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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j8ac8J,}c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t>"|~T$9  
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, [ _&z+  
2c5)pIVEy  
(z%OK[  
Qs_]U  
  class filler |PLWF[+t8  
  { "T6s;'k  
public : ^i17MvT'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #LG<o3An  
} ; N\x<'P4q  
P)UpUMt;k  
_(KzjOMt  
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: KocNJ TB  
q}J Eesf  
/qXP\ a  
-4S4I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z HvW@A'F  
.H5^N\V|  
4HyD=6V#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,f[Oy:fr  
ZZW%6-B  
hj3wxH.}  
Q7?[@2HN  
二. 战前分析 -M`+hVs?  
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。 2O0</^Z%E  
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 HH^yruP\}  
>):>Pz%U  
.Kk'N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DcZ,a E]  
  /* --------------------------------------------- */ LLwC*)#  
vector < int *> vp( 10 ); 3 n1 > +8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  C0j`H(  
/* --------------------------------------------- */ k i{8f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \-:4TuU  
/* --------------------------------------------- */ Z]^O=kX7k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rF . Oo0  
  /* --------------------------------------------- */ D}bCMN <  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q_0,KOGW  
/* --------------------------------------------- */ HO39>:c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $eh>.c'&]  
@Y+9")?  
c nV2}U/\  
'_o(I  
看了之后,我们可以思考一些问题: $(pVE}J  
1._1, _2是什么? 6/L34VH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ] U[4r9V  
2._1 = 1是在做什么? oo!JAv}~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }zHG]k,j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {OW.^UIq^  
BE," lX  
2r#W#z%vS  
三. 动工 <VmEXJIk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `qj24ehc  
]Hrw$\Ky  
?uqPye1fc  
o1u?H4z  
template < typename T > 4G=KyRKh  
class assignment O@,9a~Ghd  
  { IsB=G-s  
T value; );ZxKGjc4  
public : {8J+ Y}  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,+E"s3NW  
template < typename T2 > -2*Pm1\Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o$,e#q)8  
} ; GhY MO6Q4  
l%MIna/Tp  
R"[U<^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [!b=A:@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wRj&k(?*  
v,,Dz8!Ty  
Y kcN-  
=BBDh`$R  
  class holder &e1(|qax  
  { R}\n @X*  
public : [xg& `x9,.  
template < typename T > IHNl`\Le  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J, vEZT<Mt  
  { ^es/xt  
  return assignment < T > (t); 9Zpd=m8dU  
} O\)rp!i  
} ; A\~tr   
T &kr IZw  
R]Pv=fn  
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: VeWvSIP,EQ  
G^_fbrZjN  
  static holder _1; ;bes#|^F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x<[W9Z'~?9  
Y%)@)$sK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y` tB5P  
而不用手动写一个函数对象。 x8E!Ko](  
^Euqy,8}  
_9b;8%? Yf  
:/FT>UCL  
四. 问题分析 OG}m+K&<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p*" H&xA@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 E=8$*YUW(g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %P-z3 0FHp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d@_|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uY Y{M`  
Kv-4VWh  
五. 问题1:一致性 GJ4R 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?| OO`-{HKt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 haIH `S Y  
UqsX@jL!  
struct holder [5TGCGxP{  
  { TClgywL  
  // o<8=@ ^T  
  template < typename T > G,JNUok  
T &   operator ()( const T & r) const x9VR>ux&  
  { fr([g?F%D  
  return (T & )r;  a 9f%p  
} }o MY  
} ; y(0";\V  
IJV1=/ NJW  
这样的话assignment也必须相应改动: pcjb;&<  
5t~p99#?  
template < typename Left, typename Right > 'J"m`a8no  
class assignment E]j2%}6Z%  
  { nRlvW{p;  
Left l; zeG_H}[2&  
Right r; =dT sGNz  
public : b(|1DE0Cv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mu}T,+9\  
template < typename T2 > Kn+m9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JVeb$_0k  
} ; $d _%7xx  
^+zhzfJ  
同时,holder的operator=也需要改动: 6+Wkcr h  
]Sgc 42hk  
template < typename T > ;;g'C*_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j^'op|l  
  { /K<.$B8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?oO<PR}y  
} n; fUwon  
sX$EdIq  
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。 _MC\\u/C/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (r+#}z}  
'CSIC8M<j  
return l(rhs) = r; (R)(%I1Oz  
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。 ?E:L6,a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 98AX=%8  
^%pM$3ov  
template < typename Tp > K}p!W"!o  
class constant_t &E&e5(&$  
  { 8Qt'Y9|  
  const Tp t;  iI(7{$y  
public : 1"5-doo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dy%#E2f  
template < typename T > ypK1 sw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NWq>Z!x`  
  { lYq4f|5H}m  
  return t; /?wH1 ,  
} ` kG}NJf  
} ; {Ex*8sU%p%  
 8DsXw@o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1IRlFC  
下面就可以修改holder的operator=了 aOH$}QnS  
#A '|O\RGP  
template < typename T > U ,wJ8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5s'oVO*hW  
  { {q-<1|xj/J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "Wz#<! .r  
} z]Dbca1a`  
}+fMYgw  
同时也要修改assignment的operator() R|Lr@k{6+r  
*>a+`|[1*  
template < typename T2 > [spJ%AhV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L| uoFG{  
现在代码看起来就很一致了。 ~ :\QC  
#gL$~.1  
六. 问题2:链式操作 &eHhj9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W%xg;uzp  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 I*Q^$YnM  
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。 N5%zbfKM  
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。 ] 3@.)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <-1(G1v  
0*F{=X~L  
template < typename T > c[~LI<>ic  
struct result_1 F.0CJ7s  
  { 3 0fsVwE2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `N69xAiy  
} ; A1A/OU<Vb  
%ur_DQ  
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: |%@.@c  
D/ SM/  
template < typename T > gfPht 5  
struct   ref -!k$ Z  
  { "#a_--"k9  
typedef T & reference; 1b,,uI_  
} ; R\B-cU[,  
template < typename T > nf7l}^/UE  
struct   ref < T &> lStYfO:<'v  
  { JQhw>H9&  
typedef T & reference; "|6#n34  
} ; U?}>A5H  
^" EsBt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KAucSd`  
j JxV)AIY  
template < typename T > pS3TD"p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8U5L |Ny.q  
  { \[Dxg`;4  
  return l(t) = r(t);  .UUY9@  
} $~[k?D  
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。 Ie[8Iot?bn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tCJ+OU5/  
H|1owmbD  
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 I}#_Jt3R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5gPcsn"D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $&@L[[xl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 19u'{/Y"  
最后的布局是:  4|9c+^%^  
                Add .%D9leiRe  
              /   \ B~ o;,}  
            Divide   5 %YI Xk1  
            /   \ = 2 3H/  
          _1     3 CO` %eL ~  
似乎一切都解决了?不。 V?a+u7*U&  
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。 X_}2xo|T  
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。 UKBVCAK  
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: }w0>mA0=H  
xMAfa>]{n  
template < typename Right >  i,{'}B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _\9|acFT2O  
Right & rt) const >>**n9\q  
  { f#s /Ycp+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fI5]ed eS  
} -\b$5oa(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |]d A`e&y  
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。 x2|YrkGv  
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。 W3XVr&  
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。 |6%B2I&c  
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。 cH&-/|N  
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? WW'8&:x  
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: ],lrT0_cT  
t(O{IUYM  
template < class Action > {R2gz]v4  
class picker : public Action 6/m|Sg.m  
  { TV~ <1vj  
public : MT8BP)C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x:h0/f  
  // all the operator overloaded ;^9Ao>(?y  
} ; 7fVlA"x  
hP=^JH  
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。 6^vMJ82U  
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: FCC9Ht8U?  
I.[2-~yf  
template < typename Right > &i&k 4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QJL%J  
  { %nTgrgS(=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /AJ#ngXz  
} U#I 8Rd I,  
p7UdZOi2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 03F%!Rm/j  
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)}qI{  
Op&i6V}<s  
template < typename T >   struct picker_maker h&$7^P  
  { td:GZ %  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }tvLe3O  
} ; l\PDou@5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j4ARGkK5B  
  { MeXzWLH  
typedef picker < T > result; bbDl?m&bq  
} ; 8i H'cX  
ax]Pa*C}  
下面总的结构就有了: %SG**7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 z|w@eQ",  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 uM!$`JN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F~;G [6}  
至此链式操作完美实现。 -6URM`y'j  
)ZU)$dJ>V  
K3uNR w  
七. 问题3 ~i)m(65:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {*gO1TZt9  
LciSQ R!  
template < typename T1, typename T2 > 3ErW3Ac Ou  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I<v1S  
  { [Yo3=(7J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j.? '*?P  
} AY{-Hf&  
*SW.K{{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E8[{U8)[;5  
|\yVnk!c  
template < typename T1, typename T2 > 9n#Q1Xq  
struct result_2 q .[hwm  
  { %^e~;i=2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [0M2`x4`  
} ; O~E6"v Q  
[D8u.8q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? y\=(;]S'  
这个差事就留给了holder自己。 V'kCd4  
    D(EY"s37  
sFd"VRAV~E  
template < int Order > !H,_*u.  
class holder; aR3R,6ec  
template <> f}jo18z%  
class holder < 1 > 'hTA O1n8  
  { s:_M+_7_  
public : 6`/nA4S4.  
template < typename T > E5-f{Qc  
  struct result_1 4NY00d/R  
  { 8db J'  
  typedef T & result; @8IY J{=  
} ; K+9oV[DMs  
template < typename T1, typename T2 > (7C&I- l  
  struct result_2 ZG=B'4W  
  { 'S_kD! BO  
  typedef T1 & result; wz!a;]agg  
} ; wv.FL$f[@  
template < typename T > udRum7XW 3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l>l)m-;O  
  { aNZJs<3;'D  
  return (T & )r;  3kAmRU  
} yv.Y-c=  
template < typename T1, typename T2 > m!{}Y]FZn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cY%[UK$l  
  { c\X0*GX  
  return (T1 & )r1; 'dE G\?v9  
} q+A^JjzT  
} ; 'ZyHp=RN)  
q4].C|7   
template <> RYU(z;+0p  
class holder < 2 > ,XD'f  
  { 0((3q'[ <  
public : U}H2!et&,)  
template < typename T > kOv2E]  
  struct result_1 [;bZQ6JR  
  { TTg>g~t`  
  typedef T & result; @]*b$6tt  
} ; F[q:jY  
template < typename T1, typename T2 > ye-o'%{  
  struct result_2 0_Gi1)  
  { d3A= (/>D  
  typedef T2 & result; 5k0r{^#M  
} ; l?>sLKo9  
template < typename T > /u9Md3q*'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v3b[08 F  
  { )Fc` rY  
  return (T & )r; ]Lc:M'V#  
} ]ne&`uO  
template < typename T1, typename T2 > b;wf7~a*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const adHZX  
  { <+MNv#1:w  
  return (T2 & )r2; {@T8i ^EI  
} =@#[@Ia  
} ; %O 5 k+~9  
txF)R[dZK  
W)3IS&;P  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J(BtGGU'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8&15k A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b9M.p*!  
0\ G`AO;D  
return l(i, j) = r(i, j); V=<OV]0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Pn)^mt  
^;J@]&[ ~  
  return ( int & )i; A;e[-5@  
  return ( int & )j; zCrDbGvqF`  
最后执行i = j; @@L@r6  
可见,参数被正确的选择了。 (p1y/"Xh  
ahagt9[,:F  
(!h%) _?.l  
sOc<'):TK  
7U#`^Q}  
八. 中期总结 wJ_E\vP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )9~1XiS,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OrX x0Hn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7%p[n;-o&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i ! wzID  
y'(bp=Nq  
tw. 2h'D  
>QwZt  
pfj%AP:  
__U;fH{c  
九. 简化 F$ kLft[:  
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。 TGnyN'P|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s>E u[ uA  
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: M8Y\1#~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m5HP56a  
  +-*/&|^等 EjsAV F [@  
2. 返回引用。 jEQr{X7bEL  
  =,各种复合赋值等 x`'2oz=,F4  
3. 返回固定类型。 pWo`iM& F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j%%l$i~  
4. 原样返回。 3L24|-GxH  
  operator, &5&C   
5. 返回解引用的类型。 )^+v*=Dc-i  
  operator*(单目) QcyYTg4i  
6. 返回地址。 xk}(u`:.  
  operator&(单目) /yHM =&Vg]  
7. 下表访问返回类型。 WNkAI9B  
  operator[] bP;cDQ(g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8i!~w 7z  
  operator<<和operator>> uq;,h46ki  
H \ $04vkR  
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。 76[O3%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9XGzQ45R  
F{*S}&q*)o  
template < typename Left > 'L#qR)t  
struct value_return du2q6"  
  { iqecm]Z0  
template < typename T > (5@9j  
  struct result_1 8+Lig  
  { w7Nb+/,sg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .Z=D|&!  
} ; WeGT}  
MRvtuE|g  
template < typename T1, typename T2 > A8JEig 3Ix  
  struct result_2 7p"" 5hw  
  { s&S8P;K|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l" y==y  
} ; ;^)(q<]  
} ; 5m")GWQaP@  
p#}38`  
}+U} [G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1-@.[VI  
L2>UA<@mZ  
下面我们来剥离functor中的operator() nV I\Or[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \XR%pC  
DJ"O`qNV3  
return l(t) op r(t) v#/Uq?us  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $rf4h]&<  
return op l(t) dbGW`_zQ4  
return op l(t1, t2) }?B=R#5  
return l(t) op \nV|Y=5  
return l(t1, t2) op t5h]]TOz  
return l(t)[r(t)] %-@`|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Wt+aW  
PezUG{q(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Yck(Fl  
单目: return f(l(t), r(t)); <Vp7G%"'W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jqHg'Fq  
双目: return f(l(t)); X#mm Z;P  
return f(l(t1, t2)); Z(AI]wk3<  
下面就是f的实现,以operator/为例 70! &  
Oqzz9+  
struct meta_divide ~o`I[-g)  
  { -ecP@,  
template < typename T1, typename T2 > 6L~@jg~0A[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \RZFq<6>  
  { \ief [  
  return t1 / t2; qPdNI1 |  
} -X(%K6{  
} ; EzY?=<Y(  
fclmxTy  
这个工作可以让宏来做: x#"|Z&Dw0  
:u#Ls,OZz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E"iH$NN  
template < typename T1, typename T2 > \ HBYqqEO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "HFS5Bj'  
以后可以直接用 +M%i3A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yEt:g0Z \  
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 ,-Fhb~u  
(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。。。) i> Ssp  
 G~T]m .  
}*l V  
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 ~I6Er6$C^  
>jAr9Blz]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )F 6#n&2  
class unary_op : public Rettype N m-{$U  
  { VY8 p[`  
    Left l; z^9Yoqog  
public : MJ[#Gq\0R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DG1  >T  
Xg.'<.!g0  
template < typename T > /E(H`;DG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2XrPgq'  
      { "Iu[)O%  
      return FuncType::execute(l(t)); $DC*&hqpt  
    } BM{GSX  
")7,ZN;  
    template < typename T1, typename T2 > L f[>U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /B"h #v-o  
      { cH6ie?KvAo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f&t]O$  
    } ,-A8;DW]^J  
} ;  hi,!  
-i|qk`Y  
>%+ "-bY  
同样还可以申明一个binary_op i7 `dY {p7  
G5Y5_r6Gu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o7VNw8Bp  
class binary_op : public Rettype _lb ^  
  { ME~ga,|K  
    Left l; &V1N a1`  
Right r; S{j|("W"[  
public : H V<|eL #  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tA$,4B?  
c"t1E-Nsk  
template < typename T > 4vTO  #F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k|-`d  
      { c\UVMyE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); } gyJaMA  
    } VB*N;bM^  
z h0m3|9O  
    template < typename T1, typename T2 > ?GU/Rf!H#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4NbX! "0  
      { ?UQVmE&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bv0B  
    } -@i)2J_WP  
} ; &/R@cS6}'  
AL! ^1hCF  
Y+<C[Fiq  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (w]w 2&Y D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FQB)rxP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BDxrSq,H  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2F^ %d9`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;6t>!2I>C  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 PC/fb-J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?AP2Opsl  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) TW).j6@f  
下面是修改过的unary_op g}IdU;X$NT  
8+ eZU<\B(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i9k7rEW^  
class unary_op y#HD1SZ  
  { Gk,{{:M:5  
Left l; MLY19;e  
  >1a- }>r  
public : Vj4 if@Z  
$/],QD_;"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !798%T  
p+;Re2Uyg  
template < typename T > L@S"c (  
  struct result_1 +%X_+9bd  
  { 93 x.b]] "  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [{N i94:d  
} ; qLKyr@\'  
u_@%}zo?5*  
template < typename T1, typename T2 > yk#yrxM  
  struct result_2 qyUcjc%[  
  { p*!@z|F>U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YS?P A#  
} ; NmST1pMk  
M ^ ZoBsZ  
template < typename T1, typename T2 > Y_>z"T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BzF.KCScs  
  { *]z.BZI:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {d}-SoxH  
} I"Ji_4QV  
/`hr)  
template < typename T > p]`pUw{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J=*y>Zt-b  
  { 3{Ze>yFE  
  return OpClass::execute(lt(t)); OnH>g"  
} p1v:X?  
0-0 )E&2  
} ; #"ayq,GC<  
|/arxb&  
aen(Mcd3bg  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug IG`~^-}7lR  
好啦,现在才真正完美了。 2P$lXGjh  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5YC56,X  
ce2d)FG}e  
template < typename Right > FO_nS   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =G}_PRn  
  { =/6.4;8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |{PQ0DS  
} k}ps-w6:  
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。 }yx{13:[  
cLr? B;FS  
<Ml,H%F  
T_Z@uZom.  
$DA0lY\  
十. bind @[=*w`1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Q[J,j+f<  
先来分析一下一段例子 M42Zpb].  
a[";K,  
huvg'Y t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -/x +M-X#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H4l:L(!D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bw%1*;n)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T 6QnCmB4  
我们来写个简单的。 >]:R{1h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aU^>kRGc  
对于函数对象类的版本: /T#<g:   
x)"=*Jj  
template < typename Func > 6i.'S5.  
struct functor_trait YtW#MG$f  
  { t vk^L3=<  
typedef typename Func::result_type result_type; JsnavI6  
} ; bIp;$ZHy`K  
对于无参数函数的版本: `6~*kCj5  
#Yw^n?~~  
template < typename Ret > G]P4[#5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :U)e 8  
  { b cM#KA  
typedef Ret result_type; *Z{$0K  
} ; e"r}I!.  
对于单参数函数的版本: /lr RbZ  
{!N4|  
template < typename Ret, typename V1 > #cdLg-v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d.2b7q09  
  { ) V@qH]  
typedef Ret result_type; }S#.Pw%  
} ; ATnD~iACY  
对于双参数函数的版本: Jk{>*jYk`  
3BY/&'oX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q/;mxq$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v[Q)cqj/  
  { .&sguAyG  
typedef Ret result_type; E*(Q'p9C  
} ; GGJ_,S*  
等等。。。 K"}Dbr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  \W=  
_ <>+Dk&  
template < typename Func > cYbO)?mC_  
struct func_return +D h=D*  
  { I]k'0LG*^  
template < typename T > {_q2kk  
  struct result_1 46XB6z01  
  { T&R`s+7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n|,Es!8:o  
} ; XX6&% 7(  
7PQedZ<\  
template < typename T1, typename T2 > xje{ kx#  
  struct result_2 yLDHJ}R  
  { ,7j`5iq[m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  fx;5j;  
} ; r#Pd@SV  
} ; ..~{cU4Tt  
z?  {#/  
z 9D2,N.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (XW#,=rYk  
spl*[ d  
template < typename Func, typename aPicker > qb"!  
class binder_1 `Mjm/9+18  
  { SQ.4IWT(hR  
Func fn; 0I#<-9&d-  
aPicker pk; 0(i`~g5  
public : Ce0I8B2y  
I* bjE '  
template < typename T > 61mQJHl.  
  struct result_1 }K*ri  
  { PH7L#H^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~(Tz <  
} ; S;t~"87v*  
+?.,pqn<=  
template < typename T1, typename T2 > F;b|A`M  
  struct result_2 mdZELRu  
  { 78.sf{I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <5X@r#Lz  
} ; ;8T<L[ ^U  
.1pEq~>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yr=r? h}  
$< aBawLZO  
template < typename T > %]R#}amW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Ch6"= t  
  { P\M+Z A ;  
  return fn(pk(t)); w(G(Q>GI  
} ALw uw^+  
template < typename T1, typename T2 > 9 V"j=1B}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w+MdQ@'5  
  { }`MO}Pz  
  return fn(pk(t1, t2)); l,X;<&-[  
} Qb|dp~K.M  
} ; AH7k|6ku<*  
fg1y@Dj/&  
p/:5 bvA  
一目了然不是么? %/^d]#  
最后实现bind #>,cc?H-  
1z`,*eD7  
!;xE7w  
template < typename Func, typename aPicker > }Sh-4:-D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?k3b\E3  
  { x$Dv&4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); */\.-L{h  
} n;=A'g|Q  
e7qT;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t/$xzsoJZr  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 iY($O/G[+  
(]V.#JM  
十一. phoenix GmHsO/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;CvGIp&y  
~H$XSNPi  
for_each(v.begin(), v.end(), p']AXJ`Z  
( ]S:@=9JB'  
do_ H|!s.  
[ j~{2fd<>  
  cout << _1 <<   " , " N0piL6Js  
] |HA7 C  
.while_( -- _1), KF'M4P  
cout << var( " \n " ) NV gLq@F  
) y8 Nb 8m  
); L!p|RKz9X  
l<HRD  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: C:K\-P9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor N:<O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y]lqtre*Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D=\|teA&  
6a@~;!GlI  
BNy"YK$  
template < typename Cond, typename Actor > 4W?<hv+k7*  
class do_while O<3,n;56Z  
  {  n=&c5!  
Cond cd; 5;{Bdvcv  
Actor act; nT12[@:Tr  
public : r#Mx~Zg~  
template < typename T > W<4\4  
  struct result_1 42u\Y_^ID  
  { wI4;/w>  
  typedef int result_type; aYgJTep>r  
} ; 8F * WT|]  
HZm i ?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V4-=Ni]k  
LnDj   
template < typename T > Q#N+5<]J)#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1+jYpYEQW  
  { rTm{-b)r  
  do ["F,|e{y$  
    { _E;Y ~I,i  
  act(t); zFn&~lFB  
  } `@M4THt  
  while (cd(t)); Wa(S20y F  
  return   0 ; FNuu',:  
} 2X*<Fma3C  
} ; V.#8-?z  
FT;JYkO  
J$Epj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G|lI=Q3f  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !_) ^bRd  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3~Ln:4[6ID  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 w#T,g9  
下面就是产生这个functor的类:  62jA  
&[RU.Q!_H  
8:% R |b  
template < typename Actor > /6zpVkV  
class do_while_actor t {"iIz_S  
  { m3!M L>nLt  
Actor act; GU3/s&9  
public : bY~v0kg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'EV  *-_k  
G C'%s  
template < typename Cond > _zh5KP[{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ku?_/-ko]  
} ; |esjhf}H>v  
=LxmzQO#  
8~E)gV+v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;#9| l=  
最后,是那个do_ MPbPq3an  
(OB8vTRXP  
r6JkoP Mh  
class do_while_invoker 8>q% 1]X  
  { P@YL.'KU)  
public : 3+3m`%G  
template < typename Actor > %>2t=)T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s RQh~5kM  
  { ok[=1gA#h  
  return do_while_actor < Actor > (act); SAh054/St  
} t3$gwO$  
} do_; JF%=Bc$C  
3|Sy'J0'K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Uob|Q=MQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ok&>[qu  
最后来说说怎么处理break和continue HY;?z `=  
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。 %uVJL z  
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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