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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4AB7uw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zb Z0BD7e  
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>vdn"Lx  
l)GV&V  
Ee;&;Q,O.z  
D%kY  
  class filler !vHUe*1a{  
  { Q+gd|^Vc9  
public : fdGls`H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U)a}XRS  
} ; x|n2,3%  
.ICGGC`O  
p't>'?UH|  
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: |,L_d2lb  
!VU[=~  
}5-^:}gL   
jSp4eq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2/O/h  
o:jLM7$=  
B P%>J^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 azKbGS/X  
k !Nl#.j  
:VC#\/f  
poj@ G{  
二. 战前分析 p< Emy%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 v??}d   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7k}[x|u  
-S\74hA  
Z?|\0GR+`5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B'>(kZYMs  
  /* --------------------------------------------- */ Q9=vgOW+  
vector < int *> vp( 10 ); ),y{.n:wm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #`)zD"CO  
/* --------------------------------------------- */ W-zD1q~0?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :a#Mq9ph!  
/* --------------------------------------------- */ H Yt& MK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p6u"$)wt  
  /* --------------------------------------------- */ Tq[=&J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9{\e E]0  
/* --------------------------------------------- */ vQ"EI1=7Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %4?  
`!Ei H<H}  
I `:nb  
z(L\I  
看了之后,我们可以思考一些问题: [xq"[*Evv  
1._1, _2是什么? &(3kwdI  
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. $=y8b  
2._1 = 1是在做什么? ;*ebq'D([  
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。 U,S&"`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。 `G> 6  
cN_e0;*Ua  
lx,^Y 647  
三. 动工 &*iar+vr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "mr;!"LA  
#!0le:_  
\Tq Km  
R}7>*&S:  
template < typename T > 289teU  
class assignment VE1 B"s</  
  { RGh `=D/yE  
T value; M0g!"0?  
public : ~E&drl\  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1"ko wp  
template < typename T2 > 1c_qNI;:p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v[WbQ5AND  
} ; a}eM ny  
5#/" 0:2  
9Y&,dBj+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a.QF`J4"'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zbn0)JO  
!^BXai/  
L9[? qFp  
] )D\ws)a9  
  class holder $[txZN  
  { Ld6j;ZJ';  
public : Qa~dd{?  
template < typename T > 3lYM(DT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N}Ozm6Mc  
  { /~*U'.V  
  return assignment < T > (t); aY7kl  
} xB"o 7,  
} ; k @'85A`  
Ym6zNb8 bQ  
L/9f"%kZ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: yEL^Y'x?  
R06q~ >  
  static holder _1; Qag@#!&n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E8#r<=(m  
@*jd.a`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7RNf)nz  
而不用手动写一个函数对象。 =;Gy"F1 dp  
"pTyQT9P  
"Wd?U[[  
9NvV{WI-1  
四. 问题分析 4jEPh{q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 XmN3[j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 J/Ki]T9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d54(6N%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >Z ZX]#=I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0kP, Zj<  
&qqS'G*  
五. 问题1:一致性 c!"&E\F  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Rg~ ~[6G>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *l:5FT p  
sI p q  
struct holder \AV6;;}&  
  { l9 RjxO.~U  
  // Z=`\U?,  
  template < typename T > m5Gt8Z 6a  
T &   operator ()( const T & r) const #UGm/4C  
  { bj^YB,iSM  
  return (T & )r; xh Sp<|X_  
} vG9A'R'P  
} ; ,W"Q)cL  
|NFX"wv:c<  
这样的话assignment也必须相应改动: >AIkkQT  
]v96Q/a  
template < typename Left, typename Right > o<2H~2/  
class assignment DP`$gd  
  { RMU]GCa  
Left l; zMasA  
Right r; o =)hUr  
public : I8 Ai_^P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mf]1mG})  
template < typename T2 > g,/gApa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |KFRC)g  
} ; Q.: SIBP  
Yy]^_,r  
同时,holder的operator=也需要改动: D/pc)3Ofe  
#MYhKySku  
template < typename T > T1yJp$yD"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z!o&};_j  
  { \9*wo9cV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \A'MEd-  
} `Cy-*$$  
Enr8"+.(  
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。 )HWf`;VQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @mM'V5_#  
xv;'27mUt  
return l(rhs) = r; 7kapa59  
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。 v#i,pBj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2OFrv=F  
.} <$2.  
template < typename Tp >  J5 PXmL  
class constant_t aV3:wp]Gn  
  { `PK1zSr  
  const Tp t; a!YpSFr  
public :  mD`v>L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *ZP$dQ  
template < typename T > m }I@:s2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '&4W@lvyz  
  { L2:v#c()#)  
  return t; hhQLld4  
} o!6gl]U'y9  
} ; kx=.K'd5H  
2:0'fNXop  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =jZ}@L/+  
下面就可以修改holder的operator=了 )Cl!,m)~  
NU>={9!  
template < typename T > k@r%>Ul@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _ S%3?Q  
  { `?)ivy>\:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m":lKXpQ  
} o>lk+Q#L @  
F8{"Rk}  
同时也要修改assignment的operator() :[f2iZ"  
z^s/7Va[  
template < typename T2 > J WaI[n}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u2crL5^z2)  
现在代码看起来就很一致了。 7u/_3x1  
QfjgBJo%  
六. 问题2:链式操作 -m*IpDi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [>l 2E  
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。 QT X5F5w  
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。 w~EBm=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。 PScq-*^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t.'|[pOV  
JD1IL` ta;  
template < typename T > 9AQMB1D*v4  
struct result_1 kc#<Gr&Z&  
  { }!{9tc$<b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ] ;X[xs  
} ; U_!Wg|  
QRb iO  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +RLHe]9&  
r9[{0y!4  
template < typename T > (dZu&  
struct   ref RK%N:!f q=  
  { xW92 ZuzSH  
typedef T & reference; FJ]BB4 K  
} ; 6^ UQ{P1;  
template < typename T > 6;rJIk@Fx=  
struct   ref < T &> 9 -7.4!]I  
  { IK~'ke  
typedef T & reference; ;OjxEXaq  
} ; x>MrB  
Y>v(UU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &~`Ay4hq  
V 2-fJ!  
template < typename T > Hrb67a%b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;Y<Hi\2oy  
  { ^id9_RU   
  return l(t) = r(t); Ak(_![Q:q\  
} >jI( ^8?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 \va'>?#o1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .Y!] {c  
p'PHBb8I  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 aH6{_eY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iDp'M`(6h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uLok0"}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ry bs9:_}  
最后的布局是: c s0;:H*N*  
                Add 7R W5U'B  
              /   \ Ww8<f$  
            Divide   5 05_aL` &eb  
            /   \ C(o]3):?  
          _1     3 Z x&gr|)}  
似乎一切都解决了?不。 0K/?8[#  
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。 alu3CE  
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。 ID+ o6/V8  
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: r3.A!*!  
M[aF3bbN  
template < typename Right > )3h%2C1uM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M'Fa[n*b?!  
Right & rt) const ~loJYq'y  
  { {Dv^j#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5LJUD>f9 Z  
} >,JLYz|</  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xqV>m  
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。 C*O648yz[  
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。 HR0t[*  
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。 D|zlC,J,  
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。 Ur^~fW1 o  
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? cb ICO  
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: +n#(QOz  
%Ot2bhK;  
template < class Action > *=+m;%]_  
class picker : public Action C)w11$.YQ9  
  { Cso!VdCX  
public : <A%}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (;1rM}B;1  
  // all the operator overloaded 8=XfwwWHy<  
} ; gWlv;oq  
NI(fJ%U  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 T)QZ9a  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0UV5}/2rP  
p72:oX\Q I  
template < typename Right > /`d|W$vN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ARcPHV<(2  
  { A\{dq:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2?=R_&0 Q  
} 2=?/$A9p  
r3~~4Q4XI>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tCkKJ)m  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vn5X]U"  
HTfHAc?W  
template < typename T >   struct picker_maker 0}(ZW~& 1  
  { [=Qv?am  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v4X\LsOP  
} ; }o>6 y>=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zGm#er E  
  { "rnZ<A}  
typedef picker < T > result; N*d )<8_  
} ; D%PrwfR  
m@Ziif-A  
下面总的结构就有了: jlhyn0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 p#-;u1-B  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 h>s|MZQ:*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q i&!Ub]  
至此链式操作完美实现。 j/I^\Ms  
*hJ&7w ~  
l`#XB:#U  
七. 问题3 Kk?]z7s-4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l)JNNcej  
xR9<I:^&  
template < typename T1, typename T2 > NF/@'QRT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^F5Q(A  
  { #Y)Gos  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z^Y_+)=s  
} 4';~@IBf  
v };r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: S4n ~wo  
L;wfTZa  
template < typename T1, typename T2 > SZGeF;N  
struct result_2 D{b*,F:&@)  
  { ;.%Ii w&WG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1J(` kQ)c  
} ; MS`wd  
`5VEGSP]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ~d+.w%Z `  
这个差事就留给了holder自己。 < 5%:/j  
    <<xUh|zE  
B/P E{ /  
template < int Order > 9XU"Ppv  
class holder; iy{n"#uX  
template <> Ww8C}2g3  
class holder < 1 > 5C03)Go3Z  
  { "rV-D1Dki  
public : YMlnC7?_ /  
template < typename T > f:/[  
  struct result_1 wHGiN9A+  
  { (:JX;<-  
  typedef T & result; Pfy2PpA  
} ; -ahSFBZlg  
template < typename T1, typename T2 > l4 @  
  struct result_2  y">_$  
  { FiN^}Kh  
  typedef T1 & result; %t*_Rtz\o  
} ; L|O'X4"&_  
template < typename T > %/b3G*$W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $d<vPpJ3  
  { Ek0zFnb[Gx  
  return (T & )r; QKj8~l(  
} b4l=Bg"  
template < typename T1, typename T2 > SGuR-$U`)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D..dGh.MY  
  { zQ;jaS3 hf  
  return (T1 & )r1; AKKp-I5  
} jm|x=s3}h  
} ; Ch3{q/-g  
&$\B&Hp@  
template <> E?L^ L3s  
class holder < 2 > ZGstD2 N$  
  { 6 WD(  
public : i)vbmV  
template < typename T > rQ_!/J[9  
  struct result_1 ?{@UB*  
  { zz4TJ('  
  typedef T & result; Z *9Qeu-N:  
} ; H9@24NFb  
template < typename T1, typename T2 > `v]|x,l+C  
  struct result_2 (?9@nS  
  { })I_@\q  
  typedef T2 & result; |4=Du-e  
} ; h92'~X36  
template < typename T > ;IN!H@bq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #84<aM  
  { F&ud|X=m  
  return (T & )r; -r.Qy(}p  
} .7h:/d Y:  
template < typename T1, typename T2 > &#keI.,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  j|Q*L<J  
  { aFCma2  
  return (T2 & )r2; @X_<y  
} 8uj;RG  
} ; +#|| w9p  
 j-H2h  
a&'!g)d  
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> >。 q<5AB{Oj?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nnv&~C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k9V#=,K0  
_$&C$q$1y  
return l(i, j) = r(i, j); =) Aav!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +3;`4bW  
cip"9|"  
  return ( int & )i; {LwV&u(  
  return ( int & )j; K *<+K<Tp  
最后执行i = j; *%[L @WF  
可见,参数被正确的选择了。 2X:OS/  
-y@# ^SrJ  
4pYscB  
%K9 9_Cl3  
~\UH`_83[  
八. 中期总结 anM]khs?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _TGv"c@V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q1cM{$}M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !x%$xC^Iz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,Pq@{i#  
6~:eO(pK l  
5$Q}Zxh  
kjS9?>i  
5,i0QT"  
m1d*Lt>F@  
九. 简化 Kd<c'!  
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。 " [Z'n9C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )<<}8Fs  
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: i4Ps#R_wx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &bIE"ZBjt  
  +-*/&|^等 LqDj4[}  
2. 返回引用。 !=-{$& {  
  =,各种复合赋值等 fz9 ,p;b  
3. 返回固定类型。 ~8A !..Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GKT^rc-YT-  
4. 原样返回。 nm8XHk]  
  operator, t08E 2sI  
5. 返回解引用的类型。 u3[A~V|0=  
  operator*(单目) w=|"{-ijo  
6. 返回地址。 +*'^T)sj/  
  operator&(单目) Vr|sRvz  
7. 下表访问返回类型。 li4"|T&  
  operator[] 1@$n )r`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E8`AU<  
  operator<<和operator>> I(bxCiRV  
`vMrlKq  
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。 _? aI/D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u{Rgk:bn  
AA&5wDMV>  
template < typename Left > NFAjh?#  
struct value_return $,s"c(pv[,  
  { [v,Y-}wQ)  
template < typename T > t'7A-K=k3  
  struct result_1 vrGx<0$  
  { rAuv`.qEV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eeix-Wt*E  
} ; nQHQVcDs8  
54^2=bp  
template < typename T1, typename T2 > OG!+p}yD]  
  struct result_2 W%&[gDp  
  { Z(~v{c %<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dPVl\<L1  
} ; HZ_,f"22  
} ; n _H]*~4F  
oMw#ROsvC  
hFiJHV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lk(q>dvK  
Z%_m<Nf8T  
下面我们来剥离functor中的operator() $K'A_G^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -9X#+-  
uhf% z G  
return l(t) op r(t) fG`<L;wi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5GHW~q!Zo\  
return op l(t) O{Y_j&1  
return op l(t1, t2) K+F]a]kld  
return l(t) op ywCF{rRd  
return l(t1, t2) op LQr+)wI  
return l(t)[r(t)] fRow@DI\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i& phko}  
1dE |q{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: asLvJ{d8s  
单目: return f(l(t), r(t)); Iu=n$H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FL8?<bU  
双目: return f(l(t)); ]K^#'[  
return f(l(t1, t2)); ?T (@<T  
下面就是f的实现,以operator/为例 8s@k0T<O  
C"JFN(f  
struct meta_divide {*lRI  
  { k2@|fe  
template < typename T1, typename T2 > v;_k*y[VV$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l`V^d   
  { )LRso>iOO  
  return t1 / t2; Y`tv"v2  
} k O8W>  
} ; \c .^^8r  
;q ;}2  
这个工作可以让宏来做: K7jz*|2  
o'hwyXy/S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \-F F[:|J  
template < typename T1, typename T2 > \ ky^u.+cZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {CVn&|}J  
以后可以直接用 Zf [#~4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H\[:uUK5\  
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 ^j)0&}fB  
(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。。。) 6.0/asN}  
!=t.AgmL  
kH9fK80  
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 T=- $ok`G  
V]fsjpvlmr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )RZ:\:c  
class unary_op : public Rettype .~L^h/)Gjy  
  { 'UN 'gXny  
    Left l; 08pG)_L  
public : ?A\[EI^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O.+02C_*  
9U=~t%qW$  
template < typename T > ?yq $ >Qba  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YS|Ve*t(L=  
      { wFHz<i!jr&  
      return FuncType::execute(l(t)); ta)'z@V@g  
    } !}$,) ~<+H  
oDvE0"Sz  
    template < typename T1, typename T2 > /OaW4 b$Tz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #sg^l>/*  
      { m~x O;_m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6t0-u~  
    } )8244;  
} ; *^WY+DV  
017(I:V?(:  
=w#sCy  
同样还可以申明一个binary_op _1sjsGp>  
/#]4lFk:h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x*}*0).  
class binary_op : public Rettype `N,q~@gL  
  { 1TIP23:  
    Left l; d#OE) ,`  
Right r; d_r1 }+ao  
public : ^7zXi xp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 54geU?p0  
x,~ys4  
template < typename T > =yy7P[D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5[\LQtM  
      { qL 0{w7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J<'7z%2w  
    } N-Jp; D  
teDO,$  
    template < typename T1, typename T2 > {WYHT6Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z:+fiJB_  
      { gWZzOH*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ce%fz~*b  
    } 4a6WQVS  
} ; 0Ia8x?80V  
X$4MpXx  
p\&Lbuzv  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'K:zW>l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q%H#04Yh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lMN3;}K  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 r: :LQ$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6_#:LFke  
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。。。 =iEQE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `r$c53|<u  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +LEU|#  
下面是修改过的unary_op 2xEG s Q  
oTjsiXS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;xKPa6`E  
class unary_op WU" Lu  
  { ha -KfkPFE  
Left l; )rce%j7  
  8U$(9X  
public : ]g0h7q)79  
(aQNe{D#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} },W<1*|  
<RFT W}f!  
template < typename T > zZ11J0UI  
  struct result_1 ^zs]cFN#%  
  { `Zm- F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F CbU> 1R  
} ; dQkp &.  
Q Jnji  
template < typename T1, typename T2 > dhAkD-Lh  
  struct result_2 -{tB&V~+v  
  { HT: p'Yyi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *sPG,6>  
} ; j0F'I*Z3  
P nxxW?  
template < typename T1, typename T2 > ff3HR+%M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0:SR29(p1  
  { 3cH`>#c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (Q/Kp*a  
} $0OWPC1  
mTsl"A>  
template < typename T > X-$\DXRIo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M ~uX!bDH  
  { ?;dfA/  
  return OpClass::execute(lt(t)); `7))[._  
} tU :,s^E"#  
fZH";_"1  
} ; k-`5T mW  
ZI0C%c.~  
t;?TXAA  
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 6hvmp  
好啦,现在才真正完美了。 42Vz6 k:  
现在在picker里面就可以这么添加了: <.HDv:  
q|N/vkqPz  
template < typename Right > ,8vqzI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pFZ2(b&  
  { 2Y`C\u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OK6c"*<z  
} #w *]`5 T  
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。 .-[d6Pnw  
ha%3%O8Z  
mK>c+ u)  
_?+gfi+  
4 )U,A~ !  
十. bind ycr\vn t  
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。 T/$6ov+K  
先来分析一下一段例子 Z^ e?V7q  
%v_w"2x;  
 @o g&l;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JQp::,g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,vnHEY&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4%]wd}'#Un  
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。 bc{ {a  
我们来写个简单的。 EC]b]'._  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #:5vN-9?  
对于函数对象类的版本: 0)?.rthk4S  
kp4(_T7R  
template < typename Func > =y>g:}G7  
struct functor_trait 0CTUcVM#9  
  { E[Rd= /P6  
typedef typename Func::result_type result_type; sUki|lP  
} ; "/O`#Do/  
对于无参数函数的版本: h)MU^aP  
,hV}wK!  
template < typename Ret > heAbxs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,xJ1\_GI`  
  { ~ e4Pj`?=K  
typedef Ret result_type; j> ?0Y  
} ; giDe  
对于单参数函数的版本: n&`=.[+A  
SG)hrd  
template < typename Ret, typename V1 > v`Iw:?)%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %DKQ   
  { 5c W2  
typedef Ret result_type; "i}?jf {a  
} ; Wd R~  
对于双参数函数的版本: Q|O! cEW/  
|Zn |?#F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $eI=5   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Fk(+S:{yQ  
  { D(m2^\O[  
typedef Ret result_type; <ah!!  
} ; R`_RcHY:  
等等。。。 YCWt%a*I'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {NS6y\,  
ep<O?7@j-G  
template < typename Func > ["N)=d|LS  
struct func_return Td7=La0   
  { :dZq!1~t  
template < typename T > +8rG Stv  
  struct result_1 ";&5@H|  
  { \KGi54&Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sI@y)z  
} ; 4l7FV<g  
zJ*|tw4  
template < typename T1, typename T2 >  u Z(vf  
  struct result_2 rfl-(_3  
  { @-7h}2P Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )YB @6TiD  
} ; 6eUM[C.  
} ; {GTOHJ2  
E>bK-jG  
bpQ5B'9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #`1@4,iC  
s bxOnw P\  
template < typename Func, typename aPicker > tML[~AZh  
class binder_1 #i8] f{  
  { ] BJ]  
Func fn; ~w&_l57  
aPicker pk; 8: x{  
public : Q*W`mFul  
)YP"\E  
template < typename T > jO|D# nC  
  struct result_1 C6$F.v  
  { aCq ) hR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |6M:JI8  
} ; u@;6r"8q  
Y [hTO.LF  
template < typename T1, typename T2 > yBd#*3K1  
  struct result_2 U]aH4 N  
  { K>"]*#aBv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GW]b[l  
} ; }# ~DX!Sj  
x*Lm{c5+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u~WE} VC  
Ik4FVL8~  
template < typename T > 4\cJ}p}LZ{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |wnXBKV(  
  { )} I>"n  
  return fn(pk(t)); mHm"QBa!  
} q0Hor   
template < typename T1, typename T2 > 0gR!W3dh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D*Cn!v$  
  { tp6-j`7u  
  return fn(pk(t1, t2)); <B }4}-}  
}  !e+^}s  
} ; X ^ ?M4  
M<4tjVQ6  
$jpAnZR- /  
一目了然不是么? {0&'XA=j  
最后实现bind :y>$N(.8f  
z1-JoZ  
TqvgCk-  
template < typename Func, typename aPicker > [>rX/a%c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x&ngCB@O  
  { pj~Ao+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +"u6+[E  
} aBBTcN%'  
}mZ sK>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F5hOKUjv  
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。 NrHh(:  
bJ~@ k,'  
十一. phoenix gc ce]QS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _iJ8*v 8A  
lg9`Z>?  
for_each(v.begin(), v.end(), 9S .J%*F7  
( sQ4~oZZ  
do_ {^Y0kvnd  
[ *!~jHy8F  
  cout << _1 <<   " , " O&]P u5  
] ,?'":T1[  
.while_( -- _1), cZ<@1I5QK  
cout << var( " \n " ) D2060ze  
) 9r5<A!1#L  
); ]*M VVzF  
f  _ O  
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: ckglDhC  
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 5._=m"Pl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Id<3'ky<N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 55mDLiA  
1ymq7F(2  
F$|Ec9  
template < typename Cond, typename Actor > eJ=K*t|  
class do_while /^m3?q[a  
  { _o'3v=5T  
Cond cd; =b{!p|  
Actor act; W=[.. d  
public : /C'dW  
template < typename T > e >OYJd0s  
  struct result_1 mYE8]4  
  { U{)|z-n  
  typedef int result_type; BEm~o#D  
} ; I^CKq?V?:  
K+`$*vS~ws  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XOdkfmc+s'  
v>4kF _N  
template < typename T > ]0 g$3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v0d<P2ix  
  { C6!P8qX  
  do B!;qz[]I  
    { AP2BND9  
  act(t); cAL*Md8+  
  } "TLY:V  
  while (cd(t)); n#NE.ap$&,  
  return   0 ; ?HsQ417.H  
} ]]InD N  
} ; 7AOjlC9R}  
2I!L+j_  
K F:W:8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). , :10  
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。 Ja*k |Rz~  
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。 'K"7Tex  
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。 jRCf!RO  
下面就是产生这个functor的类: tH}$j  
_:ORu Vk  
5UTIGla  
template < typename Actor > o:.6{+|N  
class do_while_actor HxH.=M8S_  
  { m9&MTR D\  
Actor act; #VLO6  
public : RfZZqe U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G;'=#c ^  
_(TYR*  
template < typename Cond > SviGLv;oR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #nzVgV]  
} ;  .L vg $d  
bsn.HT"5  
qMA K"%x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DaK2P;WP  
最后,是那个do_ PCx] >&  
|, Lp1  
a9w1Z4  
class do_while_invoker w<4,;FFlZ/  
  { Gx$rk<;ZW  
public : oD0N<Ln}  
template < typename Actor > #U=}Pv~wM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gmU0/z3&  
  { Gp PlO]  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]h`<E~  
} k *#fN(_  
} do_; z1WF@ Ej  
Hf ]w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _ i-(` 5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IIrXI8'}  
最后来说说怎么处理break和continue '/h~O@Rw  
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。 S>'S4MJE`  
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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