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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w8Sp <6*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ni<A3OB  
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, iVy7elT;R  
V`bi&1?6\  
V&Xe!S  
n#wI@W >%+  
  class filler .zn;:M#T  
  { Db;G@#x  
public : YRh  B RE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y6Lf@}2(i  
} ; (fCXxyZrr  
+(C6#R<LI  
B, TB3 {  
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: WXmn1^"kK}  
p' +  
ds?v'|  
* v75O7l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {a4z2"\A  
)0Me?BRp  
X!m9lV<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jC7&s$>Q"g  
89wU-Aggq  
:&:JTa1cv  
mw='dFt  
二. 战前分析 $ep.-I>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {|1Y:&M?   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,:Lb7bFv>  
[L:o`j  
|=$-Wu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xv&Q+HD  
  /* --------------------------------------------- */ qeL5D*  
vector < int *> vp( 10 ); JvT"bZk( o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  }(1JaG  
/* --------------------------------------------- */ 2U; t(,dn'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s;64N'HH  
/* --------------------------------------------- */ /C4^<k\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <K8\n^i~c  
  /* --------------------------------------------- */ sK7+Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @O[}QB?/fi  
/* --------------------------------------------- */ \U[ {z&]~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dg} Ka7H  
69J4=5lX  
nSkPM 5\TI  
qUOKB6  
看了之后,我们可以思考一些问题: C@bm  
1._1, _2是什么?  \o/n  
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。 uU:CR>=AKW  
2._1 = 1是在做什么? CC@.MA@9N  
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。 ?_Q/}@`  
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。 &9"-`-[e:  
Hrzf'a|^  
#_(jS+lP?k  
三. 动工 5JLu2P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `$B3X  
{WPobP"  
Qbyv{/   
R8T] 2?Q1  
template < typename T > bIEhgiH  
class assignment !X<~-G2)l  
  { cdG |m[  
T value; kjtjw1\o  
public : 9M1d%jT  
assignment( const T & v) : value(v) {} i}o[- S4  
template < typename T2 > ]@0NO;bK>F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9$|Gfyv  
} ; ]- 4QNc=  
cg*)0U-_(  
a(v>Q*zNP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /Ne<V2AX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W@Lu;g.Yc  
[fKUyIY_  
#*g5u{k'P  
`zE}1M%y  
  class holder |7}C QU  
  { ZG du|  
public : >+ 4huRb  
template < typename T > gF5a5T,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &ZX{R#[L  
  { %B)6$!x  
  return assignment < T > (t); =n' 4?W@  
} ^-[?#]  
} ; bLd#xXl  
o`q_wdy?  
YcN!T"w J@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <1.A=_ M  
ulER1\W  
  static holder _1; ?1 [\!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nE^Qy=iE  
*r$+&8V\n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _!?Hu/zo  
而不用手动写一个函数对象。 Hw-Z  
!k/Pv\j/R  
P b]3&!a  
zKsz*xv6b  
四. 问题分析 L   
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。 ~2zM kVH  
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。 0sh/|`\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zWb4([P;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \C`~S7jC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?&^?-S% p  
-p E(_  
五. 问题1:一致性 { vN}<f`  
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?| YNBHBK4;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yH<$k^0r*  
f uB)qt!E  
struct holder CCX8>09  
  { a<A+4uXyD  
  // Ii^5\v|C  
  template < typename T > ph#tgLJ  
T &   operator ()( const T & r) const @j4U^"_QB  
  { Eb=#9f%y>&  
  return (T & )r; jh.@-  
} kee|42E  
} ; k~|-gf FP  
 =Mb1o[  
这样的话assignment也必须相应改动: (}5S  
s9>(Jzcf9  
template < typename Left, typename Right > 2*w:tT8+X  
class assignment ~(@ E`s&{  
  { i]#+1Hf  
Left l; X2xuwA  
Right r; vc]cNz:mQ  
public : *\o/q[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1<h>B:  
template < typename T2 > Vm|Y$ C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [M%9_CfZOy  
} ; ad_`x  
2]c {P\  
同时,holder的operator=也需要改动: ee/&/Gt  
W},b{NT  
template < typename T > 3w!c`;c%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f(eQ+0D  
  { ,= &B28Qe)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IB`>'~s&A  
} "aFhkPdWn  
QERU5|.wc  
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。 7'-j%!#w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 thqS*I'#g  
NKmoG\*  
return l(rhs) = r; R+~cl;#G6  
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。 %,iIpYx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 07/L}b`P  
Y=T'WNaL)0  
template < typename Tp > ZK'-U,Y.H7  
class constant_t c0Dmq)HK?  
  { }I!hOD>]O  
  const Tp t;  P N*JR  
public : }BmS )J q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L}yyaM)  
template < typename T > i0s6aAhgJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )!Bd6-  
  { 1'4J[S\cM  
  return t; =5s F"L;b  
} %G@5!|J  
} ; YUdxG/~'  
NA.1QQ ;e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6UE(f@  
下面就可以修改holder的operator=了 TFepxF  
CVi`bO4\  
template < typename T >  YOAn4]j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c:l]=O   
  { 3?E&}J<n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yxBUj*3  
} K$ v"Uk  
vLO&Lpv  
同时也要修改assignment的operator() rz(0:vxwA  
?v-1zCls  
template < typename T2 > K+T .o6+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?'r9"M>  
现在代码看起来就很一致了。 w&BGJYI  
E&B{5/rv  
六. 问题2:链式操作 to6;?uC+|i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z\/53Sy<  
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。 6TH!vuQ1(  
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。 d3]hyTqbtm  
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。 4q$H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p[2GkP  
M3zDtN  
template < typename T > gq5qRi`q  
struct result_1 Be}$I_95\P  
  { 8#` 6M5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; > 4oY3wk8  
} ; 1zktU.SZ  
A{<xc[w;p  
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: =raA?Bp3;(  
9B)(>~q  
template < typename T > y@wF_WX2  
struct   ref {[(pWd%J  
  { X;!D};;M  
typedef T & reference; +@VYs*&&  
} ; y5 m!*=`l`  
template < typename T > H0*5_OJ!i  
struct   ref < T &> x "(9II*  
  { CDp8)=WJFF  
typedef T & reference; ^t[HoFRa  
} ; %q_Miu@  
yZJ*dadAr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s T3p>8n  
#3kXmeyrD  
template < typename T > 8G ]w,eF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {Ts:ZI+ 8d  
  { ^^(<c,NX#M  
  return l(t) = r(t); ;5 <-)  
} tLcEl'Eo  
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。 !5x Ly6=}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S)%_weLW7  
A6ewdT?>,  
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 Y(GN4@`S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |xr32g s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i9UI,b%X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LNQSb4  
最后的布局是: Wn!G.(Jq  
                Add #Nte^E4  
              /   \ nj\_lL+  
            Divide   5 he )ulB  
            /   \ !;>(i e\  
          _1     3 {aN(d3c  
似乎一切都解决了?不。 Fu8 7fVi/\  
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。 }gsO&g"8  
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。 "uu)2Xe  
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: 6kvV  
X9~m8c){z  
template < typename Right > dyQh:u -  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \Kd7dK9&]  
Right & rt) const ~"ONAX  
  { ${U6=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oVZ4bRl   
} <?$kI>Ot  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Kla:e[{  
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。 .R5/8VuHF  
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。 /~}_hO$S  
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。 lVeH+"M?  
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。 ~SV Q;U)-  
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? $<e +r$1  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *kaJ*Ti-/  
E!aq?`-'!  
template < class Action > F(CRq`  
class picker : public Action W._G0b4}  
  { [Hcaw   
public : @)sc6 *lnW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w)S;J,Hv  
  // all the operator overloaded /BzA(Ic/  
} ; I$N7pobh  
k]I*:'178  
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。 sT<{SmBF  
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: j%M @#  
fkW(Dt,  
template < typename Right > B5Va%?Wg?H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Kp_jy.e7&  
  { }(=ml7)v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GqjO>v fy  
} "d?f:x3v^  
7b.U!Ju  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `=!p$hg($  
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。 i X/tt  
X^in};&d  
template < typename T >   struct picker_maker e?)yb^7K  
  {  nhfwOS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F7 uhuqA]N  
} ; 8Nvr93T,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3%NE/lw1  
  { K<,Y^3]6?  
typedef picker < T > result; -fM1$/]  
} ; }W "(c YN_  
h}6b&m  
下面总的结构就有了: i$#,XFFp~  
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。 ;a{rWz1Wm  
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。 ,cQ)cY[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DN|vz}s  
至此链式操作完美实现。 zXgkcq)  
#D:RhqjK  
|!re8|JV_  
七. 问题3 `9EVB;  
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。 2nx8iA  
tG 7+7Z =  
template < typename T1, typename T2 > $Z7:#cZ Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |B1Af  
  { !?r/ 4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [ i9[Mj  
} xL&PJ /'  
^%zNa6BL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )b (X  
kt<@H11  
template < typename T1, typename T2 > x=3I)}J(kn  
struct result_2 Ij$)RSPtH  
  { ]xB6cPdLu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {Vl"m 2  
} ; rHo6iJj  
)GCLK<,swu  
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? Et0&E  
这个差事就留给了holder自己。 -$tCF>,  
    tnRJ#[Io  
'WnpwY  
template < int Order > tz8t9lb[  
class holder; Ey = 4 b  
template <> 8a!2zwUBV  
class holder < 1 > ULbP_y>(Y  
  { #x|VfN5f  
public : 7n>|D^  
template < typename T > Gavkil  
  struct result_1 .ftUhg  
  { C!kbZTO[p"  
  typedef T & result; ]h!*T{:  
} ; -~]^5aa5n  
template < typename T1, typename T2 > 4i96UvkZ  
  struct result_2 q]?+By-0  
  { @_uFX!;  
  typedef T1 & result; }Y$VB%&Hy  
} ; W#Cq6N  
template < typename T > I9:%@g]uYw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z[bv0Pr  
  { " xxXZGUp  
  return (T & )r; 4= $!_,.  
} jM;d>Gymx  
template < typename T1, typename T2 > ^X(_zinN"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [sptU3,2U  
  { :`j"Sj !t3  
  return (T1 & )r1; s3y}Yg  
} `bi k/o=%  
} ; 2q$X>ImI$  
1[# =,  
template <> tdb4?^.s  
class holder < 2 > fIlIH  
  { `v<f}  
public : aEZJNWv  
template < typename T > @+Pf[J41  
  struct result_1 /^8t'Jjd,  
  { 0Mq6yu^  
  typedef T & result; hAYQ6g$A  
} ; &,Uc>L%m  
template < typename T1, typename T2 > RDJ82{  
  struct result_2 I BF.&[[S  
  { $&NbLjeS  
  typedef T2 & result; hXBqz9  
} ; ?~]>H A:  
template < typename T > ]#+5)[N$>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ; S{ZC5  
  { hkL w&;WJr  
  return (T & )r; 6l=M;B7:i  
} 1gL8$.B?  
template < typename T1, typename T2 > vatx+)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )/i4YLO  
  { X^9t  
  return (T2 & )r2; 8F.(]@NY  
} H?ieNXP7{  
} ; ~ 6TfW~V  
xDNw /'  
6pS Rum  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Q&tFv;1w6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: baA HP "  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mn,=V[f  
#`2GAM];7  
return l(i, j) = r(i, j); WodF -bE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l ,ZzB,"  
X6n|Xq3k  
  return ( int & )i; `z5v}T  
  return ( int & )j;  #=>kw^5  
最后执行i = j; ye9QTK6$,  
可见,参数被正确的选择了。 Pau&4h0  
VK"[=l  
dVK@Fgo  
zX006{vig  
&xF4p,7  
八. 中期总结 }P7xdQ6  
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: +*]SP@|IYI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R?i-"JhW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bkJn}Al;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?yda.<"g9Y  
>!CH7wX  
mOgx&ns;j  
N}e(.  
&L2`L)  
v #zfs'  
九. 简化 WllCcD1  
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。 a2 IV!0x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !: `Ra  
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: ~W5>;6f\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m|g$'vjk  
  +-*/&|^等 % DHP  
2. 返回引用。 ;L MEU_  
  =,各种复合赋值等 "dFdOb"O-  
3. 返回固定类型。 =t <:zLe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .oB'ttF1  
4. 原样返回。 y$"~^8"z  
  operator, C:TuC5Sr  
5. 返回解引用的类型。 jp\JwE  
  operator*(单目) oQKcGUZ  
6. 返回地址。 [ 7CH(o1a&  
  operator&(单目) j.e`ip  
7. 下表访问返回类型。 D z]}@Z*jK  
  operator[] C[HE4xF6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VbY>l' rY  
  operator<<和operator>> =iPd@f"$  
rYP8V >  
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。 &St~!y6M?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BBZ)H6TzL  
cviN$oL  
template < typename Left > '{1W)X  
struct value_return ;FIMCJS  
  { FlM.D u  
template < typename T > "Hsq<oV8  
  struct result_1 +;4AG::GN  
  { a93d'ZE-X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bE%mgaOh  
} ; X.W#=$;$:  
0n=9TmE  
template < typename T1, typename T2 > 8#d99dOe  
  struct result_2 l)2HHu<  
  { kKI!B`j=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6='_+{   
} ; tle K (^  
} ; N:sECGS,  
 G$cq   
|M0,%~Kt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h)aWerzL  
D[FfJcV'$  
下面我们来剥离functor中的operator() A,A-5l<h]?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: EIVQu~,H  
Q?I"J$]&L  
return l(t) op r(t) ADJ5ZD<Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dk, I?c &  
return op l(t) :9O0?6:B|  
return op l(t1, t2)  Cq~ah  
return l(t) op =QO1FO  
return l(t1, t2) op 2*UE&Gp  
return l(t)[r(t)] 71.:p,Z@z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M<|~MR  
_|Kv~\G!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: LQ&d|giA  
单目: return f(l(t), r(t)); %V" +}Dr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wy0a2Ve  
双目: return f(l(t)); iTtAj~dfZ  
return f(l(t1, t2)); Vzv.e6_  
下面就是f的实现,以operator/为例 f%"_U'  
O7#}8-@}<u  
struct meta_divide bQnwi?2  
  { th>yi)m  
template < typename T1, typename T2 > {D_4~heF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) * y"GgI  
  { Ar{=gENn  
  return t1 / t2; vNwSZ{JBd  
} ;@ !d!&  
} ; /Vj byRwV  
)Q pP1[  
这个工作可以让宏来做: IUBps0.T\  
,uD*FSp>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\   } k%\  
template < typename T1, typename T2 > \ ~IN$hKg^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yP=isi#dDY  
以后可以直接用 qytGs@p_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7{/:,  
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 3B_} :  
(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。。。) VRN9yn2  
/dP8F  
|LGNoP}SA  
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 zR/p}Wu|!  
MZ+IorZl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '[ddE!ta  
class unary_op : public Rettype t>=y7n&q  
  { 1V9X(uP  
    Left l; 2b&;Y/z  
public : F~- S3p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e4_aKuA  
W3-Rs&se  
template < typename T > &oEq&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i:Ct6[  
      { ?lw[  
      return FuncType::execute(l(t)); @p'v.;~#  
    } D+U/]sW  
\?ws0Ax  
    template < typename T1, typename T2 > X52jqXjg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4lKbw4[a  
      { "5DAGMU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LB ^^e"  
    } .j'IYlv/P  
} ; YQ`#C #Wb  
m ?tnk?oX  
hFPRC0ftE  
同样还可以申明一个binary_op h.+&=s!Nsy  
u0H`%m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gB{R6 \<O  
class binary_op : public Rettype T_B.p*\BM  
  { l8d%hQVqT  
    Left l; 7G=P|T\  
Right r; Da[X HUk  
public : L$kAe1 V^m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <!nWiwv  
->25$5#  
template < typename T > XGl13@=O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8'\,&f`Y  
      { x$b[m 20  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nR'EuI~(}  
    } \6 0WP-s  
p$G3r0 @  
    template < typename T1, typename T2 > FG36,6N%2j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xla^A}{  
      { 9}Ave:X^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M&T/vByTn_  
    } X@4d~6k?  
} ; uR @Wv^  
Zdg{{|mm  
: MmXH&yR  
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 A;nmua-Fv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =5_F9nk-   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) # i=^WN<V  
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。 $I]x &cF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8GZjIW*0oq  
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。。。 bh"v{V`=0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D&d:>.~u  
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) snNg:rT L  
下面是修改过的unary_op 4< >:]  
'>3RZ& O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zLK ~i>aW  
class unary_op '\YhRU  
  { $i] M6<Vxn  
Left l; $^aXVy5p  
  VCtiZ4  
public : nt`l6b  
s;f u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >-+X;0&  
s1apHwJ -  
template < typename T > ;-Dd\\)p  
  struct result_1 S^n4aBm\+  
  { Sf:lN4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +!Ag n)  
} ; ?6]ZQ\,  
|OT%,QT|  
template < typename T1, typename T2 > ;mxT >|z  
  struct result_2 `IQC\DSl/  
  { :Lzj'Ij  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SO<K#HfE$?  
} ; Lcb5 9Cs6e  
L6 # d  
template < typename T1, typename T2 > UVU*5U~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mpAh'f4$*  
  { e|9Bzli{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DNO%J^  
} ebVfny$D  
*Yjs$'_2  
template < typename T > [B<{3*R_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]F-6KeBc  
  { xT>V ;aa\  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1vd+p!n  
} 7NqV*  
tqf-,BLh  
} ; =#fvdj  
tR/ JY;jn  
(_<n0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /qze  
好啦,现在才真正完美了。 .}>[ Kr  
现在在picker里面就可以这么添加了: >Cc$ P  
z<=t3dj  
template < typename Right > #Og_q$})f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1S#bV} !  
  { 7si.]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); []^>QsS(X  
} (o=iX,@'2  
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。 Q{kuB+s  
C@W0fz  
5toNEDN  
46`{mPd{aO  
a]ey..m  
十. bind T^>cT"ux_  
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。 #2=30  
先来分析一下一段例子 C`K/ai{4  
QKQy)g  
akwVU\RP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PxY"{-iAM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z [{%.kA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @@&;gWr;  
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。 $6Psq=|  
我们来写个简单的。 i:To8kdO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `Y9@?s Q  
对于函数对象类的版本: D=]P9XDvb.  
|.yRo_  
template < typename Func > AU2Nmf?]%  
struct functor_trait v4^VYi,.-  
  { 0\A[a4crj  
typedef typename Func::result_type result_type; s5@^g8(+C  
} ; W;W\L? r  
对于无参数函数的版本: !;oBvE7Kh  
\t3i9#Q  
template < typename Ret > i ib-\j4d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ado>)c"*y1  
  { !).d c.P  
typedef Ret result_type; wDzS<mm  
} ; E2cmT$6  
对于单参数函数的版本: LdV_7)  
<jjaqDSmz  
template < typename Ret, typename V1 > K;O\Pd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ps [rYy  
  { @m4d4K@  
typedef Ret result_type; nMqU6X>P!  
} ; NU"X*g-x^  
对于双参数函数的版本: $ :/1U$  
S7]cF5N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *2Kte'+q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oizoKwp%  
  { Dc5XU3Eu`  
typedef Ret result_type; T%F'4_~No  
} ; i=rW{0c%  
等等。。。 6iOAYA=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n&lLC&dL  
-g9f3Be  
template < typename Func > eyOAG4QTV  
struct func_return (;0]V+-  
  { GfV9Ox   
template < typename T > LE"xZxe  
  struct result_1 w@R-@ G  
  { W%x#ps5%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZO}*^  
} ; 5NK:94&JE  
[ q}WS5Cp  
template < typename T1, typename T2 > 9i@*\Ada  
  struct result_2 |tkmO:  
  { ,;g:qe3D$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l\)Q3.w  
} ; LBzpaLd  
} ; X^`ld&^*({  
K7U<~f$OiN  
u Wtp2]A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l }[ 4  
v~SN2,h  
template < typename Func, typename aPicker > . x$` i  
class binder_1 l"64w>,  
  { #i? TCO  
Func fn; v%r!}s  
aPicker pk; f/xBR"'  
public : |?8wyP  
Oc1ZIIkh\  
template < typename T > BC^WPr  
  struct result_1 xxYFWvi  
  { 1E(pJu'K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d)@M MF  
} ; i*3_ivc)  
TD@'0MaQ#  
template < typename T1, typename T2 >  dbR4%;<  
  struct result_2 6 BMn7m?  
  { am=56J$ig  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DN+iS  
} ; /W;;7k  
ck;owGl T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F+X3CB,f  
QJ QQ-  
template < typename T > a^N/N5-Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^^Y0 \3.  
  { }-!$KR]:s  
  return fn(pk(t)); NEvt71k  
} }w$/x<Q[  
template < typename T1, typename T2 > '(Pbz   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p^2pv{by  
  { ~0`Pe{^*  
  return fn(pk(t1, t2)); Z`[j;=[  
} 0kDT:3  
} ; dg-pwWqN  
BJvVZl2h  
IQ\`n|  
一目了然不是么? 7Sokn?~i  
最后实现bind ~V<je b  
;^;5"n h  
Zhw _L  
template < typename Func, typename aPicker > d(&vIjy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7+0hIKrFC  
  { Z]aSo07  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YWTo]DJV  
} McfSB(59  
/g2 1.*Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3.>jagu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zMDR1/|D  
tW(E\#!|p<  
十一. phoenix Z"P{/~HG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @9^kl$  
:x_l"y"  
for_each(v.begin(), v.end(), <ioX|.7ZX  
( &#WTXTr0=  
do_ Cnc77EUD  
[ bf3)^ 49}  
  cout << _1 <<   " , " -Z:al\e<g  
] g?`w)O 7v  
.while_( -- _1), u*"tZ+|m  
cout << var( " \n " ) Kl^Yq  
) s4w<X}O_  
); Q_ $AGF  
hcej?W8j  
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: i;)88  
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 1r@v \#P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ! $n^Ze2 !  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M jHeUf  
GSl\n"S]=  
U5Rzfm4  
template < typename Cond, typename Actor > }D0j%~&"e  
class do_while `W"-jz5#=  
  { $ \jly  
Cond cd; &98qAO]Z  
Actor act; F M`pPx  
public : ,2u]rLxx;  
template < typename T > y:1?~R  
  struct result_1 qoOHWh&  
  { VGTo$RH  
  typedef int result_type; b\}`L"  
} ; sH6srwI  
e7<~[>g)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A=BpB}b  
AX6e}-S1n  
template < typename T > I(<1-3~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =MMWcK&  
  { a29mVmi>  
  do )M1.>?b  
    { K":- zS  
  act(t); XfB;^y=u8  
  } 2 !{P<   
  while (cd(t)); y#r=^r]l)  
  return   0 ; qD 2<-E&M/  
} K?P.1H`  
} ; #E>f.:)  
wjpkh~ qo  
7GKeqv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IWTD>c).  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .2OP>:9F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0(teplo&P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gJ2R(YMF  
下面就是产生这个functor的类: RL($h4d9  
G$ipWi  
I4u'b?* je  
template < typename Actor > i;yz%Ug  
class do_while_actor s9@IOE GAt  
  { )00#Rrt9  
Actor act; (/PD;R$b  
public : 6Ba>l$/q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  c,x2   
;u , 5 2  
template < typename Cond > xOP\ +(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tw^V?4[Miu  
} ; 5JQq?e)n  
t'~:me!  
Z3 &8(vw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (gz|6N  
最后,是那个do_ ~bvx<:8*%  
vw3%u+Z&  
B f[D&O  
class do_while_invoker &AA u:  
  { MiN68x9  
public : Ro?yCy:L'  
template < typename Actor > 0p! [&O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IgZX,4i=o  
  { tWD*uA b  
  return do_while_actor < Actor > (act); i9w xP i  
} 7M5HIK6_  
} do_; T7&itgEYG/  
<4^a (Zh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? URY%+u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )6Z)z;n]aW  
最后来说说怎么处理break和continue 350y6pVh  
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。 r0?`t!% V  
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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