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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z)&HqqT3p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }wb;ulN)  
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, ropiyT9;  
DtS{iH=s]  
A3$b_i@P  
#3$|PM7,_  
  class filler 0`thND)?O  
  { ;Dgp !*v=  
public : #P@r[VZ{6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {p\KB!Y-  
} ; 24Tw1'mW  
n%0vQ;Z1  
_t[%@G>P  
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: ,5?MRqCM  
W!^=)Qs  
w#$k$T)  
!58JK f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~S6N'$^  
&ivIv[LV  
eC39C2q\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N{yZk"fq:6  
[P,nW/H  
{ULnQ 6@  
]>,|v,i =  
二. 战前分析 ]z%9Q8q'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1mV0AE538  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6;*(6$;  
TExlGAHo+O  
2fk   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !R@4tSu  
  /* --------------------------------------------- */ f*~fslY,o  
vector < int *> vp( 10 ); Ye6O!,R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *~L]n4-  
/* --------------------------------------------- */ t*#&y:RG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I$LO0avvH2  
/* --------------------------------------------- */ jY.%~Y1y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5b'S~Qj#r$  
  /* --------------------------------------------- */ jYF3u0 )  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iT"Itz-^#  
/* --------------------------------------------- */ AVWrD[ wD2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IA4(^-9  
4#9-Z6kOk  
jg8P4s  
Z#O3s:`  
看了之后,我们可以思考一些问题: _JDr?Kg  
1._1, _2是什么? PsnU5f)`  
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。 UXJl;M b  
2._1 = 1是在做什么? ~-%A@Lt  
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。 QAwj]_  
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。 k N+(  
}b(e  
J5T#}!f  
三. 动工 BxU1Q&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xTZ5q*Hqx  
uSJP"Lw  
pAuwSn#i  
mK-:laIL"  
template < typename T > 1 %`:8  
class assignment '7R'fhiO/3  
  { <k6xScy$}  
T value; ]IV; >94[  
public : O :^[4$~  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~B@o?8D]  
template < typename T2 > R2`g?5v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (^9M9+L[i  
} ; A~V\r<N j  
'[^2uQc  
Q ^rW^d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `.g8JC\_m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K;y\ &'E  
?g4|EV-56  
)M 0O=Cl1  
Z(M)2  
  class holder !X8R  
  { UGt7iT<`8  
public : !?/bK[ P,  
template < typename T > :nUsC+oBS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bicL %I2h  
  { [#Vr)\n  
  return assignment < T > (t); pQ{t< >  
} w"iZn  
} ; I+t38 un%  
T}[vfIJD  
G{~p.?f:  
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: ooSd6;'  
Dt.Wb&V_w  
  static holder _1; :,,y63-f4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 % cdP*  
VH6|(=8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n0pe7/Ai  
而不用手动写一个函数对象。 VBJ]d|  
, ~X;M"U  
`h!&->  
TWEqv<c  
四. 问题分析 ;@ X   
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。 J*X.0&Toc  
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。 J9.p8A^^2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  eb@Lh!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z{L;)U B^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !\O,dq  
_ n4ma  
五. 问题1:一致性 4>C=:w  
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?| E}/|Lja  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b'5pQ2Mq  
'LLx$y.Ei[  
struct holder #%"TU,[+  
  { UO<claV  
  // *+4iBpyiB  
  template < typename T > r.^X>?  
T &   operator ()( const T & r) const "]Dzc[Vp  
  { F$ p*G][  
  return (T & )r; G5J ZB7C  
} %esZ}U   
} ; (1j$*?iGA  
5)NBM7h  
这样的话assignment也必须相应改动: "mDrJTWa  
t~K!["g  
template < typename Left, typename Right > D D;+& fe  
class assignment F5[ITK]A4  
  { ^>{;9 lo<  
Left l; VDjIs UUX  
Right r; kQlcT"R  
public : =w$"wzc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %E7.$Gj%  
template < typename T2 > @~G`~8   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HCkqh4  
} ; :vyf-K 74M  
S_VncTIO  
同时,holder的operator=也需要改动: Z*)Y:tk)b  
B2qq C-hw?  
template < typename T > .r%|RWs6W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S&]<;N_B  
  { 8A u<\~p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ND1%s &  
} g4SYG)'R+  
Yf)|ws?!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  ^-*Tn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4qXRDsbCf  
E(kb!Rz  
return l(rhs) = r; p<fgUVR  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7"NJraQ6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1\{U<Oli  
R6Z}/m  
template < typename Tp > ~2DV{dyj  
class constant_t ~w9 =Fd6  
  { MGKeD+=5  
  const Tp t; 2$W,R/CLh  
public : aa%&&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n9fA!Wic  
template < typename T > JP,(4h *  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (Cd{#j<  
  { z "$d5XR  
  return t; !Fg4Au  
} f3>6:(  
} ; v:Z4z6M-  
g74z]Uj.B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }%FuL5Tx  
下面就可以修改holder的operator=了 4|41^B5Y  
1 u_2 4  
template < typename T > ~ 9~\f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xP6?es`  
  { ?r E]s!K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {$1$]p~3 o  
} B"Kce"!  
P ^<0d'(  
同时也要修改assignment的operator() {AL9o2  
akCo+ @  
template < typename T2 > hd ;S>K/C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4zfRD`;  
现在代码看起来就很一致了。 aGk%I  
U;Ll.BFP  
六. 问题2:链式操作 8u5 'g1M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,\9mAt1O  
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。 e=jT]i*cU  
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。 ^N2M/B|0  
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。 BS,5W]ervE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,ibPSN5Ca  
DEQE7.]3q  
template < typename T > CL'Xip')T  
struct result_1 x gT~b9  
  { ~z _](HKoS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @?7{%j*  
} ; m":SE?{{&  
-S%q!%}u  
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: oTD-+MZn  
u !3]RGJ  
template < typename T > K7xWE,y  
struct   ref $FusDdCv3  
  { 'Ywpdzz[  
typedef T & reference; {29S`-|P  
} ; "(\) &G  
template < typename T > jy(+ 0F  
struct   ref < T &> mh#FY Sp  
  { zIm_7\e  
typedef T & reference;  c(V=.+J  
} ; y-\A@jJC5  
H1%[\X?=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g;!@DVF$  
Ph+X{|  
template < typename T > z(` }:t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lHKf#|  
  { -?YTQ@ W  
  return l(t) = r(t); 5%Oyvt]}2  
} KW|\)83$  
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。 2Jo~m_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :9F''f$AP  
:IVk_[s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8hKP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6snOMa GRu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;w6fM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gl8&FrR  
最后的布局是: O%JsUKV  
                Add ]Q4PbW  
              /   \ B?#kW!wj  
            Divide   5 I!@s6tG  
            /   \ jH&_E'XMX  
          _1     3 _))I.c=v  
似乎一切都解决了?不。 QOV}5 0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 jkF+g$B  
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。 5Z9~ &U  
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: Z<ajET`)  
K/2.1o;9  
template < typename Right > {;&B^uz ]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UIf ZPf=  
Right & rt) const :/v,r=Y9p  
  { cZgMA8 F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n|x$vgb  
} AUxM)H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (/SGT$#8  
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。 e`Co,>W/  
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。 ^}o7*   
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。 *!g 24  
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。 ;Rhb@]X  
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? dCZ\ S91q  
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: @GG(7r\/B  
V\6(d  
template < class Action > <8rgtu!VU  
class picker : public Action ?Ml%$z@b?  
  { h@~:(:zU$  
public : Il{^ j6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [6; N3?+  
  // all the operator overloaded (S  k#x  
} ; ]^:hyO K  
Re*|$r#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,M) k7t:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _\dt?(m|  
SPkKiEdM  
template < typename Right > Mny'9hsl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?C &x/2lt  
  { L`UG=7r q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q PFeBl  
} <t{?7_ 8  
Gz>Lqd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |1(rr%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 EJZ@p7*Oj  
{J~(#i k   
template < typename T >   struct picker_maker g ?afX1Sg  
  { JF M"ii{8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2yN%~C?$  
} ; 2wx!Lpr<i_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K1T1@ j  
  { nW4Vct  
typedef picker < T > result; z,{e]MB)M  
} ; N5nvL)a~  
>dpbCPJ9[  
下面总的结构就有了: 'h-3V8m^e  
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=UZ){c>:.  
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。 d5DP^u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ! FNf>z+  
至此链式操作完美实现。 5x8'K7/4.  
Tu]&^[B('  
Y4mC_4EU  
七. 问题3 [E>R.Oe  
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。 fO].e"}  
]7a;jNQu  
template < typename T1, typename T2 > [6D>f?z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FU%~9NKX  
  { I4)Nb WQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?75\>NiR  
} dQ:?<zZ  
L@w0N)P<!{  
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: wms1IV%;  
2~f6~\4GL+  
template < typename T1, typename T2 > a{h%DpG  
struct result_2 ZjqA30!  
  { NuU'0_")/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _u> t3RUA  
} ; f1A_`$>  
_N98vf0o  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Oqpp=7  
这个差事就留给了holder自己。 VS?dvZ1cC  
    P: n#S%  
D7)(D4S4  
template < int Order > U,e'ZRU6  
class holder; Bn\l'T  
template <> #wr2imG6  
class holder < 1 > SO`dnf  
  { U\Ct/U&A?  
public : Hk,lX r  
template < typename T > p ZtgIS(3  
  struct result_1 2s 7mI'  
  { l '/N3&5  
  typedef T & result; 3[VWTq)D=  
} ; b\?3--q  
template < typename T1, typename T2 > qgtn5] A  
  struct result_2 A8J8u,u9  
  { o,CBA;{P  
  typedef T1 & result; L?!$EPr  
} ; rJu[ N(2k  
template < typename T > "Nbos.a]5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yv^p =-E  
  { !Cw!+fZ\l  
  return (T & )r; *vYn_wE  
} <P1rqM9^  
template < typename T1, typename T2 > <"?*zx&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qU#$2  
  { 8x9Rm  
  return (T1 & )r1; 4IZlUJ?j+c  
} /|?F)%v\  
} ; < kz[:n:  
jo)6 %w]  
template <> i3\~Qj;1  
class holder < 2 > H)E^!eo  
  { IV0[!D  
public : y_*n9 )Ct  
template < typename T > 8W;2oQN7  
  struct result_1 Zd[OWF  
  { nTs/Q  V  
  typedef T & result; 3YW=||;|Yg  
} ; p #bhz5&/  
template < typename T1, typename T2 > %nWe,_PjD  
  struct result_2 ~AQ>g#|%  
  { lV\lj@  
  typedef T2 & result; qIh #~  
} ; GB>aT-G7q  
template < typename T > Gg|M+M?+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7:TO\0]2n  
  { B oqJ   
  return (T & )r; bj}=8k0  
} Vv8_\^g]  
template < typename T1, typename T2 > /PXioiGcs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ea4_Qmn  
  { < W*xshn  
  return (T2 & )r2; g`[`P@  
} 7S<UFj   
} ; X D)  8?  
zI^Da!r.  
dx@QWTNE  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /THnfy \  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pj!:[d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \, 8p1$G  
'a#mViPTQ)  
return l(i, j) = r(i, j); f"Vgefk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A "S/^<  
%&+TbDE+T  
  return ( int & )i; P]Xbjs<p  
  return ( int & )j; 1CkdpYjsj  
最后执行i = j; mibpG9+d  
可见,参数被正确的选择了。 VYaSB?`/  
j)Y[4 ^k^  
X\\7$  
b:kXNDc  
]GX \|1L  
八. 中期总结 OP%?dh]  
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: T6Ctf#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &cu!Hx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,gMy@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (#|{%4g@>  
%ucjMa>t  
M4KWN'  
pZk6 w1d!  
rC BfD  
,PECYwegkt  
九. 简化 9JnY$e<&  
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。 =X-Tcj?3g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %WGuy@tL  
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: ZCYS\E 7X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &:3Z.G  
  +-*/&|^等 $*\L4<(  
2. 返回引用。 R?pRxY  
  =,各种复合赋值等 !^y y0`k6  
3. 返回固定类型。 jQ=~g-y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) brSi<  
4. 原样返回。 _U0$=V  
  operator, {q3:Z{#>7  
5. 返回解引用的类型。 88lxHoPV  
  operator*(单目) }gGkV]  
6. 返回地址。 A\AT0th  
  operator&(单目) (UYF%MA}"  
7. 下表访问返回类型。 0 [8=c&F  
  operator[] `uo, __y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !MVj=(  
  operator<<和operator>> p!zJ;rh)  
hoQ7).>  
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。 BFVAw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?2#(jZ# 2  
909md|9K3  
template < typename Left > zl%>`k!>  
struct value_return l! v!hUb+  
  { S~NM\[S  
template < typename T > }]+xFj9[>  
  struct result_1 yGj.)$1},@  
  { ;o-yQmdh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xHo&[{  
} ; Pc_VY>Ty  
SDYv(^ f ,  
template < typename T1, typename T2 > 2c(aO[%h9  
  struct result_2 Jblj^n?Bm  
  { A8DFm{})c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3y A2WW  
} ; ,v9f~qh  
} ; 7N=-Y>$X  
&dR=?bz-A  
iv&v8;B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q,%:h`t\  
cz/Q/%j$/  
下面我们来剥离functor中的operator() z[EFQ^*>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yT8=l"-[G  
:+rUBYWx  
return l(t) op r(t) O+~ 7l?o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'ZP)cI:+X  
return op l(t) YB,t0%vTJw  
return op l(t1, t2) Sw[{JB;y,  
return l(t) op ,Hn^z<f   
return l(t1, t2) op p'94SXO_  
return l(t)[r(t)] RA O`i>@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9GLb"6+PK  
[10zTU`  
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: en*d/>OVJ  
单目: return f(l(t), r(t)); o0It82?RN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mXzrEI  
双目: return f(l(t)); %Ym^{N  
return f(l(t1, t2)); '%saL>0  
下面就是f的实现,以operator/为例 fc_2D|  
z=7|{G  
struct meta_divide fJAnKUF)  
  { \qh *E#j  
template < typename T1, typename T2 > ^aZAw%K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !j:`7PT\  
  { ^W?Z  
  return t1 / t2; h 8e757z  
} w5=tlb  
} ; PVOx`<ng  
od' /%  
这个工作可以让宏来做: ANi)q$:{  
[ ho (z30k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xiblPF_n3  
template < typename T1, typename T2 > \ . T JEUK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :9t4s#.  
以后可以直接用 a->3`c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XT>.`, sv  
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 lB91An  
(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。。。) ~lAKJs#{  
E:`v+S_h  
%@"!8Y(j  
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 ]D 2u deg  
jE2}p-2Q0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kgdT7  
class unary_op : public Rettype R(Kk{c:-@  
  { ^' M>r (t  
    Left l; q`NXJf=sc  
public : {'En\e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q]/Uq~m C  
cD|Htt"  
template < typename T > 3r+.N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y?J"wdWJNB  
      { /4\wn?f  
      return FuncType::execute(l(t)); 7R4z}2F2  
    } mEyK1h1G @  
)0 W`  
    template < typename T1, typename T2 > aUHcYc\u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PxS4,`#~  
      { 8I;XS14Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u"1rF^j6k  
    } s*/bi W  
} ; yS(}:'`r  
C'yppl%  
nrm+z"7  
同样还可以申明一个binary_op q#w8wH"  
Vwk#qgnX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9^FziM  
class binary_op : public Rettype 5irwz4.4  
  { FGWN}&K  
    Left l; 94sk kEj  
Right r; CI U1R;  
public : \s"U{N-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4(6b(]G'#  
P O :"B6  
template < typename T > W14F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2d%}- nw  
      { ZF7IL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mE`kjmX{E  
    } RlT3Iz;  
ML;*e"$  
    template < typename T1, typename T2 > zZcnijWb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {@! Kx`(:  
      { jHN +5=l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -HSs^dP`  
    } O$/o'"@ /  
} ; r(d':LV  
5DOBs f8Jo  
y[B>~m8$  
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 HK\~Qnq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~'37`)]z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =K'cM=WM6  
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。 QrO\jAZ{Ag  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cdqB,]"  
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。。。 -7J|l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^7zu<lX  
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) }Sy=My89r  
下面是修改过的unary_op n  -(  
Hbv6_H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qW:HNEiir  
class unary_op T91moRv  
  { K\"R&{+=  
Left l; u:0aM}9A  
  lL1k.& |5m  
public : pym!U@$t  
F}Vr:~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `Al;vVMRO  
ctE\ q  
template < typename T > uqz]J$  
  struct result_1 SBA?^T  
  { g&/T*L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iq( )8nxi  
} ; `al<(FwGE  
>pUtwIP  
template < typename T1, typename T2 > jZ NOt  
  struct result_2 bfo["  
  { PkI:*\R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q.K,%(^;a  
} ; &0f5:M{P  
vfVj=DYj  
template < typename T1, typename T2 > Ft}@ 1w5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9tF9T\jW  
  {  H"A7Zo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %|s+jeUDn|  
} (vT+IZEI  
%iV^S !e  
template < typename T > 6@DF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fb^fVSh>  
  { ]_N|L|]M  
  return OpClass::execute(lt(t)); 95el'K[R  
} )"Ztlhs`#  
d!eYqM7-G  
} ; @)J+,tg/7  
M4as  
;!(<s,c#:  
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 *z@>!8?  
好啦,现在才真正完美了。 j?'GZ d"B  
现在在picker里面就可以这么添加了: \rv<$d@L  
t!RiUZAo  
template < typename Right > 5\z `-)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SdD6 ~LS  
  { #%DE;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -Uml_/rd_  
} *}P~P$q%  
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。 Gz .|]:1  
;*MLRXq  
21"1NJzP  
eJg8,7WC  
%c4Hse#Y  
十. bind X&kp;W  
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。 Y]&j,j&  
先来分析一下一段例子 l\i)$=d&g  
Bz,?{o6s)Q  
:OuA)f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KCs[/]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h $2</J"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eio 4k-  
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。 rW$[DdFA5{  
我们来写个简单的。 s0vDHkf8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \-g)T}g,I  
对于函数对象类的版本: |ZmUNiAa  
VVlr*`  
template < typename Func > q<M2,YrbAI  
struct functor_trait jyCXJa-!-  
  { q@{Bt{$x  
typedef typename Func::result_type result_type; /'/Xvm3  
} ; $&=S#_HQS  
对于无参数函数的版本: LGn:c;  
n@) K #  
template < typename Ret > $` ""  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |p,P46I  
  { kDsFR#w&`  
typedef Ret result_type; \.-bZ$  
} ; T:~vk.Or  
对于单参数函数的版本: FYpzQ6s~  
x7Yu I  
template < typename Ret, typename V1 > V-BiF>+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m^zUmrj[  
  { fb~ytl<  
typedef Ret result_type; HAa; hb  
} ; yU*8|FQbP  
对于双参数函数的版本: nlc "c5;jh  
p>huRp^w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $&n=$C&x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F1yqxWHeo  
  { a^I\ /&aw'  
typedef Ret result_type; aht[4(XH5  
} ; cz8T  
等等。。。 ~nay"g:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e~=;c  
GB=X5<;  
template < typename Func > LU!a'H'Q  
struct func_return vQ 6^xvk]  
  { xA$XT[D  
template < typename T > 1ukTA@Rj&  
  struct result_1 EFM5,gB.m  
  { YpVD2.jy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T{-CkHf9Q  
} ; ZQV6xoN;r  
Jcd-  
template < typename T1, typename T2 > J| w>a  
  struct result_2 VZKvaxIk6  
  { gi1^3R[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .[ICx  
} ; 1G^`-ri6  
} ; Hquc o  
`r9!zffyS  
Hx?;fl'G%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X aMJDa|M  
W_"sM0 w  
template < typename Func, typename aPicker > g,!L$,/F  
class binder_1 ?Lk)gO^C  
  { 5@~ Q^r:%  
Func fn; V2wb%;q  
aPicker pk; M/"I2m   
public : s Z].8.  
r7%I n^k  
template < typename T > 9sYMSc~Bm  
  struct result_1 z7fp#>uw  
  { I 7{T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #Lh;CSS  
} ; *nkoPVpC  
R {SF(g3  
template < typename T1, typename T2 > iv J@=pd)B  
  struct result_2 _Tm3<o.  
  { ;,%fE2c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gCB |DY  
} ; @niHl  
Swig;`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B|C2lu  
c(xrP/yOwi  
template < typename T > Ng2twfSl$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vApIHI?-  
  { r@H /kD  
  return fn(pk(t)); "#2a8#  
} nFHUy9q  
template < typename T1, typename T2 > "R;U/+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8;RUf~q?  
  { K0|FY=#2y  
  return fn(pk(t1, t2)); W}@c|d $`  
} aC8} d  
} ; C)ERUH2i  
0z6R'Kjy A  
KQ% GIz x  
一目了然不是么? - M4J JV(  
最后实现bind Nk? ^1n$  
Y!w`YYKP  
wd8 l$*F*  
template < typename Func, typename aPicker > *&^Pj%DX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N/"{.3{W  
  { Bq%Jh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |4;Fd9q^m  
} ,~N/- 5  
IL#"~D?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hF~n)oQ  
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。 `ts$(u.w  
k8&;lgO '  
十一. phoenix k<CJ{u0<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {HltvO%8  
]8_NZHld  
for_each(v.begin(), v.end(), 5H<m$K4z  
( KOk4^#h@  
do_ l *(8i ^  
[ @<hb6bo,N  
  cout << _1 <<   " , " -A^_{4X  
] %S960  
.while_( -- _1), t&C1Oo}=3  
cout << var( " \n " ) _7Ju  
) ] vHF~|/-  
); > PRFWO  
;#W2|'HD  
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: p_gm3Q  
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 AUG#_HE]k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c<:-T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t6 "%3#s  
X:"i4i[}{9  
Cn34b_Sbd  
template < typename Cond, typename Actor > |.: q  
class do_while RB7tmJ c  
  { ^,TO#%$iE  
Cond cd; MS~(D.@ZS  
Actor act; Y8~"vuIE5  
public : V(I8=rVH  
template < typename T > $Vg>I>i  
  struct result_1 EU/C@B2*Dl  
  { C_}]`[  
  typedef int result_type; nV|EQs4(  
} ; mp1@|*Sn  
Uiw2oi&_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HAdg/3Hw  
nfbR P t  
template < typename T > l ^0@86  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Md/Q~>  
  { `,<BCu  
  do hn G Z=  
    { e'NJnPO  
  act(t); ~w+c8c8pW  
  } AlaW=leTe  
  while (cd(t)); cA?W7D  
  return   0 ; AofKw  
} SwGx?U  
} ; Mk 6(UXY  
Qz1E 2yJ  
pI\]6U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ?(1 y  
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。 `g=J%p  
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。 6xx ?A>:  
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。 6P l<'3&  
下面就是产生这个functor的类: MAR'y8I  
Gx/Oi)&/  
ASA,{w]  
template < typename Actor > m.rmM`  
class do_while_actor +Mb.:_7'  
  { Rh{f5-  
Actor act; eF$x1|  
public : & '`g#N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F v2-(  
"%w u2%i  
template < typename Cond > +{.WQA}z\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P/eeC"  
} ; BL }\D;+t  
IFL*kB   
&DX! f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EI%89i`3^  
最后,是那个do_ A}9`S6@@  
)*J^K?!S  
-uG +BraI  
class do_while_invoker }o(-=lF  
  { PJ%C N(0  
public : 4xje$/_d  
template < typename Actor > *w\W/Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $Ds2>G4c  
  { i-_mTY&M  
  return do_while_actor < Actor > (act); {%H'z$|{  
} BX7kO0j  
} do_; D/&o& G96  
T.BW H2gRP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zTSTEOP}%Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XNkn|q2  
最后来说说怎么处理break和continue UB@+c k  
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。 Bnxm HGP#&  
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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