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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !Zo we*`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?hqHTH:PU  
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, 1J`<'{*  
RMinZ}/  
;yfKYN[  
;kSRv=S  
  class filler _n6ge*,E  
  {  HaJs)j  
public : 9Fo00"q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L1'PQV  
} ; ;^XF;zpg  
12 8aJ  
H1?t2\V4  
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: [v@3|@  
V=$ pXpro%  
9CBKU4JQ  
r7Vt,{4/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w}8 ,ICL  
tcDWx:Q  
t0*kL.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vY 0EffZ  
0P{^aSxTP  
U2v;[>=]  
Nk.m$  
二. 战前分析 $|kq{@<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^Rr!YnEN  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <x QvS^|[  
zKh^BwhO|X  
i-.]onR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); myq@X(K  
  /* --------------------------------------------- */ s9[?{}gd  
vector < int *> vp( 10 ); R07]{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cTC -cgp  
/* --------------------------------------------- */ sj9j 47y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FEC`dSTI  
/* --------------------------------------------- */ 4>x$I9^Y!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /"(`oe<  
  /* --------------------------------------------- */ OD@k9I[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U46qpb 7  
/* --------------------------------------------- */ 2 m"2>gX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;mT|0&o>#  
*B4?(&0  
'E\/H17  
.Us)YVbk  
看了之后,我们可以思考一些问题: HZINsIm!?  
1._1, _2是什么? -_*ux!  
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 KuUV!\h`  
2._1 = 1是在做什么? 2X X-  
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。 ]\ ~s83?X  
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。 (:(Im k;9  
.OyzM  
c-GS:'J{  
三. 动工 :P2{^0$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :VkuK@Th`  
;[qA?<GJ  
<?2g\+{s9  
CXQ+h  
template < typename T > 5dvP~sw  
class assignment WyA`V C  
  { !W\za0p  
T value; o+],L_Ab  
public : {yzo#"4Oy  
assignment( const T & v) : value(v) {} XRl!~Y|  
template < typename T2 > +YJpVxYmZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~=P#7l\o1  
} ; <r>1W~bp.q  
\CU-a`n  
rSgOQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N*1{yl76x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &Z3u(Eb  
=x xN3Ay  
MdC}!&W  
`i `F$;  
  class holder .OM^@V~T  
  { op2<~v0?  
public : >;K!yI?0  
template < typename T > "Wb>y*S   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q4Zw<IZv5  
  { H2jF=U"=  
  return assignment < T > (t);  * Cj<Vy  
} g1H$wU3eu  
} ; APJVD-  
!MyCxM6  
9cIKi#Bl  
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: p!o?2Lbiw  
F(; =^w  
  static holder _1; e"d-$$'e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NiSybyR$  
_x`oab0@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 20,}T)}Tm  
而不用手动写一个函数对象。 \H4$9lPk  
V;LV),R?  
b Y2:g )  
,k9xI<i  
四. 问题分析 O>@ChQF  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O`^dy7>{U  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 vNDf1B5z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Im!fZ g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D[ v2#2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J1u&Ga  
o)L)|  
五. 问题1:一致性 uPVO!`N3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| HkQ rij6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z.T>=C  
0sP*ChY5S  
struct holder 9 gc0Ri[4m  
  { )i^ S:2  
  // 5F78)q u6N  
  template < typename T > D &Bdl5g  
T &   operator ()( const T & r) const wBlo2WY  
  { ;S?ei>Q  
  return (T & )r; {00Qg{;K|  
} 8zO;=R A7%  
} ; X/f?=U  
vn x+1T  
这样的话assignment也必须相应改动: M\A6;dz'  
XY,!vLjL  
template < typename Left, typename Right > _[pbf ua  
class assignment Ew )1O9f  
  { sh/4ui{  
Left l; !BjJ5m  
Right r; B'-n ^';  
public : U?xa^QVhj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =/ +f3  
template < typename T2 > n[gc`#7|{e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ez+8B|0P  
} ; {U)q)  
yIu_DFq%  
同时,holder的operator=也需要改动: a_ \t(U  
Y#zHw< <E  
template < typename T > RZ0+Uu/J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YS bS.tq  
  { Q%QIr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c=f;3N  
} ^@ Xzh:  
`PtfPt<{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Kut@z>SK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Pyp#'du>  
G.~Ffk  
return l(rhs) = r; SQ057V>'=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5 )z'=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6SF29[&  
wz{&0-md*'  
template < typename Tp > S@ @#L  
class constant_t 8^pu C  
  { 2f5YkmGc";  
  const Tp t; KjK-#F,@  
public : iBk1QRdn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #'5{ ?Cb  
template < typename T > /pWKV>tjj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h,ipQ>  
  { GE*%I1?]  
  return t; EvptGM  
} y`Zn{mQ@[  
} ; kA/yL]m^S  
:{ Lihe~\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^g=j`f[T  
下面就可以修改holder的operator=了 6eQa @[.Q  
!l$k6,WJi  
template < typename T > fuT Bh6w&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const - WQ)rz  
  { zym6b@+jN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m>f8RBp]'  
} 0|| 5 r#  
32p9(HQ  
同时也要修改assignment的operator() 7.tIf <^$P  
;+*/YTkC+P  
template < typename T2 > <q`|,mc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GsoD^mjY  
现在代码看起来就很一致了。 K}vYE7n:  
4t 0p!IxG  
六. 问题2:链式操作 M9.FtQhK/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]VaMulb4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Uka(Vr:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qb$M.-\ne  
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。 $U"pdf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GC[Ot~*_  
&hJQHlyJM0  
template < typename T > _q}^#-  
struct result_1 C,B{7s0-  
  { mM'uRhO+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mZ g'  
} ; i.gagb  
'u9y\vUy  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9?uU%9r5P  
6$t+Q~2G!  
template < typename T > q}C;~nMD  
struct   ref 23X-h#w  
  { kBtzJ#j B  
typedef T & reference; Q"K`~QF"  
} ; Fr#QM0--B  
template < typename T > 1sq1{|NW~  
struct   ref < T &> #&Rx?V  
  { }[y_Fr0  
typedef T & reference; /}k?Tg/  
} ; bZ}T;!U?I  
w3M F62:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~&D5RfK5f  
B.}j1 Bb  
template < typename T > x,c\q$8yH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v)~!HCG  
  { 2BO"mc<#$  
  return l(t) = r(t); 7 b{y  
} 1aezlDc*  
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。 \CBL[X5tr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S<g~VK!Tt  
p3qKtMs0!  
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 g6@^n$Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *t`=1Ioj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k/i&e~! \  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ej<`HbJ 'Q  
最后的布局是: .SDE6nvbW  
                Add &X,6v  
              /   \ B;t{IYhq{  
            Divide   5 l4y>uZ>a  
            /   \ (Ft#6oK"  
          _1     3 U%)*I~9  
似乎一切都解决了?不。 #'I<q  
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。 >vDi,qmZ  
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。 ])#?rRw  
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: s6!! ty;Y  
fr&K^je\  
template < typename Right > 0y%s\,PsT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b@B\2BT  
Right & rt) const |AS9^w  
  { OG^#e+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1 0tt':  
} = cI> {  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [x0*x~1B  
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。 ;".]W;I*O  
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。 x5k6"S"1,  
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。 `82^!7!  
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。 "YN6o_*]  
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? W{t- UK   
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: o`nJJ:Cxq-  
]3 76F7  
template < class Action > X]s="^  
class picker : public Action foe)_  
  { `~1#X  
public : *LQt=~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kQ|phtbI  
  // all the operator overloaded "sed{?  
} ; X\5EF7:S  
!(sL  
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。 _8wT4|z5  
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: .K+5k`kd  
*rC%nmJwk!  
template < typename Right > rfOrh^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yJ!,>OQ%'  
  { <o@__l.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {<Xl57w-Q  
} ZFtN~Tg  
h_B  nQZ\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Efu/v<  
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。 .8XkB<[wb  
P UC:Pl77  
template < typename T >   struct picker_maker ;W3c|5CE  
  { RA}Y$}^#'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `rpmh7*WV  
} ; alyA#zao|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B \.0 5<  
  { US&:UzI.  
typedef picker < T > result; B~%SB/eu  
} ; >~uKkQ_p  
! ~+mf^D  
下面总的结构就有了: 'Ecd\p  
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。 &7KX`%K"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。 ~uuM0POo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZSn6JV'g  
至此链式操作完美实现。 z=TuUl@  
v&xhS yZ  
Se [>z(  
七. 问题3 k!!d2y6  
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。 :V#B]:Z9  
%Z yt;p2  
template < typename T1, typename T2 > jtPHk*>^wu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >ajcfG .k(  
  { D"P<;@ef  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Pk:b:(4  
} 9)'wgI#  
Q S<)*  
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: V# JuNJ  
2K2_-  
template < typename T1, typename T2 > M2M&L,/O  
struct result_2 /?S,u,R  
  { "gt*k#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '3B7F5uLx"  
} ; Lp{/  
_J0(GuG=~  
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? ]"i^ VVw  
这个差事就留给了holder自己。 #3YYE5cB  
    ]gVW&3ZW  
i7`/"5I  
template < int Order > Yz>8 Nn'_  
class holder; ZU5;w  
template <> 8[IR;gZf  
class holder < 1 > <4*)J9V^s=  
  { )NlxW5  
public : WU6F-{M"?  
template < typename T > PBAQ KQ  
  struct result_1 'L2[^iF9  
  { .WlZT-  
  typedef T & result; |qb-iXW=  
} ; NZuylQ)0  
template < typename T1, typename T2 > ":L d}~>  
  struct result_2 r,ep{ p  
  { 2&:nHZ)  
  typedef T1 & result; /%P,y+<}iG  
} ; \m+;^_;5GW  
template < typename T > "=UhTE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f1I/aRV:+  
  { da$ErN '{  
  return (T & )r; _x<7^^VT  
} KvlLcE~`o  
template < typename T1, typename T2 > !8o;~PPVl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1P/4,D@  
  { +P=I4-?eX  
  return (T1 & )r1; t8Giv89{  
} 3EyVoS6D  
} ; SOvo%L@  
UeaHH]U  
template <> _%<q ZT  
class holder < 2 > @&2# kO~=  
  { (?z"_\^n/  
public : 5I0j>{U&  
template < typename T > <#e!kWGR?  
  struct result_1 M1XzA `*  
  { +  $/mh  
  typedef T & result; zl$z>z)  
} ; 0y=lf+xA*  
template < typename T1, typename T2 > *"j3x} U<  
  struct result_2 m"~),QwF9  
  { ptTp63+  
  typedef T2 & result; BtKbX)R$J  
} ; t ZA%^Y  
template < typename T > [?F]S:/i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bmi9U   
  { b IZi3GmRF  
  return (T & )r; 2%@<A  
} @;{iCVW  
template < typename T1, typename T2 > Ryi% }!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,/..f!bp  
  { sT>l ?L  
  return (T2 & )r2; %>,Kd6bdg  
} rq^VOK|L  
} ; Z|zT%8.8N  
J\\o# -H  
T$4Utd5[z'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 MW)=l | G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?yAjxoE~?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yo#fJ`  
# |,c3$  
return l(i, j) = r(i, j); NV9H"fI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  ),f d,  
<O]B'Wc [  
  return ( int & )i; ~Q5 i0s%  
  return ( int & )j; 8[H)t Kf8  
最后执行i = j; jR{Rd}QtQ  
可见,参数被正确的选择了。 ]D|Hq4ug  
x: 2 o$+v3  
Yx<wYzD  
\_3#%%z  
A]OVmw  
八. 中期总结 *@[+C~U  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6q~*\KRk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u$mp%d8  
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&y24  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iFaC[(1@a  
go5l<:9  
XN~r d,MZ%  
NU!B|l  
O:W4W=K  
d# q8-  
九. 简化 &BQ%df<y\  
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。 IsP!ZcV;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ph=U<D4  
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: bd3q207>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `rI[   
  +-*/&|^等 XnV$}T:?X  
2. 返回引用。 3ypf_]<  
  =,各种复合赋值等 firiYL"=44  
3. 返回固定类型。 K"9V8x3Wg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y`-5/4  
4. 原样返回。 CFiO+p&  
  operator, I07_o"3>qr  
5. 返回解引用的类型。 )` 90*  
  operator*(单目) Ss#UX_DT_  
6. 返回地址。 IT\ x0b cv  
  operator&(单目) f 7j9'k  
7. 下表访问返回类型。 2?\L#=<F  
  operator[] </Ry4x^A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g(F? qP_K  
  operator<<和operator>> >O}J*4A>+#  
B;xGTl@8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %Dm:|><V$b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R%^AW2   
S#^-VZ~U4x  
template < typename Left > LkIbvJCV  
struct value_return [5QbE$  
  { nN!R!tJPa  
template < typename T > xsSX~`  
  struct result_1 ^_pJEX  
  { E>O1dPZcM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PU^@BZ_m  
} ; P(Ve' wOaf  
XpibI3:<  
template < typename T1, typename T2 > Shb"Jc_i  
  struct result_2 RT+_e  
  { 5mB'\xGO2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z7um9g  
} ; TGu]6NzyZ  
} ; <Z8^.t)|  
#[ch?K  
{ aq}Q|?/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g\foBK:GE  
k;?E,!{  
下面我们来剥离functor中的operator() L64cCP*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X"3Za[9j  
V-TWC@Y"  
return l(t) op r(t) c9)5G+   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lM-*{<B  
return op l(t) 2@#`x"0  
return op l(t1, t2) _=RK  
return l(t) op 1# X*kF  
return l(t1, t2) op c-hhA%@Wq  
return l(t)[r(t)] _=;ltO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ug,23  
zV"oB9\9O  
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: j9/Ev]im|F  
单目: return f(l(t), r(t)); DB;Nr3x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jsp>v'Qvq  
双目: return f(l(t)); %H'*7u2  
return f(l(t1, t2)); Q XV8][  
下面就是f的实现,以operator/为例 qb1[-H  
{kp^@  
struct meta_divide %e'Z.vm  
  { , 1` -u$  
template < typename T1, typename T2 > 2%(RB4+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ig M_l=  
  { F(#~.i  
  return t1 / t2; AV*eGzz`  
} m5rJY/  
} ; !_SIq`5]@  
;l>C[6]  
这个工作可以让宏来做: W^AY:#eX~Q  
7JHS8C<]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Kk_h&by?  
template < typename T1, typename T2 > \ }MV=I$S2U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ar VNynQ  
以后可以直接用 8  }(ul  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s/J/kKj*s  
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 7f\@3r  
(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。。。) A T'P=)F@  
zm('\KvT  
K?:wX(JYT  
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 F_&bE@k  
0[T>UEI?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WbP*kV{  
class unary_op : public Rettype <m3or  
  { /)E'%/"A  
    Left l; du k:: |{F  
public : KGoHn6jM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l`A4)8Y@  
Lb} cjI:  
template < typename T > ie%_-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lSk<euCYs  
      { czv )D\*  
      return FuncType::execute(l(t)); 3 JR1If  
    } Lc:DJA  
oK3aW6  
    template < typename T1, typename T2 > 78i"3Tm)w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ dF]X  
      { g2'Q)w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t[-0/-4  
    } HAr_z@#E  
} ; }.R].4gT  
(&a<6k  
6Y[|xu:N8Y  
同样还可以申明一个binary_op WDdp(<  
k;9"L90  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2og8VI  
class binary_op : public Rettype =!cI@TI  
  { t|Ipxk.)  
    Left l; j$8i!C  
Right r; q T pvz  
public : {UR&Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j2/3NF5&  
sUP !'Av  
template < typename T > @~l?hf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P_w\d/3  
      { >`@yh-'r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fx783  
    } k-LT'>CWl  
M"t=0[0DM:  
    template < typename T1, typename T2 > yU@~UCmja  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?$T39U^  
      { 96.z\[0VZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qJ|n73yn  
    } H~P"uYKIZ  
} ; *!gj$GK@%  
E(&GZ QE  
oe5.tkc  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 h1 D#,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (BA2   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;|Z;YK@20  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 T"GuE[?a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /@H2m\vBX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 joN}N}U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z{w{bf1&A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "k${5wk#Fl  
下面是修改过的unary_op ;Q]j"1c  
%YaUc{.%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^3-Wxn9&  
class unary_op ;^,2 QsM  
  { Y)@PGxjz  
Left l; ]/+qM)F  
  u%7a&1c  
public : ClHaR  
H<SL=mb;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} elgCPX&:W  
Y,bw:vX  
template < typename T > lK? Z38  
  struct result_1 / h6(!-"  
  { Z`?<Ada  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q-.e9eoc\  
} ; !vQ!_|g1  
1@ j>2>i  
template < typename T1, typename T2 > G=8w9-Ww  
  struct result_2 J L9d&7-  
  { lbES9o5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O^ ]I>A#d  
} ; 8dw]i1t<  
:8_`T$8i4  
template < typename T1, typename T2 > {tE/Jv $  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %(-YOTDr  
  { Or9@X=C  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~EU[?  
} f$E66yG  
~PNO|]8j  
template < typename T > ."Yub];H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xrT_ro8  
  { j}R4m h  
  return OpClass::execute(lt(t)); JXlFo3<  
} /s%I(iP4  
1>*]jj}  
} ; >5Zp x8W  
^gFjm~2I  
7F-b/AdVq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0<L@f=i  
好啦,现在才真正完美了。 lO9{S=N  
现在在picker里面就可以这么添加了: g[;iVX^1&  
\2<2&=h?  
template < typename Right > ISr~JQr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zJMKgw,i*  
  { l\^q7cXG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q:~w;I  
} D^PsV  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [ &*$!M  
4(4JQ(5  
=tcPYYD  
*eXO?6f%s^  
^c]Sl  
十. bind L\og`L)5\  
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>?Y("E  
先来分析一下一段例子 &Jj> jCg  
nRQIrUNq  
xgR*j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7o z(hO~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ut-6!kAm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >B~jPU  
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。 [6S"iNiyKT  
我们来写个简单的。 =] 5;=>(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <nsl`C~6g0  
对于函数对象类的版本: l1cBY{3QD  
LbR/it'}  
template < typename Func > RQ,(?I*8\  
struct functor_trait >`NY[Mn  
  { `Ik}Xw  
typedef typename Func::result_type result_type; 73~Mq7~8  
} ; }WGi9\9T&  
对于无参数函数的版本: F.8{ H9`  
w=e,gNO  
template < typename Ret > N0RFPEQ~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > , m|9L{  
  { ,.FTw,<  
typedef Ret result_type; TiBE9  
} ; ,P"R.A  
对于单参数函数的版本: ga^<_;5<  
24N,Bo 3  
template < typename Ret, typename V1 > Dlj=$25  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N/?Ms rZw  
  { ^y6Pkb P  
typedef Ret result_type; E2*"~gL^,  
} ; ,.`^Wx6F  
对于双参数函数的版本: @?]-5~3;  
\S7OC   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %y w*!A1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Sw1]]-Es  
  { N~>?w#?J  
typedef Ret result_type; el|t6ZT*  
} ; ~POeFZ  
等等。。。 Br~%S?4"o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^/n[5@6H  
S ,(@Q~  
template < typename Func > Y(SI`Xo[  
struct func_return ` `;$Kr  
  { <Z8] W1)  
template < typename T > .hJ8K #r  
  struct result_1 c?R.SBr,'  
  { 8e\v5K9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _&%!4n#>  
} ; e4)g F*  
: m5u=:t  
template < typename T1, typename T2 > :s'%IGy>:  
  struct result_2 93WYZNpX  
  { ~v54$#CB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iz^wBQ  
} ; R-Fi`#PG2  
} ; *>'R R<  
lwg.'<  
;W+-x] O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z],"<[E  
rbtV,Y  
template < typename Func, typename aPicker > 4P~<_]yf  
class binder_1 \~)573'  
  { GO)rpk9  
Func fn; /MU<)[*Ro  
aPicker pk; >(*jbL]p  
public : f<;9q?0VF  
-KNJCcBJ  
template < typename T > a ;S^<8  
  struct result_1 UUU^YT \  
  { C95,!q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |TUpv*pq  
} ; | fI%L9  
7.Mh$?;i9  
template < typename T1, typename T2 > /* O,T  
  struct result_2 ;&!dD6N  
  { #] GM#.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UKJY.W!w4  
} ; Q]7Q  
2DC#PX)i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3 #wj-  
4B y-+C*  
template < typename T > .)3 2WD%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {;}8Z$  
  { Km nr }Lp9  
  return fn(pk(t)); K?tk&0  
} /< :; ^B  
template < typename T1, typename T2 > "QF083$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;dFe >`~  
  { VxFy[rP  
  return fn(pk(t1, t2)); ``<1Lo@  
} ^"l$p,P+  
} ; Qm.kXlsDI  
~ 9;GD4  
_-&.=3\1  
一目了然不是么? IID(mmy6 L  
最后实现bind J7_H.RPa  
!:t9{z{Ixg  
|i`@!NrFL  
template < typename Func, typename aPicker > E&+ ^H on  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hjG1fgEj  
  { ,![=_d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mCGcM^21-x  
} uf^:3{1  
0|ps),  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?},ItJ#>)q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 uJOW%|ZN`  
VL{#.;QQa  
十一. phoenix `aUp&8{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @,MdvR+a  
'm cJ/9)v  
for_each(v.begin(), v.end(), E%^28}dN  
( yx2.7h3  
do_ }SV3PdE  
[ MP,*W}@  
  cout << _1 <<   " , " 2jW>uk4/i  
] {Pb^Lf >  
.while_( -- _1), Flxo%g};  
cout << var( " \n " ) `0^i #  
) *jK))|%  
); vs. uq  
HUC2RM?FN  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +I<Sq_-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor faq K D:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x 5SQ+7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V</T$V$  
>u)ZT  
JC"K{ V{  
template < typename Cond, typename Actor > T]|O/  
class do_while gn"&/M9E  
  { OQ7c| O  
Cond cd; AuTplO0_rE  
Actor act; <dL04F  
public : h,>L(=c$O  
template < typename T > ^I{]Um:  
  struct result_1 Fw9``{4w  
  { nEm7&Gb  
  typedef int result_type; :*@|"4  
} ; *$(CiyF!  
@(c<av?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @S7=6RKa[  
H040-Q;S'  
template < typename T > CLfb`rF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !)3s <{k#  
  { winJ@IYW  
  do C/waH[Yzan  
    { UWp8I)p!\O  
  act(t); l _ O~v?  
  } DH9?2)aR  
  while (cd(t)); )m8>w6"  
  return   0 ; / JeqoM"x  
} htYrv5q=M  
} ; 3cO[t\/up  
% `T5a<  
s66XdM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W4*BR_H&*  
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。 pE/3-0;}N  
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。 0 a6@HwO  
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。 +Z&&H'xD  
下面就是产生这个functor的类: P .4b+9T x  
0D3+R1>_D  
,beR:60)  
template < typename Actor > jfPJ5]Z  
class do_while_actor bNjaCK<  
  { *7;*@H*jd  
Actor act; Cn;H@!8<s  
public : }0*ra37z>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $v<hW A]>  
}t D!xI;  
template < typename Cond > 8N* -2/P&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5rA!VES T  
} ; wu!_BCIy  
*<1x:PR  
`V):V4!j),  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `J#xyDL6?  
最后,是那个do_ l[ ": tG  
a]Da`$T  
uM)9b*Vbo  
class do_while_invoker n+\Cw`'<H  
  { 1X"H6j[w  
public : ^ $+f3Z'  
template < typename Actor > |@L &yg,x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -)a_ub  
  { AzO3(1:  
  return do_while_actor < Actor > (act); EXW 6yXLV  
} wJos'aTmE  
} do_; k3/JQ]'D  
[^d6cMEOlc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ok%a|Zz+]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q`p}X&^a  
最后来说说怎么处理break和continue 5@>4)dk\  
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。 *o e0=  
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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