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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =`oCLsz=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @}u*|P*  
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, gT{Q#C2Baw  
FW;?s+Uyx  
>{n,L6_ t  
:1Xz4wkWS*  
  class filler q CC.^8  
  { ah$b [\#C  
public : lWk>z; d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #<"~~2?  
} ; w>&aEv/f  
m,_Z6=I:  
G^|:N[>B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: CT <7mi!  
VR8-&N  
&ee~p&S,>  
<]t%8GB2V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z]y.W`i   
wo{gG?B  
|Pax=oJ\M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vkV0On  
F`W?II?  
nsC3  
,.8KN<A2]'  
二. 战前分析 :uS\3toj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l}|%5.5-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Y;M|D'y+  
[#vH'y  
<8&au(I,vB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h 0Q5-EA  
  /* --------------------------------------------- */ `:KY\  
vector < int *> vp( 10 ); /& {A!.;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kd(8I_i@  
/* --------------------------------------------- */ %3-y[f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '3fu  
/* --------------------------------------------- */ %JBz5G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V!A~K   
  /* --------------------------------------------- */ bl;1i@Z*M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ql{ OETn#  
/* --------------------------------------------- */ #&aqKV Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '[:D$q;  
UKvWJnz  
}@+0/W?\.  
lT?v^\(H  
看了之后,我们可以思考一些问题: CYP q#rd  
1._1, _2是什么? <{cQM$ #  
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。 E6ElNgL  
2._1 = 1是在做什么? Ya"a`ozq  
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。 WX?IYQ+  
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。 PiIpnoM  
"ne?P9'hF  
a~}OZ&PG  
三. 动工 l<LI7Z]A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +gtbcF@rx  
24*XL,  
.j0$J\:i  
*zvx$yJ?  
template < typename T > "(~^w=d:$  
class assignment WlC:l  
  { kfY}S  
T value; K`zdc`/  
public : Fj3a.'  
assignment( const T & v) : value(v) {} q ^N7 I@Y  
template < typename T2 > SsDmoEeB[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MaQqs=  
} ; 7WS p($  
k)=s>&hl  
K;H&n1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oQVgyj.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H3=qe I  
s$`0yGmQ  
eJX9_6m-  
aSQ#k;T[  
  class holder ~4Fvy'  
  { |3"KK  
public : %pL''R9VF  
template < typename T > :{l_FY436  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Jk n>S#SZ  
  { 3~ {:`[0Q  
  return assignment < T > (t); j>"@,B g*  
} V6X 0^g  
} ; xOmi\VbM  
3,qr-g|;jM  
oAeUvmh  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }(73Syl#  
z$. 88 ^  
  static holder _1; n 0L^e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =X:Y,?  
'_FsvHQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E]-/Zbvdv  
而不用手动写一个函数对象。 jm/`iXnMf  
uHzU-FZ|B  
<`r>h  
yWo; a  
四. 问题分析 {cVEmvE8  
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。 "@0]G<H  
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。 ?IT*: A] E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B[?Ng}<g`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7~.9=I'A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y766; X:J  
F{;((VboN  
五. 问题1:一致性 je=a/Y=%U{  
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?| >_T-u<E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )1`0PJoHE  
R$[vm6T?  
struct holder $B5aje}i  
  { J}K$(;:  
  // -X2Buz8  
  template < typename T > M!D3}JRm  
T &   operator ()( const T & r) const T}v4*O.,  
  { !wh8'X*  
  return (T & )r; 'e'cb>GnA  
} Cj lk  
} ; ;+ hH  
JOeeU8C  
这样的话assignment也必须相应改动: M&9+6e'-F  
6q.Uhe_B  
template < typename Left, typename Right > _g"<UV*H  
class assignment FP4P|kl/9'  
  { z[qDkL  
Left l; {8bSB.?R  
Right r; a~y'RyA  
public : ^WWQI+pk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TJXT-\Vk  
template < typename T2 > 07{)?1cod4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5vnrA'BhBU  
} ; ?)d~cJ  
gT6jYQ  
同时,holder的operator=也需要改动: m#\ dSl}  
(V2fRv  
template < typename T > JYHl,HH#z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _L=h0H l  
  { @_}P-h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d<P\&!R(  
} V1B5w_^>h'  
mxdr,Idx  
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。 89(Q1R ?:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sdw(R#GE  
IyG}H}  
return l(rhs) = r; *VxgARIL  
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。 3AN/ H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U z>+2m(  
fVpMx4&F   
template < typename Tp > oe-\ozJ0  
class constant_t 3L}A3de'  
  { a<bwzX|.  
  const Tp t; svH !1 b  
public : B:'US&6Lf'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VRB;$  
template < typename T > pIqeXY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q*~]h;6\{d  
  { nZYBE030  
  return t; ^^D0^k!R  
} XU(eEnmo m  
} ; ER.}CM6{[  
O3kA;[f;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BLD gt~h#  
下面就可以修改holder的operator=了 =Jb>x#Y  
RPRBmb940  
template < typename T > &^Q/,H~S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E hMNap}5"  
  { DN:EB @  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;uP:"k  
} *gWwALGo5  
wI/iuc  
同时也要修改assignment的operator() YNi.SXH  
G" "ZI$`  
template < typename T2 > <7jW _R@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -nV9:opD  
现在代码看起来就很一致了。 pZy~1L  
-(H0>Ap  
六. 问题2:链式操作 9x =Y^',5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KPUV@eQ,  
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。 $~T4hv :  
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。 R4:b{)=O  
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。 CzrC%xy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (n_/`dP  
92oFlEJ  
template < typename T > \,0oX!<YY  
struct result_1 --BW9]FW  
  { 1bwOm hkS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aK^q_ghh[  
} ; R0*|Lo$6  
uoh7Sz5!^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: tc_3sC7jN  
6(-N FnT  
template < typename T > 63IM]J  
struct   ref Cq~dp/V  
  { Wmv#:U  
typedef T & reference; Ml-6OvQ7g  
} ; uW %#  
template < typename T > S{T >}'y  
struct   ref < T &> ~*];pV]A[  
  { 7;@]t^d=$  
typedef T & reference; j^RmrOg ,  
} ; dioGAai'  
sc#qwQ#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 19%i mf  
E|shs=I  
template < typename T > ")p\q:z6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ('+d.F[109  
  { kvu)y`  
  return l(t) = r(t); S)"Jf?  
} ) Hr`M B  
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。 mgU<htMr1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7D_=  
b4Ekqas  
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 +k R4E23:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -"9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :e+jU5;]3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C~exi[3  
最后的布局是: :NTO03F7v  
                Add C\hM =%  
              /   \ &_8 947  
            Divide   5 {R{=+2K!|k  
            /   \ a(ZcmYzXU  
          _1     3 w5 Li&m  
似乎一切都解决了?不。 gbD KE{  
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。 H3oFORh  
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。 pT6$DB#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :\_ 5oVb  
Zx>=tx}  
template < typename Right > ti,d&c_7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <9b &<K:  
Right & rt) const W\V.r$? v  
  { hOK8(U0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }c:M^Ff  
} @IZnFHN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7F.4Ga;  
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。 |k00Z+O(  
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。 %J-GKpo/S  
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。 -$Ih@2"6  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }Ou}+^Bc  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  /G`]=@~  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8H`[*|{'  
MiX43Pk]  
template < class Action > RT8 ?7xFc  
class picker : public Action w&.a QGR#  
  { -trkA'ewZ  
public : a$fnh3j[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Vi|#@tC'  
  // all the operator overloaded wb ;xRP"w  
} ; j5h-dK  
K:WDl;8 (d  
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。 a,o*=r  
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: DVeE1Q  
o5)<$P43  
template < typename Right > f%8C!W]Dm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {K!)Ss  
  { HK% 7g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )LCHy^'  
} ]I6  J7A[  
Zb#u0Tq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BFt> 9x]T  
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。 ` G kX  
6wg^FD_Q  
template < typename T >   struct picker_maker dD@(z: 5M\  
  { HE\K@3-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?r!o~|9|  
} ; DW3G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^kSqsT"  
  { K.yb ^dg5  
typedef picker < T > result; -7|H}!DFT  
} ; |&4/n6;P$0  
Y\hBd$lQ~  
下面总的结构就有了: [.}oyz; }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。 7mfS*aCb  
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。 ,iwp,=h=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >5 BJ3Hf  
至此链式操作完美实现。 o<!?7g{  
-%4,@ x`  
a09<!0Rp  
七. 问题3 3=;<$+I6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k|f4Cf,  
\.}c9*)  
template < typename T1, typename T2 > *gz{.)W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e8 b:)"R  
  { a-J.B.A$Z/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S5EK~#-L[  
} |vzl. ^"-  
L{Vqh0QD&  
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: Jfl!#UAD|n  
rQ snhv  
template < typename T1, typename T2 > eJ81-!)  
struct result_2 '/%H3A#L  
  { J4U1t2@)9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wwcBsJ1{  
} ; l}M!8:UzU  
_u9Jxw?F@Y  
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? kg\ >k2h  
这个差事就留给了holder自己。 E&:,oG2M  
    @`Su0W+.  
)}O8?d`  
template < int Order > *}W_+qo"  
class holder; 6;5Ss?ep  
template <> 13/]DF,S"^  
class holder < 1 > jZr q{Z<  
  { B4 }bVjs  
public : ~4cC/"q$X  
template < typename T > '@P^0+B!(.  
  struct result_1 K!l5coM  
  { .(2ik5A%9  
  typedef T & result; ,~W|]/b<q  
} ; ^sWT:BDh  
template < typename T1, typename T2 > Pg7Yp2)Oli  
  struct result_2 0#^v{DC  
  { QkC(uS  
  typedef T1 & result; 9=2$8JN=(l  
} ; X!g#T9kG  
template < typename T > |$_sX9\`?|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D. XvG_  
  { QP J4~  
  return (T & )r; VVOd]2{  
} FaJ&GOM,  
template < typename T1, typename T2 > u,4eCxYE$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3=ymm^  
  { jo@J}`\Zt  
  return (T1 & )r1; <Q?F?.^e  
} >[*qf9$  
} ; _:27]K:  
{Y9q[D'g.  
template <> ,zY$8y]  
class holder < 2 > "snw4if  
  { wj0\$NQ=x  
public : ]z9=}=If  
template < typename T > h.t-`k7  
  struct result_1 PwLZkr@4^  
  { P";'jVcR  
  typedef T & result; 5XB H$&Td  
} ; }vM("v|M  
template < typename T1, typename T2 > o " #\ >  
  struct result_2 Q'0d~6n&{  
  { ^J;bso`  
  typedef T2 & result; d>C$+v>  
} ; ,nm*q#R,0  
template < typename T > _5N]B|cO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3$9W%3  
  { sLAQE64\"  
  return (T & )r; /I0%Z+`=  
} Y0 -n\|  
template < typename T1, typename T2 > Jg| XH L)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k\GcHI-  
  { e**qF=HCw  
  return (T2 & )r2; oM`0y@QCf  
} "a U aotx  
} ; 6~w@PRy  
9;-p'C  
6V01F8&w  
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> >。 B_m8{44zM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^ (zYzd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !d0kV,F:  
V33T+P~j  
return l(i, j) = r(i, j); WEi2=3dV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pg)WKbV  
:&9s,l   
  return ( int & )i; ^3L0w}#  
  return ( int & )j; [E juUElr  
最后执行i = j; Z}Ft:7   
可见,参数被正确的选择了。 VS8Rx.?  
&FN.:_E  
wEvVL  
b B3powy9  
y/ ef>ZZ  
八. 中期总结 @QPz #-  
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: `&ckZiq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7\Y0z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _.Uh)-yR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Cd}<a?m,  
mSh[}%swj  
PBTnIU  
6zuTQ^pz  
x)O!["'"  
JO6)-U$7UG  
九. 简化 N~zdWnSZ@G  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UJ')I`zuI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @O^6&\s>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: R|87%&6']  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a'yK~;+_9  
  +-*/&|^等 @>Km_Ax  
2. 返回引用。 h^(* Tv-!  
  =,各种复合赋值等 aNspMJ  
3. 返回固定类型。 PmEsN&YP]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >$/>#e~  
4. 原样返回。 fdi\hg^x  
  operator, Sp]0c[37R  
5. 返回解引用的类型。 uo%)1NS!  
  operator*(单目) " C Qa.%  
6. 返回地址。 ['tY4$L(  
  operator&(单目) nV/G8SeI  
7. 下表访问返回类型。 IDriGZZ<)6  
  operator[] #r~# I}U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h(u8&MHx  
  operator<<和operator>> ~H<6gN<j(.  
~/iKh1 1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 b&N'C9/8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LxSpctiNx  
9ZsVy  
template < typename Left > fW1CFRHH  
struct value_return J$w<$5UY  
  { 8COGsWK  
template < typename T > CXx*_@}MU  
  struct result_1 o&)8o5  
  { .|>3k'<l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t: ;Pj9  
} ; 2,b(,3{`4:  
Ma']?Rb`  
template < typename T1, typename T2 > $$;M^WV^?.  
  struct result_2 vDhh>x(  
  { .K2qXw"S#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q}K"24`=  
} ; b)5uf'?-  
} ; UapC"XYJ  
x$.^"l-vX  
J~ zUp(>K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iDz++VNV  
l<LP&  
下面我们来剥离functor中的operator() *-=(Q`3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ls$D$/:q?  
l \!fj#  
return l(t) op r(t) /h H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )D5"ap]fX  
return op l(t) t?-n*9,#S  
return op l(t1, t2) =9boya,>  
return l(t) op 0$)>D==  
return l(t1, t2) op vkx7paY_  
return l(t)[r(t)] v6M6>&RR|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nn:.nU|I  
r4XK{KHn  
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: JPc+rfF  
单目: return f(l(t), r(t)); *yt=_Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mAj?>;R2$2  
双目: return f(l(t)); 3G)#5 Lf<  
return f(l(t1, t2)); L_uVL#To  
下面就是f的实现,以operator/为例 U9:zVy  
Jr ,;>   
struct meta_divide 6xe*E[#k\  
  { a LroD$#  
template < typename T1, typename T2 > .9on@S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ['X]R:3h  
  { Pmr5S4Ka  
  return t1 / t2; pMx*F@&nU  
} b8`)y<7  
} ; 'RQ+g}|Ba!  
j^j1  
这个工作可以让宏来做: 3nIU1e  
e#L8X {f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \Xt7`I<  
template < typename T1, typename T2 > \ 6y%qVx#!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UqFO|r"M  
以后可以直接用 55nlg>j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B4c]}r+  
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 d6?j`~[7#-  
(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。。。) }{K) 4M  
b,l$1{  
-[4T  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Ga-k  
k2omJ$?v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V%7WUq  
class unary_op : public Rettype ?mwt~_s9  
  { DbBcQ%  
    Left l; o lR?n(v  
public : )0.kv2o.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \+oQd=K@  
'1P2$#  
template < typename T > 4x=v?g&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fa jGZyd0:  
      { >a!/QMh  
      return FuncType::execute(l(t)); m)ky*"(  
    } Q Uwd [  
vjbASFF0=  
    template < typename T1, typename T2 > 9tU]`f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oA7tE u   
      { }Sm(]y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SB;&GHq"n  
    } |IeTqEu9  
} ; 7X`g,b!  
WrnrFz  
p,EQ#Ik  
同样还可以申明一个binary_op CmP9Q2  
i^/T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =m]v8`g  
class binary_op : public Rettype )nC]5MXU  
  { 9@SC}AF.  
    Left l; WA<v9#m  
Right r; ?(@ 7r_j  
public : <O(4TO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bbDZ#DK"  
>2Y=*K,:  
template < typename T > !4ocZmj\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6iry6wcHm  
      { z 4e7PW|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w49t9~  
    } lB8-Z ow  
iOf<$f  
    template < typename T1, typename T2 > CQc+#nRe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =eq[:K<6  
      { H9Gh>u]}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pN, u`[  
    } G~]Uk*M q  
} ; `_6C {<O  
^7`BP%6  
.y'>[  
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 (fhb0i-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "syI#U{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _f7 9wx\B  
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。 Ky`qskvu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `{8K.(])s!  
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。。。 ;gD})@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p . %]Q*8  
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) HRpte=`q  
下面是修改过的unary_op S0$8@"~=  
ufj,T7g^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g/4[N{Xf  
class unary_op \-E^lIVF  
  { -$\y_?}  
Left l; OU E (I3_  
  R- X5K-  
public : UB@Rs|)  
+tB=OwU%0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pR<`H'  
cUk7i`M;6  
template < typename T > *9 {PEx  
  struct result_1 $yP*jO4i  
  { eNh39er  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4>YR{  
} ; j\yjc/m  
.Cv6kgB@c  
template < typename T1, typename T2 > %64 )(z  
  struct result_2 I]|Pq  
  { e v}S+!|U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PJ')R:e,  
} ; J[&@PUy  
a9e>iU  
template < typename T1, typename T2 > T}Tp$.gB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hw uiu*  
  { sQ3 [<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y G~?MEh{  
} O ;Rqv  
]2A^1Del  
template < typename T > Ng&%o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m[osg< CR_  
  { qw301]y  
  return OpClass::execute(lt(t)); c2SO3g\"i  
} `?H]h"{7Q  
t|?ez4/{z  
} ; |T /ZL!  
iO{hA  
PN%zIkbo  
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 sfH_5 #w  
好啦,现在才真正完美了。 r+!YI k  
现在在picker里面就可以这么添加了: D>r&}6<  
Jumgb  
template < typename Right > &, vcJ{.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G&SB-  
  { H H)!_(SA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8$cLG*=h4  
} hF?1y`20  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _RYxD"m y  
wo}H'Q}Hj  
5<k"K^0QS  
3yme1Mb  
Mexk~z A^  
十. bind ' {OgN}'{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 E`JI>7  
先来分析一下一段例子 @s>Czm5  
# +>oZWVc  
iXkF1r]i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;V_e>TyG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PQt")[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NX.6px17  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  ~NgA  
我们来写个简单的。 }Bh8=F3O Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (#c*M?g3  
对于函数对象类的版本: )m+W j  
2DrM3ZU8  
template < typename Func > FXCMR\BsQ  
struct functor_trait 5~U/   
  { +/7?HGf  
typedef typename Func::result_type result_type; hag$GX'2k  
} ; ,KZ~?3$yj  
对于无参数函数的版本: 5I;&mW`1,`  
UgRiIQMq.  
template < typename Ret > g =hg%gRy"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e]aDP 1n3t  
  { *R,5h2;  
typedef Ret result_type; 7+cO_3AB  
} ; E~T-=ocKE  
对于单参数函数的版本: \K{ z  
]q[D>6_  
template < typename Ret, typename V1 > 1\m[$Gs:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (m}'4et~L  
  { <=&`ZH   
typedef Ret result_type; {WS;dX4  
} ; jd"@t*ZV  
对于双参数函数的版本: L{\8!51L  
~P qM]^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q\vpqE! 9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e{H=dIa+  
  { {fM'6;ak  
typedef Ret result_type; n&/ `  
} ; Lb-OsKU  
等等。。。 `RW HN/U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6_;icpN]  
Vp\,CuQ  
template < typename Func > A{zN | S[  
struct func_return 6|=f$a  
  { Rv>-4@fMJ  
template < typename T > =XQ%t @z0  
  struct result_1 ,qwuLBW  
  { y Pp9\[+^j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ix}sK"}[n  
} ; o/)h"i0P  
>'$Mp<  
template < typename T1, typename T2 > u#~RkY7s  
  struct result_2 :OZrH<SW  
  { pki%vRY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fOrH$?  
} ; :-Z2:/P  
} ; gJ{)-\  
Z{d^-  
j (d~aqW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Zi i   
}.(B}/$u  
template < typename Func, typename aPicker > o|:b;\)b  
class binder_1 *^4"5X@  
  { :Yl-w-oe  
Func fn; _VN?#J)o  
aPicker pk; A)!*]o>U  
public : @.l@\4m  
ITBE|b  
template < typename T > G` A4|+W"  
  struct result_1 RqrdAkg  
  { d0ks G$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p6@)-2^  
} ; %> eiAB_b  
4$<JHo @.  
template < typename T1, typename T2 > f}e`XA?  
  struct result_2 SnfYT)Ph  
  { 7$=In K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  kJ}`V  
} ; u#.2w)!D  
GVn!O1jio  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n>YKa)|W`  
oPM96 (  
template < typename T > 3pKQ$\u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D,feF9  
  { =,M5KDk`  
  return fn(pk(t)); :I#V.  
} .q>iXE_c  
template < typename T1, typename T2 > tD)J*]G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T~e.PP  
  { ,z jv7$L  
  return fn(pk(t1, t2)); N6:`/f+A>T  
} l f, 5w  
} ; 4hj|cCrO  
0H:X3y+  
;Y, y4{H3  
一目了然不是么? W<g1<z\f  
最后实现bind M= (u]%\  
;V!D :5U  
Dd|VMW=  
template < typename Func, typename aPicker > &D<yX~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x%B%f`]8  
  { eR>oq,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %N._w!N<5n  
} `a/`,N  
'w aaw_>b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Pq$n5fZC !  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 SXh-A1t  
>t+P(*u  
十一. phoenix ccxNbU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~} ~4  
flx(HJK  
for_each(v.begin(), v.end(), SpBy3wd  
( -~w'Xo#  
do_ ;_=&-mz  
[ 2=}FBA,2  
  cout << _1 <<   " , " 4xj4=C~i  
] *-X[u:  
.while_( -- _1), c71y'hnT  
cout << var( " \n " ) ckn(`I  
) uxz^/Gk  
); L~3Pm%{@A  
Q!3_$<5<E>  
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[J8!u2Xp  
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  M6TD"-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /$m;y[[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9gIrt 6  
yhJ@(tu.Gd  
!,PWb3S  
template < typename Cond, typename Actor > eO1lnO|  
class do_while /9X7A;O  
  { wd6owr  
Cond cd; zuCSj~  
Actor act; '+ ?X  
public : \M-OC5fQv  
template < typename T > jEwIn1  
  struct result_1 2<3K3uz  
  { Wp,R ^d  
  typedef int result_type; wIgS3K  
} ; KPki}'GO  
p ll)Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X>^fEQq"  
Vvo 7C!$z  
template < typename T > dr"1s-D4IQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fqd^9wl>P6  
  { '"Nr,vQo  
  do ^J{:x  
    { pfPz8L.7  
  act(t); Wn6Sn{8W{  
  } &5;"#:ORcK  
  while (cd(t)); k3|Z7eW}[  
  return   0 ; ?]5qr?W%  
} 4ppz,L,4  
} ; \<K5ZIWV  
SX#&5Ka/  
@F>D+=hS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D+c>F5  
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。 p4QU9DF  
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。 A}w/OA97RO  
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。 3c%caK  
下面就是产生这个functor的类: |BYRe1l6l  
QWU-m{@~&  
'fW-Y!k%  
template < typename Actor > xx $cnG  
class do_while_actor @+DX.9  
  { bd`P0f?  
Actor act; )PZT4jTt  
public : A(XKyEx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Xc.`-J~Il  
0}9h]X'  
template < typename Cond > d5-qZ{W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m+9#5a-  
} ; 7:~_D7n  
,u m|1dh  
?cZlN !  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2zpr~cB=  
最后,是那个do_ 8k79&|  
W3RT{\  
JS77M-Ac  
class do_while_invoker R-Sym8c  
  { 5-M-X#(  
public : X?Au/  
template < typename Actor > /RF7j;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nFn5v'g  
  { N21smC}  
  return do_while_actor < Actor > (act); )e{}V\;q  
} mc3"`+o  
} do_; 4P0}+  
Hv, LS ;W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ] R*A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j.YA 2mr  
最后来说说怎么处理break和continue 28nFRr  
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。 @ |r{;'  
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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