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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (@<c6WS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KB`!Sj\  
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, Q$1bWUS&  
Raxrb=7  
iAa.}CI,zB  
g Vv>9W('  
  class filler SmdjyK1~8  
  { 3z)Kz*xr  
public : UA8GL D9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3U.88{y  
} ; &U raUl  
oe |)oTv  
=2zJ3&9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +"cq(Y@  
(k) l= ]`}  
o-{[|/)Tk  
Ov4y %Pj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o( RG-$  
=/Mq5.  
-pa )K"z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?_$=l1vf  
y?m/*hh`  
G_{&sa  
];a=Pn-:}G  
二. 战前分析 l@H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @}OL9Ch  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 EB=-H#  
jN>{'TqW4  
D@|W<i-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jR2 2t`4  
  /* --------------------------------------------- */ ^ZhG>L*  
vector < int *> vp( 10 );  fA<[f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (m.ob+D  
/* --------------------------------------------- */ 8a="/J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V\6[}J  
/* --------------------------------------------- */ ^G.Xc\^w:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QM O!v;  
  /* --------------------------------------------- */ QP)pgAc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %Nhx;{  
/* --------------------------------------------- */ ,TPISs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g[I b,la_a  
L%K\C  
c^u"I'#Q  
/X(t1+  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8X`tU<Ab  
1._1, _2是什么? pr#z=vqH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 WObvbaK  
2._1 = 1是在做什么? Vf'd*-_!Q<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Jd(,/q  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 | 8=nL$u  
,:`4%  
jJY"{foWV  
三. 动工 f3{MvAy[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]*FVz$>XM  
vj\dA2!~  
U{z9>  
*@Y3oh}S  
template < typename T > 6s\Kt3=  
class assignment M^iU;vo  
  { RIE5KCrGB  
T value; iz?tu: \v&  
public : /yF QeE  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2Sp=rI  
template < typename T2 > CkD#/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;SaX;!`39+  
} ; Y&_&s7z  
NqEA4C  
dBe`p5Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &A)B~"[~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A~ +S1  
s]mY*@a%  
dd%h67J2<  
9^Whg ~{  
  class holder >teO m?@U  
  { \ZhfgE8{%  
public : ~r$jza~o(  
template < typename T > ]Xf% ,iu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UIAj]  
  { x-<)\L&  
  return assignment < T > (t); gV`=jAE_  
} [],1lRYI9_  
} ; 13%t"-@bh  
^;maotHn  
MpqZH{:?G  
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|!j2<e  
z=_Ef3`M  
  static holder _1; \, &co  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Nl9I*x^e  
7&"n`@(.!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]oV{t<0a  
而不用手动写一个函数对象。 QgD g}\P  
W4U@%b do  
H_Kj7(=&>  
?wF'<kEH  
四. 问题分析 |),'9  
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。 +sx 8t  
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}@z_^|"mJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qYf |Gv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ofMY,~w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U uM$~qf/K  
;)I'WQ]Q  
五. 问题1:一致性 NeBsv= [-  
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?| jhX[fT1m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @81Vc<dJ  
>'xGp7}y  
struct holder p=B>~CH  
  { u#A<hq;  
  // -0Tnh;&=  
  template < typename T > M- 2Tz[  
T &   operator ()( const T & r) const ls`,EFF  
  { +|{RE.DL  
  return (T & )r; f%)zg(YlO  
} $GQ-(/  
} ; KdUnD4d  
-:9P%jWt  
这样的话assignment也必须相应改动: ww{_c]My  
W$o2 7f  
template < typename Left, typename Right > P^Q[-e{  
class assignment maY4g&'f  
  { sv(f;ib  
Left l; _#s=h_ FD  
Right r; uV hCxUMQ  
public : ZBG}3Z   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }Jh: 8BNuP  
template < typename T2 > Xy5s^82?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7HJS.047  
} ; 9F- )r'  
'snn~{hG  
同时,holder的operator=也需要改动: 5,;`$'?a%  
G"59cv8z4R  
template < typename T > T y@=yA17  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0\~Z5k`IT  
  { %|l8f>3[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4E[!,zvl  
} 3!o4)yJWx  
%F9{EXJy  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Yy JPHw)Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ia{c  
Grz 3{U  
return l(rhs) = r; 7"*|2Xq  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 XC3Kh^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5Wj; [2 )  
%T=A{<[`  
template < typename Tp > zT* .jv  
class constant_t +wk`;0sA  
  { N_Af3R1_  
  const Tp t; ^, i>'T  
public : F'?I-jtI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;C/bJEgdd  
template < typename T > +~U=C9[gj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uH^ PQ  
  { Hv<'dt$|  
  return t; 5;TuVU.8Q  
} x2#qg>`l  
} ; s& {Qdf  
PaCzr5!~f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jSQ9.%4  
下面就可以修改holder的operator=了 5NXt$k5  
qG9+/u)\  
template < typename T > F{\gc|!i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0ZPV' `KGp  
  { 9kY[j2,+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8g7,2f/ }  
} kK~IwA  
?vGf fMm  
同时也要修改assignment的operator() 5lJ )(|_  
?68uS;  
template < typename T2 > :Ze+%d=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +>g`m)?p  
现在代码看起来就很一致了。 =KX<_;E  
nxap\Lf  
六. 问题2:链式操作 $ Cjk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6vf\R*D|A  
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。 ;}.Kb  
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。 D~&Mwsi  
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。 iY/KSX^~O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o8FXqTUcs4  
q cA`)j  
template < typename T > qturd7  
struct result_1 Y ZaP  
  { 7/X"z=Q^|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zq ot{s  
} ; N\1/JW+  
I]J*BD#n.  
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: /=#~  
!m{2WW-  
template < typename T > 9-bG<`v\E  
struct   ref H.O(*Q=  
  { [H"#7t.V-~  
typedef T & reference; [ij,RE7,T  
} ; g>7Y~_}  
template < typename T > {lzG*4?  
struct   ref < T &> [~k]{[NJ  
  { (%Oe_*e}Y  
typedef T & reference; ^2M!*p&h  
} ; ~j @UlP  
DcV<y-`'1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: azb=(l-  
oBlzHBn>0  
template < typename T > 8!h'j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 02]xJo  
  {  i j&p4  
  return l(t) = r(t); /'>;JF  
} ,R-Y~+!  
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。 %XXkVK`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1}`LTPW9  
nY) .|\|i  
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 LnMwx#^*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j/<??v4F4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iM64,wnA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 liNON  
最后的布局是: -%uy63LbHF  
                Add !J.rM5K  
              /   \ 2%]hYr;  
            Divide   5 cq^sq1A:  
            /   \  "jU  
          _1     3 Yn[x #DS  
似乎一切都解决了?不。 T~Yg5J  
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。 "zZ&n3=@  
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。 Io+IRK  
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: h1%y:[_  
FH n,]Tfx  
template < typename Right > ( ji_o^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wd`R4CKhP]  
Right & rt) const KHJ=$5r)  
  { O~Uw&Bq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8D~Dd!~P  
} q=[U }{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (/q}mB  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 x9*ys;~w  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ucFw,sB1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Fi{mr*}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 T^.{9F]*S  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? dt.-C_MO  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {dZ8;Fy4  
WB"$u2{|i  
template < class Action > mSj76' L#  
class picker : public Action 2wOy}:  
  { .5k^f5a  
public : 5fxbA2\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H5^Y->  
  // all the operator overloaded T.euoFU{Z  
} ; }Ch[|D=Wd6  
}` @?X"r  
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。 <d<RK@2-  
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: w\v&3T   
>huqt|S*9  
template < typename Right > :dbV2'vIQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NFM-)Z57  
  { Oylp:_<aT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W.GN0(uG  
} "x.88,T6  
.kzms  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $ACe\R/%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 qSCTFJ0  
6A@Lj*:2m  
template < typename T >   struct picker_maker o[H\{a>  
  { 4] M =q{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ma`w\8 a  
} ; O^Dc&w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \Qb>:  
  { qFGB'mIrFz  
typedef picker < T > result; EXH!glR[$  
} ; ^$?7H>=_ha  
!}C4{Bgt*  
下面总的结构就有了: +;5Wp$ M\  
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。 AzW%+ LUD  
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。 mKMGdN~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fLc!Sn.Y  
至此链式操作完美实现。 aq$62>[  
lP-kZA!  
] +sSg=N7i  
七. 问题3 'II vub#q  
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。 {!>E9Px  
<(ubZ  
template < typename T1, typename T2 > HK=CP0H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const re2Fv:4{  
  { `=PB2'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2M5*bNU_:  
} _g^E%@'W  
QJniM"8v  
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: .)?2)Fl  
9 #.<E5:  
template < typename T1, typename T2 > jw2_!D  
struct result_2 |q9,,i}!  
  { 7v.#o4nPK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Jq=X!mT d.  
} ; `mh-pBVD1  
$ $W{HsX  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vEX|Q\b6'  
这个差事就留给了holder自己。 pXGK:ceFu  
    _wIBm2UO  
^/ULh,w!fP  
template < int Order > w50.gr7  
class holder; f/$-Nl.  
template <> "Yc^Nc  
class holder < 1 > cWX"e6  
  { 5&G Q=m  
public : FCUVP,"T  
template < typename T > Ac*B[ywA3  
  struct result_1 nph7&[xQI  
  { 5#N"WHz!  
  typedef T & result; ?[a7l:3-[  
} ; {Zd)U "  
template < typename T1, typename T2 > P':]A{<Z  
  struct result_2 d&$.jk8 2  
  { BWqik_  
  typedef T1 & result; &Sa_%:*D(  
} ; J7 Oa})-+'  
template < typename T > 24.7S LXO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bahc{ZC2  
  { $; KQY7  
  return (T & )r; cP$wI;P  
} mfp`Iy"}+  
template < typename T1, typename T2 > ] k3GFPw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E#&c]9QM75  
  { 9~Y)wz  
  return (T1 & )r1; `CTkx?e[  
} c)n0D=  
} ; cN[ q)ts  
Ot4;,UZ  
template <> *cI6 &;y  
class holder < 2 >  ?fqkM  
  { o0-fUCmC  
public : nEZ-h7lzl(  
template < typename T > Pv/%s) &y&  
  struct result_1 v"Ud mv"  
  { w;h\Y+Myyk  
  typedef T & result; It!.*wp  
} ; t Sh}0N)  
template < typename T1, typename T2 > ??esB&4?  
  struct result_2 [/#k$-  
  { sWpRX2{5,  
  typedef T2 & result; ;)bF#@Q  
} ; v2W"+QS}u  
template < typename T > }GU6Q|s[u[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .k!k-QO5La  
  { STF}~`b:3  
  return (T & )r; ck4T#g;=  
} EL)/5-=S  
template < typename T1, typename T2 > _ UVX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =+sIX3  
  { /9vMGef@  
  return (T2 & )r2; zLIa! -C  
} OrKT~JQVC&  
} ; >-./kI "  
xZ{|D  
lLwQridFXh  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 FO3eg"{N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9 %.<V_$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *"9)a6T t+  
H* JC`:  
return l(i, j) = r(i, j); p6k'Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4`'BaUU(  
i6\!7D]  
  return ( int & )i; owS@dbO  
  return ( int & )j; N~K)0RETn  
最后执行i = j; Xe^=(| M  
可见,参数被正确的选择了。 =g>7|?6>=  
: 1f5;]%N  
CR|&VxA  
u g$\&rM>  
%dWFg<< |  
八. 中期总结 $}"Wta  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ug3lMN4UX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .)pRB7O3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vgbjvyfN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ';T5[l,  
,8-_=*  
'jlXLb  
D"XQ!1B%  
7(+ZfY~w"  
NCpn^m)Q}  
九. 简化 KJ{F,fr+v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 WuQ<AS=   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s{EX ;   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: oHFDg?Z`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3V!&y/c<  
  +-*/&|^等 F0^~YYRJV  
2. 返回引用。 =4\~M"[p  
  =,各种复合赋值等 7Mg7B  
3. 返回固定类型。 !U~#H_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5i-;bLm  
4. 原样返回。 kvVz-P Jy  
  operator, fB"gM2'  
5. 返回解引用的类型。 <hC3#dNRd  
  operator*(单目) ymVd94L  
6. 返回地址。 4O"kOEkKT>  
  operator&(单目) dX}dO)%m{  
7. 下表访问返回类型。 ^dKaa  
  operator[] N}<U[nh'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bc}OmPE  
  operator<<和operator>> t>u9NZt G  
R6o<p<fTh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Im1qWe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BU{ V,|10a  
-#M~Nb I,  
template < typename Left > ;4#8#;  
struct value_return wyEgm:Vt  
  { -2Cf)>`v  
template < typename T > _rh.z_a7w  
  struct result_1 w[[@&T\`  
  { 6]49kHgMhe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QHz76i!=>  
} ; ;//q jo  
\-id[zKb  
template < typename T1, typename T2 > 5F?g6?j{  
  struct result_2 3YF]o9  
  { `3s-\>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #$)rwm.jW?  
} ; =qQQ^`^F'~  
} ; )O(Gw-jWE  
f^)nZ:~  
4 V*)0?oYE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -^"?a]B  
  `.-C6!  
下面我们来剥离functor中的operator() $X]v;B)J|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f#MN-1[67  
=D$r5D/xd  
return l(t) op r(t) `t2! M\)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {<BK@U  
return op l(t) ?OdA`!wE  
return op l(t1, t2) e@VRdhb  
return l(t) op <p .[E]a2_  
return l(t1, t2) op xq*yZ5:5Jo  
return l(t)[r(t)] rnaDo\5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :AGQkJb  
A+8b] t_k  
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: :UciFIa  
单目: return f(l(t), r(t)); y>PbYjuIU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |sAg@kM  
双目: return f(l(t)); \OH:xW~  
return f(l(t1, t2)); (k45k/PAP  
下面就是f的实现,以operator/为例 C"WZsF^3  
yp/*@8%_E  
struct meta_divide 2G;d2LR:  
  { u9(AT>HxT  
template < typename T1, typename T2 > + k:?;ZG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Dh<e9s:  
  { w:v:znQrW  
  return t1 / t2; @I:&ozy }=  
} iDJ2dM}v  
} ; {D< ?.'  
M$9h)3(B  
这个工作可以让宏来做: O:)@J b2  
4Rq"xYGXh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [j39A`t7 o  
template < typename T1, typename T2 > \ zZ-*/THB@R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eH6cBX#P.  
以后可以直接用 0jH2. d=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <KX#;v!I  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /8T{bJ5  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) K~R{q+  
M-hnBt  
`PfC:L  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %3wK.tR  
_45"Z}Zx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L\I/2aiE  
class unary_op : public Rettype AsOI`@FV  
  { {;r5]wimb  
    Left l; 62) F  
public : R}FN6cH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }J1#UH_E  
/DCUwg=0  
template < typename T > Zh*I0m   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L 'y+^L|X  
      { %BJ V$tO  
      return FuncType::execute(l(t)); fy5)Tih%.*  
    } '4EJ_Vhztc  
$v,_8{ !  
    template < typename T1, typename T2 > utv.uwfat  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a9%# J^ !  
      { !WN r09`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,b{4GU$3  
    } ^<c?Ire  
} ; |yr}g-m  
$|KbjpQ  
v2NzPzzyb  
同样还可以申明一个binary_op xQ4Q'9  
{dDU^7O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [||$1u\%  
class binary_op : public Rettype Ad(j&P  
  { _:J! |'  
    Left l; +m_quQ/ys  
Right r; pnWDsC~)  
public : hq|/XBd||  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]'Bz%[C)  
o&zeOJW  
template < typename T > -O\`G<s%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $4m{g"xL  
      { EG,RlmcPp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); FKPI{l  
    } ral0@\T  
IsI\T8yfc  
    template < typename T1, typename T2 > u?!p[y6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MOXDR  
      { opKtSF|)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yA~W|q(/V  
    } K:mb$YJ&  
} ; uv,t(a.^  
b1-JnEc  
f -bVcWI  
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 UPH:$Fk&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \\_Qv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vNP,c]:%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 D+tn<\LF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LbnR=B!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5E$)Ip  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M^a QH/=:"  
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?3O//  
下面是修改过的unary_op J?HYN%  
K*>lq|i u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F9N)UW:w  
class unary_op -[Q%Vv!8  
  { qm2  
Left l; G0^NkH,k  
  Ao2t=vg  
public : D3$}S{Yw1  
nI&Tr_"tm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '~2;WF0h  
U]O7RH  
template < typename T > to2dkU  
  struct result_1 \)pk/  
  { ZdfIe~Oni  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )=#QTiJ  
} ; 3DbS\jja  
l:%4@t`  
template < typename T1, typename T2 > 8sLp! O;f2  
  struct result_2 1t6VS 3  
  { "*a^_tsT?i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &^9 2z:?  
} ; ;vnG  
s%GhjWZS  
template < typename T1, typename T2 > b$[O^p9x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a~jM^b;VN  
  { ^h1EE=E"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f 0D9Mp  
} >d%;+2  
y ~7]9?T  
template < typename T > Z7lv |m&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w-LMV>+6|  
  { :=3Ty]e  
  return OpClass::execute(lt(t)); g)nsP  
} LR|LP)I  
Ksr.'  
} ; `KgIr,Q)  
'tm%3` F  
&==X.2XW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Hx5t![g2K!  
好啦,现在才真正完美了。 D-J G0.@  
现在在picker里面就可以这么添加了: F l@%?  
~\<aj(m(|  
template < typename Right > dz3chy,3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pCb3^# &o  
  { lC):$W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &]~Vft l  
} OiAP%7i9  
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。 Kw_> X&GcJ  
JO{Rth  
b}s)3=X@q  
99)md   
X} <p|P+  
十. bind kB:6e7D|[  
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。 +a7J;-|  
先来分析一下一段例子 ;]XKe')  
%+0 7>/  
0@cc XF E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C 0@tMB7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R{N9'2l:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 , z8<[Q-#  
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。 !5FZxmUup  
我们来写个简单的。 uv>T8(w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n^kszIu~  
对于函数对象类的版本: Pi7IBz  
GBMCw  
template < typename Func > m 3k}iIU7  
struct functor_trait N i\*<:_  
  { e&*< "WN  
typedef typename Func::result_type result_type; >U?U ;i  
} ; 3JnBKh\n  
对于无参数函数的版本:  J^"  
P01o:/}  
template < typename Ret > 7NG^I6WP-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KNH.4A  ,  
  { =6o,{taZ.~  
typedef Ret result_type; WcE{1&PXx  
} ; tp4/c'w;)J  
对于单参数函数的版本: 4|PNsHXt  
Nhq& Sn2  
template < typename Ret, typename V1 > %x Xib9J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r@j$$Pk`  
  { MJxTzQE  
typedef Ret result_type; l,(Mm,3  
} ; {i}z|'!  
对于双参数函数的版本: ^&nC)T<w  
6L`{oSX!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z@\r V@W5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y]z^e\qc)  
  { ~[E@P1  
typedef Ret result_type; "!\ON)l*  
} ; gc%aaYf>  
等等。。。 0H|U9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WGxe3(d  
GQZLOjsop  
template < typename Func > -85]x)JE  
struct func_return 1r %~Rm  
  { 8UA bTqB-  
template < typename T > *Ey5F/N}$H  
  struct result_1 yS*s[vT  
  { b?h)~j5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %D::$,;<<  
} ; iti~RV,  
@PYCl  
template < typename T1, typename T2 > ^>?E1J3u  
  struct result_2 . kv/db  
  { pP1|/f5n`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dr25;L? B  
} ; AixQR[Ul*c  
} ; Y Mes314"  
1KH]l336D"  
\,U#^Vr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i\4Qv"%  
%SWtE5HZQq  
template < typename Func, typename aPicker > aD2+9?m  
class binder_1 A7{l60(5  
  { ^LA.Y)4C2%  
Func fn; 50s)5G#  
aPicker pk; s_`PPl_D$K  
public : c&A;0**K,  
eSV_.uvsb  
template < typename T > sd (I@ &y  
  struct result_1 ]6W;~w%  
  { R @h@@lSf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RVlAWw(  
} ; >a5M:s)  
M<f=xY2$v  
template < typename T1, typename T2 > 2TR l @  
  struct result_2 1|_8+)i;  
  { os\"(*dix  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /0w?"2-  
} ; ?*I _'2  
m,zZe}oJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TEgmE9^`)7  
/eM_:H5  
template < typename T > FZ!KZ!p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B{ i5UhxD  
  { Ek!$Ary  
  return fn(pk(t)); ?V6+o`bm  
} rcc.FS  
template < typename T1, typename T2 > Cm4$&?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8&AHu  
  { @ 2mJh^cj  
  return fn(pk(t1, t2)); yPKDn.1  
} C*e) UPK`  
} ; 91oIxW  
3I)!.N[m  
6B4s6  
一目了然不是么? Sb&sW?M  
最后实现bind Zi+>#kDV  
l8n}&zX  
8T5s6EmIOW  
template < typename Func, typename aPicker > l}>gG[q!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #S[:Q.0 ;  
  { Z`fm;7NiVG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;SBM7fwRk  
} M5C}*c9  
C9-90,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 opz.kP[e,  
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。 =1o_:VOG  
>w:px$g4  
十一. phoenix )J/,-p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ArBgg[i  
^>?gFvWB%  
for_each(v.begin(), v.end(), H<dOh5MFh  
( saOXbt(&  
do_ HYgq@47$[  
[ @DT${,.49  
  cout << _1 <<   " , " 4|fI9.  
] 4ze-N8<[  
.while_( -- _1), GXC:~$N  
cout << var( " \n " ) wi]|"\  
) \WD}@6) ~  
); [`P+{ R  
Mn(:qQo^&`  
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: .bbl-a/ 3  
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 `B;^:u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n!mtMPH$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hV_eb6aj}P  
\D BtU7"v  
T78`~-D4<  
template < typename Cond, typename Actor > b_*Y5"(*  
class do_while X )d7y  
  { vukI`(#  
Cond cd; [3++Q-rR=  
Actor act; B8z3W9  
public : a4FvQH#j  
template < typename T > ev>gh0  
  struct result_1 HT/zcd)}#  
  { RE`XyS0Q  
  typedef int result_type; DPn]de:e  
} ; Klh7&HzR  
[E_6n$w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  ^G{3x  
I,D24W4l  
template < typename T > K2<Q9 ,vt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F+R4nFA  
  { l)`bm/k]V  
  do [gFpFz|b<  
    { *+h2,Z('a  
  act(t); cYyv iR59#  
  } /02|b}{  
  while (cd(t)); T1?fC)  
  return   0 ; zghUwW|K  
} "exph$  
} ; vMKmHq  
|Vc8W0~0  
&Cp)\`[y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )s1W)J?8  
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。 TYW$=p|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Z8tQ#Pu{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 N~g @  
下面就是产生这个functor的类:  .BJ;}  
_7? o/Q?F%  
^Fgmwa'  
template < typename Actor > H cwqVU  
class do_while_actor L=ZKY  
  {  )]L:OE  
Actor act; '`=z52  
public : g76l@QYIU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Am&/K\O  
{\ vj":  
template < typename Cond >  M]:4X_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vs;T}' O  
} ; j_c0oclSz  
_x_om#~n  
j@$p(P$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iZ2|/hnw  
最后,是那个do_ rr>*_67-:  
UbKdB  
V6Ie\+@.\  
class do_while_invoker d-nqV5  
  { >u#c\s  
public : Lw<?e;  
template < typename Actor > xTNWT_d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6O8'T`F[  
  { VqV6)6   
  return do_while_actor < Actor > (act); H/'tSb  
} !fUrDOM0E  
} do_; Rf2$k/lZ  
p>7 !"RF:U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &*iar+vr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _!6~o>  
最后来说说怎么处理break和continue +[@Ug`5M  
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。 ]@_M)[ x  
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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