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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )(ImLbM)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 | N[<x@  
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, 8,C*4y~  
y~q8pH1  
T)H{  
0`X]o'RxS  
  class filler $, ,op(  
  { Jtr"NS?a]  
public : IF44F3(V4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} syaPpM Q-  
} ; j`~Ms>  
tasUZ#\6  
_F$aUtb%O  
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: V:VO[e<e  
mj9 <%P  
n[G&ksQI  
Dey<OE&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]Q>.HH  
5@+,Xh,H|t  
"|qqUKJZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J|~MC7#@q  
CF?1R  
6)Y.7XR  
Jl#%uU/sx  
二. 战前分析 &Low/Y'.jJ  
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。 B?'#4J  
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 ykV 5  
.J)I | '  
- jb0o/:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _qw?@478  
  /* --------------------------------------------- */ 7 "20hAd  
vector < int *> vp( 10 );  %oZ6l*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pe]A5\4c  
/* --------------------------------------------- */ :,'wVS8"]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SYCEQ5 -  
/* --------------------------------------------- */ KH(%?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GP?M!C,/}k  
  /* --------------------------------------------- */ +a^nlW9g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;7?kl>5]  
/* --------------------------------------------- */ ]rWgSID  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VUPXO  
ow_W%I=6  
JtEo'As:[  
lI*o@wQg  
看了之后,我们可以思考一些问题: mS(fgq6  
1._1, _2是什么? }<@b=_>S  
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。 Z4S!NDMm~  
2._1 = 1是在做什么? mz,  
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。 bwD,YC  
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。 \m(VdE  
gy#/D& N[  
gW>uR3Ca4  
三. 动工 x=b7':nQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?OcJ )5C4  
:=u?Fqqws  
sz:g,}~h  
M+U9R@  
template < typename T > L ^q""[  
class assignment 5ymk\Lw  
  { =Xi07_8Ic<  
T value; =Je[c,&j$?  
public : =]6%G7T  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7 n8"/0kc:  
template < typename T2 > ,w {e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B8": 2HrW$  
} ; 41`n1:-]  
(s.0P O`  
8K:y\1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )'l:K.F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment em,u(#)&  
\-h%O jf4  
TE3lK(f  
&"yx<&c}  
  class holder 'u*D A|HC  
  { U' H$`$Ov  
public : B3We|oe!  
template < typename T > 3{'Ne}5%I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >3p \m  
  { \pPY37l  
  return assignment < T > (t); &dqLP9 5  
} .~~nUu+M  
} ; f(/lLgI(  
zQcL|  (N  
SIBtmm1W  
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: CAfGH!l!  
^uKwB;@  
  static holder _1; g%sluT[#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +ieY:H[  
3O,+=?VK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2;k*@k-t  
而不用手动写一个函数对象。 \hTm)-FP  
|n2qVR,  
&v56#lG  
e|)hG8FlF  
四. 问题分析 GzhYY"iif#  
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。 nCUg ,;_=  
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。 6.sx?YYM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /a{la8Ni  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 joFm]3$;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <^VJy5>  
?M8dP%&r  
五. 问题1:一致性 6/5YjO|a  
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?| Y\D!/T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9Vg?{v!yn  
$Ipg&`S"  
struct holder RiDJ> 6S  
  { d(\%Os   
  // (7vF/7BZ|_  
  template < typename T > \K5DOM "#  
T &   operator ()( const T & r) const @P#N2:jwj  
  { =m!-m\B/  
  return (T & )r; ?qP7Y nl  
} 1a?!@g )  
} ; M||+qd W!  
)Q=_0;#;k  
这样的话assignment也必须相应改动: B;M?,<%FRU  
IoxgjUa  
template < typename Left, typename Right > bn#"?6Z2  
class assignment _t iujP  
  { y=fx%~<> 8  
Left l; CnU*Jb  
Right r; iJ-23_D  
public : {o)Lc6T8s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ERUz3mjA/  
template < typename T2 > /$ w%Q-p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y0Fb_"}  
} ; 0g +7uGp:  
{Bk[rCl  
同时,holder的operator=也需要改动: )SaGH3~*C  
hcgMZT!<5  
template < typename T > rxe >}ZO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ],>@";9u"  
  { $ZUdT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ot,jp|N>f~  
} SbND Y{5RO  
:WjpzgPuN  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K`yRr`pW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .!Qki@  
{}>0e:51  
return l(rhs) = r; Z)e/ !~""]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A^nvp!_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !-z'2B*:^  
4~ q5,^kgB  
template < typename Tp > %d 1,a$*3}  
class constant_t g%ndvdb m  
  { &x=.$76  
  const Tp t; ."TxX.&HE  
public : Nu0C;B66  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0QB iC]9  
template < typename T > 1[mXd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -0d0t!  
  { 9?A)n4b;  
  return t; ~De"?  
} 9"@\s$ OBk  
} ; fsmN)_T  
kj|6iG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A|CmlAW~^  
下面就可以修改holder的operator=了 5 z~1Dw  
Eav[/cU  
template < typename T > Z_PNI#h*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =4vy@7/  
  { K#l:wH _  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~< P 0]ju  
} efSM`!%j  
o=u3&liBi  
同时也要修改assignment的operator() G !<Z.]  
PUz*!9HC  
template < typename T2 > n?oW< &  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Zvhsyz|  
现在代码看起来就很一致了。 'UkxS b  
BmBj7  
六. 问题2:链式操作 Xk:OL,c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y}@&h!  
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。 NnO~dRx{  
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。 KMt`XaC9e  
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<J^-W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F^l[GdUosK  
i}b${n o  
template < typename T > !y#"l$"xK  
struct result_1 Z<U6<{b  
  { h,QKd>4:CF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vrl;"Fm+  
} ; s|@6S8E  
3sc+3-TF  
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: 5Y?L>QU"  
9K/HO!z  
template < typename T > "vA}FV%tRq  
struct   ref =6xrfDbN8  
  { 8][nmjk0  
typedef T & reference; ?=>+LqP  
} ; ;g8R4!J  
template < typename T > siXr;/n"  
struct   ref < T &> BW-`t-,E;  
  { V zBqjE_  
typedef T & reference; |\w=u6jX  
} ; X(!Cfb8+5  
=5aDM\L$&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hhb?6]Z/  
n-5W*zk1  
template < typename T > Fd#?\r.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mt9 .x  
  { Pf*^ZB%  
  return l(t) = r(t); qd+h$ "p  
} W>!_|[a  
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。 2#o>Z4 r{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $m7?3/YG  
jATI&oX  
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 cbeLu'DWB.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #u2J;9P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yPM3a7-Bm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]FD'5p{  
最后的布局是: t'9*R7=  
                Add ~SQ?BoCI[  
              /   \ N03G>fZ  
            Divide   5 R,)}>X|<  
            /   \ Xm+8  
          _1     3 'iy*^A `Y  
似乎一切都解决了?不。 Nb?w|Ne(T  
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。 CxGx8*<X  
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。 *ohL&'y  
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: 5pU2|Bk /  
G,TM-l_uw  
template < typename Right > qe#P?[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 17D"cP  
Right & rt) const !)  S ?m  
  { ~n[d4qV&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x2@U.r"zo  
} 0_k '.5l%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'jmTXWq*  
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。 "dsU>3u  
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。 } $uxJB  
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。 ZPc@Zr`z  
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。 Wf>zDW^"R  
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? : k7uGD  
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: x8!ol2\`<  
^BUYjq%(`  
template < class Action > c;{Q,"9U  
class picker : public Action \2nUa ;  
  { Q F-LU  
public : c<uN"/gi*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '#LQN<"4  
  // all the operator overloaded 'sLiu8G  
} ; z?>D_NLX6  
:1 (p.q=  
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。 H(2!1?N+  
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: PN0VQ/..  
1J6,]M  
template < typename Right > .P.z B}0=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tyfTU5"x  
  { 1mfs 4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U`,0]"Qk  
} FW) x:2BG  
bfA=3S"0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _FXZm50\g{  
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。 HQ|MhM/"  
klQC2drS  
template < typename T >   struct picker_maker oHMo>*?  
  { qzI&<4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $KUo s+%  
} ; qP2ekI:y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \=+b}mKV m  
  { )foq),2  
typedef picker < T > result; hdnTXs@z  
} ; i O/K nH  
Glxuz0]  
下面总的结构就有了: N;Dni#tQ`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 z^_*&  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 zS\E/.X2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I#m-g-J  
至此链式操作完美实现。 a\IP12F?  
#mZpeB~   
fBgEnz/  
七. 问题3 _9tK[ /h  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S;~g3DC d  
/EibEd\  
template < typename T1, typename T2 > GiP`dtK   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c~{9a_G  
  { {~h*2n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "]oO{'1X  
} qb5#_1qz+^  
ysmNio  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [cTe54n  
%STliJ  
template < typename T1, typename T2 > %|^OOU}  
struct result_2 } X^|$  
  { %{(x3\ *&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Zq,9&y~  
} ; 3uZJ.Fb  
o@#Y8M  
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? ?."&MZ  
这个差事就留给了holder自己。 $U$V?x uE  
    K TsgJ\W  
7SlsnhpW  
template < int Order > d0aCY  
class holder; @HRC \OG  
template <> @g2 cC  
class holder < 1 > %9k!A]KD  
  { XYS'.6k(  
public : aFe`_cnG  
template < typename T > {K4+6p  
  struct result_1 :C}2=  
  { 2<`.#zIds  
  typedef T & result; fV v.@HL{  
} ;  )LJnLo+  
template < typename T1, typename T2 > hq:&wN 7Q  
  struct result_2 5DXR8mLoaJ  
  { ~7$&WzD  
  typedef T1 & result; Nc :({@I  
} ; ({-GOw46  
template < typename T > ! iptT(2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %V1Z~HC  
  { yz-,)GB6  
  return (T & )r; b B  x?  
} 4Sm]>%F':  
template < typename T1, typename T2 > r'dr9"-{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4q'B<7{Q  
  { :N<.?%Kf  
  return (T1 & )r1; d~/q"r1"  
} JCPUM *g8  
} ; #'-Sh7ycW  
UK$ms~H  
template <> `6[I^qG".  
class holder < 2 > J[A14z]#`  
  { eVt$7d?Jw  
public : aWwPvd3  
template < typename T > pG34Qw  
  struct result_1 V7Z4T6j4  
  { rQOWLg!"  
  typedef T & result; t~e<z81p  
} ; ~_9n.C  
template < typename T1, typename T2 > b{d4xU8'  
  struct result_2 ZxG}ViS4I  
  { rwniOQe  
  typedef T2 & result; DNR~_3Aq  
} ; )mJf|W!Z#  
template < typename T > U9&k;`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?_oF:*~\  
  { [F_/2+e  
  return (T & )r; [97KBoSU  
} c9\2YKo  
template < typename T1, typename T2 > /wxE1][.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .MVYB\6Q0  
  { 4EXB;[ ]  
  return (T2 & )r2; osOVg0Gyj  
} +B'8|5tPX  
} ; Z<#hS=eY  
4<lQwV6=  
B aO1/zk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Tzt,/e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zOHypazOTq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kWlAY%   
/Y&02L%\3s  
return l(i, j) = r(i, j); *d(SI<j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @v}B6j b;  
y8s!M  
  return ( int & )i; [3W*9j  
  return ( int & )j; ;uqx@sx ;  
最后执行i = j; `:wvh(  
可见,参数被正确的选择了。 aZet0?Qr  
Aj9Ji"18za  
x$wd O  
~"lJ'&J}  
v[TYc:L=  
八. 中期总结 ~1*A  
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: `gpQW~*R-;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q8Nn%o=5V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \ A%eG&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -/ x W  
uNHdpni  
TZ;p0^(  
e8h,,:l3j  
'~ 4pl0TWc  
T"T;`y@(  
九. 简化 DY{cQb  
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。 e,k2vp!<&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <e)o1+[w  
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: jJ3zF3Id  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _Cy:]2o  
  +-*/&|^等 v)f7};"z   
2. 返回引用。 `_5GG3@Ff  
  =,各种复合赋值等 Z,c,G2D  
3. 返回固定类型。 {kLGWbo|Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v8/6wy?  
4. 原样返回。 1/ZR*f a  
  operator, 451'>qS  
5. 返回解引用的类型。 ?-OPX_i_  
  operator*(单目) =s}Xy_+:  
6. 返回地址。 85IMdZ7I  
  operator&(单目) ]~>K\i  
7. 下表访问返回类型。 Ch_xyuJ  
  operator[] _P,^_%}V06  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J4 tcQ  
  operator<<和operator>> >p])it[q&$  
6  P`)%zj  
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。 z *9FlV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ogg#jx(4  
/%n`V  
template < typename Left > ~~F2Ij  
struct value_return 1%J.WH6eQ  
  { `Zz uo16  
template < typename T > ;pJ2V2 g8  
  struct result_1 ogeL[7  
  { /}5B&TZ=(3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  T7$S_  
} ; V5D2\n3A  
wP"q<W g  
template < typename T1, typename T2 > K{cbn1\,H  
  struct result_2 TNY4z(r  
  { *zVvQ=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u-DK_^v4M  
} ; Rt(J/%;  
} ; J?n<ydZSH  
Zt@Z=r:&  
Gzt=u"FV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;\y ;  
w7-WUvxl  
下面我们来剥离functor中的operator() XD-^w_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,xths3.K  
gJ3c;  
return l(t) op r(t) N;HIsOT}t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9.M{M06;  
return op l(t) O\OE0[[  
return op l(t1, t2) XidxNPz0^  
return l(t) op {hqAnZ@]vr  
return l(t1, t2) op :Gh~fm3}  
return l(t)[r(t)] !:fv>FEI9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~!+ _[uJ  
Nm]% }  
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: ~# 7wdP  
单目: return f(l(t), r(t)); UQd6/mD`e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O.k \]'  
双目: return f(l(t)); zuL7%qyv  
return f(l(t1, t2)); 0y %L-:/c|  
下面就是f的实现,以operator/为例 *]s&8/Gmb  
';RI7)<  
struct meta_divide x:5dC I  
  { )QY![&k}1z  
template < typename T1, typename T2 > tSv0" L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +=c am/A  
  { We`'>'W0  
  return t1 / t2; ^[-> )  
} gbOCR1PBg  
} ; \gccQig1CJ  
}fIqH4bp  
这个工作可以让宏来做: ;vO@m!h}U  
/N^~U&7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'pP-rdx  
template < typename T1, typename T2 > \ `1p 8C%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tfiqr|z  
以后可以直接用 $V8vrT#:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -!*p*3|03|  
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 zTCP )x  
(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。。。) D\]&8w6&  
5n:71$6[  
,EhVSrh)_4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 r(uP!n1+  
(;6s)z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,9ml>ji`=  
class unary_op : public Rettype 73DlRt *  
  { 8?jxDW a  
    Left l; bY#;E;'7  
public : _|n=cC4Qu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U6WG?$x  
rS~qi}4X  
template < typename T > VEh]p5D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PHR#>ZD  
      { EI`vVI  
      return FuncType::execute(l(t)); 3-Y=EH_0  
    } d><fu]'  
mf4z?G@6  
    template < typename T1, typename T2 > 5RA<Z.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o+)A'S  
      { /)1v9<vM"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]XrE  
    } 6$B'Q30}r  
} ; LZ&uj{ <  
ha'qIT 3&  
2uu[52H8d%  
同样还可以申明一个binary_op [V< 1_zqt  
5~\Kj#PBx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N+>'J23d!  
class binary_op : public Rettype O@`J_9  
  { c2b6B.4  
    Left l; _:,.yRez  
Right r; mrnxI#6  
public : +Hy4s[_|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xw%)rm<t  
GAJ~$AiwHH  
template < typename T > Ff/Ig]Lb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r%!FmS<  
      { mq`5w)S)\o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T0L+z/N_m.  
    } A#:8X1w  
3bH5C3(u  
    template < typename T1, typename T2 > sQ(1/"gb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lS{4dvr?w  
      { `Yogq)G}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -c$z 2Q)  
    } 92(~'5Qr  
} ; FrR9{YTA .  
0}-#b7eR  
RdkU2Y}V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 S_T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B/u*<k4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T+W3_xISX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8on[%Vk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JFJIls  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 oQBiPN+v.3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1,u{&%yL"w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) D5[VK `4Z  
下面是修改过的unary_op n `#+L~X  
z\h, SX<U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W%zmD Hk~  
class unary_op qj;l,Kua  
  { {3 SdX  
Left l; {fElto   
  )v-Cj_W5]"  
public : x?>!UqgkY  
;x RjQR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z]e4pR6!  
~GYpa t  
template < typename T > G* Ib^;$u  
  struct result_1 |)';CBb  
  { 4d6% t2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =u[rOU{X"W  
} ; 6#?NL ]A  
!Pe1o-O  
template < typename T1, typename T2 > g(aNyn  
  struct result_2 sVlZNj9i"  
  { ) 1BiEK`v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >EeAPO4  
} ; J{^n=X9M0J  
q1<Fg.-r  
template < typename T1, typename T2 > o>$|SU!a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8q{1E];:q  
  { ${CYDD"mdy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V[To,f  
} J(&Gmk9&  
S].Ft/+H  
template < typename T > !}j,TPpG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "h`54 }0  
  { # s,Y% Bce  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6BR \iZ  
} HcDyD0;L.  
t0I>5#*WU  
} ; lxCX-a`@p  
K#iK6)tS  
#EEG>M*xB  
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 s|BX> 1  
好啦,现在才真正完美了。 d{iL?>'?^  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7s$6XO!  
gRw.AXR a  
template < typename Right > ZtKQ]jV&@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n8 GF8a  
  { Sn+FV+D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u% r!?-z  
} nh?9R&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4*YOFU}l  
L;4[ k;5  
*EX$v4BX  
1Q0%7zRirI  
;7wwY$PBH  
十. bind $:PF9pY(  
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。 nq),VPJi  
先来分析一下一段例子 pqkcf \  
- a   
K`,nW6\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $dr27tse&<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V> 1D1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y4 dp1<t%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kT>r<`rt  
我们来写个简单的。 e!.7no  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9$:QLE+t  
对于函数对象类的版本: -MQZiq7H4  
B-B?Ff>  
template < typename Func > Zm`'MsgFr  
struct functor_trait :QxL 9&"  
  { +p8qsT#7  
typedef typename Func::result_type result_type; T-hU+(+hg  
} ; g?w2J6Z.`J  
对于无参数函数的版本: #>MO]  
h85 (N  
template < typename Ret > FLi(#9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M-}j9,oR`  
  { 7W6eiUI'  
typedef Ret result_type; `4$4bXrP'  
} ; HKq2Js  
对于单参数函数的版本: MT;SRAmUr  
6#OL ;Y]_  
template < typename Ret, typename V1 > k'6<jEbk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fl8w7LcF7  
  { 2]?w~qjWm  
typedef Ret result_type; / c4;3>I S  
} ; !G+n"-h9'  
对于双参数函数的版本: R-=_z 6<  
E1$Hu{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  5xG|35Pj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y\+(rC27  
  { # q0Ub-  
typedef Ret result_type; 7}2sIf[I  
} ; Dq0-Kf,^  
等等。。。 bd@*vu}?}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %s~NQ;Y  
N1D6D$s0  
template < typename Func > 8o*\W$K@  
struct func_return 5KL9$J9k  
  { |@T5$Xg]5  
template < typename T > o(B<!ji~'  
  struct result_1 s_S<gR  
  { NqQM! B]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^8o_Iz)r,  
} ; 2N8rM}?90  
g:G%Ei~sF  
template < typename T1, typename T2 > "N?%mCPI  
  struct result_2 #i`A4D  
  { d,GtH)(s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [u`17hyX  
} ; o 2[vM$]  
} ; z5|e\Z  
hLDch5J5~  
c+,7Zu!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +cPE4(d  
QN{}R;s  
template < typename Func, typename aPicker > [H6X2yjj|  
class binder_1 0?J|C6XM#4  
  { BR&Qw'O%  
Func fn; !s#'pTZk4  
aPicker pk; vp )}/&/  
public : + d+hvwEM  
VuX >  
template < typename T > EPE!V>  
  struct result_1 :{TmR3.  
  { #Lhj0M;a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <WQ<<s@#pb  
} ; ] dm1Qm  
>m2<Nl}  
template < typename T1, typename T2 > @dWS*@  
  struct result_2 Z uFV tW@  
  { +qh< Fj>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p,[XT`q^  
} ; |5<& r]xN  
)$l9xx[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [0tf Y0  
&z xBi"  
template < typename T > 5Sm5jRr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @qO8Jg"Q  
  { #pDGaqeX  
  return fn(pk(t)); n }9Msen  
} gvTOC F  
template < typename T1, typename T2 > +LI*!(T|lm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5E\<r /FeJ  
  { Jm);|#y  
  return fn(pk(t1, t2)); /BjGAa(  
} }`<>$2b  
} ; >XXMIz:  
qj3bt_F!x  
lEYT{  
一目了然不是么? <<W.x)#:  
最后实现bind MWn L#!  
N[ Lz 0c?  
Y|0-m#1F#  
template < typename Func, typename aPicker > /_VRO9R\V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qm'C^ X?  
  { fa+W9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $cJN9|$6  
} avxn}*:X.  
zI2KIXcc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]"7DV3_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4xAlaOw5M  
TOPPa?=vk  
十一. phoenix F~Z 0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [K)1!KK,L  
R26tQbwE  
for_each(v.begin(), v.end(), "$V8y  
( &x0TnW"g  
do_ ?CT^Zegmr  
[ PkCeV]`w  
  cout << _1 <<   " , " |3<ehvKy  
] @R OY}CZ{/  
.while_( -- _1), $R$c1C'oX  
cout << var( " \n " ) CI,`R&=xO  
) evmEX<N  
); wD?=u\% &  
|jaY[_ .@  
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: n;k97>m${x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9+is?Pj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wx"6",M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q*y9/HnI  
]6VUqFO)  
J! 6z  
template < typename Cond, typename Actor > @Y&9S)xcE  
class do_while pv m'pu78  
  { aWsKJo>j[#  
Cond cd; X+gz+V/  
Actor act; :UhFou_D4l  
public : 6kF uMtjc  
template < typename T > d Xo'#.  
  struct result_1 \2<yZCn  
  { mN'9|`>V>  
  typedef int result_type; HsgTHe  
} ; ^9*|_\3N  
w[A3;]la  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #c)Ou!Ldb  
j3[OY  
template < typename T > @`y?\fWh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gJ GBD9wC  
  { nog\,NT  
  do i{FC1tVeL_  
    { 9hs{uxwuEE  
  act(t); zs&`:  
  } hv:Z%D |S  
  while (cd(t)); ep}/dBg  
  return   0 ; bq6{ty"  
} e>zk3\D!  
} ; X.AOp  
!Ub?eJp  
]qza*ba  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =ci5&B?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +#I~#CV!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 TnU$L3k  
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。 ^)IL<S&h  
下面就是产生这个functor的类: ;?lM|kK  
F",abp!  
7fzyD  
template < typename Actor > wY ;8UN  
class do_while_actor *T2&$W|_a  
  { yg[;  
Actor act; ^57fHlw  
public : cKYvRe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L{0OMyUA  
S5 nw  
template < typename Cond > A-wxf91+:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OI}HvgV^!  
} ; MW[ 4^  
yoY)6cn@  
*,[=}v1  
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}wq~fD  
最后,是那个do_ -Lf6]5$2'  
=]xk-MY"|R  
VUv.Tx]Z[  
class do_while_invoker K9M.+d4  
  { .@3u3i64'  
public : !BikF4Y1L&  
template < typename Actor > ?.A/E?Oc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'MQGR@*  
  { 8B t-  
  return do_while_actor < Actor > (act); UO!6&k>c  
} H$z+gbjJ  
} do_; g)D}p@>m  
%y\7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \fR:+rbQ&|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h_G7T1;L  
最后来说说怎么处理break和continue coVT+we  
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。 +2 o|#`)i  
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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