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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =JP Y{'VO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k.)YFKi  
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, 'dzbeTJ D5  
\'('HFr,  
~d,$ nZ"z  
`qCL&(`%  
  class filler 4 CiRh  
  { /!6 VP |  
public : H0t#J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -=UvOzw  
} ; u%1JdEWZd  
~+Cl9:4T  
rTJqw@]#WH  
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: H+gB|  
T-7( 3#&  
k{lXK\zN  
3KkJQ5a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n<b}6L}  
/S^>06{-+  
|\| v%`r2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R{aqn0M  
0A8G8^T  
!B9 Yw/Ba  
H ]](xYy.  
二. 战前分析 rG[2.\&  
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。 <1x u&Z7  
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 :8N by$#V  
w6lx&K-  
^Mhh2v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L7xiq{t`Y  
  /* --------------------------------------------- */ 9j-;-`$S  
vector < int *> vp( 10 ); M9~'dS'XI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R]>0A3P  
/* --------------------------------------------- */ d:cOdm>,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A%&lW9z7  
/* --------------------------------------------- */ 6-5{7E}/b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &H}Xk!q5b^  
  /* --------------------------------------------- */ W&I:z-VH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rF{,]U9`  
/* --------------------------------------------- */ auY?Cj'"fs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]1h9:PF  
|A0U 3$S=  
v9f%IE4fX  
XGYsTquSe  
看了之后,我们可以思考一些问题: :zO;E+s  
1._1, _2是什么? wsAb8U C_  
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。 ku>Bxau4>  
2._1 = 1是在做什么? 7[R`52pP  
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。  N PqO b  
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。 |GPY bxzc  
K 4{[s z  
z t!>  
三. 动工 Ia{t/IX\[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?a?4;Y!  
Pe11a zJ  
]]_c3LJ2`  
889^P`Q5  
template < typename T > 8LuU2Lo  
class assignment 2<AQ{ c  
  { ew c:-2Y^  
T value; W55kR.X6M  
public : &a\G,Ma  
assignment( const T & v) : value(v) {} n#4T o;CS  
template < typename T2 > z$/s` |]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kaECjZ _&+  
} ; o##!S6:A  
 7(o:J  
Gu2=+?i?h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2J3y 1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "N}MhcdS  
DwTVoCC  
4JH^R^O<n  
Z`%^?My  
  class holder _tQM<~Y]u\  
  { l Yj$ 3  
public : AmCymT3P*e  
template < typename T > 2@N-#x '  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X@A8~ kj1  
  { 0juP"v$C>  
  return assignment < T > (t); QV#HN"F/K  
} VjeF3pmBa  
} ; 3?!c<^"e  
]&='E.f  
5pff}Ru`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jF#Dc[*  
d@Wze[M?0  
  static holder _1; eG.s|0`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "412w^5[T  
,kFp%qNj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  Tx'anP  
而不用手动写一个函数对象。 4:s,e<Tc4v  
&C?4'e  
fP\*5|7%R  
VY=YI}E  
四. 问题分析 8@FgvWC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (H]NL   
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 DW)81*~g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9R[P pE''  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f]Rh<N$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >LVGNicQ  
3A! |M5  
五. 问题1:一致性 LMp^]*)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?| 19Mu}.+;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 . lSoC`HE  
<?Z]h]C^o  
struct holder e Zg>]<L  
  { |h.@Xy  
  // g-/ }*m l  
  template < typename T > N{a=CaYi+  
T &   operator ()( const T & r) const :{KpnJvd  
  { og4mLoLA  
  return (T & )r; L/N%ft]!T  
} !bn=b>+  
} ; wS|hc+1  
2LCOB&-Ww  
这样的话assignment也必须相应改动: S++jwP  
d^5x@E_Td  
template < typename Left, typename Right > nM!_C-yX  
class assignment $?;)uoAg  
  { L3*HgkQQ  
Left l; d-H03F@N  
Right r; n<A<Xj08T9  
public : hN\Q&F!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} py%:,hi  
template < typename T2 > X'/'r.b6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wf^p?=Ke  
} ; 12tAx3p  
IGA4"\s  
同时,holder的operator=也需要改动: n3\~H9  
q{xF7}i  
template < typename T > r( bA>L*mk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }Am5b@g"$Y  
  { 'sa>G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c? Mbyay  
} +u`4@~D#  
X7*fmD=Uy  
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。 =9:gW5F69  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Jpn= ^f[rm  
8RcLs1n/  
return l(rhs) = r; J(9{P/  
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。 g$JlpD&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dleCh+ny?  
T^#d\2  
template < typename Tp > R I:kp.V  
class constant_t }LoMS<O-[  
  { 34J*<B[Njo  
  const Tp t; 0~Xt_rN](  
public : l,UOP[j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zNg[%{mz  
template < typename T > ~,x4cOdR#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?kF? ~\c  
  { c^z) [  
  return t; qu;$I'Ul%  
} 9&Z+K'$=  
} ; xiqeKoAD  
Tsdgg?#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Dnd  
下面就可以修改holder的operator=了 MieO1l  
x-b}S1@  
template < typename T > @yF >=5z:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const blkPsp)m"  
  { m\MI 6/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3XDuo|(  
} 1aPFpo!  
'#jZ`  
同时也要修改assignment的operator() !Yz CK*av1  
Rt@O@oDI  
template < typename T2 > ` ^;J<l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I]WvcDJ}C  
现在代码看起来就很一致了。 27}0  
XI,=W  
六. 问题2:链式操作 O.{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6lUC$B Y  
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。 S.pXo'}  
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。 }-Jo9dNs  
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。 Z=]ujlD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ; FHnu|  
0#~k)>(7lR  
template < typename T > ;(Az   
struct result_1 1E0!?kRK  
  { 28 zZ3|Z3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uI I! ?   
} ; Qm_;o(  
 } #&L  
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: qI<c47d;q  
}[(v(1j='~  
template < typename T > _`,ZI{.J^  
struct   ref /L./-92NH4  
  { u~~ ~@p  
typedef T & reference; wn\ R|'Rdz  
} ; v4Kf{9q#  
template < typename T > ]2A2<Q_,  
struct   ref < T &> ?6h~P:n.  
  { n3$u9!|P  
typedef T & reference; 3#eAXIW[  
} ; -vc ,O77z"  
+x<OyjY5?]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: imB/P M  
alBnN<UM  
template < typename T > 3Zwhv+CP[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _9?v?mL5;  
  { 5f2=`C0_  
  return l(t) = r(t); OLoo#HW  
} p[)yn%uh  
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。 =)a %,H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q#\B}'I{  
OjrZ6  
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 i`?yi-R&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \[%_ :9eq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _joW%`T8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y=y 0`?K  
最后的布局是: .:e#!~Ki  
                Add 8~g~XUl  
              /   \ Rm~8n;7oOr  
            Divide   5 e*d lGK3l  
            /   \ A+FQmLS  
          _1     3 p&D7&Sb[  
似乎一切都解决了?不。 3sDyB-\&  
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。 O'QnfpQ*9  
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。 !sYZ1;WAO  
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: :z6?  
+]0hSpZ"p  
template < typename Right > }9FWtXAU^1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D[4%CQ1m  
Right & rt) const K??jV&Xor  
  { >ul&x!?@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !(3[z>  
} rje;Bf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lA`-"  
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。 ]cMZ7V^  
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。 9fO E .  
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。 wB+F/]]|N  
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。 3} C-Hg+gt  
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? bL{D*\HF  
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: 1[- `*Ph  
T7l,}G  
template < class Action > p4kK" \ln  
class picker : public Action IoV"t,  
  { zvfdfQ-i  
public : 2#cw_Ua  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B~,?Gbl+g  
  // all the operator overloaded G;U SVF-'K  
} ; 0T 0I<t  
K1-RJj\L  
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。 -iFFXESVX  
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: *z_`$Y  
=5:kV/p  
template < typename Right > `>RM:!m6=$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h]IoH0/  
  { U.ZA%De  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q6x}\$mL  
} :`0,f?cE  
@ ]42.oP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8: uh0  
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。 O"_QDl<ya  
Lmw)Ts>  
template < typename T >   struct picker_maker -w'g0/fD  
  { ::3[H$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4#I=n~8a  
} ; {}=5uU2Tu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^9YS dFH/  
  { ^PMA"!n8  
typedef picker < T > result; 8v)HTD/C  
} ; 0BAZWm  
_T=";NSa  
下面总的结构就有了: oeI[x  
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。 ^}:0\;|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。 r]kks_!Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .'2"83f  
至此链式操作完美实现。 S'>KGdF  
+?5Vuc%  
uVXn/B  
七. 问题3 vY[ u;VU  
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。 %f(4jQ0I  
_ -,[U{  
template < typename T1, typename T2 > e$mVA}>Ybp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M R,A{X  
  { YeB C6`7y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `}8)P#  
} '%YTM N@  
0t*PQ%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: '8I=Tn  
7dlMDHp\Y  
template < typename T1, typename T2 > rERtOgi  
struct result_2 */vid(P77  
  { Qb;]4[3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "kucFf f  
} ; 'z+Pa^)v  
WJ 'lYl0+7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8zwH^q[`r  
这个差事就留给了holder自己。 F'_z$,X6  
    .li)k[] ts  
#X6=`Xe#  
template < int Order > m5hu;>gt  
class holder; EAF\ 7J*  
template <> z,VXH ?.Zo  
class holder < 1 > 77 ?TRC  
  { sr~VvciIy  
public : `2xt%kC  
template < typename T > P+3 ]g{2w  
  struct result_1 DG3Mcf@5  
  { n9 Jev_!A  
  typedef T & result; G)""^YB-  
} ; ~\%H0.P6  
template < typename T1, typename T2 > IY?o \vC  
  struct result_2 nYj7r* e[  
  { q"-Vh,8h  
  typedef T1 & result; FE06,i\{  
} ; ~0vNs2D,S  
template < typename T > &3*r-9BZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R!rMrWX  
  { TdoH(( nY  
  return (T & )r; Fo]]j=  
} i-x /h -  
template < typename T1, typename T2 > O [=W%2I!i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zh?n;n}  
  { M@0S*[O{"  
  return (T1 & )r1; q"LT8nD\  
} t V7{j'If  
} ; g~OG~g@  
zS?DXE  
template <> 5)w;0{X!P  
class holder < 2 > 4U[X-AIY&  
  { aCBq}Xcn  
public : 0s.4]Zg>5  
template < typename T > m# ^).+  
  struct result_1 ldG$hk'  
  { w *o _s  
  typedef T & result; t"6u  
} ; AP?m,nd6  
template < typename T1, typename T2 > ?W&ajH_T  
  struct result_2 e"2x!(&n(  
  { u5,vchZ  
  typedef T2 & result; d-]!aFj|U  
} ; b_@bS<wsF}  
template < typename T > F<,"{L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t 9_&n.z  
  { CY)[{r  
  return (T & )r; fl*49-d  
} Ba n^wX  
template < typename T1, typename T2 > =1mIk0H`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3LVL5y7|  
  { &2W`dEv]?  
  return (T2 & )r2; }BCxAwD4  
} n$"B F\eM  
} ; !,*Uvs@b  
_Aw-{HE'  
1mx;b)4t  
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> >。 @9MrTP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EFs\zWF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <Oj'0NK-  
?j} Fxr  
return l(i, j) = r(i, j); oMN Qv%U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e#?rK=C?9  
X-%91z:o58  
  return ( int & )i; C7Hgzc|U  
  return ( int & )j; "l6Ob  
最后执行i = j; CO SQ  
可见,参数被正确的选择了。 Z0Qh7xWve  
q4u-mM7#7  
_6 yrd.H  
Ude)$PAe%  
P;e@<O  
八. 中期总结 {d,^tG}  
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: Km0P)Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  /?6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;7!u(XzN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T{ /\q 5  
'Ub\8<HfJU  
E^m2:J]G  
(DTkK5/%  
IPnx5#eB  
LeMo")dk\  
九. 简化 jL~. =QD  
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。 8;Df/ %  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rVnolA*%  
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: $`/F5R!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jt&rOPL7  
  +-*/&|^等 4n.EA,:g:(  
2. 返回引用。 Qexv_:C  
  =,各种复合赋值等 cA+O]",}  
3. 返回固定类型。 }4xz,oN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $ 2k9gO  
4. 原样返回。 ~"vRH  
  operator, @]%c UjQ  
5. 返回解引用的类型。 =,LhMy  
  operator*(单目) `Zz;[<*<  
6. 返回地址。 O,7*dniH  
  operator&(单目) H=_k|#/  
7. 下表访问返回类型。 Bj\oo+L/  
  operator[] /f,*|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g U v`G  
  operator<<和operator>> HQ3kxOT  
*lp{,  
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。 PvS\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1?T^jcny:M  
{+|Em(M  
template < typename Left > `~ R%}ID  
struct value_return M{U7yE6*j*  
  { M Y>o8A  
template < typename T > u-~?ylh  
  struct result_1 X1lL@`r.5  
  { K]Q1VfeL=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eHI7= [h  
} ; Jgf= yri  
gz"I=9  
template < typename T1, typename T2 > JA^Y:@<{/  
  struct result_2 =tfS@o/n  
  { `T$CUlt6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4031~A8  
} ; mybjcsV4  
} ; ZCCwx71j  
FtxmCIVIV~  
bA3pDt).p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \g\,  
8 @4)p.{5I  
下面我们来剥离functor中的operator() *'ex>4^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5TcirVO82  
+J%9%DqF  
return l(t) op r(t) -$_h]x* W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WiclG8l  
return op l(t) 8{J{)gF  
return op l(t1, t2) G+f@m,  
return l(t) op VtC1TZ3-7  
return l(t1, t2) op ;/.XAxkFL  
return l(t)[r(t)] AP_2.V=Sn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  k/}E(_e  
POc-`]6 <F  
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: EU-=\Y  
单目: return f(l(t), r(t)); TZ%u;tBH:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iMr/i?`i  
双目: return f(l(t)); L&SlUXyt.c  
return f(l(t1, t2));  -!z,t7!  
下面就是f的实现,以operator/为例 :g=z}7!s  
Ym "Nj  
struct meta_divide X'h J&-[P  
  { <eG8xC  
template < typename T1, typename T2 > *%xmCP J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X3;|h93.a  
  { or1D 6 *'  
  return t1 / t2; &B5@\Hd;  
} ~T<o?98  
} ; y%x2  
^3  '7  
这个工作可以让宏来做: 4zM$I  
?Wm.'S'to  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?-IjaDC}  
template < typename T1, typename T2 > \ L|[ 0&u!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gdf*x<T1  
以后可以直接用 %rZJ#p[e)=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l~V^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 F2$Z4%x#  
(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。。。) #x;i R8^  
3mnq=.<(w  
?1u2P$d  
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 ]MXeWS(  
Z6I^HG{:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SMdQ,n1]  
class unary_op : public Rettype amK.H"  
  { Fn~?YN  
    Left l; ^s&1,  
public : 2_]"9d4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  XVKR}I  
HO(9 )sK  
template < typename T > P}+-))J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8}kY^"*&X  
      { I?mU_^no  
      return FuncType::execute(l(t)); {]w @s7E  
    } =c,m)\u/8  
|tU4(hC  
    template < typename T1, typename T2 > J `8bh~7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vpGeG  
      { 3,cZ*4('d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lJloa'%v9  
    } iCYo?>  
} ; ^Pk-<b4}  
GX+oA]  
 D|[~Py  
同样还可以申明一个binary_op KC-q]  
*VF UC:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |-c)OS3#D  
class binary_op : public Rettype /~Q2SrYH  
  { yI 6AafS~  
    Left l; W c"f  
Right r; 'bpx  
public : SBY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gL+8fX2G6  
\*0ow`|K  
template < typename T > PKhH0O\_U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jz_\B(m9%  
      { 'K=n}}&:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \)?[1b&[_  
    } \?_eQKiZ3  
K 5SHt'P  
    template < typename T1, typename T2 > d&x1uso%L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U[b $VZ}  
      { /pvR-Id|6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bF'^eR  
    } C"I:^&sL  
} ; 8Ilg[Drj*  
iv*Ft.1t  
sILkTzs w  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 S/? KC^JP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2V0gj /&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) IG1+_-H:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ! `yg bI.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3rEBG0cf]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 c:Tw.WA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FbVdqO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  'mz _JM  
下面是修改过的unary_op u:Q_XXT5  
S"iz fQ@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UGNFWZ c  
class unary_op {]aB3  
  { &n.7~C]R  
Left l; [WDtr8L  
  AKVll  
public : gu[3L  
h^h!OQKQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |RBgJkS;8  
.6yC' 3~;o  
template < typename T > dHnR)[?e  
  struct result_1 ON{&-  
  { ceDe!Iu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H=OKm  
} ;  xA DjQ%B  
.R/`Y)4  
template < typename T1, typename T2 > |@]`" k  
  struct result_2 }%B^Vl%ZZ  
  { ~G!>2 +L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F)mlCGv:R  
} ; X0Q};,  
_ 13M  
template < typename T1, typename T2 > URbu=U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DS,"^K  
  { }5Yd:%u5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jFBLElE  
} 'OKDB7Ni  
5gV%jQgkC  
template < typename T > |0vV?f$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UwuDs2 t  
  { _VFxzM9f  
  return OpClass::execute(lt(t)); -z]v"gF?Px  
} o7N3:)  
J;pn5k~3  
} ; K4Mv\!Q<8  
~ l~ai>/  
L3^WI( 8m  
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 DW ^E46k)A  
好啦,现在才真正完美了。  SrPZ^NF  
现在在picker里面就可以这么添加了: -MrEJ  
0#~e KF y  
template < typename Right > uUXvBA?l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9S ~!!7oj  
  { kK]JN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }v[*V   
} z\Vu`Y z  
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。 ^zPa^lo-  
85U')LY  
-AUdBG  
{O-,JCq/  
aZGX`;3  
十. bind w,(e,8#:  
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。 )K2,h5zU  
先来分析一下一段例子 F0O"rN{  
2)DrZI  
+;7Rz_.6f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4-@D`,3L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z `FqC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m&xyw9a  
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。 Ti`H?9t  
我们来写个简单的。 ` V}e$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RI_:~^nO{r  
对于函数对象类的版本: |EuWzhNAO  
Ur`Ri?  
template < typename Func > ob=GB71j55  
struct functor_trait f!;4 -.p`  
  { *Z"9QX  
typedef typename Func::result_type result_type; W-9^Ncp  
} ; 0;,4.hsh  
对于无参数函数的版本: <^?64  
rWKc,A[  
template < typename Ret > Zi47)8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > = 8F/]8_  
  { @[M5$,"  
typedef Ret result_type; &]gw[ `  
} ; 1df }gG  
对于单参数函数的版本: +$Q33@F5l  
J,ZvaF  
template < typename Ret, typename V1 > KN>U6=WN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \(Uw.ri  
  { Ky33h 0TX  
typedef Ret result_type; z}v6!u|iZu  
} ; Mq!03q6  
对于双参数函数的版本: Y_n^6 ;  
d&n&_>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f6x}M9xS%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]J\tosTi  
  { (Hqy^EOZ  
typedef Ret result_type; V3&_ST  
} ; YNCQPN\v`1  
等等。。。 fMaUIJ:Q9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]YcM45xg  
Ie(vTP1Cj  
template < typename Func > VmM?KlC  
struct func_return oTj9/r  
  { AyZL(  
template < typename T > P#5&D*`}h  
  struct result_1 F+r3~T%  
  { zCxr]md  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {S4^;Va1  
} ; eyK=F:GO  
3*9<JHu  
template < typename T1, typename T2 > :K{!@=o  
  struct result_2 =ja(;uC  
  { tPh``o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i;!#:JX  
} ; yD|He*$S  
} ; W|_^Oe<  
4%/iu)nx  
Z6%Hhk[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IM:*uv  
.[Ezg(U}ze  
template < typename Func, typename aPicker > .c~`{j}  
class binder_1 Z'EX q.hk  
  { ]F[ V6`H  
Func fn; ;E0Xn-o_  
aPicker pk;  S^;D\6(r  
public : A;E7~qOG  
Qzbelt@Wx  
template < typename T > !"{+|heU9p  
  struct result_1 p3Uus''V4  
  { 71i".1l{K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cTf/B=yMi  
} ; 6|*em4  
gZQ,br*  
template < typename T1, typename T2 > 5(kRFb'31F  
  struct result_2 aKdi  
  { umV5Y`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,gHgb  
} ; L7i^?40  
l!z0lh- J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X2PQL"`  
86(8p_&zC  
template < typename T > 0^htwec!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,<]X0;~oB  
  { z>HeM Mei  
  return fn(pk(t)); N- E)b  
} Dg]( ?^  
template < typename T1, typename T2 > %j9'HtjEa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r9@4-U7v&  
  { xB=~3  
  return fn(pk(t1, t2)); ~$7fU  
} <{U "0jY!9  
} ; h?H:r <  
G  @ib  
J}IHQZS  
一目了然不是么? lqPzDdC^>  
最后实现bind mup<%@7m  
(vHB`@x  
;<qv-$P  
template < typename Func, typename aPicker > RM2<%$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 871taL=  
  { J{Fu8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r|[uR$|Y  
} (xnXM}M&2Y  
e-vwve  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tjw4.L<r  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'yG9Rt  
fv?vO2nj  
十一. phoenix ^Y"c1f2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `em}vdY  
=1' / ?  
for_each(v.begin(), v.end(), C^>txui8  
( 5AV5`<r.  
do_ P~Cx#`#(V  
[ ~4YU  
  cout << _1 <<   " , "  f,utA3[  
] vMOI&_[\z  
.while_( -- _1), <4!SQgL  
cout << var( " \n " ) Z["[^=EP  
) JY4sB8  
); H4#|f n  
f>d aK9$(  
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: V> K sbPqR  
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 sBozz#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /Q Xq<NG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vvEr}G  
EMy Med_  
$`L!2  
template < typename Cond, typename Actor > *z-Mr~ V  
class do_while `/en&l  
  { -X#Zn>#  
Cond cd; =bt/2 nPV  
Actor act; {ir8n731p  
public : Ys8p,.OMs  
template < typename T > z:C VzK,  
  struct result_1 u_+64c_7  
  { FM\yf ]'  
  typedef int result_type; Qs(WyP#  
} ; Un{hI`3]  
yEm[C(gZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^_dYE]t  
d;GF<bz  
template < typename T > iY @MnnX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nqX)+{wAXe  
  { nSWW^ ;  
  do 3\J-=U  
    { @k_xA-a  
  act(t); 1_}* aQ  
  } C(( 7  
  while (cd(t)); sB|>\O#-  
  return   0 ; rVU::C+-  
} U&W{;myt  
} ; y_bb//IAG  
o#wDA0T  
6ybpPls  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SF?Ublc!   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [UqJ3@>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 L`v7|!X  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *aKT&5Ch-  
下面就是产生这个functor的类: g]B! 29M  
0<3)K[m~H  
|)4Fe/!cJ  
template < typename Actor > R2uekpP  
class do_while_actor >>}4b2U  
  { <3aiS?i.h  
Actor act; wvH=4TT=w"  
public : nt$V H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m0I/X$-Cl5  
\4;}S&`k  
template < typename Cond > G$b*N4yR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TiiMX  
} ; +:@lde]/p  
GabY xYK  
9d7`R'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F' eV%g  
最后,是那个do_ mj\]oWS7d  
!RX7TYf  
G[34:J  
class do_while_invoker ~N{ 7  
  { Ko6>h  
public : {.vU;  
template < typename Actor > ~j}7Fre  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !j"r}c`  
  { EJF*_<f9O  
  return do_while_actor < Actor > (act); U Ke!zI  
} 3yT7;~vPj  
} do_; tPDd~fOk  
_T,X z_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? udCum4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P.G`ED|K!Y  
最后来说说怎么处理break和continue ,Mt/*^|  
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。 ~zEBJgeyh  
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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