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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (^OC%pc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0a;F X0S&  
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, "9Fv!*<-W  
,C12SM*@  
(V |q\XS  
Yv`1ySR  
  class filler ]H@uuPT!  
  { (Gb{ckzs  
public : XajY'+DIsz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Jv$2wH  
} ; Sv]"Y/N  
Z( clw  
N`mC_)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =P+wp{?AN|  
cH8H)55F  
0eu$ oel-  
V:$ 1o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -wHGi  
uX 5B>32  
 x+j/v5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r?{LQWP>e  
Mh@ylp+q  
| r*1.V(  
r -DD*'R  
二. 战前分析 4xC6#:8  
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。 !P3tTL!*L  
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 peP:5WB  
jI pcMN<  
6(;[ov1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p<.!::*%(  
  /* --------------------------------------------- */ OaVL NA^{  
vector < int *> vp( 10 ); <@2?2l+`X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 53#5p;k  
/* --------------------------------------------- */ 63\>MQcLy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YH6 K-}  
/* --------------------------------------------- */ y"n~ET}e7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3uiitjA]  
  /* --------------------------------------------- */ M)It(K8R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @n y{.s+  
/* --------------------------------------------- */ D}=i tu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -cS4B//IK8  
(>% Vj  
lIT2 AFX+  
7VD7di=D  
看了之后,我们可以思考一些问题: HAOrwJFqU  
1._1, _2是什么? m=b+V#4i(  
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。 JQv ZTwSI  
2._1 = 1是在做什么? &?6 ~v  
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。 6#-; ,2i  
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。 &~6O;}\  
9d|7#)a;  
;:YjgZ:+Q]  
三. 动工 ZI*A0_;L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lY8Qy2k|  
/60=N `i  
v\T1,Z@N^  
X=}0+W  
template < typename T > Z%d4V<fn  
class assignment ) x $Vy=  
  { / S^m!{  
T value; ?-p aM5Q+  
public : <GlV!y  
assignment( const T & v) : value(v) {} %&S]cEw  
template < typename T2 > 6@36 1f[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U9%nku4  
} ; alD|-{Bf  
|/ 7's'  
z{_Vn(Kg   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T+( A7Qrx%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FC .-u"V  
OF}_RGKg3  
TW? MS em  
)W3l{T(  
  class holder a];i4lt(c  
  { vUExS Z^  
public : O\{_)L  
template < typename T > zL}DLfy>R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uU"s50m  
  { 6!m#_z8qG3  
  return assignment < T > (t); f2XD^:Gc  
} e;\c=J,eE  
} ; Wx`IEPsVbk  
S'fq/`2g6  
?Cl"jcQ*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: N_}Im>;!  
!I$RE?7eY  
  static holder _1; Sv",E@!f  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 At:C4>HE@  
x=+H@YO\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !9Ni[8&Fg0  
而不用手动写一个函数对象。 @1X1E 2:  
[# H8Mb+7  
D]y.!D{l2  
9a,CiH%@  
四. 问题分析 VUhu"h@w%  
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。 2sq<"TlQXI  
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。 C*zdHzMj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s_Gp +-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6YbSzx` ?k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I>|?B( F  
j(N9%/4u  
五. 问题1:一致性 81 C?U5  
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?| ]C^*C|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yIP IA%dJ  
6FAP *V;  
struct holder /zAx`H  
  { \|s/_35(  
  // :a`m9s 4  
  template < typename T > `UPmr50Wq  
T &   operator ()( const T & r) const ; #  
  { B 8,{jwB  
  return (T & )r; 4,8 =[  
} j'cS_R  
} ; 1NJ|%+I  
%&NK|M+n  
这样的话assignment也必须相应改动: ^hJ ,1{o  
efm<bJB2  
template < typename Left, typename Right > 0cVXUTJ|W  
class assignment K>~l6  
  { S6I8zk)Z4  
Left l; P@ u%{  
Right r; NmXTk+,L#  
public : oyY,uB.|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s:{%1/  
template < typename T2 > *a4eL [  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } igCtq!.a  
} ; %kT:"j(xW  
~I74'  
同时,holder的operator=也需要改动: :}-[%LSV  
nz+KA\iW  
template < typename T > S{06bLXU"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  73X]|fy  
  { 4B 6Aw?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Dz /MSl  
} 8X5XwFf}  
#(G&%I A|;  
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。 ^TGHWCK!t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lw{|~m5`  
c+c^F/  
return l(rhs) = r; Uyh#g^r  
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。 VdgPb (  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7BnP,Nd"W  
{DR+sE  
template < typename Tp > 3lqhjA  
class constant_t X"sN~Q.0  
  { ~gD'up@$/  
  const Tp t; V8/o@I{U[  
public : nEYJ?_55  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [z9i v~  
template < typename T > _!ed.h.r:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OZD/t(4?6s  
  { pOXEM1"2A  
  return t; qZ.\GHS  
} Pa*yo:U'h  
} ; `y(3:##p  
n1|%xQBU@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kW9STN  
下面就可以修改holder的operator=了 g`1i[Iu2  
N C& 1l]  
template < typename T > 4$rO,W/&0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =/;(qy9.-R  
  { Q\Eq(2p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @{G(.S  
} l;ugrAo?  
!ibp/:x  
同时也要修改assignment的operator() e;$s{CNo  
xnTky1zq  
template < typename T2 > N Jf''e3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7pNh|#Uv'  
现在代码看起来就很一致了。 h7{W-AtM7_  
G[mYx[BTz  
六. 问题2:链式操作 6=FuH@Q&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3 V<8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 R;%iu0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9/Ls3U?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 P-C_sj A7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F&Gb[Q&a8  
/"U<0jot  
template < typename T > B4?P"|  
struct result_1 K"D9.%7  
  { >_o_&;=`v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Kt-@a%O0  
} ; <Aa%Uwpc  
Je'$V%{E  
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: KK?}`o  
?$?Ni)Z  
template < typename T > eP)RP6ON{  
struct   ref *QLbrR  
  { .*Z]0~ &|  
typedef T & reference; Pz?O_@Ln  
} ; A 6d+RAx  
template < typename T > *\/UT  
struct   ref < T &> B?]^}r  
  { `?)i/jko"  
typedef T & reference; 1DX=\BWp  
} ; TS;MGi0`}  
y~\z_') <>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B\6\QQ;rUo  
hE;  
template < typename T > pJmn;XbME  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \%)p7PNY  
  { ojaZC,}  
  return l(t) = r(t); B\Uj  
} gP} M\3-O  
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。 ,T]okN5uI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f-Sb:O!V  
5b&'gd^d  
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 30<^0J.1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bV"0}|A~K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :KQ<rLd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uwbj`lpf  
最后的布局是: 7"gy\_M  
                Add M*x_1h5n  
              /   \ 'F@'4[uda  
            Divide   5 Mqq7;w@(J  
            /   \ OlP#|x*  
          _1     3 }} IvZG&  
似乎一切都解决了?不。 Nz m 7E]  
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。 %bAv.'C  
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。 \t}!Dr+yN  
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: bNXT*HOZb3  
`18G 5R  
template < typename Right > /h_BF\VBs  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n@*NQ`(_  
Right & rt) const [P^ .=F  
  { aJub("  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xHf l>C'  
} noacnQ_I$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YcIk{_N3  
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。 /t816,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。 t ({:TQ  
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。 nF)|oA   
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。 \=.iM?T  
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? )0NA*<Q+.  
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: us/x.qPy2  
n04Zji(F@  
template < class Action > 7y:J@fh<  
class picker : public Action 5[0n'uH  
  { wL:3RZB  
public : 8^O|Aa$IF:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4Y Kb~1qkk  
  // all the operator overloaded YYhRdU/g  
} ; GSypdEBj+w  
$Q62 7  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Mq$e5&/  
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: BsxQW`>^y  
f;QWlh"9  
template < typename Right > NbSwn}e_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =x=#Etj|  
  { |S/nq_g]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =l {>-`:  
} 5{{u #W%=  
%KqXtc`O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ra.<D.  
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。 <CeDIX t  
aaLT%  
template < typename T >   struct picker_maker IXg0g<JZ  
  { @@+\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y6$5meh.T  
} ; "S1+mSW>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 18F7;d N8  
  { g,\<fY+ 4  
typedef picker < T > result; ?L'ijzP  
} ; 2nk}'HBe  
pm^[ve  
下面总的结构就有了: NKO5c?ds  
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。 k5|h8%h8  
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。 ]  OR ]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A07FjT5w8  
至此链式操作完美实现。 9"&HxyOfX  
z[l17+v  
;+cZS=  
七. 问题3 w J; y4  
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。 kZfO`BVL  
:h"Y>1P  
template < typename T1, typename T2 > ^ygN/a>rr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;l"z4>kt7  
  { q_JES4ofx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y8(g8RN  
} dKhDO`.s  
Y!}BmRLh2  
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: {R\"x|  
aabnlOVw  
template < typename T1, typename T2 > bq]af.o*  
struct result_2  R:-^,/1  
  { 0Bb amU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N_h)L`  
} ; 2UA h^i-^  
"|(+~8[  
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? n hS=t8H  
这个差事就留给了holder自己。 |K7JU^"OQ  
    <Xv]Ih?@f`  
hK?uGt d?  
template < int Order > `G,\=c~{A  
class holder; y~jTI[kS  
template <> L=?Yc*vg  
class holder < 1 > }m(u o T~  
  { &*r YY\I  
public : &?v^xAr?B  
template < typename T > +!CG'qyN>  
  struct result_1 c[f  
  { EX=Q(}9F<  
  typedef T & result; u9_ Fjm}&  
} ; UJ2Tj+  
template < typename T1, typename T2 > g#W)EXUR  
  struct result_2 v~9PS2  
  { >}Za)  
  typedef T1 & result; y.HE3tH  
} ; ZF>zzi+@  
template < typename T > b1R%JY7/S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6l<q  
  { X*/j na"*  
  return (T & )r; ZU5hHah.t  
} 7jvf:#\LtL  
template < typename T1, typename T2 > }]'Z~5T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Quqts(Q)+  
  { C5$1K'X@  
  return (T1 & )r1; i.C+{QH  
} ULNU'6  
} ; >iDV8y  
`a*[@a#  
template <> $b QD{ {  
class holder < 2 > N[~ RWg  
  { )\8l6Gw  
public : $~75/  
template < typename T > 'D;v>r  
  struct result_1 :dc>\kUIv  
  { #"|</*% >  
  typedef T & result; \GO^2&g(  
} ; |L 11?{ K  
template < typename T1, typename T2 > nn5tOV}QE  
  struct result_2 eF823cH2x_  
  { *0^!%Y'/4  
  typedef T2 & result; T8bk\\Od  
} ; /PafIq  
template < typename T > ZBUEg7c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~xer ZQgc  
  { [Abq("9p\  
  return (T & )r; ZEYT17g]  
} &!SdO<agZ  
template < typename T1, typename T2 > p8aGM-+40W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <%Zg;]2H`  
  { -W38#_y/\  
  return (T2 & )r2; roSdcQTeT  
} z~\a]MB  
} ; ?%-VSL>$w=  
Up*1j:_O  
ND $m|V-C  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I]+xerVd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Wn6~x2LaV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aDce Ohfx  
6O"?wN%$  
return l(i, j) = r(i, j); jM]B\cvN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h8B:}_Cu  
_IYd^c  
  return ( int & )i; T#KF@8'-  
  return ( int & )j;  `S$zwot  
最后执行i = j; W6%\Zwav?)  
可见,参数被正确的选择了。 T5H[~b|9-  
T;!: A  
}-4@EC>  
zW.I7Z0^  
N1/)F k-z  
八. 中期总结 V{4=, Ax  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: I8~ .Vu2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g^ .g9"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @`t#Bi9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gCfAy=-,V  
m.!n|_}]  
mUSrCU_}  
9j<qi\SSI  
s2F<H#  
}.*"ezaZw  
九. 简化 Jy<hTd*q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 oHh~!#u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1 1Sflj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~C M%WvS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w(Jf;[o  
  +-*/&|^等 pV:;!+  
2. 返回引用。 E/+H~YzO  
  =,各种复合赋值等 T1$=0VSEa+  
3. 返回固定类型。 y#tuwzE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3<F\ 5|  
4. 原样返回。 .Z?@;2<l  
  operator, T<XGG_NOl  
5. 返回解引用的类型。 8k[=$Ro  
  operator*(单目) _C"=Hy{  
6. 返回地址。 C.]\4e  
  operator&(单目) 4gD;XNrV  
7. 下表访问返回类型。 :DWvH,{+&  
  operator[] |z.x M>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b-!+Q)  
  operator<<和operator>> _UP =zW  
c+S<U*  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 vX?MB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Lsu_ f'p0  
>%6a$r~@  
template < typename Left > ]cQYSN7!SY  
struct value_return ({&\~"  
  { Y6W#u iqk  
template < typename T > U)v){g3w)  
  struct result_1 96ydcJY0'  
  { @~p;.=1]F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y-#{v.|L  
} ; k]>1@t  
WzinEo{ f  
template < typename T1, typename T2 > 1F|e/h%^  
  struct result_2 #Sg< 9xsW  
  { [p Y1\$,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dMd2a4  
} ; b6(LoN.  
} ; h95a61a,Vy  
W0-KFo.'  
1 sJtkge:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wmV7g7t6  
O~P1d&:L  
下面我们来剥离functor中的operator() xxy (#j$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b?^CnMO  
U~CG(9  
return l(t) op r(t) WNnB s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u B~C8}  
return op l(t) )70i/%}7  
return op l(t1, t2) reP)&Fo  
return l(t) op VsU*yG a  
return l(t1, t2) op 'v^Zterr  
return l(t)[r(t)] dgEH]9j&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iVaCXXf'  
{u}d`%_.M  
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: =# /BCL7  
单目: return f(l(t), r(t)); tRZA`&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n=F|bW  
双目: return f(l(t)); l@W1b S  
return f(l(t1, t2)); *DDqa?gQb  
下面就是f的实现,以operator/为例 b}APD))*H!  
HpKF7oJ'N  
struct meta_divide cM?i _m  
  { F=g +R~F  
template < typename T1, typename T2 > n9H4~[JiC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ITssBB9  
  { w. c]   
  return t1 / t2; F`Ld WA  
} $-w&<U$E  
} ; "7z1V{ ;Y  
/_(q7:<ZF  
这个工作可以让宏来做: e)M)q!nG  
O3JBS^;V2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mVsghDESJ)  
template < typename T1, typename T2 > \ ` W} Bc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OF1fS\P<>  
以后可以直接用 af-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a(#aEbN?d  
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 <rn26Gfr  
(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。。。) zn)Kl%N^  
"?HDv WP=w  
"3;b,<0  
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 2kfX_RK  
)`z{T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,9.-A-Yw  
class unary_op : public Rettype }7HR<%< 7  
  { qdNt2SO  
    Left l; P1_ZGeom*  
public : S x0QPX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8! X K[zL  
5jey%)=  
template < typename T > o+0x1Ct3P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (#K u`  
      { $8{v_2C){  
      return FuncType::execute(l(t)); y[A%EMd  
    } Q!R eA{  
o6ag{Yp  
    template < typename T1, typename T2 > ;oM7H*W C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @%b&(x^UD  
      { TbQ5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y;"rJxHD  
    } @b3jO  
} ; cii! WCu  
5fvY#6;  
i"RBk%  
同样还可以申明一个binary_op g4f:K=5:  
o,gH*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8`B]UcL)  
class binary_op : public Rettype *Sw1b7l  
  { 7^FJ+gN8b  
    Left l; !v\ _<8  
Right r; ),rd7GB>  
public : RQO&F$R=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :~wU/dEEiz  
P*:9u>  
template < typename T > `G_k~ %  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;_6 CV  
      { u` L9Pj&v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iOrpr,@  
    } `Kb"`}`_vm  
] ^ s,  
    template < typename T1, typename T2 > :cA%lKg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,SG-{   
      { \'hZm%S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J^gElp  
    } v[XTH 2  
} ; _eZ*_H,\  
Ql]+,^kA@  
! _p(H  
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 chakp!S=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Vk:] aveW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .8dlf7* ,  
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。 &xLCq&j 1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  Op5S'  
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。。。 ?2nF1>1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x2h5,.K  
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) }8eu 9~   
下面是修改过的unary_op &rfl(&\oUi  
;hb_jW-0W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PHR:BiMZ  
class unary_op V.|#2gC]t  
  { _ K Ix7  
Left l; T*{nf  
  ZwOX ,D  
public : bnZ~jOHl  
d}^G790  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4GqwY"ja  
?:DUsg  
template < typename T > 8;v/b3  
  struct result_1 Wy.^1M/n>~  
  { @(W{_mw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; > e"vP W*[  
} ; UUR+PfY  
u3vM!  
template < typename T1, typename T2 > 9p4=iXfR  
  struct result_2 7CDp$7v2  
  { *O'`&J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6olJ7`*  
} ; Pr'Ij  
v}sk %f  
template < typename T1, typename T2 > svvl`|n%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M2!2 J  
  { i`^[_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YR-Ge  
} bPA >xAH  
@0 #JY:"  
template < typename T > CmxQb,Uls  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mlix^P  
  { iHKX#*  
  return OpClass::execute(lt(t)); y$y!{R@   
} R3|r` ~@@  
wl/1~!  
} ; %:}o\ _w  
3 =-V!E  
r (KAG"5  
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 g[Q+DT  
好啦,现在才真正完美了。 e!=~f%c<N  
现在在picker里面就可以这么添加了: <j}A=SDZ)  
He*c=^8k  
template < typename Right > $pJw p{kN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t.Yf8Gy  
  { (v}4,'dS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i]15g@  
} _=_<cg y1u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 T#.pi@PF>  
Ajm4q_  
B}+li1k  
Qs,4PPEg  
LYO2L1u)  
十. bind v>/_U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B!1h"K5.($  
先来分析一下一段例子 {s>V'+H(F  
'81c>qA  
SS6K7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} apgR[=Oy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]j0/.pG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $38)_{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N/78Ub  
我们来写个简单的。 tU0jFBB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .Ta(v3om%  
对于函数对象类的版本: mXs.@u/  
IU;a$  
template < typename Func > \V#fl  
struct functor_trait oA?EJ~%  
  { #z+?t  
typedef typename Func::result_type result_type; {zalfw{+  
} ; ' eh }t  
对于无参数函数的版本: a"&cm'\lL  
e'MW"uCP}  
template < typename Ret > VWc)AfKe  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Eh*(N(`  
  { jG{OLF6 !  
typedef Ret result_type; > f'aW  
} ;  ejc>  
对于单参数函数的版本: zGNmc7  
]\y]8v5(  
template < typename Ret, typename V1 > (H8JV1J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i1S cXKO  
  { [1nUq!uTm  
typedef Ret result_type; Mc&Fj1h5  
} ; J7Mbv2D  
对于双参数函数的版本: IN75zn*%  
Tje(hnN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -3u ;U,}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V8#NXU g<!  
  { oFGWI#]ts>  
typedef Ret result_type; >a&IFi,j  
} ; t.#ara{  
等等。。。 qOy0QZ#0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [ eb k u_  
L{rd',  
template < typename Func > GT<!e ]=6  
struct func_return /;kSa}"Q  
  { )<lQJ#L86a  
template < typename T > |`xM45  
  struct result_1 RO@=&3s  
  { hd]ts.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y,/i3^y#_  
} ; ]GO=8$Z  
l 0U23i  
template < typename T1, typename T2 > &$ud;r#  
  struct result_2 "8R &c}  
  { c]n"1YNm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fW[ .Q0  
} ; wr5v-_7r,  
} ; G\o9mEzQ  
J;=T"C&  
_N=f&~T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Nv^b yWqu  
,OERDWW|6  
template < typename Func, typename aPicker > |Sm/s;&c6  
class binder_1 ]6F\a= J  
  { f> bL }L  
Func fn; A'.=SA2.Y  
aPicker pk; H~^)^6)^T  
public : '4SDAa2f  
l))Q/8H  
template < typename T > ~oJ"si  
  struct result_1 =^SxZ Bn  
  { \2]_NU5.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tw7]   
} ; Q'qX`K+@`  
AVm+ 1  
template < typename T1, typename T2 > YN+vk}8 <  
  struct result_2 a{@}vZx>3  
  { |B^Mj57DO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JHXkQz[Jb  
} ; On54!m  
2v2XU\u{t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tt#dO@G#Fe  
6oKdw|(Q#  
template < typename T > !JyY&D~`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #wo *2 (  
  { Inn{mmz 1  
  return fn(pk(t)); >,E^ R`y  
} Nk<^ Qv  
template < typename T1, typename T2 > 4"_`Mu_%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *AYq :n6  
  { ""Da 2Md  
  return fn(pk(t1, t2)); ;1s+1G}_z  
} #n}~u@,o_  
} ; 6i2%EC9  
z DU=2c4W9  
loO"[8i.k  
一目了然不是么? L SP p  
最后实现bind '&'m# H*:  
9}u,`&  
Xjkg7p,HD@  
template < typename Func, typename aPicker > DY9]$h*y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IvT><8<G  
  { +[<YE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AYgXqmH~+  
} u*TC8!n  
B\v+C!/f |  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Xl$, f`f~  
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。 wapSpSt  
}f]Y^>-Ux  
十一. phoenix _'LZf=V0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -(t7>s  
pF4Z4?W  
for_each(v.begin(), v.end(), =E5bM_P<K  
( __2<v?\  
do_ ==&  y9e  
[ #{vC =m73  
  cout << _1 <<   " , " t* =[RS*  
] r!+{In+Z  
.while_( -- _1), W*t] d  
cout << var( " \n " ) wWy;dma#  
) TI8r/P? ]V  
); 'gvR?[!t  
n{FjFlX2=  
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: ocFk#FW  
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 XTo7fbW*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  }:Gs ,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sVK?sBs]  
=29IHL3  
iN[x *A|h  
template < typename Cond, typename Actor > =9X1+x  
class do_while 68Gywk3]=u  
  { $[A\i<#  
Cond cd; pYx,*kG:HW  
Actor act; D]]wJQU2  
public : & cSVOsi  
template < typename T > Ic9L@2m  
  struct result_1 +yp:douERi  
  { :-B+W9'5  
  typedef int result_type; d=PX}o^  
} ; N+=|WeZ  
u3C_Xz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RqtBz3v  
l!F$V;R  
template < typename T > BVw2skOT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;^5k_\  
  { motK}G  
  do  ch8a  
    { =FrB{Eu  
  act(t); Gv_~@MN  
  } wQSye*ec  
  while (cd(t)); XP:A"WK"  
  return   0 ; ('tXv"fT  
} ZpV]X(Px(o  
} ; 7C|!Wno[;  
IT1YF.i  
}/F$73Xd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C/!.VMl^  
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。 4|=>gdW)KN  
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。 ?vFy3  
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。 Lwr's'ao.  
下面就是产生这个functor的类: ^_;'9YD  
wqb4w7%  
z3jk xWAZ  
template < typename Actor > 6^wI^`NI  
class do_while_actor  X0VS a{  
  { >u?.gJm~  
Actor act; OG/b5U  
public : At'CT5=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DB5J3r81  
iT>u&0B-  
template < typename Cond > R}ki%i5|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x b"z%.j  
} ;  Y~WdN<g  
%_ibe  
jYHnJ}<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \8`7E1d  
最后,是那个do_ >>y`ap2%V  
H<(F$7Q!\  
68Fl/   
class do_while_invoker j uA@"SG  
  { 0%ul6LvM  
public : <RY =y?%z  
template < typename Actor > ; oyV8P$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eDJnzh83  
  { X 0G,tl  
  return do_while_actor < Actor > (act); b=,B Le\  
} C/e.BXA  
} do_; gV2vwe  
J~m$7T3Af  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b/M/)o!C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?woL17Gt  
最后来说说怎么处理break和continue H9mNnZ_k  
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。 S6<o?X9,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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