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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J~c]9t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NugJjd56x  
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, gO$!_!@LM  
c=@=lGgo  
Z.h`yRhO  
8nZPY)o  
  class filler Aq";z.gi+  
  { F6q}(+9i  
public : {p2%4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4Pz9&^K  
} ; \!w7 N :m  
-n Hc52,  
i uN8gHx  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 08.dV<P  
d6M d~$R  
cDAO5^  
$"_D"/*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z ,T TI>P  
pl7!O9bo  
x&;{4F Nw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %ecg19~L/}  
cFH,fj  
R0m}I5Frs  
W cqYpPv  
二. 战前分析 B*?v`6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 A Ys<IMQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ){wE)NN  
/8GVu7  
>O?EFd>E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nR ,j1IUF  
  /* --------------------------------------------- */ ^KlMBKWyB  
vector < int *> vp( 10 ); j~L{=ojz%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 43P?f+IYrk  
/* --------------------------------------------- */ YSZz4?9\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ymn0?$,D1=  
/* --------------------------------------------- */ 8ALYih7"W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *_^AK=i  
  /* --------------------------------------------- */ nQ/El&{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Sc*p7o: A  
/* --------------------------------------------- */ 4Ly!:GH3T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -bE{yT)7  
5HJ6[.HO  
f+F /`P%  
wddF5EcK0  
看了之后,我们可以思考一些问题: ? 8'4~1g`}  
1._1, _2是什么? ~rKo5#D  
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。 <k^h&1J#g  
2._1 = 1是在做什么? ob0clJX  
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。 f PDnkr  
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。 *;4r|# LG  
ZA:YoiaC#  
6wxQ_Qz:Q  
三. 动工 Uh&MoIBs#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2TIZltFS0e  
?BLd~L+  
kOkgsQQ  
o[8Y%3  
template < typename T > u2BVQ<SA  
class assignment B8C"i%8V)  
  { ZpWG  
T value; +]I7)  
public : Y&+<'FA  
assignment( const T & v) : value(v) {} '2# O{  
template < typename T2 > R%b,RH#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z*`CK^^~  
} ; W\X51DrEx  
9C`Fd S   
L$Ss]Ar=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +mH Kk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "Tfbd^AU  
>. zk-`>-  
V! ~uGf  
W;,Jte<'Nm  
  class holder KcY 2lTvx  
  { jaNkWTm :  
public :  "X}!j>-  
template < typename T > [}+ MZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (bZ)pW/iw  
  { 8R-?x/:  
  return assignment < T > (t); tl0_as  
} \N7 E!82  
} ; b vUYLWzS  
h-#Glse<  
y 37n~~%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]D(%Ku,O%  
DBVe69/S  
  static holder _1; @(oz`|*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l |\Q~ D!o  
_DH,$evS%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .D>%-  
而不用手动写一个函数对象。 \@tt$ m%  
f{ENSUtCrR  
@hg1&pfxZ<  
Elm/T]6  
四. 问题分析 pdmeB  
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。 L?0dZY-"  
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。 &]uhPx/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,mjwQ6:Ny  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "r.pU(uxt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %6*xnB?  
Ugrcy7  
五. 问题1:一致性 Z7OWpujCvN  
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?| 5C2 *f 4|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J[]YG+r  
?JtFiw  
struct holder Wh 8fC(BE  
  { e WcS>N  
  // Z]"ktb;+[  
  template < typename T > `2Ff2D ^ ?  
T &   operator ()( const T & r) const =yvyd0|35  
  { kG\+f>XQ  
  return (T & )r; :DQHb"(  
} (x#4BI}L9)  
} ; mp !6MOQ  
n T\ W|  
这样的话assignment也必须相应改动: [o\O^d  
Hz*!c#  
template < typename Left, typename Right > X[BKF8,  
class assignment &LHQ) ?  
  { [V}I34UN  
Left l; Bd)Qz(>rw  
Right r; ?%B%[u  
public : G^j/8e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bL{wCo-Y  
template < typename T2 > -F@Rpfrj_#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /]iv9e{uh(  
} ; Rq9v+Xq2  
UiF?Nx~  
同时,holder的operator=也需要改动: nv@$'uQRp  
>8oRO  
template < typename T > LlX 7g _!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F8>Fp"  
  { c,4UnEoCR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EC&w9:R  
} ysDfp'C,  
|cUlXg=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 I.1zD aP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v lOMB  
(&+ ~hW5d  
return l(rhs) = r; Gl`Yyw@84  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 'mG[#M/Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )\'U$  
WX]kez{<uP  
template < typename Tp > Yb 6(KT  
class constant_t M|6 W<y  
  { gx@b|rj;  
  const Tp t; jA<v<oV  
public : ZrXvR`bsw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ah) _mxK  
template < typename T > .B_) w:oF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3($%AGKJ  
  { l 0jjLqm:  
  return t; Y(W>([59  
} RY&Wvkjh  
} ; ;' YM@n  
1k3wBc 5<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %Mz(G-I.\  
下面就可以修改holder的operator=了 \oLRNr[F  
[:TOU^  
template < typename T > Bp>%'L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L]9uY  
  { *5.s@L( VU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xSug-  
} F=$2Gz 'RT  
={YW*1Xw  
同时也要修改assignment的operator() 9Clddjf?c  
<eI7xifD  
template < typename T2 > f-tjMa /_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %'%r.  
现在代码看起来就很一致了。 # ]&=]K1V  
<Y9((QSM4  
六. 问题2:链式操作 )pW(Cp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 03iO4yOu  
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。 ^SVdaQ{7  
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。 W2qW`Ujo{  
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。 -U'6fx) +  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L&][730  
z?Hvh  
template < typename T > 4:y;<8+j\  
struct result_1 q --NLm@;  
  { w<.{(1:v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `oXUVr  
} ; O>lF{yO0`  
P`cEu6:  
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: [XhuJdr"u  
:|EM1-lwf  
template < typename T > U[ u9RB  
struct   ref e(O"V3wq*6  
  { u&9|9+"N  
typedef T & reference; w%GEOIj}  
} ; .3 m^yo c/  
template < typename T > ~^w;`~L  
struct   ref < T &> L'`W5B@  
  { ]SFB_5Gb  
typedef T & reference; GGo nA  
} ; "=MRzSke3  
(iIJ[{[H4)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  # G0jMQ  
l5l:'EY>  
template < typename T > xoA\^AA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4Fgy<^94`  
  { xbxU`2/  
  return l(t) = r(t); Vdjf F&q  
} ac p-4g+j  
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。 ]Z&2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O|O#T.Tg  
[Z` q7ddd^  
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 [mYmrLs6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bP`yLz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .fk!~8b[Q+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9\0  
最后的布局是: 6(f[<V!r  
                Add UW8b(b[-6b  
              /   \ 9mIq9rQ|*  
            Divide   5 V)^nVD)e  
            /   \ ;Bd0 =C  
          _1     3 r%}wPN(?D  
似乎一切都解决了?不。 #5-0R7\d7  
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。 .\7R/cP}{A  
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。 ~raRIh=  
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: ygW,4Vz7J  
Mmq{]q~At  
template < typename Right > Ie`kzssM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H^Ik FEVs  
Right & rt) const _8)9I?jH  
  { P#Z$+&)b)s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lBvQ?CJ<y  
} ~^2Y*|{)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =P!SN]nFeP  
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。 wv|:-8V  
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。 l 'fUa  
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。 S^]i  
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。 H5j~<@STC  
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? Vf`n>  
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: m,K0BL  
BI?M/pIm  
template < class Action > qY]IX9'kV  
class picker : public Action cxFfAk\,en  
  { {a-p/\U  
public : M;ac U~J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *` >(K&  
  // all the operator overloaded U< |kA(5  
} ; r5xu#%hgp;  
L5 Rj;qhi  
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。 j)?I]j/  
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: iqig~fjK ~  
U{ gJn#e/.  
template < typename Right > w8:~LX.n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J GnL[9P_  
  { 8QV+DDZx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -8X* (7  
} r3<yG"J86  
*IJctYJaX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7Q7z6p/\v  
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。 ZY-W~p1:G  
,~w)~fMb8  
template < typename T >   struct picker_maker x3xBl_t  
  { *q{/`Z{wy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9]r6V   
} ; ymT&[+V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f7mP4[+dS  
  { "15mOW(!+  
typedef picker < T > result; +]*4!4MK6  
} ; WUkx v*  
;>{B K,  
下面总的结构就有了: V)V\M6  
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。 c~[L ;_  
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。 X3 D(2W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \b?z\bC56  
至此链式操作完美实现。 "yxIaTZu  
@jAuSBy  
@x3x/g U  
七. 问题3 J)D/w[w  
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。 -bdF=  
WBLfxr  
template < typename T1, typename T2 > D|} y{~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const by,"Orpwq;  
  { 23 BzD^2a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  k)o D  
} hVo]fD|W  
Jf{6'Ub  
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: fFudoIC  
,d'x]&a  
template < typename T1, typename T2 > 7Rqjf6kX`O  
struct result_2 s|.V:%9e  
  { $q.% 4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {SVd='!V  
} ; 6|+I~zJ88  
;0(|06=  
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? *6=2UJcJ  
这个差事就留给了holder自己。 ,{MA90!  
    `O ?61YUQH  
AI}29L3C  
template < int Order > fT9$0:eO  
class holder; 422d4Zu  
template <> ~ \z7$9Q  
class holder < 1 > }"BXqh"\`  
  { gf7%vyMo$  
public : RI9&KS  
template < typename T > ,r!_4|\  
  struct result_1 l?LwQmq6  
  { oY{L0B[  
  typedef T & result; *}DCxv  
} ; &[ejxK"  
template < typename T1, typename T2 > 2'UWPZgE  
  struct result_2 Rqu_[M  
  { ('QfB<4H1  
  typedef T1 & result; `2Rd=M]?  
} ; U<QO@5  
template < typename T > U0G(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MlVN'w  
  { bII pJQ1.[  
  return (T & )r; Xg E\q  
} *o <S{  
template < typename T1, typename T2 > i_8v >F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q{1Q w'+@  
  { ?_*X\En*3  
  return (T1 & )r1; 77?/e^K\S  
} 9bd$mp  
} ; 'r3yFoP}  
Ry9kGdqO  
template <> CmKbpN*  
class holder < 2 > |X@ZM  
  { @."_XL74  
public : PoTJ4z  
template < typename T > 6wK>SW)#&j  
  struct result_1 g93-2k,  
  { >qkZn7C   
  typedef T & result; ,Axk\7-  
} ; DtLga[M  
template < typename T1, typename T2 > |Xz-rgkQ  
  struct result_2 ([\mnL<FC  
  { a hQdBoj  
  typedef T2 & result; "@uKe8r|y  
} ; NH+?7rf8  
template < typename T > %i[G6+-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }Fs;sfH  
  { *9Eep~ 6  
  return (T & )r; \~u7 k  
} K@yLcgr{O2  
template < typename T1, typename T2 > *l\wl @{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OI:G~Wg  
  { ?Vg251-H  
  return (T2 & )r2; jNRR=0  
} RN2^=$'.  
} ; Itaq4^CE  
Y~vyCU5nWR  
W.u+R?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> >。 xv|?;Zf6w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eQK}J]S<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z',Z7QW7  
zY_?$9l0  
return l(i, j) = r(i, j); mk*r^k`a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <!@*2/Q]J]  
#_oN.1u57  
  return ( int & )i; 0m8mHJ<&  
  return ( int & )j; t @=*k9  
最后执行i = j; Ed">$S  
可见,参数被正确的选择了。 ob=](  
FO[x c;  
iN\m:m  
Jc8^m0_  
Ss>ez8q  
八. 中期总结 -lICoRO#  
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: Fl8*dXG&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I?y!d G  
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 1v9sMN,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \mGx-g6  
:'hc&wk`  
7I\qEr57  
ldFK3+V  
 8kn> ?  
aL?+# j^"  
九. 简化 /?(\6Z_A  
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。 47<fg&T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4th*=ku  
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: >aw`kr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'c]Fhe fb  
  +-*/&|^等 Ddu1>"p-x  
2. 返回引用。 5B:% ##Ug5  
  =,各种复合赋值等 *yX5g,52-|  
3. 返回固定类型。 VPC7Dh%.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0Wd2Z-I  
4. 原样返回。 C_5o&O8Bc  
  operator, Ufw_GYxan  
5. 返回解引用的类型。  Z|t`}lK  
  operator*(单目) D^m`&asC  
6. 返回地址。 . {\lbI  
  operator&(单目) nr*nX  
7. 下表访问返回类型。 yzH(\ x  
  operator[] 3haR/Y N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )~> C1<  
  operator<<和operator>> d2~*fHx_!  
=qWcw7!"  
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。 A-6><X's6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ./7*<W:  
 m[>pv1o  
template < typename Left > s:O8dL /  
struct value_return 4DwQ7KX  
  { p+.xye U(  
template < typename T > ]S2F9  
  struct result_1 $l W 7me  
  { iNO}</7?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v~B "Il  
} ; ffH]`N  
#B$r|rqamq  
template < typename T1, typename T2 > s!g06F  
  struct result_2 :abpht  
  { >Tf <8r,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uge~*S  
} ; r*F^8_YMK  
} ; +sY8<y@%  
z JBcz,  
+<})`(8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  gl$}t H  
 9M]%h  
下面我们来剥离functor中的operator() Jn\@wF9xd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >?L)+*^  
D!g \-y  
return l(t) op r(t) =JW.1;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oR@emYL  
return op l(t) }+/F?_I= %  
return op l(t1, t2) R9q9cB i3  
return l(t) op y 1I(^<qO=  
return l(t1, t2) op 8 *Y(wqH  
return l(t)[r(t)] HKXtS>7d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0Yo(pW,k  
Ny" "lcy  
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: %E\pd@  
单目: return f(l(t), r(t)); dxa[9>V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p=T6Ix'_2e  
双目: return f(l(t)); BD_"w]bqD  
return f(l(t1, t2)); IW>\\&pJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 8ioxb`U  
Hw\hTTK  
struct meta_divide (>,}C/-UG  
  { O<\h_   
template < typename T1, typename T2 > qK jUp"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aYmN' POi  
  { )e?6 Ncy  
  return t1 / t2; 6j6P&[  
} @xkI?vK6  
} ; ?y|8bw<  
@-%.+  
这个工作可以让宏来做: e_ h`x+\:  
E]&tgZO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #I-qL/Lm  
template < typename T1, typename T2 > \ E]gy5y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b8O }XB  
以后可以直接用 1,Uf-i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C'&t@@:  
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 w:|YOeP  
(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。。。) Y- tK  
0ZJN<AzbA  
V }wh  
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 p9Y`_g`  
>U#j\2!Sg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +9NI=s6  
class unary_op : public Rettype R-]i BL  
  { _s~F/G`iT  
    Left l; +*=?0\  
public : dz"HO!9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #+SdX[ N  
5X}OUn8  
template < typename T > & m~   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q39;bz  
      { w<m e(!-'  
      return FuncType::execute(l(t)); Y{c+/n3d  
    } <;q)V%IUz  
gMB/ ~g5b0  
    template < typename T1, typename T2 > PESJ7/^E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G&\!!i|IQ  
      { hB1Gtc4n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I`KBj6n  
    } G_5E#{u  
} ; 1vL$k[^&d  
G1S:hw%rp  
)A*Sl2ew  
同样还可以申明一个binary_op ?t"bF:!  
n1@ Or=5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oh%/\Xu  
class binary_op : public Rettype wg{Y6X yH  
  { Mb\[` 4z  
    Left l; />[~2d kb  
Right r; BDc "0XH  
public : I%# e\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n,o;:c  
idGhWV'  
template < typename T > a4D4*=!G0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &k0c|q]  
      { gt:Ot0\7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (IIOVv 1J  
    } P#x]3j]  
yL%k5cO$N  
    template < typename T1, typename T2 > }c;h:CE#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *+>R^\uT  
      { xOXCCf/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fwfe5`9'  
    } +Heen3  
} ; ^ ^R4%C  
n 7 m!   
gA~faje  
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 <#5`%sa '  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hP]zC1s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %{K6   
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。 u9^R ?y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $C?G7Vs  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8- ]7>2?_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5jBBk*/\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _=oNQ  
下面是修改过的unary_op \`:LPe  
`@r#o&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y1zep\-D  
class unary_op Ea2&7  
  { dL!K''24{  
Left l; p!w}hB598  
  k.CHMl]  
public : > [|SF%  
s7#|'jhZt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DozC>  
uyDYS  
template < typename T > 4!r> ^a  
  struct result_1 q'p>__Ox  
  { %D:5 S?{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4uUR2J  
} ; )B' U_*  
# pz{,  
template < typename T1, typename T2 > ofA6EmQ37  
  struct result_2 r]vD]  
  { & 5u[q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e{x|d?)8  
} ; kg_f;uk+  
C'$}!p70  
template < typename T1, typename T2 > B(%bBhs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8!AMRE  
  {  p3r1lUw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P!)k4n  
} hrr;=q$  
> AV R3b  
template < typename T > jn;b{*Lf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y)L\*+ >"[  
  { 5bzYTK&-  
  return OpClass::execute(lt(t)); WsCzC_'j.  
} ^2PQ75V@.  
l C|{{?m  
} ; +/Lf4??JV  
fKY1=3  
~-w  
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 <#9zc'ED:  
好啦,现在才真正完美了。 /@bLc1"  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9N'um%J3%s  
Z0e+CEzq  
template < typename Right > HG%H@uK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IJnr^S8  
  { J}.y+b>8\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fV.43E  
} db!2nImNu\  
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。 T7.u7@V2  
`|^<y.-6  
E4'D4@\W  
'#.:%4  
rS 4'@a  
十. bind ka&-tGg  
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。 uXNf)?MpA  
先来分析一下一段例子 /m;w~ -N  
Vy:ER  
NB&u^8b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} | We @p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'g a1SbA]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IfZaK([  
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。 m`c(J1Et  
我们来写个简单的。 ~QsQ7SAs  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ::vw 1Es  
对于函数对象类的版本: +G_6Ek4  
B!le=V,@,  
template < typename Func > ma }Y\(38  
struct functor_trait 2/B Flb  
  { #1zWzt|DW  
typedef typename Func::result_type result_type; _+8$=k2nM  
} ; }# -N7=h  
对于无参数函数的版本: 9_ Qm_  
<][|,9mw  
template < typename Ret > R^F99L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > " I@Z:[=2  
  { ^U_B>0`ch  
typedef Ret result_type; )vS## -[_  
} ; A?;/]m;  
对于单参数函数的版本: rDYq]`  
o0wep&@  
template < typename Ret, typename V1 > j86s[Dty  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I01On>"@7  
  { i*Y/q-N|  
typedef Ret result_type; YS{  
} ; ,oP-:q!PC  
对于双参数函数的版本: !@/?pXt|  
]'_z (s}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _jZDSz|Yb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q$,8yTM  
  { >CPkL_@VZ=  
typedef Ret result_type; IHo6&  
} ; %1HW ) 7  
等等。。。 xm YA/wt8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cp?`\P  
f8?K_K;\   
template < typename Func > <$D)uY K  
struct func_return FZA8@J|Q4  
  { XpH[SRUx  
template < typename T > de1&  
  struct result_1 i}<R >]S  
  { SsznV}{^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mk4%]t"  
} ; jd2Fh):q  
m2|0<P@k!  
template < typename T1, typename T2 > !gf&l ^)  
  struct result_2 'KQu z)-  
  { 5Cy)#Z{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VY _(0  
} ; hkU# lt  
} ; Ky nZzR  
(I[o;0w  
t41cl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _i8$!b2Mr  
,(`@ZFp$  
template < typename Func, typename aPicker > RL&3 P@r  
class binder_1 I;-{#OE,  
  { ?$n<vF>  
Func fn; 1|gP :t}  
aPicker pk; KUyua~tF  
public : ~+lC %R  
e-}PJ%!,T  
template < typename T > aYj3a;EmU  
  struct result_1 8:&@MZQ&!  
  { (`!| Uf$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +&?VA!}.  
} ; iD(K*[;lc  
#Y18z5vo  
template < typename T1, typename T2 > z|b4w7 I  
  struct result_2 6PMu;#  
  { y ph  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p[o2F5 T2  
} ; #^v5Eo  
3mJHk<m8T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]owH [wvX  
A:NY:#uC  
template < typename T > f8&=D4)-w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zWY6D4   
  { @W @L%<  
  return fn(pk(t)); g{J3Ba  
} 9M7P]$^  
template < typename T1, typename T2 > ev?>Nq+Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i5n 'f6C  
  { QHM39Eu]  
  return fn(pk(t1, t2)); ./g0T{&  
} vGAPQg6*  
} ; ?APzx@$D.  
Qp=uiXs  
cn\_;TYiJ  
一目了然不是么? %eah=e  
最后实现bind lT:<ZQyjT  
rzTyHK[  
8@qahEgQ  
template < typename Func, typename aPicker > %d7iQZb>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZbGyl}8ua  
  { isd[l-wAmf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ka{IueSs  
} R #ZDB]2  
Yj"UD:p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X! ]~]%K$y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wk/->Rz  
ry< P LRN  
十一. phoenix xxiLi46/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'RA[_Z  
e!-'O0-Kw  
for_each(v.begin(), v.end(), ~xJD3Qf  
( OS9v.pz  
do_ [)Ge^yI7  
[ r"Bf@va  
  cout << _1 <<   " , " _ xC~44  
] -12v/an]L7  
.while_( -- _1), 1=D!C lcb  
cout << var( " \n " ) lR(&Wc\j  
) dG rA18  
); Qpc{7#bp  
xl9l>k6,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: lxd<^R3i#^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ec0vg.>p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZRHTvxf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hB.dqv]^  
s=nds"J  
kp$ILZ  
template < typename Cond, typename Actor > #X8[g_d/  
class do_while TXaXJIp  
  { 4|e#b(!  
Cond cd; xn@jL;+<-  
Actor act; Qh[t##I/  
public : /{U{smtdFl  
template < typename T > 4Klfnki  
  struct result_1 QXz!1o+"  
  {  @bx2=  
  typedef int result_type; zXD@M{  
} ; 4[ra  
?gtkf[0B|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JU@$(  
+ ND9###  
template < typename T > .3&m:P8zV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;H=6u  
  { 2ya`2 m  
  do [Ok8l='  
    { \\qg2yI  
  act(t); ?*@h]4+k'  
  } c`.:"i" k3  
  while (cd(t)); E)P1`X  
  return   0 ; U)!AH^{32  
} 8if"U xV(  
} ; v(^rq  
f+6l0@K2  
GCKl [<9*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). US|vYd}u+  
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。 w}0Qy  
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。 #r:`bQ0;  
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。 twtDyo(\  
下面就是产生这个functor的类: ,fw[J  
J]0#M:w&  
0- UeFy  
template < typename Actor > 6&Dvp1`m  
class do_while_actor z!+<m<  
  { yjq )}y,tF  
Actor act; ASvPr*q/  
public : 3$8}%?i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +7^Ul6BB#K  
.{ -yveE  
template < typename Cond >  M9K).P=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %&XX*& q  
} ;  kTz  
oc(bcU  
bwJi[xF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n@Ag`}  
最后,是那个do_ CnH R&`  
{Y[D!W2y  
DVJc-.x8  
class do_while_invoker VO Qt{v{1|  
  { d eoM~r9s  
public : .y/b$|d,  
template < typename Actor > wM)w[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I[UA' ~f  
  { k%g xY% 0  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~@8d[Tb  
} Yg[IEy  
} do_; S nHAY <  
kA4ei  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~@D%qbN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6bcrPf}  
最后来说说怎么处理break和continue WDdi}i>2  
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。 E/ZJ\@gzD  
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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