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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N!RkV\:X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yhwwF n\  
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, x|3f$ =b  
)3 C~kmN7  
h0;PtQb1  
3JnBKh\n  
  class filler '(N -jk  
  { 9#C hn~ \  
public : T8*<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6@N?`6Bt  
} ; R> r@[$z+  
4^|;a0Qy]  
Jng,:$sZ  
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: 5yC$G{yV  
4|PNsHXt  
i]sz*\P~  
"'M>%m u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iPnu *29  
"w0[l"3 V  
)}{V#,xz@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8V]oR3'  
2`|1 !x  
Ujw J}j  
^7cZ9/3  
二. 战前分析 -5v2E-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =SY5E{`4p  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q2 tM~  
X[F<sxw  
E Z^eEDZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Woo2hg-ti  
  /* --------------------------------------------- */ }M9R5!=q  
vector < int *> vp( 10 ); f{]eb1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W6=j^nv  
/* --------------------------------------------- */ lP9XqQ(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .Vy*p")"  
/* --------------------------------------------- */ {u/G!{N$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1Tn0$+$.4  
  /* --------------------------------------------- */ J|ni'Hb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y-Xd~<*Ia  
/* --------------------------------------------- */ 8(GH.)I+0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yS*s[vT  
F0 cde  
cy R K&J  
^iWcuh_n  
看了之后,我们可以思考一些问题: . *9+%FN  
1._1, _2是什么? R`7v3{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i{['18Q$F3  
2._1 = 1是在做什么? /U|>  
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。 "X\|!Mxh  
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。 +Xb )bfN  
}7`HJ>+m)H  
)p,uZ`~v  
三. 动工 ]Bp db'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RC[b+J,q  
jafIKSD]%  
H(eGqVAq,  
Xp(e/QB  
template < typename T > |*~=w J_  
class assignment Bl)znJ^  
  { GrwoV~  
T value; 2>Uy`B|f  
public : }~8/a3  
assignment( const T & v) : value(v) {} @B<B#  
template < typename T2 > _h@s)"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (r&e|  
} ; iSm5k:7  
KNR_upO8  
x~7_`=}rO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z0f0tL& A<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `(SWE+m1g  
.EOHkhn  
jU4*fzsZI  
(-lu#hJ`&r  
  class holder Ihe/P {t]J  
  { O@.afk"{  
public :  Bld%d:i  
template < typename T > R]oi&"H@r)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o_2mSD!  
  { njz:7]>e  
  return assignment < T > (t); =r<0l=  
} 6bL"ZOEu  
} ; #MZ0Sd8]&  
B{ i5UhxD  
Ivw+U-Mz  
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: =c)O8  
'O#,;n  
  static holder _1; Y,v8eOo45S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &FQ]`g3_@  
yIS.'mK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @ 2mJh^cj  
而不用手动写一个函数对象。 /o<tmK_m  
$ Cr? }'a  
@!92Ok  
R~-r8dWcw  
四. 问题分析 YF{KSGq  
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。 %cM2;a=2  
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。 {C=d9z~:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '/gw`MJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +vxU~WIV&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :!vDX2o)\  
dXKv"*7l  
五. 问题1:一致性 >$gWeFu  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #S[:Q.0 ;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w!NtN4>  
Ji7%=_@'-#  
struct holder O,Xf.O1c  
  { "RuH"~o  
  // &i`\`6 q  
  template < typename T > 7y",%WYSD  
T &   operator ()( const T & r) const H6<\7W89y  
  { K5x&:z  
  return (T & )r; q#v&&]N=  
} a#X[V5|6Q  
} ; P |c6V  
e![|-m%  
这样的话assignment也必须相应改动: dZ UB  
CtbmX)vE  
template < typename Left, typename Right > KZn\ iwj  
class assignment XVi?- /2  
  { u</21fz'  
Left l; MVV9[f  
Right r; w{[OtGIi3  
public : qyMR0ai-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C& 0iWY\a  
template < typename T2 > 8U B-(~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I:s#,! >  
} ; ^ N]u  
gIS<"smOo  
同时,holder的operator=也需要改动: Q7`}4c)  
EfY|S3Av  
template < typename T > uX@RdkC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %&bO+$H3  
  { ![os5H.b#q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3O<:eS~  
} 2<Pi2s'  
6\(wU?m'/  
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。 H kDT14 `&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wm|{@z  
=LHE_ AA  
return l(rhs) = r; ^B2>lx\n  
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。 Le"$ksu>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: EzK,SN#  
vX})6O  
template < typename Tp > ^w4FqdGM  
class constant_t v\ggFrG]  
  { <Yfk7Un  
  const Tp t; 9J_lxy}  
public : )'(7E$d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g"|QI=&_J  
template < typename T > +\G/j]3f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M(o?I}  
  { |4BS\fx~N  
  return t; 1]#qxjZ~  
} -Cv:lJj  
} ; 3dNOXk, #  
9mkt.>$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ',nGH|K.  
下面就可以修改holder的operator=了 g@YJ#S(}  
jdV  E/5  
template < typename T > aoQK.7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o~H4<ayy  
  { a6"Pe07t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iZGc'y  
} DLe?@R5  
OOS(YP@b  
同时也要修改assignment的operator() \;&9h1?Mn  
E[HXbj"  
template < typename T2 > 0 } uEM_a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s2)a8 <  
现在代码看起来就很一致了。 B<(v\=xZ  
!vHUe*1a{  
六. 问题2:链式操作 TO.?h!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K.G}*uy  
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。 oe,L&2Jz@  
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。 ECqcK~h#E  
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。 -m)N~>{qS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K5No6dsD  
MHmaut#  
template < typename T > n; ;b6s5  
struct result_1 '}4LHB;:  
  { wmdvAMN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4Mi~eL%D (  
} ; iZ2|/hnw  
G\&4_MS  
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: zz3Rld!b[  
#`)zD"CO  
template < typename T > U`sybtuBP'  
struct   ref p*E_Po  
  { yg\bCvL&  
typedef T & reference; ;g$s`l/ 4  
} ; _svY.p s*  
template < typename T > z(L\I  
struct   ref < T &> l/0TNOA  
  { FglCqO}  
typedef T & reference; @1ZLr  
} ; V~M>K-AL  
\xJTsdd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .q#2 op  
'|Dm\cy  
template < typename T > :J` *@cDn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;i?Ao:]  
  { nf?;h!_7  
  return l(t) = r(t); "&Ym(P  
} fM,U|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Z'p7I}-qr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F M:ax{  
*kE2d{h^=C  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6U)Lhf\'o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]^:l?F\h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .n1]Yk;,1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pn?c6K vO  
最后的布局是: 6O2 r5F$T  
                Add xo/[,rR  
              /   \ SOQm>\U'i  
            Divide   5 e.9oB<Etp  
            /   \ /~*U'.V  
          _1     3 HI6;=~[  
似乎一切都解决了?不。 qYZ\< h^  
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。 B]oIFLED  
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。 KY$6=/?U_  
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: TZL)jf hj  
?r C^@)  
template < typename Right > (:W=8G,p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A; Rr#q<  
Right & rt) const v{9< ATi  
  { tAH,3Sz( /  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qg?O+-+  
} :9!? ${4R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OLpE0gZ.|`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 R4=n">>Q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Pda(O;aNU  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =B O} hk  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 UV8,SSDTV  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? aW$( lf2;  
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: E ?(+v  
FRpTYLA2  
template < class Action > ~3 4Ly  
class picker : public Action 1MV\Jm  
  { @4dB$QF`&  
public : ~9#[\/;"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6+HpN"?e  
  // all the operator overloaded l%]S7|PKx  
} ; J8w#J  
Vh1{8'G 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。 c%Ht; sK`*  
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: {X$8yy2zC5  
> E;`;b  
template < typename Right > G\3@QgyQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ImQ?<g8$  
  { !l1UpJp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )HWf`;VQ  
} m/l#hp+  
bQc-ryC+.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w]Z*"B&h  
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。 #x Z7%    
</0@7  
template < typename T >   struct picker_maker apQ` l^  
  {  mD`v>L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; & xOEp  
} ; '&4W@lvyz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > td{M%D,R"  
  { 4A(kM}uRB  
typedef picker < T > result; D> wq4u  
} ; Ig*68M<  
7,U^v}$   
下面总的结构就有了: )Cl!,m)~  
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。 Q$Y ]KV  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 m3zmyw}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 / *=1hF  
至此链式操作完美实现。 k fS44NV  
:[f2iZ"  
qzq_3^ 66  
七. 问题3 A?I/[zkc  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '?Fw]z1$  
w yi n  
template < typename T1, typename T2 > Z%_"-ENT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rMkoE7n  
  { .|x\6 jf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t.'|[pOV  
} kGbtZ} W  
=@w,D.5h  
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: KICy! "af  
P9(]9np,,  
template < typename T1, typename T2 > b?Dhhf  
struct result_2 T;/Y/Fd  
  { #4uuT?!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3 D<s #  
} ; ?2h)w=dO  
hxcRFqX"  
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? WN8XiV  
这个差事就留给了holder自己。 VNKtJmt  
    := OdjfhY  
!ER,o_T<  
template < int Order > (80 Tbi~+  
class holder; @&!`.Y oy  
template <> M1(+_W`  
class holder < 1 > KI&+Zw4VL  
  { uA]Z"  
public : pU4k/v555;  
template < typename T > Imi;EHW  
  struct result_1 \ZSZ(p#1  
  { @lvvI<U  
  typedef T & result; YK(I '  
} ; ?"oW1a\  
template < typename T1, typename T2 > t+C9QXY  
  struct result_2 D vG9(Eh  
  { A UCk]  
  typedef T1 & result; P,.<3W"4i  
} ; 70s.  
template < typename T > ,+`1/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !V|%n(O"  
  { ~fL:pVp  
  return (T & )r; 34k}7k~n  
} 01bBZWX  
template < typename T1, typename T2 > HR0t[*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pv/LTv  
  { >kK!/#ZA  
  return (T1 & )r1; (N6 3k1M  
} Snm m (.  
} ; d1&RK2  
3awh>1N2 W  
template <> tG1,AkyZ  
class holder < 2 > ?9jl8r>  
  {  U~%V;*|4  
public :  {@XzY>  
template < typename T > 0UV5}/2rP  
  struct result_1 wD(1Sr5n  
  { Yc5{M*w  
  typedef T & result; IP)?dnwG  
} ; Q<TD5t9  
template < typename T1, typename T2 > )`Zj:^bz9  
  struct result_2 h( lkC[a&  
  { Z^P]-CB|6A  
  typedef T2 & result; Dm=d   
} ; dy>iIc>  
template < typename T > )HLe8:PG~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P<Wtv;Z1Z  
  { r&^LSTU0!  
  return (T & )r; ,k% \f]a  
} ?fO 2&)r  
template < typename T1, typename T2 > 1_chO?&,I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d[h2Y/AR  
  { <:v2 N/i  
  return (T2 & )r2; )9(Mt _  
} q]1HCWde  
} ; UkO L7M  
`R}q&|o7<  
BU\P5uB!V  
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> >。 S4n ~wo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !8cS1(a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K YSyz)M}  
*-KgU'u?  
return l(i, j) = r(i, j); ~d+.w%Z `  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A6?+$ Hr  
s)?=4zJ  
  return ( int & )i; 94 2(a  
  return ( int & )j; 6fP"I_c  
最后执行i = j; $UgQ1Qc  
可见,参数被正确的选择了。 LyEM^d]  
Q> Lh.U,{  
^TC<_]7  
+`;YK7o  
}sbh|#  
八. 中期总结 tbx* }uy2  
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: {*/&`$0lH|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *2K/)(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #>I*c _-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SGuR-$U`)  
<W,M?r+  
8M{-RlR  
{'.[N79xP  
=qQH,{]c6  
xY3 KKje  
九. 简化 J$9`[^pV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 'qhi8=*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g{t)I0xm  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \0K3TMl)J  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pN-l82]'  
  +-*/&|^等 `v]|x,l+C  
2. 返回引用。 ?`m#Y&Oi  
  =,各种复合赋值等 Z6.0X{6nA  
3. 返回固定类型。 9 -Y.8:A`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C\ ~!2cy  
4. 原样返回。 NJ^H"FLS:  
  operator, 0^5*@vt  
5. 返回解引用的类型。 wt8?@lJ"/  
  operator*(单目) -?m"+mUP  
6. 返回地址。 1@xmzTC  
  operator&(单目) Dy_ayxm  
7. 下表访问返回类型。  j-H2h  
  operator[]  b7]MpL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aP#nK  
  operator<<和operator>> OKXELP  
8'niew 5d  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 y:C=Ni&,"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'Y6x!i2  
NuL.l__W  
template < typename Left > rA=iBb3`  
struct value_return 7GY3 _`  
  { anM]khs?  
template < typename T > N ,8^AUJ3&  
  struct result_1 !x%$xC^Iz  
  { bgi B*`z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xsPY#  
} ; u$vA9g4  
xI'sprNa_1  
template < typename T1, typename T2 > g>@T5&1q*  
  struct result_2 <Mt>v2a3Y  
  { u\&F`esQ2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GKT^rc-YT-  
} ; *bOgRM[  
} ; cft'%IEs  
V|v KYEFry  
j'2:z#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kMCg fL  
4!l%@R>O2  
下面我们来剥离functor中的operator() 2^V/>|W>w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d=*&=r0!C{  
h'wI  
return l(t) op r(t) SU8vz/\%y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =!V-V}KK-  
return op l(t) [v,Y-}wQ)  
return op l(t1, t2) 5s /fBS  
return l(t) op rAuv`.qEV  
return l(t1, t2) op n'i~1pM,?  
return l(t)[r(t)] ?Dr_WFNjO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %UO ;!&K  
hFLLg|@  
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: HZ_,f"22  
单目: return f(l(t), r(t)); V\2&?#GZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3-%F)@n  
双目: return f(l(t)); <,X?+hr  
return f(l(t1, t2)); 5N5Deb#V  
下面就是f的实现,以operator/为例 n0T>sE -9  
axpn*(yE  
struct meta_divide #P^cR_|\  
  { 'Cq)/}0  
template < typename T1, typename T2 > J+]W*?m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '^6jRI,  
  { fRow@DI\  
  return t1 / t2; W["c3c  
} o&PPW~D+h@  
} ; av; ~e<  
sf(2~BMQI  
这个工作可以让宏来做: :krdG%r  
`#Yv(a2TY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ra~|;( %d  
template < typename T1, typename T2 > \ ww^!|VVa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (G#QRSXc\  
以后可以直接用 o;^k"bo6   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =]Vrl-a`^  
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 IMF9eS{L  
(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。。。) o'hwyXy/S  
8 FJ>W.  
xBevf&tP  
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 0;6 ^fiSY;  
QV_e6r1t#m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qz]g4hS  
class unary_op : public Rettype M<KWx'uV  
  { rO;Vr},3\%  
    Left l; &i8UPp%  
public : Ic,V ,#my  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rT}k[  
5Y}=,v*h}  
template < typename T > ML= :&M!ao  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zo{WmV7[|  
      { N:]Ud(VRM  
      return FuncType::execute(l(t)); qEW3k),  
    } X61p xPa  
8`? vWJS  
    template < typename T1, typename T2 > EWX!:BKf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gb,X"ODq  
      { l^"HcP6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >qT4'1S*g  
    }  Q&d"uLsx  
} ; v? VNWK2  
QaAWO  
$RJpn]d j  
同样还可以申明一个binary_op .V.x0  
}c1?:8p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kd3vlp  
class binary_op : public Rettype n\x@~ SzrX  
  { C2/B1ba  
    Left l; ZY Ci&l  
Right r; 4#c-?mh_  
public : 7yDWcm_y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q%H#04Yh  
q4wS<, 3  
template < typename T > S7fX1y[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `r$c53|<u  
      { u+ ?Wm40E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O 6}eV^y  
    } .dvOUt I[  
WU" Lu  
    template < typename T1, typename T2 > BWHH:cX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (TjY1,f!H  
      { F#S )))#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <hA1[S}  
    } g AZe&"K  
} ; aGRD`ra  
`uN}mC!r]  
^jiYcg@_[  
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 Q Jnji  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &0='z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rbEUq.Yk]~  
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。 }bZcVc2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @VVDN  
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。。。 S# 9EBw7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i4XE26B;e  
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) z|5Sy.H>  
下面是修改过的unary_op F6$QEiDu@  
s,*kWy"jp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8FmRD  
class unary_op tU :,s^E"#  
  { k ='c*`IE  
Left l; ZI0C%c.~  
  4-wCk=I  
public : IB sQaxt.  
\~O}V~wE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a0]n>C`~  
=%\y E0#  
template < typename T > c@]_V  
  struct result_1 mK>c+ u)  
  { "{&?t}rj+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0bt"U=x4  
} ; !|1GraiS  
N!u(G  
template < typename T1, typename T2 > D@]*{WO  
  struct result_2 X4D>  
  { X9YYUnR2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f.~-31  
} ; lg(*:To3B  
%~`y82r6  
template < typename T1, typename T2 > W_C#a'$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eVVm"96Q.;  
  { Jbmi[` O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,dG2[<?o  
} )225ee>  
k70o=}  
template < typename T > BM@:=>ypQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n&`=.[+A  
  { |K H&,  
  return OpClass::execute(lt(t)); {}#W~1`  
} 4Hk eXS.  
O7MFKAaD  
} ; qNH= W?T8.  
8l, R|$RKP  
&6yh4-(7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug JIGoF  
好啦,现在才真正完美了。 RbY=O OQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: cr&sI=i  
h{R>L s  
template < typename Right > EEU)eltI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const " wB~*,Ny  
  { }AZ0BI,TI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S:*.,zC  
} z^KMYvH g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 rfl-(_3  
<vP{U  
LFi8@  
vw;GbQH(  
 &Ow[  
十. bind E*uz|w3S)Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 K!JXsdHK  
先来分析一下一段例子 U X?EOrfJ  
XtJ _po  
.+;;-]})  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wNHvYu lI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C6$F.v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DRo?7 _  
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。 u@;6r"8q  
我们来写个简单的。 3rF=u:r7c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O0"u-UX{  
对于函数对象类的版本: *gq~~(jH  
+/bT4TkML  
template < typename Func > u~WE} VC  
struct functor_trait <vMdfw"(  
  { \c"{V-#o\  
typedef typename Func::result_type result_type; .4jU G=  
} ; BrWo/1b  
对于无参数函数的版本: _y,? Cj=u|  
!)Y T_ib  
template < typename Ret > deRnP$u0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9`A}-YA !  
  {  rq[+p  
typedef Ret result_type; b5-WK;  
} ; [>rX/a%c  
对于单参数函数的版本: j9V*f HK  
9Y6Ear .W  
template < typename Ret, typename V1 > ?)8OC(B8q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nB; yS<  
  { -<Wv7FNpD  
typedef Ret result_type; 8lI'[Y?3.  
} ; \Ax[/J2aO  
对于双参数函数的版本: 5IwQ <V  
ODggGB`H`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wM]j#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yF~iVt  
  { pb\W7G  
typedef Ret result_type; TQor-Cymz  
} ; @@?P\jv~  
等等。。。 3M?vK(zG>P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ySS kw7  
o 0-3[W'x<  
template < typename Func > >+9f{FP 9  
struct func_return i^i^g5l!  
  { ;Q1/53Y<  
template < typename T > SR+<v=i  
  struct result_1 m(CbMu  
  { yV'<l .N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; shn{]Y  
} ; `8.Oc;*zu  
K}r@O"6*\  
template < typename T1, typename T2 > Po~u-5  
  struct result_2 p+t79F.js  
  { XOdkfmc+s'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~O;'],#Co  
} ; i uNBw]  
} ; kVH^(Pi  
6v]y\+  
5D~>Ed;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8,5H^Bi  
5ree3 quh  
template < typename Func, typename aPicker > Ot^<:\< `G  
class binder_1 "!fvEE  
  { o#X=1us  
Func fn; Q9[$ 8  
aPicker pk; jn+M L&  
public : _:ORu Vk  
kOQq+_Y  
template < typename T > "I7 Sed7  
  struct result_1 zRz7*o&l  
  { ITq$8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b6LwKUl  
} ; B(omD3jzN  
{eQ')f  
template < typename T1, typename T2 > x'uxSeH$  
  struct result_2 Uc?4!{$X  
  { P XH"%vVF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r=`]L-}V  
} ; z.xOT;t  
!Q0aKkMfL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h/AL `$  
#Is/j =  
template < typename T > RyJN=;5p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w|;kL{(W  
  { nj@l5[  
  return fn(pk(t)); \N?,6;%xB  
} }'FNGn.~#  
template < typename T1, typename T2 > ;`TSu5/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const //ZYN2lT4  
  { 4ZRE3^y\"  
  return fn(pk(t1, t2)); EZz`pE  
} tSZd0G<A<o  
} ; Ga%x(1U[&  
&>0ape  
]Q%|69H}B  
一目了然不是么? Sv E|"  
最后实现bind #4iiY6  
e/h2E dY  
yD0,q%B`}  
template < typename Func, typename aPicker > WC?}a^ 8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ke_ & dgsq  
  { N~w4|q!]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <K#]1xCA  
} @`</Z)  
o`!7 ~n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XyS|7#o  
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。 c04"d"$ x  
]{[8$|Mg  
十一. phoenix ,sM>{NK 9R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I>]t% YKj  
WLb *\  
for_each(v.begin(), v.end(), G?y'<+Awt  
( 0B4&!J  
do_ [\j@_YYd  
[ ${/"u3a_  
  cout << _1 <<   " , " %/^k r ZD  
] bwo{ Lw~  
.while_( -- _1), Cw=wU/)  
cout << var( " \n " ) ic"n*SZa  
) w(P\+ m<%  
); )< 6zbG  
W[dMf!(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s1[_Pk;!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +18)e;   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j'?^<4i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NjTVinz  
rQncW~  
wGqQR)a  
template < typename Cond, typename Actor > H3#xBn>9  
class do_while "hRY+{m  
  { AX|-Gv  
Cond cd; O1o.^i$-M  
Actor act; ! ~' \Ey  
public : )8c`o  
template < typename T > 4{'0-7}  
  struct result_1 ZOFhX$I  
  { S=Ihg  
  typedef int result_type; n 0X_m@  
} ; seFug  
C +-<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [;c'o5M&  
q2I;Ly\3o  
template < typename T > CS 7"mE`{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iL-I#"qT,  
  { lR!Sdd} -  
  do ~&/|J)}  
    { &FWPb#  
  act(t); &`a$n2ycy  
  } n'/w(o$&  
  while (cd(t)); 7Q<uk[d0  
  return   0 ; VV(>e@Bc4  
} H=vrF-#  
} ; GHHErXT\a  
k'N `5M)  
d[.kGytUt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \/jr0):  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ae,-. xJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8#%p[TLj  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *G^n<p$"  
下面就是产生这个functor的类: /EUv=89{!  
]JX0:'x^  
a;Ic!:L  
template < typename Actor > PXGS5,  
class do_while_actor =*.Nt*;;  
  { pRtxyL"y  
Actor act; b#-5b%ON  
public : ZdEeY|j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LxkToO{  
0f vQPs!O  
template < typename Cond > L<>;E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c=l 3Sz?  
} ; ,ZcW+!  
Q p7|p  
~UjFL~K}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pN<wO1\9  
最后,是那个do_ |U?5% L  
g$~3@zD  
?H7*?HV  
class do_while_invoker %}cGAHV  
  { =:a H2T*  
public : >Fm}s,  
template < typename Actor > *=L3bBu?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aG?ko*A;  
  { t=iSMe  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4NL Tt K  
} P}o:WI4.cB  
} do_; AiSO|!<.N  
22|eiW/a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |XxA Fje  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *L8Pj`zR  
最后来说说怎么处理break和continue i TY4X:x  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ~C< X~$y&  
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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