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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [<i3l'V/[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E[t[R<v,P!  
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, $|Ol?s  
6v{&,q  
t$qIJt$  
8r>\scS  
  class filler UQkd$w<  
  { bX[ZVE(L  
public : CV HKP[-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} An>ai N]  
} ;  cL .z{  
'r=2f6G>cP  
V %[t'uh  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: FnVW%fh  
7 `~0j6FY  
_=x*yDPG}  
=M:Po0?0E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5G6 Pp7[  
0-OKbw5%=b  
P;(@"gD8z5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3R$R?^G  
Otr=+i ZI  
hc$m1lLn  
'N6oXE  
二. 战前分析 &!;o[joG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M'|[:I.V  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 f3,LX]zKA  
~Ih` ayVq  
QDJ#zMxFD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @lM-+q(tl  
  /* --------------------------------------------- */ l %zbx"%x  
vector < int *> vp( 10 ); s`Z.H5V>\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (e_p8[x  
/* --------------------------------------------- */ 8d1qRCIz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1Cc91  
/* --------------------------------------------- */ }'{"P#e8"q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =MJRQ V67  
  /* --------------------------------------------- */ >8{{H"$;(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rpEIDhHv  
/* --------------------------------------------- */ l' Li!u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _UP 9b@Z"  
b&,Z mDJh  
t~}c"|<t  
,d!@5d&Zi  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;j~%11  
1._1, _2是什么? 3XUVUd~  
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。 ( !m6>m2  
2._1 = 1是在做什么? ,6^Xn=o #  
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。 3GL?&(eU;  
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。 -#<{3BJTrz  
2_bEo  
P1L+Vnfu  
三. 动工 1W.oRD&8j/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1QhQ#`$<1  
ZJFF4($qN  
npytb*[|c  
u"T9w]Z\  
template < typename T > s7jNRY V  
class assignment s9Tn|Pm+!\  
  { (-;(wCEE  
T value; ~[aV\r?  
public : 2ZbSdaM=  
assignment( const T & v) : value(v) {} u46Z}~xfb  
template < typename T2 > XdzC/ {G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f;+.j/ +  
} ; W! |_ hL  
| "b|Q  
b{<$OVc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \Lbwfd=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Az(,Q$"|5  
@qWClr{`  
-)&lsFF  
>#;_Ebl@  
  class holder Cnc=GTR i  
  { ~rq:I<5  
public : _BgWy#  
template < typename T > 'F*OlZ!BWy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F }F{/  
  { xrlyph5mE  
  return assignment < T > (t); !K=$Q Uq  
} Qi qRx  
} ; 1 K^-tms  
KB~`3Wj|Z  
vUL@i'0&o  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: #K`[XA  
MCXt,`}[  
  static holder _1; 6/'X$}X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <)J@7@!P  
D4@(_6^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gtY7N>e  
而不用手动写一个函数对象。 )$pqe|,  
m<;MOS  
HFYe@2r  
nc.P  
四. 问题分析 Q/HEWk  
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。 iH dX  
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。 $fPiR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ) 5x$J01S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !0Ak)Q]e'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zQGj,EAM}  
pJo4&Ff  
五. 问题1:一致性 ePSD#kY5  
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?| ^g<Lu/5w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :efDPNm5  
_jVJkg)]  
struct holder ep l1xfr  
  { K|;L{[[yH  
  // pUgas?e&  
  template < typename T > 7 lq$PsC  
T &   operator ()( const T & r) const J3r':I}\  
  { )Dcee@/7S  
  return (T & )r; # ?u bvSdU  
} _JKz5hSl  
} ; vMJC  
N B8Yn\{B  
这样的话assignment也必须相应改动: 4i29nq^n  
'Rv.6>xqc  
template < typename Left, typename Right > %7Gq#rq  
class assignment Xi=4S[.4  
  { X`]>J5  
Left l; Wx8 cK=  
Right r; |c2;`T#`o  
public : V* ,u;*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :yOJL [x  
template < typename T2 > 5YiBPB")  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s21)*d  
} ; z-nV!#  
a7]Z_Gk  
同时,holder的operator=也需要改动: ?CpM.{{s  
Z~"8C Kz  
template < typename T > 368H6 Jj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r6+IJxUd  
  { JNA_*3 '  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %1i *Y*wg  
} iz`ys.Fu  
0B5d$0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ak\"C4s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .R@euIva  
(8GA;:G7G  
return l(rhs) = r; _b[Pk;8}j;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {6wy}<ynC+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >LFj@YW_)  
7$:Jea  
template < typename Tp > 8WG_4e  
class constant_t 2u} ns8wn  
  { \&s$?r  
  const Tp t; wV{VV?h}  
public : Nbm$ta  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S ^@# %>  
template < typename T >  p;vrPS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mwd.S  
  { w8-L2)Q}I  
  return t; 95-%>?4  
} !p 70g0+  
} ; JjQTD-^  
6IL-S%EGK1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aDX4}`u  
下面就可以修改holder的operator=了 MAG /7T5  
I,?!NzB  
template < typename T > 3WY:Fn+#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5{M$m&$1  
  { +L}R|ihkI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9CHn6 v ~)  
} 4_vJ_H-mO,  
q%Lw#f  
同时也要修改assignment的operator() ! 9=Y(rb  
Qkg([q4  
template < typename T2 > l65Qk2<YC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 259:@bi!y  
现在代码看起来就很一致了。 lJBZ0  
;UWp0d%  
六. 问题2:链式操作 7e<\11uI]a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IS }U2d,W  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 } 71 9_DF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 AKKVd% P(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 c}#(,<8X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'J#uD|9)  
]"\XTL0  
template < typename T > uGS^*W$  
struct result_1 q yYf&VC}  
  { VV=6v;u`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~=pyA#VVJ"  
} ; \!'K#%]9  
ZY> u4v.  
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: R2nDK7j  
3a6  
template < typename T > ;i;;{j@$i  
struct   ref }{ "RgT-qG  
  { >U') ICD~  
typedef T & reference; !EO 2  
} ; ("j*!Dsd  
template < typename T > kZvh<NFh_  
struct   ref < T &> 8]0?mV8iOE  
  { .1?7)k v  
typedef T & reference; JWs?az  
} ; 2/FH9T;e".  
qt#4i.Iu+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vpqMKyy  
d`4@aoM  
template < typename T > >CPoeIHK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~qm u?5  
  { +\`t@Ht#  
  return l(t) = r(t); Y@M l}43  
} $^"_Fox]A\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4xNzhnp|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &>o?0A6  
\%:]o-+"I  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,4z?9@wQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }x}JzA+2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7u7 <"?v=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #o-CG PE  
最后的布局是: 7Ke#sW.HN  
                Add 2wG4"  
              /   \ PyfOBse}r  
            Divide   5 i#y3QCNqf^  
            /   \ #>byP?)n  
          _1     3 Z ]WA-Q6n  
似乎一切都解决了?不。 9d!}]+"d42  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -#?p16qz5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }X`jhsqT  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: z~BrKdS  
'qg q8  
template < typename Right > D;0xROW8{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h}_1cev?  
Right & rt) const |O]oX[~  
  { cAE.I$T(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _(8HK  
} ^L<*ggw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Vhs:X~=qL  
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。 Bu$GCSrX  
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。 JDzk v%E^  
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。 Y Hv85y  
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。 KD~F5aS`[  
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? N|ut^X+|\  
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: X=p~`Ar M{  
=R^V[zTn_  
template < class Action > {-]/r  
class picker : public Action E5M*Gs  
  { "=W7=V8w  
public : $W8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;Db89Nc$  
  // all the operator overloaded P~0d'Oi  
} ; w%1B_PyDg  
?~a M<rcZ  
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。 URW'*\Xjb  
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 p.qh]2c  
<bf^'$l  
template < typename Right > BV&}(9z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kl|KFdA;  
  { 3 SQ_9{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qb ^4G  
} T!hU37g h?  
x c-=;|s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f#l/N%VoBZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0n_Cuh\  
t?v0ylN  
template < typename T >   struct picker_maker %rT XT  
  { xnu|?;.}!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KW.S)+<H&  
} ; O;:8mm%(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0X)'8N  
  { d `Q$URn|  
typedef picker < T > result; "$#x+|PyC  
} ; CD^_>sya  
eR8qO"%2:  
下面总的结构就有了: fh \<tnY  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |J`YFv  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 5-w6(uu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o"v> BhpC  
至此链式操作完美实现。  ?S0VtHQ  
jjz<V(Sk  
1` m ~c  
七. 问题3 + &b`QcH<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 FQ?H%UcW  
gW6lMyiLb  
template < typename T1, typename T2 > E+"INX7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^#S  
  { /Yx 1S'5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G_[|N>  
} }<&g1x'pa  
k KL^U  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _hMVv&$  
~@bCSOIy  
template < typename T1, typename T2 > #joU}Rj|  
struct result_2 +&a2aEXF  
  { F)_Rs5V:(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J(M0t~RZ  
} ; KE16BjX@  
rEdr8qw  
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? c.,:r X0S  
这个差事就留给了holder自己。 N(}7M~m>  
    z8>KY/c  
`U!eh1*b  
template < int Order > xwT"Q=|kW  
class holder; b3EW"^Ar  
template <> =t&B8+6  
class holder < 1 > @w6^*Z_hQ  
  { ))G%C6-  
public : \ fU{$  
template < typename T > b*dRNu  
  struct result_1 OYG8%L  
  { C"IPCJYn  
  typedef T & result; 1#]tCi`  
} ; RU_=VB %  
template < typename T1, typename T2 > %tUJ >qYU  
  struct result_2 Sr2c'T"  
  { ,D ;`t  
  typedef T1 & result; i1  SP  
} ; *tz"T-6O  
template < typename T > HOykmx6$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E# e=<R  
  { ",&}vfD4M  
  return (T & )r; )F4er '  
} 1vl~[  
template < typename T1, typename T2 > a5Xr"-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z?j~ 2K<4  
  { l4R:_Z<  
  return (T1 & )r1; 0Lc X7gU>  
} ']Y:f)i#  
} ; -k$rkKHZ(  
Am  kHVg  
template <> m]7yc>uDy  
class holder < 2 > g[H7.  
  { .%WbXs  
public : TKRu^KH9  
template < typename T > 7F|T5[*l  
  struct result_1 $D9JsUij  
  { ut-UTW  
  typedef T & result; Z33w A?9  
} ; %I6iXq#  
template < typename T1, typename T2 > O%0G37h  
  struct result_2 rf)\:75  
  { :kY][_  
  typedef T2 & result; I!# 42~\  
} ; ?1OS%RBF  
template < typename T > )2bPu[U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  U]e;=T:3  
  { TmzEZ<} &7  
  return (T & )r; P_&2HA,I  
} }p8a'3@Z  
template < typename T1, typename T2 > RMLs(?e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lQ! 6n  
  { _h@e.BtDs  
  return (T2 & )r2; !n)2HDYhx,  
} hz\7Z+$L_  
} ; lg1?g)lv  
q'K=Ly+  
)W*S6}A  
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> >。 g%9I+(?t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #1V vK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J,+| Fb  
#G9S[J=xe  
return l(i, j) = r(i, j); K-p1v!IC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o1I{^7/  
Q !S"=2  
  return ( int & )i; uv9cOd  
  return ( int & )j; ZHw)N&Qn  
最后执行i = j; ZIpL4y =_  
可见,参数被正确的选择了。 a8Ci 7<V  
@uT\.W:Q2  
nuKjp Ap!  
W~dS8B=<  
U.?,vw'aai  
八. 中期总结 1_GUi  
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/||b4c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %4+r&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tR0o6s@v/<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B{c,/{=O  
,Qj7wFZ  
gt'0B-;W  
9:YiLoz?  
N55;oj_K  
Tfs7SC8ta  
九. 简化 Ojie.+'SB  
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。 A*MlK"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [y=k}W}z  
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: p# O%<S@?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Tv~<W4  
  +-*/&|^等 x:@HtTX  
2. 返回引用。 >!`T=(u!  
  =,各种复合赋值等 G~u94rw|:  
3. 返回固定类型。 J<u,Y= -~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3EF|1B/5  
4. 原样返回。 Mq6.!j  
  operator, c%Kv"Z%f  
5. 返回解引用的类型。 QfT&y &  
  operator*(单目) +a nNpy  
6. 返回地址。 }c%QF  
  operator&(单目) jyLpe2 S  
7. 下表访问返回类型。 &Q(Q/]U~  
  operator[] 8WfF: R;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +Rxf~m(pV  
  operator<<和operator>> 2vu"PeU9  
Ny p5=  
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。 Y@_ i32,r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UH.M)br  
ZMy7z|  
template < typename Left > V5qvH"^  
struct value_return s1:UCv-%  
  { @H1pPr  
template < typename T > s|%mGt &L  
  struct result_1 1LT)%_d@  
  { M2%<4(UwI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .oN<c]iqE  
} ; >2vl & (  
#B;`T[  
template < typename T1, typename T2 > Uj1^?d+b  
  struct result_2 =36vsps=  
  { b4S7 Q"g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dxUq5`#G,  
} ; ShF ][v1L  
} ; Z\6azhbI}  
%:YON,1b=7  
leg@ia  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5i83(>p3]e  
v^HDR 3I  
下面我们来剥离functor中的operator() AL&}WbUC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V-O49  
%4imlP  
return l(t) op r(t) ;)u}`4~L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .G?7t6A  
return op l(t) y%v<Cp@R  
return op l(t1, t2) 1CFrV=d  
return l(t) op  &5O  
return l(t1, t2) op 2fFNJ  
return l(t)[r(t)] B`T|M$Ug  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lVARe3#  
/^P^K  
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: lk2F]@_kJH  
单目: return f(l(t), r(t)); ~; Ss)d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :_p3nb[r  
双目: return f(l(t)); rRYP~ $c  
return f(l(t1, t2)); vObP(@0AM  
下面就是f的实现,以operator/为例 S TVJu![  
D$YAi%*H  
struct meta_divide pvDr&n9  
  { 4ME8NEE  
template < typename T1, typename T2 > JUF[Y^C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pIC CjA?3@  
  { 9c=Y+=<  
  return t1 / t2; (|bMtT?"x  
} n-}:D<\7  
} ; (+>+@G~o  
67<zBw2  
这个工作可以让宏来做: \-#~)LB]M  
$io-<Z#Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (=QaAn,,R  
template < typename T1, typename T2 > \ (W5E\hjJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x98LOO  
以后可以直接用 one^XYy1%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5l=B,%s  
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 &A*oQ3  
(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。。。) $P866F  
HdJLD+k/  
ga4 gH>4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _-o*3gmbQ  
6mep|![6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h:z;b;  
class unary_op : public Rettype ;}A#ws_CD_  
  { vk5pnCM^3  
    Left l; +y6|Nq  
public : (|' w$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q&<#)#+  
0s$g[Fw<.  
template < typename T > R`76Ae`R8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { )'D<:T  
      { a_waLH/  
      return FuncType::execute(l(t)); jm.pb/  
    } pvI(hjMYPk  
y z9`1R2c  
    template < typename T1, typename T2 > {;n?c$r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UciWrwE  
      { ~_8Ve\Y^/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JEdtj1v{O  
    } smIZ:L %  
} ; x^+ C[%  
66p_d'U  
xXA$16kd  
同样还可以申明一个binary_op ~1|sf8  
[O"i!AQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Jgtv ia  
class binary_op : public Rettype E0xUEAO  
  { ])m",8d&T  
    Left l; uqTOEHH7  
Right r; n  'P:  
public : "*+epC|ks  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ct}"o  
^}/YGAA  
template < typename T > II>X6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i$"FUC~'  
      { =!#D UfQf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^3=8*Xr  
    } )Bb :tz+  
?#04x70  
    template < typename T1, typename T2 > pxI*vgfN7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <RGRvv  
      { }s}9@kl;&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1 _5[5K^  
    } Wv=L_E_  
} ; YgM6z K~  
X){F^1CT{  
ZmmuP/~2K  
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 A: 0] n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _x UhDu%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gx9H=c>/  
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。 M VsIyP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r<~1:/F|  
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。。。 ikofJl]9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !J+5l&  
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) (IEtjv}D  
下面是修改过的unary_op gN(8T_r  
~s88JLw%&u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M~wJe@bc  
class unary_op ] ^.#d  
  { u/``*=Y@  
Left l; jT'1k[vJj  
  ;zp0,[r  
public : }b~ZpUL!  
ymzlRs1^Ct  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *xt3mv/<z  
W**a\[~$  
template < typename T > d7l0;yR&+  
  struct result_1 ~I!7]i]"*?  
  { b~cN#w #  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b^FB[tZ\x  
} ; NPKRX Li%  
!R4`ihi1  
template < typename T1, typename T2 > bl:.D~@  
  struct result_2 ]JtK)9  
  { uE+]]ir  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lB3W|-Ci  
} ; LUJKR6oT{>  
R`A @F2  
template < typename T1, typename T2 > 3C2L _ K3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {bl^O  
  { .3!=]=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $c[8-=  
} i!jx jP  
 lcyan  
template < typename T > e=TB/W_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EubF`w$KWX  
  { WOR~tS  
  return OpClass::execute(lt(t)); Al6)$8]e   
} a\aJw[d{  
\h?C G_|]  
} ; kC0F@'D  
iIA&\'|;i  
U c$RYPq  
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 eDgRYa9\  
好啦,现在才真正完美了。 i4&"-ujrm  
现在在picker里面就可以这么添加了: MAQkk%6[g  
9 }jF]P*Q  
template < typename Right > q:+,'&<D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OT&J OTk\  
  { E9YR *P4$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xP "7B9B  
} -: dUD1  
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。 bBn4m:  
f3[gA Y  
|Xlpgdiu  
F /IXqj  
#Huvn4x  
十. bind pMe'fC~*  
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。 D ]:sR  
先来分析一下一段例子 7H %>\^A^  
q okgu$2  
z}&?^YU*)`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?YOH9%_cs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MuQyHEDF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PV<=wc^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6-c3v  
我们来写个简单的。 }_vE lBh6$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YIvJN  
对于函数对象类的版本: M,7A|?O  
Y!N *J  
template < typename Func > ^2rNty,nH  
struct functor_trait 33z)F  
  { e)]9u$x  
typedef typename Func::result_type result_type; 7O^ySy"l  
} ; S='AA_jnw  
对于无参数函数的版本: /7/d u[P6  
}OZp[V  
template < typename Ret > $T.we+u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MF)Xc\}0p  
  { a|Io)Qhr  
typedef Ret result_type; (n_lu= E70  
} ; u.ubw(vv  
对于单参数函数的版本: aw&:$twbM  
2oyTS*2u_&  
template < typename Ret, typename V1 > J6r"_>)z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y_tLSOD#/  
  { 3z';Zwz &X  
typedef Ret result_type; V3DXoRE-8i  
} ; Q\|72NWS  
对于双参数函数的版本: F67%xz0  
|h$*z9bsf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "Ah (EZAR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dfl| 6R  
  { <+I^K 7   
typedef Ret result_type; t[*;v  
} ; &D0suK#  
等等。。。 *y<Ru:D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XJ,P8nx  
itClCEOA  
template < typename Func > golr,+LSo  
struct func_return )[_A{#&  
  { :ZG^`H/X1d  
template < typename T > *W aL}i(P1  
  struct result_1 GG%X1c8K  
  { ,S[,F0"%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9 f$S4O5  
} ; 9DcUx-   
o_; pEe  
template < typename T1, typename T2 > 64xq@_+  
  struct result_2 7xz~%xC.  
  { C$Pe<C#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;]YQ WK  
} ; :aHD'K  
} ; hDa I@_86  
h<;kj#qbb  
}%LwaRT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )#ze  
M7z>ugk"  
template < typename Func, typename aPicker > n.zVCKN H  
class binder_1 EGMj5@>  
  { gEC*JbA.3  
Func fn; t95hI DtD  
aPicker pk; " a;z  
public : r"#h6lYK&  
uV1H iv-  
template < typename T > +<&\*VR  
  struct result_1 N!" ]e*q  
  { T{=.mW^ x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `< 8Fc`;[  
} ; %4QCUc*lr  
UJ' +Z6d  
template < typename T1, typename T2 > "o#N6Qu71  
  struct result_2 9HMW!DSK`  
  { H -('!^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bh=d'9B@&J  
} ; 7O5`&Z'-  
/Z<"6g?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ycb<'M*jE  
it!i'lG  
template < typename T > qmUq9bV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FxOhF03\=[  
  { kfb+OE:7  
  return fn(pk(t)); wd*i&ooQ*L  
} m'1NZV%#  
template < typename T1, typename T2 > o:C:obiQbu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R`=IYnoOA  
  { ~D@pk>I  
  return fn(pk(t1, t2)); E&0A W{  
} |7WzTz  
} ; Y1AbG1n|  
M"F?'zTkJ  
G 8|[.n  
一目了然不是么? e 1{t qNJ  
最后实现bind [ d<|Cde  
q|2{W.P5qi  
KmV#% d  
template < typename Func, typename aPicker > IDBhhv3ak  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wbI(o4rXE  
  { (omdmT%D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `h5HA-ud  
} H^"BK-`hs  
Zx25H"5j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )Y~q6D K  
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。 heZ)+}U~  
#l~ d  
十一. phoenix Jf`;F :  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `{I,!to  
` 2|~Z H  
for_each(v.begin(), v.end(), .&7=ZY>E  
( 8+a/x#b-  
do_ ^w2n  
[ 05*_h0}  
  cout << _1 <<   " , " 8!>uC&bE8  
] PGT!HdX#{  
.while_( -- _1), I>/`W  
cout << var( " \n " ) @babgP,  
) /Re1QS  
); w,8 M  
"+nURdicO  
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: ABhza|  
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%2/kdi0b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;~~Oc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MBcOIy[&A  
a-!"m  
E\m?0]W|  
template < typename Cond, typename Actor > \07Vh6cj  
class do_while 4)Pt]#Ti  
  { [%l+ C~m  
Cond cd; '4Z%{.;  
Actor act; 3=bzIU  
public : jn}6yXB  
template < typename T > vp mSzh  
  struct result_1 :Yz.Bfli  
  { fil6w</L  
  typedef int result_type; )CR8-z1`  
} ; CQ,r*VAw  
k})9(Sy~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} njUM>E,'  
P\zi:]h[Gh  
template < typename T > k}T~N.0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LiV]!*9$KG  
  { s vo^#V~h'  
  do Z,i klB-  
    { 82/iVm1  
  act(t); _4E+7+  
  } z%g<&Cq  
  while (cd(t)); 7gQt k  
  return   0 ; *;gi52tM  
} ;( 2uQ#Y  
} ; ^Ws~h\{%  
:sA-$*&x  
-5>g 0o2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1}ToR=  
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。 7L<oWAq  
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。 y4?>5{`W  
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。 QM_~w \  
下面就是产生这个functor的类: dO8Z {wfs  
QiRzA4-zq  
_%L3?PpF"  
template < typename Actor > Hd2_Cg FB  
class do_while_actor Sv>aZ  
  { [R:O'AP}@}  
Actor act; rU~"A  
public : !EW]: u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :iWV:0)P  
~ ZDdzp>  
template < typename Cond > .ZJh-cd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d8r+UP@#  
} ; Anm5Cvt;i  
Uis P 8/k  
1%:A9%O)t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V('b|gsEo  
最后,是那个do_ Ip0Zf?  
bQ4 }no0  
F3f>pK5  
class do_while_invoker u}h'v&"e,  
  { UM]wDFn'E  
public : (l^lS=x  
template < typename Actor > 97 g-*K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L7b{H2 2  
  { *w6N&  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^49moC-  
} j)0R*_-B[  
} do_; Jzj~uz  
x?F{=\z/o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lu}[XN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u`~{:V  
最后来说说怎么处理break和continue 4CCux4)N  
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。 G@'0vYb#  
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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