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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ghU~H4[xD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L0.F }~S  
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, Ahk q  
xB`j* %  
V9Pw\K!w#\  
cS#yfN,  
  class filler Nnx dO0X  
  { 8B! MgNKV  
public : swKqsN.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3!M|Sf<s  
} ; 7y4jk  
(1e,9!?  
>t#5eT`_ w  
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: i"#pk"@`  
uN&UYJ' B  
muAgsH$/  
IN_O!c0e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i&^]qL|J  
s}qtM.^W  
8 qlQC.VA[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xc}kDpF=g  
6t=)1T  
]TVc 'G;  
.cm9&&"Z  
二. 战前分析 V3Ep&<=/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;Wgkf_3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +2+|zXmT  
\ [bJ@f*."  
_Un*x5u2O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j1 H eX  
  /* --------------------------------------------- */ (3WK2IM^  
vector < int *> vp( 10 ); !Qq~lAJO;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +w?-#M#  
/* --------------------------------------------- */ &o]fBdn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b#-=Dbe  
/* --------------------------------------------- */ F9k}zAY\J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JmC2buO  
  /* --------------------------------------------- */ [9d\WPLC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rgo!t028^  
/* --------------------------------------------- */ WMS~Bk+!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :w]NN\  
H#M;TjR  
L|8&9F\  
g_@b- :$Yq  
看了之后,我们可以思考一些问题: OaKr_m  
1._1, _2是什么? Ej $.x6:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 P6")OWd  
2._1 = 1是在做什么? 'U,\5jj'Y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0v#p4@Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >,.\`.0  
=QIu3%&  
*^KEb")$  
三. 动工 cd`P'GDF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8_Z"@  
3e>U(ES  
y Ni3@f  
/8 y v8  
template < typename T > ^A=2#j~H\  
class assignment {N << JX  
  { qT01@Bku  
T value; PzT@q\O  
public : ps^["3e  
assignment( const T & v) : value(v) {} i*8j|  
template < typename T2 > WpOH1[ 8v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9I}Uh#]k<  
} ; ;X:Bh8tEV  
K"!U&`T  
m {&lU@uL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N'PK4:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xVrLoAw  
?BbEQr  
q,OCA\  
B`w8d[cL7  
  class holder 2k m0  
  { )(rr1^Xer  
public : {].]`#4Jx  
template < typename T > E&Zt<pRf;2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %L$ ?Mey  
  { 0b<Qs88yd>  
  return assignment < T > (t); >;#rK@*&  
} %zR5q  Lb  
} ; <dAxB$16sT  
Zad>i w}  
8Pva]Q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hu7o J H  
flz7{W  
  static holder _1; t3*.Bm:^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  z@~mu  
lv~ga2>z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zn0%%x+!g  
而不用手动写一个函数对象。 /7ShE-.5#  
l\!`ZhM,  
\?|^w.  
"`mG_qHI[  
四. 问题分析 xgtx5tg  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 YS<KyTb"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 b?<@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 muDOY~.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r=xec@R]*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y1F%-o  
^f 0-w`D  
五. 问题1:一致性 e&K7n@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| p^Z|$aZZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hpq\  
G7KOJZb+D  
struct holder d7uS[tKqg  
  { "*TP@X?@f  
  // vg1E@rH|}  
  template < typename T > .Q{VY]B^  
T &   operator ()( const T & r) const QtcYFf g  
  { sp_19u  
  return (T & )r; yNG|YB;  
} #miG"2ea..  
} ; a=sd&](_  
@wVDe\% ,  
这样的话assignment也必须相应改动: 'b6qEU#  
zFY$^Oz"_  
template < typename Left, typename Right > 07\]8^/G  
class assignment q4vHsy36  
  { %6&c3,?U\n  
Left l; e5w0}/yW/  
Right r; -k%|sqDZj  
public : !G<gp4Js+N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \ >#y*W<  
template < typename T2 > 6I|9@~!y[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?xwZ< A  
} ; |-%dN }O  
,o0[^-b<  
同时,holder的operator=也需要改动: #wGOlW;R  
L9l]0C37e  
template < typename T > BDX>J3h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bkm: #K  
  { sD6vHX%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YdYaLTz  
} LRdV_O1e6M  
yATXN>]l  
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。 (%fSJCBl[P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I@1VX5  
vJQ_mz  
return l(rhs) = r; L f;Uv[^c  
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。 mE9ytFH\k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1NAtg*`  
n ,@ ge  
template < typename Tp > 7+$P6[*  
class constant_t #BI6+rfv|  
  { HzZX=c  
  const Tp t; #BIY[{!  
public : <}%gZ:Z6g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k vt^s0T8Q  
template < typename T > T1RICIf 1F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Nu><r  
  { LEAU3doK;  
  return t; 8>:u%+ C1c  
} )2F%^<gZ#  
} ; p0pA|  
CSr2\ogT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %,udZyO3uR  
下面就可以修改holder的operator=了 ~tB9kLFG  
8]JlYe  
template < typename T > "gXvnl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UFj/Y;  
  { |3gWH4M4**  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %vU*4mH  
} okBaQH2lUl  
k-$J #  
同时也要修改assignment的operator() ::Pf\Lb>  
=CL h<&  
template < typename T2 > 6/|"y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2VkA!o4nP  
现在代码看起来就很一致了。 I! ~3xZ  
tBE-:hX*  
六. 问题2:链式操作 P}D5 j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0Pg@%>yb~  
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。 o q cu<]  
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。 .u;'eVH)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。 dkOERVRe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #s-li b  
9`DY6qfly  
template < typename T > BWsD~Ft  
struct result_1 -V}ZbXJD  
  { %* @hS`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4?~Ei[KgQn  
} ; eRIdN(pP  
liVDBbS_A?  
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: 2Zw]Uu`sb  
1)!]zV  
template < typename T > v0 |"[qGb  
struct   ref b/eo]Id]  
  { 'Ie!%k^  
typedef T & reference; BsN~Z!kd  
} ; T q5F'@e  
template < typename T > K?mly$  
struct   ref < T &> L&~>(/*7U  
  { PX,fg5s\b  
typedef T & reference; Mer\W6e"e  
} ; \E EU G^T  
\ffU15@N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |n.ydyu`  
ij1g2^],4  
template < typename T > =|bW >y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IN94[yW{1  
  { WWWfQ_u2  
  return l(t) = r(t); =_H)5I_\  
} Cl3hpqv1I  
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。 ?C9>bKo*2H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [{9&KjI0K  
Z(fhH..T`  
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 XY`2>7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e\>g@xE%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t8FgQ)tk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5V/CYcO  
最后的布局是: ,=p.Cx'PR  
                Add NbW5a3=  
              /   \ ' k[gxk|d2  
            Divide   5 Q Ph6 p3bg  
            /   \ ph=[|P)  
          _1     3 &,@wLy^ T  
似乎一切都解决了?不。 Mt`XHXTp  
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。 T89VSB~  
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。 EM.rO/qcW  
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: _ a,XL<9I  
ZI#Xh5  
template < typename Right > :7Q, `W9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W'9=st'  
Right & rt) const Dbo.N`  
  { -d6*M*{|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); & A<Pf.Us  
} 0,`$KbV\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mg^\"GC*8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 BV HO_  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F I\V6\B/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9#@CmiIhy  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 v{2 Vg  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4';tMiz  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: L~FE;*>7  
XP-4=0zd  
template < class Action > Sm%MoFf  
class picker : public Action \;A\ vQ[  
  { =`]yq;(C7j  
public : Kv:ih=?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vv,(ta@t2  
  // all the operator overloaded ico(4KSk  
} ; 2O5yS  
1`_i%R^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4&/-xg87(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J ZQ$*K  
s"|N-A=cS  
template < typename Right > 8Q1){M9 '  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oB$D&  
  { .W&rcqy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FB PT@`~v  
} &7X0 ;<  
 iV71t17  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UmU=3et<Wj  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;.h5; `&  
L$x/T3@  
template < typename T >   struct picker_maker 'vTD7a^  
  { $sO}l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *R>I%?]V3  
} ; &w3LMOT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B%9[  
  { 1W HR;!u  
typedef picker < T > result; qD#-q vn  
} ; !{SU G+.2  
^dYLB.'=  
下面总的结构就有了: ^\mN<z(  
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。 =k`(!r2"#  
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。 N[ArwV2O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M42D5|tZc  
至此链式操作完美实现。 W^&t8d2  
$zz=>BOk  
wR/i+,K  
七. 问题3 rsP-?oD8)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7XWgY%G  
=W !m`  
template < typename T1, typename T2 > ;wprHXjq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ze Shn  
  { EGGy0ly  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sS(^7GARa  
} ?-\KVha  
,bmTB ZV  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _I|wp<R  
rT}d<c Sf  
template < typename T1, typename T2 > eB$v'9S8/  
struct result_2 2 >xV&  
  { NnHM$hEI"U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E4y"$U%.  
} ; ) _2!1  
=AcbX_[  
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? zLXtj-  
这个差事就留给了holder自己。 x5`q)!<&  
    Bdbw!zRR$  
8@+YcN;->  
template < int Order > 9CBB,  
class holder; x=au.@psBS  
template <> [sNn^x  
class holder < 1 > PL+fLCk,I  
  { qs-:JmA_w  
public : Tu/JhP/g,`  
template < typename T > U;V. +onv  
  struct result_1 ,$;CII v  
  { Q}fAAZ&7h  
  typedef T & result; +Qc^A  
} ; T. ` %1S  
template < typename T1, typename T2 > 3UN Jj&-`  
  struct result_2 ^jmnE.8R  
  { ] &G5/ ]f  
  typedef T1 & result; *iC t4J  
} ; vCpi|a_eCu  
template < typename T > 7L-%5:1%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SV\x2^Ea0  
  { \ I?;%  
  return (T & )r; z ~VA#8>  
} fnmZJJ,Q  
template < typename T1, typename T2 > Bnxzy n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aF;&#TsB  
  { IYCKF/2o  
  return (T1 & )r1; G0(c@FBK  
} -dvDAs{X  
} ; 9lD,aOb  
f`IgfJN  
template <> lMm-K%(2  
class holder < 2 > D{l.WlA.  
  { HRb_ZJz  
public : W#lvH=y  
template < typename T > ynDx'Q*N'  
  struct result_1 3tm z2JIb  
  { q;>BltU  
  typedef T & result; Zgg7pL)#c  
} ; {!/y@/NK2  
template < typename T1, typename T2 > -y\N9  
  struct result_2 Wig0OZj  
  { =)zq %d?i;  
  typedef T2 & result; "FXS;Jf  
} ; H]!y |p  
template < typename T > xLD6A5n,[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gOWyV@  
  { iP!Y4F  
  return (T & )r; HJ'93,  
} ~NcJLU!au  
template < typename T1, typename T2 > Y(:OfC?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G^(&B30V  
  { v]BQIE?R /  
  return (T2 & )r2; EIYM0vls(  
} : te xl  
} ; __V]HcP;  
RYV6hp)|  
V%0.%/<#5  
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> >。 dikWk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H4m6H)KOG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |O)deiJRy  
wrO>#`Z  
return l(i, j) = r(i, j); V- cuG.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kr*c?^b  
`HM3YC  
  return ( int & )i; O9|'8"AF  
  return ( int & )j; BH-[q9pf  
最后执行i = j; 0`P]fL+&  
可见,参数被正确的选择了。 _RW[]MN3*  
,Mhe:^3  
+_g T|vlU  
p\{+l;`  
X]yERaJ,i  
八. 中期总结 87K)qsv8  
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: 8Wj=|Ow-q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fMQ*2zGu95  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UC1!J =f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +r0eTP=zf  
4{DeF@@  
)R^Cqo'  
/,Rca1W  
nFfCw%T?  
}91mQ`3  
九. 简化 H<;Fb;b  
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}*o[;2G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5|R2cc|"9  
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: q`aY.dD=O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y@M}T{,/  
  +-*/&|^等 tqQ0lv^J  
2. 返回引用。 2\w=U,;(  
  =,各种复合赋值等 8`G{1lr4o  
3. 返回固定类型。 &Bn; Vi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^@Qi&g`lr?  
4. 原样返回。 lk +K+Ra/  
  operator, DVhTb  
5. 返回解引用的类型。 cY2-T#rL  
  operator*(单目) N}Ks[2  
6. 返回地址。 }iSakq'  
  operator&(单目) |"yf@^kdC  
7. 下表访问返回类型。 S/-7Zo&w+  
  operator[] V./w06;0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {F :v$ K  
  operator<<和operator>> ,0Zn hS)kq  
%EGr0R(  
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。 ^V}R(gDu}s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B/=q_.1F>  
x~;EH6$5'/  
template < typename Left > H\I!J@6g  
struct value_return (L5'rNk  
  { #tZf>zrs  
template < typename T > A'( 7VJ  
  struct result_1 O4/n!HOb  
  { ,Us2UEWNv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >J}n@MZ  
} ; 5!ubY 6Ph  
0sd-s~;  
template < typename T1, typename T2 > +V9B  
  struct result_2 ^ 6.lb\  
  { dPx<Dz;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?Y{^un  
} ; 8},<e>q  
} ; fT3*>^Uv  
5Vi]~dZu7  
JblmXqtC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n`)7Y`hBhP  
.H^P2tp  
下面我们来剥离functor中的operator() `.'i V[fr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +SQjX7] %  
kV ,G,wo  
return l(t) op r(t) h1XMx'}B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (.1 rtj  
return op l(t) Q)S>VDLA  
return op l(t1, t2) `xUG|  
return l(t) op _;:rkC fj  
return l(t1, t2) op 8rwYNb.P  
return l(t)[r(t)] R|1xXDLm*E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0HR|aqPo  
ck+b/.gw`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qon{ g  
单目: return f(l(t), r(t)); Mi}I0yhVm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ISS\uj63M  
双目: return f(l(t)); Znta#G0  
return f(l(t1, t2)); 'e]HP-Y<  
下面就是f的实现,以operator/为例 Vf 0fT?/K  
_(6`{PWY  
struct meta_divide ]G0dS Fh{j  
  { '_qQrP#  
template < typename T1, typename T2 > <jUrE[x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >`89N'lZBm  
  { MCeu0e^)  
  return t1 / t2; @8nLQh^  
} ku9@&W+  
} ; nlzW.OLM  
ALd]1a&  
这个工作可以让宏来做: ]jc_=I6)  
j u*fyt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SFn 3$ rh  
template < typename T1, typename T2 > \ 8?7kIin  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3Q"F(uE v^  
以后可以直接用 .G}k/`a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w< 65S  
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 2QGMe}  
(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。。。) *KK[(o}^J-  
/ Mo d=/e  
5Lsm_"0  
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 lc[XFc  
a}KK{Vqo`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a@#Q:O)4  
class unary_op : public Rettype 8/3u/  
  { 3;a R\:p@w  
    Left l; Y{Da+  
public : FaFp_P?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~uI**{  
{'h_'Y`bOQ  
template < typename T > ;1W6"3t-Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Z;BQJVH  
      { d/{Q t  
      return FuncType::execute(l(t)); 53 @oP  
    } (*,8KLV_i  
7DtIVMiK  
    template < typename T1, typename T2 > <%z@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q.,DZp   
      { ( 0i'Nb"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n%/i:Whs  
    } ImIqD&a-h  
} ; 1^C|k(t  
_>Pk8~m  
iJdP>x  
同样还可以申明一个binary_op H9RGU~q4s[  
jfUJ37zNZr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +z\\VD  
class binary_op : public Rettype  I>A^I  
  { ]gu1#  
    Left l; 6Rcu a<;2P  
Right r; ~TDzq -U)  
public : 4`nqAX~'f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 90~*dNk  
-~ 0] 7Cpl  
template < typename T > ?g2zmI!U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {odA[H  
      { SIq1X'7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (w+%=z"M  
    } I:#Ok+   
:pwa{P  
    template < typename T1, typename T2 > |;P^clS3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Eu'v$c!  
      { Qyz>ZPu}sz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u4YM^* S.  
    } &Yp+k}XU  
} ; Xo Y7/&&  
@,k7xm$u  
nfX12y_SXL  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2"@Ft()]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IAI(Ix  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ik j=`,a2B  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 iZQ\ m0Zc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mDfwn7f  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #vQ?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P@gt di(Q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ivfXat-  
下面是修改过的unary_op #{x5L^v>]  
@l~7 x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "tL2F*F"6X  
class unary_op 7 _g+^e-"  
  { &]< 3 ~6n  
Left l; O)uOUB  
  EJLQ&oH[  
public : vU!8`x)  
:.$"kXm^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?; [ T  
5`~mqqR5  
template < typename T > [ ?iqqG.  
  struct result_1 ^ av6HFQ  
  { :a.0he s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $n-Af0tK  
} ; 0z`/Hn  
nUc;/  
template < typename T1, typename T2 > VD$ Eb  
  struct result_2 R \5Vq$Q  
  { "Sjr_! u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ! _{d)J  
} ; \jyjQ,v)  
=&Xdm(  
template < typename T1, typename T2 > 0|XKd24BN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ',ZF5T5z@  
  { 2n|CD|V$ux  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DyfsTx  
} Mra35  
F;u_7OM  
template < typename T > x=]S.XI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kUa)smh  
  { 5ZK&fKeCF  
  return OpClass::execute(lt(t)); d~@q%-`lA  
} /r^[a,Q#x  
b9Y_!Qe  
} ; -$JO8'TP  
b,@aqu  
C>X|VP |C  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]^ K;goQv  
好啦,现在才真正完美了。 *HE^1IEl  
现在在picker里面就可以这么添加了: L8&D(wh/f  
8>NwCjN  
template < typename Right > !msNEE@[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {%b }Z2  
  { Jdj?I'XtY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |QMA@Mx  
} +Ok%e.\ZM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6|!NLwa  
{38\vX,I(w  
XErUS80  
?Elg?)os  
V8PLFt;  
十. bind "DQ'C%sL9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^Ga&}-  
先来分析一下一段例子 %=Tr^{ i  
f:woP7FP  
S1b Au <  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *Zbuq8>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3yV'XxC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cozXb$bBY  
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。 {]kaJ{U>  
我们来写个简单的。 CO^Jz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cCi I{  
对于函数对象类的版本: >w|*ei:@S  
@r;wobt  
template < typename Func > 0$HmY2 Men  
struct functor_trait .DguR2KT  
  { Vz%OV}\  
typedef typename Func::result_type result_type; _A+w#kiv>  
} ; 4=[7Em?oLb  
对于无参数函数的版本: x/mp=  
L{8;Ud_2r  
template < typename Ret > $_D6_|HK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6f)2F< 7  
  {  !HK^AwNY  
typedef Ret result_type; cpZc9;@IC  
} ; OqUr9?+  
对于单参数函数的版本: Bv9kSu9'~  
5[gh|I;D  
template < typename Ret, typename V1 > !EBY@ Y1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0Scm? l3  
  { 0g=`DSC<(  
typedef Ret result_type; E167=BD9<  
} ; e3[:D5  
对于双参数函数的版本: T~xwo  
3 hKBc0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }< 5F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C~4PE>YtTv  
  { %.HJK  
typedef Ret result_type; zsXpA0~3s  
} ; E JK0  
等等。。。 #8h ;Bj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r8/l P}(F  
aM=D84@  
template < typename Func > FjFMR 63  
struct func_return Di5(9]o2  
  { [A2`]CE<@  
template < typename T > (Ddp|a"b  
  struct result_1 .12aUXo(  
  { ZcE_f>KV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1wj:aD?g  
} ; %O[N}_XHEh  
HMGB>  
template < typename T1, typename T2 > 0?DC00O  
  struct result_2 EbY,N:LK  
  { 'gMfN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]wVk+%e  
} ; YT#3n  
} ; b=;nm#cAI  
9~\kF5Q"  
^K(^I*q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4Xj4|Rw%  
GW^,g@%C  
template < typename Func, typename aPicker > Orn0Zpp<z  
class binder_1 XMIbUbU k-  
  { ~Bi_7 Q  
Func fn; XGrue6 ya  
aPicker pk; 23\RJpKb  
public : 0&+k.Vg  
9xI GV!  
template < typename T > zYER  
  struct result_1 <Zb/  
  { H}}$V7]^),  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *e>]~Z,  
} ; 7[#yu2  
A^\.Z4=d"  
template < typename T1, typename T2 > `)iY}Iu  
  struct result_2 &[Xu!LP  
  { fV>CZ^=G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k?B[>aQn.0  
} ; )!bUR\  
|SZo' 6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tRb] 7 z  
1{x.xi"A/  
template < typename T > SLL3v,P(7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #6v27:XK  
  { rqPo)AL  
  return fn(pk(t)); d*8 $>GA  
} v X~RP *  
template < typename T1, typename T2 > ZUm?*.g\^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \>. LW9  
  { 1/+C5Bp*  
  return fn(pk(t1, t2)); {$D,?V@%_  
} ,_.I\EY[  
} ; }Db[ 4  
3g'S\ G@  
%8~Q!=*Iq  
一目了然不是么? x&sI=5l  
最后实现bind S{t+>/  
?t&kb7  
BXms;[  
template < typename Func, typename aPicker > tc ;'oMUP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Rk<@?(l!6x  
  { E51dV:l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }_/Hdmmx  
} q%n6K  
gN8hJG'0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \uqjs+  
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。 5@IB39  
1J=.N|(@Q  
十一. phoenix (/d5UIM{&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 94uN I8  
?liK\C2Z<  
for_each(v.begin(), v.end(), lz#GbXn.  
( V]OmfPve  
do_ - Xu.1S  
[ z<sg0K8z63  
  cout << _1 <<   " , " QZp6YSz.4  
] /n~\\9#3  
.while_( -- _1), -C-?`R  
cout << var( " \n " ) n9w9JXp;!  
) `+'rib5  
); S1 Z2_V  
kE>0M9EdH  
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./.Q9e7  
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 +y7;81ND  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6*4's5>?D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0]KraLu"N  
yzw mT  
]xC#rwHUC  
template < typename Cond, typename Actor > Ac2(O6  
class do_while q5h*`7f  
  { cMyiW$;  
Cond cd; Q$& sTM  
Actor act; fH`P[^N  
public : =ph&sn$;L  
template < typename T > CTt vyr  
  struct result_1 rk+#GO{  
  { ~7~~S*EQ  
  typedef int result_type; x";w%  
} ; t*z~5_/  
<DKS+R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m }a|FS  
Y$N)^=7  
template < typename T > />¬$>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B]m@:|Q  
  { 4c oJRqf=  
  do U~h'*nV&  
    { xq-17HKs  
  act(t); 7^wc)E^H  
  } :tIC~GG]_)  
  while (cd(t)); IDkWGh  
  return   0 ; *n]7  
} 2LrJ>Mi  
} ; ~$' \L  
Fc~'TBf,,`  
`U+l?S^$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RZM"~ 0  
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。 }kw/W#)J  
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。 4h5g'!9-g  
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。 b'VV'+|  
下面就是产生这个functor的类: {o5V7*P;_  
,jXM3?>B  
O^/Maa/D1  
template < typename Actor > FMkOo2{  
class do_while_actor >fH=DOz$&  
  { D:k 3" E"S  
Actor act; Fk(JSiU  
public : j1_ @qns{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <;E  
`_b`kzJ  
template < typename Cond > hN['7:bQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3qY K_M^[  
} ; V"p!B f  
1;Pv0&[q/  
>zDF2Y[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h;=6VgXZ  
最后,是那个do_ DI!V^M[~u  
Gpm{m:$L  
qo<&J f  
class do_while_invoker *x)Ozfe  
  { UzXE_ S  
public : &/Ro lIHF  
template < typename Actor > 2X:4CC%5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t){"Tf c:  
  { -(O-%  
  return do_while_actor < Actor > (act); 83;NIE;  
} }FzqW*4~  
} do_; WL`9~S  
\*,=S52  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }g$(+1g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Vy_2.  
最后来说说怎么处理break和continue JG9`h#  
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。 VmzbZTup  
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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