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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RAg|V:/M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4,w{rmj  
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, }Ll3AR7\  
G!e}j @@  
N1s $3Ul  
x;ICV%g/  
  class filler gq/ePSa  
  { CD8JYiJ  
public : 7'{Yz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ew?/@KAV\  
} ; =XacG}_  
P[#WHbn  
7/D9n9F  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: skR, M=F~  
k[r./xEv+t  
/v bO/Mr  
os(Jr!p_=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3I>S:|=K  
I*vj26qvg  
<PfPh~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z+``/Q]>+  
!0. 5  
3h D2C'KD  
#>=/15:  
二. 战前分析 YzhN|!;!k  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 cT>z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 AG$-U2ap  
d,oOn.n&  
/ie3H,2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Va]vC8?  
  /* --------------------------------------------- */ >+; b>  
vector < int *> vp( 10 ); ;GSFQ:m[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eX l%Qs#Y  
/* --------------------------------------------- */ n7,6a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *v:,rh  
/* --------------------------------------------- */ Z '>eT)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L>5!3b=b  
  /* --------------------------------------------- */ B 1d%#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y8`))MeD  
/* --------------------------------------------- */ L"[wa.<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4na4Jsq{  
p=`x  
Pu%>j'A  
#Rm=Em}d  
看了之后,我们可以思考一些问题: @'<j!CqQ o  
1._1, _2是什么? h[`Op#^x3  
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。 <k-@R!K~JC  
2._1 = 1是在做什么? 7]. IT(  
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。 xZ @O"*{  
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。 $jeDVH  
6B;_uIq5  
K_lL\  
三. 动工 <1g1hqK3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KEVy%AP=*h  
PcSoG\- G<  
$Z7|t  
n"d)  
template < typename T > |v %RjN  
class assignment g*AD$":  
  { Fx88 R !  
T value; 9uq+Ve>  
public : -Ib+/'  
assignment( const T & v) : value(v) {} KGE-RK  
template < typename T2 > Q0"F> %Cn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8.Own=G?  
} ; (Q]Y> '  
6 9I.*[  
#&2N,M!Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wyzBkRg.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %J ( }D7-,  
s8_NN  
Oi%~8J>  
(zYSSf!I  
  class holder % K7EF_%  
  { pS@VLXZP  
public : y:[VRLo  
template < typename T > fJ"~XTN}T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m6Cd^'J9^  
  { w4MMo  
  return assignment < T > (t); ~CdseSo 9  
} ND9>`I 5  
} ; `# M.t);^  
yJ`1},^  
rRG\:<a  
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: f!8m  
f}ij=Y9  
  static holder _1; [#rdfN'?U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t5v)6|  
qH$rvD!]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )%@WoBRj  
而不用手动写一个函数对象。 mhkAI@)>  
{f-/,g~  
`::'UfHc  
AXv;r<  
四. 问题分析 y~ 4nF  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 bOIM0<(h  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O+Lb***b"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CU^3L|f2N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H{Y=&#%d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iK:qPrk-  
v4a4*rBI"  
五. 问题1:一致性 #`)-$vUv^f  
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?| ne24QZ~}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _3G)S+ 7#  
-j=&J8Za  
struct holder o^"3C1j  
  { x|i3e& D  
  // M9jo<+  
  template < typename T > ${6'  
T &   operator ()( const T & r) const )MW}!U9G  
  { `ur9KP4Dq  
  return (T & )r; [qMO7enu#  
} YeVc,B'  
} ; eh/OCzWH  
3[i !2iL.  
这样的话assignment也必须相应改动: /IW=+ri  
Fsj&/: q  
template < typename Left, typename Right > Q|z06_3i  
class assignment ^JVP2L>o*  
  { bYB}A :  
Left l; U7%pOpO!  
Right r; l@J|p#0q  
public : n)!_HNc9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j/mp.'P1k  
template < typename T2 > Z3~*R7G8>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +Qvgpx>  
} ; e+ w  
v!hs~DnUZ  
同时,holder的operator=也需要改动: \.|A,G=  
$#W6z:  
template < typename T > 9<c4y4#y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;C3?Ic  
  { w$:)wyR-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vK7,O%!S  
} #$B,8LFz,$  
t% B!\]  
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。 OmbKx&>YGz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J}KktD@!O  
|5B9tjJ"  
return l(rhs) = r; NRF%Qd8I/2  
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。 B^Mtj5Oc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ioCkPj  
Ic!83-  
template < typename Tp > (jFE{M$-  
class constant_t &U)s%D8e;d  
  { [F{a-i-  
  const Tp t; 2e@\6l,!^  
public : w=o m7%J@l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '[8jm=Q#'  
template < typename T > o xu9v/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ; 2-kQK9  
  { ;*H~Yb0  
  return t; (gB=!1/|G  
} e"mfJY  
} ; \ySc uT  
&YKzK)@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;FflEL<7Y  
下面就可以修改holder的operator=了 iquGLwJ  
yS3s5C{C  
template < typename T > 7Q}@L1A9F,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CoXL;\  
  { FY*0gp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G_4P)G3H  
} jk}PucV  
&\[J  
同时也要修改assignment的operator() 9GaER+d|  
YKd?)$J  
template < typename T2 > xTm&`Xo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jhM|gV&  
现在代码看起来就很一致了。 N6%q%7F.:  
V@-GQP1  
六. 问题2:链式操作 .e#j#tQp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m uY^Fx  
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。 jzMGRN/67  
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。 kO4~N-&  
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。 ;0q6 bp(<H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7z&u92dJI  
ox#4|<qM  
template < typename T > n(VMGCZPV  
struct result_1 iO`f{?b  
  { [' 1?'*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q)zvePO#  
} ; n//a;m  
S3cQC`^  
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: p?nVPTh  
kk#d-! $[  
template < typename T > gk%ye&:f  
struct   ref /VkJ+%}+j  
  { &pl;U\dc*a  
typedef T & reference; WU_Q 7%+QS  
} ; *A`^ C  
template < typename T > $hh=-#J8  
struct   ref < T &> &LYZQ?|  
  { H5)WxsZ R  
typedef T & reference; "H@AT$Ny(  
} ; b\mN^P~>A  
C?k4<B7V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,0xN#&?Ohh  
\g/E4U .+  
template < typename T > 8nM]G4H.f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m`aUz}Y>c  
  { ERplDSfO-  
  return l(t) = r(t); X3vrD{uNU  
} 9'M({/7y  
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。 2e &Zs%u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d"a`?+(Q  
yMxS'j1  
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 T^W8_rm *3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :+n7oOV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 de[_T%A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k9 E ?5  
最后的布局是: hQO~9mQ+!  
                Add EBm\rM8  
              /   \ nS#;<p$\  
            Divide   5 N]~q@x;<)3  
            /   \ +8"H%#~  
          _1     3 89l}6p/L  
似乎一切都解决了?不。 &Jz%L^  
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。 -xXM/3g1u  
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。 @M-bE=  
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: h fNBWN  
BDA\9m^3  
template < typename Right > +%^D)   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X$<?:f-  
Right & rt) const ~2H)#`\ac8  
  { XOoND  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &E~7ty'  
} x<].mx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 azSS:=A  
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。 p n)5neX{  
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。 #~Q0s)Ze  
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。 Ty5\zxC|  
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。 y}|zH  
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? wTLHg2'y^  
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: %PQC9{hUy$  
Y,9("'bo  
template < class Action > 6YN4]  
class picker : public Action ,Tpds^  
  { [Gu]p&  
public : 8Og9P1jVh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?tOzhrv  
  // all the operator overloaded b`IC)xN$  
} ; I".r`$XZ  
5p750`n  
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。 ~ohW9Z1  
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: A%Ao yy4E  
X"R;/tZ S4  
template < typename Right > 15870xS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h/X),aK3  
  { C>LkU|[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j1g^Q$B>m  
} B^oXUEOImq  
p B )nQ5l'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]wP)!UZ  
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。 sI`Lsd'V  
(FBKP#x)^  
template < typename T >   struct picker_maker " jy'Dpy0m  
  { p%n}a%%I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ly3^zF W  
} ; t4nAy)I)P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5}1cNp6@  
  { WL>"hkx  
typedef picker < T > result; >XA#/K  
} ; <53~Y  
.L8S_Mz  
下面总的结构就有了: a7ZPV1k  
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。 hD;[}8qN{  
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。 Z_S~#[\7^]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pb!kl #  
至此链式操作完美实现。 ybfNG@N*  
Z$T1nm%lo:  
m(?M]CH(A  
七. 问题3 .F9>|Xx[  
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。 R}*e%EG/  
!\CoJ.5=  
template < typename T1, typename T2 > ppS,9e-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #;H+Kb5O  
  { +DksWb D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'AHI;Z~Gk  
} Uq7 y4zJ  
m"NZ;*d'  
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: &c0U\G|j  
8hGp?Ihu  
template < typename T1, typename T2 >  z>hA1*Ti  
struct result_2 _"=Yj3?G%  
  { &p0*:(j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rj<r6  
} ; GKSfr8US4  
q*,];j/>k  
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? 90&ld:97  
这个差事就留给了holder自己。 Em-88=X O  
    Zn|vT&:Hg  
hQvSh\p  
template < int Order > K)N7Y=C3  
class holder; ?u"MsnCXYn  
template <> \2@OS6LUe  
class holder < 1 > t(}\D]mj  
  { t=Tu-2,k  
public : j-ZKEA{:1  
template < typename T > ng^`s}?o  
  struct result_1 Q3*@m  
  { Op A  
  typedef T & result; TIYI\/a\;  
} ; P'xq+Q  
template < typename T1, typename T2 > UF3WpA  
  struct result_2 p=V (_  
  { lZ'-?xo  
  typedef T1 & result; );'8*e'  
} ; ^ 1}_VB)^  
template < typename T > iZ yhj%#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I6ffp!^}Y  
  { ayTEQS  
  return (T & )r; T}jryN;J5  
} 8(&Jy RT  
template < typename T1, typename T2 > sFqZ@t}~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "hdc B 0  
  { ]W-l1  
  return (T1 & )r1; wz3BtCx  
} > r6`bh [4  
} ; UEbRg =6  
X!KjRP\\  
template <> Ew~piuj  
class holder < 2 > f$[6]7P  
  { pj4M|'F7  
public : r~N0P|Tq  
template < typename T > zc%#7"FM  
  struct result_1 *_ {w0U)  
  { apPn>\O  
  typedef T & result; HdQd =q(  
} ; Y5M>&}N  
template < typename T1, typename T2 > !)FM/Xj,o  
  struct result_2 Nz %{T  
  { A8Tq2]"* S  
  typedef T2 & result; {B8W>>E  
} ; @=B'<&g$Xv  
template < typename T > N,6(|,m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {p@uH<)  
  { ^W+q!pYM9+  
  return (T & )r; Q{F*%X  
} =QXLr+ y@  
template < typename T1, typename T2 > U`Bw2Vdk]S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xrd@GTaI  
  { ]"Z*Hq z  
  return (T2 & )r2; 2YI#J.6]H  
} 0 UdAF  
} ; -F\xZ  
o\6A]T=R  
MM8@0t'E  
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> >。 7.@$D;L9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1ga.%M*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: frV *+  
GZXBzZ}  
return l(i, j) = r(i, j); S3EM6`q'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c@H:?s!0R  
e }>8rnR{  
  return ( int & )i; -v"\WmcS  
  return ( int & )j; ODa+s>a`^  
最后执行i = j; ?`T< sk8c  
可见,参数被正确的选择了。 Uv|z c  
M| r6"~i  
$=?1>zvF  
r,F~Vwa}  
>; a_i>[  
八. 中期总结 <Th) &  
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: &-^|n*=g6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .PjJ g^^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 78a!@T1#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q(Q .(  
"o" ujQ(v  
rz/^_dV  
1HOYp*{#wP  
2E]SKpJ  
5cLq6[uO  
九. 简化 2p'ujAK  
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。 t [gz#'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \GA6;6%Oo  
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: ':al4m"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FnkB z5D  
  +-*/&|^等 4?Mb>\n%<^  
2. 返回引用。 8z,i/:  
  =,各种复合赋值等 t\YN\`XD  
3. 返回固定类型。 rzmd`)g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yVds2J'w-  
4. 原样返回。 |.kYomJ   
  operator, % H"A%  
5. 返回解引用的类型。 ki/xo^Y2<  
  operator*(单目) }*vUOQQp*  
6. 返回地址。 oq00)I1  
  operator&(单目) /58]{MfrJ  
7. 下表访问返回类型。 ~3p :jEM.[  
  operator[] r2:n wlG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iq s  
  operator<<和operator>> 9G)Sjn`AQ  
Yr9>ATR  
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。 P_:A%T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fAx7_}k/ m  
8NY $Iw  
template < typename Left > CE :x;!}cd  
struct value_return HEZgHL  
  { GE+ %V7  
template < typename T > ;^QG>OP$  
  struct result_1 Vp3r  
  { ^A9D;e6!-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Bvbv~7g (  
} ; i={ :6K?^  
@S#>:o|  
template < typename T1, typename T2 > ?sF<L/P0 F  
  struct result_2 f-at@C1L%L  
  { *e E&ptx1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8)(<U/  
} ; t- Rp_2t  
} ; 'G3;!xk$  
hAHZN^x&  
Z<j(ZVO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1Ql\aO)  
o+U]=q*|)$  
下面我们来剥离functor中的operator() [c6I/U=-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q/e$Ttt4J  
+qz"+g  
return l(t) op r(t) %m8;Lh- X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iUcDj:  
return op l(t) ujF*'*@\  
return op l(t1, t2) m%8idjnG  
return l(t) op tx-HY<  
return l(t1, t2) op l.tNq$3pS  
return l(t)[r(t)] }=kf52Am,}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x50,4J%J'r  
L\@SX?j  
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: P#`Mg@.  
单目: return f(l(t), r(t)); ym,UJs&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p h[ ^ve  
双目: return f(l(t)); & w{""'  
return f(l(t1, t2)); D;@*  
下面就是f的实现,以operator/为例 &"bcI7uGT  
zB6u%uWR  
struct meta_divide K]mR9$/  
  { j(j o8  
template < typename T1, typename T2 > &@E{0ZD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B1]5%B  
  { 4z~ fn9g  
  return t1 / t2; Vc!` BiH  
} R-Y|;  
} ; Z P\A  
]lj,GD)c  
这个工作可以让宏来做: JX_hLy@`  
$Iuf(J-5[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /I2RU2|B  
template < typename T1, typename T2 > \ PZn[Yb:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (<?6X9F:N  
以后可以直接用 LQVa,'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r3a$n$Qw  
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 p7 b`Z>}  
(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。。。) hQ!slO  
b2OVg +3  
pDr%uL  
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 /]=d Pb%  
3`@alhD'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e|:#Y^  
class unary_op : public Rettype _%G)Uz{3  
  { x\ieWF1  
    Left l; Ux_tHyc/  
public : J[ 9yQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C`F*00M{  
"kC uCc  
template < typename T > \VmqK&9   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4am`X1YV#  
      { I8r5u=PH  
      return FuncType::execute(l(t)); (g2?&b iuz  
    } FY%v \`@1*  
+5pK[%k  
    template < typename T1, typename T2 > ~YO-GX(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [u[`!L=  
      { 6 W/S?F~{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @vWC "W  
    } *0ZL@Kw  
} ; $Xf1|!W%a%  
`+17 x<N  
wD>tR SW  
同样还可以申明一个binary_op ]_NN,m>z  
&0*l=!:G^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EL+6u>\- k  
class binary_op : public Rettype -L>\58`  
  { 1aKYxjYM  
    Left l; Z&W|O>QTl  
Right r; ;+]9KIa_Pq  
public : ,)mqd2)+"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [.DSY[!8U  
,eq[X\B>  
template < typename T > =T5vu~[J/e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ wGDk  
      { p2}$S@GD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0T2h3,  
    } P;[5#-e  
lcgT9 m#  
    template < typename T1, typename T2 > 8cn)ox|J[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `j*&F8}  
      { l c)*HYqU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fq/F| c  
    } wsp&U .z  
} ; ,j wU\xo`C  
!}wJ+R ^2  
8 [i#x|`g  
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 P_+S;(QQ~d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DX.u"&Mm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ty]JUvR@  
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。 dDN#>|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @`2<^-r\  
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。。。 (gBP`*2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >nmby|XtW  
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) !cnunLc`  
下面是修改过的unary_op *leQd^47  
E> Ukxi1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6Uq@v8mh  
class unary_op \&]M \  
  { [0CoQ5:d?&  
Left l; uyP)5,  
  7k{Oae\$  
public : GutH}Kz"&  
\{J gjd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dT8m$}h9  
Nj||^k  
template < typename T > 8'J> @ uW  
  struct result_1 =zXpeo&|m  
  { +]H9:ARI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9 m&"x/k  
} ; dA> t  
\1D~4Gz6}  
template < typename T1, typename T2 > $K^"a  
  struct result_2 ,(Fo%.j  
  { e8gJ }8Fj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !zLd ,`  
} ; qdh;zAMx  
 ])}{GW  
template < typename T1, typename T2 > QU16X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `kIzT!HX  
  { k\|G%0Jw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Zoj.F  
} sLK J<=0i  
'{XDhK  
template < typename T > H,txbJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UBuk-tq  
  { W%b<(T;  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3sc5meSu'  
} W?~G_4  
n )YNt  
} ; LtbL[z>]  
}!\NdQs  
k(<5tvd  
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 K+Q81<X~  
好啦,现在才真正完美了。 ~1wAk0G`n  
现在在picker里面就可以这么添加了: m9Gyjr'L  
 Fwyv>U  
template < typename Right > 7!w@u6Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const meu\jg  
  { J|_&3@r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |vz< FR6  
} ?l`DkUo*j  
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。 \c/jp5=}  
N}nU\e6 Y  
pez*kU+9  
\lCr~D5  
[' R2$z  
十. bind ?;> s<  
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。 SPOg'  
先来分析一下一段例子 ^tsIgK^9H  
y;Q_8|,F  
??=CAU%\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uzG<(Q pu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O^G/(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nf+8OH7  
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。 \.myLkm  
我们来写个简单的。 kNUbH!PO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 78#je=MDg  
对于函数对象类的版本: 9X,dV7 yW  
dm,7OQ  
template < typename Func > d]VL( &  
struct functor_trait v3Tr6[9  
  { l*HONl&j  
typedef typename Func::result_type result_type; 6g8{;6x  
} ; X3(:)zUL  
对于无参数函数的版本: ,Bp\ i  
f% ZqK_CW  
template < typename Ret > hEsCOcEG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oc?,8I[P5  
  { iOPv % [  
typedef Ret result_type; !EF~I8d\]  
} ; P .3j |)NW  
对于单参数函数的版本: gZ   
V;L^q?v !  
template < typename Ret, typename V1 > F)j-D(c4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *rSMD_>  
  { A|CW4f,  
typedef Ret result_type; OZ&J'Y  
} ; "w9`UFu%^e  
对于双参数函数的版本: M A}=  
_xI'p6C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uaNJTob  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Xlw&hKS  
  { zAC   
typedef Ret result_type; gH Q[D|zu  
} ; m'KY;C  
等等。。。 (u@[}!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l] WV gu  
{r`l  
template < typename Func > \2U^y4K.  
struct func_return 2WIL0Siwl  
  { [5:,+i  
template < typename T > :7D&=n)  
  struct result_1 C#emmg!a\  
  { M]!R}<]{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S6h=} V )  
} ; eU1= :n&&\  
F}DdErd!f  
template < typename T1, typename T2 > r*N:-I~z  
  struct result_2 ! o:m*:  
  { jx!)N>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vg#s  
} ; -i V&-oP  
} ; +)^F9LPl  
sD1L P  
Vpt)?];P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [V  T&  
QN9$n%Z  
template < typename Func, typename aPicker > Dp6]!;kx  
class binder_1 0J_ AX  
  { -TU7GCb=  
Func fn; {W3%n*q  
aPicker pk; w (W+Y+up  
public : KM g`O3_16  
v!E0/ gD  
template < typename T > 9qIUBHe  
  struct result_1 )UI$ s"  
  { a^'1o9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D'YF [l  
} ; 9U>ID{  
W8,XSUl  
template < typename T1, typename T2 > 4;M  
  struct result_2 }9R45h}{<  
  { #] vq <Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IPbdX@FeV  
} ; *qAF#  
?g}n$%*5y!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qBpv[m  
RV.z xPw>>  
template < typename T > {p|OKf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZFOYYht  
  { qDqIy+WR  
  return fn(pk(t)); &jl'1mZ  
} Bg-C:Ok 2'  
template < typename T1, typename T2 > $ N5VoK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r6Lb0PzMf  
  { =jkC]0qx  
  return fn(pk(t1, t2)); S6 $S%$  
} ^8o'\V"m^  
} ; H:`W\CP7_  
#KXazZu"  
+%>s\W+?]  
一目了然不是么? ^v}Z5,aN  
最后实现bind ZF51|b  
ldM [8  
NO +j    
template < typename Func, typename aPicker > S&6}9r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @@*->  
  { :u'X ~ID[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]"dZE2!  
} %bt2^  
t+q LQY}=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %\}|&z6  
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。 lT@5=ou[  
V(L~t=k$  
十一. phoenix Ar'}#6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8doT`rI1  
HoT5 5v!o  
for_each(v.begin(), v.end(), ~1S7\e7{  
( ?p. dc ~tZ  
do_ vPi\ v U{  
[ XU2 HWa  
  cout << _1 <<   " , " N Rcg~Nu  
] 9'3bzhT$  
.while_( -- _1), 7_S+/2}U*  
cout << var( " \n " ) F@ZG| &  
) H$Q$3Q!`  
); J6hWcA6 g  
b/"gkFe#  
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: Q&MZ/Nnf  
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 ' hO+b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2N5 N^S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @IB8(TZ5I  
_( w4\]  
y@~.b^?_u  
template < typename Cond, typename Actor > `vDg~o  
class do_while ;)83tx /  
  { ZA2y  
Cond cd; n j; KnZ  
Actor act; _L_SNjA_  
public : 01H3@0Q6  
template < typename T > SQvicZAN)`  
  struct result_1 5irewh'R  
  { QDBptI:  
  typedef int result_type; g[8V fIe  
} ; 5G(y  
 O5_[T43  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6du"^g  
/P^@dL  
template < typename T > xtpD/,2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ZG>n{Q   
  { +ywWQ|V  
  do _=U XNr8S  
    { *:BN LM  
  act(t); V *S|Qy!p  
  } ~i))Zc3,g\  
  while (cd(t)); A"vI6ud>  
  return   0 ; *fSa8CV  
}  P/nXY  
} ; F:hJ^:BP  
b'3#FI=:  
p"q-sMYl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aFIet55o  
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。 ~+l%}4RZ  
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。 u>k;P UH4  
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。 0AR4/5.  
下面就是产生这个functor的类: -d_FB?X  
; wW6x  
o|^0DYb  
template < typename Actor > Qksw+ZjY#{  
class do_while_actor pNVao{::5  
  { Q{>9Dg  
Actor act; JC>}(yQA  
public : KC}B\~ +  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6TfXz2D'J  
/V7u0y  
template < typename Cond > (c(?s`;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cv#H  
} ; QfcW  
g](m& O  
eRVu/TY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yv$MQ~]  
最后,是那个do_ .rxc"fR4_  
qn+mlduU  
nr s!e  
class do_while_invoker N|[a<ut<  
  { "T~Ps$  
public : ?$ YE  
template < typename Actor > }d6g{`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?#FA a,  
  { <a$cB+t  
  return do_while_actor < Actor > (act); D+ jk0*bJ  
} ~PoGuj2wA  
} do_; &qe:|M  
foL`{fA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3FX` dZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [oKB1GkA  
最后来说说怎么处理break和continue -09<; U  
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。 \>YXPMIk  
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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