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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iC hIW/H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [ p,]/ ^ N  
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, |e!Y C iU  
8Kl&_-l{b  
O9N!SQs80  
8Y8bFWuc  
  class filler g~-IT&O  
  { >k\p%{P  
public : }ACg#;>/+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X,+a 6F  
} ; qQ]fM$!  
tYTl-c  
(t3gNin  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: DXD+,y\=  
,? <;zq  
8Ckd.HKpQ  
.0yBI=QI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dpE^BWv3  
h{"SV*Xpk/  
82 |^o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "Ia.$,k9  
J#H,QYnf(L  
Q*Jb0f  
5-0&`,  
二. 战前分析 fcp_<2KH  
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。 .n_Z0&i/w  
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 I-8I/RRkmP  
v$@1q9 5J  
Cm8h b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LsI@_,XW<  
  /* --------------------------------------------- */ + R6X  
vector < int *> vp( 10 ); CB9:53zK9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =#4>c8MM  
/* --------------------------------------------- */ %x,HQNRDU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /Bgqf,N |  
/* --------------------------------------------- */ ?IQDk|<%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v B~VJKD  
  /* --------------------------------------------- */ !oi {8X@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0?t;3 z$n  
/* --------------------------------------------- */ ye(av&Hn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~pH!.|k-&  
sa<\nH$_X  
;~r-P$kCY  
]O:u9If  
看了之后,我们可以思考一些问题: }s?w-u+(c6  
1._1, _2是什么? #s(ob `0|  
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。 o3Yb2Nw  
2._1 = 1是在做什么? _~tF2`,Y_p  
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。 dpchZ{  
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。 fup?Mg-  
\kKd:C{  
=3% GLj  
三. 动工 3%Q<K=jy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6&<QjO  
,_V/W'  
z@ZI$.w  
Q;l%@)m+~  
template < typename T > N!<l~[rc  
class assignment pk'd& .  
  { zN5};e}^v  
T value; Iao?9,NL9O  
public : IC"ktv bHz  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2h<_?GM\s  
template < typename T2 > si~zg\uY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4W2.K0Ca  
} ; <#"_Qgdix  
~x4]p|)</  
^^ SMr l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^o>WCU=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OXZK|C;M}  
hN0h'JJ[7  
T ;84Sv  
T>*G1-J#  
  class holder <2 kv/  
  { O5:U2o-  
public : r9 1i :  
template < typename T > sqF.,A,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zV15d91GX  
  { /W f.Gt9[  
  return assignment < T > (t); r$M<vo6C  
} &xUCXj2-z  
} ; \Js*>xA  
Nk%$;Si  
XmwR^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  HC/a  
~#so4<A`3  
  static holder _1; #~m^RoE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Jb9 @U /<\  
~ [/jk !G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WC_U'nTu4  
而不用手动写一个函数对象。 u f<%!=e  
W:j9KhvT  
F#Pn]  
I5[@C<b  
四. 问题分析 Je"XIhBr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 :qR8 e J  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dR>$vbjh1Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |FaK =e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j5n"LC+oz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )BaGY  
o ,_F;ZhE  
五. 问题1:一致性 WFFd3TN%<  
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?| pcOKC0b.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZF#lh]  
e{4e<hd  
struct holder \%}]wf}  
  { 1W0[|Hf2v*  
  // )B-[Q#*A-  
  template < typename T > #@V<{/;49  
T &   operator ()( const T & r) const .2rpQa/h  
  { 8eh3K8tL#  
  return (T & )r; yO\bVu5V  
} #jxPh!%9  
} ; J.g6<n  
x6\VIP"9L  
这样的话assignment也必须相应改动: v13\y^t  
4 u0?[v[Hu  
template < typename Left, typename Right > 6_rgRo&  
class assignment JX>`N5s  
  { j~+(#|  
Left l; [*C~BM  
Right r; |z@AvS[  
public : &>Y.$eW_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |yj0Rv  
template < typename T2 > wwR}h I(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]<%NX $9\  
} ; |,TBP@  
/-^{$$eu  
同时,holder的operator=也需要改动: c\szy&W  
RMs8aZCa  
template < typename T > KdTWi;mV2-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4}0YLwgJ  
  { ]H`pM9rC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8U]mr+  
} 09Q5gal  
nemC-4}  
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。 >wYmx4W>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S5L0[SZ$!  
#+h#b%8  
return l(rhs) = r; Mbly-l{|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D#Mz#\4o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <O-R  
Sy*p6DP  
template < typename Tp > t!FC)iY  
class constant_t .UN?Ak*R  
  { Gp?pSI,b.t  
  const Tp t; I&^hG\D  
public : W^;4t3eQf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gHXvmR"  
template < typename T > u Vv %k5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Sq2 8=1%  
  { j39"iAn  
  return t; 7a/ BS(kq<  
} &u<%%b|  
} ; r4?|sAK  
pma=*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]_L;AD  
下面就可以修改holder的operator=了 SFEDR?s   
(A?w|/bZd  
template < typename T > KNF{NFk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )C0I y.N-  
  { *xx)j:Sc2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r0\C2g_X  
} MQ'=qR  
}-Nc}%5  
同时也要修改assignment的operator() i\4YT r,  
X VKRT7U  
template < typename T2 > ;D(6Gy9~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FId,/la  
现在代码看起来就很一致了。 NJ$Qm.S  
:yw(Co]f  
六. 问题2:链式操作 79jnYjk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^`$-c9M?'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 BuitM|k'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y<BG-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @!!5el {  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Smh=Q4,W  
?jbx7')  
template < typename T > `lbRy($L  
struct result_1 T$DFTr\\  
  { kexvE 3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %?/vC 6  
} ; s,|v,,<+  
W_ ;b e  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zSOZr2- ^a  
SapVS*yx@  
template < typename T > Cs vwc%  
struct   ref cwHbm%  
  { au+:-Khm  
typedef T & reference; ]% G#x  
} ; Psf{~ (Ii  
template < typename T > fQw=z$  
struct   ref < T &> lm{4x~y$h  
  { q03nu3uDI  
typedef T & reference; 5RF*c,cNq  
} ; BISH34  
U4iVI#f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: je%y9*V  
?|Wxqo  
template < typename T > AJoP3Zv|?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h54\ \Ci  
  {  {yxLL-5c  
  return l(t) = r(t); O_DT7;g  
} m_;XhO  
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。 I;{Ua *  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W6u(+P]("  
9T2y2d!X  
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 <#./q LSR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3CSwcD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L5wFbc"u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZpwFC7LW  
最后的布局是: !<h-2YF<M  
                Add {3Dm/u%=9|  
              /   \ _?Ly7*UML  
            Divide   5 2UBAk')O}  
            /   \ n (Um/  
          _1     3 sr<\fW  
似乎一切都解决了?不。 lI9|"^n7F  
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。 ZV-Yq !|t  
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。 ,L\KS^>  
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: 9S5C{~P4  
+\.0Pr  
template < typename Right > '^'PdB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?uF3Q)rCk  
Right & rt) const gU@R   
  { Iqj?wI 1)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LZJFp@  
} DKNcp8<J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rF/<}ye/4M  
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。 1CUI6@Cz)  
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。 AG G xx?I  
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。 W7\UZPs5t  
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。 NMN&mJsmh  
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? 2Fbg"de3-  
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: \rH0=~F-P  
aMxM3"  
template < class Action > ABq#I'H#@2  
class picker : public Action Ou|kb61zg  
  { H[?l)nZ}  
public : anH]]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q 9<i2H  
  // all the operator overloaded :v E\r#hJ"  
} ; k+eeVy  
]-OF3+l4  
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。 ?nM]eUAP  
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: TH~"y  
/~/nhKm  
template < typename Right > 6""i<oR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1[e%E#h  
  { 7lzmAih  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @Fb 2c0?Y  
} zRm@ |IT  
-_>E8PhM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #V@vz#bo=  
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。 L~Xzo  
:M@#.  
template < typename T >   struct picker_maker c$;Cpt@-j  
  { byk9"QeY\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S e!B,'C%  
} ; jGDuKb@:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T^2o' _:  
  { q9nQ/]rkHF  
typedef picker < T > result; {t('`z  
} ; 85:mh\@-G  
suN}6C I  
下面总的结构就有了: 'lgS;ItpKu  
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。 #*"I?B/fd8  
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。 8HWEObRY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fQ f5%  
至此链式操作完美实现。 3AcDW6x|  
Et;Ubj"+  
aBKJd  
七. 问题3 [-nPHmZV[  
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。 u X(#+  
 &/)To  
template < typename T1, typename T2 > o4YF,c+>q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ii ^Nxnc=  
  { <t,lq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wf~n>e^e  
} GP=bp_L  
58PL@H~@0  
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: yDi'@Z9R?  
Co:Rg@i(F  
template < typename T1, typename T2 > PWS5s^WM  
struct result_2 uAV-wc  
  { D!V*H?;U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0E^S!A 7  
} ; wHs4~"EY9  
@-O%u* %J  
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? or[!C %  
这个差事就留给了holder自己。 w#>CYP`0k6  
    OB+QVYk"  
lh;;%@1DM  
template < int Order > n7bML?f'  
class holder; t#nRa Pzp  
template <> Ol X otp8  
class holder < 1 > U)_x(B3d/  
  { 3Zm;:v4y  
public : 88zK)k{  
template < typename T > ,'@t .XP  
  struct result_1 PC& (1kJ  
  { KWn.  
  typedef T & result; :?\Je+iA  
} ; s<8|_Dt  
template < typename T1, typename T2 > X7)B)r}AG  
  struct result_2 VW**N}1#C  
  { -'j|U[&N\  
  typedef T1 & result; *,Sa*-7(  
} ; 8q|T`ac+N  
template < typename T > +VO(6Jn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %}Z1KiRiX  
  { 3/CKy##r%]  
  return (T & )r; 7"Q;Yi2(  
} y+M9{[ i/O  
template < typename T1, typename T2 > bqQR";  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7Dz-xM_?  
  { f|{&Y2h(R  
  return (T1 & )r1; kp,$ NfD  
} b25C[C5C  
} ; Wtp;se@#  
W<Asr@  
template <> ,BlNj^5f  
class holder < 2 > 1j!{?t ?  
  { ;sY n=r  
public : sE\Cv2Gx  
template < typename T > cTdX'5  
  struct result_1 6FEIQ#`{  
  { y2>AbrJ  
  typedef T & result; \!4_m8?  
} ; 17!<8vIV$C  
template < typename T1, typename T2 > ")3$. '5Dg  
  struct result_2 A 7zL\U4  
  { nZ# 0L`@"Y  
  typedef T2 & result; _O`s;oc  
} ; 2h`Tn{&1/  
template < typename T > --F6n/>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZP"Xn/L  
  { qyR}|<F8*  
  return (T & )r; J|DY /v  
} =dY!-#yg!  
template < typename T1, typename T2 > KKNQ+'?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nRheByYm  
  { \s,~|0_V  
  return (T2 & )r2; $u::(s} x<  
} 7K /quJ  
} ; c{})Z=  
F;Bq[V)R  
S H6T\}X:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 i: VMC NH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VB}^&{t)!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `4a9<bG  
v}Kj+9h  
return l(i, j) = r(i, j); \y+@mJWa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X`fer%`  
I$oqFF|D  
  return ( int & )i; Pr#uV3\  
  return ( int & )j; __,F_9M  
最后执行i = j; !OMl-:KUzE  
可见,参数被正确的选择了。 ,y[8Vz?:  
lZ?YyRsa6&  
nc.:Wm6Mj  
Z^#u n  
uMK8V_p*?  
八. 中期总结 *JiI>[  
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: >yqFO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I"HA( +G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X> U _v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Er<!8;{?  
gh.+}8="  
[s~6,wz  
x+,:k=JMT  
TECp!`)j"  
|eP5iy wg  
九. 简化 &|fWtl;43  
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。 'oF('uR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *)s^+F 0  
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: :O]US)VSj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aJ J63aJ  
  +-*/&|^等 f;obK~b[  
2. 返回引用。 }[SYWJIc  
  =,各种复合赋值等 yhd]s0(!  
3. 返回固定类型。 W@Rb"5Gy+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >lF@M-  
4. 原样返回。 ricL.[v9S  
  operator, !twYjOryH[  
5. 返回解引用的类型。 N;i\.oY  
  operator*(单目) |P7FPmn  
6. 返回地址。 =JN{j2xY  
  operator&(单目) %;b]k  
7. 下表访问返回类型。 wnHfjF  
  operator[] ?vmoRX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;e6- *  
  operator<<和operator>> YZ6" s-  
,z`* 1b8  
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。 Xx ou1l!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \hg%J/  
% \Mc6  
template < typename Left > &o'$uLF~Y  
struct value_return =kBN&v_(!  
  { ^#4Ah[:XA  
template < typename T > Oe lf^&m  
  struct result_1 UD ;UdehC  
  { +IG=|X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "pc t#  
} ; 'CCAuN>J  
06[HE7  
template < typename T1, typename T2 > ^m-w@0^z  
  struct result_2 'Ej+Jczzpp  
  { > O~   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lg*?w/JX+  
} ; t)4] 2z)$  
} ; 3e)$<e  
{2U3   
Gyb|{G_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #?'@?0<6  
;Swy5z0=ro  
下面我们来剥离functor中的operator() 4mnVXKt%.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^;wz+u4^l  
1wBmDEhS  
return l(t) op r(t)  7MQxW<0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b;5 M$  
return op l(t) %$67*pY'JH  
return op l(t1, t2) +NVXFjPC  
return l(t) op Cm9#FA  
return l(t1, t2) op 0U?(EJ  
return l(t)[r(t)] 5RyxVC0<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \4>& zb4  
>.-4CJ])d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 1,+swFSN  
单目: return f(l(t), r(t)); 5aNvGI1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g-4ab|F  
双目: return f(l(t)); }4kQu#0o")  
return f(l(t1, t2)); (W?t'J^#  
下面就是f的实现,以operator/为例 y:Aha#<  
k\IdKiOj!D  
struct meta_divide -#,4rN#  
  { 1P WTbd l  
template < typename T1, typename T2 > "G@(Cb*+T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Hp[i8PJ  
  { \cK#/;a#  
  return t1 / t2; Xq}}T%jcd  
} ~U5Tn3'~  
} ; 8y;gs1d;A  
iqKs:v@+x  
这个工作可以让宏来做: k+~2 vmS  
(,b\"Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p!K^Q3kO  
template < typename T1, typename T2 > \ 9U Hh#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; * bUOd'vh  
以后可以直接用 0bOT&Z^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ua,!kyS  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #44}Snz  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3Pvz57z{  
t+D= @"BZP  
(S2E'L L{  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 YKzfI9Y  
|-z"6F r-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bmJdZD7-<k  
class unary_op : public Rettype {u4AOM=)  
  { Y$s4 *)%  
    Left l; 1C0' Gf)3  
public : )>@%;\qV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OxUc,%e9P  
\\3 ?ij:v  
template < typename T > Vq'n$k}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NDJP`FI  
      { >ByqM{?  
      return FuncType::execute(l(t)); aLlHR_  
    } @WiTh'w0  
c )=a;_h  
    template < typename T1, typename T2 > 4vV\vXT*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4j(`koX_  
      { WJMmt XO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2w fkXS=~6  
    } ^tIYr <I  
} ; 4/OmgBo '  
HVK0NI  
)TEod!]  
同样还可以申明一个binary_op >E3-/)Ti  
$-]I?cWlQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uPE Ab2u="  
class binary_op : public Rettype p{+F{e  
  { r_kaS als  
    Left l; f,ZJFb98  
Right r; {a15s6'd  
public : g |H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $k`j";8uR  
5 ed|]LP  
template < typename T > Uyxn+j 5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZrB(!L~7  
      { >< VUly  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (p] S  
    } rV} 5&N*c  
2*a9mi  
    template < typename T1, typename T2 > 3*\hGt,ZP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NE4]i  
      { 2/\I/QkTs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q$sC%P(y  
    } q(A_k+NL  
} ; }$g"|;<ha  
;#mm_*L%@  
,<Wt8'e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 y>7 r;e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p,!IPWo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'H#0-V"=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R<ORw]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lCTXl5J5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 mq(-L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c6AwO?x/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fzOh3FO+  
下面是修改过的unary_op mA"[x_  
\U##b~Z,g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y#6LNI   
class unary_op _>;{+XRX[  
  { XVb9)a  
Left l; ;Sg,$`]  
  i0*Cs#(=h  
public : T Qx<lw  
q=-h#IF^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6ND*L0  
T3LVn<Lm\  
template < typename T > *`LrvE@t  
  struct result_1 JSmg6l?[u  
  { c *<m.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; btC6R>0   
} ; +KWO`WR  
2 /*z5  
template < typename T1, typename T2 > H!Dj.]T  
  struct result_2 _!Pi+l4p/}  
  { D7m uf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H328I}7  
} ; IiJ$Ng  
t=|}?lN<  
template < typename T1, typename T2 > gZBKe!@a|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J^S!GG'gb  
  { ,X;$-.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h:sf?X[  
} Db;>MWt+e  
b80&${v  
template < typename T > |o*qZ}6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2##mVEo.(  
  { 'Yh`B8  
  return OpClass::execute(lt(t)); LC$M_Cpw  
} ;C=V -r  
eW8{ ],B  
} ; Z9q4W:jyS  
IKaW],sr#  
=e0MEV#s.  
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 ~wOMT  
好啦,现在才真正完美了。 Zsmv{p  
现在在picker里面就可以这么添加了: N9s.nu  
c;!| =  
template < typename Right > h9!4\{V;h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w4_Xby)  
  { i_QiE2d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d$xvM  
} _wX(OB  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3<N2ehi?  
{v|ib112;  
F!Cn'*  
7FD,TJs  
m,J IId%O  
十. bind :(.:bf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9a_UxF+6/  
先来分析一下一段例子 _a|g >  
/q,=!&f2  
H8B2{]HAt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;uv$>F auk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !VsdKG)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +nim47  
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。 Xw jm T  
我们来写个简单的。 V~Z)^.6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XD|Xd|/ {  
对于函数对象类的版本: 7/_|/4&  
;!lwB  
template < typename Func > bv7xh*/  
struct functor_trait '.8eLN  
  { 1?3+>  
typedef typename Func::result_type result_type; #W l^!)#j?  
} ; %_CL/H   
对于无参数函数的版本: [dUAb  
-o~n 06p  
template < typename Ret > O '`|(L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <eP,/H  
  { Uovna:"  
typedef Ret result_type; 3Zs0W{OxU  
} ; X+<9 -]=  
对于单参数函数的版本: 9`5.0**  
Ktvs*.?  
template < typename Ret, typename V1 > 6}0_o[23  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ( ]0F3@k#s  
  { "Mv^S'?>  
typedef Ret result_type; q[}r e2  
} ; 2V$Jn8v,`{  
对于双参数函数的版本: lUp%1x+  
vjh'<5w9Wi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vpOGyvI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^k{/Yl  
  { g>eWX*Pa|  
typedef Ret result_type; i_+e&Bjd4j  
} ; p_e x  
等等。。。 $:1/`m19  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ov4 [gHy&  
4>fj @X(3  
template < typename Func > g>'6"p;  
struct func_return H 8 6 6,]  
  { e=IbEm{|  
template < typename T > &B=z*m  
  struct result_1 'J!Gip ,  
  { yB=R7E7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 n2,MB  
} ; 'MB+cz+v  
N~or.i&a  
template < typename T1, typename T2 > odJE~\\hw  
  struct result_2 7}~nQl2  
  { .x/H2r'1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !vc 5NKv#n  
} ; ~k?t  
} ; ;05lwP* r]  
gbh/ `  
$P#+Y,r~\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2chT^3e  
30(e6T;   
template < typename Func, typename aPicker > +W8#]u|  
class binder_1 :D>flZi  
  { q$IU!I4  
Func fn; M19 5[]  
aPicker pk; TaKHr$h  
public : .L^;aL  
^h#A7 g  
template < typename T > + iQ~ Y2Gh  
  struct result_1 K;s`  
  { v<g#/X8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V\FlKC   
} ; f`\J%9U_O  
mUR[;;l  
template < typename T1, typename T2 > ?duw0SZ  
  struct result_2 glKPjL*  
  { }g%&}`%'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b}u#MU  
} ; [xDIK8d:I  
h"}F3E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} RC8-6s& ln  
sk~7"v{Y.  
template < typename T > wLt0Fq6QG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QV*la=j/  
  { 0TICv2l!  
  return fn(pk(t)); ^{++h?cS)  
} e(`r"RrQ  
template < typename T1, typename T2 > 98_os2`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  x}d5 Y  
  { $[J\sokpY  
  return fn(pk(t1, t2)); YhAO  
} rEU1 VvE  
} ; ;;U&mhz`  
ZX{eggXl  
 P/]8+_K  
一目了然不是么? |L-- j  
最后实现bind I>-}ys`[  
*]kE3  
r.:f.AY{  
template < typename Func, typename aPicker > q?L*Luu+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,pkzNe`F  
  { `fVzY"Qv k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cRf;7G  
} ~Sd,Tu%:  
HJ!)&xT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @OHNz!Lj:d  
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。 'Nx"_jQ  
$D f1t  
十一. phoenix 2Y=Q%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uHDUuK:Ur  
m^)\P?M5|  
for_each(v.begin(), v.end(), S%7 bM~J@  
( [!ZYtp?Hf  
do_ L9whgXD  
[ ~IQjQz?  
  cout << _1 <<   " , " k<"N^+GSz  
] YsO`1D  
.while_( -- _1), Rob: W|  
cout << var( " \n " ) aIWpgUd`  
) (ijO|%?  
); MU N:}S  
=3,Sjme  
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: nXxnyom,  
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 )%!X,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yG>sBc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R/^;,.  
o9v9 bL+X  
~i}/  
template < typename Cond, typename Actor > =)]RD%Oq  
class do_while 91#n Aj%  
  { %]O #t<D  
Cond cd; T(~^X-k  
Actor act; xz,M>Ua  
public : dsb z\w3:  
template < typename T > a<V Mh79*  
  struct result_1 52.hJNq#L  
  { VrFI5_M/  
  typedef int result_type; mj y+_  
} ; o%Qn%gaX  
E 6!V0D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F#efs6{  
!}xRwkN  
template < typename T > D[Ld=e8t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zH@+\#M  
  { {Z[kvXf"mZ  
  do ):Ekf2  
    { s: MJ{r(s  
  act(t); $5>x)jr:w+  
  } ,z0E2  
  while (cd(t)); :!,.c $M  
  return   0 ; 81wmKqDEs  
} eA/}$.R  
} ; a6o p  
A?c?(~9O  
Gs}lw'pK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T9'5V@  
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。 %,)Xi  
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。  q0\$wI  
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。 9Mv4=k^7|4  
下面就是产生这个functor的类: 9893{}\cB  
+T7FG_  
89A04HX  
template < typename Actor > E95VR?nUg  
class do_while_actor ]m^ECA$  
  { .MRLA G  
Actor act; sF#t{x/sW  
public : It^_?oiK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F=kiYa}  
;nf}O87~  
template < typename Cond > JhB$s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?T_hK  
} ; ^#2Y4[@  
*km - pp  
jY\YSQ  
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;^7FuBaC  
最后,是那个do_ 0'*'%Iga  
Cd7d-'EQn  
5c l%>U  
class do_while_invoker !E\J`K0_e  
  { mHC36ba  
public : GJuU?h#:/{  
template < typename Actor > ;V1e>?3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %!)Dk<  
  { ,u>K##X\  
  return do_while_actor < Actor > (act); -QP1Se*#  
} u+e.{Z!  
} do_; ) $I"LyK)  
~bJ*LM?wOP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gJBk&SDgtP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *yA. D?  
最后来说说怎么处理break和continue Bk~M^AK@~  
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。 .'N#qs_  
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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