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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  z\tJ~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )!d1<p3  
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, %d0S-.  
aHC;p=RQ\A  
.e"Qv*[^  
(g m^o{  
  class filler X^Y9T`mQ}  
  { pCmJY  
public : Fw9``{4w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $t$f1?  
} ; =.E(p)fz  
[bv@qBL  
9@Sb! 9h  
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: %20-^&zZ  
@6q$Zg/  
v$G*TR<2  
;n!X% S<z*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SSLs hY~d  
^qx\e$R  
zt2-w/[Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g&T Cff  
z,|%? 1  
rhTk}2@h  
!|h2&tH  
二. 战前分析 {,FeNf46  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 " B{0-H+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4p8jV*:@{  
f*vk1dS:*3  
mzB#O;3=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LDEt.,6i  
  /* --------------------------------------------- */ k6L373e#Q  
vector < int *> vp( 10 ); )[sO5X7'^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {H; |G0tR  
/* --------------------------------------------- */ t!SQLgA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E$tk1SVo  
/* --------------------------------------------- */ +~Lzsh"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3c^=<i %  
  /* --------------------------------------------- */ j{R|]SjW2H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |/^aL j^u  
/* --------------------------------------------- */ 1vs>2` DLa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W lQ=CRY  
6Y )^)dOi  
!* Z)[[  
e K1m(E.=  
看了之后,我们可以思考一些问题: pE/3-0;}N  
1._1, _2是什么? d4>-a^)V  
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。 8ex:OTzn|  
2._1 = 1是在做什么? y/I ~x+ y  
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。 q;../h]Ne  
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。 J+ZdZa}Ob  
$lAb6e$n  
e'Us(]ZO  
三. 动工 xO<-<sRA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0nz@O^*g(  
bC>>^?U1m  
pt%~,M _  
$t# ,'M  
template < typename T > XjZao<?u  
class assignment BMWeD  
  { B"8JFf}"q  
T value; 11<@++,i  
public : L +rySP  
assignment( const T & v) : value(v) {} P9i9<pR  
template < typename T2 > OO\biYh o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tD7C7m  
} ; cvV?V\1f  
3b)T}g  
VgsCwJ9w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2<o[@w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [G[{l$Eit  
O|OSE  
a^\- }4yR  
P tQ#  
  class holder 8pL>wL &C  
  { EXW 6yXLV  
public : XBWSO@M'  
template < typename T > O4d^ig-xaH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [^d6cMEOlc  
  { f+TBs_  
  return assignment < T > (t); z?uQlm*We  
} aRO_,n9  
} ; @z$pPo0fW  
tct 5*.|  
}RN=9J  
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: F `pyhc>1;  
.H (}[eG_  
  static holder _1; ?fa,[r|G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E0)mI)RW.  
_/%]:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O{ %A&Ui  
而不用手动写一个函数对象。 u5XU`!  
G9'YgW+$7  
J'&B:PZObB  
H&yFSz}6a  
四. 问题分析 :S99}pgY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7Ysy\gZ&wp  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "Yfr"1RmO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AYPf)K;%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0(U3~ k6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d JQ }{,+6  
mWN1Q<vn,l  
五. 问题1:一致性 *@G(3 n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| qSC~^N`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m['v3m:  
01-\:[{  
struct holder q(&^9"  
  { _]=TFz2O  
  // cEdz;kbUM  
  template < typename T > *<.WL"Qhl  
T &   operator ()( const T & r) const Yn$>QS 4  
  { SD|4ybK>d  
  return (T & )r; c5iormb"#  
} m.HX2(&\3  
} ; -@ UN]K  
k;K> ,$ F  
这样的话assignment也必须相应改动: z%}CB Tm  
/ UaNYv/  
template < typename Left, typename Right > C6D=>%uY  
class assignment NDe[2  
  { [TbG55  
Left l; K.V!@bPlw9  
Right r; VeD+U~ d  
public : @wEKCn|}o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p-Rm,xyL%  
template < typename T2 > <(#xOe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8t T&BmT  
} ; GLaZN4`  
s.p1L  
同时,holder的operator=也需要改动: EvSnZB1 y  
j h1bn  
template < typename T > KB%j! ?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'XP>} m  
  { +B`'P9Zk@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z,}c?BP  
} EDq$vB  
tyn?o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 0uVk$\:i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h7de9Rt  
IFC%%I t5,  
return l(rhs) = r; ^(dGO)/  
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。 JK(`6qB>(6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qEK4I}Q-=  
/`4v"f0V  
template < typename Tp > r&%gjqt  
class constant_t BGlGpl  
  { Gs_*/E7,  
  const Tp t; Lo|NE[b:G  
public : P<cMP)+K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,<0Rf  
template < typename T > RI[7M (  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }J+ ce  
  { b!4N)t>gl  
  return t; pPiYPfs  
} R "/xne  
} ; 5';/@M  
SZim>@R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B^8ZoF  
下面就可以修改holder的operator=了 LaIW,+  
+ AcKB82  
template < typename T > ?o(ZTlT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Aj8l%'h[  
  { njy~   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #;\L,a|>*  
} p|&ZJ@3  
vHs>ba$"  
同时也要修改assignment的operator() 0%;N9\  
Cbgj@4H  
template < typename T2 > F:[7^GQZ{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ou<S)_|Iu  
现在代码看起来就很一致了。 N `,7FI}  
HZQDe&  
六. 问题2:链式操作 Hk<X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d'N(w7-Y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 hw&ke$Fg#  
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。 eW\?eq+ `A  
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。 Ph(]?MG\_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XysFwi  
bDciZ7[b  
template < typename T > m!HC-[<  
struct result_1 ;,v!7   
  { s"I-YFP%c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R4#;<)  
} ; CTh1+&Pa  
]^iFqQe  
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: |_l<JQvf`E  
0OleO9Ua  
template < typename T > A5CdLwk  
struct   ref jGO9n  
  { )LkM,T  
typedef T & reference; tj#=%m?8V;  
} ; K(-G: |  
template < typename T > Zvd ;KGO(a  
struct   ref < T &> r+imn&FK8  
  { 52>[d3I3  
typedef T & reference; 4mEzcwo'  
} ; 07.nq;/R  
3c01uObTL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "-G&=(  
>|l;*Kw,/P  
template < typename T > P_,v5Qx"-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ??|d=4g\  
  { Ivz+Jj w  
  return l(t) = r(t); +90u!r^v  
} k-{yu8*';  
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。 2-B6IPeI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9uA, +  
Y*5Z)h 1  
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 7ZS>1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UJ7'JBT=k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jK3giT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `)rg|~#k  
最后的布局是: |?\gEY-Se  
                Add gJ]Cq/gC  
              /   \ PYdIP\<V  
            Divide   5 ?"()>PJx  
            /   \ oUl=l}qnD  
          _1     3 Kg4QT/0VA  
似乎一切都解决了?不。 zt7_r`#z  
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。 hNH.G(l0  
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。 *,E;  
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: kxwNbxC  
eeZIa`.sX  
template < typename Right > 3CA|5A.Pa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RxlszyE  
Right & rt) const Zw2jezP@t  
  { fp9rO}##  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W\HLal  
} ;l$9gD>R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n"(7dl?  
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。 BmJkt3j."  
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。 ZrFr`L5F;  
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。 Bx+d3  
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。 *y)4D[ z-  
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? #0}Ok98P  
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: )J;ny!^2  
6a7vlo  
template < class Action > [m~b[ZwES  
class picker : public Action H":/Ckok  
  { $kD7y5  
public : EY So=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BTO A &Ag  
  // all the operator overloaded 0Xp nbB~~I  
} ; %_>Tcm=  
1#/6r :  
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。 g+e:@@ug  
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: [6O04"6K  
@XeEpDn]  
template < typename Right > DNmb[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $"/UK3|d  
  { DLU[<! C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VK9Q?nu  
} JRD8Lz]Q3  
UMT\Q6p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k}X[u8A  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xM% pvx.'L  
9H>BWjS  
template < typename T >   struct picker_maker g8KY`MBnC&  
  { ?2/uSG|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; * nLIXnm  
} ; <}&7 a s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y7>iz6N  
  { 8B j4 _!g  
typedef picker < T > result; HC?0Lj  
} ; P= e4lF.  
'c#IMlv  
下面总的结构就有了: ,E%1Uq"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 mU>&ql?e  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Jms=YLIAA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 expxp#S  
至此链式操作完美实现。 q1STRYb   
aQga3;S!  
%?Rs*-F.~1  
七. 问题3 e]>/H8  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 e$HQuA~Q;  
kQy&I3  
template < typename T1, typename T2 > CF\R<rF<VS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :"VujvFX  
  { D@#0dDT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XjxPIdX_H  
} uWh|C9Y!A  
) 9MrdVNv  
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: F%Kp9I*  
Mxo6fn6-46  
template < typename T1, typename T2 > h!v/s=8c  
struct result_2 '5AvT: ^u  
  { .?B{GnB>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \<X2ns@Tf  
} ; l nfm0  
-xz|ayn  
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? _r]nJEF5  
这个差事就留给了holder自己。 o!=WFAi[pX  
    3B;}j/h2  
3I]Fdp)'  
template < int Order > '[Xl>Z[  
class holder; 0potz]}  
template <> V`[P4k+b   
class holder < 1 > `os8;`G  
  { {8 N=WZ  
public : x )3~il5  
template < typename T > Vg{Zv4+t  
  struct result_1 C-Ig_Nc  
  {   La9r  
  typedef T & result; a&C.=  
} ; 7lwTZ*rnY  
template < typename T1, typename T2 > R5~gH6K|  
  struct result_2 '#A:.P  
  { Xk?R mU6  
  typedef T1 & result; e{0L%%2K  
} ; Z^*NnL.'  
template < typename T > Z["BgEJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +TF8WZZF.d  
  { PS$k >_=t  
  return (T & )r; }a^|L"  
} 9#Bx]wy  
template < typename T1, typename T2 > ;gUXvx~~r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x/xb1"  
  { srK53vKMHW  
  return (T1 & )r1; 'y.JcS!|  
} ab@=cL~^  
} ; {OCJ(^8i  
qU-!7=}7  
template <> 3b@VY'P  
class holder < 2 > };r|}v !~_  
  { 1A^1@^{m'  
public : 1Cv#nhmp  
template < typename T > 84^[/d;!  
  struct result_1 \_ 9rr6^ "  
  { e #M iaX  
  typedef T & result; q$T8bh,2  
} ; 4sIX O  
template < typename T1, typename T2 > NI.`mc6X d  
  struct result_2 3fp> 4;ym'  
  { m2O&2[g  
  typedef T2 & result; UOt8Q0)}  
} ; '_ 0  
template < typename T > 5ITq?%{M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TF\sP8>V  
  { 4mJFvDZV`  
  return (T & )r; 88l,&2q  
} nP1GW6Pu  
template < typename T1, typename T2 > 76bc]o#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8teJ*sz  
  { .YR8v1Cp  
  return (T2 & )r2; 'I v_mig  
} MM gx|"  
} ; 4,~tl~FD  
}Eh*xOta  
ne*#+Q{E  
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> >。 #wjH4DT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =|,A%ZGF$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =cn~BnowY  
?Ht=[l=  
return l(i, j) = r(i, j); )Gb,^NGr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7@l<? (  
OH6n^WKY  
  return ( int & )i; .6m_>Y6  
  return ( int & )j; f{ ^:3"i  
最后执行i = j;  iSiDSeW8  
可见,参数被正确的选择了。 rwgsXS8W6  
,Sg33N ?  
opD-vDa h  
56{I`QjX  
3m=2x5 {L  
八. 中期总结 ~O03Sit-  
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: v{y{sA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r~>,$[|n})  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'N6 S}w7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $r79n-  
/oL8;:m  
K5`Rk" s  
Js{= i>D  
HnU Et/  
,@.EpbB  
九. 简化 VLdB_r3lQ  
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。 IzUo0D*@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &{z<kmc$6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jg_n7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @Y-TOCadT  
  +-*/&|^等 0^&!6R  
2. 返回引用。 2|{V,!/cvG  
  =,各种复合赋值等 iM5vrz`n  
3. 返回固定类型。 9Cvn6{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X+l'bp]Ry  
4. 原样返回。 :E'P7A  
  operator, O+"ac /r  
5. 返回解引用的类型。 Vz"u>BP3~  
  operator*(单目) K)N0,Qwu  
6. 返回地址。 |[1D$Qv  
  operator&(单目) PJ q yvbD  
7. 下表访问返回类型。 W)4QOS&  
  operator[] !#}7{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FS@A8Bb  
  operator<<和operator>> H l<$a"K7\  
X3B{8qx_>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j*3}1L4P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sbS~N*{E  
ROdK8*jL  
template < typename Left > DDeE(E  
struct value_return 50n}my'2h  
  { z-,VnhLx  
template < typename T > q SD9Pue  
  struct result_1 8l>CR#%@C  
  { ' ~Q2!F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YI@Fhr &NU  
} ; p]ivf  
GEe`ZhG,  
template < typename T1, typename T2 > XG 0v  
  struct result_2 VQxpN 1  
  { vAi$ [p*im  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *>."V5{;S  
} ; ax|1b`XUr"  
} ; *b)Q5dw@1  
x0Z5zV9  
#YK5WTn5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p#@Z$gTH`'  
%*W<vu>H  
下面我们来剥离functor中的operator() 50~K,Jx6B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^gYD*K!*  
CxF-Z7 '  
return l(t) op r(t) ~cqryr9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P Sx304  
return op l(t)  76H!)={  
return op l(t1, t2) .p&Yr%~  
return l(t) op z" QJhCh7  
return l(t1, t2) op thW<   
return l(t)[r(t)] =Ho"N`Qy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m*e YC  
^^Jnv{)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: EKZVF`L  
单目: return f(l(t), r(t)); A6"Hk0Hf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }Je>;{&%  
双目: return f(l(t)); PQ U]l"A  
return f(l(t1, t2)); ,)fkr]`<  
下面就是f的实现,以operator/为例 \2kPq>hu  
^g>1U5c  
struct meta_divide ~?Omy8#  
  { <J{'o`{  
template < typename T1, typename T2 > :`Az/U[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .EP6oKA  
  { `-UJ /{  
  return t1 / t2; 'Kbl3fUF  
} QIU,!w-3X  
} ; Is.WZY a  
0l\y.   
这个工作可以让宏来做: !<n"6KA.  
|m G7XL,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0ejdKdYN  
template < typename T1, typename T2 > \ x?yD=Mq_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XbXA+ey6  
以后可以直接用 9#/(N#>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N{C;~'M2ce  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 H+C6[W=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) L;6.r3bL  
#AViM_u  
A74920X`W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,|T7hTn=  
BavO\{J#|0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SpSnoVI  
class unary_op : public Rettype b=[?b+  
  { 0$vj!-Mb^j  
    Left l; E~hzh /,34  
public : slW3qRT\k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q6q1\YB  
Y)I8eU{Wl(  
template < typename T > KeBQH8A1N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *nTU# U  
      { -9Ws=r0R  
      return FuncType::execute(l(t)); &h~aChJ  
    } MXvXVhCU  
;%!m<S|%k  
    template < typename T1, typename T2 > [rY T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j 6)Y  
      { bKbp?-]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O&Z' r  
    } kBEmmgL  
} ; sz95i|@/  
n!ok?=(kQ  
SZ!=`a]  
同样还可以申明一个binary_op [`_io>*g  
:+&AY2`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @R2at  
class binary_op : public Rettype 4Yjx{5QSAG  
  { y2yKm1<Ru<  
    Left l; "^CXY3v  
Right r; bE\,}DTy  
public : +: Ge_-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }nx=e#[g%2  
I$q>  
template < typename T > *OTS'W~t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S"2qJ!.u  
      { +8P,s[0<R_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w YNloU  
    } &jQ?v@|1c  
rR{,)fX;  
    template < typename T1, typename T2 > 4sF v?W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ":W%,`@$  
      { GH4iuPh]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !.X.tc  
    } )@g;j>  
} ; 2XSHZ|;  
e$/B_o7(  
 u\e\'\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 WQePSU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +5p{5 q(o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "4xfrlOc  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 P9Q2gVGAO{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6LUC!Sh  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 DPHQ,dkp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^>$P)=O:v  
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) MXh "Y*}  
下面是修改过的unary_op ]Yyia.B  
t-e5ld~a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > peVq+(=.  
class unary_op [J#1Ff;  
  { woOy*)@  
Left l; z4U9n'{  
  %}Q&1P=  
public : }=}>9DS M  
b\55,La  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jobiq]|>  
U]4pA#*{|  
template < typename T > yfNX7  
  struct result_1 rjWLMbd.<  
  { y9HK |  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5F $V`kYT  
} ; =P77"Dd  
TYgQJW?  
template < typename T1, typename T2 > |$lwkC)O  
  struct result_2 o>D  
  { '` CspY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r64u31.)  
} ; %"$@%"8;3  
WOytxE  
template < typename T1, typename T2 > O9h+Q\0\W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gPC@Yy  
  { W0`Gc {  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H:{7X1bV  
} U yqXMbw@  
B5am1y{P#  
template < typename T > .V'V:;BE%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A7XnHPIw  
  { QDmYSY$  
  return OpClass::execute(lt(t)); #=e;?w  
} N+W&NlZ   
~|+zJ5  
} ; !>^JSHR4t  
E_ucab-Fi  
|Rzy8j*  
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 Ze^jG-SL$9  
好啦,现在才真正完美了。 q }C+tn"\  
现在在picker里面就可以这么添加了: GR4?BuY,  
H^%.=kf  
template < typename Right > -`c :}m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~4,I7c7  
  { ><?BqRm+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `m~syKz4A  
} V`hu,Y;%  
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。 e_3CSx8Cc  
?:rx1}:F  
h rN%  
o@E/r.uK  
-7-['fX  
十. bind ) |#%Czd4  
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。 L):U"M>]=  
先来分析一下一段例子 =v6*|  
5"Kx9n|  
;DRTQn`m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I0= NaZ7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "i)Yvh[y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 do/)~9[4\  
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。 "E!mva*NU  
我们来写个简单的。 N1EezC'^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !E\[SjY@J  
对于函数对象类的版本: }qPhx6nP  
'md0]R|  
template < typename Func > 1qdZ c_x  
struct functor_trait g<*jlM1r  
  { S4NL "m  
typedef typename Func::result_type result_type; OJ>.-"  
} ; Bn wzcl  
对于无参数函数的版本: %Q|eiXD  
obClBO)@Y  
template < typename Ret > EmVuwphv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qB6dFl\ (  
  { qztV,R T  
typedef Ret result_type; > 6CV4 L  
} ; "&YYO#YO  
对于单参数函数的版本: l3i,K^YL  
]n1dp2aH  
template < typename Ret, typename V1 > L-i>R:N4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c$E)P$<j  
  { Y#V8(DTyH  
typedef Ret result_type; P<dy3 ;  
} ; Tt# bg1  
对于双参数函数的版本: ;I6s-moq_  
A/*%J74v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %"3 )TN4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~.tvrx g  
  { 7G2PMe;$m  
typedef Ret result_type; 3SG?W_  
} ; *U7 %|wd  
等等。。。 yOXO)u1n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q'NmSX)0  
9>*c_  
template < typename Func > czWw~'."  
struct func_return 4 2) mM#  
  { *b(wVvz  
template < typename T > 4n( E;!s  
  struct result_1 ^J=hrYGA  
  { 6o&ZIYJ9k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oh8L`=>&a  
} ; )6oGF>o>  
5a`%)K  
template < typename T1, typename T2 > |WQ9a' '  
  struct result_2 O_,O,1  
  { U..<iNQE5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [IX+M#mf  
} ; {+T/GBF-K=  
} ; EYzg%\HH  
t=wXTK5"  
D> ef  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2OBfHO~D  
m9$:9yRm  
template < typename Func, typename aPicker > |w&~g9   
class binder_1 uGtV}-t:  
  { H?rg5TI0  
Func fn; L&2u[ml  
aPicker pk; fjz) Gp  
public : %HuyK  
f4t.f*#  
template < typename T > Un=a fX?j  
  struct result_1 +Ghi}v  
  { x-m/SI]_N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _2Py\+$  
} ; OKue" p  
sRRI3y@  
template < typename T1, typename T2 > dbGgD=}o  
  struct result_2 c$M%G)P  
  { /Bv#) -5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^QL 877  
} ; -AD2I {C  
|Fln8wB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C".1+Um  
NlPS#  
template < typename T > 2Oc$+St~8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $~u.Wq  
  { D,;\F,p  
  return fn(pk(t)); je%M AgW`  
} P~7.sM  
template < typename T1, typename T2 > H[&@}v,L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >IvBU M[Rt  
  { 'imU `zeo  
  return fn(pk(t1, t2)); pWaPC /,g  
} `u'dh{,gE  
} ; e<+<lj "  
4MvC]_&  
{[#(w75R{  
一目了然不是么? 8n)WW$  
最后实现bind ]r"Yqv3  
Zr/r2  
gQVBA %  
template < typename Func, typename aPicker > e1(h</MU2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RXSf,O  
  { __N.#c/l{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !vqC+o>@  
} Jbw!:x [  
HkjEiU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'p}`i/  
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。 dk5|@?pe  
]|oJ)5P  
十一. phoenix .[pUuVq]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F'W> 8  
Hcv u7uD  
for_each(v.begin(), v.end(), fEqC] *s  
( |r =DBd3  
do_ ExhL[1E  
[ HtBF=Boq  
  cout << _1 <<   " , " zQfkMa.  
] qd2xb8r  
.while_( -- _1), i57( $1.  
cout << var( " \n " ) 3:`XG2'  
) YMzBAf  
); Go8F5a@j  
BQrL7y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: o}D![/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9YKDguG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kK[duW =6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x-Z^Q C  
9D_wG\g  
/tKGwX]y  
template < typename Cond, typename Actor > 1i-[+   
class do_while 5P+YK\~  
  { 'EX4.h a5  
Cond cd; tY_5Pz(@  
Actor act; UzQ$B>f  
public : avNLV  
template < typename T > PdE>@0X?M  
  struct result_1 7'j9rmTXs  
  { `BT^a =5  
  typedef int result_type;  )U98  
} ; aqL<v94wX  
YKx 1NC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Jt=>-Spj  
Bymny>.M  
template < typename T > WYO\'W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L|67f4  
  { ?!S GiARW?  
  do Yn<)k_kp  
    { qei$<j'b  
  act(t); }98-5'u.X  
  } SMO*({/  
  while (cd(t)); .ZX2^)`XD  
  return   0 ; xZ ;bMxZ  
} 3M*Y= ?pI  
} ; )Vk:YL++  
qi\n]I  
rO^xz7K^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2%YXc|gGT  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D rS?=C@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^, wnp@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 m5gI~1(9  
下面就是产生这个functor的类: In(NF#  
Mq+< mX7  
Bl4 dhBZoO  
template < typename Actor > fv ?45f  
class do_while_actor R}k69-1vL  
  { pt})JMm  
Actor act; ,y.3Fe  
public : F6&P~H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p7[(z  
(j N]OE^  
template < typename Cond > Wem?{kx0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,"H?hFQ  
} ; <!!nI%NC  
)%#?3X^sI  
aL)$b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x5vzPh`  
最后,是那个do_ uBRw>"c_*8  
6Ct0hk4  
G"Pj6QUva  
class do_while_invoker u}CG>^0C  
  { %EIUAG  
public : $rB!Ex{@ac  
template < typename Actor > ?`i|" y #  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b%<jUY  
  { ,.7vBt6 p  
  return do_while_actor < Actor > (act); !E0fGh  
} MPG+B/P&  
} do_; g RU-g  
gV`S%   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <G9<"{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D pNX66O  
最后来说说怎么处理break和continue O3xz|&xY&  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 m)k-uWc$C  
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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