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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /YLHg5n8+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [K=M; $iQ  
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, ]"2;x  
|K(2_Wp  
[@&0@/s*t'  
`;7eu=  
  class filler /qd5{%:  
  { VPh0{(O^=  
public : RZgklEU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +~x'1*A_  
} ; UK7pQt}9  
sgGXj7  
S#^2k!(|G  
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: S#{jyU9 ]  
Bo#,)%80  
L/Ytkag  
I0qS x{K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ieL7jN,'m  
2YbI."ob  
(\8~W*ej"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q:5^K  
(^@rr[. o7  
^7Hwpn7E  
b4R;#rm  
二. 战前分析 X7g@.Oy`  
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。 <3)k M&.B  
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 ..K@'*u  
sy]hMGH:3W  
9zL(PkC%\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #lY_XV.  
  /* --------------------------------------------- */ ixY[ HDPq  
vector < int *> vp( 10 ); )z^NJ'v4(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0R-J \  
/* --------------------------------------------- */ V"Sa9P{y"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +7KRoF|  
/* --------------------------------------------- */ $VxKv7:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k6$Ft.0d1Z  
  /* --------------------------------------------- */ L[cP2X]NQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ib\_MNIb  
/* --------------------------------------------- */ DP8%/CV!*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qN"Q3mU^h*  
F+SqJSa  
! }>CEE  
=o5|W'>`  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;I/ A8<C  
1._1, _2是什么? W8_$]}G8E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 kRb  %:*  
2._1 = 1是在做什么? [0n[\& 0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 X5tx(}j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~+)>D7  
2 oo/KndU  
oMNSQMlI  
三. 动工 < 2SWfH1>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -.OZ  
Lb,wn{  
.|e8v _2J  
v{X<6^g  
template < typename T > 4D}hYk$eP0  
class assignment mt]^d;E  
  { :>y;*x0w  
T value; #,9s\T  
public : ubv>* iO  
assignment( const T & v) : value(v) {} +ag_w}  
template < typename T2 > ph$ vP;}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ek"U q RY  
} ; SLW|)Q24  
s1]m^,  
1,(WS F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \(MI DCZ@-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8'"=y}]H~  
TwsI8X  
(6Ciqf8  
ob;O,&e0>  
  class holder ` {qt4zd0  
  { 9:*[Q"v  
public : edo+ o{^  
template < typename T > k1.%ZZMM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D94bq_2}  
  { oY+p;&H  
  return assignment < T > (t); *M)M!jTv  
} 2EO x],(|  
} ; f92z/5%V  
Eq%f`Qg+1E  
,+ 5:}hR+  
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: wn;)La  
d N$,AOT  
  static holder _1;  fDloL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  !TivQB  
(g*j+i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cv@)tb  
而不用手动写一个函数对象。 >C19Kie72  
SK#&%Yk  
XF+4*),  
;: &|DN3;  
四. 问题分析 Wb>;L@jB7  
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。 Q:|W/RD~  
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。 $H)Q UFyC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Se_]=>WI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b50mMW tG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g60k R7;\  
v$D U q+  
五. 问题1:一致性 |;7mDhj=  
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?| :G6aO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T9I$6HAi  
v3aPHf  
struct holder [}M!ez  
  { m^0vux  
  // @gfW*PNjlP  
  template < typename T > ,zdGY]$  
T &   operator ()( const T & r) const T@=C2 1  
  { c -PZG|<C[  
  return (T & )r; ]'"Sa<->  
} zPc"r$'0 U  
} ; <zL_6Y2  
t,Ka] /I  
这样的话assignment也必须相应改动: XPU>} 4{  
,0a_ou"P=_  
template < typename Left, typename Right > v7SYWO#  
class assignment :dh; @kp  
  { OxYAM,F  
Left l; 4qz+cB_  
Right r; @lF?+/=$  
public : [8a(4]4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yKoZj   
template < typename T2 > K6t"98  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s*[ I"iE  
} ; gu!!}pwV9  
]c~yMA+]FZ  
同时,holder的operator=也需要改动: 9xO@_pkX  
NJQ)Ttt  
template < typename T > ZX` \so,&,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jz~:  
  { $Yt|XT+!&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (0 H=f6N  
} jwT` Z  
A4!X{qUT-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 zXx/\B$&d*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }q`9U!v  
XQ]vJQYIR  
return l(rhs) = r; \^*:1=|7u]  
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。 &U7v=a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n82tZpn  
< j:\;mi;  
template < typename Tp > v*?8:>:}  
class constant_t 9L:wfg}8s  
  { pE&G]ZC  
  const Tp t; =S`h/fru  
public : Yi%lWbr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RJ'[m~yl5X  
template < typename T > !iKW1ks  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1H-Y3G>jN  
  { ]]PNYa  
  return t; ng3ZK  
} EL$DvJ~  
} ; q$:7j5E  
7]vmtlL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Xx{| [2`  
下面就可以修改holder的operator=了 `/PBZnj  
G0UaE1n  
template < typename T > ] #@:VR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?Ts]zO%%Z  
  { #{}?=/nJ~-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +d6onO{8  
} m"n74 cxS  
(N9-YP?qm  
同时也要修改assignment的operator() HLW_Y|QaFo  
MW 7~=T  
template < typename T2 > _d@YLd78P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ] zol?  
现在代码看起来就很一致了。 fEZuv?@  
8OZj24*'DS  
六. 问题2:链式操作 #"N60T@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -i`jS_-Cv-  
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[zvR9AW&  
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。 GQtNk<?$I  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [A7TSN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bFG~08Z ,d  
/*qRbN  
template < typename T > zWEPwOlI1P  
struct result_1 V'&;r'#O  
  { -Q n-w3~&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0F|t@?S  
} ; >9{?&#]x  
%]4Tff  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Zk=,`sBC  
s(=wG|   
template < typename T > pN[WYM?[  
struct   ref 7[1Lh'u  
  { Z_q+Ac{p  
typedef T & reference; Te-p0x?G.  
} ; 1B4Qj`:+0  
template < typename T > s* (a  
struct   ref < T &> PQ 4mNjXN  
  { OIP]9lM$nC  
typedef T & reference; 1CB&z@  
} ; zV&l^.  
 gHe:o`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1"H;Tr|  
!/}3/iU  
template < typename T > ^p3 GT6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t8*Jdd^3Z/  
  { `dZ|Ko%k  
  return l(t) = r(t); uV5uZ  
} ?@'&<o0p#  
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。 ' h7Faj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RNk|h  
: "85w#r  
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 8%9 C<+.R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cXb*d|-|N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^ }7O|Y7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AQ'%}(#0  
最后的布局是: q/ljH_-  
                Add bT ,_=7F  
              /   \ *5feB#  
            Divide   5 {:1j>4m 2  
            /   \ v #+ECx  
          _1     3 yNvAT>H  
似乎一切都解决了?不。 ? Lg(,-:  
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。 5NhFjPETr  
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。 t /+;#-  
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: 3}|[<^$  
P{o)Ir8Tt  
template < typename Right > 3]*Kz*i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p\&O;48=  
Right & rt) const ]E/0iM5  
  { ` s7pM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0ID9=:J  
} ^^b'tP1>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4#IT" i  
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。 GLf!i1Z  
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。 t%}<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。 h.EI(Ev"GN  
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。 ,6>3aD1w~q  
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? '[ #y|  
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: TE Z%|5(]  
@62,.\F  
template < class Action > Z}S[fN8  
class picker : public Action /QQRy_Z1)  
  { $?56 i4  
public : Tx.N#,T|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5 bI :xL}  
  // all the operator overloaded p~w] ~\  
} ; roQI;gq^  
{[!<yUJ`S#  
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)U"F&tvm  
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: \ptO4E  
*Ypn@YpSp  
template < typename Right > ga +, P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I-R7+o  
  { ^77W#{Zs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B'yjMY![  
} nqy*>X`  
L3%frIUd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;oOTL'Vu  
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。 ia5%  
NTu |cX\R  
template < typename T >   struct picker_maker $}&a*c>  
  { >kQp@r\nQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _WZx].|A=  
} ; % G= cKM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o ]*yI[\  
  { Jinh#iar  
typedef picker < T > result; E*YmHJ:k  
} ; (7g"ppf  
/GgID!8  
下面总的结构就有了: Cu+p!hV  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <MS>7Fd2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 p:xyy*I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fJ*^4  
至此链式操作完美实现。 cNd&C'/N  
??/bI~Sd  
Z,)H f  
七. 问题3 WHE<E rV%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6u"wgX]H  
'UX^]  
template < typename T1, typename T2 > D|zuj]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X;!*D  
  { j6l1<3j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AOg'4  
} XCI  
2 ,nhs,FZ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Ar>B_*dr  
T:Cq}4k<  
template < typename T1, typename T2 > 8]#FvgX  
struct result_2 2Z{?3mAb;  
  { 4 ?BQ&d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JzEg`Sn^  
} ; }5fd:Bm;  
*<^C0:i(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? PY.HZ/#d  
这个差事就留给了holder自己。 /kGWd9ujF  
    ]+e zg(C}  
ZRjM^ d;  
template < int Order > Uc!k)o#=  
class holder; _`SD G5  
template <> O]XRalkEM  
class holder < 1 > }C @xl9S"  
  { ]pm/5|  
public : B*G]Dr)e  
template < typename T > ZW;Ec+n_K  
  struct result_1 X8tPn_`x  
  { Pjh;;k|V  
  typedef T & result; 76T7<.S  
} ; J0Yb_(w  
template < typename T1, typename T2 > "vk]y  
  struct result_2 V~PGmn[V  
  { -+){;,  
  typedef T1 & result; T4W20dxL7  
} ; 5"h4XINZ  
template < typename T > S(3h{Y"#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :'r* 5EX  
  { MZ%J ]Nd  
  return (T & )r; qD%88c)g  
} J-+mdA  
template < typename T1, typename T2 > y3j$?o M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~0CNCP  
  { r~=+>, _  
  return (T1 & )r1; X(Af`KOg[  
} K cex%.  
} ; ~d&&\EZ  
MY{Kq;FvRP  
template <> _*}D@yy&  
class holder < 2 > yuC"V'  
  { k|xmZA*  
public : F$>#P7ph\a  
template < typename T > 1]>JMh%X9t  
  struct result_1 #U0| j?!D  
  { e}O&_ j-  
  typedef T & result; kPOk.F%)  
} ; jA8Bmwt;w  
template < typename T1, typename T2 > +;!^aNJ,  
  struct result_2 n jd2  
  { &K!0yR  
  typedef T2 & result; 5[\g87 \  
} ; &pl)E$Y  
template < typename T > 6!)hl"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =l2 @'YQ  
  { MuO(%.H  
  return (T & )r; no\G >#  
} [*K9V/  
template < typename T1, typename T2 > E5gt_,j>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V B ^1wm  
  { H^*[TX=#[  
  return (T2 & )r2; (| O(BxS  
} 3I'7+?@@l  
} ; 6k')12~'  
"@ZwDg`  
p8]XNe  
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> >。 S]E|a@kD3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JWu0VLo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .4 NcaMj  
 ]x1ba_  
return l(i, j) = r(i, j); C^JtJv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =s AOWI,8!  
j~rW 2(  
  return ( int & )i; FBi&M Z`  
  return ( int & )j; |p/[sD+M  
最后执行i = j; |I]G=.*E  
可见,参数被正确的选择了。 1h]nE/T.O  
m{*_%tjN0  
M;g"rpM  
0kp{`3ce  
ME*zMLoF+  
八. 中期总结 q.hpnE~#lh  
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: <@>icDFEHn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z/o&r`no  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?S)Pv53>}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ux);~P`/o  
Kr<a6BEv5  
'eQ*?a43  
41C6ey  
9$sx+=(  
% Q93n {?  
九. 简化 ,[|i^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 xs)SKG*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y,KSr|vG  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: KWVl7Kw#e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 27JZwlzZ  
  +-*/&|^等 Wsw/ D  
2. 返回引用。 b5 AP{ #  
  =,各种复合赋值等 1A7(s0J8 :  
3. 返回固定类型。 E_xCRfw_i]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UN6nh T  
4. 原样返回。 mnYzn[d3U  
  operator, pr \OjpvD  
5. 返回解引用的类型。 ,7Q b24A  
  operator*(单目) |3EKK:RE  
6. 返回地址。 e>HdJ"S`  
  operator&(单目) 2reQd47  
7. 下表访问返回类型。 \S#![NC  
  operator[] x]"N:t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /a-OB U  
  operator<<和operator>> Eye.#~  
^hwTnW9Z1:  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 r[&/* ~xL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 35#"]l"  
|/RZGC4  
template < typename Left > K"=I,Vr:  
struct value_return `Yo!sgPO\  
  { ftqeiZ 2  
template < typename T > qAVZ&:#  
  struct result_1 oe1$;K>.7  
  { "&TN}SBW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x)2ZbIDB:"  
} ; S4>1d-  
8|S}!P"  
template < typename T1, typename T2 > -]Q6Ril  
  struct result_2 }FAO.  
  { }woNI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iFB {a?BE  
} ; F@@6D0\X?  
} ; 2u^/yl  
N ._&\fHY  
ty)~]!tA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V%'+ ob6  
D"GQlR  
下面我们来剥离functor中的operator() W"H*Ad(V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >0jg2vqt  
rTYMN  
return l(t) op r(t) Q$=X ?{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0r'<aA`=I  
return op l(t) k|F TT  
return op l(t1, t2) A{KF<Omu  
return l(t) op HF]|>1WV[  
return l(t1, t2) op L[.RV*sL  
return l(t)[r(t)] 0%GQXiy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A\};^Y  
qHra9yuSh  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Qj',&b  
单目: return f(l(t), r(t)); v?qU/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )_Wo6l)i  
双目: return f(l(t)); tU >?j1  
return f(l(t1, t2)); nkTu/)or  
下面就是f的实现,以operator/为例 4ROuy+Ms'  
`_5{: 9N$  
struct meta_divide DmpG35Jk  
  { )l"py9STF  
template < typename T1, typename T2 > _ -C{:rV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I`FqZw  
  { {S5H H"  
  return t1 / t2; ]Geg;[ t  
} KO5! (vi@  
} ; tg' 2 v/  
Sk|DVV $  
这个工作可以让宏来做: { x/~gp  
<WRrB `nO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E\dJb}"x %  
template < typename T1, typename T2 > \ aX{i   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |?/,ED+|>D  
以后可以直接用 x|`o7.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :B"Y3~I  
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 m6^n8%  
(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。。。) '\I!RAZ  
:FqHMN  
QC^ #ns&  
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 +_ZXzzcO<  
uKE?VNC]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S1D=' k]  
class unary_op : public Rettype U9eb&nd  
  { Ir :y#  
    Left l; 8JbN&C  
public : 1aBQ.-E-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nYbI =_-  
ZI/Ia$O  
template < typename T > ^7>k:|7-t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Dk`vn2eN  
      { X4{O/G  
      return FuncType::execute(l(t)); |VxO ,[~  
    } 7t~12m8x  
2~(\d\k  
    template < typename T1, typename T2 > t0-)\kXcA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ipdGAG  
      { [) S&PK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C6ry]R@  
    } "Q <  
} ; D +Ui1h-  
Ti!<{>  
T(2*P5%&  
同样还可以申明一个binary_op /_.1f|{B  
C^8n;i9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LL"c 9jb4z  
class binary_op : public Rettype q@0g KC&U  
  { uk=f /nT  
    Left l; vn Ol-`Z ~  
Right r; $G}!eV 6  
public : bj$VYS"kY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "nQ&~KQ  
(dgBI}Za  
template < typename T > tX@G`Mr(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2SV}mK U  
      { yZcnky  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5vo5t0^o  
    } rS&"UH?c7  
[oS4W P  
    template < typename T1, typename T2 > 7wB*@a-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [B+]F~}@  
      { h5^qo ^;g7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :Cdqj0O3u  
    } !)-)*T  
} ; {#C)S&o)6  
jhF&   
WkUV)/j  
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 iPeW;=-2Wk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $z48~nu@ j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T;`2t;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -J' 0qN!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N.D7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ehw2o-s^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Yx3ivjX.>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7I4<Dj  
下面是修改过的unary_op aPR XK1  
Ygs:Ox"[-G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J{qsCJiB  
class unary_op d$qi. %<kh  
  { wS+ekt5  
Left l; ;6AanwR6  
  )kk10AZV-E  
public : Hzc5BC  
ec3zoKtV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {baG2Fe1`b  
Kv ~'*A)d  
template < typename T > ?R":"*eu  
  struct result_1 Xc8 XgZk  
  { Rv)*Wo!L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XmAu n  
} ; I#UL nSJ3  
?A]/ M~3B  
template < typename T1, typename T2 > C'.^2s#e8  
  struct result_2 iBh.&K{j  
  { 7KJ%-&L^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dn[uzY6  
} ; 8T5W6Zs1  
w\lc;4U   
template < typename T1, typename T2 > -Dy":/Bk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >qS2ha  
  { `R m<1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j.kv!;Rj=  
} Mb:>  
g#lMT%  
template < typename T > a[=;6!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PS$g *x  
  { YVLK X}$)(  
  return OpClass::execute(lt(t));  {HbSty  
} ? J/NYV  
V='A;gs  
} ; w0PAtu  
BG_6$9y  
W4q |55  
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 _sAcvKH  
好啦,现在才真正完美了。 95mwDHbA  
现在在picker里面就可以这么添加了: hMyN$7Z  
 %m##i  
template < typename Right > "EBCf.3-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const snP]&l+  
  { 4ufT-&m};s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GG %*d]  
} *X uIA-9  
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。 L| ]fc9W:  
#xh M&X  
d >O/Zal  
D<'G\#n3I=  
Ze?n Q-  
十. bind L cTTfb+<  
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。 ',!>9Dj  
先来分析一下一段例子 *^:s! F  
K0|:+s@u  
X7txAp.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mhI   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U#`2~Qv/1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VNwOD-b/]  
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。 `SQobH  
我们来写个简单的。 M'JCT'(X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LtGjHB\+  
对于函数对象类的版本: U6#9W}CE  
qq"0X! w  
template < typename Func > h0")NBRV&  
struct functor_trait j!"5, ~  
  { \46*4?pP  
typedef typename Func::result_type result_type; ul]hvK{2  
} ; ,z#S=I  
对于无参数函数的版本: y"k %Wa`*  
:r7!HG _  
template < typename Ret > 4m6/ ba  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P1R[M|Fx  
  { R&Ss ET.  
typedef Ret result_type; zU'7x U-  
} ; Zr(eH2}0D  
对于单参数函数的版本: vy-q<6T}:p  
Jv kTfTE7  
template < typename Ret, typename V1 > v6ei47-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LtPaTe  
  { yd[4l%G(zS  
typedef Ret result_type; qMw_`dC  
} ; ;]k\F  
对于双参数函数的版本: i(kx'ua?  
0"Zxbgu)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O;|jLf_If  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Mkr &30il[  
  { S VypR LVB  
typedef Ret result_type; OI kjO}/7  
} ; DVf}='en8  
等等。。。 D=K{(0{"/,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6 X'#F,M  
@d:GtAW  
template < typename Func > (}s& 84!  
struct func_return Dl,sl>{  
  { egH,7f(yP  
template < typename T > 4q.yp0E  
  struct result_1 dnV&U%fO  
  { ia,5=SKJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {`-AIlH(  
} ; Xka+1c  
?f6SKC  
template < typename T1, typename T2 > E)wf'x  
  struct result_2 !tb!%8{~  
  { @|s$ :;(=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ))<vCfuz2  
} ; 3Pp+>{2_?  
} ; ?zfm"o  
y:_>R=sw  
Uy*d@vU9c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R~eLEjezm  
PF#<CF$=  
template < typename Func, typename aPicker > Ikw.L  
class binder_1 %Y"pVBc  
  { A%x0'?GU  
Func fn; X|D-[|P  
aPicker pk; Q [C26U  
public : :X:s'I4J D  
IZ iS3  
template < typename T > O#p_rfQ  
  struct result_1 qM6hE.J   
  { 5Ar gM%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A&M(a  
} ; Uq`6VpZ  
x+ER 3wDD@  
template < typename T1, typename T2 > Vw.)T/B_D  
  struct result_2 [9V}>kS)  
  { wLb:FB2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |=KzQY|u  
} ; gsUF\4A(J  
g^x=y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g$zGiqzMK  
9 W|'~r  
template < typename T > .p> ".q I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lpS v  
  { t\'MB  
  return fn(pk(t)); +\;Ro18?  
} 4_sJ0=z-  
template < typename T1, typename T2 > 6\jbSe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZJc{P5a1J  
  { *po o.Zz  
  return fn(pk(t1, t2)); d:>'c=y  
} t&F:C  
} ; \13Q>iAu  
>;R`Q9s7  
=wW M\f`=  
一目了然不是么? z^jmf_  
最后实现bind IR$d?\O3  
x X[WX#'f  
TJZ/lJU  
template < typename Func, typename aPicker > ARt{ 2|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) []aw;\7}Y  
  { < W`gfpzO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w{ |`F>f9  
} B$YoglEW:  
WVhQ?2@}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kB=B?V~#  
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。 %3"3V1  
r<Z.J/a  
十一. phoenix &|}QdbW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %'_:#!9  
at{p4Sl  
for_each(v.begin(), v.end(), qg1\ABH  
( ujkWVE'  
do_ 6-tIe _5  
[ HeO&p@  
  cout << _1 <<   " , " !lL `L \  
] =+Odu  
.while_( -- _1),  H!hd0.  
cout << var( " \n " ) o<txm?+N  
) nxBP@Td  
); hmOGteAf-  
r|*_KQq  
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: On~KTt3Mp  
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 1KGf @u%-1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +se OoTKR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K1A<m=If  
U^ , !  
>i  >|]  
template < typename Cond, typename Actor > FXn98UFY  
class do_while ~_"V7  
  { QdcuV\B}  
Cond cd; F=w:!tqA  
Actor act; @mxaZ5Vv}  
public : G~bDl:k`A  
template < typename T > @RszPH1B  
  struct result_1 T?d}IDv1  
  { (3D&GY!/  
  typedef int result_type; YEaT_zWG0  
} ; 3h>L0  
&Wb"/Hn2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r)Lm| S  
R"JXWw  
template < typename T > |4 \2,M#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nh5=0{va|L  
  { t2OBVzK  
  do 1P1h);*Z  
    { {47l1wV]  
  act(t); 8q{|nH  
  } irq{ 21  
  while (cd(t)); Br}@Vvq@  
  return   0 ; Dt(D5A  
} ];6955I!  
} ; s !2Iui @  
:Z2997@Y  
ru9@|FgAE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3<M yb  
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。 ?<W|Ya  
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。 XR7v\rd  
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。 ;zo|. YD  
下面就是产生这个functor的类: oOvQA W8`  
%Gyn.9\  
5fiWo^s}  
template < typename Actor > : -#w  
class do_while_actor T* 0;3&sA  
  { *VJISJC  
Actor act; D{7^y>8_Y-  
public : ,m0 M:!hK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9L-jlAo<  
xuqG)HthRS  
template < typename Cond > ?ZC!E0]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jbZTlG  
} ; 7p!f+\kM  
rZB='(?  
rrgOp5aV"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *(vh|  
最后,是那个do_ oVp/EQ  
+]wM$bP  
$Q'LDmot  
class do_while_invoker 6Xo"?f  
  { 4IY|<  
public : ->IZZ5G<  
template < typename Actor > Br<lP#u=G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #Q=c.AL{  
  { 2PeMt^  
  return do_while_actor < Actor > (act); Zvfy%k   
} JxLfDr,dy  
} do_; Q uw|KL  
^rjUye%EK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /<k 5"C% z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O?A%  
最后来说说怎么处理break和continue cyabqx  
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。 Lg#(?tMp,'  
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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