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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <T~fh>a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q2WrB+/  
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, [ #fqyg  
$<DA[ %pv  
FNRE_83  
Q 6<Uui w  
  class filler >l*9DaZ  
  { y(BLin!O.  
public : e$|)wOwU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BQmafpp`  
} ; .Eyk?"^  
HSFf&|qqx  
$>37PVVW  
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: !/9Sb1_~  
EF{'J8AQ  
<g1hdF0  
7027@M?A?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `5jB|r/  
dllf~:b  
fszeJS}Dw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H LGy"P  
P[K T  
*J5euA5=  
"r3s'\  
二. 战前分析 jmVy4* P_  
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。 \(t>(4s_~  
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 iz5wUyeg  
W%QtJB1)  
k(Xv&Zn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4^9_E &Fa  
  /* --------------------------------------------- */ QRa6*AYm  
vector < int *> vp( 10 ); AQU: 0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "lb!m9F{  
/* --------------------------------------------- */ {/!"}{G1e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]Y! Vyn  
/* --------------------------------------------- */ ExU|EN-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8ngf(#_{_n  
  /* --------------------------------------------- */ vK~KeZ\,p=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4?uG> ;V  
/* --------------------------------------------- */ wA&)y>n-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y\S^DJy  
iFchD\E*o  
UHHKI)(  
k}qiIMdI  
看了之后,我们可以思考一些问题: hvZR4|k>  
1._1, _2是什么? HaUo+,=  
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。 % E_{L  
2._1 = 1是在做什么? n:] 1^wX#  
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。 =x]dP.  
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。 glIIJ5d|,  
IcA~f@  
{-qTU6  
三. 动工 SXF_)1QO\W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K7Tell\`  
JPKZU<:+V  
M&-/ &>n!  
"A3xX&9-q  
template < typename T > bUL9*{>G  
class assignment '" yl>"  
  { be@uHikp;v  
T value; 3o^M%  
public : ^Z+D7Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} >1zzDd_  
template < typename T2 > zt}p-U2I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,KaWP  
} ; EOC"a}Cq-  
YNk|UwJi  
ZM!~M>B9R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Jx?>1q=M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #C}(7{Vt  
5(Oc"0''H  
FQl|<l6  
>Sah\u`  
  class holder 4+bsG6i  
  { essW,2,rjC  
public : ;Bi{;>3  
template < typename T > G"w Q(6J@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O,#[m:Ejb  
  { !%9I%Ak^  
  return assignment < T > (t); f d5~'2  
} X|G+N(`|(  
} ; _gh7_P^H=d  
3/05ee;|  
Ba~Iy2\x  
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: F tjm@:X  
j]SkBZgik  
  static holder _1; t,nB`g?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #1R %7*$i  
rfpxE>_|G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E 3.s8}}  
而不用手动写一个函数对象。 [N)M]u  
=Y[Ae7e  
iq -o$6Pg  
G> >_G<x  
四. 问题分析 s6uAF(4,  
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。 Cn '=_1p  
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。 U7?ez  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H skN(Ho  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eRbO Hj1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8?XZF[D  
X.<R['U&\  
五. 问题1:一致性 O?Tg`]EX  
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?| ? Y* PVx9Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  qI@_  
2=EKAg=S  
struct holder O!tD1^O!1}  
  { :_ox8xS4  
  // 3s2M$3r)6  
  template < typename T > ,pz CJ@5  
T &   operator ()( const T & r) const C"<@EMU9  
  { t`B']Ac;T  
  return (T & )r; ?f&I"\y  
} :~Y$\Ww(~  
} ; EM}z-@A>  
5{Wl(jwb  
这样的话assignment也必须相应改动: H=C;g)R  
P+h&tXZn8  
template < typename Left, typename Right > = @o}  
class assignment 63=m11 Z4  
  { KHtY +93  
Left l; AAcbY;  
Right r; I "4B1g  
public : Ip0q&i<6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .<dmdqk]  
template < typename T2 > v!Z9T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CgC wM=!r  
} ; ej+!|97M  
3I+pe;  
同时,holder的operator=也需要改动: @@jdF-Utj;  
`Fj(g!`  
template < typename T > 1S.~-K*X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ':3KZ4/C  
  { FQ%mNowuj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lDeWs%n  
} !=:c8V  
Sqs`E[G*  
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。 x#D=?/~/Kv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -}@9lhS,  
>Fz$DKr[  
return l(rhs) = r; HV@:!zM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 intf%T5#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P>|2~YxjU  
O [/~V=  
template < typename Tp > gZ3!2T>  
class constant_t SCij5il%  
  { 4KCxhJq  
  const Tp t; e=2D^ G#qE  
public : F*f)Dv$p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q@:&^CS  
template < typename T > LxT] -  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YVT^}7#  
  { n>WS@b/o  
  return t; XJ;/ kR  
} h.*|4;  
} ; <T).+ M/  
.FUE F)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;/@R{G{+~;  
下面就可以修改holder的operator=了 W= !f  
rAKd f??  
template < typename T > 4%TC2Laii  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N!AFsWV  
  { T (qu~}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cO:x{~  
} i(WWF#N 5  
2xX7dl(cC  
同时也要修改assignment的operator() 7F.,Xvw&@  
q`P:PRgM  
template < typename T2 > `f'P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <mN3:G  
现在代码看起来就很一致了。 VZ8L9h<{"  
,P}c92;  
六. 问题2:链式操作 t(Uoi~#[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #XsqTK_nk  
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。 9L};vkYk#  
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。 F r~xN!  
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。 e\<I:7%Rg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x>^S..K}L%  
O%r<I*T^r  
template < typename T > >KE(%9y~  
struct result_1 7u zN/LAF  
  { Dng^4VRd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >qE$:V "_5  
} ; GOt@x9%  
/?sV\shy  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _3hEYeh  
mIyaoIE|$  
template < typename T > gP3[=a"\  
struct   ref )Ii=8etdv  
  { ?Rdi"{.wI  
typedef T & reference; o! 8X< o  
} ; +"!IVHY  
template < typename T > x-1[2K1"[  
struct   ref < T &> ?CIa)dhu  
  { &~i1 @\]  
typedef T & reference; *4ID$BmO  
} ; G.Q+"+* ^  
8PQt8G.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /W9=7&R0  
jAu/] HZx  
template < typename T > c&Dy{B!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5J,vH  
  { \m<*3eS  
  return l(t) = r(t); IY'S<)vOY  
} `)'YU^s  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L,i-T:Z~=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }sFHb[I &  
IoC,\$s,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 C RNO4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vQ;Z 0_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4 QWHGh"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t?\osPL  
最后的布局是: {S?.bT%&  
                Add m*1=-" P  
              /   \ R&?p^!`%  
            Divide   5 i[B%:q:&  
            /   \ ' {Q L`L  
          _1     3 ^#nAS2w7U  
似乎一切都解决了?不。 j'Fni4;  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6Pz\6DU,I  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 d$!ibL#o  
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: y=t -/*K  
8W{R&Z7aL  
template < typename Right > &:rf80`z.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const EB \\ F  
Right & rt) const R7#B_^ $  
  { J&Ah52  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $3So`8Bm[$  
} ^Kn}{m/3Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u!O)\m-  
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。 +:b| I'S  
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。 hGsY u)  
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。 },l3N K  
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。 }q^CR(h (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? 37VSE@Z+  
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: dP82bk/e  
0VPa=AW  
template < class Action > d2pVO]l YZ  
class picker : public Action ZPXxrmq%  
  { bFcI\Q{4  
public : !(/dbHB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :>|[ o&L  
  // all the operator overloaded ).\%a h  
} ; vV%w#ULxE~  
G3q\Z`|3h  
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。 u BvN*LQ  
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: =oBV.BST u  
E;yP.<PW  
template < typename Right > ig6F!p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q:fkF^>  
  { 8q_nOGd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); env]*gx+=  
} jVr:O `  
=m UtBD.;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /)j:Y:5  
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。 {a(TT)d  
$. Ih-  
template < typename T >   struct picker_maker {<V{0 s%  
  { U<zOR=_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PAJt M  
} ; %5'6^bT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tks1*I$S<  
  { &4LrV+`$V  
typedef picker < T > result; Uo# Pe@ieQ  
} ; mk}8Cu4  
1$4dzI()  
下面总的结构就有了: ->d 3FR  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 svN& ~@ l  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Vf0m7BJc3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }5EvBEv-)  
至此链式操作完美实现。 _qr?v=,-A  
-GH>12YP  
:U=*@p4?  
七. 问题3 o^mW`g8[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #>}cuC@  
t~3!| @3i  
template < typename T1, typename T2 > Q/I/>6M7UZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H>% K}Fh  
  { .^eajb`:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l4RZ!K*X_"  
} #V@[<S2  
4PR!OB  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: A|7%j0T  
51xiX90D  
template < typename T1, typename T2 > |Y4c+6@_  
struct result_2 S/V%<<[>p]  
  { 1GE[*$vuq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =XVw{\#9 b  
} ; + JsMYv  
tw,uV)xm  
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? zt6GJ z1q  
这个差事就留给了holder自己。 Kqm2TMO]>V  
    m9 1Gc?c  
@kd`9Yw  
template < int Order > G8}k9?26(  
class holder; jBb:)  
template <> 1N,</<"  
class holder < 1 > qx|~H'UuBN  
  { \(C6|-:GY  
public : ~m3Q^ue  
template < typename T > yhc}*BMZ  
  struct result_1 3s;^p,9 Y  
  { *mby fu0q  
  typedef T & result; 50 8v:?^'  
} ; <- L}N '  
template < typename T1, typename T2 > g=n{G@*N  
  struct result_2 ^M0  
  { g%TOYZr!X  
  typedef T1 & result; BlnR{Y  
} ; {u~JR(C:  
template < typename T > ]lqLC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DHQS7%)f`  
  { xa8;"Y~"bg  
  return (T & )r; a5cary Z"z  
} r'8qZJgm  
template < typename T1, typename T2 > gamE^Ee  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a`I \19p]  
  { X lLG/N  
  return (T1 & )r1; a@!(o  )>  
} o, PpD,,  
} ; ?.Q$@Ih0  
\(_(pcl  
template <> F/V -@SF  
class holder < 2 > @CMEmgk~  
  { ]n}aePl}oU  
public : 0RgE~x!hI  
template < typename T > F_G .$a Cc  
  struct result_1 fJOw E g|  
  { b+1!qNuCW#  
  typedef T & result; 0nbY~j$A=  
} ; (@m/j2z  
template < typename T1, typename T2 > H-\Ym}BGu  
  struct result_2 !#d5hjoX  
  { &+ "<ia(  
  typedef T2 & result; 8yk7d76Y  
} ; 1_WP\@ O  
template < typename T > {8>g?4Q#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _iu~vU)r  
  { F42<9)I  
  return (T & )r; CFC15/yU  
} zzK<>@c  
template < typename T1, typename T2 > 90#* el  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <2N{oK.  
  { JR8|!Of@B  
  return (T2 & )r2; 'i',M+0>jC  
} S /"G=^~  
} ; <?s@-mpgN  
]~2iducB,  
)xq=V  
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> >。 v*[UG^+)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =p^$>o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k4a51[SYBK  
?Z2`8]-E  
return l(i, j) = r(i, j); Unvl~lm6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \3OEC`  
Ge_fU'F  
  return ( int & )i; Q3Pu<j}Y  
  return ( int & )j; URceq2_  
最后执行i = j; yDfH`]i)U  
可见,参数被正确的选择了。 ?7}ybw3t]  
D=Q.Q  
D&i\dgbK  
FQJiLb._Z  
%N)B8A9kh  
八. 中期总结 ]DKRug5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Q 9fK)j1$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EB| iW2'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dP?prT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K[kK8i+(  
 QEg[  
~Oa$rqu%m  
3CgID6[Sy  
<o/!M6^:  
u?" ="-^  
九. 简化 e8rZP(g&g  
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。 cI P.5)Ca  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /v^ '5j1o  
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: h;,1BpbM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^R=`<jx   
  +-*/&|^等 ]XU4nNi  
2. 返回引用。 8T1zL.u>q  
  =,各种复合赋值等 VcGl8~#9  
3. 返回固定类型。 >ei~:z]R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >MJ#|vO  
4. 原样返回。 :h5G|^  
  operator, $m;`O_-T  
5. 返回解引用的类型。 y{/7z}d  
  operator*(单目) 'y\Je7  
6. 返回地址。 ?HJh;96B  
  operator&(单目) j*@@H6G  
7. 下表访问返回类型。 5CZyA`3V^5  
  operator[] ]Cj@",/3#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;Ax-f04gG  
  operator<<和operator>> ?V,q&=9  
K fD. J)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ly&+m+Gwu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?<${?L>  
)i}j\";>L  
template < typename Left > OL>)SJj5  
struct value_return Qn7T{ BW  
  { '{cSWa| #  
template < typename T > Rjq Xz6  
  struct result_1 ss[`*89  
  { 0W(mx-[H/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  ][wb4$2  
} ; ]R_R`X?  
n9xP8<w8  
template < typename T1, typename T2 > ])wdd>'  
  struct result_2 @>HTbs6W  
  { i+h*<){X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iI{L>  
} ; < mQXS87  
} ; LP6 p  
!{g<RS( c  
qFD ZD)K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3Rc*vVnI  
)[ A-d(y=  
下面我们来剥离functor中的operator() (iX8YP$%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !gve]>M  
.JPN';  
return l(t) op r(t) IplOXD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *Jgi=,!m  
return op l(t) 8 MQq3  
return op l(t1, t2) ^FKiVKI:  
return l(t) op T9 /;$6s*  
return l(t1, t2) op eCYPd-d  
return l(t)[r(t)] HEBeJ2w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?qNU*d  
hI'WfF!X  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: rW)h ? , b  
单目: return f(l(t), r(t)); =p8uP5H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BB6[(Z  
双目: return f(l(t)); ^O18\a  
return f(l(t1, t2)); I.n,TJoz4J  
下面就是f的实现,以operator/为例 xvV";o  
BM<q;;pO  
struct meta_divide 9B!Sv/)y!r  
  { =#2c r:1  
template < typename T1, typename T2 > ;cXw;$&D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B n7uKa{P  
  { J?9jD:x  
  return t1 / t2; XVqOiv)  
} :~otzI4%!  
} ; LqbI/AQ)  
5MVa;m  
这个工作可以让宏来做: CIx(SeEF  
{Rkd;`Q`!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lS4rpbU_  
template < typename T1, typename T2 > \ ?H=q!i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L}`/v]E"eU  
以后可以直接用 /W/e%.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jVQy{8{G  
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 IMkE~0x4</  
(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。。。) }|.<EkA  
|-Uh3WUE6  
J#I RbO)  
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 +/ZIs|B4,z  
i>YS%&O?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2!{D~Gfl=  
class unary_op : public Rettype fB8, )&  
  { #7]Jz.S  
    Left l; ,U~A=bsa  
public : h3o'T=`Sm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} suY47DCX)  
1,-C*T}nR  
template < typename T > )2&3D"V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tm+*ik=x|  
      { pey=zR!  
      return FuncType::execute(l(t)); h} `v0E  
    } o;$xN3f,  
'JOUx_@z  
    template < typename T1, typename T2 > ;7'O=%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Zu?Gd?  
      { Ymz/:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gJQ#j~'  
    } :W.H#@'(  
} ; rYb5#aT[  
)9hqd  
WC#6(H5t$  
同样还可以申明一个binary_op V&*IZt&  
,8e'<y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `HX:U3/  
class binary_op : public Rettype duaF?\vv  
  { rfqwxr45h  
    Left l; Pk;\^DRC  
Right r; `D4Wg<,9  
public : -c_l nK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AY /9Io-  
.KrLvic  
template < typename T > ?2]fE[SqY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @7Ec(]yp  
      { 39v Bsc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QP (0  
    } y98FEG#S}  
"wgPPop  
    template < typename T1, typename T2 > M+ +Dk7B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EtcT:k?y  
      { cibl j?"Wi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \u,CixV=  
    } y\T$) XGV  
} ; uj8saNu  
o(hUC$vW  
JP>EW&M  
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 &qx/ZT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9hzu!}~'I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Nf| 0O\+%y  
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。 9^a|yyzL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Jh-yIk  
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。。。 E=I'$*C \D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }>{R<[I!G  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w){B$X  
下面是修改过的unary_op xrf|c  
[U&k"s?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _}F& ^  
class unary_op y!b"Cj  
  { @NM0ILE  
Left l; B ~v6_x  
  nt2b}u>*  
public : I): c#  
=Zj 7dn;EN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hk?i0#7W  
m6i ,xn  
template < typename T > Qsbyy>o)  
  struct result_1 QNbZ)  
  { Nw"df=,{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5iw\F!op:  
} ; #(tdJ<HvC|  
z4YDngf=4  
template < typename T1, typename T2 > N3u06  
  struct result_2 /dCsZA  
  { ~cm4e>o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $n<1D -0!r  
} ; -b!?9T?}  
RvR.t"8  
template < typename T1, typename T2 > gt8dFcm|s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f#l9rV"@g  
  { ^&;,n.X5Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K@p9_K8  
} #._JB-,'  
_WS8I>  
template < typename T > q]4h#?.-1v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &b (*  
  { /` M#  
  return OpClass::execute(lt(t)); e#oK% {A  
} ]WMzWt:L  
7&id(&y/  
} ; ,1I-%6L  
{iyJ HY  
N^QxqQ~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug LuZlGm  
好啦,现在才真正完美了。 :}NheRi  
现在在picker里面就可以这么添加了: X!|eRA~o  
8=D,`wog  
template < typename Right > '-"[>`[q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M[qhy.  
  { 2sGKn a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); : ;8L1'  
} ^|<>`i6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 kI"9T`owR  
! >F70  
GbLHzw  
! VT$U6  
E]Mx<7;\.  
十. bind ICz:>4M-dn  
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。 `%\CO `  
先来分析一下一段例子 LGc8w>qE  
]\rQ{No  
]EK(k7nH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .c>6}:ye  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mx)!]B"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %oqKpD+  
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。 Ko&4{}/  
我们来写个简单的。 1 V]ws}XW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /[?} LrDO  
对于函数对象类的版本: P<>NV4  
&j~9{ C  
template < typename Func > f@`|2wG  
struct functor_trait @q!T,({kx  
  { zsuqRM "  
typedef typename Func::result_type result_type; .$s']' =  
} ; zHKP$k8  
对于无参数函数的版本: C[fefV9g2  
5BA:^4zr?  
template < typename Ret > g(zeOS]q}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &yP|t":HWX  
  { @(c^u;  
typedef Ret result_type; ;39b.v\^  
} ; Hya.OW{  
对于单参数函数的版本: |fyzb=Lg  
1>[#./@  
template < typename Ret, typename V1 > RL&0?OT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }J?,?>Z  
  { >-V632(/{o  
typedef Ret result_type; u3 Z]!l  
} ; rV\G/)xL  
对于双参数函数的版本: UB+~K/  
/*;a6S8q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '__>M>[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4IW fp&Q!  
  { --diG$x.  
typedef Ret result_type; >!qtue7B  
} ; k>i`G5Dh  
等等。。。 CF3x\6.q}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R<f F ^^  
p8XvfM  
template < typename Func > 4RctYMz  
struct func_return -uN{28;@  
  { 6|lsG6uf  
template < typename T > 8g:VfzaHu  
  struct result_1 13 h,V]ak  
  { w;Azxcw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %AJ9fs4/  
} ; V5-!w0{  
%h(%M'm?  
template < typename T1, typename T2 > MtwlZg`c3  
  struct result_2 9:g A0Z  
  { _1RvK? ;.{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E5A"sB   
} ; 3f$n8>mq  
} ; s#<fj#S  
t{B@k[|  
dSKvs"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5s\;7>  
|X*y-d77W  
template < typename Func, typename aPicker > >VZxDJ$R  
class binder_1 v .*fJ   
  { LK4NNZf7  
Func fn; ">!pos`<C  
aPicker pk; uO]|YF  
public : vn*K\,  
>o13?-S%e  
template < typename T > ELV~ ayp5  
  struct result_1 wZ0bD&B  
  { YJ6:O{AL1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wEq&O|Vj  
} ; #5h_{q4l  
$Tv~ *|a  
template < typename T1, typename T2 > ,d*1|oUw  
  struct result_2 A",}Ikh='`  
  { $,O8SW.O$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &\ca ? #  
} ; ]#DCO8Vk  
u(yN81  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ohj^Z&j  
b00$3,L   
template < typename T > m+8:_0x "  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !"<rlB,J  
  { |wJdp,q R  
  return fn(pk(t)); I9L3Y@(f6m  
} zqrqbqK5R  
template < typename T1, typename T2 > ^w%%$9=:r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b3_P??yp  
  { 3n)Kzexh  
  return fn(pk(t1, t2)); 8mmnnf{P  
} 4".I*ij  
} ; r [^.\&-  
UAz^P6iQ`~  
u0<yGsEGD  
一目了然不是么? |AE{rvP{@  
最后实现bind @D*PO-s9  
ud(0}[  
w%TrL+v  
template < typename Func, typename aPicker > R}w}G6"\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AH/^v;-  
  { yogL8V-^4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *w. ":\P]  
} ,]yS BAO  
OY(CB(2N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <K&A/Ue  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^HR8.9^[1u  
M]k Q{(  
十一. phoenix xMQ>,nZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: At[Q0'jkc  
6ERMn"[_w  
for_each(v.begin(), v.end(), :4)x  
( #>KiX84  
do_ t}I@Rmso  
[ >WZbb d-  
  cout << _1 <<   " , " w^zqYGxG)  
] zJ(DO>,p&  
.while_( -- _1), " wT?$E  
cout << var( " \n " ) R=a4zVQ  
) 6^J[SQ6P  
); ;{H Dz$  
0U/[hG"DKN  
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: KyT=:f V  
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 Q5dqn"?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a;KdkykG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JW><&hY$"  
oL R/\Y(  
NTX0vQG  
template < typename Cond, typename Actor > kl~/tbf  
class do_while yU/?4/G!  
  { 9 4H')(  
Cond cd; $Yu'B_E6p  
Actor act; glo G_*W  
public : B_[I/ ?  
template < typename T > $ S3b<]B  
  struct result_1 A p?,y?  
  { JAjiG^]  
  typedef int result_type; ?kZ-,@h:  
} ; 3mYW]  
k ?6d\Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SXl~lYUL  
(O(TFE5^  
template < typename T > M0C)SU5"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^{IZpT3  
  { ;u(*&vRqr^  
  do T ?[;ej:  
    { vOCaru?~h  
  act(t); S]%,g%6i  
  } Bca$%3M  
  while (cd(t)); @}R y7H0O  
  return   0 ; |6?s?tC"u  
} xc @$z* w  
} ; bWb/>hI8 Q  
t {1 [Ip  
w+j\Py_G"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2.Ww(`swL  
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。 v4E=)?  
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。 'l\PL1  
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。 Hci>q`p#  
下面就是产生这个functor的类: iNl<<0a  
%=2sz>M+  
4<}@hk Y  
template < typename Actor > ]smu~t0\  
class do_while_actor 5CcX'*P  
  { (ot56`,k  
Actor act; }m?Ut|  
public : ;c]O*\/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,vvfk=-  
$ e L-fg  
template < typename Cond > RJ0,7 E<B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }yrs6pQ  
} ; dVMl;{  
8r[TM  
?P|z,n{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {W{;VJKQ2  
最后,是那个do_ ,%x2SyA  
G6>sAOf  
6A5.n?B{  
class do_while_invoker Rl0"9D87z  
  { M^HYkXn[  
public : [3S17tTc3  
template < typename Actor > yp=sL' E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h7K,q  S  
  { 7z,  $  
  return do_while_actor < Actor > (act); OA9 P"*  
} 91&=UUkK?  
} do_; MTl @#M  
^)Y3V-@t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &Q"vXs6Gt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z|UVH  
最后来说说怎么处理break和continue *wmkcifF;  
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。 nIBeZof  
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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