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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \)M 5o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B10p7+NBF  
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, eU%5CVH.v  
u/.s rK!K  
h*MR5qa  
"[[fQpe4@  
  class filler e982IP  
  { ^<E+7  
public : klf<=V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e<9nt [  
} ; o B6" D  
/#:RYM'Tu  
H&03>.b  
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: |Y'$+[TE  
K6Gc)jp:b  
3~cOQ%#]4  
A^K,[8VX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =\XAD+  
'oT}jI  
d:pp,N~2o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h.?[1hT4R  
G0Wd"AV+  
zl: u@!'  
\Flq8S/t^  
二. 战前分析 c<D Yk f  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ra{B8)Q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 COHJJONR  
@\"*Z&]8z0  
chd${ j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _O!D*=I  
  /* --------------------------------------------- */ >}4]51s  
vector < int *> vp( 10 ); )F~>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3Aj_,&X.@(  
/* --------------------------------------------- */ c%Gz{':+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zr[~wM  
/* --------------------------------------------- */ 8PEOi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g rfF\_[:  
  /* --------------------------------------------- */ 1)YFEU&]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mefmoZ  
/* --------------------------------------------- */ 3P6'*pZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j}VOr >xz  
vlPE8U=  
W^Rb~b^?  
/7lkbL  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1|nB\xgu  
1._1, _2是什么? (D l"s`UH~  
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。 D/:)rj14b  
2._1 = 1是在做什么? ^LNc  
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。 Z~c7r n  
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。 yBe/UFp+  
=#^dG ''*"  
f9Xw]G9  
三. 动工 xw-q)u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 41zeN++  
u!-eP7;7  
)/ZSb1!  
/,>.${,;u  
template < typename T > X3-1)|g !z  
class assignment x$Oz0[  
  { 0K2[E^.WN  
T value; dXDD/8E  
public : {Psj#.qP1  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6wd]X-G++  
template < typename T2 > M/DTD98'N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "_K 6=  
} ; MYPcH\K$h  
GMNb;D(>K  
6,)y{/ENC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RnrM rOh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bGJUu#  
D1n2Z :9  
iN*>Z(b"  
O9_YVE/-]  
  class holder 5oKc=iX_3  
  { y|dXxd9  
public : z3C^L  
template < typename T > x-pMT3m\D#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?>y-5B[K/(  
  { XZInu5(  
  return assignment < T > (t); 2T5xSpC  
} +i^s\c!3;  
} ; f3N:MH-c  
8Vn6* Xn  
q KM]wu0Et  
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: ?R(3O1,v^  
:#/bA&  
  static holder _1; vO_quQ[.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c7F&~RLC  
X w8i l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .vv*bx   
而不用手动写一个函数对象。 8j'*IRj*q  
752wK|o0|;  
vdm?d/0(^  
wB)+og-^1f  
四. 问题分析 is(!_Iv  
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。 95Qz1*TR  
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。 p4'"Wk8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $<cZ<g5)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Fsf22  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;*2e;m~)?  
gQuw|u  
五. 问题1:一致性 L0kNt &di  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| NXBOo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0 MIMs#  
v-3zav  
struct holder Hl;p>>n  
  { BFO Fes`>~  
  // Oez}C,0  
  template < typename T >  J31M:<  
T &   operator ()( const T & r) const .( h$@|Y  
  { 7LwS =yP  
  return (T & )r; D-GU"^-9  
} `#rfp 9w  
} ; /6?plt&CA  
y!gM)9vq  
这样的话assignment也必须相应改动: j7 =3\SO  
LJwMM  
template < typename Left, typename Right > M0SH-0T;Z  
class assignment pV6HQ:y1  
  { 4w( vRe  
Left l; IxZ.2 67  
Right r; n\-_i2yy  
public : ^\&g^T%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;a&:r7]=  
template < typename T2 > D:E~yh)$-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (AG  
} ; r^t{Ii ~  
1N!g`=}  
同时,holder的operator=也需要改动: cN7z(I0[  
;q; C ^l  
template < typename T > Jyci}CU3\Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7V{"!V5  
  { 66<\i ltUQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LU,"i^T  
} 3Jm'q,TC  
\( <{)GpBi  
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。 WcwW@cY7\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y8vH?^:%<  
P\4tK<P|  
return l(rhs) = r; 5 ek %d  
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。 lK,=`xe  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %hbLT{w  
,/6:bc:W  
template < typename Tp > (?BgT i\  
class constant_t p@Y$eZ:O  
  { &}0wzcMg  
  const Tp t; `4.sy +2  
public : Ig3(|{R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g]<Z]R`  
template < typename T > OgN1{vRFx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L4pjh&+8  
  { =O#AOw`  
  return t; rz }l<t~H  
} 0BB @E(*  
} ; rm=~^eB  
:{s%=\k {d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {!1n5a3" 1  
下面就可以修改holder的operator=了 g!p_c  
G;HlII9x[  
template < typename T > Q f-k&d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V$<G)dwUG5  
  { %?oU{KzQ@;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0r-lb[n8i  
} //M4Sq(  
:aq>  
同时也要修改assignment的operator() /QXs-T}d  
pR6A#DgB  
template < typename T2 > '}+X,Usm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^ wF@6e7/&  
现在代码看起来就很一致了。 Q^Z<RA(C  
c =N]! ,MO  
六. 问题2:链式操作 bEQtVe@`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @=0r3  
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。 boF4d'g"  
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。 {9Mdt`WL  
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。 "h^#<bPN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dA)4(0o8fD  
3.<6;?  
template < typename T > Ac!&j=ZE  
struct result_1 + %#MrNM'  
  { \8*,&ak%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jqGo-C~  
} ; 0"^oTmQN  
aT1CpY=T|.  
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: ah/6;,T  
Hx2j=Q_dw  
template < typename T > n E,gQHw  
struct   ref 6Sb'Otw.  
  { bj7MzlGFy  
typedef T & reference; ]EM)_:tRf  
} ; UiK+c30FU  
template < typename T > *lerPY3 q  
struct   ref < T &> ]PzTl {]  
  { r$r&4d Y  
typedef T & reference; k~jKJb-_  
} ; L_gsG|xX  
Vr-3M+l=O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e.}3OK  
K_&c5(-(_  
template < typename T > A:.IBctsd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <Sprp]n 7  
  { zK>'tFU  
  return l(t) = r(t); :%uyy5AZ  
} fa4951_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 => uVp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~t${=o430  
?|">),  
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 }+dM1O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )"_Ff,9Z!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #U$YZ#B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X&9^&U=e  
最后的布局是: b>bgUDq  
                Add Ql q#Zdru  
              /   \ W. J:.|kt  
            Divide   5 ?79SPp)oo  
            /   \ !qTpQ5Dm  
          _1     3 n~,]KdU]  
似乎一切都解决了?不。 8tV=fSHd  
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。 EFRZ% Y  
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。 B;z>Dd,Y_x  
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: #0?"J)  
?v"K1C1.  
template < typename Right > +(z_"[l"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wsf Hd<Z_  
Right & rt) const aT?p>  
  { IYfV~+P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $_ix6z  
} + 9\:$wMN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8Fd1;G6  
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。 uv|eVT3jNs  
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。 "$~}'`(]  
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。 ReI=4Jq11  
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。 N?a1sdR  
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? NIGB[2V(  
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: mh A~eJ  
$ ] W[y=  
template < class Action > LsJs Q h  
class picker : public Action d`?U!?Si  
  { <OR.q  
public : DnNt@e2|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j}rgO z.  
  // all the operator overloaded XlPK3^'N)h  
} ; N+\oFbE  
`7QvwXsH]  
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。 u8-a-k5<  
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: MtpU~c  
MiSja#"+A  
template < typename Right > "ibK1}-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lL:KaQ0E  
  { t4f (Y,v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zB#_:(1qK  
} LyuSZa]  
MekT?KPQ{L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CN\|_y  
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。 K/f>f;c  
FF%\g J  
template < typename T >   struct picker_maker OwG6i|q  
  { +={  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *F\T}k7  
} ; mJ0}DJiX$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZR!cQ oV=  
  {  OLk9A  
typedef picker < T > result; 3)6+1Yc  
} ; t MxsR >sH  
pT("2:)x  
下面总的结构就有了: V*6l6-y~Ih  
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。 l;XU#6{  
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。 $Cz1C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 42b.7E  
至此链式操作完美实现。 m0=cMVCA!  
rQ`\JE&`  
DNm(:%)0  
七. 问题3 u iBl#J Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |7svA<<[  
BCBEX&0hk{  
template < typename T1, typename T2 > X|X4L(i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +dqk 6RE  
  { p//T7r s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a$C2}  
} Ho|o,XvLv  
hMNJ'i}  
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: Wyy^gJl  
wVx,JL5Jr  
template < typename T1, typename T2 > =LlLE<X"%x  
struct result_2 J?._/RL8-  
  { 1pd 9s8CA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r0)JUc}Fyq  
} ; 8 ne/=N|,  
1S+;ZMk  
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? 7)B&(2D&  
这个差事就留给了holder自己。 Iq)(UfaSve  
    ctp?y  
uzHT.iBn  
template < int Order > YSqv86  
class holder; MVeF e\r  
template <> F(d:t!  
class holder < 1 > x|.v{tQa  
  { mfZ)^X  
public : sB?2*S"X)<  
template < typename T > 8$\Za,)g  
  struct result_1 6tOCZ'f  
  { ?F ce!J  
  typedef T & result; n%F-cw  
} ; 0z<H(|  
template < typename T1, typename T2 > Rb)|66&3&  
  struct result_2 (jMtN?&0H-  
  { -M6L.gi)oJ  
  typedef T1 & result; St6aYK  
} ; }x]&L/  
template < typename T > ypH8QfxLTr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VLiIO"u;  
  { zm3-C%:Bw  
  return (T & )r; /$;,F't#2M  
} q^5yk=2fq  
template < typename T1, typename T2 > :d.1;st  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uaiz*Im  
  { | z:Q(d06  
  return (T1 & )r1; @!e~G'j%VD  
}  #;`Oj  
} ; xZX`%f-  
s8^~NX(xdy  
template <> 88 {1mA,v  
class holder < 2 > fO6[!M(  
  { Nu@5 kwH  
public : u+m4!`  
template < typename T > _l<mu?"  
  struct result_1 7!p LK&_  
  { (z/jMMms  
  typedef T & result; {J2#eiF  
} ; Zb."*zL  
template < typename T1, typename T2 > U 2bzUxK  
  struct result_2 @}(SR\~N]  
  { _lXt8}:+  
  typedef T2 & result; {=3B)+N  
} ; dXl]Pe|v  
template < typename T > |k6Ox*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |=O1Hn  
  { R"Kz!NTB  
  return (T & )r; L x.jrF|&  
} '99@=3AB:`  
template < typename T1, typename T2 > GzdRG^vN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L?8^aG  
  { j9:/RJS  
  return (T2 & )r2; #1[z;Mk0  
} *<IR9.~{6%  
} ; p;0 PxL=  
&iNS?1a%f=  
gXt O*Rfqk  
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> >。 {(}yG_Q]!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *hF^fxLbl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A d/($v5+  
xI?0N<'.*q  
return l(i, j) = r(i, j); B!}BM}r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?eV_ACpZ8  
Q ]"jD#F  
  return ( int & )i; =2%VZE7Vm  
  return ( int & )j; 9 6=Z"  
最后执行i = j; o&z!6"S<  
可见,参数被正确的选择了。 9OyNi  
Q.A \U>AgV  
)Q]w6he3  
qBYg[K>  
H -,TS^W  
八. 中期总结 M\9F:.t=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: cvfUyp;P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h=6xZuA\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F+uk AT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q_]~0PoH  
,hWcytzEw  
{E51Kv&_  
2Lfah?Tx~C  
E]1##6Ae  
v L}T~_=3  
九. 简化 1`JB)9P  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5/?P|T   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @ 7W?8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  qSTWb%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `\N]wlB2/b  
  +-*/&|^等 Jf_%<\ O  
2. 返回引用。 <bUXC@3W  
  =,各种复合赋值等 d>|;f  
3. 返回固定类型。 q@l(Qol  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j (ygQ4T  
4. 原样返回。 b7Oj<! Wo`  
  operator, "|t!7hC  
5. 返回解引用的类型。 sn"fK=,#g  
  operator*(单目) _ie.|4k  
6. 返回地址。 *5D3vB*S  
  operator&(单目) xE1'&!4O  
7. 下表访问返回类型。 -Sz_mr  
  operator[] n@ [  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AnMV <  
  operator<<和operator>> dZ]Rqr _!  
%dW%o{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |4mVT&63(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "3}<8 c  
TH4\HY9qa?  
template < typename Left > (0L=AxH  
struct value_return vtyx`F f  
  { [T^?Q%h  
template < typename T > dJD(\a>r.u  
  struct result_1 OlY$ v@|  
  { CU$#0f>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bd== +   
} ; LZ<[ll#C  
~3CVxbB^<  
template < typename T1, typename T2 > IQnIaZ  
  struct result_2 z9DcnAs  
  { x2W#ROfg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cWa)#:JOV  
} ; U>F{?PReA?  
} ; cyQBqG  
=a$Oecg?  
aG{$Ic  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vzXag*0  
YGk9b+`  
下面我们来剥离functor中的operator() %8r/oS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S3Y2O x  
P@0Y./Ds  
return l(t) op r(t) |"]PCb)!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .=c<>/ 0  
return op l(t) *Y6xvib9*  
return op l(t1, t2) I7(?;MpI  
return l(t) op nidr\oFUIn  
return l(t1, t2) op , ZFE(  
return l(t)[r(t)] $,27pkwHeW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }6]0hWsN[  
73F5d/n  
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: Y)|N"f;  
单目: return f(l(t), r(t)); .`p&ATg v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [L(h G a  
双目: return f(l(t)); 7%;_kFRV  
return f(l(t1, t2)); p2 %  
下面就是f的实现,以operator/为例 )uheV,ZnY  
[[+ pMI  
struct meta_divide +TJ EG?o  
  { GP a`e  
template < typename T1, typename T2 > PaWr[ye  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $`J_:H%  
  { #07!-)Gv  
  return t1 / t2; t ^SzqB  
} eu#'SXSC F  
} ; _Z Y\,_  
UE"GJt`I  
这个工作可以让宏来做: |E)aT#$f'  
\Qy$I-Du  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ",Cr,;]  
template < typename T1, typename T2 > \ PXk?aJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !L24+$  
以后可以直接用 ,"2TArC'z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7cTk@Gq  
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 I)SG wt-  
(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。。。) K8I$]M   
O7G"sT1Dv  
kcuzB+  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7h9U{4r: M  
Y.6SOu5$]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u bW]-U=T  
class unary_op : public Rettype xTz%nx  
  { W!L+(!&H  
    Left l; I]`-|Q E  
public : gVR@&bi7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v|';!p|  
^Q}eatEn  
template < typename T > #UP~iHbt\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ond'R'3\E  
      { {*m?Kc7k  
      return FuncType::execute(l(t)); SPkn 3D6  
    } ipE ]}0q  
<wd]D@l7r  
    template < typename T1, typename T2 > +9;2xya2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fS&6  
      { X[yNFW}S2W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6<76H  
    } 9i q""  
} ; @.C{OSH E  
r' Z3  
/RnTQ4   
同样还可以申明一个binary_op #FxPj-3(ix  
jM)C4ii.-$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '@nbqM  
class binary_op : public Rettype LW)H"6v  
  { {Qu"%h.Al  
    Left l; {R6HG{"IS6  
Right r; jNDx,7F-  
public : yHo[{,4itA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GEUg]nw  
%/%UX{8R  
template < typename T > 0E`1HP"b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5VW|fI  
      { k?GD/$1t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iA }vKQ  
    } 5s{j = .O  
"2ru7Y"  
    template < typename T1, typename T2 > _HOIT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r=.A'"Kf  
      { !^c@shLN4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dEa<g99[?  
    } 2BXy<BM @  
} ; ~nLN`H d  
bC!`@/  
OX]V) QHVZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 cZ8.TsI~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =@x`?oev  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &DG->$&|  
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。 ~ Heb1tl ;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rh*sbZ68>E  
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。。。 1Tp/MV/>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K>:]Bx#F7  
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;W@LfP  
下面是修改过的unary_op OHr Y(I6  
ZD/jX_!t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +0wT!DZW\=  
class unary_op l\0w;:N3  
  { n"Veem[_4g  
Left l; `mfq 2bVc  
  /UcV  
public : iSLGwTdLn  
,i9Byx#TN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ga>uFb}W~  
ZzGahtx)Y  
template < typename T > y m,H@~  
  struct result_1 iRo.RU8>  
  { ;h=*!7:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k*rZ*sSp  
} ; `>(W"^  
y;cUl, :v  
template < typename T1, typename T2 > zdl%iop3e  
  struct result_2 = {'pUU  
  { 3\O|ii  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h Ov={:  
} ; {]*x*aa\  
rHge~nY<  
template < typename T1, typename T2 > J@pb[OL,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( lm&*tKm  
  { $q?$]k|M`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Wm~` ~P  
} %.v{N6  
hY5WJ;  
template < typename T > O=cxNy-I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u6V/JI}g  
  { s'aip5P  
  return OpClass::execute(lt(t)); wFh8?Z3u_  
} Y}*\[}l:&x  
'n QVj  
} ; o{b=9-V  
EJ}!F?o  
g>0XxjP4  
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 B$3 ?K  
好啦,现在才真正完美了。 $0oO &)*  
现在在picker里面就可以这么添加了: l- pe4x  
s&kQlQ=  
template < typename Right > >>b3ZE|5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kv,%(en]  
  { WL,&-*JAW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rB~W Iu  
} j:T/iH!YF  
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。 []R? ViG  
o; a:Dd  
6Tw#^;q-  
=\#%j|9N9  
X=JmF97  
十. bind sbkQ71T:  
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。 }eQRN<}P  
先来分析一下一段例子 9//+Bh  
W%2 80\h  
V=He_9B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &c(WE RW?-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $mmup|;(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >h2%[j=  
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。 uJHu>M}~  
我们来写个简单的。 v[@c*wo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 87)zCq  
对于函数对象类的版本: /){KOCBl;  
,oxcq?7#4  
template < typename Func > iqQUtE]E_  
struct functor_trait s5.AW8X=?*  
  { 5erc D  
typedef typename Func::result_type result_type; /&& 2u7*  
} ; do-ahl,  
对于无参数函数的版本: aSuM2  
,:fl?x.X  
template < typename Ret > $&s=68  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Om'+]BBN  
  { 9 3+"D`  
typedef Ret result_type; g*)K/Z0pJ$  
} ; u~ ~R9.  
对于单参数函数的版本: M/?KV9Xk2  
9odJr]  
template < typename Ret, typename V1 > RCTQhTy=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v%k9M{  
  { YCe7<3>J4  
typedef Ret result_type; TSAU?r\P  
} ; ^=n+T7"J  
对于双参数函数的版本: @D-AO_  
GLn{s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i&njqK!wS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9YsR~SM  
  { F62V 3 Xy  
typedef Ret result_type; IW8+_#d  
} ; 7"7rmZ   
等等。。。 Q$obOEr2(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )%SkJ  
x:vu'A  
template < typename Func > /( .6bv  
struct func_return ;!91^Tl  
  { k4qp u=@U  
template < typename T > \Gm-MpW  
  struct result_1 jztq.2-c#  
  { 9jN)I(^D6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R(P%Csbqh  
} ;  $Y=T&O  
:+{ ?  
template < typename T1, typename T2 > -U<Upn)2  
  struct result_2 ZT02"3F  
  { 1:NrP'W^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =NbI%  
} ; a9n^WOJ6  
} ; gH2,\z`[4  
B63pgPX  
O\K_q7iO6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8<mjh0F-,  
sS&Z ,A  
template < typename Func, typename aPicker > KbL V' %D  
class binder_1 jENr>$$  
  { ve ~05mg  
Func fn; M3p   
aPicker pk; hS[ yNwD  
public : 2<&Bw2  
OmM=o*d  
template < typename T > +\li*G]:J  
  struct result_1 #`GY}-hL!  
  { S$f6a'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q^p|Ldj  
} ; h/x0]@M&  
$^&ig  
template < typename T1, typename T2 > [Q\GxX.  
  struct result_2 ?u4INZ0W  
  { 2=?tJ2E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^:9$@ +a  
} ; 0Io'bF  
.nYUL>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #jAqra._b  
UgWs{y2SE.  
template < typename T > h' !imQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *. 3N=EO  
  { fzjU<?}  
  return fn(pk(t)); | ohL]7b<  
} T&86A\D\z  
template < typename T1, typename T2 > "x@='>:$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i,13b e  
  { s >0Nr  
  return fn(pk(t1, t2)); r>jC_7  
} F}"]92  
} ; dd?x(,"A`  
Qb8KPpd  
DzQ1%!  
一目了然不是么? xEuN   
最后实现bind R<i38/ ~G  
\rykBxs  
0 ugT2%  
template < typename Func, typename aPicker > v/*Y#(X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JbB}y'c4}=  
  { fYE(n8W3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 47r_y\U h  
} #YDr%>j  
syip;;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |[9?ma  
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。 "RVcA",  
[i0Hm)Bd3  
十一. phoenix g'];Estb~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cI]WrI2CQa  
[![%9'+P  
for_each(v.begin(), v.end(), iCP/P%  
( !ZDzEP*  
do_ %3HVFhl  
[ RtG}h[k/X  
  cout << _1 <<   " , " 8G>>i)Sbg  
] vpPl$ga5bY  
.while_( -- _1), M4ozTp<$O  
cout << var( " \n " ) CIjZG?A  
) 'WHHc 9rG,  
); `>DP,D)w(  
g+-;J+X8  
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: oJKa"H-jL  
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 "m{,~'x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7VK}Dy/Vvn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .oEmU+  
X0{/ydG F8  
k`".  
template < typename Cond, typename Actor > :V)lbn\  
class do_while 5>6PH+Oq  
  { y}C`&nW[=  
Cond cd; J/7R\;q`~o  
Actor act; ?=GXqbS"  
public : 8+m H:O  
template < typename T > S' dV>m`  
  struct result_1 6.t',LTB  
  { I2(zxq&2M\  
  typedef int result_type; :a:[.  
} ; iVB^,KQ@  
V8=Y@T,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C8a*Q"  
D 71;&G]0  
template < typename T > zF4[}*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,fEO> i  
  { Z -%(~  
  do 61U<5:#l  
    { ,2oF:H  
  act(t); R~bC,`Bh  
  } , n !vsIN  
  while (cd(t)); a:~@CUD >I  
  return   0 ; _w@qr\4i=  
} "QoQ4r<|  
} ; [nxE)D  
<"o"z2  
~_9"3,~o5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wPbkUVO  
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。 u6:pV.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。 @1zQce>  
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。 R`F,aIJ]  
下面就是产生这个functor的类: dBO@6*N4c  
m?s}QGSka  
uGdp@]z&8Q  
template < typename Actor > 'H9=J*9oG  
class do_while_actor TJ?g%  
  { %}2@rLP  
Actor act; r!}al5~&  
public : DaNW~rd{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v;{{ y-  
x0a.!  
template < typename Cond > ]j>i.5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 59(U`X  
} ; n$m"]inX  
l? #xAZx&_  
dsK&U\ej}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {>0V[c[~  
最后,是那个do_ Kr  L>FI  
h%d^Gq~  
,]R8(bD)  
class do_while_invoker WUAJjds  
  { "rXOsX\;  
public : _i}wK?n  
template < typename Actor > p]W+eT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >5~7u\#9  
  { G,&%VQ3P>  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2k7bK6=nm  
} zH)_vW  
} do_; Q/_[--0&#  
x )5V.q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ft%hh|$5y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z\X'd_1!  
最后来说说怎么处理break和continue Ex@`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。 "u}9@}*  
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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