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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +pqbl*W;1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,nYa+e  
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, ]Ik~TW&  
}&=l)\e  
OU%"dmSDk  
P_3IFHe  
  class filler VYb,Hmm>kC  
  { Ld*Ds!*'/  
public : TNqL ')f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4j3_OUwWZx  
} ; 5go)D+6s  
I[&x-}w  
s U`#hL6;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .5; JnJI  
Pr} l y  
=? !FO'zt"  
(E0WZ $f}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k_}$d{X  
$V 3If  
<lFHmi$qt{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 esTL3 l{[  
t#P7'9Se8  
|.Vgk8oTl  
{2q"9Ox"  
二. 战前分析 [!%5(Ro_  
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。 _DSDY$Ec  
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 Zuzwc[Z1  
xBxiBhqzF  
xMk>r1Ud  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c\ZI 5&4jT  
  /* --------------------------------------------- */ X[?fU&  
vector < int *> vp( 10 ); 1sg:8AA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cZN<}n+q  
/* --------------------------------------------- */ ys[xR=nbD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]mtiIu[  
/* --------------------------------------------- */ ~s&r.6 DW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t+A*Ws*o  
  /* --------------------------------------------- */ ^ulgZ2BQ|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $Mg O)bH  
/* --------------------------------------------- */ I@m(}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G_=i#Tu[  
c=tbl|Cq  
}5PC53q  
'yH  
看了之后,我们可以思考一些问题: &V+_b$  
1._1, _2是什么? vX>{1`e{S  
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。 ,$t1LV;o=  
2._1 = 1是在做什么? g0B-<>E  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2gK]w$H7!  
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。 CP9Q|'oJ  
UBW,Q+Q  
y$fMMAN7  
三. 动工 W3/] 2"0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]+,L/P  
U0 -RG  
. h)VR 5?j  
mQVlE__ub  
template < typename T > ,1 H|{<  
class assignment 1ik.|T<f0  
  { &I ~'2mpk  
T value; {=?[:5  
public : ? ;Sg,.J  
assignment( const T & v) : value(v) {} XS2/U<s d  
template < typename T2 > x$jLB&+ICz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pWE(?d_M{G  
} ; uG'S&8i_  
h(@.bt#  
=),ZZD#J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nnhI]#,a{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y*9vR~#H  
3>3t(M |  
rhOxy Y0  
U= GJuixy  
  class holder =W')jKe0  
  { t|V5[n!  
public : j8Q_s/n  
template < typename T > ^vh!1"T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XC<'m{^(m  
  { Y/UvNb<lK  
  return assignment < T > (t); vO?sHh  
} Zt41fPQ  
} ; 7>zUT0SS  
[H!do$[>  
@P0rNO %y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 5/6Jq  
vt"bB  
  static holder _1; bO$KV"*!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xH28\]F5n  
<J~6Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XjzGtZ#6  
而不用手动写一个函数对象。 g3'dkS!  
PfYeV/M|  
?2o+x D2  
DJdhOLx  
四. 问题分析 Q& d;UVp  
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。 HqqMX`Rof  
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。 ,b^jAzow  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 30w(uF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -h|[8UG^b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |4BD  
'%e@7Cs  
五. 问题1:一致性 )Dv;,t  
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?| 66B,Krz1n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \COoU("  
(JOR: 1aT  
struct holder Z! /_H($  
  { Yt_tAm  
  // 6&i])iH  
  template < typename T > 7^.g\Kt?  
T &   operator ()( const T & r) const j?tE#  
  { +#>nOn(B  
  return (T & )r; 6Yva4Lv  
} 6C"${}S F`  
} ; jN= !Q&^i[  
{LKW%G7  
这样的话assignment也必须相应改动: GRj [2I7:  
]n1#8T&<*z  
template < typename Left, typename Right > 3&[d.,/  
class assignment _W Hi<,-  
  { +Y+fM  
Left l; 0%rE*h9+  
Right r; wmbG$T%k  
public : (@ BB @G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AVz907h8  
template < typename T2 > 2sqH > fen  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (G{:O   
} ; ou)0tX3j  
"kc%d'c(  
同时,holder的operator=也需要改动: Rbgy?8#9  
ooa"Th<  
template < typename T > Ug#B( }/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6R3/"&P(/#  
  { Y*jkUQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C@XnV=J  
} F6DVq8f9  
d@ZXCiA},  
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。 H2g#'SK@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {P?p*2J'  
Hjs#p{t[  
return l(rhs) = r; F` gK6;zp  
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。 b,ZBol|X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FFVh~em{  
Xa'b @*o&  
template < typename Tp > &F0>V o  
class constant_t P 2x.rukT|  
  { xOxyz6B\  
  const Tp t; +:C.G[+  
public : Qdc#v\B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h|z59h&X8G  
template < typename T > 2xy{g&G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G!F_Q7|-  
  { Z_jV0[\v0P  
  return t; CC`#2j  
} l,QO+ >)z  
} ; 5@bmm]  
ZI :wJU:f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D_z&G)  
下面就可以修改holder的operator=了 |ns9ziTDI  
Lnh'y`q  
template < typename T > SrWmV@"y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HZ{DlH;&  
  { 5C-n"8&C&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R6o07.]  
} &oVZ2.O#(  
k^UrFl  
同时也要修改assignment的operator() ^D {v L  
>I/~)B`jhE  
template < typename T2 > bC&xN@4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d$MewDW UN  
现在代码看起来就很一致了。 \rbvlO?}  
8Sf}z@~]  
六. 问题2:链式操作 ~fpk`&nhe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DQN"85AIZ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sPX~>8}|VP  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]INt9Pvqm  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2-duzc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {4R;C~E8  
tD,~i"0;  
template < typename T > ?,Wm|xY  
struct result_1 UPuG&A#VV  
  { y.Yni*xt/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !1+!;R@&H>  
} ; Pf<BQ*n  
n3hlo@gYW  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >hotkMX `3  
}"^d<dvuz  
template < typename T > ~X) 1!Sr  
struct   ref K;g6V!U  
  { b:*( f#"q  
typedef T & reference; "? 5@j/ e`  
} ; -A"0mS8L  
template < typename T > g3'yqIjQL  
struct   ref < T &> >ufN[ab  
  { 4Z{ r  
typedef T & reference; N?s5h?  
} ; 2ZMVYa2%(  
u |ru$cIo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `=W#owAF  
[k,FJ5X  
template < typename T > d6e]aO=g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LaIH3!M3  
  { GmN~e*x>p  
  return l(t) = r(t); m&6I@S2  
} BMbZ34^e  
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。 W^9=z~-h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (=D^BXtH|  
aD?ySc}  
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 5[$Tpn#K7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XV<{tqa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 } qr ,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IqjH  
最后的布局是: G]>P!]  
                Add Jy#2 1  
              /   \ NK(; -~{P  
            Divide   5 X&Pj  
            /   \ c6F8z75U  
          _1     3 LsV?b*^(p  
似乎一切都解决了?不。 +JBYGYN&K  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 b@N*W]  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 bdyE9t   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: HNL;s5gq  
P/~kX_  
template < typename Right > 8IihG \  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JI~@H /j  
Right & rt) const E1rxuV|9  
  { .l]w4Hf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G2_l}q~  
} kF"G {5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k/#321Z  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \kksZ4,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |^kfa_d  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 mwqe@7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 P'CDV3+  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -]vPF|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: c9xc@G!  
,W&::/2<7  
template < class Action > RVe UQ%  
class picker : public Action [=KA5c<  
  { F$&{@hd  
public : =5X(RGK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w}QU;rl8q  
  // all the operator overloaded -D30(g{O  
} ; NYN(2J  
K.2l)aRd  
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。 # Q_ d  
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: x4bj?=+  
7<3eB)S  
template < typename Right > UZRCJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C{Er%  
  { O'<cEv'B*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g_t1(g*s  
} SAw. 6<Wy-  
l?LP:;S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Lr`G. e  
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。 El`f>o+EJ  
aY@st]p  
template < typename T >   struct picker_maker lip1wR7  
  { $P%b?Y/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f^[:w1X$sM  
} ; 3XomnL{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #i~2C@]  
  { hA_Y@&=W  
typedef picker < T > result; YF<;s^&@u  
} ; QO%#.s  
~Uw<E:?v  
下面总的结构就有了: ~$3X>?Q  
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。 `(7HFq<N  
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。 4{oS(Vl!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Yy:Q/zw o  
至此链式操作完美实现。 %o9;jX  
/SDDCZ`;|c  
XT 'v7  
七. 问题3 MX{p)(HW  
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。 .V:H~  
$x %VUms  
template < typename T1, typename T2 > XQ]5W(EP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g<r'f"^  
  { !F&Ss|(}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ohmi(s   
} 6~j.S "  
27!9LU  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #=B~} _  
&7\q1X&Rr  
template < typename T1, typename T2 > >B9|;,a  
struct result_2 w\z6-qa  
  { ^Q$U.sN? R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MHVHEwr.{  
} ; cp7Rpqg  
GGR hM1II  
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? " )87GQ(R  
这个差事就留给了holder自己。 \f7A j>  
    3Vj,O?(Z  
On{p(| l  
template < int Order > (X"WEp^Q{I  
class holder; Gf{FFIe(  
template <> AK*F,H9  
class holder < 1 > U0kEhMIIf  
  { _jW}p-j  
public : H,!3s<1  
template < typename T > ?!J{Mrdn  
  struct result_1 m pWmExQ  
  { K8UgP?c;0  
  typedef T & result; elBmF#,j 7  
} ; _g(4-\  
template < typename T1, typename T2 > YQI&8~z  
  struct result_2 T]%:+_,  
  { phA^ kdW  
  typedef T1 & result; $m;rOKVU  
} ; KF[P /cFI  
template < typename T > MH>CCT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >dW~o_u'QN  
  { i$A0_ZJKjZ  
  return (T & )r; 0V&6"pF_Y'  
} ]`2=<n;=  
template < typename T1, typename T2 > 62 biOea  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u-a*fT  
  { ;(0E#hGN  
  return (T1 & )r1; :/kz*X=<  
} c?NXX&  
} ; zl W 5$cC[  
|lijnfp  
template <> t9zF WdW  
class holder < 2 > j'V# =vH  
  { 9Xg+$/  
public : m};Qng]  
template < typename T > *@|EaH/  
  struct result_1 :Sx!jx>W  
  { )PU?`yLTr  
  typedef T & result; #UcqKq  
} ; +([ iCL  
template < typename T1, typename T2 > CmNd0S4v  
  struct result_2 NiwJ$Ah~X  
  { #O< 2wMb2<  
  typedef T2 & result; gt9{u"o  
} ; 2<*DL 6  
template < typename T > ;c'9Xyl-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *jps}uk<  
  { Vn`-w  
  return (T & )r; R~$W  
} fJ3*'(  
template < typename T1, typename T2 > ?=%Q$|]-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $~|#Rz%v  
  { :dtX^IT  
  return (T2 & )r2; Sn\S `D  
} 7B`,q-x.  
} ; y~JCSzpU  
a_UVb'z  
=U6%Wdth  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f*VBSg[`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g9fS|T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `JGV3nN  
2\xv Yf-  
return l(i, j) = r(i, j); 3%<Uq%pJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,1"w2,=  
'[ZRWwhr  
  return ( int & )i; cC.=,n  
  return ( int & )j; LCrE1Q%VP  
最后执行i = j; vxxa,KR/y  
可见,参数被正确的选择了。 y;+5cn C  
@iZ"I i&+  
Mt@P}4   
?d*0-mhQ,  
GUJaeFe  
八. 中期总结 qYHAXc}$  
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: ^rI<}cfR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .:KZ8'g3}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g.v)qB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s }]qlg  
sbZ$h <  
7a@%^G @!  
R6ynL([xh  
*^XfEO  
"x. |'  
九. 简化 LLn,pI2fL{  
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。 $'I+] ;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E$-u:Z<-  
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: !$"DD[~\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }t tiL  
  +-*/&|^等 [TAW68f'  
2. 返回引用。 ,O@x v  
  =,各种复合赋值等 AnV\{A^  
3. 返回固定类型。 h 7feZ_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IR(6  
4. 原样返回。 o0Z(BTO  
  operator, +?[ ,y  
5. 返回解引用的类型。 78v4c Q Y  
  operator*(单目) LFsrqdzJ  
6. 返回地址。 U!E   
  operator&(单目) SMr ]Gf.  
7. 下表访问返回类型。 i2ap]  
  operator[] 3"O)"/"Q.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ({#9gTP2b  
  operator<<和operator>> y$VYWcFE  
8Z TN  
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。 $]4>;gTL'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $MF U9<O  
=9UR~-`d\  
template < typename Left > <#U9ih 2  
struct value_return <$#b3F"I  
  { (U"Ub;[7  
template < typename T > lsV9-)yyl  
  struct result_1 lW^bn(_gQ  
  { \Kph?l9Ww  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; re9*q   
} ; j?&Rf,,%  
~f&lQN'1  
template < typename T1, typename T2 > OI3UC=G  
  struct result_2 L&wJ-}'l  
  { gA)!1V+:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _jV(Gv'  
} ; G.2ij%Zz  
} ; <}~`YU>=v  
!`8WNY?K  
#}50oWE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I\JJ7/S`t  
5!2^|y4r  
下面我们来剥离functor中的operator() *Mf;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oVPtA@  
<eU28M?\  
return l(t) op r(t) FNpMu3Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +@]b}W  
return op l(t) t:tT Zh  
return op l(t1, t2) =%, ;=4w  
return l(t) op ITj0u&H:  
return l(t1, t2) op c[:OK9TH  
return l(t)[r(t)] SG1o< #>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $dAQ'\f7  
HC0q_%j  
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: o9)pOwk7;  
单目: return f(l(t), r(t)); gxEa?QH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -!uut7Z|  
双目: return f(l(t)); ng]jpdeA  
return f(l(t1, t2)); MWv_BXQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 s#,~Zb=  
[h "*>J{  
struct meta_divide d52l)8  
  { VUXG%511T  
template < typename T1, typename T2 > uT8@p8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R:zPU   
  { +NGjDa  
  return t1 / t2; acuch  
} (pBOv:6  
} ; i"=6n>\  
1O bxQ_x  
这个工作可以让宏来做: Sa!r ,l  
]3@6o*R;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2@``=0z  
template < typename T1, typename T2 > \ =M"H~;f]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `UFRv   
以后可以直接用 *vn^ W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7cx~?xk <m  
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 "(y",!U@  
(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。。。) -TKS`,#  
70p1&Y7or  
8X=cGYC#  
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 TRwlUC3hQ  
B .p&,K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l6Hu(.Ls;j  
class unary_op : public Rettype +g_+JLQ  
  { ;D^%)v /i  
    Left l; ?Xm!;sS0  
public : 8H4"mxO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jx ;" @  
o:kiIZ]  
template < typename T > Fy|tKMhnc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T9r"vw  
      {  :[:5^R  
      return FuncType::execute(l(t));  6e,|HV  
    } D>9~JHB  
tx}} Kd  
    template < typename T1, typename T2 > "0o1M\6Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fj X~"U  
      { ZD{%0 uh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +]|aACt]  
    } hzIP ?0^E  
} ; {@Y|"qIN  
h8;B+#f`  
#:0dq D=  
同样还可以申明一个binary_op UW7*,Bq  
5Hvg%g-c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :TU;%@7  
class binary_op : public Rettype %M{qr!?uj  
  { z-|gw.y  
    Left l; pKDP1S# <  
Right r; 8Xpf|? .  
public : K8NoY6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u"IYAyzL  
}qy,/<R  
template < typename T > ~m^.&mv3/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ZeF5  
      { (9:MIP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6@pP aq6  
    } E"!I[  
yM$@*od  
    template < typename T1, typename T2 > CJB   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V4cCu~(3;~  
      { S,Q!Xb@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K#bdb  
    } T^LpoN/T  
} ; )1Rn;(j9Re  
QC7Ceeh]4  
xU$A/!oK  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 % 1Y!|306  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ( ON n{12Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4\'1j|nS[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 pG?AwB~@n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `N$:QWJ  
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。。。 b%`^KEvwfo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UM$\{$  
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) pvL)BD  
下面是修改过的unary_op )N[9r{3  
]v=*WK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i^j1 i  
class unary_op 0$)CWah  
  { 2e_ssBbb  
Left l; WP)r5;Hv`  
  06@^knm  
public : oBZ\mk L  
40TS=evG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KL:x!GsV5e  
\7W>3  
template < typename T > <a/TDW  
  struct result_1 yOKpi&! r  
  { shjc`Tqm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m0xL'g6F  
} ; 6*`KC)a  
6 &~8TH  
template < typename T1, typename T2 > qEvHrsw},  
  struct result_2 Rh!B4oB4  
  { MfNxd 6w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \]Nlka  
} ; VC%{qal;q  
~R7F[R  
template < typename T1, typename T2 > SMHQo/c r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MD(?Wh  
  { [J0f:&7\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >TSPEvWc  
} eF]`?AeWQ  
P{ YUW~  
template < typename T > Vfkm{*t)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hV5Aw;7C  
  { O <;Au|>*  
  return OpClass::execute(lt(t)); kTQ.7mo/\'  
} NQQ+l0txI  
V +#Sb  
} ; zTtn`j$  
p<b//^   
&L3OP@;  
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 BJGL &N  
好啦,现在才真正完美了。 W\mj?R   
现在在picker里面就可以这么添加了: N ]KS\  
I'&#pOB  
template < typename Right > 7.7aHt0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~>C@n'\lv  
  { hY$gzls4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L?~>eT  
} 12 y=Eh  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8K: RoR  
bI~ R6o  
WZz8VF  
Cjh0 .{  
a!UQ]prT  
十. bind '@4M yg* b  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Hh^EMQk  
先来分析一下一段例子 q18IqY*Lo  
!*2cK>`  
UQq ,Xq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YU=Q`y[k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P#^-{;Bu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5u/dr9n  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 R]{zGFnx  
我们来写个简单的。 \o-9~C\c*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r\#_b4-v3h  
对于函数对象类的版本: sb8%!> C  
-Jqm0)2  
template < typename Func > BE,XiH;  
struct functor_trait ?`9XFE~a!  
  { Y"Y%JJ.J  
typedef typename Func::result_type result_type; %6A."sePO  
} ; =;9 %Q{  
对于无参数函数的版本: ?D 8<}~Do  
EPEy60Rx5  
template < typename Ret > Fjnp0:p9X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q]44A+M]  
  { m+66x {M2c  
typedef Ret result_type; %:yp>nm  
} ; Eb 8vnB#  
对于单参数函数的版本: s &4k  
?= G+L0t  
template < typename Ret, typename V1 > ie<zc+*rW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L7kNQ/  
  { qp#Is{=m  
typedef Ret result_type; h%4aL38  
} ; \!O3]k,r  
对于双参数函数的版本: UA>3,|gV1  
i}&&rr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P{T\zT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eBlWwUy*6f  
  { gMXs&`7P  
typedef Ret result_type; _*&I[%I5  
} ; &,v- AL$:Q  
等等。。。 E6 g]EE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o!6~tO=%  
rcq^mPdQ  
template < typename Func > G909R>  
struct func_return @`Fv}RY{  
  { QoLp$1O (y  
template < typename T > ?L K n  
  struct result_1 B#Q` !B4v  
  { ar&j1""  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }-Ds%L  
} ; `ef C4#*!!  
fyt ODsb>  
template < typename T1, typename T2 > n>t&l8g%g  
  struct result_2 ni2GZ<1j  
  { q fc:%ks2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ye<b`bL2.  
} ; GtuA94=!V&  
} ; `!Z0; qk  
Fb2,2Px  
x3>ZO.Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lw\+!}8(  
\eF _Xk[  
template < typename Func, typename aPicker > 9f#~RY|#m  
class binder_1 !+UU[uM  
  { xL&evG#  
Func fn; LiG!xs  
aPicker pk; pwF+ZNo  
public : ^_4e^D]P"  
/EIQMZuYp  
template < typename T > Ob~7w[n3  
  struct result_1 ]QU 9|1  
  { `p!&>,lrk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MV{\:l}y  
} ; [ Xa,|  
%fT%,( w}t  
template < typename T1, typename T2 > -R]Iu\  
  struct result_2 vU,V[1^a  
  { A ".v+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @d&JtA  
} ; bIXudE[8zq  
PFKl6_(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} aM7e?.rU  
cyMvjzzRN  
template < typename T > m&P B5s\=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )_&P:;N  
  { ndmsXls  
  return fn(pk(t)); o5@d1A  
} Z bW!c1s{  
template < typename T1, typename T2 > bcR";cE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const adcH3rV  
  { A`B>fI  
  return fn(pk(t1, t2)); U F&B7r  
} 0&~ JC>S  
} ; 6%a9%Is!O  
-Qy@-s $  
]x1;uE?1J  
一目了然不是么? &lCOhP#  
最后实现bind a1>Tz  
+`J~c|(  
[+F6C  
template < typename Func, typename aPicker > dEhFuNO<2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0$qK: ze  
  { dfA2G<Uc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :@RX}rKG  
} &wX568o  
*@VS^JB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2/iBk'd  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?NVX# t'  
.rw a=IW  
十一. phoenix !b"2]Qv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: | |u  
%ws@t"aER  
for_each(v.begin(), v.end(), BvLC%  
( ^, &'  
do_ /HE{8b7n3F  
[ s$JO3-)  
  cout << _1 <<   " , " {/|tVc63  
] ;=UkTn}N?l  
.while_( -- _1), 8DuD1hZq  
cout << var( " \n " ) HEk{!Y  
) U]]ON6Y&F  
); Pil_zQ4  
H -K%F_#  
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: [ KDNKK  
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 aKFY&zN?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G@3Jw[t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JLbmh1'  
YfstE3BV  
-l~+cI\2  
template < typename Cond, typename Actor > P8X59^cJ  
class do_while ei82pLM z  
  { JA$RY  
Cond cd; S-[S?&c`  
Actor act; lt("yqBu  
public : g5;Ig  
template < typename T > kxLWk%V  
  struct result_1 `qV*R 2  
  { FN<S agj  
  typedef int result_type; _]zH4o<p  
} ; l[6lXR&|  
0m,q3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `< 82"cAT{  
q`|rS6  
template < typename T > 0iV~MQZ(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ov#G7a"  
  { d}2(G2z^  
  do 7lx]`u>  
    { 1=_Qj}!1  
  act(t); 3Ct:AJeg  
  } 6 u1|pX8  
  while (cd(t)); 4iv&!hAc;  
  return   0 ; zGwM# -  
} 9DmFa5E  
} ; Yw6uh4  
[NK&s:wMk  
0}"'A[xE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Db*&'32W  
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。 I uC7Hx`z  
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。 cR=o!2O  
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。 tZY6{,K%4  
下面就是产生这个functor的类: ;YZ'd"0v  
)~CNh5z 6Y  
 (F&o!W  
template < typename Actor > *mz-g7  
class do_while_actor K 8W99:v  
  { LMNmG]#!  
Actor act; P VSz%"  
public : t[ZGY,8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y"|gC!V}  
C[,&Y&`j  
template < typename Cond > K@vU_x0Sl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9 /=+2SZ  
} ; i}O.,iH  
G8.nKoHv7x  
G0he'BR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^vJy<  
最后,是那个do_ Nj.;mr<  
l(HxZlHr  
TU*Y?D L  
class do_while_invoker j XYr&F  
  { 3a'#Z4Z-  
public : <rFh93  
template < typename Actor > =z4J[8bb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (v&iXD5t  
  { (3Z;c_N  
  return do_while_actor < Actor > (act); !xU[BCbfYV  
} 8v)iOPmDC  
} do_; 7#7AK}   
}1 j'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;?v&=Z't.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pM~-o?  
最后来说说怎么处理break和continue PU4-}!K  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 }nptmc  
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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