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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda # jyAq$I0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j(hC't-  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, bL<cg tz7)  
bT |FJ\aC  
hvwr!(|W  
Y-9F*8<  
  class filler :/08}!_:  
  { -b<+Ra  
public : y+_U6rv[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z'o+3 zq^  
} ; ~V5jjx*  
! `o =2b=N  
>jIc/yEYKI  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: TOs|f8ay  
G}g+2`  
kBkhuKd)V  
Qoc-ZC"<6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bk 2vce&  
;%&@^;@k%  
5 X rn]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `Bx CTwc  
;NEHbLH#F  
B7 T+a  
6[i-Tl  
二. 战前分析  _~r>C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 U3>G9g>^B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *Co+UJjT  
4^ A\w  
MC3{LVNK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _nF_RpS  
  /* --------------------------------------------- */ %NuS!v>  
vector < int *> vp( 10 ); @YRBZ6FH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N gr7E  
/* --------------------------------------------- */ t_3XqjuA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V@F~Cx  
/* --------------------------------------------- */ KpWQ;3D2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q;U[f6JjE  
  /* --------------------------------------------- */ ?6|EAKJ`lK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /Bc ;)~  
/* --------------------------------------------- */ 3>Yec6Hs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3 ;&N3:,X  
:jA~zHO  
0 I,-1o|s  
F"_SCA?9?  
看了之后,我们可以思考一些问题: :)&_  
1._1, _2是什么? :Q 89j4,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2`x[y?Tn  
2._1 = 1是在做什么? { Uh/ ~zu  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 VE!h!`<k  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6HyQm?c>a  
0HE@L_$;2  
1L3L!@  
三. 动工 -*3wNGh {  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6j0!$q^  
Pr" 2d\  
'/mwXvl  
`6'fX[j5  
template < typename T >  'y1=Z  
class assignment /Ue~W, |  
  { A+AqlM+$i  
T value; uSH.c>  
public : tONxV`  
assignment( const T & v) : value(v) {} mI-$4st]  
template < typename T2 > x5s Yo\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qXgg"k%A\  
} ; :\>@yCD  
Fq:BRgCE  
+n7bbuxj(X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c<|;<8ew  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W2s6!_AN  
<a; <|Fm.  
G7 b>r  
a(QYc?u  
  class holder x^&D8&4^  
  { cE'MSB  
public : ~0eJ6i  
template < typename T > Z)?B5FF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !;>j(xc  
  { D}OvD |<-  
  return assignment < T > (t); X)P9f N~7  
} sk6C/ '0:  
} ; *>I4X=  
w*n@_n={  
yP. ,Dh s  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J sde+G,N  
{FNmYneh?6  
  static holder _1; K 0R<a~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i|2CZ  
,t2Mur  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z jLuqo  
而不用手动写一个函数对象。 nB>C3e  
jOV,q%)^,:  
j\@Ht~G  
9\y\{DHd  
四. 问题分析 =MMU(0 E  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EbXWCD  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @'P\c   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cHP~J%&L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vuN!7*d+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ls51U7  
?o$ hlX  
五. 问题1:一致性 7 G37V"''  
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?| w`ebZa/j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {5`=){  
HFlMx  
struct holder oQ YmywY  
  { \?EnTu.  
  // *e/8uFX  
  template < typename T > n06T6oc  
T &   operator ()( const T & r) const /N=;3yWF  
  { pd%h5|*n;  
  return (T & )r; G)cEUEf d  
} Xlg 0u.  
} ; u?xXZ]_u-  
Lfr>y_i;F  
这样的话assignment也必须相应改动: W[BwHNxyg  
jc0Trs{Jf  
template < typename Left, typename Right > _|1m]2'9  
class assignment LKX; ^  
  { 0Tp,b (; n  
Left l; ^t0Yh%V7  
Right r; SyL:=NZ  
public : <?h,;]U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xryXO(  
template < typename T2 > ?hfyQhR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #]SiS2lM#  
} ; ;nx? 4f+6h  
<4Ev3z*;Z  
同时,holder的operator=也需要改动: ZkA05wPZ#  
Z4VNm1qs  
template < typename T > )y#~eYn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const og$%`o:{  
  { E!rgR5Bd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v$JhC'  
} #^i.[7p  
}} s.0Q  
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。 $_5a1Lq1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #t8{z~t3  
*h9S\Pv>j  
return l(rhs) = r; 0pW?v:!H  
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。 @hVF}ybp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !8jr $  
5`t MHgQO  
template < typename Tp > 'h*^;3@*  
class constant_t u6#FG9W7  
  { \g;o9}@3~  
  const Tp t; 31-:xUIX  
public : UB9n7L(@c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }.S4;#|hw  
template < typename T > JlMD_pA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $C^tZFq  
  { 7#pu(:T$  
  return t; &:@)ro CR  
} &)Z!A*w]  
} ; ~9Jlb-*I5  
wR@"]WkR=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z%0'v`7  
下面就可以修改holder的operator=了 _VM()n;  
9L+g;Js$4  
template < typename T > 9*b(\Z)N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W? SFt z  
  { %V;B{?>9zB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *;u'W|"/~  
} <RaUs2Q3.  
^6kE tTO*  
同时也要修改assignment的operator() [gE_\=FSKu  
+[_mSt  
template < typename T2 > X8uAwHa6F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %xuJQuCqf  
现在代码看起来就很一致了。 I/vQP+w O  
9o<5Z=  
六. 问题2:链式操作 }^a" >$DU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @SX-=Nr  
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。 tA{B~>  
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。 [5T{`&  
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。 /t=Fx94  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <>?7veN92  
xk\n F0z  
template < typename T > XtP5IN\S  
struct result_1 DV5K)m&G  
  { WH^^.^(i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q:a-tdv2  
} ; NG\g_^.M  
!Sj0!\  
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: E Z+L'  
l1#F1q`^t  
template < typename T > o4F?Rx,L  
struct   ref X Z4q{^o  
  { chs] ,7R  
typedef T & reference; =4_Er{AT  
} ; S( Vssi|y  
template < typename T > ,SB5"  
struct   ref < T &> jn,_Ncd#  
  { Uw5AHq).  
typedef T & reference; ;'i>^zX`  
} ; )8@|+'q  
bg/a5$t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yO*HJpc   
\\iX9-aI<  
template < typename T > rjWn>M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }_|qDMk+  
  { -F~"W@9r  
  return l(t) = r(t); 9ymx;  
} f3oGB*5>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mO8E-D*3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [$e\?c  
b2Oj 1dP1  
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 ,9YgznQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e754g(|>b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E E^l w61  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3;Y 9<  
最后的布局是: ]@wKm1%v  
                Add G;he:Bf  
              /   \ Z3qr2/  
            Divide   5 cP2n,>:  
            /   \ 5KgAY;|  
          _1     3 tYUg%2G  
似乎一切都解决了?不。 Y{D?&x%yq  
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。  `;HZO8  
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。 o>75s#= b=  
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: 7?"-:q  
;|r<mT/,  
template < typename Right > sa w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1<D^+FC4b,  
Right & rt) const =k\Qx),Ir  
  { )'i n}M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mTBSntZx  
} ,{Ga7rH*   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Nz;f| 2h  
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。 -58Sb"f  
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。 p|n!R $_g\  
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 pKrP  
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[W $w[  
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:UafV  
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: Y$0K}`{  
-7u_\XFk  
template < class Action > KMP[Ledr  
class picker : public Action W(o#2;{ ln  
  { 7bL48W<QD  
public : D!rD-e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (sp{.bU  
  // all the operator overloaded FV\$M6 _  
} ; ODCv^4}9  
jhB+ ]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]zh6[0V7V  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: '<1Q;3Ho  
CZ.HQc  
template < typename Right > o+g\\5s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .(Tf$V  
  { q DPl( WXb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .6A{   
} ?6_U>d{  
:u|F>e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N**" u"CX  
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。 PBb'`PV  
ofuQ`g1hb  
template < typename T >   struct picker_maker J5SOPG  
  { 3Gt@Fo=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1?{w~cF}  
} ; x }i'2   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > So]O`RJv  
  { ALt^@|!d  
typedef picker < T > result; -)[~%n#X+t  
} ; 15ImwQ  
i+~H~k}"X  
下面总的结构就有了: Am=O-; b'8  
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。 w"AO~LF  
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。 E[M.q;rM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [-h=L Jf#  
至此链式操作完美实现。 LEA^o"NW.  
l-M .C8N  
m`#UV-$J  
七. 问题3 @pV&{Vp  
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。 $}.#0c8I  
vnH[D)`@  
template < typename T1, typename T2 > >/7[HhBT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %i@Jw  
  { g>H\"cUv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +?uZ~VSl  
} c{!XDiT]P  
XT\Q"=FD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;w^{PZBg  
J4jL%5t  
template < typename T1, typename T2 > xcC^9BAj  
struct result_2 /^b=| +Do  
  { &I?d(Z=:\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g/OL ^A  
} ; Rs53R$PIR  
MJG)fFl] O  
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? fe7DS)U  
这个差事就留给了holder自己。 RaAvPIJa |  
    Kr74|W=  
F/U38[  
template < int Order > CChCxB  
class holder; B/b S:  
template <> |"k+j_/+  
class holder < 1 > z>O=. Ku6  
  { i`EG80\[Z  
public : qm|T<zsDY#  
template < typename T > (zhi/>suG  
  struct result_1 UYsyVY`Fm|  
  { _rfGn,@BH  
  typedef T & result; kUQdi%3yY;  
} ; %<;PEQQ|C  
template < typename T1, typename T2 > I] 0 D*z  
  struct result_2 'v_VyK*w  
  { #H&`wMZZ:  
  typedef T1 & result; {{Z3M>Q  
} ; T |ZJ$E0  
template < typename T > [:bYd}J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :DR}lOi`  
  { c~{)vL0K  
  return (T & )r; P> i lRb  
} R^tDL  
template < typename T1, typename T2 > *N3X"2X:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^RE("'+  
  { 4%,E;fB?=  
  return (T1 & )r1; _.K<#S  
} 7Un5Y[FZo  
} ; B&4NdL/  
3NxwQ,~  
template <> FOD_m&+  
class holder < 2 > -+Ab[  
  { fv?vfI+m  
public : GHR,KB7 xM  
template < typename T > ~t.M!vk  
  struct result_1 zIh`Vw,t0  
  { ^{w]r5d  
  typedef T & result; Jevr.&;O  
} ; DXc3u^ L  
template < typename T1, typename T2 > PxiJ R[a  
  struct result_2 I,wgu:}P#  
  { M3/_E7Qoj  
  typedef T2 & result; d6;"zW|Ec  
} ; ,pMH`  
template < typename T > Cz]NSG5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,]qTJ`J  
  { ~x 0x.-^A  
  return (T & )r; z 2Rg`1B  
} c&n.JV   
template < typename T1, typename T2 > S6bW?8`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wSd o 7Lb  
  { V [KFZSA  
  return (T2 & )r2; O6Jn$'os1#  
} !e0~|8  
} ; gdkQ h_\  
y?*4SLy  
/ 1R` E9  
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> >。 _"R /k`8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -OPJB:7Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u AmDXqJ 3  
K,Z_lP_~Vw  
return l(i, j) = r(i, j); 7.N~e}p 8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lay)I11- >  
G>yTv`-  
  return ( int & )i; Uc<j{U ,  
  return ( int & )j; mcFJ__3MAV  
最后执行i = j; eQQ*ZNG  
可见,参数被正确的选择了。 ,/ bv3pE  
HE0@`(mCpa  
uF89B-t  
9C2DW,?  
cgevP`*]  
八. 中期总结 @K:TGo,%I  
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: WY 'QhieH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F vt5vQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yE4X6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *8?0vkZZ2  
JNZ  O7s  
u^Sa{Jk=  
12JmSvD  
?ot7_vl  
] 3UlF'{  
九. 简化 ZN `D!e6  
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。 0V_dg |.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8M&q  
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: 48 n5Y~YS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N& 683z  
  +-*/&|^等 Ns}BE H  
2. 返回引用。 Y)oF;ko:  
  =,各种复合赋值等 DN%b!K:  
3. 返回固定类型。 ?7]UbtW[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )W1tBi  
4. 原样返回。 Z>t,B%v  
  operator, PZjK6]N\  
5. 返回解引用的类型。 "f5neW  
  operator*(单目) n B .?=eUa  
6. 返回地址。 S_ELV#X  
  operator&(单目) o$%I{}9x  
7. 下表访问返回类型。 Pv#>j\OR&  
  operator[] Un.u{$po  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6myF!  H=  
  operator<<和operator>> cFF'ygJ/  
A<$w }Fy;  
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。 ~p* \|YC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nQ5N\RAZ  
CL)*cu6zG  
template < typename Left > bAVlL&^@|  
struct value_return ]XS[\qo  
  { $(=0J*ND"  
template < typename T > V[RsSZx =  
  struct result_1 cq#=Vb  
  { s-"oT=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n=8DC&  
} ; |JVp(Kx  
aSVR +of  
template < typename T1, typename T2 > ~qu}<u)P  
  struct result_2 %%h0 H[5*  
  { 4;D>s8dgG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ! 0DOj["  
} ;  aWTvowA  
} ; *Q XUy  
>)6d~  
1 LUvs~Qu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y0Bd[  
3:ELYn  
下面我们来剥离functor中的operator() agUdPl$e\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4ynGXJmMlR  
S #6:!  
return l(t) op r(t) d: {#Dk#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5kdh!qy[$,  
return op l(t) O Zn40"`  
return op l(t1, t2) $s`#&.>c-  
return l(t) op >'g>CD!  
return l(t1, t2) op Q35jJQ$<`  
return l(t)[r(t)] q2}6lf,J K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] + )lkHv$R  
ywkyxt  
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: =Eb4Iyz  
单目: return f(l(t), r(t)); =}wqo6Bn|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  Ds@nuQ  
双目: return f(l(t)); t^5xq8w8  
return f(l(t1, t2)); rcU*6`IWA  
下面就是f的实现,以operator/为例 dk[MT'DV  
K1_#Jhz  
struct meta_divide Ux b>)36I  
  { \@F~4,VT  
template < typename T1, typename T2 > i/{`rv*K[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,f)#&}x*2+  
  { u.9syr  
  return t1 / t2; vH)V\V  
} u1) #^?  
} ; uB>OS 1=  
6X[Mn2wYW  
这个工作可以让宏来做: rGUu K0L&  
pZV=Co3!I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MYMg/>f[  
template < typename T1, typename T2 > \ l0nm>ps'D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _,bDv`>Ra  
以后可以直接用 C<yjGt VD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G^&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 X|Rw;FY  
(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。。。) ;q&2$Mb  
kH">(f  
-&QTy  
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 pWOK~=t  
;:Q&Rf"@%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (Y:?qy  
class unary_op : public Rettype W+`T:Mgh  
  { $c1xh.  
    Left l; =.\PG [  
public : ?*dt JL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ck\TTNA  
`g^bQ x  
template < typename T > .Hm1ispq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (K`@OwD  
      { K(75)/  
      return FuncType::execute(l(t)); |$G|M=*LN  
    } FfpP<(4  
eiJ~1H X)  
    template < typename T1, typename T2 > {jOV8SVL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GFfZ TA  
      { 3fd?xhWbN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7;3;8Q FX  
    } %shCqS  
} ; D]NJ ^.X  
vTq [Xe"  
 kAnK1W>  
同样还可以申明一个binary_op .~7:o.BE`n  
Rg\D-F6:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |}D5q| d@n  
class binary_op : public Rettype v]c+|nRs  
  { I08W I u  
    Left l; u`Abko<D  
Right r; ':#DROe!  
public : :)DvZxHE@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZIs=%6""&  
Apbgm[m|{  
template < typename T > RhD   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z#Db~  
      { xV>sc;PEb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {pz7ADK<  
    } J?_-Dg(=  
mIah[~G  
    template < typename T1, typename T2 > |{9&!=/qf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }II)<g'  
      { SmCtwcB1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gtRVXgI  
    } sM6o(=>  
} ; ,u^%[ejH  
@r3,|tkrz  
y7U?nP ')+  
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 g[ O6WZ!F_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  4 `]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tNC ;CP#R+  
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。 DsCbMs=Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tJ9gwx7Pg  
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。。。 vE C#W43l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .Zm de*b  
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) *^i"q\n5(  
下面是修改过的unary_op 1HBWOV7z.?  
bEB9J- Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +O!4~k^  
class unary_op 7_c/wbA#me  
  { tKY g  
Left l; nUScDb2|  
  7Y6b<:4j  
public : 8c5=Px2\  
+@qIDUiF3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D8\9nHUD`  
j5MUP&/g3  
template < typename T > t`pbEjE0K  
  struct result_1 ZDbzH=[  
  { rj/1AK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L!0}&i;u~5  
} ; r;@"s g  
FE3uNfQs|  
template < typename T1, typename T2 > EpB3s{B"  
  struct result_2 *QA{xvT  
  { OPJ(ub  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?e2G{0V  
} ; oq[r+E-]$@  
C=8IQl[^e  
template < typename T1, typename T2 > vY);7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pMV?vH  
  { *X8Pa ;x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); EL(B XJrx{  
} zvR;Tl6]  
iiv`ji  
template < typename T > C@!bd+'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m*vz   
  { V<Co!2S  
  return OpClass::execute(lt(t)); &/8B (0<  
} qflOi8  
1^tM%2rP'  
} ; ZDx1v_xr  
g5lK&-yu]  
2)9XTY 6$  
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 (g0U v.*  
好啦,现在才真正完美了。 *r|Zbxf(  
现在在picker里面就可以这么添加了: [BKOK7QK|  
cK\'D  
template < typename Right > %|B$y;q^3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N9 TM  
  { ;^cMP1SH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tY%T  
} -%TwtO<$']  
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。 -q&7q  
d#|%h] 6  
qAi:F=> X  
4"#F =f0  
z?WkHQ9  
十. bind \|6Q]3l  
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。 K6s tkDhb  
先来分析一下一段例子 =Y*zF>#lP  
5h6-aQU[  
T[kS;-x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &"DD&87N%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {Zo*FZcaX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4@=[r Zb9  
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。 P5__[aTD  
我们来写个简单的。 00pe4^U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x\8gb#8  
对于函数对象类的版本: zQoJ8i>  
R~BFZF>:  
template < typename Func > ';LsEI[  
struct functor_trait <K <|G  
  { <SiJA`(7  
typedef typename Func::result_type result_type; )i[K1$x2  
} ; F&HvSt}l5  
对于无参数函数的版本: _mTNK^gB  
`2`h4[^ [X  
template < typename Ret > # blh9.V&F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pV*d"~T  
  { kW& zkE{  
typedef Ret result_type; ~!6 I.u  
} ; r{wf;5d(  
对于单参数函数的版本: BC R]K  
qdo_YPG  
template < typename Ret, typename V1 > !'Ww%ZL\   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .J?RaH{i  
  { 1w#vy1m J  
typedef Ret result_type; -qG7,t  
} ; 1;HL=F  
对于双参数函数的版本: 2]}e4@{  
Ict+|<f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `HILsU=|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oI"gQFGu`u  
  { f!G%$?]  
typedef Ret result_type; ;ZTh(_7  
} ; c 6/lfgN  
等等。。。 q#`;G,rs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |#EI(W?`  
B-V   
template < typename Func > 4KY@y?H g  
struct func_return e?WI=Og  
  { P_(< ?0l  
template < typename T > pp()Hu3J  
  struct result_1 wrVR[v>E<  
  { syk,e4:oA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JqtOoR  
} ; orhze Oi\  
i}@5<&J  
template < typename T1, typename T2 > m}+_z^@j9  
  struct result_2 lM.k *`$  
  { Kir|in)r0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :@S=0|:j  
} ; tDtqTB}  
} ; Qm4cuV-0{  
5Zl7crA[  
}DQ[C&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9`!#5i)VU8  
/Q'O]h0a  
template < typename Func, typename aPicker > le2 v"Y  
class binder_1 -l{ wB"  
  { h([qq<Lzs  
Func fn; y2Vc[o(NP  
aPicker pk; yppXecFJ  
public : 2>.>q9J(  
l#a*w  
template < typename T > Pz-=Eq  
  struct result_1 #!4`t]E<  
  { Mm%b8#Fe!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xI8v'[3  
} ; e*o:ltP./  
P7!gUxcv9Y  
template < typename T1, typename T2 > \>+BvF  
  struct result_2 Jo9c|\4  
  { PRK*7-(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <n0j'P>1  
} ; :KsBJ>2ck  
4}Hf"L[ l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Co`:D  
X iM{YZ`B  
template < typename T > ,62BZyT,T,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8TO5j  
  { Job&qW9W`  
  return fn(pk(t)); EiWd =jDm  
} v[>8<z8  
template < typename T1, typename T2 > hYh~[Kr^@^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6H:EBj54?  
  { /!-ypIY  
  return fn(pk(t1, t2)); e_Q(l'f  
} AmcBu"  
} ; "H}ae7@  
#DcK{|ty  
cQh=Mri]  
一目了然不是么? s$VLVT*6  
最后实现bind op|x~Thf  
Do;rY\sY  
}j,G)\g#  
template < typename Func, typename aPicker > w4Ku1G#jC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _2WIi/6K  
  { M:w]g`LKl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~T&X#i  
} dZ\T@9+j+  
LY!.u?D`P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zxvowM  
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。 (rSBzM]H  
Xj21:IMR  
十一. phoenix 66cPoG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }fz;La:b  
*1_A$14 l  
for_each(v.begin(), v.end(), XPcx"zv\  
( *. ; }v@  
do_ &qZ:"k  
[ Q3x.qz  
  cout << _1 <<   " , " )X-TJ+d  
] YR$d\,#R  
.while_( -- _1), ">S.~'ds  
cout << var( " \n " ) +6 x:+9S  
) ^os|yRzV*M  
); ow,=M%x"0  
+#ANc;2g  
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: ; ,:w % .  
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 LzkwgcR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  [T#9#3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NGb\e5?  
pw1&WP&?3  
{NV=k%MTmi  
template < typename Cond, typename Actor > -Tr*G4  
class do_while Q?W}]RW  
  { 1FmVx   
Cond cd; z=VL|Du1OT  
Actor act; h:'wtn@l(  
public : o^~KAB7  
template < typename T > Le}-F{~`^  
  struct result_1 ;]SP~kG  
  { #[Vk#BIiv8  
  typedef int result_type; 8BwJWxBQ  
} ; h-[FUPfuw  
Mhze !!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b `.h+=3  
F#Xzh Ds  
template < typename T > *7 >K"j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -AU!c^-o  
  { 9~WjCa*,&  
  do yn-TN_/Y,  
    { L\X 2Olfz1  
  act(t); 8p~G)J3U  
  } D[}qhDlX  
  while (cd(t)); VcR(9~  
  return   0 ; M]OZS\9.B  
} *1 l"|=_&s  
} ; BA|*V[HBE  
`1"Xj ^ YM  
w B[H &  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +46?+kKt  
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。 ~gvw6e*[  
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。 {F+iL&e)  
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。 n:[GK_  
下面就是产生这个functor的类: 9dD;Z$x&Xk  
zAdZXa[MRY  
;?0r,0l2$  
template < typename Actor > En/EQ\T@F  
class do_while_actor /*5lO;!s{  
  { ar| !iU  
Actor act; E`>u*D$un~  
public : DnW*q/=w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _m|Tr*i8  
9 ~$' ?  
template < typename Cond > Gfn?1Kt{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?_7^MP>  
} ; itW~2#nJz  
4Fpu68y  
Vtr5<:eEx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S^4T#/  
最后,是那个do_ p/!P kKJ  
(}LLk +  
5Mq7l$]h$  
class do_while_invoker z wJ Vi9sO  
  { x>=8~wIK  
public : gnN"pa!&~  
template < typename Actor > s4{WPU9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JgY#W1>  
  { /xcl0oe(  
  return do_while_actor < Actor > (act); N61\]BN<  
} r*t\\2  
} do_; 1ti4 ZM  
3A.T_mGCs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {y k0Zef_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jh&WL  
最后来说说怎么处理break和continue 4w5mn6MxR  
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。 Y^@Nvt$<K  
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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