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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hyf ;f7`o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~s'tr&+  
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, u/u(Z&  
ZDW=>}~_y  
IUFc_uL@\  
uwSSrT  
  class filler h7UNmwj  
  { gE#'Zv{7  
public : 2]]v|Z2M4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JN|6+.GG  
} ; Z%qtAPd  
~ $g:  
$3g{9)}  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \}?X5X>  
7*{f*({  
\MOwp@|y  
I'BhN#GhX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zTw"5N  
r@{TN6U  
p2i?)+z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EyE#x_A  
a,c!#iyl3  
6(f 'P_*  
>Q\Kc=Q|  
二. 战前分析 v\Uk?V5T  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %'=*utOxy  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x?+w8jSR  
"s(~k  
"0P`=n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t~->&Ja   
  /* --------------------------------------------- */ I4X9RYB6c  
vector < int *> vp( 10 ); 4VwF \  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `x9Eo4(/  
/* --------------------------------------------- */ MIrx,d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,RV qYh(-|  
/* --------------------------------------------- */ Hsf::K x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -)`_w^Ox  
  /* --------------------------------------------- */ H4w\e#|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,twx4r^  
/* --------------------------------------------- */ F~mIV;BP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KhHFJo[8sf  
(jM0YtrD  
<W"W13*j!  
YA4D?'  
看了之后,我们可以思考一些问题: Rm} ym9  
1._1, _2是什么? 5`QcPDp{z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hzqJ!  
2._1 = 1是在做什么? faDSyBLo  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hy5[ L`B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 f2i:I1 p("  
M3pE$KT0x  
1UP=(8j/  
三. 动工 Yq+ 1kA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $ F2Uv\7=  
d~LoHp  
  Q.g/  
.A2$C|a*  
template < typename T > _QPqF{iI  
class assignment 8D='N`cN+  
  { D@O `"2  
T value; P8tdT3*6/  
public : 6>a6;[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2r, c{Ah@D  
template < typename T2 > m\L`$=eO8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b(Nv`'O  
} ; q< JCgO-F<  
a5 D|#9  
9L=mS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  \i%'M%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VI0wul~M  
\Z[1m[{  
=@HS  
^3;B4tj[  
  class holder #De>EQ%  
  { D}_.D=)  
public : zBF~:Uc`B  
template < typename T > V(MYReaPC]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `JySuP2~/  
  { $|N6I  
  return assignment < T > (t); 3gA%Q`"  
} (bsx|8[  
} ; SH%NYjj  
;8sL  
 G 3Z"U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: NJUKH1lIhR  
@!sK@&ow@%  
  static holder _1; (jT)o,IW&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mMAN* }`O  
4&iQo'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #-/W?kD  
而不用手动写一个函数对象。 n5:uG'L\  
E9:@H;Gc  
I652Fcj  
Q Be6\oq  
四. 问题分析 1Cr&6't  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 50,'z?-_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F2"fOS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #@R0$x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sPH 2KwEv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >Bt82ibN  
{)[o*+9  
五. 问题1:一致性 2~4:rEPJ:  
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?| akj<*,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3BFOZV+  
>B BV/C'9  
struct holder "#Rh\DQ  
  { W }N UU  
  // yW_yHSx;  
  template < typename T > @!8aZB3odt  
T &   operator ()( const T & r) const g'"~'  
  { Qb536RpcTY  
  return (T & )r; As:O|!F  
} vObZ|>.J~O  
} ; :U6` n  
B*,6;lCjX  
这样的话assignment也必须相应改动: YQBLbtn6(  
*1|7%*!8  
template < typename Left, typename Right > cgnNO&  
class assignment J'44j;5&  
  { J9^NHU  
Left l; iRQ!J1SGcG  
Right r; 7=^{~5#  
public : 8Fn\ycX#"l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?nU<cxh  
template < typename T2 > 7J'%;sH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } VkQ@c;C  
} ; m1$tf ^  
'{&Q&3J_  
同时,holder的operator=也需要改动: o Pe|Gfv\G  
Ge^`f<f  
template < typename T > [doEArwn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'eM0i[E+`  
  { 2]!@)fio`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %a%xUce&-X  
} -3Kh >b)  
Bf{u:TCK  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 dC=[o\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \Kl20?  
|T:R.=R$~  
return l(rhs) = r; VotC YJ  
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。 GZ%vFje_ K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Lqgrt]L_"  
c(Q@5@1y:  
template < typename Tp > lY%I("2=  
class constant_t v$ ti=uk$  
  { o[Iu9.zJpy  
  const Tp t; HuhQ|~C+~  
public : f%G\'q]#F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '| 8 dt "C  
template < typename T > >|f"EK}m!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *`>BOl+ro  
  { qBEp |V  
  return t; wgl<JO  
} F8pA)!AH  
} ; WzIUHNn'I  
)+ .=z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BP/nK.  
下面就可以修改holder的operator=了 `Ba]i)!  
35\ |#2qw6  
template < typename T > fi?4!h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,!orD1,'  
  { zWY988fX0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n !)$e;l  
} :i.@d?  
#p}GWS)  
同时也要修改assignment的operator() ,#Z%0NLe  
4@9Pd &I  
template < typename T2 > {npm9w<;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3$?6rMl@y  
现在代码看起来就很一致了。 IO)B3,g  
Tmzbh 9  
六. 问题2:链式操作 3h7RQ:lUi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b RAD_  
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。 nCQtn%j't  
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。 VF`!ks  
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。 C;W@OS-;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \^)i!@v  
z; GQnAG@  
template < typename T > 8(1*,CJQg  
struct result_1 3FBLCD3  
  { ]az(w&vqg2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;cMQ 0e  
} ; T^v763%  
sT^R0Q'>  
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: / VYT](  
^r~[ 3NT  
template < typename T > K43%9=sM  
struct   ref P:{Aq n~zR  
  { J"aw 1  
typedef T & reference; u)@:V)z  
} ; .S//T/3O]Q  
template < typename T > uu6 JZp  
struct   ref < T &> E'x"EN  
  { BUXE s0]Lv  
typedef T & reference; w6BBu0,KC  
} ; Ema[M5$R  
C19N0=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #W~jQ5NS\  
DNGyEC  
template < typename T > QAkK5,`vV.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Fb{N>*l.  
  { wAHuPQ&_Q  
  return l(t) = r(t); ;\K]~  
} x?S86,RW  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [Hh*lKg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !)bZ.1o  
VhO+nvd*W  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0YiTv;mq;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UFj H8jSBx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C^ZoYf8+"m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B_[efM<R$  
最后的布局是: L3b0e_8>R  
                Add z"f@iJX?2  
              /   \ uWJJ\  
            Divide   5 3t-STk?  
            /   \ ;"M6}5dQ4  
          _1     3 8H7#[?F  
似乎一切都解决了?不。 t oGiG|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。 eha|cAq  
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。 KKC%!Xy  
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: L6h<B :l  
h *R@ d  
template < typename Right > F0!Z1S0g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p8'$@:M\  
Right & rt) const ,:mL\ZED  
  { f#z:ILG=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b-ss^UL  
} 7(}'jZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ."wF86jW|  
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。 rt^~ I \V  
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。 tK;xW  
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。 `df!-\#  
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。 GL?b!4xx  
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? dFBFXy  
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: ;`oK5  
XP)^81i|  
template < class Action > ^]sb=Amw  
class picker : public Action Nvd(?+c  
  { (RFH.iX  
public : Q/g!h}>(.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wQG?)aaM  
  // all the operator overloaded uXc;!*  
} ; $wAR cS  
[mzed{p]]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Xf4~e(O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3O,nNt;L{  
wp@_4Iq1$  
template < typename Right > 9s<4`oa  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a,Pw2Gcid  
  { 1 tOslP@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q0(6n8i  
} H^|TV]^;N  
> -OOU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SV o?o|<  
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。 `,'/Sdr  
l7g'z'G  
template < typename T >   struct picker_maker -gvfz&Lz  
  { <<!fA ><W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xr  <H^X  
} ; +%YBa'Lk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `h@fW- r  
  { @Fc:9a@  
typedef picker < T > result; S46aUkW.  
} ; bB?E(>N;  
;j%I1k%A  
下面总的结构就有了: (T*$4KGV  
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。 JwbZ`Z*w  
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。 ]JkEf?;.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I(^0/]'  
至此链式操作完美实现。 Imv#7{ndq  
y7hDMQ c'  
4`i8m  
七. 问题3 kQmkS^R  
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。 X8ulaa  
$.vm n,:.  
template < typename T1, typename T2 > 7(1`,Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N[@H107`  
  { yD~,+}0)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); > T *`Y0P  
} VaD+:b4  
XSC=qg$  
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: 6C&&="uww  
e4` L8  
template < typename T1, typename T2 > :m<&Ff}  
struct result_2 $Wj= V  
  { #B5,k|"/,M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M/6Z,oOU  
} ; ol"|?*3q  
pA*C|g  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? XY| y1L 3[  
这个差事就留给了holder自己。 . f_ A%  
    2yK">xYY@  
ULAr!  
template < int Order > T`!R ki%~  
class holder; 5(H%Ia  
template <> \I!mzo  
class holder < 1 > d AcSG  
  { g$s;;V/8e  
public : P)K $+oo  
template < typename T > ."+lij=56  
  struct result_1 ^+76^*0  
  { n.+'9Fj  
  typedef T & result; 2#7|zhgb  
} ; :$"{-n  
template < typename T1, typename T2 > I&+.IK_  
  struct result_2 ,Iyc0  
  { p{L;)WTI  
  typedef T1 & result; S-Y{Vi"2  
} ; 2Xl+}M.:Y  
template < typename T > V#oz~GMB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5 e+j51  
  { C{bxPILw  
  return (T & )r; \!\:p/f  
} _<c"/B  
template < typename T1, typename T2 > ^^V3nT2rR3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B!/kC)bF:  
  { Em(_W5 ND{  
  return (T1 & )r1; RU ~na/3  
} i]c{(gd`  
} ; ,LA'^I?  
#p(c{L!  
template <> =c@hE'{  
class holder < 2 > uU 7 <8G  
  { XKTDBaON  
public : &|XgWZS5  
template < typename T > {P6Bfh7CZ  
  struct result_1 X)!XR/?  
  { *W8n8qG%T  
  typedef T & result; ^^v3iCT  
} ; Sl8+A+  
template < typename T1, typename T2 > Tm`@5  
  struct result_2 ?r !kKMZ  
  { iTinZ!Ut  
  typedef T2 & result; - jZAvb  
} ; STwGp<8  
template < typename T > '^)'q\v'k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pl>b 6 |  
  { Gt*<Awn8  
  return (T & )r; 9YI@c_1 Q  
} 'f{13-# X@  
template < typename T1, typename T2 > QT+kCN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C?|sQcCE  
  { %O9Wm_%  
  return (T2 & )r2; ahXcQ9jzFi  
} _9=87u0  
} ; ={xRNNUj_  
J~K O#`  
F qJ`d2E  
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> >。 $?F_Qsy{d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uM$b/3%s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O.FTToh<  
i]<@  
return l(i, j) = r(i, j); Oey Ph9^V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6H0kY/quL|  
!!L'{beF  
  return ( int & )i; 'ij+MU 1  
  return ( int & )j; B-LV/WJ_  
最后执行i = j; `pfgx^qG  
可见,参数被正确的选择了。 Ia%cc L=  
P\dfxR;8%  
J ?{sTj"KB  
N|mggz  
Q.$/I+&j  
八. 中期总结 5:38}p9`  
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: nP*DZC0kE&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s>L-0vG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7J3A]>qU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;L:UYhDbUx  
8o:h/F  
1;m?:|6K{  
JVg}XwR  
w)<.v+u.Y  
$~q{MX&J  
九. 简化 \0lQ1FrY  
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。 5q4wREh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L2Cb/!z`c  
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: BT(eU*m-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;ZJ. 7t'  
  +-*/&|^等 >Ch2Ep  
2. 返回引用。 ?ZTA3mV?+  
  =,各种复合赋值等 NfQ QJ@*  
3. 返回固定类型。 &iD&C>;pf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X%I@4 B7Ts  
4. 原样返回。 qCVb-f  
  operator, .HTRvE`X  
5. 返回解引用的类型。 <b~~X`Z  
  operator*(单目) 7&etnQJ{  
6. 返回地址。 YA+R!t:F{  
  operator&(单目) on hLhrZ  
7. 下表访问返回类型。 9[~.{{Y  
  operator[] \*5z0A9)5)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z[ !kEW  
  operator<<和operator>> .,VLQ btg  
NHU5JSlB  
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。 Q-iBK*-w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $2]>{g  
tw 3zw`o:  
template < typename Left > 4<<eqxI$|  
struct value_return 0WZd$  
  { :V6t5I'_  
template < typename T > /^K-tz-R  
  struct result_1 L09r|g4Z  
  { wk?i\vm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Bvj  
} ; 5l,Lp'k  
1 "t9x.  
template < typename T1, typename T2 > jc32s}/H  
  struct result_2 jU 3ceXV  
  { u>] )q7s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ifWQwS/,a  
} ; 5%K|dYv^^  
} ; _b)Ie`a.H  
i u0'[  
^!O!HMX0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~md06"AYJ  
4F -<j!  
下面我们来剥离functor中的operator() Jz0AYiCq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CG35\b;Q  
< h|&7  
return l(t) op r(t) av'[k<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P=P']\`p+  
return op l(t) lkp$rJ#6  
return op l(t1, t2) pL*aU=FjQ  
return l(t) op 9 %Vy,  
return l(t1, t2) op 19[.&-u"  
return l(t)[r(t)] all2?neK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XE0b9q954  
s[7/w[&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3C;;z  
单目: return f(l(t), r(t)); oFzmH!&ED  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }0/l48G  
双目: return f(l(t)); . Y!dO@$:  
return f(l(t1, t2)); osO\ib_%  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZBH^0  
wSZMHIW  
struct meta_divide @d0~'_vtB  
  { AYsHA w   
template < typename T1, typename T2 > Gy6x.GX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LF{8hC[  
  { "2tKh!?Q  
  return t1 / t2; Hkf]=kPy*  
} ?oV|.LM:W  
} ; F[B=sI  
2PNe~9)*#  
这个工作可以让宏来做: LOwd mj  
1bDXv, nD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 05jjLM'e  
template < typename T1, typename T2 > \ .WBp!*4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ssH[\i  
以后可以直接用 (b1e!gJpy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o>]z~^c  
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 tHM0]Gb}  
(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。。。) EACI>  
JZ> (h  
iJKGzHvS  
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 g">^#^hBE  
.rX,*|1x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]1[:fQF7/L  
class unary_op : public Rettype 0q]0+o*%  
  { Z(LTHAbBk|  
    Left l; wIWO?w2  
public : \lwLVe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0<f.r~  
C/9]TkX}q  
template < typename T > Bf[`o<c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *.T?#H  
      { N&$ ,uhmO  
      return FuncType::execute(l(t)); <33,0."K  
    } Wn?),=WQ{  
Czy}~;_Ay  
    template < typename T1, typename T2 > Y%}N@ ,lT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5e?<x>e  
      { |tse"A5Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /wP2Wnq$  
    } vbG&F.P  
} ; 8NJT:6Q7l  
ID{XZ  
8L6b:$Y3@C  
同样还可以申明一个binary_op y(^\]-fE  
$Fy >N>,E(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P>`|.@  
class binary_op : public Rettype M[Nv>  
  { &$l#0?Kc^  
    Left l; xZ >j Q_}  
Right r; ua ky2SgN  
public : N8J(RR9O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *{\))Zmhd  
-_O j iQ R  
template < typename T > B`jq"[w]-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |WOc0M[U  
      { h[<l2fy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XBO( *6"E  
    } C46jVl   
[%~yY&  
    template < typename T1, typename T2 > de TD|R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !DF5NA E  
      { MpIiHKQ G9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $2-_j)+  
    } rI6+St  
} ; Hk(=_[S  
:)&vf<JL  
A(cR/$fn6  
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 TZ!@IBu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #l3)3k* ;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GJs~aRiz  
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。 j0(jXAc;UB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HIC!:|  
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。。。 %&q}5Y4!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4%I[.dBnM  
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) [9#zE URS  
下面是修改过的unary_op a#& ( i  
:F@goiuC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uU^iY$w  
class unary_op hhFO,  
  { NSH4 @x  
Left l; /H3w7QU  
  )?c,&  
public : U=U5EdN;  
,LxkdV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BBv+*jj  
=)gdxywoC  
template < typename T > n\f]?B(  
  struct result_1 EbVva{;#$;  
  { ZmNNR 1%/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?,8+1"|$A]  
} ; Jyr V2Tk^  
w*;"@2y;eY  
template < typename T1, typename T2 > qd#7A ksm  
  struct result_2 nAAv42j[  
  { FouN}X6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y:, rN  
} ; J_-fs#[x  
GG +T-  
template < typename T1, typename T2 > 5Z5x\CcC3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L[,19 ;(  
  { >xq. bG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $bFK2yx?=  
} BenyA:W"  
`|nCnT'  
template < typename T > 2CneRKQy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7')W+`o8eL  
  { ,sL%Ykr  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2lOUNxQ$  
} jX(hBnGW  
%Ta"H3ZW  
} ; ~1[n@{*:(  
rDa{Ve  
AX<f$%iqD  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Jww#zEK  
好啦,现在才真正完美了。 Y?3tf0t/  
现在在picker里面就可以这么添加了: N'R^gL  
|%mZ|,[  
template < typename Right > Lhe&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .g\Oj0Cbxh  
  { q CYu@Ho  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |?8nO.C~V  
} '?L^Fa_H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %A=/(%T>  
V K 7  
&ah%^Z4um  
WKlyOK=}  
jy?*`q1]  
十. bind V|$PO Qa3  
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。 r9'[7b1l  
先来分析一下一段例子 !$oa6*<1  
dnU-v7k,{  
)H{1 Xjh-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} , f$P[c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KvPCb%!ZP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ui`{U  
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。 H@?} !@  
我们来写个简单的。 vk4 8&8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HbsNF~;  
对于函数对象类的版本: RO,TNS~  
5~@-LXqL  
template < typename Func > e'G=.:  
struct functor_trait =2Yt[8';  
  { to</  
typedef typename Func::result_type result_type; aSX4~UYB=  
} ; Y6VJr+Ap(  
对于无参数函数的版本: OB$Jv<C@  
4oiE@y&{4  
template < typename Ret > _G/ R;N71  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >Wt@O\k  
  { Zja3HGL  
typedef Ret result_type; tjb$MW$('  
} ; n-cI~Ax+4  
对于单参数函数的版本: =-fM2oiI:  
aq}hlA(w  
template < typename Ret, typename V1 > H/x0'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h]ae^M  
  { ZZI} Ot{  
typedef Ret result_type; `y.4FA4"8  
} ; M?" 4 {  
对于双参数函数的版本: &AJkYh  
*m+FMyr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [,AFtg[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KYm8|]'g  
  { >,]a>V  
typedef Ret result_type; Y^!qeY  
} ; Ia}qDGqPp!  
等等。。。 >jhcSvM6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w+ !c9  
~&D =;M/  
template < typename Func > B]G2P`sN  
struct func_return 04Zdg:[3-!  
  { #&Tm%CvB  
template < typename T > E0+L?(;  
  struct result_1 MLHCBRi  
  { ;QXg*GNAv$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z:f&k}(  
} ; p;}`PW  
%u66H2  
template < typename T1, typename T2 > ^7aqe*|vm  
  struct result_2 ?5nEmG|kO  
  { Ba m.B6-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t"GnmeH i  
} ; O~V^]   
} ; K-TsSW$}  
x;u#ec4  
yO)xN=o^\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %lnkD5  
\{ EVRRXn  
template < typename Func, typename aPicker > $\J5l$tU  
class binder_1 azv173XZ  
  { D=z~]a31!  
Func fn; VU,G.eLW  
aPicker pk; 8)9-*Bzj   
public : INbV6jZL  
EO)JMV?6  
template < typename T > q1:dcxR[  
  struct result_1 5`p9Xo>)yW  
  { .yy*[56X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g]vB\5uA:  
} ; &wK:R,~x6  
L'{W|Xb+  
template < typename T1, typename T2 > qK.(w Fx  
  struct result_2 .S 54:vs  
  { Hj{.{V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rk1,LsZVS  
} ; PEvY3F}_rh  
.ifz9 jM'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3Y38l P:>h  
 `qs,V  
template < typename T > SDC|>e9i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B3ItZojAuw  
  { 5]Rbzg2t  
  return fn(pk(t)); #8et91qw  
} zz U,0 L  
template < typename T1, typename T2 > doL-G?8B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >IaGa!4  
  { L&kCI`Tb  
  return fn(pk(t1, t2)); A3/[9}(U  
} I^k&v V  
} ; zG_nx3  
7e+C5W*9b  
nDraX_sm=  
一目了然不是么? 95'+8*YCY  
最后实现bind mh}D[K=~%  
9DA |;|  
j_g(6uZhz3  
template < typename Func, typename aPicker > k)I4m.0a5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ys=} V|  
  { ]F+|C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j<kW+Iio  
} 9 o,` peH  
l3Zi]`@r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fPD.np}  
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。 @!OXLM   
 _ VuWo  
十一. phoenix ;B 8Q,.t>x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >)M1X?HI5  
i5TGK#3o  
for_each(v.begin(), v.end(), c~(61Sn]  
( 1+*sEIC"  
do_ D-{*3?x  
[ lW| =rq-|  
  cout << _1 <<   " , " -/?)0E  
] EF<TU.)Zf  
.while_( -- _1), kV1L.Xg  
cout << var( " \n " ) X?t;uZI^  
) b_TI_  
); >ZkL`!:s  
m:)&:Y0 (a  
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: >gp53\  
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 %}TJr]'F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FQO=}0Hl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rEWJ3*Hb  
SWzqCF  
*xxk70Cb  
template < typename Cond, typename Actor > ~NIhS!  
class do_while !+3&%vQ)  
  { ]|!|3lQ  
Cond cd; GU> j8.  
Actor act; r =x"E$  
public : 8/>.g.]  
template < typename T > m OUO)[6y  
  struct result_1 ;7s^slVzF  
  { `W1uU=c  
  typedef int result_type; d;dT4vx$[M  
} ; wuXQa wo  
]^"Lc~w8&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vNjc  
!Np7mv\7  
template < typename T > A<|9</9z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3}\z&|  
  { YT8q0BR]  
  do q`p0ul,n  
    { 4eB'mPor  
  act(t); 05H:ZrUV  
  } 9BZ B1o X  
  while (cd(t)); RTlC]`IGT  
  return   0 ; -}<Ru)  
} a%c <3'  
} ; @}6<,;|DQ  
s~Ivq+ipr;  
*e [*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $ H+X'1  
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。 @cIYS%iZ  
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。 #"-_~  
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。 l/(~Kf9eQG  
下面就是产生这个functor的类: !B Pm{_C  
0B8Wf/j?M  
hkl0N%[  
template < typename Actor > kO}%Y?9d  
class do_while_actor Io<T'K  
  { @ ,oc%m  
Actor act; NpGi3>5  
public : IN3-ZNx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cr-5t4<jK  
^@/wXj:  
template < typename Cond > .X3n9]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q0"?TSY  
} ; %Y0lMNP  
Z{vc6oj  
8!35 K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ju#j%!  
最后,是那个do_ l4$ sku-  
sHPAr}14  
1d+Kn Jy  
class do_while_invoker _YlyS )#@  
  { g~-IT&O  
public : )0 E_Y@  
template < typename Actor > .BxQF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e%pohHI  
  { +fY@q ,`  
  return do_while_actor < Actor > (act); [@/p 8I  
} Y>3zpeQ!&  
} do_; .0yBI=QI  
h{"SV*Xpk/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Kn$t_7AF^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J#H,QYnf(L  
最后来说说怎么处理break和continue bn|HvLQ"1  
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。 fcp_<2KH  
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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