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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .!Q*VTW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `"h[Xb#A`b  
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, [ ~:wS@%  
mRT$@xa]J  
> JP}OS  
'n/L1Fn  
  class filler 5ggsOqH  
  { Pq3m(+gf  
public : ZVni'y m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0P l>k'9  
} ; )QAS7w#k  
4_W*LG~2s  
$SfYO!n7Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: e N^6gub  
VI k]`)#  
;D|g5$OE&  
w)Z-, J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ci$?Hm9n  
jL,P )TC  
8iUYZF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ukc<yc].+?  
}9~U5UXWU  
i;fU],aK!  
M,dp;  
二. 战前分析 :0'vzM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (w1$m8`=  
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\\M%!a>  
n+D93d9LP  
1T0s UIY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9w.ZXd  
  /* --------------------------------------------- */ "R^0eNv$  
vector < int *> vp( 10 ); V6kJoSyde  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]N{jF$  
/* --------------------------------------------- */ UId?a} J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ->)0jZax  
/* --------------------------------------------- */ pcNpr`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5 51p* B2  
  /* --------------------------------------------- */ 'J8Ga<s7C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hxkwT  
/* --------------------------------------------- */ h~5gHx/ a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); md;jj^8zj  
A`nzqe#(1  
]ASTw(4  
Q .g44>  
看了之后,我们可以思考一些问题: e]@ B61lc  
1._1, _2是什么? ~F[JupU  
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。 +[7 DRT:  
2._1 = 1是在做什么? 51 "v`O+  
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。 IHwoG(A~<  
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。 z=C<@ki`  
{w mP  
FW:V<{f  
三. 动工 h@@q:I=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AZva  
juB/?'$~  
FL[w\&fp  
Dop,_94G  
template < typename T > glZjo  
class assignment 8TCbEPS@Q  
  { |?\2F   
T value; '5\?l:z  
public : ;CDa*(e  
assignment( const T & v) : value(v) {} En ]"^*  
template < typename T2 > vz^=o'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %Mf3OtPiJW  
} ; nG7E j#1  
] uXmug  
Rts.jm>[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }b+$S'`Bv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]u47]L#  
e#^ vA$d  
TRFza}4:i  
X4/3vY  
  class holder S7B?[SPrN[  
  { +<'>~lDg  
public : L RPdA "Z  
template < typename T > v,c;dlg_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h%&2M58:  
  { t8uaNvUM}e  
  return assignment < T > (t); 4YA1~7R  
} %Vhj<gN  
} ; /U= ?D(>x  
xpWY4Q  
BP=<TRp .  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t]+h.  
sM@1Qyv&0  
  static holder _1; 41c4Xj?'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7o9[cq w  
HJ!P]X_J1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1WAps#b.  
而不用手动写一个函数对象。 8>'vzc/* >  
k#x"'yZ  
+m1*ou'K  
n8o(>?Kw  
四. 问题分析 4#ZZwa]y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 B1o*phM g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V BjA$.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oA4<AJ2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5 &s<&h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5)i+x-  
Ha~} NO  
五. 问题1:一致性 ,j%feC3  
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?| nQd~i0`vB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x*wr8$@J  
6o~CX  
struct holder _aw49ag;  
  { -qpe;=g&f  
  // ,Ofou8C6  
  template < typename T > j~O"=?7!O  
T &   operator ()( const T & r) const `FAZAC\  
  { =/bC0bb{i  
  return (T & )r; URMxCL^"  
} Q;=3vUN  
} ; RIq\IQ_|  
J:0`*7  
这样的话assignment也必须相应改动: Zi.w+V  
h`:B8+k  
template < typename Left, typename Right > \+)AQ!E  
class assignment 1Wz5Iv#Ez  
  { ZvSEa{  
Left l; | ?ma?  
Right r; }PzHtA,V  
public : i"#zb&~nF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xDIl  
template < typename T2 > e4 -7&8N+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  8s>OO&  
} ; V0y_c^x  
qnnP*15`  
同时,holder的operator=也需要改动: 5/i]Jni  
wZ/ b;%I!  
template < typename T > Env_??xq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iH)-8Q  
  { &\<?7Qj3U|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z`Xc] cPi  
} wg|/-q-  
xcQ:&q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q&e*[l2M6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :6W * ;<o  
@vvGhJ1m`  
return l(rhs) = r; ;b^"b{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :tX,`G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G/&Wc2k  
=7 -@&S=?s  
template < typename Tp > -{eI6#z|\A  
class constant_t cB}6{c$_sW  
  { 7DIFJJE'  
  const Tp t; !p(N DQm  
public : S3?U-R^`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {Zf 9} !qF  
template < typename T > SaA-Krn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2E0$R%\  
  { "SU O2-Gj  
  return t; Z1oUAzpj4  
} L*1yK*  
} ; >:f&@vwm  
>e QFY^d5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fk(h*L|sI  
下面就可以修改holder的operator=了 <xr\1VjA  
WS 1#i\0  
template < typename T > zN,2 (v"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3Hkb)Wu  
  { ;g_<i_ *x#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }Bn`0;]  
} ] F2{:RW  
6_O3/   
同时也要修改assignment的operator() fi';Mb3B3  
JI|MR#_u  
template < typename T2 > M]A!jWtE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MLt'tzgl  
现在代码看起来就很一致了。 GA2kg7  
S3> <zGYk  
六. 问题2:链式操作 %lSjC%Z'd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *[b22a4H(  
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。 b1-'q^M  
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。 Ae>:i7.V  
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。 p]J0A ^VV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /%i:(Ny  
f"0?_cG{%  
template < typename T > yo_;j@BGR  
struct result_1 Ys@G0}\3G  
  { -)p| i~j^A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $Ce;}sM  
} ; 4'`y5E  
BHJS.o*j~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ZA'Qw2fF0  
)G@/E^ySM  
template < typename T > qt4^e7o  
struct   ref zOA2chy4  
  {  R]"3^k*  
typedef T & reference; e~NF}9#A  
} ; TtP2>eh-  
template < typename T > +<w\K*  
struct   ref < T &> btWvoKO*  
  { p+; La  
typedef T & reference; > PONu]^  
} ; <F-W fR  
Wtqv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V25u_R`{  
l[M?"<Ot;  
template < typename T > 41NVF_R6J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "D?:8!\!  
  { n0tVAH'>  
  return l(t) = r(t); 6;#Rd|  
} x$=""?dd  
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。 *1CZRfWI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?`U=Ps  
KIYs[0*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 7V-'><)gI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Bf{c4YiF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j|2s./!Qg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p@jwHlX  
最后的布局是: m$}Jw<.W  
                Add z 3N'Xk  
              /   \ q o tWWe#  
            Divide   5 (V9 ;  
            /   \ y$U(oIU>  
          _1     3 t$-!1jq  
似乎一切都解决了?不。 5;q{9wvqO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =uD^#AX  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ,@0D_&JAl  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <_~e/+_.  
5:|=/X%#qp  
template < typename Right > [ %6(1$Ih  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C5x*t Q|  
Right & rt) const jCp`woV  
  { 9q_c`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yNOoAnGT W  
} bW^JR,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9#b/D&pX5  
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。 ky=h7#wdv-  
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。 !?5YXI,  
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。 vk.P| Y-;  
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。 Am"e%|:  
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@q(P>]X9  
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: w'7=CzfYn  
'e:(61_  
template < class Action > *^[j6  
class picker : public Action <P.'r,"[  
  { zLybf:#  
public : "r[Ob]/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q?/qQ}nNw  
  // all the operator overloaded Hp5.jor(k  
} ; ! q5qA*  
5%RiM|+  
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。 \h5!u1{L  
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: ug^esB  
{fa3"k_ke  
template < typename Right > '; ;X{a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 20cEE>  
  { /_</m?&.U&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); frT<9$QUL  
} #eIFRNRb)  
4/AE;y X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Mh~E ]8b  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 45;ey }8  
.FC|~Z1T<F  
template < typename T >   struct picker_maker V G|FjD  
  { vKBi jmE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B}0!b7!  
} ; :B:6ezDF6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kxmc2RH>nB  
  { %S/?Ci  
typedef picker < T > result; gUY~ l= c  
} ; H{hzw&dZ<P  
*USG p<iH  
下面总的结构就有了: v1z d[jqk  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !<?<f db  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 yt<h!k$ _P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xJ9aFpTC  
至此链式操作完美实现。 |enb5b78  
Lg{M<Q)4  
9e Fj+  
七. 问题3 B>g(i=E  
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。 :l&Yq!5  
)+|Y;zC9  
template < typename T1, typename T2 > 6ZfL-E{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const </2 aQn  
  { +QNsI2t;r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nJ h)iQu  
} ~G 3txd  
.y<u+)  
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: i` Q&5KL  
kpXxg: c  
template < typename T1, typename T2 > +lxjuEiae  
struct result_2 DTG-R>y^  
  { Jv}&8D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RL3*fRlb  
} ; <w`EU[y_  
yD#(Iw  
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? &8?O ~X=/  
这个差事就留给了holder自己。 #nw+U+qL  
    kc(m.k!|f\  
@S:T8 *~}  
template < int Order > F?[1 m2  
class holder; tQas_K5  
template <> IqiU  
class holder < 1 > |<'6rJ[i>  
  { 3?&v:H  
public : ea]qX6)UZ  
template < typename T > u /]P  
  struct result_1 %-a;HGbZn  
  { *V4%&&{  
  typedef T & result; r)#W`A1{A  
} ; i I`vu  
template < typename T1, typename T2 > JOJuGB-d  
  struct result_2 \Y>b#*m(4  
  { Q6D>(H#"0  
  typedef T1 & result; b $yIM  
} ; b.v +5=)B  
template < typename T > uVKe?~RC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xy b=7  
  { qoOwR[NDcq  
  return (T & )r; M[~{!0Uz g  
} _VVq&t}  
template < typename T1, typename T2 > DP0@x+`k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4\5i}MIS0  
  { AwjXY,2  
  return (T1 & )r1; :9av]Yv&  
} /Ry% K4$  
} ; Wy}^5]R0E  
v0VQ4>  
template <> T~k@Z  
class holder < 2 > 3UaW+@  
  { A]TEs)#*7)  
public : &bz% @p;  
template < typename T > #:+F  
  struct result_1 G%FZTA6a  
  { Zp^O1&\SK?  
  typedef T & result; WG3!M/4r H  
} ; EQ ee5}  
template < typename T1, typename T2 > R~T}  
  struct result_2 f}"eN/T  
  { n1{[CCee@  
  typedef T2 & result; 5!fOc]]Ow  
} ; Sc/l.]k+  
template < typename T > 9I]Bt=2z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C#nT@;VO5  
  { '?| 1\j  
  return (T & )r; ]"b:IWPeI  
} YI ?P@y  
template < typename T1, typename T2 > tE_n>~Zs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 51b%uz  
  { Ht4O5yl"  
  return (T2 & )r2; `_)H aF>/  
} ^)?Wm,{"w  
} ; 38D5vT)n  
]t~.?)Ad+2  
tp}/>gU!  
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> >。 'E9{qPLk(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E`I(x&_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^;<d<V}*  
bf0,3~G,P  
return l(i, j) = r(i, j); Hp04apM:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !IdVg$7  
m9A%Z bQ^  
  return ( int & )i; $QwpoVp`~  
  return ( int & )j; >fzyD(>  
最后执行i = j; 8 E\zjT!#\  
可见,参数被正确的选择了。 - [h[  
_*6]4\;  
yy=hCjQ)  
lQ`=PFh  
(&Rk#iU 2  
八. 中期总结 A6]X aF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \/YRhQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !i~(h&z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ` = O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?&#LmeZ}K  
&Y?t  
p"p~Bx  
|Q 3d7y  
wK-VA$;:  
d,Aa8I  
九. 简化 (T#$0RFq  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ih".y3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @@H_3!B%4v  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I{cH$jt<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bh1$ A  
  +-*/&|^等 * ) <+u~  
2. 返回引用。 +Pb:<WT}%  
  =,各种复合赋值等 7j\^h2  
3. 返回固定类型。 ?d-w#<AiV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 49Jnp>h  
4. 原样返回。 o@zxzZWg  
  operator, [[IMf-]  
5. 返回解引用的类型。 sh_;98^  
  operator*(单目) lf7bx}P*  
6. 返回地址。 bwXeEA@{  
  operator&(单目) RH;ulAD6(~  
7. 下表访问返回类型。 U<w8jVE  
  operator[] A+RW=|:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q-<DYVG+  
  operator<<和operator>> dR]-R/1|  
Y 3ApW vS  
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。 losqc *|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -{cmi,oy  
CK7([>2  
template < typename Left > G^ W0!u,@  
struct value_return :>fT=$i@  
  { B[@q.n  
template < typename T > %, psUOY  
  struct result_1 .Z [4:TS  
  { 2nkA%^tR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k)n b<JW|r  
} ; 1 jidBzu<  
fwz:k]vk  
template < typename T1, typename T2 > M4C8K{}  
  struct result_2 UUV5uDe>i  
  { /9R0}4i7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [nO3%7t@  
} ; }i~k:kmV  
} ; (I}owr5:  
K'ZNIRr/ C  
,-e}X w9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _&/`-"3y  
Qfm$q~`D^W  
下面我们来剥离functor中的operator() 27D*FItc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -"I$$C  
[Y](Y3/.N  
return l(t) op r(t) s-"KABEE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =-si| 1Z  
return op l(t) <YU?1y?V  
return op l(t1, t2) 05LkLB  
return l(t) op s6|'s<x"j  
return l(t1, t2) op $NVVurXa  
return l(t)[r(t)] ^+P.f[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WoZU} T-  
I8gNg Z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >.Gmu  
单目: return f(l(t), r(t)); 0zH-g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fe0M2%e;|  
双目: return f(l(t)); :01d9|#  
return f(l(t1, t2)); J 8%gC  
下面就是f的实现,以operator/为例 5IF5R#  
sv=U^xI  
struct meta_divide KHAc!4lA  
  { \AwkK3  
template < typename T1, typename T2 > =VD],R)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^N/d`IAjv  
  { qk<jvha  
  return t1 / t2; V~dhTdQ5}  
} R 0RxcB tG  
} ; 8 MO-QO  
_2jL]mB  
这个工作可以让宏来做: =5\*Zh1  
L/ 7AGR|;C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'SFAJ  
template < typename T1, typename T2 > \ 4 Im>2 )  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qLCNANWnd  
以后可以直接用 ;?/5Mr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4QA~@pBX^{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +Hu\b&g  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |}4\Gm  
nFQuoU]ux  
M@xU59$@  
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 X84T F~2Y  
2=_$&oT**  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %V>%AP  
class unary_op : public Rettype }:2##<"\t  
  { Og1-LP|X  
    Left l; )$!b`u  
public : 76tn`4NIP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -P}A26qB  
Nm"P8/-09  
template < typename T > X)KCk2Ax  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `6~0W5  
      { !h.hJt  
      return FuncType::execute(l(t)); I> ;{BYPV  
    } ;eYG\uKC{  
+4:eb)e  
    template < typename T1, typename T2 > 4 . 7X*1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M{L- V  
      { wOf8\s1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ["D!IqI :  
    } R,BJr y  
} ; {'M<dI$  
 WwB_L.{  
yUnV%@.  
同样还可以申明一个binary_op ]Kt@F0U<o  
&G"s !:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i%FC lMF  
class binary_op : public Rettype _^& q,S  
  { }&vD(hX  
    Left l; B@(d5i{h  
Right r; >Hnm.?-AWl  
public : z6R|1L 1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NF&Sv  
V*@aE  
template < typename T > I D_4M_G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WK6,K92  
      { F-s{#V1=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 46g0 e  
    } g[(@@TiG  
I(*3n"  
    template < typename T1, typename T2 > ;<M}ZL@m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1%v6d !  
      { `^[k8Z(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cTq@"v di  
    } P\MDD@  
} ; (}39f  
2jyWkAP'  
1L!;lP2  
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 ><}nZ7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5[4wN( )  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _[R(9KyF0f  
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。 &za }TH m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q5_zsUR=  
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。。。 ,,u hEoH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (?Mn_FNE|  
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) yn\c;Z  
下面是修改过的unary_op p9)YRLOh.  
dM;\)jm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ym|7i9  
class unary_op U,W MP<5&  
  { l6bY!I>  
Left l; }*(_JR4G  
  ~6;I"0b5  
public : {rcN_N%  
R0qZxoo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h\[@J rDa  
W^8  
template < typename T > >UCg3uFj  
  struct result_1 q~}oU5  
  { th73eC'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (B4)L%  
} ; S'!&,Dxq^  
]jD\4\M}  
template < typename T1, typename T2 > K@7%i|H  
  struct result_2 R%szN.cI  
  { fx|d"VF[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :2KHiT5  
} ; f,yl'2{  
/''=V.-N  
template < typename T1, typename T2 > w8X5kk   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2L&c91=wE  
  { 8e-nzc,]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _G'ki.[S7  
} <KX9>e  
>>T7;[h  
template < typename T > d'W2I*Zc<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o6A$)m5V  
  { ?7NSp2aq2A  
  return OpClass::execute(lt(t)); A{s -g>s  
} -u@ ^P7  
=W7-;&  
} ; ow \EL  
nx%As  
UWO3sZpU  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ta{24{?M\  
好啦,现在才真正完美了。 ^5s7mls  
现在在picker里面就可以这么添加了: <5G(Y#s/?  
sAc1t`  
template < typename Right > bIGcszWr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  x(HHy,  
  { Rf0so   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {{G3^ysa  
} d2eXN3"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [ifw}(  
A4,%l\di<  
LN+x!#:e  
=l:V9u-I^  
xwo *kFg  
十. bind }~W/NP_F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2n3&uvf'TL  
先来分析一下一段例子 }6^5mhsL  
K W&muD  
?<jWEz=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xY]q[a?cy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iA{q$>{8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YT?Lt!cl=  
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。 ]0T*#U/P  
我们来写个简单的。 <eEIR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HlX~a:.7  
对于函数对象类的版本: P Ptmh. }e  
gd * b0(  
template < typename Func > &ic'!h"  
struct functor_trait j~Pw t9G  
  { 2'=)ese  
typedef typename Func::result_type result_type; gw"SKp!]  
} ; H_@6!R2  
对于无参数函数的版本: Ba?1q%eG  
b;D  
template < typename Ret > #C } +  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W#!AZ!  
  { iPl,KjGk  
typedef Ret result_type; \dU.#^ryp  
} ; :ILpf+`yY  
对于单参数函数的版本: #Hr'plg 8  
I(7 GVYM  
template < typename Ret, typename V1 > 4G:~|N.{p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6h5g!GQD  
  { ].d%R a:{  
typedef Ret result_type; rD21:1s  
} ; ]v}W9{sY  
对于双参数函数的版本: oUsfO-dET^  
oJNQdW[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZRYlm$C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]#4kqj}  
  { " 4#&tNQ  
typedef Ret result_type; ;bG?R0a  
} ; @7"n X  
等等。。。 ZDaHR-%Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sg-^ oy*^  
DcFY b|p  
template < typename Func > (KN",u6F  
struct func_return l"JM%LV  
  { kF'9@*?J  
template < typename T > Tv'1IE  
  struct result_1 +d LUq2  
  { pjS##pgVq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uSYI X  
} ; ,7cw%mQA  
v+xrn z  
template < typename T1, typename T2 > cQLPgE0  
  struct result_2 p @q20>^u  
  { i[LnU#+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c}$>UhLe  
} ; ,F->*=  
} ; /L2ZI1v  
aC=2v7*  
|1 qrU(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TD floDxA  
"LDNkw'  
template < typename Func, typename aPicker > i@6g9\x+  
class binder_1 > .}G[C  
  { `K0.6i [p  
Func fn;  Q'cWqr  
aPicker pk; VJ'-"8tY&  
public : gA_oJW4_  
0Y* "RbG  
template < typename T > %.Btf3y~  
  struct result_1 [E<A/_z  
  { .e5@9G.jb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! 1?u0  
} ; a'-xCV|^  
`lm'_~=`&  
template < typename T1, typename T2 > 2=fLb7  
  struct result_2 D->E&#  
  { OY|9V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1Zk1!> ?  
} ; ,1|=_M31  
tjV63`LD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z>w@3$\z  
S9[Up}`  
template < typename T > Bk.`G)t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \QSD*  
  { K; hP0J  
  return fn(pk(t)); aB G*  
} O*/Utl  
template < typename T1, typename T2 > 6,CK1j+tZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z$Ps_Ik  
  { n|=yw6aV'  
  return fn(pk(t1, t2));  ;1,#rTs  
} s#0m  
} ; N8r+Q%ov  
#Sg/  
c}=[r1M*  
一目了然不是么? )"P.n-aF  
最后实现bind DT;;4- {  
R 'mlKe x  
-xH3}K%  
template < typename Func, typename aPicker > bDw\;bnG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y\1&  Uk  
  { R*dXbI&,e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J{EK}'  
} I[ZWOi\- ;  
-Vg0J6x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0B`rTLwB  
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。 nM$-L.dG  
g2r8J0v  
十一. phoenix TSL/zTLDJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OnW,R3eg  
T5-'|+  
for_each(v.begin(), v.end(), Si#XF[/  
( 9fSX=PVRmQ  
do_ ,n5 [Y)  
[ cz>`$Zz  
  cout << _1 <<   " , " 79lG~BGE  
] ol4!#4Y&{  
.while_( -- _1), = U~\iJ  
cout << var( " \n " ) BS3BJwf; f  
) q p1rP#  
); zpxy X|  
q*>|EJR^Rw  
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: \l;H !y[  
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 Q F_K^(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @)@hzXQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !jJH}o/KW  
vr>Rd{dm  
e-{4qt  
template < typename Cond, typename Actor > OEN'c0;5  
class do_while 5HbPS%^.  
  { 0 .t1p(x;  
Cond cd; iuq%Q\0@w  
Actor act; N(&/ Ud  
public : h@ ?BA<'S  
template < typename T > 6sRKbp|r7  
  struct result_1 &4l >_  
  { 9_S>G$9D  
  typedef int result_type; </d&bS  
} ; p>]2o\["  
+4p gPv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oG;;='*  
O/Wc@Ln  
template < typename T > _52BIrAO2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %g&i.2v  
  { h|'T'l&z  
  do Ax+q/nvnb  
    { 7_#i,|]58  
  act(t); E :Y *;  
  } 3~!PJI1  
  while (cd(t)); u kKp,1xz  
  return   0 ; gobqS+c  
} m)9qO7P  
} ; @=[ SsS  
"&/&v  
` 5Qo*qx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6,|)%~VUm  
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。 L$+ap~ld  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~m56t5+uw  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \YBY"J  
下面就是产生这个functor的类: !>+Na~eN  
cx8H.L  
UujFZg[-P9  
template < typename Actor > ^*]0quu=z  
class do_while_actor 6!n%SUt  
  { 8V(#S :G35  
Actor act; GZ]; U] _  
public : Gx GZxf*(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =kvYE,,g_  
i.Qy0  
template < typename Cond > AjZ@hid  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d(L u|/~  
} ; b='YCa  
NY ZPh%x  
{^bs }($J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t$Z#zx X  
最后,是那个do_ "rr,P0lgX  
)*iSN*T8q  
s!2pOH!u   
class do_while_invoker ET`;TfqM  
  { h2Z Gh  
public : Rd5r~iT  
template < typename Actor > a-,BBM8|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  wYS,|=y  
  { rK2*DuE  
  return do_while_actor < Actor > (act); fV_(P_C  
} .Tdl'y:..  
} do_; #]|9aVrr  
(y AQm pp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AtA}OY]D /  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g4I&3 M  
最后来说说怎么处理break和continue It4J \S  
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。 % j7lLSusX  
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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