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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .j<]mUY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !sW(wAy?o  
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, OCaq3_#tZ  
>!bJslWA  
0rG^,(3m  
EkNunCls  
  class filler Tl[!=S  
  { "PTZ%7YH}  
public : =Bhe'.]QSx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w\i\Wp,FP  
} ; qjdMqoOCjl  
22M1j5  
ZE=Sp=@)j  
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: 8hJ%JEzga  
!()$8  
4Vi`* !  
,*hLFaR-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bITPQ7+  
6BbGA*%{  
nR}sNl1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yvH A7eq*"  
Et/\xL  
k_5L4c:"  
dP<=BcH>f  
二. 战前分析 _R13f@NWB:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }v!$dr,j '  
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 =Og)q$AL  
;HJLs2bP  
W=Mb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v)l8@.  
  /* --------------------------------------------- */  6S*e xw  
vector < int *> vp( 10 ); ?DQsc9y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2s&*  
/* --------------------------------------------- */ rrqR}}l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4Thn])%I  
/* --------------------------------------------- */ Ix!Iw[CNd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `YLD`(\  
  /* --------------------------------------------- */ D=m9fFz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f~y%%+{p  
/* --------------------------------------------- */ >x+6{^}Q>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o` ZQd,3  
Dhw(#{N  
UU mTOJr  
$M lW4&a|  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ax?y  
1._1, _2是什么? "UGY2skf;  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _w/EP  
2._1 = 1是在做什么? 4UlyxA~   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 w' OXlR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m~P CB_ifW  
57zSu3v4Y  
K/b_22]CC  
三. 动工 + SFVv_n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }Q?c"H!/  
Hh-+/sO~"  
%?uc><&?e  
;WM"cJo9  
template < typename T > {VvqO7A  
class assignment cU@SIJ)  
  { [}/LD3  
T value; [t7]{d*  
public : i2YuOV!  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?R Oqn6k&c  
template < typename T2 > M?:c)&$]D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9:,\gw>F  
} ; 8lb%eb]U  
~Ro9u p  
[*HN"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OCJnjlV%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j =WST  
Jd(,/q  
\"^w'ng  
4%}*&nsI-Z  
  class holder 9C[ywp  
  { x2z;6)  
public : 6s\Kt3=  
template < typename T > ryCI>vJz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h0-hT   
  { @t`Xq1  
  return assignment < T > (t); s#DaKPC  
} }_;!hdY q  
} ; A~ +S1  
\ZhfgE8{%  
$m+sNEAa  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K+8-9$w6  
vab@-=%k  
  static holder _1; !]fQ+*X0g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2aB^WY'tC  
t" 7yNs(I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .G(llA}  
而不用手动写一个函数对象。 FwY&/\J7V  
oY|,GvCnK  
f7~9|w&  
I,VH=Yn5,  
四. 问题分析 3a 1u  
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。 3g~^[&|i  
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。 w TGb d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]f: v,a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kbfC|5S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *^wB!{.#  
5qkH|*Z3  
五. 问题1:一致性 jfx8EbQ  
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'u?Rn 7*J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {W~q z^>u4  
pM&YXb?  
struct holder NeBsv= [-  
  { jhX[fT1m  
  // @81Vc<dJ  
  template < typename T > >'xGp7}y  
T &   operator ()( const T & r) const gE hN3(  
  { b}w C|\s  
  return (T & )r; 7Wa?$6d  
} E)-r+ <l  
} ; }KKY6D|d>  
,7)C"  
这样的话assignment也必须相应改动: A'K%WW*'U  
#nO|A\N  
template < typename Left, typename Right > 9cx =@  
class assignment m6yIR6H  
  { L0]_hxE?  
Left l; Rqy0Q8K<  
Right r; #:|+XLL  
public : Hiv!BV|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f0SAP0M3  
template < typename T2 > 0T5=W U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :!f(F9  
} ; W85@v2b  
5P h X"7  
同时,holder的operator=也需要改动: H,<7G;FPT  
1b>C<\  
template < typename T > Yy JPHw)Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EIbXmkHl<  
  { (9mMkU=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gbStAr.  
} FNQX7O52  
^t*x*m8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N_Af3R1_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G>Em! 4h  
PS" .R_"  
return l(rhs) = r; Hv<'dt$|  
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。 Hj1 EGCA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rspayO<]3  
sK=}E=  
template < typename Tp > zMK](o1Vj  
class constant_t &?p:3%;Dr  
  { hsG#6?l3  
  const Tp t; M}"r#Plq  
public : A?"h@-~2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w*w?S  
template < typename T > E}Xka1 Bn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d( *fy}  
  { W {.78Zi9K  
  return t; hvt@XZT  
} ? {F{;r  
} ; -,":5V26  
i"^<CR@e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 baoD(0d  
下面就可以修改holder的operator=了 N 6O8Wn  
dd7 =)XT+  
template < typename T > y9;#1:ic  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $ 'QdFkOr  
  { ]&i+!$N_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [{<dbW\ 9  
} 7yiJ1K<bIt  
-#A:`/22  
同时也要修改assignment的operator() ;ggy5?>Qu  
tllBCuAe  
template < typename T2 > I/COqU7~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9;r? nZT/  
现在代码看起来就很一致了。 g42R 'E%  
{lzG*4?  
六. 问题2:链式操作 >n7["7HHk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Yi rC*  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 eE/%6g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +ydm,aKk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 WA.\*Nqze  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4W\,y_Q o  
2Q$\KRE  
template < typename T >  ?9u4a_x  
struct result_1 hK}bj  
  { l@d gJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +~|AT+|iI  
} ; A@$fb}CF  
de-0?6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: T }uE0Z,  
I Ru$oF}  
template < typename T > B$`lY DqaG  
struct   ref $M]%vG  
  { >7>7/7=O  
typedef T & reference; gB CC  
} ; 4NVgOr:  
template < typename T > B {i&~k  
struct   ref < T &> rqvU8T7A  
  { cy:;)E>/  
typedef T & reference; o#d$[oa  
} ; wd`R4CKhP]  
fJ :jk6@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R;=6VH  
A. Nz_!  
template < typename T > !yCl(XT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )b9I@)C  
  { Rk[8Bd?  
  return l(t) = r(t); $T)d!$  
} x\;GoGsez  
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。 ~M[>m~8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $PfV<Yj'B  
p[P[#IeL  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7jZrU|:yu(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |2UauTp5yK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mSj76' L#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /lUk5g^j  
最后的布局是: J:W'cH$cR  
                Add 0N1' $K$\  
              /   \ 2 TCRS#z  
            Divide   5 `hF;$  
            /   \ g Np-f  
          _1     3 \R;K>c7=  
似乎一切都解决了?不。 v=bv@c  
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。 ZmO' IT=Ye  
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。 }Ch[|D=Wd6  
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: 3&'R1~Vh  
Cs;<'[_?YO  
template < typename Right > NQ3|\<Wt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9_` 3IJ  
Right & rt) const :,=Fx</H  
  { tYI]=:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e>(Wvb&4  
} pgfu+K7?w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I1J)#p%H.  
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。 K \m4*dOv  
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。 ;op'V6iG  
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。 9/Q S0  
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。 %1@.7 uTN  
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? u;{T2T  
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: IM|Se4;x  
8ST~$!z$  
template < class Action > |3W3+Rn!  
class picker : public Action |<7i|J  
  { <X9T-b"$h  
public : s=}~Q&8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KXDz'9_  
  // all the operator overloaded %G^(T%q| m  
} ; z4 nou>  
jBGG2[hV  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Y~}QJ+`?  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~ |J*E38  
1_XO3P\  
template < typename Right > Z@8MhJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const " Tw0a!  
  { RbyF#[}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `=PB2'  
} 23,%=U  
yg.\^C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "o~N42DLB%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1'gKZB)TG7  
|A2W8b {]  
template < typename T >   struct picker_maker QGu7D #%|  
  { LJ:mJ#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; | 3hT{  
} ; nA|gQibA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kwDjK"  
  { 1 NB2y[  
typedef picker < T > result; GC,vQ\  
} ; `,hW;p>-  
5>0\e_V  
下面总的结构就有了: 0]/,m4a#n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 gizmJ:<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @|jKO5Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cS. 7\0$  
至此链式操作完美实现。 JsHxQ0Tw  
^/ULh,w!fP  
0m)-7@  
七. 问题3 "{,\]l&o  
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。 iDyMWlV  
w+URCj  
template < typename T1, typename T2 > ~pDRF(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m1M;'tT@  
  { cWX"e6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1D 3 dYVE  
} .eZPp~[lAN  
tRpL0 =y  
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: KY;uO 8Te  
7<Z~\3x  
template < typename T1, typename T2 > g]oc(RM  
struct result_2 $X{B* WF  
  { ?HEo9/ *7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W o<PmSt9i  
} ; O?+tY y?  
_#y(w%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L<{OBuR  
这个差事就留给了holder自己。 Dohl,d  
    N{0+C?{_  
WOe{mwhhj  
template < int Order > 4w?]dDyc%  
class holder; oX=*MEfX  
template <> ?[NTw./'7A  
class holder < 1 > Q0[CH~  
  { k*zc5ev}  
public : BIHHRCe:@n  
template < typename T > TYmUPS$  
  struct result_1 @[[C s*-  
  { f6dE\  
  typedef T & result; E@'CU9Fo  
} ; `gBXeG2fn  
template < typename T1, typename T2 > /S2p``E+  
  struct result_2 Occ8Hk/l.  
  { Aspj*CDu  
  typedef T1 & result; 0|wKR|zW  
} ; hhh: rmEZl  
template < typename T > af`f*{Co3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0qotC6l~_w  
  { 5Qm.ECXV  
  return (T & )r; y:^>(l#;  
} X,C/x)  
template < typename T1, typename T2 > ><:lUt*N2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jmA{rD W  
  { Cs6zv>SR  
  return (T1 & )r1; dmTW]P2  
} G74a9li@  
} ; ]'bQ(<^#  
nfCd*f  
template <> zei9,^ C  
class holder < 2 > b|V4Fp  
  { ~[ ks|  
public : Cs~\FI1wR  
template < typename T > L2V $%*6  
  struct result_1 aLyhxmn ^)  
  { x:&L?eOT  
  typedef T & result; :n%sU* 'T  
} ; "*H'bzK  
template < typename T1, typename T2 > a_}BTkfHa  
  struct result_2 T/spUlWu  
  { D/%b@Ls2ze  
  typedef T2 & result; wYS KtG~/S  
} ; "YdDaj</  
template < typename T > ^F{)&#4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p;QX"2  
  { Nf?, _Rl  
  return (T & )r; `'WY'\|C  
} l2KxZteXY0  
template < typename T1, typename T2 > Al-%j- j@-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *{p& Fy55  
  { 'zD;:wT  
  return (T2 & )r2; w|UKMbRMU]  
} Kt&$Si  
} ; 1SJHX1CxX  
=LeVJGF  
Wp~4[f`,  
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> >。 #I{Yf(2Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tRrY)eElS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w _6Y+  
I5<#SW\a?  
return l(i, j) = r(i, j); piM11W}|/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p6k'Q  
]&tr\-3  
  return ( int & )i; NcY0pAR*  
  return ( int & )j; }rAN2D]"}  
最后执行i = j; Gv2./<{#  
可见,参数被正确的选择了。 =g>7|?6>=  
D 5wR?O  
2KNKdV3NK  
HBf8!\0|/  
]bU'G$Qm&s  
八. 中期总结 x) qHeS  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \5pAG mgD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iJj?~\zp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i(cb&;Xx:A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V;+$/>J`vB  
GyXs{*  
Tk|;5^#H  
.)pRB7O3  
lIc9, |FL  
EvardUB)  
九. 简化 ~b<4>"7y.  
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。 X]^E:'E!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >b"z`{tE  
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: <}'B-k9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 VNEZBy"F  
  +-*/&|^等 Ru\Lr=9  
2. 返回引用。 JX,#W!d  
  =,各种复合赋值等 1AkHig,  
3. 返回固定类型。 t=\[J+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )Ai%wCzw*  
4. 原样返回。 rZCAj  
  operator, `g:^KCGMM  
5. 返回解引用的类型。 tVh4v#@+  
  operator*(单目) dcTM02kEh  
6. 返回地址。 Am`A[rV0  
  operator&(单目) >]08".ajS  
7. 下表访问返回类型。 r^tXr[}  
  operator[] %-p{?=:K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b0x0CMf  
  operator<<和operator>> ^9f`3~!#bc  
|l\/ {F  
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。 lJ1xx}k{U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Tq_X8X#p  
!U~#H_  
template < typename Left > qy(/   
struct value_return v^I%Wm  
  { o*ED!y7  
template < typename T > 8q[WfD  
  struct result_1 zZ0V6T}  
  { Cspm\F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y52xrIvl\  
} ; @X><lz  
34M.xB   
template < typename T1, typename T2 > csA.3|rv  
  struct result_2 bh6wI%8H  
  { w^6N :]d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3EX&.OL!  
} ; v?=VZ~`O(  
} ; P\0%nyOG(%  
*H<g9<Dn  
QgM_SY|Rj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~g6[ [  
c'TLD!^hB  
下面我们来剥离functor中的operator() =WRU<`\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R6o<p<fTh  
5 9HaTq  
return l(t) op r(t) x9 L\"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) . pEeR  
return op l(t) g;Q^_4@  
return op l(t1, t2) ]p.f*]  
return l(t) op _q}%!#4  
return l(t1, t2) op T.N7`  
return l(t)[r(t)] 1gK3= Ys  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !fjU?_[S  
A;HKR4p;8  
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:  +6-!o,(  
单目: return f(l(t), r(t)); FLOJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~m&oa@*=y  
双目: return f(l(t)); 3<E$m *  
return f(l(t1, t2)); v@SrEmg  
下面就是f的实现,以operator/为例 [cs8/Q8+  
l@jJJ)Qyk  
struct meta_divide na; ^/_U@  
  { :m)?+  
template < typename T1, typename T2 > /Loe y   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NistW+{<  
  { N Uml"  
  return t1 / t2; BJr Nbo;T  
} +'4dP#  
} ; d0,F'?.0|  
)q-!5^ak  
这个工作可以让宏来做: jd'R2e  
He23<hd!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y)RikF >  
template < typename T1, typename T2 > \ 8{ e 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;S j* {  
以后可以直接用 ^yZEpQN_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I2Rp=L:z5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 U<gw<[>f  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ro$XbU)  
~`f B\7M  
h:90K  
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 T ua @w+  
DZZt%n8J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [! BH3J!  
class unary_op : public Rettype IGQ8-#=  
  { 0~+ k  
    Left l; ((q(Q9(F  
public : "G(/MT^C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =LzW#s=O  
06;{2&ju<  
template < typename T > 31Du@h8YX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ajr8tp'  
      { I{bi3y0  
      return FuncType::execute(l(t)); \Y p oJ!-  
    } r"{1H  
5E=Odep`  
    template < typename T1, typename T2 > mg]dKp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ca|;8ggf  
      { "TI? qoz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); tBQ> p.  
    } G8'3.;"W5  
} ; WKML#U]5T  
-]%@,L^@  
e)7r  
同样还可以申明一个binary_op x N)Ck76  
Op~+yMef  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (1vS)v $L  
class binary_op : public Rettype #\QC%"%f  
  { B\yid@e  
    Left l; Yd'ke,Je  
Right r; TXv#/@  
public : !y.7"G*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3\ed4D  
&|eQLY #l  
template < typename T > 2ra4t]f6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hI 0l2OE  
      { `Fr$q1qae{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KG@hjO  
    } uI/ A_  
jRc#>;dN  
    template < typename T1, typename T2 > Yw0@O1Cel  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gX<C-y6o  
      { C? S%fF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *1Q?~  
    } GYO"1PM  
} ; 9:s!#FYFM  
?=&*6H_v  
=j-{Mxb3  
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 C/G[B?:h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uWE@7e4'I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XlPy(>  
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。 \&0NH=*^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >{Djx  
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。。。 >E3OYa?G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *6DKU CA/  
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) J%'|IwA  
下面是修改过的unary_op v3Kqs:"\  
pm+[,u!i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3( kZfH~  
class unary_op fmh]Y/UC  
  { `'`XB0vb  
Left l; \&fK8H1  
  gO%3~f!vY#  
public : c9V'Zd#  
w'C(? ?mH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FU zY&@Y  
3;A AC (X  
template < typename T > -[z;y73]t  
  struct result_1 fy5)Tih%.*  
  { 4[D@[k As  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zQ~nS  
} ; p{Uro!J,K  
XQ>m8K?\d  
template < typename T1, typename T2 > utv.uwfat  
  struct result_2 %-D2I  
  { eo !{rs@f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; umk[\}Ip+P  
} ; pB`<4+"9  
o'G")o  
template < typename T1, typename T2 > <pCZ+Yv E"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3f0RMk$pH  
  { ~9=g"v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e8Jd*AKjb  
} I~,*Rgv/Z  
=x> KA*O1  
template < typename T > MFrVGEQBRL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L,$9)`j  
  { >U z3F7nHi  
  return OpClass::execute(lt(t)); P:G^@B3^  
} o/&Q^^Xj^~  
G"]'`2.m  
} ; *=rl<?tX  
{>#Ya;E  
%VgR *  
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 r?{tBju^  
好啦,现在才真正完美了。 6B=J*8 Hs  
现在在picker里面就可以这么添加了: sHNt>5p  
~O!v?2it8q  
template < typename Right > 0[^f9NZ>-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tG'c79D\  
  { lq74Fz&(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^c*'O0y[D  
} s&4Y+dk93  
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。 R"jX9~3Ln  
$4m{g"xL  
1:?Wv DN=  
b$hQB090  
tlE+G@|^  
十. bind !"Kg b;A  
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。 i -+B{H  
先来分析一下一段例子 HQ"D>hsuU  
*&7Av7S  
@<_4Nb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |X>:"?4t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  5bk5EE`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x@yF|8  
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。 Zi^&x6y^  
我们来写个简单的。 gqE{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @l 1 piz8  
对于函数对象类的版本: K:mb$YJ&  
\%UA6uj  
template < typename Func > JHcC}+H[  
struct functor_trait YkTEAI|i  
  { _95V"h  
typedef typename Func::result_type result_type; /IODRso/!  
} ; ^XV$J-  
对于无参数函数的版本: ^j@,N&W:lG  
<S<(wFE@4  
template < typename Ret > @#nB]qV:e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tcfUhSz,I  
  { Y>r9"X| &H  
typedef Ret result_type; IYd)Vv3'j  
} ; )tB mSVprl  
对于单参数函数的版本: ds`a6>746  
bV}43zI.  
template < typename Ret, typename V1 > vI4St;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t ;(kSg.  
  { wJip{  
typedef Ret result_type; {{j?3O//  
} ; Wcbb3N$+  
对于双参数函数的版本: +PjH2  
Eg>MG87  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _jp8;M~Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F9N)UW:w  
  { `zF=h#i  
typedef Ret result_type; +`zM^'^$  
} ; &{99Owqg  
等等。。。 'F1NBL   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g9g^zd,  
,u/GA<'#M  
template < typename Func > CtS*"c,j  
struct func_return nI&Tr_"tm  
  { 72.Z E%Ue  
template < typename T > Ygr1 S(=  
  struct result_1 w[t!?(![>  
  { Iq MXd K|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K_(o D O  
} ; sJ,:[  
.xS}/^8iD  
template < typename T1, typename T2 > wUab)L  
  struct result_2 J=ZNx;{6  
  { !>+YEZ"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b k 30d  
} ; O.Z<dy+  
} ; ,*Jm\u  
1 %K^(J;  
j"hfsA<_I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7*`cWT_X  
ki48]#p  
template < typename Func, typename aPicker > F.zn:yX5  
class binder_1 H1]G<N3  
  { &Nl:  
Func fn; (bY#!16C:  
aPicker pk; W&qE_r  
public : %&0_0BU  
4fgA3%  
template < typename T > s${ew.eW  
  struct result_1 s0WI93+z  
  { ]25 xX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <J!#k@LY]7  
} ; "CX&2Xfe  
*%bQp  
template < typename T1, typename T2 > A70x+mjy^T  
  struct result_2 =y.?=`"  
  { /z9oPIJ=*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h.(CAm%Y7  
} ; w-LMV>+6|  
2Ck'A0d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bd_&=VLTC  
0j@gC0xu)|  
template < typename T > : A9G>qg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H:TRJ.!w2  
  { `KgIr,Q)  
  return fn(pk(t)); HG{r\jh  
} W{B)c?G]  
template < typename T1, typename T2 > ~ (I'm[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2|8e7q:+*  
  { n$&xVaF|  
  return fn(pk(t1, t2)); ;H}XW=vO  
} ,'N8Ivt  
} ; (pJ-_w' G  
)%FRBO]  
C7:;<<"P  
一目了然不是么? _Z'[-rcXWh  
最后实现bind w a7)  
os 9X)G  
8K$q6V%#  
template < typename Func, typename aPicker > lC):$W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gJz~~g'  
  { MZ]#9/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SkU'JM7<95  
} G;Jqby8d  
]#x!mZ!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b+7!$  
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。 Y=94<e[f"  
no ).70K  
十一. phoenix M@%$9N)gd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L Vt{`   
v 9\2/B  
for_each(v.begin(), v.end(), h' #C$i  
( FyY<Vx'yQ  
do_ M`{~AIqd(  
[ %an"cQ ]  
  cout << _1 <<   " , " &Cv0oi&B  
] AM?62  
.while_( -- _1), `0'Bg2'  
cout << var( " \n " ) 2vbm=~)$F  
) xd }g1c  
); @'XxMO[Z!<  
a8$gXX-2  
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: cVk&Yp;[*  
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 b9FfDDOq"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /1OzX'5f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JzI/kH~  
l.gt+e  
c0}* $e  
template < typename Cond, typename Actor > =GGt:3Kx-  
class do_while oVDqX=G  
  { ?2LRMh")$  
Cond cd; TX/Ng+v S  
Actor act; n^kszIu~  
public : N!RkV\:X  
template < typename T > EkWipF(  
  struct result_1 Wg\`!T  
  { &\[3m^L  
  typedef int result_type; =XbOY[  
} ; ~Q4 emgBD  
[3&Y* W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DSb/+8KT  
'Ll,HgU;  
template < typename T > 6h8fzqRzc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [,_4#Zz  
  { b3$aPwv  
  do [ QHSCF5  
    { kta`[%KmIZ  
  act(t); ,AX7~;hpq  
  } I"AgRa  
  while (cd(t)); .@7J8FS*  
  return   0 ; ZMFV iE;8  
} -^a?]`3_v  
} ; q].n1w [  
&tKr ?l  
WcE{1&PXx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ? dD<KCbP,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5yC$G{yV  
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。 HZ>8@AVa\  
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。 WrzyBG_  
下面就是产生这个functor的类: i]sz*\P~  
=[X..<bW9:  
Yr7%C  
template < typename Actor > io8c[#"uU  
class do_while_actor f[}N  
  { n4* hQi+d  
Actor act; 1a|Z!Vzi  
public : ?=C?3R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <[N"W82p  
w"p,6Ew  
template < typename Cond > e@B+\1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \=kre+g  
} ; 7x,c)QES`  
67916  
z@\r V@W5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~KtA0BtC  
最后,是那个do_ [5KzawV  
HkH!B.H]  
^Md]e<WAp  
class do_while_invoker k{fTq KS%h  
  { qT U(]O1  
public : O^tH43C  
template < typename Actor > "!\ON)l*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 86.LkwlqoH  
  { xUp[)B6?:  
  return do_while_actor < Actor > (act); D'dE!CAUs  
} *T acV p  
} do_; N;)Y+amg^  
[8T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fa~u<m   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d~ lB4  
最后来说说怎么处理break和continue BC/oh+FW3  
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。 A..,.   
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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