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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QV|6"4\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V)$!WPL@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, dSDZMB sd  
F^dJ{<yX  
[4Q;(67  
JVAyiNIH>M  
  class filler mWviWHK  
  { 1?'4%>kp  
public : /~LE1^1&U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i"Jy>'  
} ; u>>|ZPe  
`YOYC  
fUw:jE xz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5U 84 *RY  
W;u.@I&  
rto?*^N?  
lm`*x=x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L>Y+}]~  
M5bE5C  
@A[)\E1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }*x1e_m}H  
oW~W(h!  
Ca-"3aQkc  
&h:4TaD  
二. 战前分析 {B$CqsvJ  
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。 ^G4YvS(  
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 & SXw=;B  
tZ]gVgZg  
MlV(XG>'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,_V V;P  
  /* --------------------------------------------- */ ZU 3Psj  
vector < int *> vp( 10 ); [ycX)iM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9p_?t'&>q  
/* --------------------------------------------- */ (cj9xROx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  ~,lt^@a  
/* --------------------------------------------- */ 4 \z@Evm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e-dkvPr  
  /* --------------------------------------------- */ @.;+WQE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <Jgcj 4D  
/* --------------------------------------------- */ :qm\FsO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GvVkb=="  
s^u  Y   
:jTSO d[r  
Zc7;&cz  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5=o^/Vkc  
1._1, _2是什么? < $zJi V  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \ eHOHHAGW  
2._1 = 1是在做什么? +tPBm{|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 217G[YE-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 12 p`ZD=  
oc1BOW z  
*'((_ NZ>  
三. 动工 #-yCR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3=enk0$  
 O3sV)  
ytttF5-  
Xs2}n^#i  
template < typename T > F`g(vD >  
class assignment =MNp;  
  { &%OY"Y~bI!  
T value; .UP h  
public : G9:XEEN  
assignment( const T & v) : value(v) {} bRvGetX  
template < typename T2 > H<d~AurX)J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]dUG=dWO  
} ; a=2.Y?  
Y4k2=w:D  
6n]+(=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BqNsW (+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `'1g>Ebk0  
01r%K@ xX\  
P%2v(  
I}PI  
  class holder <r}wQ\F#  
  { X%yG{\6:  
public : ? i _ACKpw  
template < typename T > 8?Zhh.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J ?o  
  { GK$[!{w;  
  return assignment < T > (t); v0DDim?cc  
} S f?;j{?G  
} ; sh :$J[  
NWf=mrS8@$  
p@jw)xI  
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: n3iiW \  
&J 3QO%  
  static holder _1; .OdtM X y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _,drOF|e  
W %*#rcdq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,iV%{*p]  
而不用手动写一个函数对象。 nXT`7  
_ $a3lR  
+p%3pnj:K  
^L%_kL_7  
四. 问题分析 6q^$}eOt  
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。 {w2] Is2F  
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。 Rzd`MIHDp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qHk{5O3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i.E2a)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D /QLp3+o  
QP\9#D~  
五. 问题1:一致性 3X gJZ  
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?| .I^4Fc}&4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `vBBJ@f4)  
LhL |ETrJ  
struct holder %Y&48''"  
  { U<'N=#A J  
  // ^+yz}YFM  
  template < typename T > 9"P+K.%  
T &   operator ()( const T & r) const PMAz[w,R~  
  { 'C5id7O&  
  return (T & )r; & 'u|^d  
} ):K%  
} ; GlJ[rD  
%RD\Sb4YV  
这样的话assignment也必须相应改动: \WiCI:  
%r|sb=(yT  
template < typename Left, typename Right > _}5vO$kdO  
class assignment =f~<*wQ  
  { NO~G4PUM0C  
Left l; Bc8&-eZ ,  
Right r; j- 9)Sijj{  
public : K$Bv4_|x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /5sn*,  
template < typename T2 > y_9\07va<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A}lxJ5h0  
} ; Y#@D% a8  
)+L|<6JXA  
同时,holder的operator=也需要改动: @V 'HX  
Z'i@;^=A  
template < typename T > ! yJ0A m>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s",Ea*  
  { {YiMd oMhg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2/ +~h(Cc  
} JL,Y9G*]s  
ZQlk 5  
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。 .'`aX 7{\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XHA|v^  
Gor 9 &aJ1  
return l(rhs) = r; TyV~2pc N  
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。 xuUEJ a&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'ayb`  
WD%(RC"Q  
template < typename Tp > -1 dD~S$  
class constant_t vEfj3+e  
  { ;?{^LiD+F  
  const Tp t; !Q"L)%)'A  
public : )M<+?R$];  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F`4W5~`  
template < typename T > UnDCC_ud  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :WRD<D_4  
  { J299 mgB  
  return t; IN/$b^Um  
} (EcP'F*;;y  
} ; _=0Ja S>M.  
4P#jMox  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qoZi1,i'  
下面就可以修改holder的operator=了 2Rw<0.i|  
B!mHO*g  
template < typename T > At@0G\^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *m]Y6  
  { +7%?p"gEY\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5 Y&`ZJ  
} N?m)u,6-l  
f&$Bjq  
同时也要修改assignment的operator() W^09tx/I  
(^W}uDPCB  
template < typename T2 > J,,V KA&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Xc NL\fl1  
现在代码看起来就很一致了。 zx<t{e7  
K3vZ42n  
六. 问题2:链式操作 dm/3{\ 4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @"s<0T^H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 k% \;$u=%  
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。 &FmTT8"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。 ^nZ=B>Yn2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3]1 ! g6  
[>`.,k  
template < typename T > ,W+=N"`a'  
struct result_1 #qVvh3#g  
  { a4uy}@9z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +8ib928E  
} ; W\j'8^kI9  
qy?$t:*pp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ps:"0^7  
4w|t|?  
template < typename T > 6v{&,q  
struct   ref PJ:!O?KVq  
  { b,:^\HKC  
typedef T & reference; ta.Lq8/  
} ; [3=Y 9P:  
template < typename T > i9 CQ~  
struct   ref < T &> (ID%U  
  { < - sr&  
typedef T & reference; D|U bh]  
} ; >4bw4 Z1  
/Q9Cvj)"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :BR_%$  
 ]LsT  
template < typename T > Gfx !.[Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z z]~IxQ  
  { ;R&W#Q7>3  
  return l(t) = r(t); _GY2|x2c  
} D4"<suU|.  
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。 yU(}1ZID  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1 39T*0C  
C<C^7-5  
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 Ax|'uvVAPT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lNc0znY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f3,LX]zKA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4T52vM  
最后的布局是: w9u|E46  
                Add @fA| y  
              /   \ B]hRYU  
            Divide   5 V4u4{wU]  
            /   \ V!*1F1  
          _1     3 oFyB-vpYQV  
似乎一切都解决了?不。 ekfa"X_  
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。 KBi(Ns#+  
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。 $EIKi'!8  
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: nT 4Ryld  
dj5|t~&  
template < typename Right > LdOqV'&r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H!FaI(YZl  
Right & rt) const RwK6u-u#9  
  { t?^!OJ:L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eo;MFd%;  
} D0 q42+5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lZkJ<*z#  
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。 Qa2p34Z/  
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。 /J"fbBXwY  
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。 a` 9pHH:7Q  
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。 ~tL:r=  
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? *\+oe+3  
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: 9;n*u9<  
S,|ZCl>+  
template < class Action > Bk~lM'  
class picker : public Action L|D9+u L  
  { (,mV6U%  
public : &&jQ4@m}j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1DU l<&4  
  // all the operator overloaded rT-.'aQ2t  
} ; A3HN Mz  
"`S?q G  
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。 y% !.:7Y  
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: [".94(qs  
ze LIOw  
template < typename Right > Pec40g:#F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RV]QVA*i  
  { HdY#cVxy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R:'&>.AUw  
} UH7?JF-D  
fQ.S ,lMe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AU}|o0Ur  
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。 ^G5fs'd  
DqI"B  
template < typename T >   struct picker_maker Cnc=GTR i  
  { ~rq:I<5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^?q(fK%  
} ; 'F*OlZ!BWy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F }F{/  
  { xrlyph5mE  
typedef picker < T > result; !K=$Q Uq  
} ; X=Y(,ZR(&  
wsR\qq  
下面总的结构就有了: bz,"TG[  
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。 K0@bh/i/^  
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。 64y9.PY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MCXt,`}[  
至此链式操作完美实现。 6/'X$}X  
<)J@7@!P  
>$3 =yw%  
七. 问题3 \O~WMN  
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。 uTl"4;&j  
P;X0L{u0H  
template < typename T1, typename T2 > %rl<%%T#.M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J!Rqm!)q  
  { `USze0"t0:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q/HEWk  
} *uxKI:rB:  
\f]w'qiW5  
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: ]g%HU%R-m  
rc`Il{~k  
template < typename T1, typename T2 > od!s5f!  
struct result_2 Xz/aytp~A  
  { ePSD#kY5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A~s6~  
} ; 0N6 X;M{zh  
B>"-8#B[4  
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? r $LU$F  
这个差事就留给了holder自己。 O "Aeg|  
    xi.QHKBZaH  
i1HO>X:ea  
template < int Order > J|z' <W  
class holder; I'<sJs*p  
template <> # ?u bvSdU  
class holder < 1 > #TgP:t]p  
  { {D]I[7f8Ev  
public : E*v+@rv  
template < typename T > nXh<+7  
  struct result_1 dVJ9cJ9^  
  { 6iEA._y  
  typedef T & result; k6;pi=sYNW  
} ; tg~7^(s  
template < typename T1, typename T2 > 4LJOT_  
  struct result_2 tK\$LZ  
  { X(]J\?n'  
  typedef T1 & result; `K2vG`c  
} ; ^w*vux|F  
template < typename T > 2\Yv;J+;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XpT})AV  
  { L[:M[,?=`  
  return (T & )r; ,nw5 M.D_  
} `_{,4oi  
template < typename T1, typename T2 > 7#g<fh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gdqED}v  
  { L\t!)X-4  
  return (T1 & )r1; 9H%ixBnM  
} ><)fK5x  
} ; *MN("<A_  
,^T0!k$  
template <> H|cxy?iJ  
class holder < 2 > (8GA;:G7G  
  { _b[Pk;8}j;  
public : * x.gPG  
template < typename T > ?zK>[L  
  struct result_1 ;:Y/"5h  
  { mZ#IP  
  typedef T & result; CyJZip  
} ; j<vU[J+gx~  
template < typename T1, typename T2 > /5:qS\Zl  
  struct result_2 H4e2#]*i7  
  { x=44ITe1n[  
  typedef T2 & result; Z ^yn S  
} ; leJ3-w{ 2  
template < typename T > `$r?^|T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \Xg`@JrTM  
  { l37l| xp~  
  return (T & )r; `pAp[]SfQd  
} MY*>)us\  
template < typename T1, typename T2 > 9 roth  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pF*~)e  
  { xKLcd+hCZ  
  return (T2 & )r2; 2td|8vDA  
} GlgORy=>  
} ; &T/q0bwd  
<\9Ijuq}k  
Ta\8 >\6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 vQTQS[R=z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9Bvn>+_K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p9 ,\{Is  
{9|$%4kRl  
return l(i, j) = r(i, j); y7IbE   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I1 R\Ts@  
yZ~eLWz  
  return ( int & )i; [F V=@NI  
  return ( int & )j; s?;<F  
最后执行i = j; &~JfDe9IS  
可见,参数被正确的选择了。 UFIAgNKl  
sHPwW5j/o'  
N" Jtg@w  
W "\tkh2  
6[3Ioh  
八. 中期总结 6v2RS  
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: Jyz$&jqyr'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K0DXOVT\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >]XaUQ-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I bv_D$cT  
j zmSFKg*  
lgjoF_D  
pW3)Y5/D  
:a f;yu  
$YGIN7_Gg  
九. 简化 jQ_|z@OV  
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。 %X9:R'~sP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ),y!<\oQ  
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: jY#(A23  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X.T\=dm%v  
  +-*/&|^等 =4M.QA@lI!  
2. 返回引用。 v1"g!%U6  
  =,各种复合赋值等 THbtu*El  
3. 返回固定类型。 '[=yfh   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B )1<`nJA  
4. 原样返回。 `3sy>GU?  
  operator, =N@)CB7a  
5. 返回解引用的类型。 @cS1w'=  
  operator*(单目) Ot2zhR )  
6. 返回地址。 1W}nYU  
  operator&(单目) '!yS72{$2  
7. 下表访问返回类型。 WK_y1(v>  
  operator[] /50g3?X,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,3J`ftCV  
  operator<<和operator>> :uIi ?  
V$-~%7@>;9  
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。 68J 9T^84  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oXQ<9t1(  
iBtjd`V*  
template < typename Left > dxkRk#mf:  
struct value_return XYK1-m}2  
  { 2<6`TA*m  
template < typename T > c+Q.?vJ  
  struct result_1 :!+}XT7)/  
  { (/"K+$8'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4[LLnF--  
} ; T]Tdx.B  
zldfRo\wl  
template < typename T1, typename T2 > eC+"mhB  
  struct result_2 jIx8k8  
  { O2`oe4."vd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I+Ncmg )>  
} ; Z#OhYm+y  
} ; F}6DB*  
BrlzN='j}  
S1 EEASr!}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~|y^\U@  
PJxak3  
下面我们来剥离functor中的operator() =9qGEkd3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "EcX_>  
E ;BPN  
return l(t) op r(t) :jt;EzCLg%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9 3W  
return op l(t) '%zN  
return op l(t1, t2) zb>f;[  
return l(t) op v`#j  
return l(t1, t2) op ^CZCZ,v  
return l(t)[r(t)] <*s"e)XeqF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u*t,i`  
Jv_.itc  
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: jOUK]>ox:  
单目: return f(l(t), r(t)); g>2aIun_Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mu6039qy  
双目: return f(l(t)); !dU9sB2  
return f(l(t1, t2)); s? QVX~S"  
下面就是f的实现,以operator/为例 K0w<[CO  
o!aLZ3#X  
struct meta_divide IDy_L;'`*  
  { uh]"(h(>  
template < typename T1, typename T2 > z%(Fo2)^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y[: ~CL  
  { ~I{EE[F>qL  
  return t1 / t2;  !M  
} QBy{| sQ`  
} ; r55qmPhg  
?Bo?JMV  
这个工作可以让宏来做: `NBbTQtgO  
9ky7r;?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J,f/fPaf7  
template < typename T1, typename T2 > \ 1EVfowIl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H2_/,n  
以后可以直接用 "\e:h| .G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =M7TCE  
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 3sH\1)Zz  
(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。。。) |xn#\epy@  
'T\dkSJv;V  
{P-xCmZ~Wt  
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 {m[s<A(  
93j{.0]X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JIzY,%`\  
class unary_op : public Rettype |,b2b2v ?  
  { 3y99O $EAc  
    Left l; "!O1j r;  
public : )zU:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 089 k.WG  
-."kq.m*  
template < typename T > ?WQNIX4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x?#I4RJH;  
      { *i^`Dw^~y  
      return FuncType::execute(l(t)); F/>*If s  
    } H+ lX-,  
hq=,Z1J  
    template < typename T1, typename T2 > yub{8f;v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l<(cd,  
      { O sQkA2=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3X;{vO\a1  
    } K/txD20 O|  
} ; ks*Y9D*=  
<:&de8bT  
yEq#Dr  
同样还可以申明一个binary_op OR:[J5M)  
[:iv4>ZZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  B/G-Yh$E  
class binary_op : public Rettype Tk*w3c"$  
  { w&Y{1rF>  
    Left l;  W^Y#pn  
Right r; qj!eLA-aD  
public : * RWm47  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )0k']g5  
 %v+=;jw  
template < typename T > DVlJ*A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w\Mnu}<e$  
      { ye%iDdf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "7,FXTaer  
    } im]g(#GnKh  
<P_ea/5:|  
    template < typename T1, typename T2 > )}MHx`KT2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V5mlJml2(  
      { $bvJTuw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hIYTe  
    } S QY"OBo<e  
} ; xyA-P& N  
bc I']WgB-  
t\4[``t  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 rY0u|8.5Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kL>d"w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2-'Opu  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 JWv{=_2w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F S"eM"z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1u|V`J)0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QAPu<rdJP  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c~=B0K-  
下面是修改过的unary_op C3'rtY.  
445o DkG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +Qxu$#  
class unary_op \.uc06  
  { G8Z4J7^  
Left l; uC3:7  
  N|g;W  
public : 5kypMHJm  
pd[ncL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zSEs?  
;%C'FV e]  
template < typename T > AK!hK>u`  
  struct result_1 4mjgt<`  
  { Z?P~z07  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ny- [9S-<  
} ; O,2~"~kF  
WE6a'  
template < typename T1, typename T2 > U9y|>P\)T  
  struct result_2 |'O[7uT  
  { }R[#?ty;]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `:m!~  
} ; [#Lc]$  
l>gI&1)%  
template < typename T1, typename T2 > s=6}%%q6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b-U eIjX  
  { IQ< MyB(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "xmP6=1  
} .d;Iht,[  
=<r8fXWZ  
template < typename T > im} ?rY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PNF?;*`-{7  
  { \!vN   
  return OpClass::execute(lt(t)); {rfF'@[  
} \<Sv3xy&O  
tM-^<V&  
} ; 7(M(7}EKA  
7!,YNy%  
}G o$ \Bk  
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 '{ I_\~*  
好啦,现在才真正完美了。 D(p\0V  
现在在picker里面就可以这么添加了: T_b^ Tc`  
NN0$}acp  
template < typename Right > JO=[YoTr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const iovfo2!hD  
  { "mL++>ZSQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iwz  
} nJ4@I7Sk;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 QB.J,o*XD4  
CT0l!J~5m~  
O#wpbrJ  
>hBxY]< \  
X[#zCM  
十. bind H&r,FmI@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 m)V/L]4  
先来分析一下一段例子 D=:04V}2+  
,+`61J3W  
#;n +YM">:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M"%Q&o/I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~~/xR s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i)#:qAtP*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Rqwzh@}  
我们来写个简单的。 WI]o cF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dKl^jsd  
对于函数对象类的版本: ,-x!$VqS  
=rdY @  
template < typename Func > 7t,t`  
struct functor_trait G-9iowS/A  
  { "V{yi!D{<  
typedef typename Func::result_type result_type; n wI!O  
} ; v]__%_  
对于无参数函数的版本: q+B&orp  
.0R v(Y  
template < typename Ret > Y+K|1r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %OgS^_tu  
  { cyxuK*x<  
typedef Ret result_type; .9O$G2'oh  
} ; FKe,qTqa  
对于单参数函数的版本: ~ %B<  
EGl^!.'  
template < typename Ret, typename V1 > s,a}?W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,lCgQ0}<  
  { ?5kHa_^  
typedef Ret result_type; RpLE 02U  
} ; e8'wG{3A  
对于双参数函数的版本: \.mI  
h*ZC*eV>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pRSOYTebP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &@ JvnO:  
  { _G1gtu]  
typedef Ret result_type; XD"_Iq!  
} ; xC C:BO`pw  
等等。。。 yoAfc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %X9r_Hx  
1>L(ul(qGF  
template < typename Func > " vtCTl~t  
struct func_return 6"dD2WV/  
  { ? `J[[",  
template < typename T > %4HRW;IU  
  struct result_1 [ @4rjGwB  
  { 1 hg}(Hix  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [5Lz/ix=  
} ; BL&LeSa  
-.{g}R%  
template < typename T1, typename T2 > k%^lF?_0I  
  struct result_2 O#Wh TDF"  
  { Fv<`AU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]r_;dYa  
} ; ]vuwkn+)  
} ; 7=(Hy\Q5xH  
Ks}Xgc\  
LY-2sa#B$-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n@G[  
{/pm<k=  
template < typename Func, typename aPicker > ;NRF=d>  
class binder_1 *{+G=d  
  { `O'`eY1f  
Func fn; 4V~?.  
aPicker pk; "?mJqA  
public : 2U-3Q]/I}  
4 {9B9={  
template < typename T > awz;z?~  
  struct result_1 %Z*sU/^  
  { bu51$s?B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V\6]n2  
} ; t]X w{)T  
2<}NB?f`N  
template < typename T1, typename T2 > n9s iX  
  struct result_2 $[yFsA6  
  { FN[{s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yeHDa+}  
} ; VWO9=A*Y|  
E }ZJ)V7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A2|Ud_  
)Y)pmjZaG  
template < typename T > i E CrI3s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D1 &A,2wO  
  { <\;#jF%V  
  return fn(pk(t)); KgR<E  
} 8n>9;D5n  
template < typename T1, typename T2 > im @h -A]0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rl0<Ls  
  { 8.[SU  
  return fn(pk(t1, t2)); 'e6WDC1Am(  
} GQ |Mr{.;  
} ; t#2(j1  
P 3'O/!  
x.q+uU$^  
一目了然不是么? )&!&AlLn  
最后实现bind :kGU,>BN  
nR`ov1RH  
;amXY@RmH  
template < typename Func, typename aPicker > w}=5ElB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &iV,W4  
  { o^ XtU5SVq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); []D@Q+1  
} 2p " WTd  
p/h Rk<K6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5L!y-3  
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。 {D=@n4JO  
f;b[w   
十一. phoenix ,N0#!<}4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /i77  
#f+$Ddg*  
for_each(v.begin(), v.end(),  f& CBU  
( [KxF'mz9  
do_ C 9t4#"  
[ S9#)A->  
  cout << _1 <<   " , " h2D>;k  
] %V nbmoO  
.while_( -- _1), >FkWH7  
cout << var( " \n " ) /3{b%0Aa  
) 0L/n?bf  
); CvD "sHVq%  
q|),`.eh\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Q@HopiC  
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 eow'K 821A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )vSRHE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5D'\b}*lJ}  
[W7CXZDd  
d m`E!R_  
template < typename Cond, typename Actor > 9th,VnD0  
class do_while r >nG@A  
  { gN"7be&J  
Cond cd; .p(T^ m2A*  
Actor act; J Px~VnE%%  
public : yYfs y?3  
template < typename T > hyFyP\u]  
  struct result_1 z5 YWt*nm  
  { -jiG7OL  
  typedef int result_type; %QP0  
} ; 2=^m9%  
n<u $=H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X)% A6M  
qXwPDq/  
template < typename T > &mx)~J^m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dg?:/=,=9r  
  { v'3J.?N  
  do .yEBOMNZ  
    { 7yh /BZ1  
  act(t); aSnF KB  
  } [;J>bi;3N  
  while (cd(t)); @ rc{SB  
  return   0 ; %B.yW`,X  
} HKUn`ng  
} ; b"{'T]"*j  
N=7pK&NHSG  
k-^mIJo}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &*aIEa^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6g)G Y"49  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 , JQp'e  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]'=)2 .}  
下面就是产生这个functor的类: W}mn}gTQ  
2V#>)R#k  
6l:qD`_  
template < typename Actor > D-._z:_  
class do_while_actor :Nz2z[W$  
  { =7m)sxj]w  
Actor act; ~o~!+`@q  
public : pW J Fz-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OD!& .%  
<d$x.in  
template < typename Cond > XcUwr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O*FUTZd(J  
} ; 7x%R:^*4  
LHo3 Niy.  
g0["^P1tV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :BV6y|J9O^  
最后,是那个do_ B e0ND2oo  
_dhgAx-H)h  
9j6QX ~,  
class do_while_invoker )O@]uY  
  { |}di&y@-JI  
public : NdD`Hn -  
template < typename Actor > z)r =+ -  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E;R n`oxk  
  { /~$WUAh  
  return do_while_actor < Actor > (act);  abfW[J  
} IvtJ0  
} do_; _v> }_S  
hJpxf,?'K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A"dR{8&0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lo N< oj5  
最后来说说怎么处理break和continue hFy;ffs.  
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。 DrY:9[LP  
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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