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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z 3fS+x:E{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Uc>kCBCd  
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, r#JE7uneT  
)9 5&-Hs  
{'E%SIRZ)  
1T!b# x4  
  class filler "n," >  
  { xmb]L:4F  
public : IkFrzw p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c^><^LGb  
} ; ?<]BLkx  
a&6 3[p.<}  
SGre[+m~m  
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: U8-#W(tRR  
/jaTH_Q),:  
)~v`dwKj;  
G)]'>m<y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K>l$Y#x}k  
F?\XhoJ3G  
H)}>&Z4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ij` %'/J  
rE;*MqYt&  
NE,2jeZQ.  
#wK {G)J  
二. 战前分析 vP`Sz}FU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ST5L O#5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q&@Ls?pu  
e) 42SL^s  
Fm_^7|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u\ro9l  
  /* --------------------------------------------- */ +w[vYKSZm  
vector < int *> vp( 10 ); 7"@^JxYN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^[,Q2MHCT(  
/* --------------------------------------------- */ d&4 ve Lu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M(KsLu1   
/* --------------------------------------------- */ ExeD3Zj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =,$*-<p=3  
  /* --------------------------------------------- */ R8I%Cyc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SE.r 'J0  
/* --------------------------------------------- */ dKTyh:_{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3p6QJuSB  
Oq@+/UWX  
f6vhW66:?x  
njtz,qt_;G  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2 -72 8  
1._1, _2是什么? ukpbx;O:hc  
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。 {^=T&aCYdS  
2._1 = 1是在做什么? "s]r"(MX  
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。 T\I}s"d  
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。 XLb lVi@  
g>-pC a  
3O7]~5 j1  
三. 动工 qq.M]?Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S[J eW  
WHeyE3}p  
!iA 3\Ai"  
(RVe,0y  
template < typename T > o}$uP5M8q  
class assignment p4GhT~)l:  
  { Z^E>)!t  
T value; fqrQ1{%UH  
public : ?g^42IYG  
assignment( const T & v) : value(v) {} =!)Ye:\Q  
template < typename T2 > <}t~^E,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J9eOBom8e<  
} ; iGB1f*K%x  
U;`C%vHff  
3.+TM]RYN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .7&V@A7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Wip@MGtJ  
E! d?@Xr@  
SW5V:|/  
NIgqdEu1  
  class holder #(swVo:+E  
  { ]8q#@%v }  
public : X-LCIT|1  
template < typename T > /By:S/[1pL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |y9(qcKn$  
  { O+x"c3@Z)D  
  return assignment < T > (t); $`j%z@[g  
} WX .Ax$fT  
} ; Zc9@G-  
K&ZN!VN/p  
} I>68dS[  
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: m}A|W[p<  
TOapq9B]  
  static holder _1; -p.c8B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6&| hpp#[  
Y`F)UwKK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ' ` _TFTO  
而不用手动写一个函数对象。 hr$Wt ?B  
z]_2lx2e  
5~D(jHY;  
yPY}b_W  
四. 问题分析 mi[t1cN)=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OT 0%p)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]1hyvm3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /pY-how%!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O6*2oUKqK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8;6j  
')N[)&&Q{  
五. 问题1:一致性 P5Lb)9_Jw  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Zt_~Zxn3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "<Ozoo1&w  
L4O.=*P1  
struct holder fGZ56eH:  
  { UE9RrfdN  
  // W(pq_H'  
  template < typename T > q QcQnd2K  
T &   operator ()( const T & r) const }NjZfBQW`  
  { Ri>4:V3K  
  return (T & )r; e!W U  
} :HW| mqKd  
} ; 8Q%g<jX*  
CvhVV"n  
这样的话assignment也必须相应改动: 'oKen!?A  
Q XSS  
template < typename Left, typename Right > |I[/Fl:  
class assignment a\m_Q{:  
  { n6AA%? 5  
Left l; BG|m5f  
Right r; :FTx#cZ  
public : XHU\;TF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qy ghNImp  
template < typename T2 > }7non  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b5Q|$E   
} ; M"Dv -#f  
|kY}G3/  
同时,holder的operator=也需要改动: pfBe24q  
oyB gF\  
template < typename T > [Dhqyjq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const apOXcZ   
  { :KmnwYm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &(7=NAQsE  
} XGuxd  
l-Be5?|{_  
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。 GO?hB4 9T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 * N]^(+/A  
SZ29B  
return l(rhs) = r; l+#J oc<8  
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。 qk~m\U8r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X=+|(A,BdY  
w73?E#8  
template < typename Tp > fB80&G9  
class constant_t IM% ,A5u  
  { 5U-SIG*  
  const Tp t; 6r|=^3{  
public : W#)X@TlE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8.,d`~  
template < typename T > P_4E<"eK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @Jx1n Q^  
  { IRGcE&m  
  return t; 5cGQ`l  
} FnKC|X  
} ; #f [}a  
t"zi'9$t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Lqdapx"Z_  
下面就可以修改holder的operator=了 }DQTy.d;P  
78 w  
template < typename T > 5(gWK{R)*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Eug RC  
  { &~Pk*A_:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *`} !{ Mb  
} k".kbwcaF  
(dfC}x(3h  
同时也要修改assignment的operator() lJ]]FuA-Q  
zYrJ Hn#vB  
template < typename T2 > qA;Gl"HF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uu9IUqEq2  
现在代码看起来就很一致了。 0-~s0R89A  
=A!r ZG  
六. 问题2:链式操作 ta6>St7.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Gx %=&O  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (dZ]j){  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 nK32or3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 O6/:J#X%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;yajt\a  
oYdE s&qq  
template < typename T > &?1O D5  
struct result_1 06O_!"GD}  
  { *|<T@BXn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IU<lF)PF$  
} ; (i L*1f   
8v z h5,U  
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 Qz+t  
k3H0$1  
template < typename T > DF_wMv:>^  
struct   ref GGnlkp& E  
  { .%y'q!?  
typedef T & reference; ;>>n#8`  
} ; Th$Z9+()  
template < typename T > Unv'm5/L  
struct   ref < T &> L2+cVR  
  { y>.t[*zT  
typedef T & reference; ;DSH$'1i  
} ; aZ$5"  
Y0.'u{J*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~Th,<w*o  
mogmr  
template < typename T > e'>q( B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >{QO$F#  
  { aW*k,\:e  
  return l(t) = r(t); Q?;Tc.O"/  
} ' Ut4=@)  
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。 ) [?xT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #D/*<:q5  
R)BXN~dQ  
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 .b+ix=:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SkMFJ?J/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2,dWD<h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T\n6^@.>  
最后的布局是: D HT^.UM28  
                Add /2zan}  
              /   \ Pw| h`[h  
            Divide   5 =/_uk{  
            /   \ _XT'h;m  
          _1     3 $,2T~1tE  
似乎一切都解决了?不。 Bcarx<P-p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4xEw2F  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 mE`qA*=?  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: SOq:!Qt  
b~}$Ch3ymW  
template < typename Right > |4g0@}nr+W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $:%E<j 4Dn  
Right & rt) const }04mJY[  
  { _crhBp5@T3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R2n 2mQ<  
} k'PvTWR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +^lB"OcOX@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?WHf%Ie2(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 tnaFbmp  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 cLl~4jL  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 u*v<dsGQ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =V]0G,,\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E0R6qS:'  
>> "gb/x,  
template < class Action > uZtN,Un  
class picker : public Action +:uz=~m o`  
  { 6_4 B!  
public : 7M~sol[*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Nwz?*~1  
  // all the operator overloaded eFG(2OVg}M  
} ; RzjUrt  
l>}f{az-T  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \$ipnQv  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t$z[ ja=  
^\AeX-q2v'  
template < typename Right > #'q7 x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Inv`C,$7Q#  
  { ?' .AeoE-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =K18|Q0m  
} E{&MmrlL,  
.a]#AFX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5K ;E*s,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +ZM,E8  
I7oA7@zv  
template < typename T >   struct picker_maker s@ r{TXEn  
  { #M16qOEw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s{Y4wvQyB  
} ; '1:)q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WN+i3hC  
  { 8Rwk o6x  
typedef picker < T > result; u*G<?  
} ; a&x:_vv  
<mE`<-$  
下面总的结构就有了: X n$ZA-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R,G*]/r`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9Q%lS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s:}? rSI  
至此链式操作完美实现。 'ZW(Hjrd  
T:$^1"\  
u1$6:"2@5k  
七. 问题3 ? +L,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \4q|Qno8  
qK a}O*  
template < typename T1, typename T2 > +T$Olz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &\N>N7/1  
  { teg5g|*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O`9c!_lis  
} gHLI>ew*QR  
3NgXM  
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: ^PTf8o  
3&+dyhL'w  
template < typename T1, typename T2 > din,yHu~  
struct result_2 ?b,>+v-w::  
  { Wr%ov6:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  f\<r1  
} ; i]%f94  
,2nu*+6Y/  
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? b$,Hlh,^  
这个差事就留给了holder自己。 <bKtAf  
    }_]AQN$'G  
e{5?+6KH  
template < int Order > c4Zpt%:}h  
class holder; TwPQ8}pj?  
template <> jr4xh {Z`  
class holder < 1 > [34N/;5  
  { JcR|{9ghT  
public : ;>v.(0FE6  
template < typename T > 4GRD- f[  
  struct result_1 Q v9q~l  
  { ;o!p9MEpz;  
  typedef T & result; CJ\a7=*i  
} ; iYStl  
template < typename T1, typename T2 > 'q-q4 QCB  
  struct result_2 z l@^[km{  
  {  2h   
  typedef T1 & result; Mj MDD  
} ; KGy 3#r;Q  
template < typename T > G%erh}0~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R+M=)Z  
  { g#J aw|N  
  return (T & )r; KdR4<qVV}  
} h=7q;-@7  
template < typename T1, typename T2 > by@KdQow  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e^Zm09J  
  { Y<xqws  
  return (T1 & )r1; S/'0czDMW  
} a;HAuy`M x  
} ; E 5&Z={  
:(n<c  
template <> I}4 PB+yu  
class holder < 2 > =Z^5'h~  
  { Y@+Rb  
public : ;5j|B|v  
template < typename T > %":3xj'EEI  
  struct result_1 r<UVO$N  
  { AHb_BgOU*  
  typedef T & result; VL9wRu;  
} ; {]HiTpn  
template < typename T1, typename T2 > _ Op%H)  
  struct result_2 &kg^g%%  
  { NKO"'   
  typedef T2 & result; }`"}eN @,  
} ; 0^ODJ7  
template < typename T > fu "cX;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kamQZzPe  
  {  )d2Z g  
  return (T & )r; SyvoN, ;Q  
} PM\Ju]  
template < typename T1, typename T2 > 0|P=S|%~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FU3K?A B  
  { .k,j64 r  
  return (T2 & )r2; c{MoeIG)v@  
} (;l@d|g  
} ; d&#_t@%  
v~nKO?{   
E\[BE<y  
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> >。 3oCI1>k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o1.~g'!^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4D?h}U /  
g3tE.!a5-  
return l(i, j) = r(i, j); 4\;zz8 5E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UR sx>yx  
U#3N90,N=  
  return ( int & )i; 9-42A7g^C  
  return ( int & )j; F9r.DG$}  
最后执行i = j; &6x(%o|  
可见,参数被正确的选择了。 '}Fe&%  
yfG;OnkZ  
46:<[0Psl/  
u H[WlZ4  
ppAbG,7  
八. 中期总结 0?7yM:!l  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: PIri|ZS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C >*z^6Gz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `OfhzOp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .vu7$~7  
?v2_7x&  
C]ss'  
2 2v"?*  
V!Wy[u  
@;/Pl>$|'G  
九. 简化 )CFJ Xc:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 W:r[o%B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P6gkbtg  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .(@=L1C<}J  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t#NPbLZ  
  +-*/&|^等 WyO*8b_ D  
2. 返回引用。 (!}N&!t  
  =,各种复合赋值等 G+ /Q!ic  
3. 返回固定类型。 ,>j3zjf^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7'\. Q J!<  
4. 原样返回。 'Ea3(OsuXn  
  operator, fCY|iO0.t  
5. 返回解引用的类型。 n8,%<!F^  
  operator*(单目) Px_8lB/;  
6. 返回地址。 gT)(RS`_)  
  operator&(单目) uN%Cc12  
7. 下表访问返回类型。 vpu#!(N  
  operator[] Ik:G5m<ta  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `c Gks  
  operator<<和operator>> I-#!mFl  
u+)!C*ho  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 mY 1l2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TNu% _ 34  
EavBUX$O  
template < typename Left > ?{J1&;j*  
struct value_return +Br<;sW  
  { n_QuuUB  
template < typename T > TK5$-6k  
  struct result_1 K$S0h-?9]O  
  { M^kaik  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Za@\=}Tt  
} ; f.g!~wGD  
Pp?P9s {  
template < typename T1, typename T2 > Q7+WV`&  
  struct result_2 KMhrw s{&B  
  { s\*p|vc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0F$|`v"0  
} ; | R,dsBd  
} ; PF4[;E S'  
UynGG@P@  
A;U c&G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oiyvKMHz7  
QytO0K5  
下面我们来剥离functor中的operator() ?1\5X<|,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k5RzW4zq;  
SzLlJUVX  
return l(t) op r(t) HYl+xH'.j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q 8]X  
return op l(t) G"r{!IFL  
return op l(t1, t2) =9&2udV1  
return l(t) op JQ+Mg&&Q  
return l(t1, t2) op Trirb'qO  
return l(t)[r(t)] L4iWR/&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gc4o |x  
s.z)l$  
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: %jAc8~vW?  
单目: return f(l(t), r(t));  U#f*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zl5DlRuw  
双目: return f(l(t)); br\3}  
return f(l(t1, t2)); N<#J!0w  
下面就是f的实现,以operator/为例 k7Nx#%xx  
4W>DW`{  
struct meta_divide LsR<r1KDJ  
  { 2[w9#6ly  
template < typename T1, typename T2 > H [+'>Id:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @;EQ{d  
  { ;8H&FsR  
  return t1 / t2; C?. ;3 h  
} =o@}~G&HA  
} ; P~(&lu/;P  
:$Cm]RZ  
这个工作可以让宏来做: !KV!Tkx h  
k2Q[v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R5sEQ| E  
template < typename T1, typename T2 > \ C5=^cH8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )F9IzR-&m  
以后可以直接用 Qe~C}j%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #|\|G3Si %  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 WGV]O|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0+0 Y$;<  
wW TuEM  
;)rhx`"n  
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 z{R Mb  
ejg!1*H@n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B)k/]vz)*D  
class unary_op : public Rettype Xp;'Wa"@  
  { _~Lu%   
    Left l; |TJ gH<I  
public : [?z;'O}y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ['(qeS@5O  
E.#JCO|(1  
template < typename T > 1mV ' ~W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X'd\b}Bm  
      { NiG&Lw*8  
      return FuncType::execute(l(t)); pTAm}  
    } ?r;F'%N=  
K*~xy bA  
    template < typename T1, typename T2 > 8\il~IFyi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :MDFTw~|  
      { d/NjY[`5+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^C,rN;mX'  
    } FUI/ A >  
} ; Q8TR@0d  
.t ^1e  
Fkv284,LM  
同样还可以申明一个binary_op W&A^.% 2l  
+ fvVora  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S?DMeZ{:  
class binary_op : public Rettype pDC`Fi  
  { i{g~u<DH)Q  
    Left l; oKRI2ni$j9  
Right r; k8Dk;N  
public : QKk7"2t|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,9OER!$y  
w_@6!zm  
template < typename T > :4:U\k;QwA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6hcs )X7m  
      { #E4oq9{0*W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z'AjeZyyE  
    } "<oR.f=0  
wKW.sZ!S1  
    template < typename T1, typename T2 > P EzT|uY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UeUOGf ,  
      { Na\&}GSf^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xk^<}Ep)c  
    } "97sH_ ,  
} ; f`}u9!jVR  
jp-(n z\  
QIwO _[Q  
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 USE!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !ggHLZRlz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x!4<ff.  
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。 2Z(?pJyDM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $SLyI$<gP  
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。。。 E]Cm#B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  X56.Y.  
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) PtjAu  
下面是修改过的unary_op ubl Y%{"  
j%!xb><  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IFSIQ q  
class unary_op 7vqE @;:dt  
  { yr zyus  
Left l; 'mU\X!- 4<  
  =+e;BYD#!  
public : 9dg+@FS}=  
`=TJw,q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S{cK~sZj  
'pAq;2AA  
template < typename T > *XXa 9z  
  struct result_1 k%RQf0`T  
  { WAr6Dv,8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o hPXwp?]  
} ; voN,u>U  
eET1f8 B=L  
template < typename T1, typename T2 > 5IG#-Q(6sp  
  struct result_2 .v) A|{:2  
  { `yXHb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %H"AHkge:a  
} ; _h B7;N3  
r^d:Po  
template < typename T1, typename T2 > X)Rh&ui  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YZ0Q?7l7  
  { e<{Ani0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bmC{d  
} Yu%ZwTvw  
A*{V%7hs&  
template < typename T > r2;+ACwWf_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;>p{|^X0D  
  { *=QWx[K|  
  return OpClass::execute(lt(t)); U_0"1+jbq  
} Yv;iduc('  
6r5<uZ9w_X  
} ; F-?s8RD  
cj3P]2B#  
y#{> tC  
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 u_)'}  
好啦,现在才真正完美了。 k8sjW!2  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'k$j^ |r>  
-[lOf  
template < typename Right > DTV"~>@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M[dJQ (  
  { _K>YB>W}7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cr{f*U6`  
} SR'u*u!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 c(S66lp  
>x1?t  
i\P)P!  
rcMSso2  
f,Dj@?3+  
十. bind _$qH\>se  
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。 LT '2446  
先来分析一下一段例子 ?F%,d{^  
l:VcV  
g"v-hTx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3hzKd_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k'{Bhi4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6SD9lgF*-  
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。 &Sp2['a!  
我们来写个简单的。 }W* 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: lZ}H?n%  
对于函数对象类的版本: *1b)Va8v*  
m:{IVvN_  
template < typename Func > h-:te9p6>4  
struct functor_trait 5F|oNI}$:  
  { _"c?[n  
typedef typename Func::result_type result_type; PeB7Q=d)K1  
} ; ER$qL"H U  
对于无参数函数的版本: +dSO?Y]  
@ **]o  
template < typename Ret > LZ#SX5N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O9[Dae{i  
  { ZC:7N{a  
typedef Ret result_type; h}jE=T5Hc  
} ; .q (1  
对于单参数函数的版本: D~JrO]mi  
<@2g.+9  
template < typename Ret, typename V1 > ZncJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?r-W , n  
  { rjW\tuZI  
typedef Ret result_type; /jv4# 9  
} ; t5WW3$Nf  
对于双参数函数的版本: 6{PlclI !  
-|A`+1-R+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q*4=sf,>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1$ C\ `  
  { \B~}s}  
typedef Ret result_type; Qc]Ki3ls  
} ; u IGeSd5B  
等等。。。 dBMr%6tz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r5g:#mF"  
#Rcb iV*M  
template < typename Func > N3g\X  
struct func_return 5ki<1{aVtZ  
  { KI{B<S3*Z  
template < typename T > h#rziZ(  
  struct result_1 +&h<:/ V  
  { vCS D1~V_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o79EDPX  
} ; hV]]%zwR+  
-9z!fCu3  
template < typename T1, typename T2 > 'l*p!=  
  struct result_2 /KH,11 )yc  
  { kls 6Dk#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '9d] B^)F  
} ; 8C>\!lW"  
} ; (7_}UT@w-  
3c.,T  
aaODj>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V1Opp8  
0B?t:XU,  
template < typename Func, typename aPicker > TmIw?#q^  
class binder_1 :N ~A7@  
  { L1J~D?q  
Func fn; Y<0R5rO  
aPicker pk; .8EaFEd  
public : XIJW$CY  
Doj>Irj? 7  
template < typename T > nL@(|nJ[  
  struct result_1 j!<(`  
  { J}'a|a@bk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X1PXX!]lo[  
} ; oF0BBs$  
%DR8M\d1~H  
template < typename T1, typename T2 > FH}2wO~_  
  struct result_2 8\ { 1y:|  
  { yTb#V"eR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JcDcYB  
} ; 1Vy8TV3D  
\DC0`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :@8N${7`$A  
14 Toi  
template < typename T > -- chU5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KrDG  
  { # %$U-ti  
  return fn(pk(t)); kI|7o>}<   
} + #V.6i  
template < typename T1, typename T2 > r?j2%M\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EYD24  
  { r(VznKSx  
  return fn(pk(t1, t2)); >j$y@"+  
} "|KhqV=?v  
} ; (AI 4a+  
g`9`/  
z+(V2?xcvt  
一目了然不是么? J70r`   
最后实现bind |b'}.(/3i  
rZSD)I  
0c6Ea>S[  
template < typename Func, typename aPicker > 8.m9 =+)8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]w;!x7bU(  
  { !5XH.DYq!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |%l&H/  
} p]E\!/  
'BO MFp7c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bc}BQ|Q  
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。 eN{ewn#0.  
{ usv*Cm  
十一. phoenix \\UOpl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (@&+?A"6`  
&b:SDl6  
for_each(v.begin(), v.end(),  :qe.*\ c  
( ?hh#@61  
do_ 1@S(v L3a  
[ Xdtyer%  
  cout << _1 <<   " , " EwX:^1f  
] bDADFitSo  
.while_( -- _1), JK y0 6I  
cout << var( " \n " ) f5o##ia7:  
) F9PXQD(  
); .:/[%q{k  
dlJc~|  
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: G~nQR qv  
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 !<#,M9 EA&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .TpM3b#r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /=IBK`  
jH~VjE>  
IJ E{JH  
template < typename Cond, typename Actor > yYN_]& ag  
class do_while _k O<|ev  
  { V3v/h V:  
Cond cd; J-d>#'Wb|  
Actor act; *1c1XN<7  
public : e61e|hoX\  
template < typename T > q)rxv7Iu\  
  struct result_1 ]7DS>%m Y(  
  { Yx"un4  
  typedef int result_type; ]b'" l  
} ; Bb9/nsbE  
p|9Eue3j2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %s* F~E  
ZXH{9hxd  
template < typename T > $3)Z>p   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e.VR9O]G  
  { -ztgirU  
  do _Qd C V`  
    { &Fy})/F3v  
  act(t); 6O\a\z  
  } h"ZR`?h  
  while (cd(t)); L)yc_ d5  
  return   0 ; @tzL4hy%^j  
} ={[9kR i  
} ; Ce`#J6lT  
#Pr w2u  
)y"8Bx=x4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Gk-49|qIV  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 VbfTdRD-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2C[xrZa^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 o_R_  
下面就是产生这个functor的类: ffI z>Of:  
n}L Jt  
d8ck].m=  
template < typename Actor > ni~1)"U.  
class do_while_actor nXM[#~  
  { < VrHWJo  
Actor act; J>N^FR9  
public : &3CC |  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6BH P#B2j  
7&w$@zs87  
template < typename Cond > /5N`E uw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p,K!'\  
} ; JDP/vNq  
(,^jgv|I  
`BzjDI:a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G7SmlFn?  
最后,是那个do_ ;GV~MH-F  
[5i }C K_=  
Q/]t $  
class do_while_invoker MHPh!  
  { ,%d?gi"&  
public : R4g;-Ci->  
template < typename Actor > d:3OC&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t .-%@,s  
  { R q9(<' F  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,-`A6ehg  
} y134m  
} do_; yt[*4gF4  
Xv2Q8-}w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;i-<dAV8B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^u-;VoK  
最后来说说怎么处理break和continue > JP}OS  
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。 pKkBA 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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