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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Rp<Xu6r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 & aLR'*]6  
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, v[|iuOU  
9]YmP8  
n)=&=Uj`f  
\D[BRE+  
  class filler vB Jva8;Q  
  { QAJ>93  
public : @KpzxcEoO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l1:j/[B=  
} ; T#BOrT>V  
14&EdTG.  
{0LdLRNZ  
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: aH$~':[93  
:qZ^<3+:  
drZw#b  
f*5"Jh@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9BY b{<0tS  
UB1/FM4~  
W#wM PsB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <h}?0NA4  
5[R}MhLZ  
TB[vpTC9)  
NWpRzh8$u  
二. 战前分析 j>T''T f  
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。 i!HGM=f  
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 Lf-8G5G  
#SXXYh-e  
4|e#b(!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ov|j{}=L=9  
  /* --------------------------------------------- */ ]@P*&FRcZ  
vector < int *> vp( 10 ); DEs?xl]zO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4mAtYm  
/* --------------------------------------------- */ %G@aZWk Sa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @$*c0 . |z  
/* --------------------------------------------- */ a9I8W Q   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); meL'toaJdQ  
  /* --------------------------------------------- */ "+WR[-n>\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !eq]V9  
/* --------------------------------------------- */ ,J^Op   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .3&m:P8zV  
;H=6u  
2ya`2 m  
st2>e1vg  
看了之后,我们可以思考一些问题: e&5K]W0{  
1._1, _2是什么? (wfg84  
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。 p\WUk@4  
2._1 = 1是在做什么? 7S`H?},sR  
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。 qcot T\rq  
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。 a#IJ<^[8  
U)!AH^{32  
8if"U xV(  
三. 动工 F"=MU8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,54<U~Lg:  
Wg%-m%7O  
GN<I|mGLJK  
8z CAy@u  
template < typename T > hF~B&^dd.  
class assignment ]| y H8m  
  { twtDyo(\  
T value; $ZU(bEUOG  
public : H1[aNwLr  
assignment( const T & v) : value(v) {} Vk (bU=w  
template < typename T2 > agYK aM1N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,7(/Il9  
} ; `O{Uz?#*x  
<@A^C$g  
"!tB";n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Mb>XM7}PU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ="DgrH  
ttnXEF  
ge[i&,.&z  
?5Fj]Bk]  
  class holder ["}A#cO652  
  { Cf7\>U->  
public : M\&~Dmd  
template < typename T > UjaC( c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |DW'RopM  
  { OK\%cq/U  
  return assignment < T > (t); A 5 X+Z  
} 8j}m\^si  
} ; wM)w[  
h+UscdU l  
|pqpF?h5|  
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: k)py\  
`<zb  
  static holder _1; .F2nF8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {nefS\#{  
.6 NSt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =T)2wcXBB  
而不用手动写一个函数对象。 lt4jnV2"a  
fn OkH  
^wa9zs2s;/  
<k](s  
四. 问题分析 0EOX@;}  
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。 q4i8Sp>  
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。 j6vZ{Fx;w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $:[BB ,$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0*?XQV@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >!1f`  
s8[9YfuW  
五. 问题1:一致性 4C%>/*%8>  
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?| ?+5{HFx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I_G>W3  
iyYY)roB  
struct holder A#X.c=  
  { *BsDHq-F~  
  // C|\^uR0  
  template < typename T > d~jtWd|?  
T &   operator ()( const T & r) const aT#{t {gkA  
  { Db=>7@h3C  
  return (T & )r; S=,1} XZ  
} $ud>Z;X=P  
} ; 1gm/{w6O  
O&w3@9KJ?  
这样的话assignment也必须相应改动: l;*lPRoW,  
1bg@[YN!;  
template < typename Left, typename Right > @$d\5Q(G  
class assignment AvE^ F1  
  { 8(5E<&JP  
Left l; `^L<db^A  
Right r; I#t9aR+&  
public : H ?j-=Zka  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9>3Ltnn0  
template < typename T2 > eCIRt/ uA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } npcBpGL{  
} ; D?}m h1#  
yvWzc uL#  
同时,holder的operator=也需要改动: 0DB<hpC:5  
BhW]Oq&  
template < typename T > |Xm4(FN\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T[h}A"yK;  
  { -\'.JA_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]ZGvRA&  
} 0ITA3v8{  
$&=;9="  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &n]Z1e}5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rtL9c w5  
f=_?<I{  
return l(rhs) = r; C.eV|rc@T  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 cm@oun  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1LE^dS^V  
*OOa)P{^D  
template < typename Tp > .8qzU47E  
class constant_t 5V nr"d  
  { RO$ @>vL  
  const Tp t; ( ssH=a  
public : :+ 9Ft>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8U2 wH  
template < typename T > V> a3V'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {<}I9D5  
  { CDW(qq-zD  
  return t; ]2\2/~l  
} 39T&c85  
} ; ys[i`~$  
|<3Q+EB^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K;y\[2;}e,  
下面就可以修改holder的operator=了 b6!Q!:GO&  
J4Z<Yt/  
template < typename T > k[ffs}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?Y0$X>nm  
  { x|v[Dxf]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }8V;s-1  
} =*:[(Py1  
ccN&h  
同时也要修改assignment的operator() ay:\P.`5)  
m>uI\OY{n  
template < typename T2 > 0^!,[oh6*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U.pr} hq  
现在代码看起来就很一致了。 @0UwI%.  
2>MP:yY;K  
六. 问题2:链式操作 Eo { 1y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XuFm4DEJ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }U?gKlLg  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p21=$?k!;  
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。 krr-ZiK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mU?&\w=v$  
SJ@8[n.x  
template < typename T > yToT7 X7F7  
struct result_1 e1`)3-f  
  { ;ad9{":J#B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4('0f:9z+  
} ; k\Z;Cmh>  
neB.Wu~WH  
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: +2V%'{:  
5gc:Y`7t  
template < typename T > ]O[+c*|w  
struct   ref Q_dXRBv=n  
  { ^i`3cCFB<  
typedef T & reference; o}mhy`}  
} ; e<L 9k}c  
template < typename T > w~Tq|kU[  
struct   ref < T &> ZM-/n>  
  { f $.\o  
typedef T & reference; Gh$y#0qr  
} ; [L*[j.r7[  
3Y1TQ;i,wQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c<+g|@A#  
r>@ B+Xi  
template < typename T > c ?p0#3%L#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1%SJ1oY  
  { %;=IMMK  
  return l(t) = r(t); Imh2~rw;  
} PUQ_w  
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。 =#.8$oa^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %)<oX9E  
OUlxeo/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _o&,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P;L)1 g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (s V]UGrZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j#LV7@H.e?  
最后的布局是: D y`W5_xSz  
                Add vy{rwZ$  
              /   \ x%IXwP0  
            Divide   5 5A2Y'ms,/  
            /   \ oN&rq6eN  
          _1     3 o7c%\v[  
似乎一切都解决了?不。 @H3s2|  
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。 }{#;;5KrB  
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。 ONr?.MJ6j  
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: :>tF_6  
~zE 1'  
template < typename Right > *c~'0|r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3P+4S|@q(4  
Right & rt) const 3xmiX{1e  
  { r%Q8)nEo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hkmTpH1<M  
} r+[#%%}ea  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ="5k\1W1M  
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。 r/N[7 *i  
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。 |aI|yq)  
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。 IL+#ynC  
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。 4DQ07w  
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? +X* F<6mZ  
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: ' D)1ka.  
K)Df}fVOc  
template < class Action > CU#L *kz  
class picker : public Action 27Kc -rcB  
  { zK ' _e&*  
public : Xmf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $n=W2WJ6f  
  // all the operator overloaded U,%s;  
} ; ++Rdv0~  
M&|sR+$^  
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=eT^?v  
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: ?VMi!-POE  
G zJ9N`  
template < typename Right > ;H7EB`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q5:0&:m$4$  
  { wo7N7R5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8~&F/C*  
} 6pM"h5hA  
W\I$`gyC/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W;3 R;  
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。 1?D8|<  
{&\J)oZ  
template < typename T >   struct picker_maker &K9VEMCEX  
  { ".~Mm F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5z9r S<  
} ; T!m42EvIvE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $\0cJCQ3  
  { jHkyF`<+  
typedef picker < T > result; fap|SMGt  
} ; 9l]UE0yTL/  
v?Z'[l  
下面总的结构就有了: i>ESEmb-  
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。 >VRo|o<D  
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。 g)=V#Bglv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4'+d"Ok  
至此链式操作完美实现。 T4V[R N  
96.IuwL*.s  
SjZd0H0  
七. 问题3 C $]5l; `  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 U -Af7qO  
K:}h\ In  
template < typename T1, typename T2 > vqrBRlZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M*g2VyZ  
  { i:l80 GK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Mq+viU&   
} :@:g*w2K  
QT`fix{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: pu\b`3C(  
#D!$~ h&i  
template < typename T1, typename T2 > ?~F]@2)5w  
struct result_2 2"T8^r|U  
  { 98D{{j92  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X?KGb{  
} ; Y h^WTysBn  
2B6^ ]pSk  
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? EG F:xl  
这个差事就留给了holder自己。 aj&\CJ  
    @;||p eU  
1k!D0f3qb  
template < int Order > h=X7,2/<  
class holder; 5T!&r  
template <> -6u H.  
class holder < 1 > 1t0b Uf;(M  
  { i{<8 hLO  
public : ! a86iHU  
template < typename T > =L:[cIRrT;  
  struct result_1 Ly^E& ,)  
  { X32RZ9y  
  typedef T & result; 5\uNEs$T  
} ; *}+R{  
template < typename T1, typename T2 > FpP\-+Sl  
  struct result_2 ,)Yao;Cvd  
  { 5?^]1P_  
  typedef T1 & result; 0w^jls  
} ; I|$'Q$m~  
template < typename T > WEno+Z~=1'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zk wJ.SuU  
  { 'g. :MQ8  
  return (T & )r; uEBQoP2  
} Xyb8u})p'  
template < typename T1, typename T2 > K3La9O)>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +nU',E  
  { |c<XSX?ir  
  return (T1 & )r1; CKJAZ2  
} 4#TnXxL  
} ; #o"tMh!f  
J09*v )L  
template <> w(aUEWYL  
class holder < 2 > wUbmzP.  
  { wh9L(0  
public : H( MB5  
template < typename T > #X4LLS]VV  
  struct result_1 Q%rVo4M#2  
  { ,xYg  
  typedef T & result; 2q12y Y f  
} ; N0]z/}hd@  
template < typename T1, typename T2 > &q.)2o#Q.  
  struct result_2 O ,l\e 3;  
  { &u&2D$K,tp  
  typedef T2 & result; @v"T~6M  
} ; H1Q''$}Z.  
template < typename T > Mk<m6E$L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FSv1X  
  { cS4xe(n8  
  return (T & )r;  1U  
} tzZ|S<e6=\  
template < typename T1, typename T2 > 7Ez}k}aR<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e "_&z# 2_  
  { bS,etd  
  return (T2 & )r2;  KvGbDG  
} |n)<4%i8J  
} ; <Uf|PFVj$  
Ks|gL#)*Ku  
-H4PRCDH  
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> >。 JW-|<CJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X!o@f$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "=FIFf  
anLbl#UV  
return l(i, j) = r(i, j); Q< dba12  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *JwFD^<j  
av$  
  return ( int & )i; t`uc3ta"9  
  return ( int & )j; wtq,`'B  
最后执行i = j; }lH;[+u3  
可见,参数被正确的选择了。 c$/<l5Uw  
{JTmP`&l  
>)4.$#H  
hUBF/4s\  
_'&k#Q  
八. 中期总结 2,+d|1(4o  
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:  70{RDj6{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @#A!w;bz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T=.-Cl1A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g2A"1w<-AH  
m.!wsw  
jBS'g{y-!  
Ny]lvgu9X  
r-*l1([eW  
%Sc=_%6  
九. 简化 u9BjgK(M  
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。 f0OgK<.>T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'w:bs!  
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: CNq[4T'~A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S3QaYq"v  
  +-*/&|^等 1}`2\3,  
2. 返回引用。 rJX\6{V!_  
  =,各种复合赋值等 !F-sA: xq  
3. 返回固定类型。 _;#9!"&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gj)uy jct  
4. 原样返回。 * ]>])ms)  
  operator, 9+t =|  
5. 返回解引用的类型。  K,6OGsh  
  operator*(单目) C]M7GHe1q  
6. 返回地址。 &"xQ~05  
  operator&(单目) o7J{+V  
7. 下表访问返回类型。 E_]k>bf\  
  operator[] Xh`"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 loLKm]yV  
  operator<<和operator>> }Iip+URG  
,2,W^HJ  
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。 j|k @MfA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f'i6QMk\&  
v O PMgEI  
template < typename Left > !n:uiwh  
struct value_return ]b> pI;  
  { (ZS/@He  
template < typename T > wz h.$?~  
  struct result_1 - {0g#G  
  { 4Mi~1iZj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !M,h79NM  
} ; qZ&a76t  
/-><k,mL?  
template < typename T1, typename T2 > q P'[&h5Y  
  struct result_2 * O5:  
  { l!/!?^8|f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >GmN~"iJ  
} ; QTfu:m{  
} ; RvR:e|  
d[S#Duz<&  
%Sul4: D#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "U*5Z:8?9  
YroNpu]s  
下面我们来剥离functor中的operator() .x>HA^4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %OEq,Tb  
FZH-q!"^cK  
return l(t) op r(t) Ajg\aof0{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uS&LG#a  
return op l(t) 0`6),R'x  
return op l(t1, t2) rtus`A5p  
return l(t) op ![).zi+m  
return l(t1, t2) op +O4(a.  
return l(t)[r(t)] Ox~ 9_d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] viJJ e'\2  
`On3/gU|  
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: >IBTBh_ka  
单目: return f(l(t), r(t)); "9%q bM B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z,avQR&  
双目: return f(l(t)); /,LfA2^_j{  
return f(l(t1, t2)); o(zTNk5d  
下面就是f的实现,以operator/为例 i+1Qf  
.> wFztK  
struct meta_divide +v!v[qn  
  { Hsgy'X%om  
template < typename T1, typename T2 > TOrMXcn!/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0d";Hh:  
  { e62y  
  return t1 / t2; )@_ugW-j  
} +2Z#M  
} ; 6< >SHw  
6{8/P'@/Zz  
这个工作可以让宏来做: @+:4J_N  
%E  aE,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qm; BUG]  
template < typename T1, typename T2 > \ guE2THnz3D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,z[(k"  
以后可以直接用 #52NsVaT@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) St2Q7K5s{  
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 ?&xlT+JM  
(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。。。) ik IzhUWE  
{"jd_b&  
UGCox-W"  
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 r6MB"4xd  
Mi?}S6bp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +9C;<f  
class unary_op : public Rettype -bm,:Iy!  
  { \lW_f{X)  
    Left l; U!0E_J  
public : BGzO!s*@j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <sc\EK  
Ka.Nr@Rq*~  
template < typename T > q#'VJA:A5&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &[~[~m|  
      { q]XHa,"  
      return FuncType::execute(l(t)); wVE:X3Ei  
    } e#khl9j*bt  
]F+K|X9-  
    template < typename T1, typename T2 > sf)W~Lx 5a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :".w{0l@  
      { ]u0Jd#@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d;44;*D  
    } a:b^!H>#  
} ; M(2`2-/xh  
mW +tV1XjG  
.8(%4ejJ(  
同样还可以申明一个binary_op ;UpJ=?W  
:Eo8v$W\RB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > />F.Nsujy  
class binary_op : public Rettype ESv:1o`?n  
  { L/ fRF"V  
    Left l; VaJfD1zd1  
Right r; Onw24&  
public : c{VJ2NQ+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %t[K36,p  
)$_,?*fq:  
template < typename T > )*D'csGc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +v-LL*fa  
      { M _(2sq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o%qkqK1  
    } 7kd|K b(  
U0IE1_R  
    template < typename T1, typename T2 > u(2BQO7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7=3O^=Q ^Q  
      { hy!6g n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n|C|&  
    } o_rtH|ntX5  
} ; 6pm~sD  
&D*8l?A/1f  
9^\hmpP@D  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 N"1 QX6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q.ukY@L.'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4U{m7[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +*.1}r&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0Cq!\nzz  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  d1bhJK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 61|B]ei/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =~J fVozU  
下面是修改过的unary_op JO}?.4B  
,]q%/yxi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RUX8qT(Z  
class unary_op t3>$|}O]t  
  { VYigxhP7  
Left l; _l T0H u  
  7P*Z0%Q  
public : mPG7Zy$z  
lD3)TAW@o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7Ud'd<  
fnOIv#  
template < typename T > j)";:v  
  struct result_1 @|=UrKAN  
  { QptOQ3!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W>$BF[x!{  
} ; [pR)@$"k'  
"teyi"U+  
template < typename T1, typename T2 > [+Un ^gD  
  struct result_2 o(Kcs-W2  
  { 9-93aC.|}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ux_<d?p  
} ; GX5W^//}  
liD47}+  
template < typename T1, typename T2 > `xIh\q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tW(+xu36  
  { )eq}MaW+j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H&K3"Ulw  
} 85hQk+Bu4  
0x71%=4H^x  
template < typename T > y ||@?Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " 5|\X<f  
  { t'aSF{%  
  return OpClass::execute(lt(t)); "kr,x3 =  
} vgo{]:Aj{  
Mz\yPT;Y  
} ; PG"@A  
^aptLJF  
D'n7&Y  
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 WW6yFriuW  
好啦,现在才真正完美了。 ~S;!T  
现在在picker里面就可以这么添加了: Lzz) n%y5  
}4vjKSV  
template < typename Right > `:4MMr91  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 50,Y  
  { O9*p0%ug  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `p1DaV  
} :x+ig5  
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。 \xeVDKJH+n  
&57U? oY  
^ $wJi9D6  
 "l2bx  
]#5^&w)'  
十. bind 5[<F_"x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 OpqNEo\  
先来分析一下一段例子 N8 M'0i?  
tN}c0'H  
lM+ xU;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {_7Hz,2U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \k4pK &b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |z+9km7,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kO+s+ 55  
我们来写个简单的。 %YCd%lAe,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VF= Z`  
对于函数对象类的版本: CO'ar,  
-5xCQJ[  
template < typename Func > xD0NZ~w%  
struct functor_trait H/`G  
  { a[i>;0  
typedef typename Func::result_type result_type; Xl?YB Z}  
} ; agW9Go_F[  
对于无参数函数的版本: >HIt}Zh  
r`[B@  
template < typename Ret > 0\wiam-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B kV(81"C  
  { jN{Zw*  
typedef Ret result_type; 0d`5Gy_D%  
} ; M8zE3;5  
对于单参数函数的版本: gD1+]am  
j8c6[ih  
template < typename Ret, typename V1 > 3I\m,Ob  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [?I/Uo8  
  { Vrg3{@$  
typedef Ret result_type; JT#7yetk'  
} ; B0"0_n7-  
对于双参数函数的版本: O%VA)<  
'z-D%sCA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h"8QeX:((  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VWD.J  
  { CrO`=\  
typedef Ret result_type; ]hKgA~;  
} ; 6}STp_x  
等等。。。 C d|W#.6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %wtXo BJ  
zHqhl}  
template < typename Func > rg*^w!   
struct func_return ? rQc<;b  
  { Q)T+r~#2B  
template < typename T > /yp/9r@T0  
  struct result_1 ssT@<Tk^4  
  { n. I2$._(b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &M= 3{[  
} ; EIPnm%{1  
c"qPTjY  
template < typename T1, typename T2 > 6+)x7g1PL  
  struct result_2 shNE~TA  
  { k{{hZ/om  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p_9g|B0D  
} ; lZvS0JS  
} ; }+_9"YQ:  
{( dP  
44j,,k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]<q'U> N  
7dHIW!OA  
template < typename Func, typename aPicker > W6M jQ%f  
class binder_1 vs\|rLa  
  { jOv~!7T  
Func fn; H@4/#V|Uy  
aPicker pk; [n!x&f8Xh  
public : E#a ZvE  
=R2l3-HA=  
template < typename T > DU`v J2  
  struct result_1 'QnW9EHLF  
  { |e+aZ%g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BtID;^D z  
} ; M2L0c?  
+nzTxpcP@K  
template < typename T1, typename T2 > !%V*UR9  
  struct result_2 1xIFvXru  
  { <uC<GDO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~ttKI4  
} ; wcl!S{  
8UYJye8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j)BQMtt&U  
_<3r'Y,  
template < typename T > fQ1 0O(`g,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j<@fT ewZ  
  { W.p66IQwL&  
  return fn(pk(t)); U&s(1~e\  
} {IrJLlq  
template < typename T1, typename T2 > 7~D`b1||  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Wn "3 ]  
  { 4]]b1^vVj  
  return fn(pk(t1, t2)); jP7w6sk E  
} wM0E%6 P  
} ; &#Wkww&Y  
Bqp&2zg)@  
w0X$rl1  
一目了然不是么? > R#9\/s  
最后实现bind Stt* 1gT  
MorW\7-}  
IX?@~'  
template < typename Func, typename aPicker > egbb1+tY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L*v93;|s  
  { 9[Y*k^.!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O[L\T  
} #]igB9Cf)w  
&jFKc0\i@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z<I[vp6{  
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。 HI z9s4Y_  
7fUi?41XA  
十一. phoenix I IYLA(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AsD1-$  
$=lJG(2%  
for_each(v.begin(), v.end(), UFos E|r:  
( +*<K"H|,  
do_ 1aVgwAI  
[ ThbP;CzI#  
  cout << _1 <<   " , " (%.</|u  
] EtJD'&  
.while_( -- _1), F-$Kv-f  
cout << var( " \n " ) 48;~bVr}  
) 6S)$3Is  
); `TOX1cmw  
NPP3 (3C  
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: +H[Q~P8'[  
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 Bg5;Q)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %@o&*pF^,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C9GU6Ao  
tjt=N\;  
/m;O;2"  
template < typename Cond, typename Actor > % 6"o8  
class do_while 2}597Hb   
  {  H RWZ0 '  
Cond cd; juR  
Actor act; jzT;,4poy  
public : K7+^Yv\YQx  
template < typename T > "i}Z(_7yr  
  struct result_1 t ]71  
  { [9w, WJL  
  typedef int result_type; < rv1IJ  
} ; j\nE8WH  
 Pb*q;9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s8{-c^G:R  
UP5%C;  
template < typename T > ^GrNfB[Qu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xu`d`!Tx  
  { Vvx a.B  
  do 'T6B_9GQ8  
    { t CkoYrvT  
  act(t); kqQphKkL  
  } B #;s(O  
  while (cd(t));  xh=FkY&d  
  return   0 ; C:WtCAm(  
} >aX:gN  
} ; 3KDu!w@  
>t2]Ssi(  
M^Q&A R'F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,HQ1C8  
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。 ^u=PdBY  
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。 2LtU;}7s  
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。 $,p.=j;P  
下面就是产生这个functor的类: S83]O!w0  
*;>V2!N=U  
nomu$|I  
template < typename Actor > []^PJ  
class do_while_actor fma tc#G  
  { WT;.>F  
Actor act; XCKY xv&  
public : cw*(L5b u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *pDXcURw  
cr2{sGn|  
template < typename Cond > )i},@T8[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f_^ix  
} ; ;bUJ+6f:  
*2w_oKE'+5  
de*,MkZN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (YaOh^T:|  
最后,是那个do_ L3-<Kop  
1v>  
p_D on3  
class do_while_invoker Y8x(#qp,  
  { hWl""66+5  
public : $71i+h]_  
template < typename Actor > zpBBnlq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !"Z."fm*  
  { 2&zn^\%"  
  return do_while_actor < Actor > (act); & y#y>([~  
} 9_g>BI;"8  
} do_; -wPuml!hZ|  
S7@ZtFf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GGFar\ EzW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !7kAJG g  
最后来说说怎么处理break和continue :Vu7,o  
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。 R^mu%dw)(%  
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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