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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OkQ< Sc   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _Rj bm'kC  
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, 9r\p4_V  
Se??E+aX  
85"Szc-#  
m6 M/G  
  class filler g#{7qmM  
  { d>J +7ex+  
public : KDg%sgRu}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /FXb,)1t  
} ; 1h(n}u  
;(E]mbV'=  
1| WDbk  
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: M Ir[_  
Xl$r720ZJr  
E\4ZUGy0  
~]%re9jGW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rr1,Ijh{D  
f~?5;f:E  
Yc[vH=gV}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y1Br4K5C  
I&8!V)r)  
#( 4)ps.  
N["M "s(N  
二. 战前分析 J|V*g]#kP  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3 P\4K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 J'#o6Ud  
SPT x-b[  
=`}|hI   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P5XUzLV L  
  /* --------------------------------------------- */ 1(aib^!B  
vector < int *> vp( 10 ); MkZoHzg}c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %> YRNW@%  
/* --------------------------------------------- */ yYJ +vs  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sAX4giaLD  
/* --------------------------------------------- */ ]*DIn1C^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &z\?A2Mw%  
  /* --------------------------------------------- */ 2sBYy 8.r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B_c-@kl   
/* --------------------------------------------- */ AA|G &&1y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z2.OR,R}]  
ODCN~7-@  
\ 511?ik  
k fOd|-  
看了之后,我们可以思考一些问题: vKbGG   
1._1, _2是什么? +^,&z}( Ak  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }i;!p Ue$  
2._1 = 1是在做什么? !9zs>T&9a\  
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。 0}_1 ZU  
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。 sZa>+  
r_^]5C\  
1- GtZ2  
三. 动工 $KRpu<5i}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YTe8C9eO  
XX1Iw {o9:  
w(%$~]h  
0a$hK9BH  
template < typename T > gU@.IOg  
class assignment 8(6mH'^y  
  { n?^X/R.22  
T value; >Co@K^'  
public : rt! lc-g%/  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7B gA+Fz  
template < typename T2 > QUdF`_U7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u"q!p5P%q  
} ; Qz A)HDQ  
f,+ONV]5Tt  
(aq^\#9btO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XKBQH(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L#T`h}1Z  
scEE$:  
6~Zq  
~:4Mf/Ca  
  class holder ]\=M$:,RZ  
  { FefS]G  
public : {M0pq3SL*t  
template < typename T > uc;,JX!bN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }PzYt~Z`@  
  { =H^^AG\}  
  return assignment < T > (t); mhnK{M @56  
} W-"FRTI4  
} ; P4"EvdV7  
}'TZ)=t{J  
TSd;L u%hr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !B*d,_9 c  
s9YP =)I  
  static holder _1; !8%{(;(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aQfrDM<*XS  
""F' Nzy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h,Tsb:Q"M  
而不用手动写一个函数对象。 1QDAfRx  
(/_Z^m9   
)Chx,pcx<  
/aMeKM[L`  
四. 问题分析 TCO^9RP<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "IsDL^)A9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "(y|iS$^T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A!5)$>!o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z}6H529[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b"#|0d0  
L}U fd >*  
五. 问题1:一致性  W-U[7n  
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?| $30lNZK1m8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uw&'=G6v  
@MGc_"b  
struct holder uJHf6Ye  
  { >RT02Ey>  
  // n&uD=-  
  template < typename T > @k2nID^>  
T &   operator ()( const T & r) const }3mIj<I1;  
  { 8|p*T&Cn&  
  return (T & )r; a?9Ka!O4s  
} V,Br|r$l(  
} ; 4qEeN-6h  
JS1''^G&.  
这样的话assignment也必须相应改动: [VwoZX:  
(%EhkTb  
template < typename Left, typename Right > IE9A _u*  
class assignment i(XqoR-x  
  { 7L&=z$U@m  
Left l; }Pe0zx.Ge  
Right r; {oN7I'>  
public : hGvuA9d~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pVm'XP  
template < typename T2 > as6YjE.Yy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fg1["{\  
} ;  snyg  
_[.3I1kG  
同时,holder的operator=也需要改动: [Y]\sF;J  
y"SVZ} ;|  
template < typename T > qS|t7*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sIh,@b  
  { +V6N/{^ 5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $n?@zd@53  
} ,;yiV<AD  
 OL|UOG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "(rG5z3P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NrdbXPHceN  
.DSmy\FI5  
return l(rhs) = r; L?e N(L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %<w)#eV?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ']ussFaQ  
`PR)7}/<  
template < typename Tp > ?F9:rUyN  
class constant_t r9uuVxBD  
  { !bG%@{WT  
  const Tp t; />z E$)'M  
public : 3Vl?;~ :5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jn9KQe\3  
template < typename T > iWZrZ5l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V '4sOn  
  { Q}M% \v  
  return t; r0)X]l7  
} \j]i"LpWb  
} ; }?=$?3W  
.* xaI+:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wh@;$s"B  
下面就可以修改holder的operator=了 SablF2doa  
BVX6  
template < typename T > &i,xod6$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gzthM8A  
  { dk9'C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }Q?, O  
} "-+5`!Y  
j\D_Z{m2  
同时也要修改assignment的operator() |BGQ|7DyG  
hX~d1.]Y  
template < typename T2 > y pv~F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OFTyN^([@  
现在代码看起来就很一致了。 }Zue?!KQ  
I=)u:l c  
六. 问题2:链式操作 0[JJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p ] V  
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。 YULI y-W  
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。 CD'.bFO^+T  
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。 *eAsA(;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #%xzy@`  
EencMi7J  
template < typename T > c-L1 Bkw  
struct result_1  s=&&gC1  
  { 5 #)5Z8`X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6.| {l8%r  
} ; :O}=$[  
]E\o<"#t/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ao]Dm#HiO  
'Tn i;  
template < typename T > m?]X NgT  
struct   ref bZ0mK$B  
  { p^~ AbU'6~  
typedef T & reference; @-9I<)Z/2  
} ; "|yuP1;L  
template < typename T > Qx-/t9`!Z  
struct   ref < T &> 3: 'eZ cM  
  { oz(V a!  
typedef T & reference; ab5 a>w6}  
} ; /*)zQ?N  
~.?,*q7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pPSmSWD?  
=ILE/ pC-|  
template < typename T > *"\QR>n   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]uN}n;`12  
  { Fy^=LrH=D  
  return l(t) = r(t);  $^F L*w  
} n 7Mab  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 AM4lAq_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 18ApHp  
8LI,'XZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1PD{m{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WdEVT,jjh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 038|>l-9[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :C*7 DS  
最后的布局是: 50#iC@1  
                Add zO BLF|L=  
              /   \ j\kT H  
            Divide   5 04`2MNfxG  
            /   \ \':'8:E  
          _1     3 ZS*PY,  
似乎一切都解决了?不。 R_IUuz$e  
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。 ,@mr})s  
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。 ?RyeZKf  
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: &M p??{g  
=P}ob eY  
template < typename Right > $l05VZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9Z.Xo kg  
Right & rt) const V2As 5  
  { fhGI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TPjElBh  
} By& T59  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'MLp*3djF,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Y.XNA]|  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  n7g}u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 u^HC1r|%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ^U"$uJz!c  
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? #NU@7Q[4  
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: P%VEJ5,]b  
5bKBVkJ'  
template < class Action > wKxw|Fpn  
class picker : public Action Nm;yL  
  { F|+Qi BO  
public : =lB +GS%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <'n'>@  
  // all the operator overloaded )ry7a .39b  
} ; US5 ]@!  
"DN0|%`M/  
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。 SlU?,)J}  
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: muh[wo  
= <yMB d\  
template < typename Right > ENZjRf4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -|K^!G  
  { Iw)}YZmn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;a"g<v  
} Yatd$`,hW  
5`Q*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s7(NFX5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \wMqVRPoQ  
6T"4<w[  
template < typename T >   struct picker_maker ``X1xiB  
  { RT+pB{Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R;mA2:W)x  
} ; W|X=R?*ZK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J,iS<lV_  
  { Q]/ZVcoqo  
typedef picker < T > result; C K#^`w  
} ; <}uhKp>*  
,7HlYPec  
下面总的结构就有了: -!o*A>N  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 N>pTl$\4  
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。 2VpKG*!\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W&g@o@wa  
至此链式操作完美实现。 olm0O  (9  
!4.VK-a9V%  
k^VL{z:EWB  
七. 问题3 Q$Q>pV;uH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 `$PdI4~J  
]rNM3@bVy  
template < typename T1, typename T2 > v11Uw?CM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !uZ)0R  
  { >X@4wP 7l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RSfB9)3D  
} + d?p? v  
DT;n)7+,  
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: ;H' ,PjU  
CvOji 1  
template < typename T1, typename T2 > '6g;UOx^=  
struct result_2 lJHU1 gu  
  { qjr:(x/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S_eD1iY2-  
} ; PJfADB7Y  
Y0z)5),[U:  
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? 8SZZ_tS3r  
这个差事就留给了holder自己。 plNoI1st  
    8}M-b6R V  
MnL o{G]  
template < int Order > fA$2jbGW  
class holder; i C)+5L#'  
template <> "]SA4Ud^  
class holder < 1 > rF^H\U:w  
  { 2v$\mL  
public : r+Pfq[z&  
template < typename T > R|m!*B~  
  struct result_1 ,kQCCn]  
  { 2y"L&3W  
  typedef T & result; ] /"!J6(e  
} ; q!10 G  
template < typename T1, typename T2 > /wi*OZ7R  
  struct result_2 C1`fJh y  
  { *w#^`yeo  
  typedef T1 & result; t f3R  
} ; /KTWBcs 7  
template < typename T > zQxTPd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E8/Pi>QW  
  { BT^Im=A  
  return (T & )r; qdPmTaak  
} Nf5zQ@o_y  
template < typename T1, typename T2 > i}L*PCP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vg^yjP{sv  
  { A3Xfu$[u  
  return (T1 & )r1; <B Vx%  
} Hg~8Td**  
} ; 2^X<n{0N)  
\b;z$P\+*  
template <> qV#,]mX  
class holder < 2 > cy64xR BB  
  { Qef5eih  
public : M7fPaJKL  
template < typename T > IKrojK8-?  
  struct result_1 Y1wH_!%b  
  { %ONU0xtqk  
  typedef T & result; J4]tT pu"K  
} ; !59,<N1Iu  
template < typename T1, typename T2 > Q<Q?#v7NX  
  struct result_2 0 wjL=]X1e  
  { 'u#c_m! 9  
  typedef T2 & result; mIe 5{.m#  
} ; F2>W{-H+  
template < typename T > .~a.mT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const < ZG!w^  
  { \nUJ)w  
  return (T & )r; >:bXw#w]  
} TVZf@U  
template < typename T1, typename T2 > +<T361eyY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <CcSChCg  
  { hRQw]  
  return (T2 & )r2; $ghlrV;:ct  
} b:PzqMh{G  
} ; }U^iVq*  
Xf;_r+;  
mwMcAUD]2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,`ba?O?*G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F AQx8P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k?}y@$[)  
Ou_2UT  
return l(i, j) = r(i, j); Obx!>mI^6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @rv)J[7Y&  
q%/\  
  return ( int & )i; 8]i7 wq#=  
  return ( int & )j; v*kX?J#]5  
最后执行i = j; g;7W%v5wqk  
可见,参数被正确的选择了。 * EPJeblAV  
 6o1[fr  
Y%!k'\n[2  
{wl7&25  
-bgj<4R$p  
八. 中期总结 G '%ZPh89  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: u f1s}/M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x9o(q`N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *^iSP(dg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  Xb~i?T;f  
Elt" tJ  
9+b){W  
tmQ,>   
6s t^-L  
Us\Nmso z  
九. 简化 N[I ?x5:u  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 GBTwQYF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vW0U~(XlN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ck$>   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :7*9W|e  
  +-*/&|^等 H~?7 : K  
2. 返回引用。 BxiR0snf0q  
  =,各种复合赋值等 DFb hy  
3. 返回固定类型。 h %5keiA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5S ) N&%  
4. 原样返回。 Z-L}"~  
  operator, ~ %Ij5PD  
5. 返回解引用的类型。 Z6nQW53-  
  operator*(单目) FP")$ ,=s  
6. 返回地址。 Q?bC'147O  
  operator&(单目) hG}gKs  
7. 下表访问返回类型。 w}YcAnuB{%  
  operator[] R1Fcd@DWD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 / <+F/R'=O  
  operator<<和operator>> ~"Su2{"8B  
tlYB'8bJY  
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。 ] I5&'#%2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bduHYs+rq  
hb(H-`16  
template < typename Left > ex.^V sf_  
struct value_return K."W/A!  
  { |9[)-C~N7  
template < typename T > 4j(*%da  
  struct result_1 5^{I}Q  
  { <.{OIIuk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T[-Tqi NT  
} ; $,o@&QT?AT  
v <m=g!  
template < typename T1, typename T2 > sRQ4pnnrn  
  struct result_2 +.v+Opp,  
  { Pk6_1LV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;)vs=DK:)  
} ; 4O4}C#6(4  
} ; z`YAOhD*h4  
8mC$p6Okd  
(S_1C,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t1p[!53(  
CQA^"Ll  
下面我们来剥离functor中的operator() QrLXAK\5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pS8`OBenA  
;,Os3  
return l(t) op r(t) [7l5p(=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N_p^DP   
return op l(t) 8\bZ?n#dn  
return op l(t1, t2) ^Yo2R  
return l(t) op Pa{bkr  
return l(t1, t2) op u&'&E   
return l(t)[r(t)] =j@8/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K,!f7KKo  
[9Hrpo]tU:  
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: %htbEKWR  
单目: return f(l(t), r(t)); <U}25AR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KssIoP   
双目: return f(l(t)); Pu}PE-b  
return f(l(t1, t2)); 7'7o^> !  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?Hbi[YD  
,]4.|A_[Rq  
struct meta_divide U\q?tvn'J  
  { d3p;[;`  
template < typename T1, typename T2 > D7C%Y^K]>E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zc1~ q  
  { f.RwV+lq  
  return t1 / t2; 85](,YYz  
} ze uSk| O  
} ; h[]3#  
uvA2`%T/  
这个工作可以让宏来做: $KmE9Se6,  
nz`"f,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D[(T--LLT  
template < typename T1, typename T2 > \ [ZETyM`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (N{  
以后可以直接用 ,-.=]r/s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [[Usrbf  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9!wm`'G8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,]=Qg n  
aT=V/Xh}d  
ScC!?rTW~7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {\kDu#18Ld  
xKoNo^FF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {6*{P!H  
class unary_op : public Rettype u"zQh|  
  { w&}UgtEm  
    Left l; kN* \yH|  
public : DO? bJ01  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =e]Wt/AQ  
]K%D$x{+\  
template < typename T > Ay\!ohIS3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mp^U)S+  
      { mGUl/.;yp-  
      return FuncType::execute(l(t)); #J4,mFMr  
    } "#`c\JuR ]  
}q~xr3#  
    template < typename T1, typename T2 > =Y5*J#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $]iRfXv,l!  
      { }{e7wqS$&,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]TKM.[[  
    } k N$L8U8f  
} ; ,lw<dB@7"5  
XJf1LGT5  
}UHoa  
同样还可以申明一个binary_op B9h>  
  S?m4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .:jfNp~jt  
class binary_op : public Rettype [u`9R<>c"U  
  { FZtILlw  
    Left l; cH$Sk  
Right r; D\V (r\i  
public : "zN]gz=OV>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )IZ~!N|-w  
vM2\tL@"  
template < typename T > JY@x.?N5$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \JEI+A PY*  
      { O:G-I$F|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {~:F1J~=  
    } VUGVIy.  
5>[ j^g+@  
    template < typename T1, typename T2 > >a1 ovKF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AT,?dxP J  
      { c95{Xy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %Tv^BYQAZ  
    } [KjL`  
} ; @g'SH:}  
@y`7csb p  
=9vmRh? 8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~0@+8%^>;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x kebel`%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Fh$Xcz~i  
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。 ^!>o5Y)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @uI_4a  
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。。。 v:$Y |mh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WD5ulm?91|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) \muC_9ke  
下面是修改过的unary_op )|@UY(VZ^  
(s.S n(E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ur2`.dY>3"  
class unary_op !ZlNPPrq}  
  { &za~=+  
Left l; ssC5YtF7X  
  tmI2BBv  
public : goV[C]|  
l~Sn`%PgA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sGD b<  
Qf]ACN  
template < typename T > SpUcrK;1  
  struct result_1 M0zlB{eH  
  { /0H39]y!~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ROHr%'owgL  
} ; ,4%'~8'3  
yjP;o`z%  
template < typename T1, typename T2 > (S#4y  
  struct result_2 nf MQ3K P  
  { 8"g.Z*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e RjpR?!\  
} ; )v67wn*1A  
H A(e  
template < typename T1, typename T2 > Lqv5"r7eV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]n:)W.|`R  
  { r:Xui-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L?n*b  
} <ctn_"p Z  
}Ik{tUS$  
template < typename T > If_S_A c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JOIbxU{U_  
  { &~7b-foCq  
  return OpClass::execute(lt(t)); A@0%7xm  
} ^KJIT3J(#  
Gm.n@U p  
} ; ryq95<lF  
Y?z@)cL  
+cVnF&@$  
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 j5:{H4?  
好啦,现在才真正完美了。 XK>/i}y  
现在在picker里面就可以这么添加了: YFCP'J"Z  
+)fl9>Mb  
template < typename Right > !:mo2zA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0VB~4NNR  
  { +`x8[A)-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Osdw\NNH~M  
} ?b~Vuo  
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。 j9za)G-J  
]64mSB  
*_z5Pa`A  
NVMhbpX6  
Z?5kO-[  
十. bind YGObTIGJvf  
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。 <"@~  
先来分析一下一段例子 Nd~?kZZu  
g(Jzu'  
v 6?{g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hb"t8_--c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gC#PqK~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |Y!#`  
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。 "S43:VH  
我们来写个简单的。 KFd"JtPg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d\dt}&S 5  
对于函数对象类的版本: Eq9TJt'3y  
5eO`u8M  
template < typename Func > >'@yq  
struct functor_trait 3I?? K)Yl  
  { vvLm9Tw  
typedef typename Func::result_type result_type; "| <\\HR  
} ; _gB`;zo  
对于无参数函数的版本: tqE LF  
Dqe/n_Z  
template < typename Ret > W$0<a@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OCF\*Sx  
  { |Q^Z I  
typedef Ret result_type; 3Bz0B a  
} ; @#}9?>UV  
对于单参数函数的版本: vS:%(Y"!<  
Nf>1`eP  
template < typename Ret, typename V1 > 02} &h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A}sb 2P  
  { ]S[zD|U%  
typedef Ret result_type; m El*{]  
} ; a2*WZc`  
对于双参数函数的版本: {hX. R  
dx@#6Fhy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R v6{ '\:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W 0Q-&4  
  { X|H%jdta  
typedef Ret result_type; <w}k9(Ds  
} ; |8h<Ls_  
等等。。。 5f7;pS<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy })Rmu."\  
Roy0?6O  
template < typename Func > O k_I}X  
struct func_return EW$ Je  
  { REhXW_x  
template < typename T > 2"NRnCx *  
  struct result_1 LKG],1n-  
  { FK{ YRt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~!'%m(g  
} ; -,et. *  
(j+C&*u  
template < typename T1, typename T2 > "TKf" zc  
  struct result_2 2s;/*<WM  
  { C8y 3T/G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %FQMB  
} ; %lV&QQa  
} ; %L{H_;z  
K GkzE  
'bkecC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t(CdoE,6  
Lm9y!>1"O  
template < typename Func, typename aPicker > 0X-u'=Bs  
class binder_1 XZA3T Z  
  { fSl+;|K n  
Func fn; }#q9>gx  
aPicker pk; *8U+2zgfC  
public : Y*3qH]  
bmc1S  
template < typename T > 7(eWBJfTo  
  struct result_1 Fg?Gx(g4  
  { qI<6% ^i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FqQm *k_  
} ; SZ~Ti|^  
'@wYr|s4  
template < typename T1, typename T2 > R,/?p  
  struct result_2 ()K%Rn  
  { X\hD 4r"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '+Dn~8Y+9  
} ; FJv=5L  
(zBa2Vmmv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ._=Pa)T  
6 EE7<&  
template < typename T > ?)7uwJsH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zrE ~%YR  
  { ${KDGJ,^  
  return fn(pk(t)); 95aa  
} _+%-WFS|  
template < typename T1, typename T2 > E$34myOVf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iquB]z'  
  { ss%ahs  
  return fn(pk(t1, t2)); $B*Ek>EK  
} RqXcL,,9  
} ; vd SV6p.d  
4<70mUnt  
5P -IZ8~$  
一目了然不是么? U{RW=sYB~9  
最后实现bind S,lJ&Rsu  
3otia ;&B  
#DwTm~V0"  
template < typename Func, typename aPicker > >yg mE`g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9cWl/7;zXO  
  { W cPDPu~/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,JN2q]QPP  
} fg%I?ou  
"Q A#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kW4/0PD  
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。 X(?.*m@+TB  
d[w'j/{  
十一. phoenix B1JdkL 3h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0lF.!\9  
5 r"`c  
for_each(v.begin(), v.end(), 0MF[e3)a  
( r{$ip"f  
do_ bAeC=?U  
[ yW^[{)V 3%  
  cout << _1 <<   " , " #c'yAa  
] F5gL-\6  
.while_( -- _1), ?7@B$OlU  
cout << var( " \n " ) j=r`[B m  
) o  <0f  
); 8V;@yzI ha  
{tV)+T  
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: _jR%o1Y}  
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 dfiA- h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A$WE:<^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {^Vkxf]  
BP,"vq$'+  
[95(%&k.Q  
template < typename Cond, typename Actor > PSI5$Vna4p  
class do_while wRgmw 4  
  { -f#0$Z/0  
Cond cd; "8&pT^  
Actor act; 7!#x-KR~5  
public : 0_}OKn)J  
template < typename T > (\, <RC\  
  struct result_1 ?5Wjy  
  { yaMNt}y-q  
  typedef int result_type; 6,G1:BV{K  
} ; BdG~y1%:  
"2i{ L '  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZvpcjP  
.|JJyjRA+  
template < typename T > v98=#k!F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Mhm3u  
  { }\:3}'S.$  
  do xKWqDt  
    { 2xhwi.u  
  act(t); Sf B+;i'D  
  } Yew n  
  while (cd(t)); cNtGjLpx;  
  return   0 ; Ah;2\0|t  
} ^G[xQcM73  
} ; -X'HZ\)  
bvuoGG*  
`ky< *  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %2f``48#  
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。 R5g -b2Lm  
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。 y{,HpPp#o  
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。 "fdgBso  
下面就是产生这个functor的类: A07g@3n  
--d<s  
Q zPq^  
template < typename Actor > U[*VNJSp  
class do_while_actor F^ 7qLvh  
  { K~H)XJFF  
Actor act; K:Wxx "  
public : i6?,2\K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %%`Nq&'  
#:s*)(Qn  
template < typename Cond > [4"1TyW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [mn@/qf  
} ; AqB5B5}  
WjW+ EF8(  
0^az<!!O#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D*6v.`]X  
最后,是那个do_ j2c -01}  
>G$8\&]j  
|!E>I  
class do_while_invoker -=iGl5P?  
  { "~(qp_AI  
public : FB9PIsFS  
template < typename Actor > /vll*}}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1 0lvhzU  
  { DZ92;m  
  return do_while_actor < Actor > (act); &)JQ6J_|\  
} =.(yOUI  
} do_; _ui03veA1  
5XySF #  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q1jU{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ig}G"GR  
最后来说说怎么处理break和continue )uC],CbW{  
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。 #qrZ(,I@n  
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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