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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HXV4E\JA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :Y wb  
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, 'kU5  
w]L^)_'Th  
3{c6)vR2  
=D-u".{  
  class filler =T"R_3[NC  
  { cG!\P:re  
public : R|&jvG=|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pGZiADT  
} ; 4^uQB(}Z  
K(jo[S  
k7,   
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: U<<@(d%T  
ozaM!ee\z  
PU8>.9x  
u%m,yPU ~B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RfoEHN  
fh%|6k?#M  
U]Y</>xGI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h;TN$ /  
-sjyv/%_  
)LC"rSNx%  
,X`w/ 2O  
二. 战前分析 ya3k;j2C  
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。 YMSZcI  
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 'Fq +\J#%  
W*2d!/;7>  
#hMS?F|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6LRvl6ik  
  /* --------------------------------------------- */ SG$V%z"e  
vector < int *> vp( 10 ); m3T=x =  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _c!$K#Yl{  
/* --------------------------------------------- */ xP{)+$n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t;HM  
/* --------------------------------------------- */ sdp3geBYo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #jj+/>ZOi  
  /* --------------------------------------------- */ `;j@v8n$*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HQkK8'\LP  
/* --------------------------------------------- */ nh XVc((  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7q%xF#mK=  
^sVr#T  
52,[dP,g  
Am ~P$dN  
看了之后,我们可以思考一些问题: B,S~Idr}  
1._1, _2是什么? bZ 0{wpeK=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 C))x#P36  
2._1 = 1是在做什么? -UB XWl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 sHqa(ynK  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 G!T_X*^q2U  
,>p1:pga  
/@w w"dmqU  
三. 动工 y5{Vx{V"Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LWdA3%   
-DuI 6K  
n58yR -"  
fI v?HD:j  
template < typename T > !!k^M"e2  
class assignment p>N8g#G  
  { [$X^r<|P@  
T value; emSky-{$u  
public : (b;Kl1Ql]  
assignment( const T & v) : value(v) {} zC,c9b  
template < typename T2 > X $2f)3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zJ6""38Pr  
} ; OwCbv j0 #  
oGRd ;hsF  
q6PG=9d0B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S4U}u l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [H[L};%=j  
KAJR.YNm  
5 ) q_Aro  
^c<8|lK L@  
  class holder {E[t(Ig  
  { s*Nb=v.e9  
public : bj6;>Ezp3(  
template < typename T > )+Y"4?z~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =PF2p'.o  
  { D7r&z?  
  return assignment < T > (t); s0O]vDTR,H  
} [ $5u:*  
} ; Vk> &  
pZcY[a  
BCfmnE4%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,j6 R/sg  
GT7&>}FJ)  
  static holder _1; &\=Tm~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _\.4ofK(  
Ht:\ z;cu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dVs=*GEl9  
而不用手动写一个函数对象。 O DEFs?%'  
~&aULY?)]  
PN3 Qxi4F  
>0z`H|;  
四. 问题分析 h,?%,GI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OqWm5(u&S  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 YkFAu8b>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I7wR[&L885  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5T%2al,F`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +%f6{&q$  
b "aF-,M>  
五. 问题1:一致性 hFo29oN  
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?| A`#?Bj   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eBH:_Ls_-^  
dF[|9%)  
struct holder hF{gN3v5  
  { ^RJ @9`P&t  
  // * RyU*au  
  template < typename T > +_L]d6  
T &   operator ()( const T & r) const iZLy#5(St  
  { '4Jf[  
  return (T & )r; #M||t|9iu?  
} J'ZC5Xr  
} ; xL*J9&~iG  
>$tU @mq  
这样的话assignment也必须相应改动: ufe |I  
C1fd@6  
template < typename Left, typename Right > b}DC|?~M  
class assignment gW<6dP'v  
  { h\p!J-V  
Left l; E~#G_opQA  
Right r; dl"=ZI '^  
public : 0hhxTOp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ab]tLz|Z  
template < typename T2 > 2i0;b|-=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !u'xdV+bf  
} ; "F}dZ  
z#Fel/L`O  
同时,holder的operator=也需要改动: q 'd]  
]ag{sU@#  
template < typename T > Q5}XD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s1E 0atT  
  { tfe]=_U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0%Le*C'yk  
} c~4Cpy^  
ZY8w1:'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tkH]_cH'w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g^Hf^%3xP  
/@|iI<|  
return l(rhs) = r; UWnF2,<s;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /7])]vZ_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ka6u*:/  
I`(53LCqo  
template < typename Tp > "-djA,`  
class constant_t Pro?xY$E)  
  { <5D4h!  
  const Tp t; Xy%||\P{)  
public : IIih9I`IR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eM{u>n+`F0  
template < typename T > ?QmtZG.$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HHZw-/ s,%  
  { xVw@pR;  
  return t; ]\KVA)\  
} ^8EW/$k  
} ; xxyc^\$  
$cK}Tl q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mZ2CG O R  
下面就可以修改holder的operator=了 :{N*Z}]  
U#c Gd\b  
template < typename T > 'iF%mnJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f] #\&"  
  { u178vby;l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ovc9x\N  
} JH{/0x#+  
"5L?RkFi\  
同时也要修改assignment的operator() >t.Lc.  
{?`7D:]`^  
template < typename T2 > =y-yHRC7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .SjJG67OyA  
现在代码看起来就很一致了。 F \ls]luN  
]:#=[ CH  
六. 问题2:链式操作 J/jkb3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /6Q]f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "o+?vx-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .n1&Jsey  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g=[OH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =]]1x_GB  
*d jLf.I@  
template < typename T > pHmqwB~|  
struct result_1 XrM+DQ;  
  { ij!d-eM/b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '=vZAV`  
} ; ?5J# yn  
]y6 {um8"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m=sEB8P  
{h|<qfH  
template < typename T > },j |eA/W  
struct   ref bwzx_F/  
  { &muBSQ-  
typedef T & reference; ':fp|m)M  
} ; 3nG.ah  
template < typename T > +Ps.HW#NY  
struct   ref < T &> WI4<2u;  
  { U!o7Nw@ z  
typedef T & reference; ;.Bz'Q  
} ; ns%gb!FBJX  
?/OF=C#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~*7$aj  
E+i*u   
template < typename T > z'm}p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UP^8Yhdo  
  { !{r2`d09n)  
  return l(t) = r(t); @Suz-j(H  
} f]8MdYX(  
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。 ?VNtT/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f~T7?D0u}N  
V.&F%(L  
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 /Ne#{*z)hO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GZ~Tl0U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `=H*4I-"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sko7,&  
最后的布局是: ,)Q-o2(C  
                Add P !i_?M  
              /   \ ;Y\LsmZ;F  
            Divide   5 }yK7LooM  
            /   \ wHbkF#[:i  
          _1     3 wx*?@f>u^  
似乎一切都解决了?不。 Q"dq_8\`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。 H[u9C:}9b  
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。 gZ4' w`4r  
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: sNDo@u7  
5P\>$N1p  
template < typename Right > w\acgQ^%e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7. <jdp  
Right & rt) const a2B71RT~  
  { 4W" A*A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \1!Q.V  
} %`C*8fc&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BQ0?B*yqd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 >8_y-74  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Cw+boB_tip  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?YW~7zG  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3W7^,ir  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? :awkhx  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: OP1` !P y  
^$: w  
template < class Action > QFx3N%  
class picker : public Action !b+4[ xky  
  { Zu.hcDw1  
public : ,!l_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &`I(QY  
  // all the operator overloaded T&_&l;syA  
} ; #gQn3.PX+y  
ByY2KJ7  
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。 RqTO3Kf  
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: 8TFQ%jv  
wnokP  
template < typename Right > Ei_ ~ K';  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cF8  2wg  
  { $Aw@xC^!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |T6K?:U7  
} [Kwj 7q`  
ie6 c/5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %*gf_GeM  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 J =^IS\m  
=:&xdphZ+  
template < typename T >   struct picker_maker .J75bX5  
  { b]]8Vs)'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J#..xJ?XRD  
} ; ;\*3A22 #  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J,?#O#j  
  { \EfX3ghPI  
typedef picker < T > result; !"F;wg$  
} ; ,/w*sE  
~(V\.hq  
下面总的结构就有了: G]>yk_#/\U  
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。 zL yI|%KH  
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。 )$n%4 :  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /A7( `l;6  
至此链式操作完美实现。 r !Aj5  
~</FF'Xz  
!1)aie+p6  
七. 问题3 ",b:rgpRp  
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。 Dx-P]j)4x  
x]c8?H9,&  
template < typename T1, typename T2 > Ocdy;|&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yl-:9|LT  
  { AT"gRCU$4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v1:.t  
} +yP!7]  
uxf,95<g)  
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: $.jG O!  
X+;[Gc}(W  
template < typename T1, typename T2 > ?Zb+xNKJ(  
struct result_2 3NpB1lgh&:  
  { q}P@}TE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %l7[eZ{Y  
} ; QXkA%'@'  
z;qDl%AF  
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? StI N+S@Z  
这个差事就留给了holder自己。 |C4fg6XDL  
    Pzso^^g  
d)AYY}pw  
template < int Order > h0PDFMM<  
class holder; *9j'@2!M  
template <> z)3TB&;  
class holder < 1 > 1q7&WG  
  { <VxA&bb7c  
public : P-\f-FS  
template < typename T > |owr?tC  
  struct result_1 a4,V(Hlm  
  { cZh0\Dy U  
  typedef T & result; .C^P6S2oJ  
} ; huC{SzXM  
template < typename T1, typename T2 > +Ryj82;59z  
  struct result_2 aN0[6+KP;  
  { $f =`fPo  
  typedef T1 & result; ]pR?/3  
} ; arL>{mj  
template < typename T > 7H3v[ f^Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]M5~p^ RB  
  { }n9(|i+  
  return (T & )r; bB_LL  
} Jp=qPG|  
template < typename T1, typename T2 > g"P%sA/E+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o'DtW#F  
  { v+nXKNL  
  return (T1 & )r1; ZexC3LD"  
} cI2Ps3~"Q  
} ; o+1 (N#?m9  
R:~aX,qR  
template <> 8 1Kf X {|  
class holder < 2 > ='m$ O  
  { /z-rBfdy^  
public : S8#0Vo$)a  
template < typename T > 9\_s&p=:.  
  struct result_1 _EMI%P& s  
  { g Q\.|'%  
  typedef T & result; GeR#B;{  
} ; ?Q]&;5o  
template < typename T1, typename T2 > ;73S;IPR  
  struct result_2 2)=whnFS  
  { eGEwXza 4  
  typedef T2 & result; gnp.!-  
} ; t=P+m   
template < typename T > qd0G sr}j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /!H24[tnk1  
  { rbd0`J9fq  
  return (T & )r; Dd?G4xUG  
} agUdI_'~@9  
template < typename T1, typename T2 > ^)dsi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "|3I|#s  
  { S\:^#Yi`  
  return (T2 & )r2; [K4cxqlfk  
} bg zd($)u  
} ;  y<Koc>8  
lM\dK)p21O  
WESD^FK  
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> >。 bsQ'kBD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NljpkeX'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (ks>F=vk*  
lju5+0BSb  
return l(i, j) = r(i, j); 2y!n c%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ij#mmj NW  
r)t[QoD1  
  return ( int & )i; wiN0|h>,  
  return ( int & )j; >j?5?J"  
最后执行i = j; ;dzy 5o3  
可见,参数被正确的选择了。 5=TgOS]R  
r8m}B#W7  
a OmG,+o  
J*zzjtY( 1  
Al yJ!f"Y  
八. 中期总结 f+:iz'b#U  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: $J6 .0O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pz^S3fy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6(E4l5 %  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XC3)#D#HGh  
o9xc$hX}  
\'y]mB~k  
(pELd(*Ga  
,buX|  
IUOf/mM5  
九. 简化 MD[hqshoh  
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。 F8w7N$/V",  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2O kID WcM  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !~E/Rp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IOFXkpK R  
  +-*/&|^等 K28L(4)  
2. 返回引用。 %B@NW2ZQ[  
  =,各种复合赋值等 P`Zon  
3. 返回固定类型。 u$JAjA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "Da 1BuX\  
4. 原样返回。  9tpyrGv  
  operator, ika*w  
5. 返回解引用的类型。 E]#;K-j  
  operator*(单目) <J^5l0)q  
6. 返回地址。 \6 \bD<  
  operator&(单目) ,3?=W/Um4  
7. 下表访问返回类型。 "r6qFxY  
  operator[] ]>~.U ~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pim  
  operator<<和operator>> j([b)k=  
5]i#l3")  
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。 !>Nlp,r&~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j}Tv/O,f  
@* hv|zjs  
template < typename Left > XGZZKvp  
struct value_return WoXAOj%iW  
  { 9'( _*KSH  
template < typename T > }d5]N  
  struct result_1 0eO!,/  
  { $PM r)U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >9w^C1"  
} ; 0s`6d;  
0j$=KA  
template < typename T1, typename T2 > gNr4oOR{  
  struct result_2 Jz''UJY/O  
  { 7T[L5-g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OXLB{|hH80  
} ; 2]fTDKh  
} ; tM5(&cQ!d  
z 4}"oQk:r  
u/W{JPlL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R V#w 0 r  
7b1 yF,N  
下面我们来剥离functor中的operator() "*zDb|v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }zA|M9%E  
?Z|y-4 &>  
return l(t) op r(t) -(57C*#ap  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g;Fd m5Q  
return op l(t) /,:cbpHsu  
return op l(t1, t2) /%m?D o  
return l(t) op nWelM2  
return l(t1, t2) op }'<Z&NW6  
return l(t)[r(t)] ky !Z JR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5JOfJ$(n  
l4kqz.Z-g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,U9j7E<4  
单目: return f(l(t), r(t)); 7NEOaX(J9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); azmeJpC  
双目: return f(l(t)); ydD:6bBX  
return f(l(t1, t2)); ]9 @4P$I  
下面就是f的实现,以operator/为例 QY+{ OCB  
G$ zY&  
struct meta_divide 9@t&jznt<  
  { 8+!G /p  
template < typename T1, typename T2 > UVXruH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jYU0zGpj  
  { FBNi (D  
  return t1 / t2; ]oix))'n  
} i8<5|du&?  
} ; ="T}mc  
-)J*(7F(6^  
这个工作可以让宏来做: tDAX pi(  
k&yBB%g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a\-5tYo`u  
template < typename T1, typename T2 > \ PM*lnd#J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R?:K\  
以后可以直接用 g?1bEOA!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [ GknE#p  
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 UHY)+6qt]  
(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。。。) {(-TWh7V  
*)r_Y|vg  
G]l/L\{  
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 iMVQt1/  
"=?JIQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e>Q:j_?.e  
class unary_op : public Rettype _u-tRHh|A  
  { 0lt1/PEKx2  
    Left l; (Vey]J  
public : ^N}{M$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7<jr0)  
pC 4uar  
template < typename T > fk^DkV^<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Mh_ &%!O  
      { $LR~c)}1I  
      return FuncType::execute(l(t)); #\~m}O,  
    } {w>ofyqfp&  
CNiJuj`  
    template < typename T1, typename T2 > fNr*\=$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bAY >o  
      { ,vi6<C\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (4l M3clF  
    } 9Lt3^MKa"  
} ; YbVZK4  
 mznE Cy  
q+YK NXI  
同样还可以申明一个binary_op <y-2ovw*  
R{4[.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wj$3 L3  
class binary_op : public Rettype g[2[ zIB=  
  { "=f,4Zbj  
    Left l; #6AcM"  
Right r; '@^<c#h]=  
public : aLevml2:T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j~2t^Qz  
-J!k|GK#MX  
template < typename T > Iq;a!Lya-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :B/u>  
      { 7Il /+l(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0J)VEMC  
    } P`hg*"<V  
$I@. <J*  
    template < typename T1, typename T2 > x@@k_'~t%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z;U\h2TY  
      { (B+zh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h 7\EN  
    } ELV$!f|u  
} ; +]Bx4r?p  
%gEfG#S  
53 ^1;  
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 AQBr{^inH|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /i~n**HeF?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +fF4]WF P  
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。 h8SK8sK<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l&Fx< W  
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。。。 ~i@Z4t j7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @n=FSn6 c  
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) 5#? HL  
下面是修改过的unary_op D/zp_9B  
=dC5q{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ET]`  
class unary_op nG5:H.)  
  { Se5jxV  
Left l; LTY(6we-  
  S1$&  
public : V,9UOC,Gn  
Yv;18j*<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0w l31k{  
_Ai\XS Am  
template < typename T > tdRnRoB  
  struct result_1 5E|/n(  
  { d 'wWj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T xwZ3E  
} ; s2+s1%^Ll  
H"g p  
template < typename T1, typename T2 > ,e>N9\*  
  struct result_2 :] +D+[c)  
  { k!,&L$sG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \\Huk*Jn{  
} ; xqzdXL}  
;lo!o9`<  
template < typename T1, typename T2 > [318Q%W&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |a {*r.  
  { r(qU~re'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  t"'aQr  
} Y_&)>;  
G&*2h2,]  
template < typename T > )![? JXf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ('p~h-9Vi  
  { {7X80KI  
  return OpClass::execute(lt(t)); Vz&!N/0i  
} Q|o~\h<  
wN!5[N"  
} ; !n/"39KT  
S-6 %mYf  
]q@6&]9  
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 d1>Nn!m  
好啦,现在才真正完美了。 jkIgEF2d*  
现在在picker里面就可以这么添加了: +lqX;*a=N  
;/Dp  
template < typename Right > Cc,,e`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rt\4We,7  
  { h=~ TgTv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ik4U+'z6  
} &<sDbN S  
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。 j!P]xl0vOZ  
/g!', r,  
=sW(2Im  
e'zG=  
+K%4jIm  
十. bind e[7n`ka '  
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。 Xj<B!Wn*Xb  
先来分析一下一段例子 5)GO  
v [ 4J0  
@nS+!t{  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  + >oA@z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x-/`c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^J]~&.l  
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。 1yN/+Rq  
我们来写个简单的。 hIPU%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *1KrI9i  
对于函数对象类的版本: XaV h.  
bgjo_!J+Pp  
template < typename Func > /r Hd9^Y  
struct functor_trait Hb;#aXHSd  
  { *.J)7~(P  
typedef typename Func::result_type result_type; : )\<  
} ; $>;U^-#3  
对于无参数函数的版本: PI#xRKt  
_$?SKid|o  
template < typename Ret > 8I'c83w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <O cD[5  
  { jR#g>MDKB  
typedef Ret result_type; Q!:J.J  
} ; iC`K$LY4W  
对于单参数函数的版本: !e >EDYbY  
N(W ;(7  
template < typename Ret, typename V1 > [s4lSGh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w"O^CR)  
  { V\"x#uB  
typedef Ret result_type; m]$!wp  
} ;  T^ ^o  
对于双参数函数的版本: 54w..8'  
Lh6G"f(n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;_GS<[A3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G:QaWqUb  
  { @""aNKA^r>  
typedef Ret result_type; ;k<g# She  
} ; "3A.x1uQ  
等等。。。 DDT)l+:XP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $e7dE$eH  
!PI& y  
template < typename Func > R;gN^Yjk:  
struct func_return PG8|w[V1"  
  { I_IDrS)O  
template < typename T > +.T&U7xV  
  struct result_1 fYR*B0tu  
  { lz1l1.f8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `Li3=!V[  
} ; t3.;W/0_  
aCe<*;b@  
template < typename T1, typename T2 > O<Rm9tZ8  
  struct result_2 W|oLS  
  { iXt >!f*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gf^"s fNk  
} ; @54D<Lj  
} ; MMglo3  
pDO&I]S`q0  
(5] |Kcp|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jemg#GB8  
q"@Y2lhD!  
template < typename Func, typename aPicker > E-_FxBw  
class binder_1 mYf7?I~  
  { wIIxs_2Q0c  
Func fn; r<38; a  
aPicker pk; =l TV2C<  
public : .V9/0  
mr]IxTv  
template < typename T > ({g7{tUy^H  
  struct result_1 Gk0f#;  
  { #8G (r9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p=vu<xXtD  
} ; FWv-_  
)>$@cH  
template < typename T1, typename T2 > <o8j+G)K#  
  struct result_2 <taN3  
  { j'#M'W3@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FOxMt;|M  
} ; sHx>UvN6  
gf()NfUvRH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M/XxiF  
!j,LS$tPu  
template < typename T > S+G!o]&2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3>Ts7 wM  
  { 2?h c94  
  return fn(pk(t)); mrR~[533j  
} o qa]iBO  
template < typename T1, typename T2 > E(F<shT#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y#Je%tAe 2  
  { h0ufl.N_%  
  return fn(pk(t1, t2)); 6\ g-KO  
} 2`qO'V3Q  
} ; Zb<IZ)i#1  
|X/ QSL  
,b2YUb]U  
一目了然不是么? bLyU;  
最后实现bind e)kN%JqW  
]5X=u(}  
#;59THdtPk  
template < typename Func, typename aPicker > <QoSq'g#,=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #gzY _)E  
  { 5|>FM&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pJ Iq`)p5  
} WZ @/'[  
@~v |t{G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T2-n;8t  
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。 t{n|!T&  
D7.|UG?G  
十一. phoenix iq_y80g`8h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EY=`/~|c  
@giJ&3S,  
for_each(v.begin(), v.end(), .:?X<=!S&t  
( +.gM"JV  
do_ RN(>37B3_  
[ TxL;qZRY ^  
  cout << _1 <<   " , " ;fLYO6  
] ?;Ck]l#5ys  
.while_( -- _1), Gq_rZo(@  
cout << var( " \n " ) $xRZU9+  
) 56k89o  
); VPG+]> *  
k*)O]M<,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^.5`jdk  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8zv=@`4@G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }}Gz3>?24=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^V]DQ%v"I  
#w\Bc\  
j{00iA}  
template < typename Cond, typename Actor > !;'#f xW[  
class do_while >*#clf;@p  
  { WqX#T  
Cond cd; zs! }P  
Actor act; Id`?yt  
public : _&!%yW@  
template < typename T > <i9pJGW  
  struct result_1 ~Pq(Ta  
  {  d~B ]s  
  typedef int result_type; u~MD?!LV  
} ; f>$Ld1  
;Ml??B]C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M{#  
LgN\%5f-  
template < typename T > !vNZ- }  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const . C_\xb  
  { .kO!8Q-;%  
  do %n<u- {`  
    { r83chR9  
  act(t); Q"UWh~  
  } ^6*LuXPv  
  while (cd(t)); )Ih '0>=  
  return   0 ; LwDm(gG  
} &w@~@]  
} ; fAMJFHW  
e_3KNQ`kA  
A#&Q(g\YE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (ATvH_Z  
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。 P} =eR  
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。 |)'gQvDM  
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。 a o_A %?Ld  
下面就是产生这个functor的类: lLD-QO}/  
nNe`?TS?f  
3fC|}<Wzt  
template < typename Actor > xi5/Wc6  
class do_while_actor WU oGIT'  
  { /9/svPc]  
Actor act; ;DWtCtD  
public : Yv0;UKd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qkX}pQkG)h  
DtBIDU]  
template < typename Cond > XI6LPA0%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >?b<)Q*<  
} ; CRsgR)  
F$a?} }  
_ PC}`Y'&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =Rnx!E  
最后,是那个do_ Al?LO;$Pa?  
s^nPSY!  
ni @Mqb  
class do_while_invoker CV <@Rgoa  
  { q7id?F}3&  
public : I{Pny/d`  
template < typename Actor > /rRQ*m_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b}P5*}$:9"  
  { cp|&&q  
  return do_while_actor < Actor > (act); ![O@{/  
} IEb"tsel  
} do_; `_L=~F8  
6 isz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~r`~I"ZK7^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9A]XuPAlh  
最后来说说怎么处理break和continue QInow2/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。 ]s lYr8m  
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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