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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2%/F`_XbP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L5hF-Ek! 3  
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, )Rr6@o  
?Ld),A/c  
Rsx6vF8]5  
g5BL"Dn  
  class filler o!xCM:+J  
  { qw+ 7.h#V  
public : @= <{_p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V .Kjcy  
} ; o*T?f)_[p  
F"Dr(V  
:GvC#2 p  
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: COi15( G2  
-=-^rQx9  
5N9Cd[4  
l4gH]!/@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 33` bKKO}  
VnuG^)S  
>A )Sl'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "t2T*'j{  
c{ 'Z.mut  
Dw=L]i :0v  
cg )(L;  
二. 战前分析 IO7z}![V;  
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。 ;apLMMsWC  
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 c[J 2;"SP  
W *0!Z:?  
U/c+j{=~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y^r'4zN'  
  /* --------------------------------------------- */ c| %5SA  
vector < int *> vp( 10 ); azZ|T{S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /@"mQx~[q  
/* --------------------------------------------- */ Rd(8j+Q?ps  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "'B DVxp'w  
/* --------------------------------------------- */ ~ESw* 6s9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); + s}!+I8 P  
  /* --------------------------------------------- */ OL1xxzo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nA Nl9;G  
/* --------------------------------------------- */ /A5=L<T6F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~vP_c(8f  
padV|hF3(e  
.0nT*LF  
oVqx)@$K  
看了之后,我们可以思考一些问题: QAI=nrlp  
1._1, _2是什么? hgZvti  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W'Gh:73'}  
2._1 = 1是在做什么? !yg &zzP*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 uWGp>;meO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :WH{wm|  
QVn2`hr  
F_u ?.6e]  
三. 动工 lBn<\Y!^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E; yr46  
C&F% j.<  
DN8I[5O  
uP7|#>1%  
template < typename T > 7|Vpk&.>  
class assignment %AV3eqghCg  
  { Y&VypZ"G>  
T value; PazWMmI  
public : qZQm*q(jM  
assignment( const T & v) : value(v) {} I9TNUZq('  
template < typename T2 >  :A#'8xE/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?,v@H$)3_  
} ; "6e3Mj\  
aorL,l  
tIA)LF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KJn 3&7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u 'ng'j'  
qvsfU*wo?  
j%vxCs>  
'o_ RC{k2"  
  class holder R^E-9S\@  
  { ^ ' )4RU  
public : PVKq&Q?  
template < typename T > *nM.`7g*[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <!u(_Bxw/  
  { DL_M#c`<  
  return assignment < T > (t); ZZL%5{ w_  
} I tn?''~;  
} ; "| oW6@  
rI:]''PR  
I1ibrn  
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: -r_Pp}s  
)P/~{Ci:T&  
  static holder _1; *!EHs04  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E;a9RV|  
7 dG_E]&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wRWKem=  
而不用手动写一个函数对象。 R[lA@q:  
BW)t2kR&  
4.&et()}  
`O=LQ m`  
四. 问题分析 Z=?qf$.}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 z:$TW{%M  
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。 4p&SlJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qr/N?,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b~G|Bhxa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \?\q0o<V$  
LZ9IE>sj  
五. 问题1:一致性 )ULxB'Dm  
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?| Lop=._W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p4zV<qZ>e  
[TpW$E0H  
struct holder i `8Y/$aT  
  { |Oaj Jux  
  // T\HP5&  
  template < typename T > HYk*;mD  
T &   operator ()( const T & r) const Neb%D8/Kn  
  { <Gudx>I  
  return (T & )r; ?9H.JR2s%  
} &-Zg0T&tZ  
} ; ">RDa<H]  
esEOV$s}  
这样的话assignment也必须相应改动: 0:Lm=9o  
K31rt-IIt  
template < typename Left, typename Right > 1z(y>`ZBq  
class assignment ?G-a:'1!6  
  { Wm ?RB0  
Left l; e{9(9qE"  
Right r; K`1\3J)  
public : QSy#k~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L7*~8Y  
template < typename T2 > F;&'C$%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %lPF q-  
} ; MgLz:2 :F  
f;%4O'  
同时,holder的operator=也需要改动: *K\/5Fzl  
^Q_0Zq^H  
template < typename T > `}u~nu<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sOW-GWSE<  
  { #PmF@ CHR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _hLM\L  
} AuU:613]W8  
T ~t%3G  
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。 VG\ER}s&P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^f1}:g  
GL1!Z3  
return l(rhs) = r; Nr7MSFiL  
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;bkV q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JWrvAM$O  
.x1EdfHed/  
template < typename Tp > W#0pFofXw  
class constant_t }EO n=*  
  { ?(U> )SvF  
  const Tp t; Hj;j\R >2  
public : Ybx4 Up@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z0Gh |N@)  
template < typename T > Fu m1w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }`  
  { d|6*1hby  
  return t; T.W/S0#j3  
} W?R$+~G  
} ; 88)0Xi|]KP  
8N8B${X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'L0 2lM  
下面就可以修改holder的operator=了 #!y|cP~;I  
:d!.E$S  
template < typename T > Q.6pmaXrb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;Z.}~d6>!  
  { '(u[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |vWx[=`o  
} zYSXG-k  
kG,6;aVZ8  
同时也要修改assignment的operator() ?~S\^4]  
Cg21-G .  
template < typename T2 > j|HOry1E&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rxCu V  
现在代码看起来就很一致了。 Gz~P 0Z^w}  
59T:{d;~  
六. 问题2:链式操作 /1tqTi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uu=e~K  
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。 bUz7!M$  
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。 &sWq SS  
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。 D 7H$!(F>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lgA9p 4-  
pU`Q[HOs  
template < typename T > &Cdk%@Tj]B  
struct result_1 Ge[N5N>  
  { HK5\i@G+<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ; >.>vLF  
} ; +~02j1Jx  
,uE WnZ"4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  @;d(>_n  
UG48g}  
template < typename T > T3)/?f?|  
struct   ref /[t]m,p$yq  
  { H`aqpa"C  
typedef T & reference; MBDu0 [c  
} ; kUn55 l  
template < typename T > d^WVWk K  
struct   ref < T &> <q%buyQna  
  { hU+sg~E  
typedef T & reference; )aOg_*~  
} ; +@AN+!(  
&d9tR\}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z)yxz:E  
# TC x8]F  
template < typename T > nXk<DlTws  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TQ.d|{B[  
  { L5of(gQ5]  
  return l(t) = r(t); lySeq^y?Q  
} 2|kx:^D p  
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。 4U~[ 8U}g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X9#Od9cNaC  
a@lvn/b2  
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 92bvmP*o4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PDzVXLpC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2zh?]if  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }*hY#jo1  
最后的布局是: ul>$vUbyf  
                Add 6*/0 yGij  
              /   \ \ :1MM  
            Divide   5 Bk?3lwCT  
            /   \ z#SBt`c  
          _1     3 Wb68")$  
似乎一切都解决了?不。 7y&Fb  
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。 /4<eI 3Z  
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。 959&I0=g"  
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: 8sx\b  
IO/2iSbW  
template < typename Right > O+@"l$;N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1K"``EvNB  
Right & rt) const ^EN_C<V;"d  
  { "/[-U;ck  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Aj*0nV9_  
} PBTGN;y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WhMr'l/e  
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。 WXp=>P[  
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。 #'mb9GWD3  
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。 `f}}z5  
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。 /Tv=BXL-  
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? tV9BVsN  
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: 3o%JJIn&  
$M@SZknm  
template < class Action > tYC`?HT  
class picker : public Action \( LKLlam  
  { )Mx[;IwE  
public : 4r\Sbh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JR<#el  
  // all the operator overloaded 6+_)(+ c  
} ; i%GjtYjS  
.Kv>*__-Q  
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。 ?>N82#9Q  
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: IvTtQq  
;``*]tY$  
template < typename Right > yK+76\} I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kzZtKN9Az  
  { |{k;p fPV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N{IY \/;\  
} 6]Q ~c"+5  
X's-i!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B!K{y>|.  
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。 I1=YSi;A  
y%Ui)UMnw]  
template < typename T >   struct picker_maker WW2VW-Hk  
  { [Qa0uM#SU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [-f0s;F1%  
} ; e,>L&9] ZI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N+rLbK*  
  { aSi:(w  
typedef picker < T > result; 41>Bm*if  
} ; |j&u2DM~#m  
BP6;dF5 E  
下面总的结构就有了: M. 1R]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。 s/0-DHd  
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。 $74ZC M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1wmS?  
至此链式操作完美实现。 L,of@>  
?d%+85  
Ne,7[k  
七. 问题3 E,JDO d}  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #dE#w#=r  
fz31di9$  
template < typename T1, typename T2 > ptQr8[FA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q]=. Aik  
  { }P#%aE&-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); us\@n"  
}  s$YKdtR  
s<5q%5ix3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?^mgK9^v@  
{cnya*  
template < typename T1, typename T2 > hi"[R@UG  
struct result_2 1el?f>  
  { X?z5IL;rt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @4^5C-  
} ; FVMR9~&+  
,RKBGOz?f  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? QbP W_)N  
这个差事就留给了holder自己。 GBzC<e#  
    :k6|-A2  
(l{+ T#  
template < int Order > f)H6 n l7r  
class holder; KGxF3xS*7  
template <> J0a]Wz%  
class holder < 1 > C6,GgDH`  
  { %P0dY:L~  
public : "5 PP<A,F(  
template < typename T > w(8q qU+\  
  struct result_1 sqi~j(&\1  
  { Jy@cMq2  
  typedef T & result; |Yh-`~~A"  
} ; bM;yXgorU  
template < typename T1, typename T2 > 0){%4  
  struct result_2 /*`BGNkYY  
  { yT`[9u,  
  typedef T1 & result; \=Af AO@  
} ; 6[$kEKOY=  
template < typename T > `)\_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NLyvi,svS  
  { ZLyJ  
  return (T & )r; UBOCd[  
} KSIH1E  
template < typename T1, typename T2 > IJ!]1fXy+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T?!^-PD9*  
  { 6#T?g7\pyR  
  return (T1 & )r1; <89@k(\ /  
} 0(|R N V_  
} ; b<_*~af  
WLiY:X(+|  
template <> P{)H7B>  
class holder < 2 > [#V"a:8m}  
  { Oh6;o1UI  
public : k^Tu9}[W1  
template < typename T > T~s/@*y9  
  struct result_1 VxjEKc  
  { vNL f)B  
  typedef T & result; ~^lQ[x  
} ; HQ7-,!XO  
template < typename T1, typename T2 > w4'(Y,(`  
  struct result_2 *0{MAm  
  { ' :g8a=L  
  typedef T2 & result; d%1S6eYa'  
} ; vxUJ4|Qz  
template < typename T > (sS[F-2R7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Il2DZ5- )  
  { |O\(<n S  
  return (T & )r; 4en&EWUr  
} *`ehI_v :  
template < typename T1, typename T2 > kOVx]=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -2v|d]3qG  
  { P0RM df  
  return (T2 & )r2; <%JdQ82?  
} 4I"QT(;  
} ; 3Aaj+=]W  
;PaB5TT(  
Xu3^tH-b<  
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> >。 pTGq4v@6x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r NU,(htS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A&$!s)8z  
k :7UU4M 5  
return l(i, j) = r(i, j); mb0${n~fz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PfnhE>[>cf  
VOG DD@  
  return ( int & )i; }O2hhh_  
  return ( int & )j; +SPC@E_v  
最后执行i = j; 7Yk6C5C  
可见,参数被正确的选择了。 gD=s~DgN)  
n+zXt?{u  
z9h`sY~  
KPW: r#d  
iA^w2K  
八. 中期总结 lxbbyy25  
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: l#:=zu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -jC. dz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 . Nog.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8x58sOR=  
*sAoYx  
xd(AUl4qY  
4$IPz7  
&JfyXM[]  
l,6="5t  
九. 简化 D-ug$ZRg  
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。 K/MIDH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2Q9s?C   
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: YI%7#L7C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F{l,Tl"Jw  
  +-*/&|^等 LYWQqxB  
2. 返回引用。 }{iR+M X  
  =,各种复合赋值等 {zVJlJKxs  
3. 返回固定类型。 3XL0Pm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~e%*hZNo  
4. 原样返回。 %NeKDE  
  operator, .WyI.Y1  
5. 返回解引用的类型。 Lb2Bu>  
  operator*(单目) ?[XH`c,  
6. 返回地址。 50_%Tl[  
  operator&(单目) 2jx""{  
7. 下表访问返回类型。 !vImmhI!I  
  operator[] lV]l`$XI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F>^k<E?,C  
  operator<<和operator>> 1ed#nB %  
dR$P-V\y`%  
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。 oWXvkDN   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WqYl=%x"{V  
cG"jrQ  
template < typename Left > rTmcP23]  
struct value_return $#KSvo{otI  
  { 7RdL/21K  
template < typename T > UK _2i(I"e  
  struct result_1 VaX>tUW  
  { \9ap$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zlSwKd(  
} ; f, ;sEV  
Y ciZU  
template < typename T1, typename T2 > w5~<jw%>  
  struct result_2 iT.hXzPzr*  
  { 4<lZ;M"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ss,6;wfX  
} ; &<!I]:Y  
} ; #}k^g:l1  
A;2?!i#f  
D}3E1`)W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c&'T By  
hP 9+|am%  
下面我们来剥离functor中的operator() snj+-'4T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JNMZn/  
{a(YV\^y|H  
return l(t) op r(t) NEJ Nu_Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {H0B"i  
return op l(t) B3I< $  
return op l(t1, t2) -.z~u/uL  
return l(t) op 4|Z3;;%+  
return l(t1, t2) op <Pf W  
return l(t)[r(t)] ?]sj!7   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bNc=}^  
\&W~nYXq"  
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: MNJ$/l)h  
单目: return f(l(t), r(t)); S{ *RF)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FQ O6w'  
双目: return f(l(t)); zeR!Y yt!  
return f(l(t1, t2)); Jh }3AoD  
下面就是f的实现,以operator/为例 [m('Y0fwO^  
[>6:xGSe9X  
struct meta_divide eOLS  
  { AZtZa'hbkQ  
template < typename T1, typename T2 > vT[%*)`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uWMAXGL  
  { e'7!aysj  
  return t1 / t2; nP_s+k  
} vsES`  
} ; SJ+.i u/  
ea7v:#O[S  
这个工作可以让宏来做: 30F&FTW  
lm@<i4%$F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #x "pG  
template < typename T1, typename T2 > \ bCE[oi6hb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BU])@~$  
以后可以直接用 K4l,YR;r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  8tPq5i  
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 4d6F4G4U  
(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。。。) +]*?J1 Y8Z  
 H\)on"  
J^1w& 40  
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 <PJwBA%{  
w{Dk,9>w)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yjN|PqtSV  
class unary_op : public Rettype ,D~C40f  
  { (wvDiW5  
    Left l; v>0xHQD*<M  
public : )S>~h;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~f ){`ZJc  
ywCE2N<-V?  
template < typename T > cH"M8gP#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #CVD:p  
      { SAXjB;VH6  
      return FuncType::execute(l(t)); 3Jk;+<  
    } j1<@ *W&b  
$Ne#F+M9x  
    template < typename T1, typename T2 > RI cA)I.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UAH} ])U  
      { \+S~N:@><k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %VSST?aUvX  
    } sa*]q~ a  
} ; B||^ sRMX  
}GQ8|fg`U  
O,:ent|  
同样还可以申明一个binary_op a<c %Xy/  
r"J1C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fi(_A  
class binary_op : public Rettype PX(Gx%s|  
  { 0(-'L\<>x  
    Left l; jw#'f%*  
Right r; $eRxCX?b2  
public : 3}n=od=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )"|g&=  
.U9NQwd  
template < typename T >  {EZ ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7P:0XML}  
      { z`5+BL,|ND  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }"Y]GH4Y  
    } 42t D$S5^  
N;RZIg(x  
    template < typename T1, typename T2 > >0:h(,?V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GEIMCg(TRj  
      { %^gT.DsX-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xp._B4g  
    } kn`KU.J.  
} ; pg*'2AT  
K'N\"Y?>  
e +4p__TmZ  
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 8~\Fpz|Og  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7Dom[f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  +6uun  
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。 Yca9G?^\v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Wky~hm  
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。。。 lb`P9mbr+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RYS]b[-xZz  
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) htlsU*x  
下面是修改过的unary_op fC]+C(*d  
]n\WCU ]0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :a#]"z0  
class unary_op 1:q55!b  
  { %v : a  
Left l; u|BD%5+J  
  X& O o1y  
public : (fm\kV  
>sPu*8D40a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I?s)^'  
SECL(@0(^  
template < typename T > <74q]C  
  struct result_1 :[|`&_D9J  
  { zUIh8cAoE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^X"G~#v=q  
} ; ;QREwT~H  
_BtppQIWv  
template < typename T1, typename T2 > ~=Er= 0  
  struct result_2 T* -*U /  
  { )'DFDrY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZRD* ^9)  
} ; &Vvy`JE  
V4/P  
template < typename T1, typename T2 > H<X4R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NT= ?@uxD  
  { "g>uNtt~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1K0 9iB  
} zP rT0  
[)Xu60? Q  
template < typename T > p^5B_r:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E J q=MP  
  { {nm#aA%,  
  return OpClass::execute(lt(t)); =qCVy:RL4  
} K)l{3\9l|  
ZJ=-cE2n  
} ; H,:Cg:E/^  
`$G7Ia_ $]  
o=q N+-N  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,Xo9gn  
好啦,现在才真正完美了。 tojJQ6;J  
现在在picker里面就可以这么添加了: _ nS';48  
0pBlmPafY  
template < typename Right > f!xIMIl)+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _o' jy^  
  { <W|{zAyv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7.8ukAud  
} D'|#5>G  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 kxTh tjgv  
|X~T</{8i  
W-7yi`5  
s/`4]B;2U  
t(\d;ybyx  
十. bind Q/1 6D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 M$FQoRwH  
先来分析一下一段例子 OzA"i y  
U~s&}M\n  
V`l.F"<L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u/h Ff3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M9 fAv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rPv+eM" >  
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。 '2WYbcU  
我们来写个简单的。 `N_NzH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U*(m'Ea  
对于函数对象类的版本: u f.Zg;Vc  
%$~?DDNM  
template < typename Func > 1YTnOiYS1  
struct functor_trait ]O,!B''8k  
  { y4/>3tz;  
typedef typename Func::result_type result_type; 5Q?7 xTQ  
} ; )^|zuYzN  
对于无参数函数的版本: +s V$s]U  
R1! {,*Gy  
template < typename Ret > V=H87 ^b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s4@AK48  
  { :\4?{,@_h  
typedef Ret result_type; V#ZF0a]  
} ; ujXC#r&  
对于单参数函数的版本: WW:@%cQ@  
8;5 UO,`T  
template < typename Ret, typename V1 > ullq}}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ";J1$a  
  { 7;dV]N  
typedef Ret result_type; {[m %1O1  
} ; 94 H\,}i 8  
对于双参数函数的版本: JY"<b6C^  
#c5G"^)z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NFDi2L>Ba  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y`uL4)hR5  
  { ;4z6="<Y  
typedef Ret result_type; &\F`M|c  
} ; g|9' Lk  
等等。。。 R.Ao%VT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8*V3g_z  
C o4QWyt:  
template < typename Func > _ncqd,&z  
struct func_return '&I.w p`^  
  { t9Ht 5 4  
template < typename T > |dsd5Vdr  
  struct result_1 5sao+dZ"|  
  { m;>HUTj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZL:nohB  
} ; _bHmcK  
JpvE c!cli  
template < typename T1, typename T2 > %4Y/-xF}9,  
  struct result_2 SaH0YxnY+  
  { x\]%TTps  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w`bojM@e1  
} ; nAZuA]p}S]  
} ; I: P/ ?-  
WtN o@e'  
; dPyhR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;sE;l7  
)(oRJu)y  
template < typename Func, typename aPicker > @SF*Kvb&  
class binder_1 ^8,HJG,!  
  { "~:o#~F6  
Func fn; JQP7>W  
aPicker pk; u7=`u/  
public : ~c%H3e>Jcq  
-fI-d1@  
template < typename T > L~%@pf>  
  struct result_1 zqh.U @  
  { Qr6[h!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _Y4%Fv>@  
} ; t4R=$ km  
aze}ko NE  
template < typename T1, typename T2 > Ms ;:+JI  
  struct result_2 Z 7rVM   
  { C:\BvPoO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FX`SaY>D  
} ; h|$.`$  
9+)5#!0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?B.>VnYZ/a  
*.#d'~+  
template < typename T > 81u}J9z;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nih8(pbe  
  { 6}ct{Q  
  return fn(pk(t)); QCIH1\`jW  
} d #9 \]Ul&  
template < typename T1, typename T2 > |_@ '_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #]>Z4=]v  
  { Tp2`eY5  
  return fn(pk(t1, t2)); '!>LF1W=  
} 2fM*6CaS  
} ; GLrHb3@"N  
]|ew!N$ar=  
. Xn w@\k'  
一目了然不是么? }ac0}  
最后实现bind O>9+ tQ  
3e+ Ih2  
4 8l!P(>?y  
template < typename Func, typename aPicker > Q>]FO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NI_.wB{  
  { r9 G}[# DO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P~/Gla k  
} MA0 }BJoW  
o,dO.isgh>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Bj5_=oo+d  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Y -%g5  
V +j58Wuf  
十一. phoenix s{\USD6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lArYlR }  
eT* )r~  
for_each(v.begin(), v.end(), @}k5rcQ*/  
( MA1.I4dm  
do_ ]f#1G$  
[ Loo48  
  cout << _1 <<   " , " c `C /U7j  
] >|Ps23J#  
.while_( -- _1), 7<;87t]]  
cout << var( " \n " ) <RH2G   
) / qp)n">  
); nA$zp  
1 ;Bgtv$  
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: w9h`8pt  
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 L6S!?t.{Yv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s|L}wtc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _P9T h#UAg  
 ,U':=8  
!lf'gW  
template < typename Cond, typename Actor > X&R ,-^  
class do_while s3?pv  
  { =g)|g+[H  
Cond cd; K'z|a{ru.{  
Actor act; #Duz|F+%  
public : hZ6CiEJB  
template < typename T > ig|o l*~  
  struct result_1 E{+V_.tlu  
  { Qv=F'  
  typedef int result_type; (ns> z7  
} ; do0;"O0 (  
5H8]N#Y&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yv1Z*wTpO  
MD`1KC_m  
template < typename T > uXD?s3Wv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GR6BpV7  
  { t<~$?tuZ  
  do >HMuh)  
    { IjJO;  
  act(t); x xMV2&,Jq  
  } t*X k'(v  
  while (cd(t)); Xi vzhI4  
  return   0 ; 3zi(|B[,?  
} 1C) l) pV  
} ; L9L!V"So1k  
2rK%fV53b  
6%'bo`S#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |oCE7'BaP  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ';<gc5EK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1Q-O&\-xg  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =P>c1T1-  
下面就是产生这个functor的类: cbsU!8  
|-kU]NJFR  
}AdA? :7A  
template < typename Actor > |cKo#nfzZ  
class do_while_actor DdO$&/`)YP  
  { N pu#.)G  
Actor act; [wKnJu  
public : kC~\D?8E=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zl~`>  
6R_G{AWLL  
template < typename Cond > aH@GhI^@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HHd;<%q  
} ; <<a1a  
rmVF88/;  
ks{y=@ <,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gKyYBr  
最后,是那个do_ 9k5$rK`  
"zpc)'$ L=  
.v<Q-P\8/  
class do_while_invoker eRV4XB:  
  { wLX:~]<xl  
public : ^Yu<fFn  
template < typename Actor > _G9 vsi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oUXi 4lsSc  
  { -44{b<:D  
  return do_while_actor < Actor > (act); !cblmF;0  
} zT _  
} do_; ~o"VZp  
5!GL"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iIZDtZFF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bo>4:i  
最后来说说怎么处理break和continue `|9NxF+  
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。 ji'NR  
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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