
} ; 6OW-Dif^AG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JX<W[P>M  
  { %4KJ&R (>[  
typedef picker < T > result; *w,gi.Y3  
} ; PGhZ`nl  
[$Bb'],k  
下面总的结构就有了: ll09j Ef  
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。 9>>}-;$  
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。 ;i?!qB>baX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TRok4uc  
至此链式操作完美实现。 `5&V}"lB  
qP'g}Pc  
M\6v}kUY  
七. 问题3 A>2p/iMc  
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。 TAoR6aE  
z$5C(!)  
template < typename T1, typename T2 > L2$L.@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sYP@>tHC  
  { /8HO7E+5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OkUpgXU  
} !Qzp!k9d  
<\EfG:e  
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: GLF"`M/g  
<%7 V`,*g/  
template < typename T1, typename T2 > itgO#(g$Q  
struct result_2 sZDJ+  
  { j'x{j %U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o+Z9h1z%,  
} ; iRtDZoiD'  
,LO-!\L  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :J-5Q]#  
这个差事就留给了holder自己。 ~B\:  
    HwuPjc#  
e !Okc*,  
template < int Order > W-QPO  
class holder; 9v2 ;  
template <> -;-"i J0  
class holder < 1 > ,RO(k4  
  { .p}Kl$K]  
public : -Lb^O/  
template < typename T > +N@F,3yNa  
  struct result_1 Lc?O K"[m  
  { ;VRR=p%,  
  typedef T & result; 5^/[]*  
} ; mIo7 K5z{  
template < typename T1, typename T2 > {jf~?/<  
  struct result_2 ptQ (7N  
  { &2igX?60  
  typedef T1 & result; ;)a9Y?  
} ; `0D1Nh"%k  
template < typename T > uJ\Nga<?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D:EF@il  
  { V~Lq, oth  
  return (T & )r; sR .j~R  
} Uroj%xN  
template < typename T1, typename T2 > aB'@8[]z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (=/;rJ`q  
  { LS;anNk@.}  
  return (T1 & )r1; 2GzpWV(  
} ,+9r/}K]/  
} ;  gV kI=J  
Fo~v.+^?  
template <> RkwY3 s"  
class holder < 2 > Y1\vt+`O  
  { 0&@ pX~h:  
public : c<e\JJY5?  
template < typename T > $twF93u$  
  struct result_1 I!D*(>  
  { o hlVc%a  
  typedef T & result; R?s\0  
} ; W F<V2o{k  
template < typename T1, typename T2 > >IjLFM+U  
  struct result_2 <LN$[&f#  
  { q04Dj-2<  
  typedef T2 & result; |9eY R  
} ; 2A+,. S_!x  
template < typename T > ^ ni_%`Ag  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )7J>:9h  
  { {[ *_HAy7  
  return (T & )r; EZBzQ""  
} C<XDQ>?  
template < typename T1, typename T2 > cO&9(.d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [^~9wFNtd  
  { G1 tp  
  return (T2 & )r2; K/cK6Yr  
} nUHVPuQ/'T  
} ; O%e.u>=4%  
C|LQYz-{  
2z3A"HrlA  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [hbp#I~*[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #57z-x[1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Iq \oB  
>~~\==".  
return l(i, j) = r(i, j); mM>|fHGA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4V8wB}y7e  
pr(\?\a  
  return ( int & )i; taaAwTtk?A  
  return ( int & )j; ku8c)  
最后执行i = j; ':4pH#E  
可见,参数被正确的选择了。 |pSoBA9U  
+to9].O7y  
!@k@7~i  
MDt?7c  
c\MDOD%9  
八. 中期总结 Xm'K6JH'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 1H7Q[ 2E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Dj"=kL0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I xBO$ 2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vW3ZuB  
4'&BpFDUb  
><c5Humr  
I=a$1%BzEX  
}* JMc+!9@  
a=VT|CX[  
九. 简化 x`i`]6q  
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。 S\gP=.G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *wcoDQ b;  
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: 7g+]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #SNI dc>9\  
  +-*/&|^等 Fg_s'G,`  
2. 返回引用。 *PU,Rc()6  
  =,各种复合赋值等 uiA:(2AQ  
3. 返回固定类型。 l}c2l'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a@ }r[0O  
4. 原样返回。 j],.`Y  
  operator, tdF[2@?+  
5. 返回解引用的类型。 F:GKnbY  
  operator*(单目) ~la04wR28  
6. 返回地址。 :Xh`.*{EX  
  operator&(单目) QC,(rB  
7. 下表访问返回类型。 KdsvZim0>  
  operator[] 5>Yd\(`K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ODA#vAc!  
  operator<<和operator>> q.km>XRk~  
6*33k'=;F  
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。 _O9H. _E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $OoN/^kv  
ld:alEo  
template < typename Left > "m;]6B."  
struct value_return fhx:EZ:~  
  { ){6)?[G  
template < typename T > Kg-X]yu*0  
  struct result_1 i9U_r._qj;  
  { G<6grd5PP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $50"3g!Y  
} ; _5 tqO5'  
z}2e;d 7  
template < typename T1, typename T2 > m@yVG|eP#  
  struct result_2 _k.bGYldk  
  { Jd"s~n<>K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N4|q2Jvj6  
} ; ,!u@:UBT  
} ; i9k]Q(o  
}_l -'t  
?$4R <  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E wsq0D  
zb}+ m#q  
下面我们来剥离functor中的operator() Sb4PCt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \OT)KVwO  
^6y4!='ci  
return l(t) op r(t) k|Yv8+XT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f.)F8!!  
return op l(t) Cy:`pYxhd  
return op l(t1, t2) <;E[)tv  
return l(t) op m{dyVE  
return l(t1, t2) op (jMAa%  
return l(t)[r(t)] Cf=q_\0|W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TM}'XZ&  
?i EXFYJG  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: dN/ "1%9)  
单目: return f(l(t), r(t)); l~!fQ$~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6cT~irP  
双目: return f(l(t)); i)PV{3v$J  
return f(l(t1, t2)); ]N <]  
下面就是f的实现,以operator/为例 %g@3S!lK  
\(U"_NPp  
struct meta_divide T_tDpq_|  
  { f"<@6Axq  
template < typename T1, typename T2 > PeUd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j*~dFGl)  
  { OK?3,<x  
  return t1 / t2; J$9xC{L4  
} AKC foJ  
} ; K0RYI69_  
8w8I:*  
这个工作可以让宏来做: Fxth> O`$  
j[J@tM#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]{2{:`s  
template < typename T1, typename T2 > \ >{qK ]xj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0 ij~e<  
以后可以直接用 X$|TN+Ub  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !eAdm  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !:O/|.+Vmf  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) OV("mNh  
LLn{2,jfQ  
p@7i=hyt`p  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *(&ClUQQ  
.4C[D{4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >yA,@%X  
class unary_op : public Rettype ^A "lkV7  
  { J6( RlHS;  
    Left l; =Q8H]F  
public : 1'v!9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P-OPv%jyi  
S|q!? /jqj  
template < typename T > U|Z>SE<k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q]i(CaKh  
      { P 5qa:<  
      return FuncType::execute(l(t)); 9oz(=R  
    } M o"JV  
60aKT:KLC_  
    template < typename T1, typename T2 > ,8=`*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yw* mA1v  
      { >4|c7z4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lKV\1(`  
    } jq("D,  
} ; x*R8^BA]pR  
0ve`  
( ztim  
同样还可以申明一个binary_op =2nn "YVP  
n,?IcDU~m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OSa}8rlr'  
class binary_op : public Rettype ,bVS.A'o  
  { xjK_zO*dLq  
    Left l; ^#BGA|j  
Right r; % L >#  
public : lsB9;I^+x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1] %W\RHxo  
/K,|k EE'n  
template < typename T > JIP+ !2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lLkmcHu  
      { ||=[kjG~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Wm$`ae   
    } 2B9 i R  
ovDJ{3L6O  
    template < typename T1, typename T2 > t8DL9RW'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &>W  (l.  
      { LmXF`Y$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xMNNXPz(  
    } vcw>v={x  
} ; +dCDM1{_a  
(aJP: ^  
:>P4L,Da]  
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 8Q^6ibE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *,W!FxJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5oU`[&=Ob  
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。 9|N" @0<B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g= FDm*  
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。。。 5@+4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =&q-[JW  
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) FJ{,=@  
下面是修改过的unary_op n^iNo  
Np|'7D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W,HH *!  
class unary_op g|K6iY  
  { Z;GIlgK9  
Left l; 80?6I%UB<  
  .:{h{@a  
public : r=~WMDCz@  
4{;8:ax&w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $hjP}- oUX  
M&qh]v gC  
template < typename T > 'dIX=/RZ  
  struct result_1 v[{8G^Z}54  
  { F l_dzh,E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sK`~Csb iB  
} ; n#+%!HTh  
%RQC9!  
template < typename T1, typename T2 > x">W u2  
  struct result_2 m]FaEQVoE  
  { .KLm39j(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nT.L}1@  
} ; aO.\Qe+j  
>=-GD2WK  
template < typename T1, typename T2 > h4CTTe)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =tr1*s{  
  { RzA2*]%a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K*R)V/B/l  
} `fBG~NDw  
-}{%Q?rYj  
template < typename T > -{X<*P4p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ixIV=#  
  { 0jxO |N2)  
  return OpClass::execute(lt(t)); lx\qp`w  
} 0U82f1ei  
:+~KPn>w5  
} ; _PXG AS  
tcBC!_vF  
=n@F$/h  
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 aO8c h  
好啦,现在才真正完美了。 ]y3pE}R  
现在在picker里面就可以这么添加了: #TMm#?lC  
B4]AFRI  
template < typename Right > , CJAzGBS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4. 1rJa  
  { [YC=d1F5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9$7&URwSDI  
} Ts|--,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 +kjzn]} f  
uYFMv=>j  
Y,k(#=wg  
C=fsJ=a5;  
Z?m -&%  
十. bind ipG5l  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x|]\1sb"  
先来分析一下一段例子 iM:yX=>a  
e8$l0gzaD  
drW~)6Lr@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KK?Zm_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9mam ~)_ |  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 exfm q  
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。 i 3m3zXt  
我们来写个简单的。 gRBSt M&hU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gks ==|s.  
对于函数对象类的版本: Lj}>Xy(7<  
;W]D ~X&  
template < typename Func > &!ED# gs  
struct functor_trait ?2{bKIV_  
  { z< z*Wz  
typedef typename Func::result_type result_type; sU\c#|BSC"  
} ; 25UYOK}!  
对于无参数函数的版本: /\na;GI$  
v @:~mwy  
template < typename Ret > kr%2w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XC=%H'p  
  { Y[2Wt%2\6  
typedef Ret result_type; &e5(Djz8t  
} ; (=1)y'.  
对于单参数函数的版本: U4Z[!s$  
MWiMUTZg3  
template < typename Ret, typename V1 > 2@vJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n5|l|#c$N  
  { 1%%'6cWWu  
typedef Ret result_type; WzjL-a(  
} ; yQ9ZhdQS  
对于双参数函数的版本: Mtm/}I  
pe9@N9_5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d')-7C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }^9]jSq5  
  { l71 gf.4g  
typedef Ret result_type; 9Gca6e3  
} ; - a y5  
等等。。。 O`WIkBV!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >&OUGu|  
#/|75 4]]  
template < typename Func > zrs<#8!Y_!  
struct func_return d{f@K71*  
  { -T7%dLHY  
template < typename T > b/t  
  struct result_1 } ^i b  
  { p~K9 B-D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6R`Oh uN.>  
} ; ` @8`qXg  
X APYpBgm  
template < typename T1, typename T2 > ~4\,&HH  
  struct result_2 VU|;:  
  { Wqra8u#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oBA`|yW{U  
} ; D==Mb~  
} ; FXV`9uq}Z  
$J.T$0pFa  
k@V#HC{t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,_D" ?o  
h>alGLN>  
template < typename Func, typename aPicker > 1G;8MPU  
class binder_1 JWROYED  
  { XF|WCZUnY%  
Func fn; Q.+|xwz  
aPicker pk; l?/Y  
public : !Vheq3"q/  
RW_q~bA9  
template < typename T > 1S0pd-i  
  struct result_1 4,G w#@  
  { vfcb:x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jij<yM8$g  
} ; dA_YL?o r  
@m~RtC-Q  
template < typename T1, typename T2 > ?7jg(`Yh  
  struct result_2 QK; T~ _k  
  { 0)|Q6*E>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w%dL 8k  
} ; PmR*}Aw  
Ri#H.T<'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B@O@1?c[  
O oSb>Y/4  
template < typename T > ~>5#5!}@*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `TtXZ[gP}  
  { S[,8TErz  
  return fn(pk(t)); [u M-0t  
} }CDk9Xk  
template < typename T1, typename T2 > W0XF~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xf d*D  
  { ,e`'4H  
  return fn(pk(t1, t2)); ifK%6o6  
} PXzT6)  
} ; !:CJPM6j3  
jN0k9O>  
%O%=rUD  
一目了然不是么? \}_Yd8  
最后实现bind M+`H g_#Q  
xd-XWXc  
9}29&O  
template < typename Func, typename aPicker > BVw Wj-,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2+o |A  
  { &|Pu-A"5~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xm1[V&  
} cK`"lxO  
>TjJA #  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HKO739&n}  
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。 !@A#=(4R4  
fP HLXg5s  
十一. phoenix %ZP+zh n}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QHt4",Ij  
`^9(Ot $  
for_each(v.begin(), v.end(), ILwn&[A0  
( otJ!UfpR8  
do_ ($nrqAv4  
[ ~8T(>!hE1h  
  cout << _1 <<   " , " ,8MLoZ _  
] SC &~s$P;  
.while_( -- _1), jJZgK$5+  
cout << var( " \n " ) C'A]i5  
) 1 " #*)MF  
); %\$;(#h  
B>y9fI  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: jZoNi  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }/P5>F<H[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B;K`q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IJIzXU  
8}e,%{q  
ul f2vD  
template < typename Cond, typename Actor > 6t'l(E +  
class do_while f~{}zGTM:  
  { {yA$V0`N{  
Cond cd; Q&'}BeUbm  
Actor act; JRMM?y  
public : Wu6<\^A  
template < typename T > A'&n5)tb  
  struct result_1 Mwp$  
  { Q7X3X,  
  typedef int result_type; B[4pX +f  
} ; {<>K]P~wD  
sOCs13A"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WY:&ugGx  
llV3ka^!  
template < typename T > &sXRN &Fp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <#GB[kQa  
  { COzyG.R.  
  do `(6r3f~XJ  
    { 9`//^8G:=  
  act(t);  ^YdcAHjK  
  } Sn4[3JV$l  
  while (cd(t)); 2lKV#9"  
  return   0 ; ?E%ELs_Dl  
} R"MRnr_4K  
} ; iJ' xh n  
jw}}^3.  
l1U=f]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JO<wK  
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。 "P-lSF?T  
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。 @H>@[+S#  
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。 K_?W\Yg   
下面就是产生这个functor的类: >odbOi+X  
me6OPc;:!  
cRd0S*QN2  
template < typename Actor > G$0c '9d*(  
class do_while_actor ,j:|w+l  
  { v[plT2"s  
Actor act; mGUO6>g  
public : OA/WtQ5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |tR OL 9b  
v:Tzv^  
template < typename Cond > r_e7a6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (/-hu[:  
} ; G0u LmW70  
CC\*?BKj"  
3p2P= T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mbnV[  
最后,是那个do_ =[\s8XH,  
A1P K  
>>aq,pH  
class do_while_invoker N>(g?A; Z+  
  { :ISMPe3'  
public : r78TE@d  
template < typename Actor > P0H6 mn*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wn_b[tdxq  
  { "YdEE\  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8:BIbmtt5  
} ?pgG,=?  
} do_; w.,Q1\*rPp  
Le<w R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :1t~[-h^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3d<HN6&U  
最后来说说怎么处理break和continue L-B<nl  
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。 M?&h~V1OI~  
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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