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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e=R} 4`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kL3=7t^ 1  
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, *&PgDAQ  
Sh*P^i.]+  
x!jhWX  
Aa Ma9hvT!  
  class filler Uy_= #&jg  
  { Wm,,OioK  
public : Cn<kl^!Q-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <f*0 XJ#  
} ; tp]|/cx4  
,-"]IR!,w  
onlyvH4  
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: =e+go ]87x  
\'KzSkC8  
xVe!  
\[&]kPcDl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vuP1gem  
k8JPu"R  
G~]BC#nB_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6{~I7!m"  
5 9vGLN!L  
S=2,jPX2r  
cjW]Nw  
二. 战前分析 r__M1 !3  
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。 2P=;r:cx  
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 ;1 fML,8  
)'g vaT  
u& Fm}/x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <gy'@w?  
  /* --------------------------------------------- */ 7ou^wt+%  
vector < int *> vp( 10 ); meWAm?8RI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x,%&[ 6(  
/* --------------------------------------------- */ 'FhnSNT(4=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [ZbK)L+_  
/* --------------------------------------------- */ I}WJ0}R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \) ;rOqh  
  /* --------------------------------------------- */ On^#x]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q|l|gY1g)  
/* --------------------------------------------- */ rBf?kDt6l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M@\'Y$)Y{  
bq O"k t  
Z:_y,( 1Q  
S(6ZX>wv:  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?q P }=nJ  
1._1, _2是什么? 7 'S]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ||V:',#,W  
2._1 = 1是在做什么? 0FOf *Lz  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *`#,^p`j b  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Sx2j~(pOr  
f<wgZM  
g$b*#  
三. 动工 Jy_'(hG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v(iUo&Ge  
8##jd[o&p~  
w^gh&E  
5[_8N{QC;  
template < typename T > P `"7m-  
class assignment SOmn2 }   
  { V1.F`3h~  
T value; ?=kswf  
public : %j@FZ )a[  
assignment( const T & v) : value(v) {} j,XKu5w)Oi  
template < typename T2 > &iZYBa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >Il`AR;D  
} ; l i-YkaP  
8:xo ~Vc  
l'QR2r7&.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [Jo TWouNU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UsN b&aue  
Ao T7sy7  
F]YKYF'1I  
Q\L5ZJ%y/  
  class holder SK52.xXJ  
  { fP58$pwu  
public : {M/c!  
template < typename T > ;L2bC3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @ WaYU  
  { %%6 ('wi  
  return assignment < T > (t); BA,6f?ktXS  
} 8n5nHne  
} ; =joXP$n^  
I})t  
5#.\pR{Gd  
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:  2p>SB/  
Q/)ok$A&  
  static holder _1; OPW"AB J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `Xdxg\|  
gqRTv_;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D 'cY7P  
而不用手动写一个函数对象。 4iqmi<[("  
8"mW!M  
e oSM@Isu  
JWHt|zB g  
四. 问题分析 $3[\:+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 mo[<4U ks  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Z&jb,eh2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?K {1S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g ypq`F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8G&+  
^85n9a?8  
五. 问题1:一致性 ,$zlw\  
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?| ih |Ky+!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aGb. Lh9  
 F'FZ?*a  
struct holder P 4*MV  
  { V9u\;5oL  
  // M5WtGIV  
  template < typename T > W#I:j: p  
T &   operator ()( const T & r) const V}fKV6 v9  
  { Yc`j   
  return (T & )r; 6\fMzm  
} #0hNk%X=  
} ; -{U>} Y)  
'z}M[h K]  
这样的话assignment也必须相应改动: ywynx<Wg  
[Cj)@OC  
template < typename Left, typename Right > R{uJczu  
class assignment 5b1uD>,;y  
  { }BdVD t  
Left l; $>"e\L4Kp  
Right r; }?]yxa~  
public : uO@3vY',n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "lz[zFnO  
template < typename T2 > b>= Wq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /CI%XocB  
} ; bk"k&.C^+  
N&^xq_9&  
同时,holder的operator=也需要改动: BCUt`;q ]B  
)HX:U0  
template < typename T > D"XX920$~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gZlw  
  { R G0S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z%5nVsm:G  
} XQ 3*  
=v4r M0m,  
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。 a=*ALd_&0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8HFXxpt[G  
kg: uGP9  
return l(rhs) = r; qwF*(pTHq  
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。 $HBT%g@UN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3p3WDL7  
xshAr J&A  
template < typename Tp > }#OqU# q|  
class constant_t 1<a@p}  
  { 2:iYYRrg  
  const Tp t; 0SMQDs5j  
public : i#RElH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7"F|6JP"$c  
template < typename T > :'y{dbKp"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const | 7 m5P@X  
  { Du^x=;  
  return t; Wm)-zvNY;  
} 4e+BqCriC*  
} ; cophAP  
V~T`&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z|3`0eWIG  
下面就可以修改holder的operator=了 B:?#l=FL  
)WVItqQKV  
template < typename T > E7gHi$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &nqdl+|G*  
  { .]j#y9>&w%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -@ZzG uS(  
} Ht|",1yr+  
m<4s*q0\i  
同时也要修改assignment的operator() r(: 8!=~K  
[`.3f'")j  
template < typename T2 > Kc%n(,+%"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =w ^TcV  
现在代码看起来就很一致了。 Z 7s;F}=  
X`yNR;>  
六. 问题2:链式操作 jCTy:q]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 psIkG0 &  
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。 cy)k<?,  
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。 j:3EpD@GS  
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。 Ap]4QqU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YH[XRUa  
^\M dl  
template < typename T > Opv1B2  
struct result_1 908ayfVI  
  { K2cq97k,d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qyg*n>nt  
} ; 3sZ,|,ueD  
}RcK_w@Jx)  
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: J`w]}GlH  
3`58ah  
template < typename T > jHAWK9fa  
struct   ref .OmQ'  
  { `n 3FT=  
typedef T & reference; jg[5UTkcs  
} ; 8f?rEI\0GD  
template < typename T > pC*BA<?Rg  
struct   ref < T &> +XEjXH5K  
  { 96c"I;\GXX  
typedef T & reference; U;\S(s}  
} ; 8 +"10q-  
\n#]%X5c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EdEoXY-2  
f hQy36i@  
template < typename T > 4,2(nYF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CN7 k?JO<  
  { 6|,e%  
  return l(t) = r(t); i{8]'fM  
} 1Gsw-a;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。 eSl]8BX_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R'zu"I  
U,PZMz`2j  
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 h$70H^r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t)9]<pN%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RI-A"cc6A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A2y6UzLYD  
最后的布局是: eUt=n)*`  
                Add [|4}~UV  
              /   \ f'&GFL=c  
            Divide   5 lR:?uZ$  
            /   \ CWs: l3_yn  
          _1     3 M;*$gV<x  
似乎一切都解决了?不。 R'SBd}1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 u?F (1iN =  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 20aZI2sk`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: a:A n=NA  
+'|{1gB  
template < typename Right > .`,F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X8Xn\E  
Right & rt) const F?z<xL@  
  { jyi FM5&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z?17Pu'Dp  
} ahA{B1M)n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9RQU?  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 QBoFpxh=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7R,qDp S  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T7 {<arL$  
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。 9JPEj-3`g  
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? pz 7H To;p  
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: ic E|.[  
r| f-_D  
template < class Action > 9~c~E/4!  
class picker : public Action GW3>&j_!d  
  { d ",(a Z  
public :  GP+2/D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "(,2L,Zh  
  // all the operator overloaded o'Wz*oY))\  
} ; ~-_i  
@4drjT  
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。 jH>8bXQqZ  
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!hFN]M<<  
i@5 )` <?  
template < typename Right > ]tB@kBi "  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zBY~lNB  
  { fN)x#?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v^SsoX>WMH  
} *%\mZ,s"  
nA_%2F'W}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x7dEo%j  
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。 sWHyL(C@  
M-J<n>hl  
template < typename T >   struct picker_maker XJgh>^R^  
  { R>2IRvY(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0(y:$  
} ; +-BwQ{92[:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f+x ;:  
  { 2q PhLCe Z  
typedef picker < T > result; E!J=8C.:  
} ; M:|8]y@  
$6h*l T<  
下面总的结构就有了: E]I$}>k  
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。 19c@`?  
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。  D!F 2l_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gEwd &J  
至此链式操作完美实现。 5u$D/* Eb  
&|9.}Z8U  
/_t|Dry015  
七. 问题3 W:`#% :C  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y('k`>C  
h3!$r~T!a:  
template < typename T1, typename T2 > 5o)Y$>T0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?9mkRd}c  
  { Ez+Z[*C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bsS:"/?>  
} $,fy$ Qk,S  
sy/nESZs  
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: 5~H#(d<oZ  
65TfFcQ<S  
template < typename T1, typename T2 > " 6CMA 0R  
struct result_2 +f|BiW  
  { Z=?aEU$7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R>/ NE!q  
} ; 3j Z6kfj  
["3\eFg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? b2C`g]ibQ  
这个差事就留给了holder自己。 lg$zGa?  
    h-#1U3d  
fv!?Ga(  
template < int Order > ;*2>ES  
class holder; #%lo;W~IY  
template <> (R!hjw~  
class holder < 1 > ?D`T7KSe~D  
  { Oy57$  
public : %NHkDa!  
template < typename T > *L4`$@l8  
  struct result_1 c{3wk7  
  { . pzC5Ah  
  typedef T & result; K/=|8+IDL  
} ; CW&.NT  
template < typename T1, typename T2 > 2c5-)Dt)T  
  struct result_2 a^U~0i@[S  
  { $za8"T*I  
  typedef T1 & result; d5`3wd]]'v  
} ; f+_h !j  
template < typename T > #OO>rm$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'cix`l|^  
  { 0Hxmm@X2  
  return (T & )r; -G7TEq)  
} q 11IkDa  
template < typename T1, typename T2 > 6!'3oN{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^(HUGl_  
  { <r#eL39I  
  return (T1 & )r1; 0'YG6(h  
} E_e6^Sk5B(  
} ; \R36w^c3  
F8:vDv  
template <> ?W^c4NtP  
class holder < 2 > *37uy_EpV  
  { w-wV3Q6X  
public : uN([*'0Cg  
template < typename T > *t[. =_v  
  struct result_1 li~d?>  
  { SCvVt  
  typedef T & result; 8_<4-<}P:  
} ; Y2o?gug  
template < typename T1, typename T2 > ( +pLA"xq  
  struct result_2 >Cw<BIF  
  { (q+)'H%iK  
  typedef T2 & result; 6f')6X'x  
} ; )M6w5g  
template < typename T > S4=~`$eP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z9FfU  
  { h$4Hw+Yxs]  
  return (T & )r; =R*qP;#  
} n2)q}_d  
template < typename T1, typename T2 > *%{gYpn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QFYWA1<pDh  
  { uwz)($~bp  
  return (T2 & )r2; ^*P%=>zO  
} bFe+m1Q_  
} ; ,lZB96r0  
j@YU|-\qh  
='`/BY(m[  
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> >。 At-U2a#J{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N[<\>Ps|u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D6>HN[D"  
(h >-&.`&  
return l(i, j) = r(i, j); :<}=e@/~|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >}+/{(K"E|  
!%"8|)CAr  
  return ( int & )i; 0g0i4IV  
  return ( int & )j; E\Rhz]G(  
最后执行i = j; ^$b Y,CE  
可见,参数被正确的选择了。 6 J{k(H$3  
1oc3$A  
0aG ni|  
1v71rf&w  
bD/~eIcWL  
八. 中期总结 mV3cp rRqv  
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: Pi]19boM.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :]\([Q+a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |Y?H A&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "wNJ  
7Zlw^'q$:L  
KET2Ws[w  
u6AA4(  
$<}$DH_Y  
OCNQvF~  
九. 简化 8fl`r~bqZ  
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。 n*2UnKaJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #ZB~ x6i6  
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: uG,5BV.M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kM,C3x{A  
  +-*/&|^等 ` @`CG[-9  
2. 返回引用。 H{Wu]C<@p  
  =,各种复合赋值等 >CHrg]9  
3. 返回固定类型。 sS*3=Yh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 17%Mw@+  
4. 原样返回。 %nf6%@s  
  operator, ? m DI#~)  
5. 返回解引用的类型。 1q7|OWFT  
  operator*(单目) [ CQ+p!QZ  
6. 返回地址。 'Gj3:-xqL  
  operator&(单目) MN\HDKN  
7. 下表访问返回类型。 a<^v(r  
  operator[] t'n pG}`tE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yDzc<p\`  
  operator<<和operator>> EV]1ml k$  
4h|c<-`>t  
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。 ;r<^a6B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ayxkv)%:@)  
dYJ(!V&  
template < typename Left > EJMM9(DQ7  
struct value_return |fK1/<sz#  
  { $a.JSXyxL  
template < typename T > rC5 p-B%  
  struct result_1 ! >FYK}c7  
  { KcWN,!G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wW>A_{Y  
} ; J')o|5S1N  
ag [ZW  
template < typename T1, typename T2 > Fs9!S a7v  
  struct result_2 q'T4w!V(V  
  { ldU?{o:\s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T(id^ w  
} ; ZMQ Zs~;~d  
} ; (7wc*#}  
]L5@,E4.  
y%"{I7!A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %O|iE M  
C0T;![/4A  
下面我们来剥离functor中的operator() "g5^_UP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9+Np4i@  
%~4M+r6T  
return l(t) op r(t)  -*1d!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G#ZH.24Y  
return op l(t) )|ju~qbf  
return op l(t1, t2) =W(Q34  
return l(t) op - YEZ]:"  
return l(t1, t2) op ,0 M_ Bk"  
return l(t)[r(t)] 6AAz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }|h# \$w  
R`NYEptJ  
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: 3Z>Ux3[  
单目: return f(l(t), r(t)); ZF!h<h&,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0"jY.*_EW  
双目: return f(l(t)); Wf+cDpK  
return f(l(t1, t2)); .]8ZwAs=&  
下面就是f的实现,以operator/为例 zfJT,h-{  
8I=2lK  
struct meta_divide Q *D;U[  
  { rDdoOb]B  
template < typename T1, typename T2 > T$8)u'-pa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \"7*{L:  
  { 'TTLo|@"-  
  return t1 / t2; m+ =] m_  
} C7]f*TSC4  
} ; zYH&i6nj  
tH!]Z4}u  
这个工作可以让宏来做: 2=*H 8'k  
1KU! tL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u+9hL4  
template < typename T1, typename T2 > \ )HEa<P^kJl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5?f ^Rz  
以后可以直接用 ^ gdaa>L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0Um2DjTCG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &h}#HS>l  
(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。。。) |Tv#4st  
ld[I}88$  
z0 d.J1VW  
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#;-`'  
K%t*8 4j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xB@ T|EP  
class unary_op : public Rettype >R'F,  
  { P9R9(quI  
    Left l; l|u>Tb|V  
public : .j ?W>F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i}cRi&2[  
% aP!hy  
template < typename T > 9=s<Ld  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R|'ybW'Y  
      { W~)}xy  
      return FuncType::execute(l(t)); Q-(zwAaE  
    } T;4NRC  
%[GsD9_-  
    template < typename T1, typename T2 > 9[#pIPxNK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aEB_#1  
      { +V2F#fI/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A@`}c,G  
    } Kf3"Wf^q   
} ; =0 #O U  
Lw1Yvtn  
G0Iw-vf  
同样还可以申明一个binary_op Usvl}{L[  
:'Vf g[Uq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [z:!j$K  
class binary_op : public Rettype YqscZ(L:y  
  { _T60;ZI+^  
    Left l; )+#` CIv  
Right r; Y_liA  
public : "MeVE#O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `>o{P/HN  
KR} ?H#%  
template < typename T > /'SNw?&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *VCXihgo  
      { w?L6!)oiz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RbB.q p  
    } ZtNN<7  
PI {bmZ  
    template < typename T1, typename T2 > wLIMv3;k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Z3su^XR  
      { L;z?a Z7n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p T?}Kc  
    } 3Tcms/n  
} ; FaAC&F@u  
phXGn m  
h4gXvPS&r  
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  ^^sE:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iT+8|Yia  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sI=xl  
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。 'ms-*c&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !)f\%lb  
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。。。 `7E;VL^Y1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 , >a&"V^k  
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) h,:m~0gmj  
下面是修改过的unary_op LBeF&sb6  
>58YjLXb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K-)] 1BG  
class unary_op 0D.Mke )  
  { fUWG*o9  
Left l; ,L2ZinU:  
  %6 zB Sje  
public : 3DX*gsx(  
XT%nbh&y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g{)dP!}  
?FZ HrA  
template < typename T > K!%+0)A  
  struct result_1 gx/,)> E.  
  { QE+g j8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  4\N ;2N  
} ; Pbn*_/H  
/{J4:N'B>  
template < typename T1, typename T2 > z|J_b"u4  
  struct result_2 yWc$>ne[L  
  { >h9I M$2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X,% 0/6*]  
} ; oH?b}T=9jz  
bHnT6Icom  
template < typename T1, typename T2 > (S5R!lpO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ A y9p[l  
  { m])y.T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hh%-(HaLX3  
} Qy<P463A(l  
8 FK/~,I  
template < typename T > Ml{,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fplow  
  { y14;%aQN  
  return OpClass::execute(lt(t)); &|1<v<I5  
} 2,oKVm+  
!-x$L>1$  
} ; |Zpfq63W  
;`4&Rm9n?  
Rok7n1gW  
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 U}[d_f  
好啦,现在才真正完美了。 H2\;%K 2  
现在在picker里面就可以这么添加了: )EuvRLo{S7  
1=c\Rr9]  
template < typename Right > x+:UN'"r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \)904W5R  
  { =o(5_S.u;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XEp{VC@=  
} !Pvf;rNI1T  
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|G@ ""O  
rU:`*b<  
uBKgcpvTs  
Sq V},  
=:Fc;n>c<K  
十. bind 3S@7]Pg  
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。 2#]#sZmk  
先来分析一下一段例子 }'V5/>m[  
/{ l$sBUL  
%@aSe2B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E0=)HTtS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <?6|.\&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wk D^r(hiH  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L#?Ek-  
我们来写个简单的。 LgU_LcoM*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rQs)O<jl  
对于函数对象类的版本: iL&fgF"'  
O, wJR  
template < typename Func > .t-4o<7 3  
struct functor_trait )p0^zv{  
  { G@\1E+Ip  
typedef typename Func::result_type result_type; %6,SKg p  
} ; '~<m~UXvD#  
对于无参数函数的版本: d#Y^>"|$.  
. B9iLI  
template < typename Ret > Jb@V}Ul$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X*XZb F"=  
  { \;3~a9q%  
typedef Ret result_type; hGe/ ;@%  
} ; "@@u3`#  
对于单参数函数的版本: ~d4 )/y  
e7Z32P0ls  
template < typename Ret, typename V1 > |Q6.299  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jDfC=a])  
  { gIa+5\qYY  
typedef Ret result_type; HxV=F66"  
} ; Y@vTaE^w3  
对于双参数函数的版本: Y|f[bw  
!8d{q)JZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .CABH,Po:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y'S%O/$  
  { ,t?B+$E  
typedef Ret result_type; ^z IW+:  
} ; &\WSQmtto  
等等。。。 9gDkTYkj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4#xDgxg\f  
?m}s4a  
template < typename Func > TH&U j1  
struct func_return u(>^3PJ+  
  { rk2j#>l$4  
template < typename T > 2d #1=+V  
  struct result_1 <I\/n<*  
  { kR-SE5`Jk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]d0BN`*U.  
} ; /<=u\e'rE  
}<v@01  
template < typename T1, typename T2 > gjwn7_  
  struct result_2 vXf!G`D  
  { JN-y)L/>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qZtzO2Mt  
} ; v6bGjVK[  
} ; XK3tgaH  
DS(}<HK{  
{j?FNOJn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5h=}j  
vjGo;+K  
template < typename Func, typename aPicker > Q:G4Z9Kt  
class binder_1 qs6]-  
  { +NZ_D#u  
Func fn; &tLgG4pd  
aPicker pk; d9f C<Tp  
public : }%ojw |  
S]e|"n~@  
template < typename T > |P HT694Uz  
  struct result_1 OUPUixz2Z  
  { >=I|xY,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _ @NL;w:!  
} ; ArI2wM/v  
]___M  
template < typename T1, typename T2 > jUYWrYJ  
  struct result_2 'j8:vq^d  
  { w7.V6S$Ga  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VGy<")8D/  
} ; '6iEMg&3  
RNEp4x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} taHJ ub  
%op**@4/t\  
template < typename T > / |;RV"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fx_z6a  
  { _/s$ZCd  
  return fn(pk(t)); /$xU  
} \R9(x]nZ%  
template < typename T1, typename T2 > Y1W1=Uc uk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jP$a_hW  
  { F4-$~ v@  
  return fn(pk(t1, t2)); 8?#/o c  
} D(@S+r_ota  
} ; |/|5UiX7  
5,lEx1{_  
X Swl Tg  
一目了然不是么? njB;&N)I  
最后实现bind MC&` oX[  
5K1)1E/Fu  
B?gOHG*vd>  
template < typename Func, typename aPicker > x*\Y)9Vgy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +;(c:@>@,  
  { 6xx<Y2@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iJI }TVep#  
} lV3x*4O=  
$t'MSlF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2G & a{  
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。 d`=MgHz  
D :4[ ~A  
十一. phoenix 7FP*oN?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hn7# L  
2. NN8PPD"  
for_each(v.begin(), v.end(), S:#lH?<_  
( e9Wa<i 8  
do_ )Yh+c=6 ?  
[ &.)^ %Tp\z  
  cout << _1 <<   " , " <Uk}o8E  
] ehGLk7@7&  
.while_( -- _1), c)6m$5]  
cout << var( " \n " ) Gt8M&S-;  
) >NGj =L<  
); U*rcd-@  
?8H8O %Z8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: > ym,{EHK  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !]A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &)# ihK_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R^8o^z['6u  
k{R>  
IEL%!RFG  
template < typename Cond, typename Actor > <6%?OJhp  
class do_while 4B8 oO  
  { M~Tuj1?  
Cond cd; +[6G5cH  
Actor act; 1W c=5!  
public : B {n,t}z  
template < typename T > 1SQ3-WU s  
  struct result_1 1sy[ @Q2b  
  { #ZUI)9My@  
  typedef int result_type; k>Is:P  
} ; ]\-A;}\e  
~TF:.8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t5^{D>S1  
Pa>AWOG'  
template < typename T > @o].He@L<j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |"q5sym8Y_  
  { /* (Kr'c  
  do j7Yu>cr  
    { f=+mIZ  
  act(t); ; }I:\P  
  } '&P%C" 5  
  while (cd(t)); ?.m bK  
  return   0 ; 0Uz"^xO["  
} d(ZO6Nr Q  
} ; ~gJwW+  
etQCzYIhn  
do hA0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,hDW Ps2S  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >%_\;svZG  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  \{_q.;}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7uqzm  
下面就是产生这个functor的类: w?PkO p  
J/`<!$<c  
Ot0ap$&  
template < typename Actor > Gm&Za,4%4  
class do_while_actor #Qw0&kM7I  
  { 5;Czu(iH$  
Actor act; zEX  
public : 7DogM".}~Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (Bb5?fw  
/obfw^  
template < typename Cond > oi7@s0@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |u% )gk  
} ; *}qWj_RT  
0(}t8lc  
F}yW/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )b L'[h  
最后,是那个do_ R{`(c/%8  
h%na>G  
GRIti9GD  
class do_while_invoker 8.1c?S  
  { caR<Kb:;*  
public : H\"sgoJ  
template < typename Actor > aH(J,XY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f1RWP@iar  
  { Ux!p8  
  return do_while_actor < Actor > (act); bn&TF3b  
} #<"~~2?  
} do_; %bn jgy  
q s!j>x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ITXa&5D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8mrUotjS  
最后来说说怎么处理break和continue [ZwjOi:)  
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。 VR8-&N  
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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