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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T<AT&4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hp\&g2_S0W  
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, Ha'[uEDb  
qNp1<QO0  
JfY*#({y  
K2   
  class filler ]MbPivM  
  { )Fw/Cu  
public : _X6'u J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &p0e)o~Ux  
} ; K =g</@L6R  
t}EM X9SQ  
qe~x?FO_>  
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: wp[Ug2;G  
bDI%}k9#  
 6@S6E(^  
c OYD N[k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); okNo- \Dh!  
G0cG%sIl  
;JW_4;-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .])prp8  
.n-#A  
y8Va>ul"U  
7R+(3NU1A  
二. 战前分析 yV30x9i!2  
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。 e#eVc'=cDR  
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 x&}]8S)  
*GP2>oEM  
/zn=AAYb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o5<<vvdA  
  /* --------------------------------------------- */ '%)R}wgV  
vector < int *> vp( 10 ); *{o7G  a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0D X_ *f  
/* --------------------------------------------- */ .6B\fr.za  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U)S=JT~h  
/* --------------------------------------------- */ :!ya&o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gL;Kie6Z  
  /* --------------------------------------------- */ 4E'9;tA3l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); " qI99e  
/* --------------------------------------------- */ p{FI_6db  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :|7#D,2  
'`];=QY9pg  
H=r-f@EOrI  
3r\8v`^>  
看了之后,我们可以思考一些问题: d|`Ll  
1._1, _2是什么? v* ;d  
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。 8xpplo8  
2._1 = 1是在做什么? xNP_>Qa~  
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。 7ubz7*  
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。 p7?  
vDy&sgS$<  
p7h#.m~Qu  
三. 动工 WWT1= #"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5{Cz!ut;tE  
}\pI`;*O|  
PT"}2sR)  
}Q7y tE  
template < typename T > ~5 ^Jv m  
class assignment 3Ob.OwA  
  { R[WiW RfD  
T value; 9g92eKS  
public : 2wf&jGHs  
assignment( const T & v) : value(v) {} u8e_Lqx?  
template < typename T2 > jm_-f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )P$(]{  
} ; 3} A$+PX  
N<EVs.7  
+)]YvZ6%[,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $YYWpeW '  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :Pud%}'  
c :R?da  
J~YT~D 2L  
"gM^o  
  class holder >rnVT K  
  { Z$oy;j99y  
public : |WS)KR !  
template < typename T > n*4`Tduu^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FLZ9pb[T  
  { }D/+YG  
  return assignment < T > (t); 0=d2_YzSf  
}  EM ,C  
} ; S_}`'Z )  
7#8Gn=g  
 *kr/,_K  
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: >rG>Bz^Pu  
LQ0/oYmNc  
  static holder _1; yNu_>!Cp5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {.Tx70kn  
18g_v"6o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [P$Xr6#  
而不用手动写一个函数对象。 HL)!p8UHJ  
J3 $>~?^1  
tDByOml8Ix  
E-LkP;  
四. 问题分析 Ob d n#Wm=  
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。 $JE,u' JQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )7q$PcY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [B0 BHJ~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a6p0_-MF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  0^;2  
-@To<<`n  
五. 问题1:一致性 *4,Q9K_  
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?| jnH\}IB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XxqGsGx4  
<}a?<):S  
struct holder +X?ErQm  
  { ju~$FNt8R  
  // Gvb2>ZN  
  template < typename T > XN<SKW(H3  
T &   operator ()( const T & r) const K+g[E<x\=  
  { #A63?kDE&&  
  return (T & )r; 8-$t7bV5  
} ?W/.'_  
} ; sJHVnMA  
4WT[(  
这样的话assignment也必须相应改动:  ZR.k'  
&|>@K#V8-;  
template < typename Left, typename Right > &(F c .3m  
class assignment g` rr3jP  
  { 4;`z6\u9-  
Left l; ~/OY1~c  
Right r; w$2q00R>  
public : 'g v0;L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .ZXoRT  
template < typename T2 > 1$E(8"l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vEv kC  
} ; ;\MWxh,K  
gt kV=V  
同时,holder的operator=也需要改动: |}"YUk^  
{gMe<y  
template < typename T > Mw[3711v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pk?$\  
  { U S^% $Z:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *yq65yZi5  
} {q>%Sr]9  
(m]l -Re  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )&Ii! tm3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yi7.9/;a  
q'D Ts9Bj  
return l(rhs) = r; )e(<YST  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A;AQw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mxNd  
=NB[jQ :(  
template < typename Tp > aNbS0R>l  
class constant_t /VR~E'Cy%  
  { ;hj lRQ\  
  const Tp t; F^Ut ZG+  
public : h5?^MRZS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MU<(O}  
template < typename T > 6?Ncgj &@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Om3Ayk}  
  { InPE_  
  return t; >?g@Nt8  
} !Tzo &G  
} ; &/@V$'G=  
Mj0 ,Y#=76  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZmK=8iN9J  
下面就可以修改holder的operator=了 tE*BZXBlm  
1tuvJ+`{  
template < typename T > bWSN]]e1#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8SRR)O[)}  
  { ]n^iG7aB?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xoZ m,Pxd  
} ~nZcA^b#DQ  
Nt>^2Mv   
同时也要修改assignment的operator() BabaKSm}LP  
)&6gju7(  
template < typename T2 > Y6{^cZ!=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {}$9 70y  
现在代码看起来就很一致了。 ~^wSwd[  
qqDg2,Yb  
六. 问题2:链式操作 Z\ hcK:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =v2 |QuS$  
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。 ;lObqs*?>  
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。 2|pTw5z~  
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。 -wU]L5uP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (/y8KG 3  
=<]`'15"V  
template < typename T > &V4Zm n?UU  
struct result_1 ~yv7[`+Tgg  
  { b]u$!W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Xhe& "rM  
} ; Emlj,c<?j  
*)m:u:   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5c- P lm%  
Dka,v  
template < typename T > C-M_:kQ[U  
struct   ref +p 6Ty2rz  
  { xHgC':l(0  
typedef T & reference; (p]FI#y  
} ; ?Y"%BS+pt  
template < typename T >  "'4  
struct   ref < T &> o.KnDY  
  { 2w|5SK_  
typedef T & reference; % /:1eE`!S  
} ; %.Y5%T yP  
Hq.rG-,p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eV7;#w<]  
vF\>;pcT  
template < typename T > O_QDjxj^rZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,gV#x7IW  
  { z'l$;9(y  
  return l(t) = r(t); u(vZOf]jL  
} r1!1u7dr t  
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。 ]V"P &; m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l7`{O/hN  
&'6/H/J  
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 HZ3;2k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S:1[CNL;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #]h X ."b2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 APu$t$dmm  
最后的布局是: -YNpHd/;,  
                Add FjCGD4x1N  
              /   \ yD"]:ts3  
            Divide   5 ^4=#, K  
            /   \ rK gl:s j+  
          _1     3 [O3:?BNY  
似乎一切都解决了?不。 9NTNulD>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。 8LV6E5Q  
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。 /2Izj/Q  
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: ?LMQz=  
y._'o7%  
template < typename Right > dD,}i$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i l^;2`]&  
Right & rt) const ("U<@~  
  { JrcbJt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A]c'T T@6  
} 4/ ` *mPW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r<!hEWO>v  
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。 r+#{\~r7T  
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。 x2v0cR"KL  
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*tYp  
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。 @i#JlZM_  
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? B:h<iU:'D  
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.}K  
>XtfT'  
template < class Action > 5 `1  
class picker : public Action gnJ8tuS  
  { AM+5_'S,  
public : kQkc+sGJf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 36.,:!%p  
  // all the operator overloaded }MaY:PMA  
} ; WW:G( \`  
^ ]9K>}  
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。 _}R9!R0O  
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: Vn5T Jw  
?R]`M_^&u!  
template < typename Right > ((ebSu2-?$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^kfqw0!  
  { 5W)ST&YPL*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kk^*#vR  
} eN])qw{  
-nS f<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tWn dAM(U7  
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。 xM%4/QE+  
i~h@}0WR"  
template < typename T >   struct picker_maker VcKB:(:[  
  { r w!jmvHE&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mB-,\{)  
} ; 1<ag=D`F_"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zT>!xGTu7~  
  { Cd*h4Q]S  
typedef picker < T > result; UDEGQ^)Xz|  
} ; t@!n?j I  
?%5VaxWJ  
下面总的结构就有了: ,D{7=mDVm  
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。 X,Na4~JO(  
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。 ;M?)-dpZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]FCP|Jz  
至此链式操作完美实现。 rpKZ>S|7+)  
nJe}U#  
=zFROB\  
七. 问题3 AJ7w_'u=@  
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。 %)j&/QdzF&  
?4':~;~  
template < typename T1, typename T2 > CyIlv0fd}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FMdu30JV  
  { 529b. |  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =Pv_,%  
} ~ *&\5rPb  
`#$}P;W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7IxeSxXH  
"0HUaU,e  
template < typename T1, typename T2 > {<yapBMw  
struct result_2 ZR!8hw8  
  { `=Ip>7T&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )'kpO>_G  
} ; tLu&3<%  
E7$&:xqx  
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? [[|#}D:L  
这个差事就留给了holder自己。 V}V->j*  
    *X .1b!  
2u$-(JfoS  
template < int Order > ,)`_?^ \$f  
class holder; -$8ew+  
template <> vh\i ^  
class holder < 1 > Ic(qA{SM  
  { `O6#-<>  
public : !@& 3q|  
template < typename T > FW-I|kK.  
  struct result_1 J];Sj  
  { G|,&V0*  
  typedef T & result; -K/+}4i3N  
} ; ^xHKoOTj[  
template < typename T1, typename T2 > Xc-["y64  
  struct result_2 YF{MXK}  
  { `Na()r$T  
  typedef T1 & result; "VZ1LVI  
} ; +@ChZ  
template < typename T > ]q"&V\b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hF$`=hE,F~  
  { .{ v$;g  
  return (T & )r; SXw r$)4_  
} k3bQ32()  
template < typename T1, typename T2 > r<0E[ ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *duG/?>P  
  { dBI-y6R  
  return (T1 & )r1; Y|R=^ =d\  
} b/_Zw^DPC  
} ; `Moo WG  
\9[vi +T  
template <> RQ E]=N  
class holder < 2 > htB7 j(  
  { +;W%v7 %<  
public : ^(JrOh'  
template < typename T > qy|bOl  
  struct result_1 G`l\R:Q  
  { Lip#uuuXXN  
  typedef T & result; %gmx47  
} ; Bj 7* 2}  
template < typename T1, typename T2 > XH%pV  
  struct result_2 /[TOy2/;%b  
  { UIEvwQ  
  typedef T2 & result; s* GZOz  
} ; \kQ)fk]^  
template < typename T >  ]~;*9`:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LtB5;ByeQ0  
  { ?d%)R*3IX  
  return (T & )r; pwN2Nzski  
} Yh95W  
template < typename T1, typename T2 > 'bx}[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <PSz`)SN  
  { Lc~m`=B  
  return (T2 & )r2; x/<ow4C  
} mW{;$@PLF"  
} ; N[ = I  
JA4Zg*7I  
i$y=tJehi  
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> >。 bkJ bnW=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .6gx|V+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  ,t 2CQ  
uUfw"*D  
return l(i, j) = r(i, j); Ij(dgY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XEiVs\) G  
&m--}  
  return ( int & )i; 5x@ U<  
  return ( int & )j; h.tj8O1  
最后执行i = j; tEL;,1  
可见,参数被正确的选择了。 L<V20d9  
b=Nsz$[  
!5dn7Wuj  
4PVg?  
21OfTV-+3  
八. 中期总结 /K!)}f( 6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3@=<4$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }!^h2)'7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W $D 34(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +(Y\w^@%H  
mywx V  
k$v 7@|Aw  
Qb@j8Xa4[  
1le9YL1_g  
ZTTA??}Y  
九. 简化 q-t%spkl  
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。 eSoX|2g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _j+,'\B  
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: *{?2M6Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N d>zq  
  +-*/&|^等 4AhF E@  
2. 返回引用。 aKMX-?%t4  
  =,各种复合赋值等 v Z10Rb8  
3. 返回固定类型。 Fe[6Y<x+:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sA6HkB.  
4. 原样返回。 ?e-rwaW  
  operator, SsX$l<t*  
5. 返回解引用的类型。 _,^f,WO~  
  operator*(单目) L^e*_q2d:>  
6. 返回地址。 pW ~;B*hF  
  operator&(单目) .:H'9QJg  
7. 下表访问返回类型。 %;4#?.W8  
  operator[] _3 [E$Lg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "|i1A R:I  
  operator<<和operator>> 5S? "<+J'  
UP-2{zb |?  
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。 9>+>s ?IgK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nxN("$'cq  
pjO  
template < typename Left > |g7)A?2J~  
struct value_return NH/jkt&F[  
  { mV]~}7*Y;  
template < typename T > l&Q@+xb>  
  struct result_1 gs2qLb  
  { R@WW@ Of  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /,7#%D  
} ; 'q9Ejig  
] Q^8 9?  
template < typename T1, typename T2 > ])pX)(a  
  struct result_2 R&s/s`pLW  
  { ? Zv5iI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &/EZn xl  
} ; RGV{KL  
} ; F-Z>WC{+  
Q9y|1Wg1W  
*QW.#y>"j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dY?l oFz  
A f?&VD4K  
下面我们来剥离functor中的operator() XF{2'x_R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JBQ>"X^  
5YZ\@<|rH  
return l(t) op r(t) @W+8z#xr'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 21$^k5  
return op l(t) KI<x`b  
return op l(t1, t2) f].z.  
return l(t) op PmId #2f  
return l(t1, t2) op a[^dK-  
return l(t)[r(t)] 6:r1^q6A9L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M]\"]H?  
oQyMs>g  
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: T5~Qfl?Y  
单目: return f(l(t), r(t)); #oGvxc7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -NG9?sI\U  
双目: return f(l(t)); =L$RY2S"  
return f(l(t1, t2)); "z.!h(Eq  
下面就是f的实现,以operator/为例 y^p%/p%  
@Ng q+uXm  
struct meta_divide [\HAJA,  
  { IsL=DV/  
template < typename T1, typename T2 > r~;.8qs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,38bT#p:,r  
  { <.7W:s,f=  
  return t1 / t2; f2|On6/  
}  4z|Yfvq  
} ; 7Ph+Vs+h  
`Geq,  
这个工作可以让宏来做: d\z':d .Tt  
43J8PMY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }=3W(1cu-  
template < typename T1, typename T2 > \ p|Fhh\,*`X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uuh vd h=  
以后可以直接用 8DrKq]&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Qe/=(P<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Hi{!<e2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) hG'2(Y!  
Z.LF5ur  
S67T:ARS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 FHH2  
zGFW?|o<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [TV"mA  
class unary_op : public Rettype }\ui} \  
  { 5Q72.4HH  
    Left l; =TI|uD6T  
public : eWx6$_|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VA'<  
bOmM~pD  
template < typename T > H+2J.&Ch  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HNoh B4vt  
      { 7]9s_13]  
      return FuncType::execute(l(t)); -ap;Ul?  
    } e;}5~dSi  
f4T-=` SO  
    template < typename T1, typename T2 > ?Ve5}N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=]w$e ?.P  
      { Zr 2QeLQC(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FkE CY  
    } B 9]sSx  
} ; {78*S R  
{K0T%.G  
uJp}9B60_  
同样还可以申明一个binary_op -+I! (?  
<F.Ol/'h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7#|NQ=yd  
class binary_op : public Rettype Sdt2D  
  { &FvNz  
    Left l; s9:2aLZ {  
Right r; Y.*lO  
public : Q}Vho.N@=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !%M-w0vC9  
:U[_V4? 7  
template < typename T > E 0pF; P5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =yNHJHRA#  
      { 't_=%^ q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c!\y\r  
    } $BBfsaJPT  
/s*>V@Q  
    template < typename T1, typename T2 > \T]"pE+8l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UZX)1?U  
      { u!`C:C'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 17Gdu[E  
    } `y6l^ep  
} ; ez5`B$$  
E:E &Wv?r  
=L wX+c  
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 `Zi#rr|)L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YV940A-n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K+$c,1wb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {4m"S 7O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a&ByV!%%+_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2nie I*[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fY"28#   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) EhUy7b,1_  
下面是修改过的unary_op RK3/!C`  
n*6s]iG V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `U1%d7[vY  
class unary_op S&uL9)Glb  
  { I~qiF%?d  
Left l; 4K;j:ZJ"x  
  n)7icSc  
public : G-(c+6Mn  
)?bb]hZg?O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IP;@unBl  
t(rU6miN  
template < typename T > G-^ccdT  
  struct result_1 W=\dsdnu*  
  { _TXV{<E6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; omA*XXUx=8  
} ; ` U3  
G\p; bUF  
template < typename T1, typename T2 > CzEn_ZMb  
  struct result_2 Mqtp}<*@-  
  { +r!h*4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?W|IC8~d')  
} ; eztk$o  
zB$6e!fc  
template < typename T1, typename T2 > 7Mv$.Z(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .nH /=  
  { kZ.3\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )IhY&?jk?  
} GDB>!ukg  
%UJ4wm  
template < typename T > )x7hhEk=^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *vO'Z &  
  { oX4uRc7wR  
  return OpClass::execute(lt(t)); GKtQ>39B  
} 5#o,]tP  
(*x "6)`  
} ; L-R}O 8  
] zY  
WO9/rF_  
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 bC{8yV=)  
好啦,现在才真正完美了。  :Y3?,  
现在在picker里面就可以这么添加了: m'B6qy!}6  
v+sbRuo8  
template < typename Right > RGLA}|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const RHbp:Mlk  
  { y#DQOY+@^#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *]6dV '  
} W 8NA.  
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。 iIw ea`  
=x'%zUgE  
urB3  
9p4U\hx  
ex+AT;o  
十. bind 5Z,lWp2A  
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。 /,UkT*+>!  
先来分析一下一段例子 B ,Brmn  
? $ c  
i=oa"^c4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WCu%@hh=h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,GnU]f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z0[ZO1Fo(  
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。 >2 qP  
我们来写个简单的。 RWo B7{G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B-|Zo_7  
对于函数对象类的版本: UYOn p7R<  
<pUou  
template < typename Func > <;e#"(7  
struct functor_trait XE*bRTEw  
  { *^Y0}?]qT  
typedef typename Func::result_type result_type; 3raA^d3!?  
} ; ^b %8_?2m  
对于无参数函数的版本: J"%}t\Q  
hY 2PV7"[;  
template < typename Ret >  ]:fCyIE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > & }}WP:U  
  { yWtr,  
typedef Ret result_type; # :w2Hf6Q  
} ; !@Lc/'w  
对于单参数函数的版本: o~&!M_ED  
3&fFIab9  
template < typename Ret, typename V1 > /*^|5>-`i1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z;\"pP:  
  { ~J{[]wi  
typedef Ret result_type; WUS9zK  
} ; X$iJ|=vW  
对于双参数函数的版本: Wb )l8[=  
;w(1Ydo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D])YP0|}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >?eTbtP  
  { Pm(:M:a  
typedef Ret result_type; uE`|0  
} ;  :$c:3~  
等等。。。 '2$!thm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DF|s,J`98  
zN)\2  
template < typename Func > cCGXB|9fYR  
struct func_return S!W/K!wf  
  { _j\=FJz[  
template < typename T > bXwoJ2  
  struct result_1 .r5oN+?e  
  { .4FcZJvy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XuoEAu8]  
} ; |;m`874  
_I-VWDCk  
template < typename T1, typename T2 > \nAHpF  
  struct result_2 2 U`W[  
  { hUvuq,LH_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3;S`<  
} ;  0(/D|  
} ; /NX7Vev  
`{lAhZ5  
vSC0D7BlG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OrEuQ-,i@  
k5;Vl0Ho  
template < typename Func, typename aPicker > KI@    
class binder_1 xf"5<PTW</  
  { E+ 3yN\X(  
Func fn; Df:7P>  
aPicker pk; A a} o*  
public : uoY`qF.`  
I#E(r>KW*  
template < typename T > Vy^yV|`v  
  struct result_1 qJXsf M6  
  { Dnm.!L8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "E)++\JL  
} ; AYA&&b  
W#jZRviyq!  
template < typename T1, typename T2 > tWSvxGCzn%  
  struct result_2 R=9~*9  
  { u@_!mjXQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t_>bTcsU  
} ; dEd]U49u  
~@uY?jr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TF0-?vBWh  
hdr}!w V  
template < typename T > ) Zb`~w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f./m7TZ  
  { omv6_DdZ  
  return fn(pk(t)); hQ}7Z&O  
} c\)&yGE  
template < typename T1, typename T2 > cP@F #!2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PL9eUy  
  { mDF"&.(j  
  return fn(pk(t1, t2)); $rpTs?j*K$  
} ]r6BLZ[%  
} ; leES YSY:  
ke9QT#~p!-  
Fb|e]?w  
一目了然不是么? :x""E5H  
最后实现bind x #tu  
1KYbL8c  
8S1P&+iKs  
template < typename Func, typename aPicker > RHx+HBZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~i }+P71  
  { }xf='lE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nRXSW&V"m  
} kUg+I_j6*  
UGmuX:@y76  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :qAc= IC%  
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。 =l8!VJa  
833 %H`jQc  
十一. phoenix O[(?.9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7O+Ij9+{n  
v dH+>l  
for_each(v.begin(), v.end(), jKj=#O  
( sArje(5Eo  
do_ t8A kdSU0  
[ b@wBR9s  
  cout << _1 <<   " , " ," C[Qg(  
] y^ X\^Kq  
.while_( -- _1), XJmFJafQD  
cout << var( " \n " ) &gA6+b'  
) 29Z!p2{hk  
); T,WKo B  
MjQ[^%lfL  
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: QOT)x4!)  
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 /i{tS`[F2a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~IlF*Zz#}6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ){+[$@9  
a IpPL8a  
KbwTj*k[  
template < typename Cond, typename Actor > kUn2RZ6$#  
class do_while ha|@ X p  
  { C{UF~  
Cond cd; PG6[lHmi  
Actor act; X(GmiH /E  
public : Mhe |eD#)  
template < typename T > (!ZQ  
  struct result_1 Ig1lol:;  
  { <H5n>3#pH  
  typedef int result_type; aFRTNu/r  
} ; !Tn0M;  
qnq%mwDeD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mW~i c  
u/gm10<OWa  
template < typename T > =PNdP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w0Fwd  
  { Yzj%{fkh  
  do ,8c dXt   
    { =5y`(0 I`U  
  act(t); p-5P as  
  } `E3:;|  
  while (cd(t)); y$IaXr5L  
  return   0 ; [ 8F \;  
} 8W~lU~-  
} ; O9t=lrYV!  
N@Xg5huO  
F2IC$:e M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8To7c  
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。 Mn]}s:v  
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。 G*i.a*9<)  
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。 aGPqh,<QD  
下面就是产生这个functor的类: Q0V^PDF  
0jR){G9+  
{UB%(E[Mr  
template < typename Actor > HUj+-  
class do_while_actor [O^}rUqq  
  { 0TTIaa$  
Actor act; DpA\r_D  
public : "_ LkZBW.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X_D6eYF  
>9-Dd)<  
template < typename Cond > 0jBKCu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (E!%v`_0  
} ; |/@0~O(6  
A)8rk_92Q  
qE>i,|rP`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |vv]Z(_  
最后,是那个do_ 0/ut:RV0  
SK's!m:r=  
?E % +}P  
class do_while_invoker <u0*"  
  { @. "q  
public : gf+o1\5t@  
template < typename Actor > F?7u~b|@{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q"A_bdg5  
  { :I2H&,JT  
  return do_while_actor < Actor > (act); YMi/uy  
} T3=(`  
} do_; GF&_~48GD  
XmP;L(wa   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? avlqDi1l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I$n+DwKcN  
最后来说说怎么处理break和continue ^>-+@+( r  
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。 Q-[3j  
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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