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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JqH2c=}-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mHox  
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, WDiF:@^K  
vwzTrWA=  
!+H=e>Y6  
P"u*bqk  
  class filler I=^%l7  
  { UgJ^NF2w  
public : 1p&?MxLN-a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <96ih$5D1  
} ; l(zkMR$b8  
hk&p+NV!  
nx,67u/Pb  
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:  N _r*Ig  
>|7&hj$  
zT~ GBC-IX  
bah5 f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Pwz^{*u]  
&^9>h/-XT  
a@,tf'Sr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S-yd-MtQp  
2#1FI0,Pa*  
yZFv pw|g  
tQJ@//C\z  
二. 战前分析 +.\JYH=yEr  
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。 '7'cKp  
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 OG 5n9sx  
rf1nC$Sop  
!,\9,lc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QbqLj>-AJ  
  /* --------------------------------------------- */ :N)7SYQT  
vector < int *> vp( 10 ); Zml9 ndzT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ed*`d>  
/* --------------------------------------------- */ kC9A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `Xmpm4 ]  
/* --------------------------------------------- */ O t `}eL-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h/(9AO}t  
  /* --------------------------------------------- */ 3[aJ=5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dGh<R|U3  
/* --------------------------------------------- */ 5'V'~Q%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r?/>t1Z  
HNjkRl)QR  
T*h+"TmE  
>cM U<'&  
看了之后,我们可以思考一些问题: a9jY^E'|n  
1._1, _2是什么? p7H*Ff`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 b<.+WkO  
2._1 = 1是在做什么? =AcbX_[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {Y'_QW1:2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4 <]QMA0  
e$>5GM  
F/EHU?_EI  
三. 动工 \wDOE(>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nI_Zk.R  
V (!b!i@  
_9 Gy`  
R#\8jvv  
template < typename T > ha8do^x  
class assignment -U/& 3  
  { ^2^ptQj  
T value; q9WSQ$:z8  
public : 5K6_#g4"  
assignment( const T & v) : value(v) {} & bw1  
template < typename T2 > s:]rL&|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,$;CII v  
} ; V">Uh@[J_  
`XWxC:j3%  
eIqj7UY_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DD3J2J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w@%W{aUC  
;:$Na=  
@Qc['V)  
qo. 6T  
  class holder / V {w<  
  { 0U/:Tpyr  
public : *iC t4J  
template < typename T > IG9Q~7@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |g'sRTKJ  
  { <RhKlCP  
  return assignment < T > (t); i*U\~CZjT  
} VJR'B={h  
} ; ]7u8m[@  
.ySesN: C~  
Bgs~1E@8V  
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  yzxA(  
@JEr/yy  
  static holder _1; HK[sHB&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T:!sfhrZ~<  
,<vrDHR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "]NQTUb;  
而不用手动写一个函数对象。 $Jr`4s  
nO|S+S_9  
'Yd%Tb|*  
Q^p@ 1I  
四. 问题分析 +tV(8h4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *UyV@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 TM^1 {0;r5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =AKW(v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q/B+F%QiMQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +pcj8K%  
vSnb>z1  
五. 问题1:一致性 %cm5Z^B1"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a<Ns C1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .y\HQ^j  
Maa.>2v<  
struct holder k]>k1Mi=  
  { ;Q"F@v}18  
  // (%P* rl  
  template < typename T > Sm Ei _u]'  
T &   operator ()( const T & r) const H_AV3 ;  
  { n]$vCP  
  return (T & )r; 5AjK7[<L  
} |@@mq!>-  
} ; Wig0OZj  
C3b'Q  
这样的话assignment也必须相应改动: 9=kTTFs  
bL&]3n9Rwu  
template < typename Left, typename Right > )Xh_q3=  
class assignment 9e1 6 g  
  { .gPsJ?b  
Left l; %&] }P;&  
Right r; R_ 1C+  
public : | 5L1\O8#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gP`!MlY@  
template < typename T2 > Q./ lX:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $@Ay0GEI"  
} ; `-/l$A} U  
qA~D*=  
同时,holder的operator=也需要改动: 1tr>D:c\  
SQ Fey~  
template < typename T > n47=eKd70  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v]BQIE?R /  
  { JyqFFZ&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jo|q,t  
} aW6+Up+G*  
b #^aM  
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。 1`}fbX;"m)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z1FbW&V  
Qr<%rU^{.  
return l(rhs) = r; I| j tpv}  
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。 R^2Uh$kk{A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "{B ek<  
o5D"<-=>  
template < typename Tp > p;7 4 +q  
class constant_t kR6 t .  
  { PPqTmx5S  
  const Tp t; j^ _I{  
public : 3N bn|_`(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4y1> !~f  
template < typename T > 7>zKW?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?V{k\1A  
  { kdUGmR0d  
  return t; hKTg~y^  
} >4ct[fW+  
} ; Ds G *  
`Of wl%G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >#:/ GN?  
下面就可以修改holder的operator=了 rq1kj 8%2  
*3/7wSV:  
template < typename T > Hr+-ndH!Pq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VBX# !K1Q  
  { r$#G%FMv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 46zaxcY<!  
} {IMzR'PN  
0lRH Yu  
同时也要修改assignment的operator() Z8&C-yCC  
sv;zvEn;-L  
template < typename T2 > [Kj:~~`T   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UTTC:=F+  
现在代码看起来就很一致了。 FqTkUWd,#  
jOb[h=B"  
六. 问题2:链式操作 nP3GI:mjL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |wJZU  
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。 YF -w=Y6  
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。 HLe^|  
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。 $CmX &%L=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vaj66nV  
IPO[J^#Me  
template < typename T > O8r"M8  
struct result_1 ^)q2\ YE;  
  { (J*w./  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )zXyV]xe  
} ; Y(y 9l{'  
W"kw>JEt  
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: VM]IL%AN  
vs1Sh?O  
template < typename T > s3-ktZ@  
struct   ref >fye^Tx  
  { l;BX\S  
typedef T & reference; Nr"N\yOA/  
} ; -m160k3  
template < typename T > aE BP9RX}z  
struct   ref < T &> eh(Q^E;*  
  { ,0Zn hS)kq  
typedef T & reference; %EGr0R(  
} ; ~9?U_ahfVt  
gOyY#]g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^Q=y^fx1  
$a\Uv0:xRx  
template < typename T > <} yp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +^kxFQ(:  
  { b|dCEmFt  
  return l(t) = r(t); O4/n!HOb  
} &ZE\@Vc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;x-H$OZX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (b%y$D  
S7kT3zB  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9"aFS=><  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4$aO;Z_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z@~&Kwf\}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >C3NtGvy  
最后的布局是: Y_@"v#,  
                Add A$~xG(  
              /   \ =u8D!AxT  
            Divide   5 fT3*>^Uv  
            /   \ v'Vt .m&9&  
          _1     3 T@|l@xm~L  
似乎一切都解决了?不。 ;:Z=%R$wJ  
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。 V+qJrZ ,i  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Blbq3y+Sq  
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: ]1?=jlUl  
_~[?> cF%  
template < typename Right > JT|u;Z*n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?{: D,{+  
Right & rt) const `xUG|  
  { 3%R{"Q"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rAx"~l.=  
} *sw-eyn(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ( f,J_  
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。 MdH97L)L.0  
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。 ]iDJ*!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。 h/Hl?O8[  
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。 D;zWksq  
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? 5!AV!A_Jp  
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: d;~ 3P  
=dM.7$6) R  
template < class Action > voV:H[RD9  
class picker : public Action -+}5ma  
  { T;!ukGoFP  
public : &$c5~9p\B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7':f_]  
  // all the operator overloaded +~d1 ;0l|  
} ; |qlS6Aln  
8lOI\-  
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。 e8WEz 4r_  
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: kT^*>=1  
)4ilCS&  
template < typename Right > nlzW.OLM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ALd]1a&  
  { ]jc_=I6)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j u*fyt  
} -\kXH"%  
a jQqj.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @Y UY9+D&  
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。 $J"%I$%X=  
I1)-,/nEjg  
template < typename T >   struct picker_maker {pDTy7!Hs  
  { UP;Q=t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ivzAlwP  
} ; hOPe^e"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d(fPECv(  
  { gF[6c`-s  
typedef picker < T > result; b]*X<,p  
} ; hr$Sa  
M XZq  
下面总的结构就有了: _BV`,`8}  
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。 QqtC`H\  
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。 Wp5]Uk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P8wy*JvT  
至此链式操作完美实现。 ptpW41t}^  
oYz!O]j;a  
tAqA^f*{  
七. 问题3 ~BZXt7DE  
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。 3ai (x1%  
QCOLC2I  
template < typename T1, typename T2 > ja[OcR-tX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vkr`17`G  
  { B0oxCc/'sZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $PSY:Zz  
} Q.,DZp   
S _!hsY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }:`5,b%Y_  
V+lRi"m?|  
template < typename T1, typename T2 > 4'SaEsA~  
struct result_2 FY]pv6@  
  { 5Yi Z-CQ>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _Vjpw,  
} ; GQN98Y+h  
lhqQ CV  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nr OqH  
这个差事就留给了holder自己。 k(P3LJcYQ  
    -bypuMQ-p  
QDS0ejhp  
template < int Order > gnt45]@{  
class holder; L[9OVD  
template <> v f`9*xF  
class holder < 1 > P##Z[$IJ3  
  { &Y1`?1;nw  
public : uBmxh%]C~  
template < typename T > bV@7mmz:X+  
  struct result_1 Wo{K}  
  { 0G5'Y;8  
  typedef T & result; :pwa{P  
} ; |;P^clS3  
template < typename T1, typename T2 > 8xgJSk  
  struct result_2 '61i2\[lZQ  
  { 91u p^   
  typedef T1 & result; u4YM^* S.  
} ; &Yp+k}XU  
template < typename T > q7,^E`5EgU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <_9!  
  { s~^*+kq  
  return (T & )r; td >,TW=A*  
} :zlpfm2  
template < typename T1, typename T2 > Ah-8"`E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *>k!hq;j  
  { #vQ?  
  return (T1 & )r1; P@gt di(Q  
} d$K=c1  
} ; I"1CgKYK^+  
e*:}$u8 a  
template <> {"m0)G,G  
class holder < 2 > p1D()-  
  { 9? 2  
public : HT"gT2U+  
template < typename T > xW>ySEf  
  struct result_1 P-'_}*wxi  
  { Cxm6TO`-;  
  typedef T & result; xuU x4,Z  
} ; S[mM4et|  
template < typename T1, typename T2 > vZ@g@zB4o0  
  struct result_2 |3;(~a)%  
  { p<KIF>rf|  
  typedef T2 & result; Ky kSFB  
} ; xc;DdK=1X  
template < typename T > M)JADX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +I5 2EXo  
  { Vl<9=f7[  
  return (T & )r; RN[]Jt#6  
} p0M=t-  
template < typename T1, typename T2 > o.Oq__>$H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nb;H`<JP  
  { 3]/.\(2  
  return (T2 & )r2; +TN^NE  
} tPU-1by$  
} ; bLbR IY"l  
6tn+m54_  
 sTkkM9  
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> >。 /L&M,OUcr.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cy|%sf`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SfW}"#L>5  
Qz+sT6js-  
return l(i, j) = r(i, j); jl}$HEI5m}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d(7NO;S8  
/v#)f-N%zs  
  return ( int & )i; #cU^U#;=r  
  return ( int & )j; #. ct5  
最后执行i = j; }ptMjT{9  
可见,参数被正确的选择了。 .!RavEg+  
UTCzHh1  
,l HLH  
{)@D`{$  
m`6VKp{YD  
八. 中期总结 [i7YVwG4  
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: qu~X.pW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zizk7<?L .  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l Y'N4x7n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rk|@B{CA;  
Zx{96G+1  
bik*ZC?E  
>(3\k iYS  
cp6WMHLj   
U O<:.6"  
九. 简化 g97]Y1g  
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。 r:&|vP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xA h xD|4_  
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: pQWHG#?7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #NNewzC<*  
  +-*/&|^等 NfzF.{nh  
2. 返回引用。 ^jD1vUL 2:  
  =,各种复合赋值等 v`DI<Lt  
3. 返回固定类型。 sx 9uV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A:# k  
4. 原样返回。 =Z,5$6%)  
  operator, M#,Q ^rH#  
5. 返回解引用的类型。 j6g@tx^)'  
  operator*(单目)  8=;k"  
6. 返回地址。 'bu)M1OLi  
  operator&(单目) OH6^GPF6  
7. 下表访问返回类型。 &@v<nO-  
  operator[] t'1Y@e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YF[f Z  
  operator<<和operator>> 9V 0}d2d  
N|:'XwL  
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。 H?`g!cX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k<j"~S1  
x,8<tSW)Z  
template < typename Left > #=,imsW)  
struct value_return SO{p;g  
  { DWiBG  
template < typename T > 2oVV'9;B  
  struct result_1 DN8}gl VxV  
  { ~i0R^qfr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; / T c=  
} ; |/`%3'4H  
}|wv]U~  
template < typename T1, typename T2 > l7}g^\I  
  struct result_2 {i [y9  
  { OB-Q /?0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D g>^ A  
} ; =!b6FjsiG  
} ; 6^)}PX= *  
gTf|^?vd  
oPQtGl p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?KE$r~dn  
OMrc_)he\  
下面我们来剥离functor中的operator() $V>yXhTh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r[txlQI9  
ZKpvDH'  
return l(t) op r(t) #{J,kcxS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5|8^9Oe5  
return op l(t) sLL7]m}  
return op l(t1, t2) /JJw 6[ N  
return l(t) op n,'OiVl[  
return l(t1, t2) op h9s >LY  
return l(t)[r(t)] &1|?BZv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K>/%X!RW  
\2C`<h$fN  
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: _D, ;MB&7  
单目: return f(l(t), r(t)); NjuiD].  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Iah[j,]r  
双目: return f(l(t)); tt_o$D~kg  
return f(l(t1, t2)); SA"p\}"  
下面就是f的实现,以operator/为例 <|B1wa:|  
MCTsi:V>+  
struct meta_divide \nqkA{;B{  
  { p0:kz l4$  
template < typename T1, typename T2 > OO) ~HV4\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +IFw_3$  
  { 'jg3  
  return t1 / t2; #Pk$L+C  
} YDJ4c;37  
} ; nIk$7rGLB  
V$`Gwr]|n  
这个工作可以让宏来做: U(>4s]O6  
6IcNZ!j98  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cre;P5^E  
template < typename T1, typename T2 > \ J3RB]O_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <O<LYN+(  
以后可以直接用 (!L5-8O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `)iY}Iu  
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 &[Xu!LP  
(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。。。) 4,Ic}CvM  
\nNXxTxX!  
dihjpI_  
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 Uz7oL8  
%r\n%$@_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '9p@vi{\  
class unary_op : public Rettype eV^d6T$  
  { "r4AY  
    Left l; N2r/ho}8  
public : uN*KHE+h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;bzX% f?|G  
F9"w6;hh  
template < typename T > Ex amD">T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uu s.  
      { /^SAC%PD  
      return FuncType::execute(l(t)); !|hoYU>@2L  
    } XN=67f$Hw  
,_.I\EY[  
    template < typename T1, typename T2 > }Db[ 4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3g'S\ G@  
      { %8~Q!=*Iq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {P%9  
    } u7%D6W~m0  
} ; IY'=DePd  
`>Tu|3%\  
f"G-  
同样还可以申明一个binary_op CvSIV7zYo  
?Ea;J0V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jl.p'$Fbn  
class binary_op : public Rettype ^FmU_Q0  
  { >eQr<-8  
    Left l; ^ |~ml Y@w  
Right r; H<hVTc{K  
public : !3n)|~r;K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5@IB39  
(tah]Bx  
template < typename T > w27KI]%(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }U~6^2 .,  
      { ?liK\C2Z<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lz#GbXn.  
    } V]OmfPve  
- Xu.1S  
    template < typename T1, typename T2 > z<sg0K8z63  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QZp6YSz.4  
      { $EZN1\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6oaazB^L  
    } ,[S+T.Cu  
} ; /tV/85r  
'FlJpA}  
6=4wp?  
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 El_wdbbT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H&1[n U{?>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4 %PfrJ  
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。 cMyiW$;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q$& sTM  
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。。。 fH`P[^N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fx=Awba  
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) ,g-EW jN  
下面是修改过的unary_op rk+#GO{  
~7~~S*EQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x";w%  
class unary_op t*z~5_/  
  { <DKS+R  
Left l; m }a|FS  
  Y$N)^=7  
public : ^4r73ak/):  
B]m@:|Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4c oJRqf=  
U~h'*nV&  
template < typename T > xq-17HKs  
  struct result_1 3G.5724,  
  { :tIC~GG]_)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IDkWGh  
} ; *n]7  
\k;`}3 uO  
template < typename T1, typename T2 > s]mo$ _na  
  struct result_2 Fc~'TBf,,`  
  { `U+l?S^$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [A}rbD K  
} ; Q-ni|  
4h5g'!9-g  
template < typename T1, typename T2 > b'VV'+|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {o5V7*P;_  
  { hjaT^(Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .s#;s'>g  
} 1h6 ^>()^  
>fH=DOz$&  
template < typename T > D:k 3" E"S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `D9]*c !mO  
  { :4~g;2oag  
  return OpClass::execute(lt(t)); <;E  
} `_b`kzJ  
hN['7:bQ  
} ; 3qY K_M^[  
5H=ko8fZ=  
1;Pv0&[q/  
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 >zDF2Y[  
好啦,现在才真正完美了。 h;=6VgXZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: : ^ 8  
(`SRJ$~f  
template < typename Right > USFD y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )o\jJrVDf  
  { 'V8N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +?p.?I  
} 4w#``UY)'  
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 ?Y|  
+C1QY'>I  
{]"]uT#  
Pnd `=%w%]  
;<UWA.  
十. bind `ptj?6N-  
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。 n@ w^ V   
先来分析一下一段例子 sA gKg=)  
ZeG_en ;  
]skkoM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?"z]A7<Hj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mxb06u _  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n}s~+USZX  
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。 3Tn)Z1o  
我们来写个简单的。 5 H#W[^s"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \rVQQ|l   
对于函数对象类的版本: 7' S@3   
0afei4i~N  
template < typename Func > 3!5Ur&  
struct functor_trait O?<&+(uMTT  
  { _EF&A-kX|u  
typedef typename Func::result_type result_type; Oy 2+b1{  
} ; j5 g# M  
对于无参数函数的版本: + >cBVx6  
bzdb|I6Z  
template < typename Ret > 0i8LWX_M  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  [ `]4P&  
  { K |DWu8  
typedef Ret result_type; 88c<:fK  
} ; C&++VRnm  
对于单参数函数的版本: ~rjTF!  
5OoN!TEM  
template < typename Ret, typename V1 > }du XC[6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :VF<9@t  
  { OgF+O S  
typedef Ret result_type; jE#O>3+.  
} ; H3Se={5h\A  
对于双参数函数的版本: 5e sQ;  
*xp\4;B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iS5W>1]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kD bhu^~B  
  { {QCf}@_]h  
typedef Ret result_type; d|T!v  
} ; gocrjjAHk  
等等。。。 tK k#LWB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?BhMjsy.  
P>9aI/d9  
template < typename Func > W cC?8X2  
struct func_return JWA@+u*k  
  { `# sTmC)  
template < typename T > F4Y @ B  
  struct result_1 %T7nO%p  
  { 5s{ABJ\@V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0euuT@_$  
} ; 5MzFUv0)  
uUKcB:  
template < typename T1, typename T2 > v=('{/^~>  
  struct result_2 8p-=&cuo\@  
  { !Ci~!)$z6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y^7}oH _  
} ; CR2_;x:0  
} ; g@\fZTO  
 ^xPmlS;X  
@-OnHE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KRjV}\}  
V^Hu3aUx8  
template < typename Func, typename aPicker > =}PdH`S  
class binder_1 BcD&sQ2F  
  { #$3yz'"QF  
Func fn; G<M:Ak+~  
aPicker pk; s&GJW@ |  
public : nk3y"ne7  
*Sh^ J+j  
template < typename T > xG;-bJu  
  struct result_1 D/h/Y) Y  
  { |AC1\)2tT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '_b.\_s-d  
} ; /*|oL# hK  
~{}#)gGU  
template < typename T1, typename T2 > Y<0 4RV  
  struct result_2 xnE|Umz  
  { wp7!>% s{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xUfbW;;]UU  
} ; V] Et wA  
Ged[#Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eSW{Cb  
YIR R=qpn  
template < typename T > :$+-3_oLMQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ |'5 n  
  { wW>)(&!F  
  return fn(pk(t)); w\}?(uO  
} >[6{LAe~hp  
template < typename T1, typename T2 > a6kV!,.U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <'G~8tA%v  
  { Xv@SxS-5l  
  return fn(pk(t1, t2)); L4L2O7  
} ){r2T1+-%  
} ; qF iLh9=D  
6ksAc%|5  
R>`}e+-D  
一目了然不是么? 4`Ic&c/  
最后实现bind sKyPosnP  
;E ec5w1  
@* il3h,  
template < typename Func, typename aPicker > ^}f -!nf[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fh^lO ^  
  { @xc',I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :R.&`4=X  
} #Km:}=  
{647|j;e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &F}"Z(B<wK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^uJU}v:  
L,; D@Xi  
十一. phoenix OCy0#aPRS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BnRN;bu  
M,}|tsL  
for_each(v.begin(), v.end(), .@Ut?G  
( pWu LfX  
do_ 34!dYr%  
[ RI2f`p8k  
  cout << _1 <<   " , " 'Peni1_  
] Nm):9YQ/  
.while_( -- _1), 1N2,mo?2  
cout << var( " \n " ) _Jv 9F8v  
) &Z?ut *%S  
); 6oSQQhge  
c%*($)#  
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: l^J75$7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor OGiV{9U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lnGq :-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %P;Q|v6/|  
Quf_'  
)bx_;9Y{  
template < typename Cond, typename Actor > m`6Yc:@E  
class do_while W(RF n`g\  
  {  Xtq{%  
Cond cd; ?X?&~3iD%  
Actor act; c"!lwm3b  
public : 09o~9z0  
template < typename T > }IEb yb  
  struct result_1 aCV4AyG  
  { zY+Fl~$S  
  typedef int result_type; >+5?F*`\D*  
} ; ;V<iL?  
DP/J (>eG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $hxN hI  
>!6i3E^  
template < typename T > )EyI0R]5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VDB;%U*D  
  { oPc\<$  
  do 4(l?uU$  
    {  htY=w}>  
  act(t); ,7,g%?_P  
  } `bKA+c,f  
  while (cd(t)); D\ /xu-&  
  return   0 ; NrDi   
} @5) 8L/[l  
} ; xyr+_k-x&q  
(wmBjQ]B<  
wiX~D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bN^O }[  
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。 ENh!N4vbO  
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。 @xsCXCRWVV  
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。 Z['\61  
下面就是产生这个functor的类: M\b")Tu{0  
 QH]M   
~tB;@e  
template < typename Actor > .ut{,(5  
class do_while_actor j<%])  
  { 2fIRlrA$  
Actor act; (eCFWmO  
public : ECa$vvK m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZV}X'qGaq  
+D#Zn!P  
template < typename Cond > 8&"(WuZ@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;jK#[*y  
} ; }_QKJw6/"  
f^e6<5gdf  
2S`?hxAL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1G~S |,8p  
最后,是那个do_ aKF*FFX  
Q-rL$%~='  
Y<\^ 7\[x  
class do_while_invoker Wi n8LOC  
  { 0%s|Zbo!>  
public : nRhrWS  
template < typename Actor > q ^rl)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k&hc m  
  { 2Ha5yaTL  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5sde  
} KRsAv^']  
} do_; I>h<b_y  
y?[snrK G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nD" ~?*Lt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2}}?'PwwT  
最后来说说怎么处理break和continue Ja]o GT=e  
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。 ?(KvQK|d4  
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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