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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda AXo)(\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hy~KY6Ta  
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, 96gaun J  
xo-{N[r  
@te}Asv  
jC-`u-_'j  
  class filler B>"-8#B[4  
  { :^x,>( a  
public : K)\D,5X^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d(5j#?  
} ;  ?f5||^7  
.Rb4zLYL*w  
'&]6(+I>  
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: d%!yFix;<  
L<Z2  
?Qpi(Czbpq  
%yR 80mn8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @ L/i  
-H 5-6w$  
3m~3l d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *JWPt(bnI  
cvpZF5mL]U  
(5RZLRn  
&k(tDP  
二. 战前分析  |>Pv2  
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。 IJ{VCzi  
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 *@YQr]~ ;  
6iEA._y  
{PL,3EBG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y}W*P#BDO  
  /* --------------------------------------------- */  Kc3/*eu;  
vector < int *> vp( 10 ); ;~}!P7z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k$,y1hH;f8  
/* --------------------------------------------- */ `y1,VY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @d ^MaXp_P  
/* --------------------------------------------- */ b#S-u }1PE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YIl,8! z~  
  /* --------------------------------------------- */ %!L*ec%,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ds8x9v)^  
/* --------------------------------------------- */ %VrMlG4hx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2T"[$iH!7  
PJh97%7  
`KP}pi\  
 sJ_3tjs)  
看了之后,我们可以思考一些问题: kPnuU!  
1._1, _2是什么? ~}G#ys\1  
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。 {Q0DHNP(G  
2._1 = 1是在做什么? s%N6^}N  
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。 Mi[,-8Sk  
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。 <@v|~ AO4~  
b]WvKdq  
oIKuo~  
三. 动工 kChCo0Q>1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uD`Z\@Z  
hnv0Loe.IW  
H|cxy?iJ  
1a#R7chl  
template < typename T > mldY/;-H!1  
class assignment (`f)Tt=`  
  { ( "J_< p  
T value; {6wy}<ynC+  
public : W jBtL52  
assignment( const T & v) : value(v) {} w< |Lx#L}  
template < typename T2 > *jy"g64j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S|B S;VY  
} ; ,\PTn7_  
1[". z{V3*  
xQzXl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y)`q% J&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pf_`{2.\uO  
Wp= &nh  
XP@&I[J3sI  
.@Jos^rxgJ  
  class holder Dr#V^"Dte  
  { ,j[1!*Z_[  
public : `$r?^|T  
template < typename T > ,Q8h#0z r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /^ [K  
  { l37l| xp~  
  return assignment < T > (t); ,,V uvn  
} /oU$TaB>(  
} ; *zDL 5 9  
JjQTD-^  
AyMbwCR"X  
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: `?vI_>md'!  
mP ^*nB@,  
  static holder _1; MAG /7T5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C2K<CDVw  
 bzX/Zts  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); elb}] +  
而不用手动写一个函数对象。 S!~p/bB[+I  
5{M$m&$1  
bg,VK1  
l8N5}!N  
四. 问题分析 x>[ gShAV!  
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。 9CHn6 v ~)  
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。 P6 mDwR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1);E!D[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G)7J$4R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hmtDw,j  
-"n8Wv  
五. 问题1:一致性 >  ,P,{"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SQf.R%cg$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a~`,zQ -@  
%A;s 3 ]V  
struct holder 259:@bi!y  
  { 7Y*Q)DDy  
  // @XX7ydG5  
  template < typename T > ]+AgXUrbOD  
T &   operator ()( const T & r) const 4{ exv  
  { @S  Quc  
  return (T & )r; Y/34~lhyl  
} \'Ca%j  
} ; R&1 xZFj  
-<q@0IYyi  
这样的话assignment也必须相应改动: =&;}#A%m  
T`|>oX  
template < typename Left, typename Right > is=|rY9$  
class assignment _K|?;j#x0k  
  { FGRG?d4?h  
Left l; >qynd'eToR  
Right r; ' ui`EL%  
public : &ETPYf%#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8'mm<BV;sT  
template < typename T2 > ;5}y7#4C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R~XNF/QMl  
} ; I$Fr8R$  
K|{&SU_m  
同时,holder的operator=也需要改动: q|R$A8)L.  
4S,/Z{ J.  
template < typename T > D$bJs O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <e'l"3+9(  
  { vTYgWR,h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }{ "RgT-qG  
} M9sB2Ips<  
H6-{(: *<  
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。 :X- \!w\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #.~lt8F  
VufG7%S{  
return l(rhs) = r; .[X"+i\  
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。 3O'X;s2\d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U7Pn $l2!  
8*yk y  
template < typename Tp > tsqWnz=)  
class constant_t R{Qvpd$y  
  { ogKd}qTov  
  const Tp t; WevXQ-eKm  
public : %Z6\W; (n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Zl`sY5{1  
template < typename T > N`i`[ f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %c,CfhEV%&  
  { 55|.MXzq  
  return t; 7!E7XP6,~>  
} E 5bo60z  
} ; ~qm u?5  
Rk52K*Dc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >dqeGM7Np>  
下面就可以修改holder的operator=了 I45\xP4i  
~6:y@4&F  
template < typename T > p` LPO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cK+y3`.0  
  { r=pb7=M#LN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vE+OL8V  
} $;%dQ!7*  
QCk(qlN'h9  
同时也要修改assignment的operator() Z8_Q Kw>  
f@= lK?Pfh  
template < typename T2 > IpMZ{kJlv`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _79 ?,U]  
现在代码看起来就很一致了。 Y=N; Bj  
 <E&"]  
六. 问题2:链式操作 k34!*(`q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qfzT8-Y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 db.E-@W.OI  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 s|=.L&"   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 =D~RIt/D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C:d$   
#NLLl EE  
template < typename T > jo8;S?+<|?  
struct result_1 h 66X746  
  { }8qsE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GCEq3 ^/  
} ; #T8$NZA  
4$!iw3N(  
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: ec` $2u  
tpi>$:e  
template < typename T > W e*)RXm%  
struct   ref n/]$k4h  
  { Yl6\}_h`  
typedef T & reference; ~_Mz05J-\_  
} ; :-kXZe  
template < typename T > IW'2+EGc  
struct   ref < T &> f@a@R$y  
  { R9z^=QKcH  
typedef T & reference; )vFZl]  
} ; (e;9 ,~u)  
P>t[35/1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U)N_/  
6|D,`dk3U  
template < typename T > VX;tg lu2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %Sdzr!I7*  
  { b(~ gQM  
  return l(t) = r(t); h}_1cev?  
} ;Q =EI%_tv  
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。 /8` S}g+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MrA&xM  
!*gTC1bvB  
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 e r;3TG~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 88ydAx#P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^L<*ggw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6uijxia  
最后的布局是: 5Y&s+|   
                Add txwTJScg  
              /   \ ZSTpA,+6  
            Divide   5 ~xg1mS9d  
            /   \ Q`}n; DV  
          _1     3 QAy9RQ0  
似乎一切都解决了?不。 KD~F5aS`[  
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。 NX(.Lw}  
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。 d6.9]V?  
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: ^vJPeoW  
[T.BK:  
template < typename Right > .baS mfc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i%~4>k  
Right & rt) const :>[;XT<  
  { 5)yQrS !{:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cu\A[6g,  
} o?J>mpC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?)cNe:KY  
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。 $[Fh|%\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ntSPHK|'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 F=hfbCF5x  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 uj-q@IKe  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? o " x& F  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [D H@>:"dd  
{O,Cc$_  
template < class Action > 8P3EQY -  
class picker : public Action d*lnXzQor  
  { URW'*\Xjb  
public : .Wq`q F(;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qu[x=LZ_  
  // all the operator overloaded S`"M;%T  
} ; U jC$Mi`O  
BV&}(9z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 r^?%N3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >Tld:  
OX ?9 3AlG  
template < typename Right > >29eu^~nh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5CkM0G`  
  { -9U'yL90B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |Js96>B:  
} m)q;eQs  
~}mX#,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sDCa&"6+@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 t?v0ylN  
kvdzD6T 9  
template < typename T >   struct picker_maker u+zq:2)H6  
  { HPT9B?^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }b YiyG\  
} ; KW.S)+<H&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s&lZxnIjc  
  { P$@5&/]  
typedef picker < T > result; mhM=$AIq  
} ; q5[%B K  
d `Q$URn|  
下面总的结构就有了: S{z%Q  
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。 .J~iRhVOF  
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。 z1LATy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WW;S  
至此链式操作完美实现。 XTyn[n  
8*)zoT*A  
$Tq-<FbM)  
七. 问题3 2&]UFg:8Q  
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。 EG0NikT?  
Gr#p QE2;  
template < typename T1, typename T2 > Us YH#?|O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5RTAM  
  { oa`,|dA"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;=Bf&hY&  
} -Tk~c1I#`  
;2}0Hr'|  
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: 6[c LbT0  
$+ZO{ (  
template < typename T1, typename T2 > ,KIa+&vJW@  
struct result_2 0ldde&!p  
  { 8\y%J!b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gzP(Lf I5  
} ; N`grr{*_  
0pu])[P]_[  
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? -2tX 15,  
这个差事就留给了holder自己。 Eln"RKCt}9  
    R6)p4#|i  
$RKd@5XP  
template < int Order > c?eV8h1G  
class holder; \GbT^!dj  
template <> m{x!uq  
class holder < 1 > >lyUr*4PX  
  { mb?DnP,z  
public : k KL^U  
template < typename T > (J<@e!@NE  
  struct result_1 )u ]<8  
  { NeHR% a2~  
  typedef T & result; ,q/K&'0`  
} ; G+'MTC_  
template < typename T1, typename T2 > u3 ?+Hu|*T  
  struct result_2 $&k2m^R<  
  { *=S\jek  
  typedef T1 & result; K~@-*8%  
} ; X&M4 c5Li  
template < typename T > =YZp,{T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Sd^e!? bp  
  { ,h5.Si>  
  return (T & )r; Roy`HU ;0a  
} rQ*'2Zf'<  
template < typename T1, typename T2 > ss,t[`AV{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -j]r\EVKS  
  { `U!eh1*b  
  return (T1 & )r1; ED"5y  
} Y#{KGVT<  
} ; ',6QL4qV/  
M5exo   
template <> 2v`VtV|B  
class holder < 2 > VuJth  
  { Ps<)?q6(  
public : {)ZbOq2  
template < typename T > Zu\#;O   
  struct result_1 V>A@Sw  
  { I LF"m;  
  typedef T & result; A>OL5TCl  
} ; xJ>hN@5}i  
template < typename T1, typename T2 > c 2?(.UV  
  struct result_2 52l|  
  { xYM/{[  
  typedef T2 & result; ^lRXc.c z  
} ; x}N+vK   
template < typename T > fPK|Nw]b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &!/L^Y*+  
  { Ax0u \(p<^  
  return (T & )r; qg:1  
} cKF02?)TX  
template < typename T1, typename T2 > lUCdnp;w'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %~^R Iwm  
  { [JMz~~ F  
  return (T2 & )r2; }%$9nq3  
} IOTHk+w  
} ; *qY`MW  
N##3k-0Ao  
$hn_4$  
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> >。 !&SUoa  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <B$Lu4b@c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9S&6u1  
_*bXVJ ]  
return l(i, j) = r(i, j); 0>Ki([3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;N]ElwP  
'D\(p,(Mt  
  return ( int & )i; r]BB$^@@V  
  return ( int & )j; :;{U2q+  
最后执行i = j; qdZn9i  
可见,参数被正确的选择了。 4^70r9hV9  
Iy|]U&`  
.yi.GRk  
xE;fM\7pu  
o0s+ roiD  
八. 中期总结 X_Y$-I$qd  
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: i0p"q p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MV9{>xX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Jev@IORN\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?@_3B]Fs  
39"8Nq|e  
\+Qx}bS{  
j*W]^uT,  
5>}L3r>a;  
{U^mL6=&v  
九. 简化 oc\rQ?  
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。 }4_izKS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7i 334iQZ  
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: te" 8ZmJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a4g=cs<9}  
  +-*/&|^等 wGnjuIR  
2. 返回引用。 3iH!;`i  
  =,各种复合赋值等 `j4ukOnG  
3. 返回固定类型。 C&<f YCwG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OX|/yw8  
4. 原样返回。 Eto0>YyZ  
  operator, u4z]6?,"e  
5. 返回解引用的类型。 uZmfvMr3  
  operator*(单目) w{2V7*+l  
6. 返回地址。 e *;"$7o9  
  operator&(单目) mtmBL 2?  
7. 下表访问返回类型。 ':o.vQdJ  
  operator[] j]Rl1~+M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KMoRMCT  
  operator<<和operator>> tEiN(KA!5  
Q(V c/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t4h05i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M9bb,`X>Q  
l4R:_Z<  
template < typename Left > 6],5X^*Y  
struct value_return NYR^y \u  
  { DNki xE*  
template < typename T > [u)^QgP  
  struct result_1 -k$rkKHZ(  
  { H[]j6D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 68 -I2@&  
} ; hs<7(+a  
*RxbqB-  
template < typename T1, typename T2 > [uAfE3  
  struct result_2 a}jaxGy  
  { tJHzhH)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KkAk(9Q/3  
} ; l<7 b  
} ; X5>p~;[9  
N^mY/`2  
&~$^a1D6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait er l_Gg  
:Q?xNY%  
下面我们来剥离functor中的operator() & r\z9!   
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qo;$iLt  
jew?cnRmd  
return l(t) op r(t) T=b5th}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [(#ncR8B  
return op l(t) qr<5z. %  
return op l(t1, t2) Bj%{PK  
return l(t) op %\r4c*O1q  
return l(t1, t2) op $ZQPf  
return l(t)[r(t)] #FuOTBNvB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0_"J>rMp  
U6.$F#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: ? 76jz>;b  
单目: return f(l(t), r(t)); og2]B\mN4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fo;xA  
双目: return f(l(t)); j24BB}mBB  
return f(l(t1, t2)); DOU\X N   
下面就是f的实现,以operator/为例 5Z`f)qE  
5G\vV]RR&  
struct meta_divide G9Xrwk<g4  
  { YdE$G>&em  
template < typename T1, typename T2 > d['BtVJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i/)Uj-*G)  
  { /7P4[~vw  
  return t1 / t2; lXv{+ic  
} "V?U^L>SF  
} ; \i`/k(  
E8FS jLZ  
这个工作可以让宏来做: (F$q|qZ%  
_4.`$n/Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f>p;Jh{2fn  
template < typename T1, typename T2 > \ =P0~=UP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bh uA,}  
以后可以直接用 mjB%"w!S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ||qsoF5B]  
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'`Z$3EF)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]'T-6  
,VJ0J!@  
=$b^ X?x  
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 Sfh\4h$H  
&:'Uh W-t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \ J9@p  
class unary_op : public Rettype LG&~#x  
  { #W!@j"8eK  
    Left l; ,/o<OjR  
public : 8LR_K]\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5&+ qX 2b  
kS=OX5  
template < typename T > wm8(Ju  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P" 3{s+ r  
      { L6 hTz'  
      return FuncType::execute(l(t)); _E&*JX  
    } Z4E:Z}~''  
_?O'65  
    template < typename T1, typename T2 > Q> @0'y=s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ivw2EEo,  
      { }@a_x,O/x}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #.Ft PR  
    } v0= ^Hy m  
} ; R:i7Rb2C  
^U:pv0Qz  
_~5{l_v|I  
同样还可以申明一个binary_op jk 9K>4W  
B{c,/{=O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rf]]I#C7  
class binary_op : public Rettype oD~VK,.  
  { z#bO FVg#  
    Left l; hof ZpM  
Right r; qrm~=yU%  
public : mpXc o *!_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Td"f(&Hk&  
oDM}h +  
template < typename T > 3x 'BMAA+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *Swb40L^  
      { &W`yHQ"JY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rJ9a@n,  
    } "E 8-76n  
V:My1R0  
    template < typename T1, typename T2 > X^fMt]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x:@HtTX  
      { (K^9$w]tf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VEo>uR  
    } n1.]5c3p  
} ; ;se-IDN  
M/ R#f9W  
X#gZgz ='  
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 nmS3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h"]v+u`!SM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3D;\V&([  
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。 ~A [ Ju%R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }UQBaqDH  
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。。。 c%Kv"Z%f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m3P%E8<Q#  
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) N;<<-`i  
下面是修改过的unary_op T4o}5sq}S  
eP[azC"G[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rK}*Uwut  
class unary_op :6N{~[:4  
  { H:y.7  
Left l; dl(cYP8L  
  O<."C=1~E  
public : ^<[oKi;>  
ZDcv-6C)B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4TC !P}  
b\dBt#mB!  
template < typename T > Yz\z Qj  
  struct result_1 jJ|u!a  
  { .5KRi6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )bw^!w)  
} ; q ( H^H  
9'td}S  
template < typename T1, typename T2 > &hyr""NkAm  
  struct result_2 Y -o*d@  
  { &tHT6,Xv(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "2N3L8?k  
} ; !)_80O1  
6&$z!60  
template < typename T1, typename T2 > Lt|k}p@]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UH.M)br  
  { I_'vVbK+>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %L<VnY#%u  
} jO<K0c c  
BLuILE:$  
template < typename T > gWv/3hWWB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !T6oD]x3  
  { p,$1%/m  
  return OpClass::execute(lt(t)); {cq; SH  
} o @~XX@5l  
I zM=?,`  
} ; F+*: >@3  
n]6xrsE  
-Ufd+(   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug t 0nGZ%`  
好啦,现在才真正完美了。 L8/o9N1  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9I+;waLlB  
- :*PXu  
template < typename Right > #B;`T[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -"<H$  
  { ATk>:^n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @C~TD)K  
} N[){yaj  
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。 >c5Vz^uM{4  
LL#7oBJdM  
qYGnebn@\  
MU-ie*+  
cQ1oy-paD  
十. bind ce 1KUwo]  
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。 :sk7`7v  
先来分析一下一段例子 %:YON,1b=7  
;BejFcb  
V0c*M>V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3)EslBA7i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v^HDR 3I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %n=!H  
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。 U$ _?T-x  
我们来写个简单的。 {~[H"h537t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s|"V$/X(W  
对于函数对象类的版本: "|.>pD#0&  
f|w+}z  
template < typename Func > el;^cMY  
struct functor_trait [ C] =p  
  { -TjYQ  
typedef typename Func::result_type result_type; eLL> ThMyW  
} ; 8y/YX  
对于无参数函数的版本: {ZY^tTsY  
*{)[:;  
template < typename Ret > rm1R^ n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eP(%+[g  
  { `jvIcu5c  
typedef Ret result_type; i8Yl1nF  
} ; T,`'qZ>  
对于单参数函数的版本: tA3]6SIK@  
0A9x9l9Wd  
template < typename Ret, typename V1 > WFjNS'WI_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `P)1RTVx  
  { <E&1HeP  
typedef Ret result_type; D$YAi%*H  
} ; gmj a2F,  
对于双参数函数的版本: jf$6{zO6j  
X>wB=z5PXK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s lDxsb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nyw,Fu  
  { jF Bq>  
typedef Ret result_type; bqsb (C  
} ; d[kb]lC  
等等。。。 *P61q\2Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i"F'n0*L  
4+$<G/K  
template < typename Func > ;=5V)1~i1;  
struct func_return 9hmCvQgtf  
  {  ^G~W}z?-  
template < typename T > % 95:yyH 0  
  struct result_1 3wX{U8mrg  
  { =yz#L@\!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  !|9$  
} ; (W5E\hjJ  
Y)hLu:P]  
template < typename T1, typename T2 > Q7N4@w;e  
  struct result_2 uQ vW@Tt  
  { Gyjx:EM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~V`D@-VND  
} ; 9RE{,mos2v  
} ; "SNsOf  
HvKueTQ  
XG<^j}H{}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p27A#Uu2}  
i74^J+xk  
template < typename Func, typename aPicker > wTf0O@``6H  
class binder_1 v|?hc'Fj  
  { nxsQDw\hy  
Func fn; mB"zyL-  
aPicker pk; 2^ ^;Q:  
public : ,b-wo  
k]qZOO}  
template < typename T > ::j'+_9  
  struct result_1 9(|[okB  
  { PUltn}M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #Vs/1y`()  
} ; 79s6U^vv"  
-102W{V/T  
template < typename T1, typename T2 > <^~Xnstl  
  struct result_2 j+Y4>fL$  
  { u5H#(&Om  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }<2F]UuR  
} ; j72cSRv  
;wL *  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1.p?P] .  
~9kvC&/{[  
template < typename T > HoH3.AY X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _8 vxb  
  { bjm`u3 A  
  return fn(pk(t)); \#LKsQa  
} ,*E%D _  
template < typename T1, typename T2 > J}._v\Q7P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nKu`Ta*fX  
  { ,H22;UV9  
  return fn(pk(t1, t2)); vEtogkFA"  
} qt^%jIv  
} ; $C9<{zX   
Co[[6pt~  
R:E6E@T  
一目了然不是么? 3[SN[faS  
最后实现bind ~-']Q0Z  
iV'-j,-i  
v0"|J3  
template < typename Func, typename aPicker > +GP"9S2%R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X-:Ni_O\ty  
  { M\\TQ(B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2Mu-c:1  
} By3dRiM=,2  
F|xXMpC.f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @h>#cwhU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )6bxP&k  
sn5N9=\+T  
十一. phoenix Ct}"o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hf:n!+,C  
&Ei dc .  
for_each(v.begin(), v.end(), k`oXo%  
( B|:{.U@ne  
do_ i$"FUC~'  
[ & \<RVE  
  cout << _1 <<   " , " B susXW$  
]  o<Y|N   
.while_( -- _1), +bdkqdB9  
cout << var( " \n " ) )Bb :tz+  
) VZAdc*X  
); OUI}jJw+  
"5{Yn!-:  
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: LTzf&TZbx5  
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 ^ / f*5k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2<ef&?ljk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /R|"/B0  
_& KaI }O  
+S;8=lzuV  
template < typename Cond, typename Actor > s3J T1TX  
class do_while d57(#)`  
  { a.%]5%O;t  
Cond cd; }Q\yem  
Actor act; WCR+ZXI?1  
public : elKQge  
template < typename T > OR?8F5o?p  
  struct result_1 ]\#RsVX  
  { ni~45WX3  
  typedef int result_type; oC4rL\d{  
} ; (/k,q  
(]7@0d88  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X\1D[n:  
ngm7Vs  
template < typename T > {F@;45)o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zh/+1  
  { Rx`0VQ  
  do QO#ZQ~  
    { l\$C)q6O  
  act(t); QRdb~f;<hj  
  }  n8:2Z>  
  while (cd(t)); .-RWlUe;,  
  return   0 ; q8kt_&Ij  
} "hy#L 0\t  
} ; "H G:by  
e}K;5o=I  
zR{TWk]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gvcT_'  
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。 f^$\+H"W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \s~ W;m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zcxG%? Q  
下面就是产生这个functor的类: OVj,qL)  
<m@U`RFm  
F&c A!~  
template < typename Actor > :"QRB#EC%  
class do_while_actor @kqy!5)K  
  { X='4 N<  
Actor act; 2ZE4^j|  
public : .Bi7~*N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m|f|u3'z$  
\ [>Rt  
template < typename Cond > {|rwIRe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IL>g-  
} ; Wq,UxMz  
*-P@|eg  
B"Fg`s+]U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -C8awtbC  
最后,是那个do_ >Zr/U!W*?  
Pc4sReo'  
)L#I#%  
class do_while_invoker 97Q!Rot  
  { 'fVk1Qj^  
public : GGLVv)  
template < typename Actor > ~+T~}S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [xE\IqwM  
  { w6wXe_N+M  
  return do_while_actor < Actor > (act); OKf/[hyu  
} ol:_2G2xQ  
} do_; r;Dl  
aqyXxJS8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P, >#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wg$MKc9Vy[  
最后来说说怎么处理break和continue pkxW19h*0  
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。 0&mz'xra  
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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