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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,GK>|gNsb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vjHbg#0%  
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, 9DIGK\  
g$A1*<+  
[\VzI\vb  
?}W:DGudZ  
  class filler +G?3j,a\  
  { +/ #J]v-  
public : m+o>`1>a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8'zwy d3  
} ; wtZe\ h  
-/h$Yb  
0Vg8o @  
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: ^0r @",  
j#-74{Y$ J  
9<R:)Df  
U8moVj8w1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  "d A"N$  
&=f%(,+  
1f}Dza9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v'|Dj^3[  
5 bgx;z9  
Sna7r~ j  
vZ*5 93C8  
二. 战前分析 EB)0 iQ  
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。 >:Rc%ILym  
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 ^D!UF(H  
C3 D1rS/I  
]Fa VKC~3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z{%h6""  
  /* --------------------------------------------- */ J H6\;G6  
vector < int *> vp( 10 ); v=|ahsYC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .rwZ`MP  
/* --------------------------------------------- */ /H}83 C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yXl zImPn  
/* --------------------------------------------- */ O%rjY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0'a.Ypf  
  /* --------------------------------------------- */ n`}vcVL;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZVeY`o(uE  
/* --------------------------------------------- */ =T9QmEBm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g&v2=&aj  
|',MgA  
f\1)BZ'I  
e;,D!  
看了之后,我们可以思考一些问题: a:1-n %&F  
1._1, _2是什么? "`16-g97  
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。 _8kZ>w(L  
2._1 = 1是在做什么? k|1/gd5  
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。 cu.f]'  
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。 4h?[NOA"  
i{xgygp6f  
|6$6Za]:  
三. 动工 =ejkE; %L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )V} t(>V  
8IbHDDS  
}~yhkt5K  
}>>BKn   
template < typename T > | M4_@P  
class assignment ux'!1mN  
  { L3,p8-d9Z  
T value; p Gzzv{H  
public : Y0 Ta&TYZ0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3 rV)JA  
template < typename T2 > k#&d`?X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vEk jd#  
} ; >`SIB; &>j  
V!(Ty%7  
7vubkj&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H9F\<5n]-l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;i@,TU  
*{/BPc0*  
a)/!ifJ;  
'WUd7  
  class holder ZG"_M@S.  
  { 3[amCKel  
public : = a$7OV.  
template < typename T > \x5b=~/   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U@ Y0 z.Y  
  { \ym3YwP4/:  
  return assignment < T > (t); by (xv0v;  
} q ^Un,h64t  
} ; pqmtN*zV  
;*Ldnj;B  
DY/xBwIF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Mj|\LF +  
>|'u:`A  
  static holder _1; ;shhg z$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aEM2xrhy,  
JvX]^t/}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y@Z@ eK3  
而不用手动写一个函数对象。 b"DaLwKkz  
FL*qV"r^n  
pyJY]"UHVE  
T)? : q  
四. 问题分析 GH[ATL  
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。 <[Oe.0SGu  
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。 \"Jgs.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W;!OxOWZJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ova4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0}H7Xdkp  
jMr[ UZ  
五. 问题1:一致性 EIQ`?8KSR  
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[_B~/_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X?whyD)vE@  
|7ct2o~un  
struct holder 89hV{^  
  { HueGARS  
  // ?i'N 9 /(  
  template < typename T > j.or:nF  
T &   operator ()( const T & r) const NhJ]X cfP8  
  { %n?&#_G|  
  return (T & )r; I(m*%>  
} 7W[+e&  
} ; [>--U)/  
s R/z)U_  
这样的话assignment也必须相应改动: k6eh$*!  
hNU$a?eVpR  
template < typename Left, typename Right > PzF>yG[  
class assignment WAq! _xE  
  { 28 Q\{Z.  
Left l; oD<aWZ"Z  
Right r; 6sjd:~J:  
public : U/ds(*g@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} , L_u X  
template < typename T2 > N W]zMU{c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wCQ.?*7-9Q  
} ; POXd,ON9  
;*(i}'  
同时,holder的operator=也需要改动: [/=Z2mt A  
fM/~k>wl  
template < typename T > !#y_vz9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~cv322N   
  { 5nV IC3N+1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x3AAn,m8  
} Q6PaT@gs  
@bRKJPU9)  
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。 1u8 k}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =0t<:-?.-  
XgI;2Be+&a  
return l(rhs) = r; t1`.M$  
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。 Talmc|h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '[Zgwz;z  
*Z8qd{.$q  
template < typename Tp > J5!-<oJ/  
class constant_t &M>o  
  { A Xpg_JC  
  const Tp t; fK|P144   
public : CSwPL>tUV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :y.~IQN  
template < typename T > I:6H65(&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9ls*L!Jw  
  { 0^3n#7m;K  
  return t; 'pnOHT  
} 6Vgxfic  
} ; ;&dMtYb  
B ({g|}|G+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M3G ecjR  
下面就可以修改holder的operator=了 0Ke2%+yqJ  
2kcDJ{(  
template < typename T > (u4'*[o\t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~ <36vsk  
  { Q{|_"sfJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F'-,Ksn  
} ~8&P*oFC  
F%f)oq`B  
同时也要修改assignment的operator() cT5BBR   
<0!<T+JQ  
template < typename T2 > !k Heslvi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } */HW]x|?V~  
现在代码看起来就很一致了。 ,8.$!Zia  
8<x& Xd  
六. 问题2:链式操作 7|xu)zYB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6p9 { z42  
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。 Y(u`K=*  
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。 nAC>']K4$  
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。 U.WXh(`%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D*>#]0X  
~.>8ww  
template < typename T > $ V !25jQ  
struct result_1 vb| d  
  { 7p- RPC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ih N^*P:Fo  
} ; R.?PD$;_M  
~{ GTL_w  
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: CZE!@1"<{  
W^7yh&@lU  
template < typename T > p~NHf\  
struct   ref $;&l{=e2)  
  { _e/Bg~  
typedef T & reference; /ykc`E?f  
} ; :dQRrmM  
template < typename T > dBwoAq`'  
struct   ref < T &> [mQdc?n\  
  { ]9PG"<^k  
typedef T & reference; &Yo|Pj  
} ; ~%2yDhdQ  
lMH~J8U3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M.xZU\'ty  
Qea"49R  
template < typename T > 8A5/jqnqt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W/3sJc9  
  { @q`T#vd  
  return l(t) = r(t); 0@[*~H0{n  
} C_'EO<w$  
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。 p/88mMr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1szObhN-l  
rW090Py  
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 Mna yiJl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TtF+~K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cly}[<w!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zVa&4 T-  
最后的布局是: }n "5r(*^@  
                Add * nFzfV  
              /   \ q 7 <d|s  
            Divide   5 {F2Rv  
            /   \ yXoNfsv  
          _1     3 )0/*j]Kf  
似乎一切都解决了?不。 7{(UiQbf  
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。 Z#B}#*<C  
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。 a5R. \a<q  
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: 3 tCTPZy  
wJ pb$;  
template < typename Right > QeC\(4?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ov<c1y;f  
Right & rt) const nGe4IY\-w  
  { <ch}]-_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `^,E4Qy  
} :V5 Co!/+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &A*E)T#>#  
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。 1 z~|SmP1  
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。 C0 KFN  
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。 oe.Jm#?2.  
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。 FZn1$_Svr  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <tBT?#C9+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l^}u S|c(  
u:lBFVqk  
template < class Action > OdZ/\_Z  
class picker : public Action d,N6~?B  
  { qD4s?j-9  
public : i+qg*o$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8b.k*,r>  
  // all the operator overloaded #^r-D[/m  
} ; wM4{\  f\  
K}cA%Y  
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。 ]7cciob  
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: ;akW i]  
z/`+jIB  
template < typename Right > S9P({iZK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :e=7=|@7  
  { 0RtZTCGO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yna!L@ *@,  
} {q`8+$Z;  
?wPTe^Qtv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u9|Eos i  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 x}pH'S7  
TK18U*z7J  
template < typename T >   struct picker_maker X4 S| JT  
  { nvf5a-C+q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i_Q1\_m!  
} ; m!G(vhA,_w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5hy7} *dR  
  { a'|]_`36x  
typedef picker < T > result; esA^-$  
} ; APF`b  
;Us6:}s  
下面总的结构就有了: gh*k\0  
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。 y\;oZ]J  
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。 C(v'7H{4cW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -s2)!Iko&  
至此链式操作完美实现。 Qc-W2%  
9) ]`le  
W|@SXO)DY  
七. 问题3 !PGCoI  
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。 9C,gJp}P  
\mGb|aF8  
template < typename T1, typename T2 > NAE |iyw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  2=;ZJ  
  { Lf ^ 7|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r+[g.`  
} yC5>k;/6#K  
uKXU.u*C  
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: aC1 xt(  
nRqP_*]  
template < typename T1, typename T2 > rwUhNth-Qh  
struct result_2 uc!6?+0h  
  { KYB3n85 1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,Aq, f$5V  
} ; B^dMYFelJ  
(AZneK :*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W%ix|R^2]  
这个差事就留给了holder自己。 :/=P6b;  
    8M!9gvcaO  
1@~%LV  
template < int Order > u"v$[8  
class holder; 7YTO{E6]d\  
template <> C'A D[`p  
class holder < 1 > L!33`xef'  
  { :jTbzDqQ  
public : jzDPn<WQ  
template < typename T > AX@bM  
  struct result_1 ;MYK TE>m  
  { 79)iv+nf\l  
  typedef T & result; rM~Mqpk  
} ; S?v;+3TG  
template < typename T1, typename T2 > C|FI4/-e  
  struct result_2 `ZC -lAY  
  { )0 6. dZq\  
  typedef T1 & result; nrpbQ(zI*  
} ; t9W*N\  
template < typename T > mp(:D&M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T^|6{ S\  
  { tJ d/u QJ  
  return (T & )r; uh)f/)6  
} -t`KCf,0  
template < typename T1, typename T2 > 65 &+Fv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?5d[BV   
  { ,0Udz0  
  return (T1 & )r1; ='eQh\T)  
} K nn<q=';G  
} ; G7-.d/8|^  
=1B;<aZH!  
template <> ) { "}bMf  
class holder < 2 > sDHFZ:W  
  { P)=$0kR3  
public : 0[Zs8oRiI  
template < typename T > MGKSaP;x  
  struct result_1 'OYnLz`"6  
  { .0y .0=l  
  typedef T & result; It'PWqZtG  
} ; kafj?F  
template < typename T1, typename T2 > [DSzhi]  
  struct result_2 NTM.Vj -_h  
  { ,}OQzK/"mP  
  typedef T2 & result; Bb5RZ#oa  
} ; \xZ6+xZd1  
template < typename T > #)%dG3)e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  #|l#  
  { );z/ @Q  
  return (T & )r; y=y#*yn&  
} Z oKXao  
template < typename T1, typename T2 > VelX+|w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R? ,XSJ  
  { 9;pD0h|  
  return (T2 & )r2; 6x_D0j%^]  
} %i9*2{e#~  
} ; za4:Jdr  
6$$ku  
<m?/yRE K2  
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> >。 r?n3v[B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9d,2d5Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ba|76OBRJ  
2`/p V0  
return l(i, j) = r(i, j); ^5gB?V,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ..ht)Gex  
o{ \r1<D  
  return ( int & )i; Q(YQ$ i"S  
  return ( int & )j; W\yaovAt  
最后执行i = j; OOX}S1lA  
可见,参数被正确的选择了。 Jro%zZle  
*[['X%f  
{BJn9B  
6Yx/m  
lMBXD?,,J  
八. 中期总结 pSJc.j  
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: 0j|JyS:}G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jq?"?d|:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !tofO|E5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gkDlh{  
0V:PRq;v0  
rw ou[QU  
3DO ^vV  
|nj,]pA  
t1tZ:4  
九. 简化 ;O7<lF\7o  
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。 dg]: JU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n$y)F} .-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: VlQaT7Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t<2B3&o1  
  +-*/&|^等 ,] ,dOIOwn  
2. 返回引用。 |cE 69UFB  
  =,各种复合赋值等 9 nPc>O$  
3. 返回固定类型。 PKM8MYvo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mN:p=.& <  
4. 原样返回。 r/vRaOg>X  
  operator, AR-&c 3o  
5. 返回解引用的类型。 L.@o  
  operator*(单目) IZkQmA=  
6. 返回地址。 .3.oan*i  
  operator&(单目) IaLCWvHX  
7. 下表访问返回类型。 )!&7XL[  
  operator[] JW4~Qwx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]dKLzW:l  
  operator<<和operator>> \We\*7^E  
[nam H a  
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。 P+~{q.|._c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !5P\5WF~Y  
VY5/C;0^h  
template < typename Left > ?x(]U+  
struct value_return #X(KW&;m  
  { u!As?AD.  
template < typename T > Sb&[V>!2^  
  struct result_1 $i+ 1a0%n  
  { #FBq8iJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H7KcPN(0  
} ; &K_"5.7-56  
0]c 2T  
template < typename T1, typename T2 > 9o]h}Xc  
  struct result_2 <4{,u1!t  
  { %/o8-N|_[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xi.L?"^/!  
} ; &ESE?{of)  
} ; >t,BNsWB  
h98_6Dw(]  
(C RY$+d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hDp -,ag{  
\)=X=yn2  
下面我们来剥离functor中的operator() v:MJF*/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pFLR!/J  
YI=03}I  
return l(t) op r(t) v(T;Y=&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G H N  
return op l(t) {jX h/`  
return op l(t1, t2) cvR|qHNX  
return l(t) op ))" *[  
return l(t1, t2) op |-Z9-rl  
return l(t)[r(t)] 7T]}<aK<c[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I@l' Fx  
x:`]uOp  
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: 7(m4,l+(  
单目: return f(l(t), r(t)); $z!o&3c'x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D 6trqB  
双目: return f(l(t)); `zNvZm-E  
return f(l(t1, t2)); -'FzH?q:  
下面就是f的实现,以operator/为例 uP\?y(= "  
0f).F  
struct meta_divide rzH*|B0g  
  { pJC@}z^cw  
template < typename T1, typename T2 > hKq#i8py  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aHosu=NK  
  { Vd2bG4*=  
  return t1 / t2; iV!o)WvG,F  
} )1%l$W  
} ; 'k=GSb  
 `)`J  
这个工作可以让宏来做: Np4';H  
HhN;&67~Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DGl_SMJb  
template < typename T1, typename T2 > \ o +sb2:x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; / AFn8=9'^  
以后可以直接用 LXr yv;H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -s`/5kD  
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 xEN""*Q  
(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。。。) ^EGe%Fq*x]  
zY\pZG  
HS"E3s8  
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 [:-Ltfr  
tG(#&54  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +H5= zf2  
class unary_op : public Rettype 0?} ),8v>  
  { jm1f,=R  
    Left l; (9r\YNK  
public : vd Fy}#X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g9> 0N#<  
XUT,)dL  
template < typename T > LeBuPR$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3+mC96wN  
      { %N#8D<ULd  
      return FuncType::execute(l(t)); t\ J5np  
    } okfGd= &  
T4,dhS|  
    template < typename T1, typename T2 > gUf-1#g4\`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iHoQNog-!  
      { )N`a4p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N|[P%WM3  
    } <[O8 {9j  
} ; g 4,>cqRkq  
$\kqh$")  
(q'w"qj  
同样还可以申明一个binary_op EoM}Co  
G8%Q$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {3@lvoDT  
class binary_op : public Rettype gqR?hZD  
  { 7=yC*]BH-=  
    Left l; O,(p><k$/  
Right r; Fm(~Vt;%u  
public : OQ&?^S`8',  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9 p6QNDp  
B{'x2I#,  
template < typename T > et|QW;*L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c e`3&  
      { xQV5-VoFC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9U1cH qV  
    } <Z%iP{  
`9QvokD  
    template < typename T1, typename T2 > >vE1,JD)w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !e?;f=1+E  
      { ~e,k71  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,L ;ueAo  
    } ~Xi_bTAyAW  
} ; 4:\1S~WW  
({=: N  
iHy=92/Ww  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 k fER  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hhjT{>je  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ax{+7  k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 g3~e#vdz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! siveqz6h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )-$Od2u2c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e(7F| G*  
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) 2_lgy?OE`  
下面是修改过的unary_op  9?c0cwP?  
WE""be8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h=6Zvf<x  
class unary_op 7\*_/[B  
  { PLDg'4DMg  
Left l; j'Ry.8}  
  {qO[93yg)/  
public : \6A-eWIQif  
S]3K5Z|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} aw9/bp*N  
?f!w:z p  
template < typename T > Y;3DU1MG0  
  struct result_1 gMe)\5`\Y  
  { * ^R?*vNs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! 6yo D  
} ; 5Ug.J{d  
2QwdDKMS_  
template < typename T1, typename T2 > TVVL1wZ  
  struct result_2 * SH5p  
  { <SeK3@Gi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SV%;w>  
} ; },9Hq~TA  
:o$k(X7a  
template < typename T1, typename T2 > &DoYz[q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _U}pdzX?  
  {  ismx evD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ciRn"X=l  
} /VFh3n>I2  
&AR@5M u  
template < typename T > *x[ZN\$`Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X|!Vt O  
  { AlP}H~|M7  
  return OpClass::execute(lt(t)); y;zp*(}f$h  
} F_>OpT  
.Cq'D.  
} ; Wk1o H  
DC?U +  
Ox .6]W~  
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 mS)|i+5  
好啦,现在才真正完美了。 wrw4Uxq  
现在在picker里面就可以这么添加了:  )l 0\TF  
Nn/me  
template < typename Right > DIrQ5C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D#VUx9kugv  
  { NDsF<2A4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \NE~k)`4j%  
} u-v/`F2wN  
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。 4%k{vo5i  
x-0O3IIE  
5d ?\>dA  
?T.'  q  
hnOo T? V  
十. bind 9j'(T:Zs  
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。 bH 6i1c8  
先来分析一下一段例子 ;UU`kk  
e,J q<=j  
>;wh0dBe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} eK8y'VY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  ,2yIKPWk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _JEe]  
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。 [g<rzhC~=  
我们来写个简单的。 r.WQ6h/eZ5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B!J~ t8  
对于函数对象类的版本: Y)V)g9  
5?] Dn k.o  
template < typename Func > 1}=@';cK*  
struct functor_trait 8.`*O  
  {  m$XMq  
typedef typename Func::result_type result_type; l~mC$>f  
} ; $"e$#<g  
对于无参数函数的版本: Sbzx7 *X  
$p(  
template < typename Ret > 7{W#i<W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CdZS"I  
  { HpCTQ\H  
typedef Ret result_type; o5h*sQ9  
} ; }0okyGg>q  
对于单参数函数的版本: a_z1S Z2[  
7)-uYi] dA  
template < typename Ret, typename V1 > ) dB?Ep|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _P}wO8  
  { uO^,N**R#  
typedef Ret result_type; x<Ac\Cx  
} ; jNbU{Z%r  
对于双参数函数的版本: %4$J.6M  
b)(si/]\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'QOV!D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TxA%{0  
  { %(}%#-X  
typedef Ret result_type; ]broU%#"  
} ; 8"=E 0(m  
等等。。。 { POfT m}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zE8qU;  
VX6M4<8  
template < typename Func > KFhnv`a.0  
struct func_return *KYh_i  
  { ./qbWr`L  
template < typename T > cgV5{|P  
  struct result_1 $ ?*XPzZ  
  { /A82~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fG" 4\A  
} ; /Z1>3=G by  
bbG!Fg=qQ?  
template < typename T1, typename T2 > Dzr(Fb  
  struct result_2 Ue&I]/?;$  
  { [M#I Nm}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n2N:rP  
} ; D6fGr$(N%  
} ; /4>|6l=  
gg?O0W{  
Z}`A'#!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~Q2,~9Dkc  
QD*\zB  
template < typename Func, typename aPicker > j&l2n2z  
class binder_1 ,e@707d`\  
  { lEC91:Jyt  
Func fn; 91oAg[@4G  
aPicker pk; #9/S2m2\YG  
public : 9Itj@ps  
\Lz4ZZjSY  
template < typename T > w)<h$ <tU  
  struct result_1 yv(\5)XF  
  { t-Zk)*d/0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w=x [=O  
} ; O[5u6heNMr  
"vF7b|I  
template < typename T1, typename T2 > EMw biGV  
  struct result_2 X8~gLdv8  
  { f}:W1&LhI?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PbIir=  
} ; 4*?JU v  
+`+r\*C5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .]LP327u  
Ixr#zt$T-G  
template < typename T > a3B^RbDP&8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y/`*t(/5  
  { *:,y`!F=y  
  return fn(pk(t)); x`Ik747^v  
} vx4Jk]h+=L  
template < typename T1, typename T2 > q":0\ar&QT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P7y.:%DGD0  
  { A>Xt 5vk+  
  return fn(pk(t1, t2)); T]y^PT<8?  
} r=:o$e  
} ; ds<q"S {p  
{f[X)  
=Y<RG"]a&J  
一目了然不是么? k%h%mz  
最后实现bind [ |dQZ  
vj+ S  
rRd8W}B  
template < typename Func, typename aPicker > |C3~Q{A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |emZZj  
  { FW,@.CX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5 $:  q  
} S#f}mb0,  
ca?;!~%zA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L7 g4'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3`> nQ4zC  
sI#r3:?i  
十一. phoenix Q??nw^8Hi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }@NT#hD  
TI^M9;b  
for_each(v.begin(), v.end(), P'p5-l UK  
( e2*Fe9:  
do_ D?@e,e  
[ Ilv _.  
  cout << _1 <<   " , " Y|y X]\,  
] Q(7M_2e7  
.while_( -- _1), .80L>0  
cout << var( " \n " ) @Yy']!Ju  
) 5Q.z#]L g  
); ey! {  
iTg7@%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?j-;;NNf  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor c&u~M=EW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gw0MDV&[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1)N{!w`  
v %GcNjZk5  
{ZrB,yK  
template < typename Cond, typename Actor > g xf|L>=  
class do_while d@0&  
  { d vTsbs/6  
Cond cd; u@eKh3!  
Actor act; Lyj0$wbH`  
public : #E#.`/4  
template < typename T > Y~ ( <H e?  
  struct result_1 sCw X|  
  { yHt `kb2  
  typedef int result_type; |m /XGr  
} ; Rr3<ln  
+7|Qd}\X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GO=3<Q{;  
{'R\C5 :D7  
template < typename T > o6~9.~_e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |jwN8@  
  { ZJeTx.Gi6  
  do  T%p/(  
    { ^lYa9k  
  act(t); H<bK9k)E  
  } .<|.nK`6  
  while (cd(t)); {^qp~0  
  return   0 ; L4C_qb k;:  
} M4m90C;dq  
} ; "G,$Sqi@  
m6D]   
hJcN*2\:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J SOgq/\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 uY'77,G_J  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3Az7urIY  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,F)9{ <r]  
下面就是产生这个functor的类: _>"f&nb O  
V=LJ_T"z0  
hRWRXC 9  
template < typename Actor > pg;y\}  
class do_while_actor 2UGnRZ8:1Y  
  { = rLL5<  
Actor act; ]E/~PV  
public : DD]e0 pa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TUaW'  
mtQlm5l  
template < typename Cond > |#6))Dh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vuCl(/P`  
} ; Z<,$Xv L  
~-.^eT kP  
{zf)im[.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |`50Tf\J  
最后,是那个do_  #mDeA>b  
_:Jra  
#& 5}  
class do_while_invoker 6]*~!al?  
  { @Ht7^rz+S  
public : I3wv6xZ2  
template < typename Actor > '8|y^\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .h;PMY+  
  { 6mH --!j  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^bj aa  
} +9[/> JM  
} do_; 'l| e}eti>  
1 ynjDin<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pDg_^|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I|#1u7X%]  
最后来说说怎么处理break和continue ?t JyQT  
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。 fZ*LxL  
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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