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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda & 1:_+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >%o\Ue  
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, e t$VR:  
9ne13 qVm+  
/I>o6CI  
v[O}~E7'  
  class filler k{ru< cf  
  { +oT/v3,  
public : `qnNEJL,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4%(\y"T  
} ; [A.ix}3mm  
scsN2#D7U/  
I!L`W _  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _+vE(:T  
>5aZ?#TS1  
VW[!%<  
2qF ?%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R2 I 7d'|v  
_7#9nJ3|  
1JFCYJy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /2n-q_  
S?M'JoYy  
C" W,  
b,8\i|*!f  
二. 战前分析 `=zlS"dQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 qkEre  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M!9gOAQP  
!FqJP OGm  
/g_cz&luR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M'n2j  
  /* --------------------------------------------- */ 122%KS  
vector < int *> vp( 10 ); 8-2e4^ g(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yyj?hR@rZ  
/* --------------------------------------------- */ w4m)lQM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <h*r  
/* --------------------------------------------- */ xDU{I0M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4NY}=e5  
  /* --------------------------------------------- */ 8)wxc1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m!qbQMXn  
/* --------------------------------------------- */ IsC`r7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +p%!G1Yz  
;_HG 5}i  
J*nQ(*e  
;!ICLkc$  
看了之后,我们可以思考一些问题: DaN=NURDV  
1._1, _2是什么? 4DYa~ =w  
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。 KXQ &u{[<  
2._1 = 1是在做什么? 7j ]d{lD  
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。 +4N7 _Y  
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。 mip2=7M|C  
$ e<108)]  
&7i o/d\/  
三. 动工 s?:&#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c,K)*HB  
Zt;dPYq>  
PLkwtDi+&  
[%);N\o2Y  
template < typename T > bK\Mn95]  
class assignment v/fo`]zP  
  { TQ{rg2_T  
T value; Vw^2TRU  
public : %|tDb  
assignment( const T & v) : value(v) {} _{]\} =@  
template < typename T2 > !>,\KxnM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /f5*KRM  
} ; 4Pbuv6`RK  
LkUYh3  
"}ms|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q1A_hW2x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z4^O`yS9+  
m ll-cp  
uX!5G:x]  
5Hli@:B2s  
  class holder J@Qt(rRxi  
  { SWX[|sjdB  
public : ?=bqya"Y  
template < typename T > va>u1S<lO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6/%dD DU  
  { kK0.j)(  
  return assignment < T > (t); ?F^$4:  
} EDl*UG83G  
} ; + Z7 L&BI  
,[} XK9  
%M=Ob k  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: P?#I9y7iP  
!iys\ AV  
  static holder _1; r@O5{V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m#i5}uHHg  
8NE+G.:G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m=qEQy6#2u  
而不用手动写一个函数对象。 ho'Ihep,L  
Q1b<=,  
.+@;gVZx1  
XtJIaD|:3  
四. 问题分析 FyF./  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yobcAV`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 UgVLHwkvk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @26gP:Um  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TZl^M h[a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V1P]mUs{1  
Sj[iKCEKtv  
五. 问题1:一致性 =T?:b8yV  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3.t j%+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 k%|Sl>{Ir  
a_GnN\kX^Z  
struct holder -/ltnx)j  
  { KF%tF4^+|  
  // ,ce sQ ou  
  template < typename T > <-]qU}-  
T &   operator ()( const T & r) const JNJ96wnX1  
  { N<$dbqoT|  
  return (T & )r; V,*<E&+  
} RZ6[+Ygn  
} ; b-`=^ny)K  
sa7F-XM  
这样的话assignment也必须相应改动: '[Ue0r<jn  
c SV`?[a  
template < typename Left, typename Right > 7K5D,"D;1  
class assignment 9GV1@'<Y]  
  { Qf>$'C(7!a  
Left l; (2SmB`g   
Right r; \~r`2p-K  
public : Cwh*AKq(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} or8`.h EHI  
template < typename T2 > ^%qe&Pe2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :pp@x*uNP  
} ; PXx:JZsju  
&(Yv&j X  
同时,holder的operator=也需要改动: SyB2A\A  
Fad.!%[  
template < typename T > mRNA,*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mr 6~8 I  
  { EZY <k#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P,eP>55'K  
} 4eRV?tE9  
2m*g,J?ql  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kA"|PtrW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j@Ta\a-,x  
VqIzDs  
return l(rhs) = r; r'bPSu,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 UqA<rW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }MiEbLduN  
7eR%zNDa  
template < typename Tp > Z)7|m  
class constant_t <Wwcd8d  
  { N,4. %|1  
  const Tp t; dPm_jX  
public : G2[? b2)8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )@Vz,f\}  
template < typename T > WXj iKW(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \{@n >Mh  
  { Gkr]8J  
  return t; V?zCON  
} T[L7-5U0  
} ; I&Z4?K  
)&") J}@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -Gyj]v5y`c  
下面就可以修改holder的operator=了 Cd7imj  
n | M~C\*  
template < typename T > {tDH !sX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \Qgc7ev  
  { M}S1Zz%Ii1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); om1@;u8u  
} %FhUjHm  
WSKubn?7B  
同时也要修改assignment的operator() @CUYl*.PD  
e|e"lP  
template < typename T2 > kR !O-@GJ]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Wp |qv  
现在代码看起来就很一致了。 J6C/`)+w  
LFskNF0X  
六. 问题2:链式操作 TS Ev^u)3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j`o_Stbg  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <Crbc$!OeX  
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。 ZYexW=@  
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。 GL^84[f-T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #1z/rUh`Cr  
 T1\@4x  
template < typename T > yW)&jZb"(  
struct result_1 99YgQ Y]HO  
  { {2v,J]v_[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ds<~JfVl  
} ; +I>V9%%vW_  
}HKt{k&$  
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: Mjj5~by:  
Pl\r|gS;  
template < typename T > 5@-[[ $dk  
struct   ref >3qfo2K 0  
  { !K%8tr4   
typedef T & reference; S11ME  
} ;  v[+ ]  
template < typename T > 6>Z)w}x^  
struct   ref < T &> np6R\Q!&  
  { ;ipT0*Y  
typedef T & reference; #WlTE&  
} ; nSr_sD6"  
6g-Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >At* jg48  
Jmml2?V-c  
template < typename T > qGXY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8t5o&8v  
  { -FGM>~x  
  return l(t) = r(t); $l=&  
} C)?tf[!_6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 g@2f& m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M->BV9  
L']"I^( N  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ak"W/"2:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U0ZPY )7k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s J{J@/5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Wi+}qO  
最后的布局是: F^Y%Q(Dd7w  
                Add @QO^3%b8  
              /   \ VxAG= E  
            Divide   5 kQw%Wpuq[/  
            /   \ UGDB4S  
          _1     3 Ow50M;E  
似乎一切都解决了?不。 rX}FhBl5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 vs%d}]v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _O3X;U7rc  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0$BX8?Z  
5rH?FQE  
template < typename Right > ^r@,(r6w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Pq(7lua7  
Right & rt) const .2{*>Dzi  
  { +:kMYL3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Jq*Q;}n  
} jYk5]2#A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WYm<_1  
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。 {l9gYA  
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。 r7jh)Q;BbR  
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。 P}=U #AV4  
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。 ' >k1h.i  
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? yXT.]%)  
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: M3VTzwuf^S  
`>Ms7G9S~e  
template < class Action > -x VZm8y  
class picker : public Action tNG[|Bi#  
  { hYbaVE  
public : nt_FqUJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W+I""I*mV  
  // all the operator overloaded 7DPxz'7):  
} ; ^O QeOTF  
pCC3r t(  
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。 adWH';Q:  
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: A=+1PgL66  
#+Y%Bxf  
template < typename Right > Jbn^G7vH<6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &Lbh?C  
  { #H]c/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8/<+p? 3p>  
} `Jj q5:\&  
,*.qa0E#W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &,tj.?NCn  
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。 DEW;0ic  
3Dx@rW\  
template < typename T >   struct picker_maker - VdCj%r>  
  { AfpC >>=@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g=$nNQ \6=  
} ; (tCBbPW6T?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |pZ:5ta#  
  { ny}_^3  
typedef picker < T > result; :7?n)=Tx  
} ; H5(: 1  
](^FGz  
下面总的结构就有了: zm mkmTp  
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。 fRjp(m  
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。 a$3] `  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 quS]26wQz  
至此链式操作完美实现。 i1 c[Gk.o  
y9U~4  
Tm2+/qO,  
七. 问题3 ~U4Cf >  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Pa'N)s<  
SmUiH9qNd,  
template < typename T1, typename T2 > i3cMRcS;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K!8l!FFl  
  { pf&U$oR4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N%S|Ey@f   
} bPIo9clq  
9 ^=kt 2[  
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: 8Oa+,?<0x  
@<yYMo7  
template < typename T1, typename T2 > .I]EP-  
struct result_2 q2U?EP{8~  
  { 32Wa{LG;2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `{NbMc\ ]  
} ; B r6tgoA  
iD<}r?Z  
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? %@8#+#@J0  
这个差事就留给了holder自己。 C@g/{?\  
    1'H!S%fS  
QT=i>X  
template < int Order > qIxe)+.  
class holder; .O SQ8W }  
template <> o$#q/L  
class holder < 1 > 5cb8=W -  
  { b3ys"Vyn  
public : nG$+9}\UlP  
template < typename T > ,/"0tP&_;  
  struct result_1 p!EG:B4  
  { Z&n#*rQ7[  
  typedef T & result; |Y v,zEY)  
} ; r::0\{{r"p  
template < typename T1, typename T2 > iI3,q-LA  
  struct result_2 })j N 8px  
  {  tYG6Gl  
  typedef T1 & result; 2t?Vl%<  
} ; =7EkN% V:{  
template < typename T > )6%a9&~H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `Ue5;<K-/  
  { j Y(|z*|  
  return (T & )r; ]MC5 uKn  
} 89{`GKWX  
template < typename T1, typename T2 > zYM0?O8pJ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e-nwR  
  { $RYOj{1  
  return (T1 & )r1; R[rOzoNp0  
} FH{p1_kZ=  
} ; g9Ty%|Q7(  
q3`~uTzk  
template <> q. j$]?PQ  
class holder < 2 >  yyGn <  
  { Gz4LjMQ &  
public : 7eW6$$ju,N  
template < typename T > Sbeq%Iwm.  
  struct result_1 CdMV(  
  { x`I"%pG  
  typedef T & result; FD[4?\W]#  
} ; 30<_`  
template < typename T1, typename T2 > >DN^',FEm  
  struct result_2 3S1{r )[j  
  { t#%J=zF{  
  typedef T2 & result; `~\8fN  
} ; ZG? e%  
template < typename T > 5RP5%U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E,fbIyX  
  { qTN30(x2  
  return (T & )r; E= .clA  
} +:W?:\  
template < typename T1, typename T2 > t>x!CNb'C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )-h{0o  
  { 7I*rtc&Kb  
  return (T2 & )r2; o6:@j#b  
} wr~Qy4 ny  
} ; [Fv_~F491  
deJ/3\t  
I:0dz:T7*  
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> >。 a-AA$U9hj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *$3p3-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $M~`)UeV_  
F"QJ)F  
return l(i, j) = r(i, j); c=^69>w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BU7QK_zT:  
h)aLq  
  return ( int & )i; k=G c#SD5_  
  return ( int & )j; nU0##  
最后执行i = j; f0YBy<a  
可见,参数被正确的选择了。 7K+eI!m.s  
m>?|*a,  
N`qGwNT%G  
16Jjf|]j  
FC  
八. 中期总结 gZ-:4G|J  
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: 0.c9 6&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Sy<io@df  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rbs&A{i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uo*lW2&U  
Q.\vN-(  
?A~=.u@[d  
kWs:7jiiu  
iRqLLMrn  
cVYu(ssC4  
九. 简化 $"k1^&&E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %NfH`%`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 02)Ybp6y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /iJsa&W}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2sVDv@2  
  +-*/&|^等 ?}S!8;d  
2. 返回引用。 c8HETs1  
  =,各种复合赋值等 wUfPnAD.'  
3. 返回固定类型。 E^m)&.+'M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /<dl"PWkJv  
4. 原样返回。 C;#gy-  
  operator, P7REE_<1  
5. 返回解引用的类型。 }=.C~f]A  
  operator*(单目) Xn5LrLM&  
6. 返回地址。 c{39,oF  
  operator&(单目) ]7RK/Zu i  
7. 下表访问返回类型。 n A%8 bZ+  
  operator[] xK4E+^ b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |CK/-UG}  
  operator<<和operator>> k^K%."INn  
:c`djM^ll  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 F5M{`:/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yVJ)JhV  
/Ao.b|mm  
template < typename Left > sDu&9+  
struct value_return ?,C'\8'  
  { f9hH{ ( A  
template < typename T > Ri}JM3\J  
  struct result_1 ;!OME*?m<  
  { V#c=O}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5bsv05=e  
} ; PWyFys  
+eop4 |Z  
template < typename T1, typename T2 > y+ izC+  
  struct result_2 A2Iqn5  
  { g91xUG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZS@R?  
} ; I;9DG8C&v*  
} ; JD AX^]  
`_"?$ v2F  
C\|HN=2eh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2d<`dQY{l3  
Xob(4  
下面我们来剥离functor中的operator() . ywVGBvJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1KJ[&jS ]  
G {a;s-OA3  
return l(t) op r(t) Yi19VU|/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1-R4A7+3  
return op l(t) Bma.Uln  
return op l(t1, t2) "IWL& cH3  
return l(t) op w"A>mEex<  
return l(t1, t2) op "c![s%  
return l(t)[r(t)] 9Z3Vf[n5\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W=2]!%3#  
;)sC{ "Jb  
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: 5 L-6@@/  
单目: return f(l(t), r(t)); zCu+Oi6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eEeK ] 8@  
双目: return f(l(t)); gV'=u z v  
return f(l(t1, t2)); <u  
下面就是f的实现,以operator/为例  AZ-JaE  
yzXS{#\  
struct meta_divide 4 X0ku]  
  { b'RBel;W  
template < typename T1, typename T2 > 0iz\<' p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !T}R=;)e h  
  { *4l6+#W  
  return t1 / t2; e C&!yY2g  
} 0 Gq<APtr  
} ; &*~_ "WyU  
^n\g,  
这个工作可以让宏来做: #Q|ACNpYM  
1NK,:m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3:b5#c?R-  
template < typename T1, typename T2 > \ 4c.!^EiV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0X%#9s ~  
以后可以直接用 U{HBmSR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `<% w4 E  
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 mrlhj8W?!  
(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。。。) tpP68)<ns  
F5\{`  
>E>'9@Uh  
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 qi8~bQ{rH  
 f^[m~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5J3K3  
class unary_op : public Rettype t\\<+^[%  
  { Qr~yHFc1y  
    Left l; ^K^rl 9  
public : A.<M*[{q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >a: 6umY  
"}uV=y  
template < typename T > Ul|htB<1:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K!gocNOf  
      { t5S!j2E  
      return FuncType::execute(l(t)); KU_""T  
    } tCu9 D  
,6wGdaMR  
    template < typename T1, typename T2 > vGp`P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PxJvE*6^H  
      { .y#>mXm>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SFRYX,0m  
    } Lx3`.F\mG  
} ;  L$[1+*  
_No<fz8  
0Rh*SoYrC  
同样还可以申明一个binary_op z@xkE ,j>  
u"kB`||(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s18A  
class binary_op : public Rettype Ia>~ph#]{`  
  { [Y6ZcO/-i  
    Left l; gy/bA  
Right r; IZZ $p{  
public : kyUG+M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7nbaR~ZV  
 e:6mz\J  
template < typename T > szy2"~hm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kp/l2?J"  
      { {JW_ZJx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9 NqZ&S  
    } 4aG}ex-s|  
w-``kID  
    template < typename T1, typename T2 > RIF*9=,S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L>,xG.oG  
      { M =GF@C;b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (}CA?/  
    } "D ivsq^  
} ; 05;J7T<  
QH6_nZY  
,uS}wJAX  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :Y&h'FGZm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F=$U.K~1?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .c_qMTm"  
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。 ]DI%7kw'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  C0j`H(  
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。。。 ]#J-itO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |f+fG=a67V  
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) =M34 HPG  
下面是修改过的unary_op Qh4Z{c@  
YHo*IX')C?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =|q@ Q`DB  
class unary_op P".rm0@R  
  { IPlkv{^  
Left l; Rhh.fV3  
  =OooTZb:x-  
public : :"Kr-Hm`  
2;YL+v2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E)( Rhvij  
N`5 mPE  
template < typename T > _(:bGI'.m  
  struct result_1 x]|-2t  
  { Ba;tEF{X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2r#W#z%vS  
} ; <VmEXJIk  
`qj24ehc  
template < typename T1, typename T2 > _U%2J4T2  
  struct result_2 nnMRp7LQ-  
  { ((]Sy,rdk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &+8cI^ kp  
} ; 'V:ah3 8  
/??nO Vvt  
template < typename T1, typename T2 > e}W|wJ):j@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MrpT5|t  
  {  76EMS?e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^9oJuT!tu  
} }<G#bh6;Q  
b$eZ>X  
template < typename T > rFYw6&;vOi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R"[U<^  
  { Z`kI6  
  return OpClass::execute(lt(t)); }e&Z"H |  
} .T^e8  
T3^(I~03  
} ; Y f;Slps  
l\~F0Z/O  
EB[B0e 7}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :<`po4/  
好啦,现在才真正完美了。 O `a4 ")R  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5U%a$.yr  
9Zpd=m8dU  
template < typename Right > F]^ZdJ2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const # ,27,#  
  { ( T2 \   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @# &y  
} mdukl!_x  
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。 f#zm}+,`  
DbvKpM H  
^EmI;ks  
]"4\]_?r  
l*<RKY8  
十. bind 5j-? Uf  
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。 MbjMO"}  
先来分析一下一段例子 i?CXDuL  
}`$Sr&n 1  
RJT=K{2x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |fg{Fpc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uY Y{M`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Kv-4VWh  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 eh} {\P  
我们来写个简单的。 ekhx?rz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e2$k %c~  
对于函数对象类的版本: o-%DL*^5  
@If ^5s;z  
template < typename Func > rP7f~"L  
struct functor_trait UBve a(z-#  
  { C.oC@P  
typedef typename Func::result_type result_type; zQ~8(E]Rf  
} ; uP veAK}h  
对于无参数函数的版本: q3-V_~5^/z  
O %?d0K  
template < typename Ret > W4o$J4IX{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0*}%v:uN9  
  { k874tD  
typedef Ret result_type; x6={)tj  
} ; tgB\;nbB  
对于单参数函数的版本: [agp06 $D?  
Q7@.WG5  
template < typename Ret, typename V1 > o$+"{3svw?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x*2'I  
  { !/Wp0E'A  
typedef Ret result_type; or{X{_X7  
} ; %>Y86>mVz  
对于双参数函数的版本: ]S#m o  
h#!u"'JW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E;Sb e9]   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vTY+J$N__  
  { ffqz :6  
typedef Ret result_type; .,5N/p"aV  
} ; QvN=<V  
等等。。。 W_ hckq.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy # ^~[\8v>  
N++jI(  
template < typename Func > P(#by{s  
struct func_return 7Ta",S@m  
  { 8rx"D`{|  
template < typename T > 3>t^Xu~  
  struct result_1 ME%W,B.|"s  
  { jk'.Gz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :;(zA_-  
} ; 251^>x.R  
DYKJVn7w  
template < typename T1, typename T2 > 'Bv)UfZ  
  struct result_2 \E3e vU  
  { !9knF t43  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O>j_xW]V  
} ; kLw07&H  
} ; WfDpeXdO  
J` J^C  
kt*""&R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LCMCpEtY*K  
3A(sT}  
template < typename Func, typename aPicker > aOH$}QnS  
class binder_1 Eu^? e  
  { {Bb:S"7NX  
Func fn; vhQIkB8  
aPicker pk; SsE8;IGH  
public : 39(]UO6^;  
"\9!9U#!  
template < typename T > d!i#@XZ^  
  struct result_1 vS{zLXg  
  { [j]3='2}G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v8>?,N#  
} ; ~\^h;A'3  
r- ];@  
template < typename T1, typename T2 > VaIFE~>E&  
  struct result_2 6cV -iDOH  
  { DcQ[zdEz+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6eNo}Tos9  
} ; "=S< xT+  
= UT^5cl(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (ugB3o  
4G4[IA u_  
template < typename T > lnk`D(>W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 0fsVwE2  
  { NBUSr}8|  
  return fn(pk(t)); g5 J[ut  
} 3. kP,  
template < typename T1, typename T2 > gfPht 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -!k$ Z  
  { g{}{gBplnl  
  return fn(pk(t1, t2)); DKG%z~R*  
} ?{OB+f}Mo  
} ; A@kp` -  
u ::2c  
"XEK oeG{  
一目了然不是么? 1UHStR  
最后实现bind 61W ms@D%  
?x|8"*N  
EN =oA P  
template < typename Func, typename aPicker > mrzrQ@sN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8Q%rBl.  
  { g0P^O@8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;;9W/m~]  
} Ie[8Iot?bn  
tCJ+OU5/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4\.1phe$a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4nfpPN t  
9bL`0L  
十一. phoenix /"Bm1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j}2,|9ne  
~ "^]\3#  
for_each(v.begin(), v.end(), 5f:Mb|. ?  
( }CiB+  
do_ me+F0:L  
[ y3]7^+k  
  cout << _1 <<   " , " 43"` gF]  
] @o[C Xrz  
.while_( -- _1), /a?*Ap5"  
cout << var( " \n " ) l 4zl|6%  
) c3X'Sv  
); yj6o533o  
0<8p G:BQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +$hqwNh@Z@  
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;i4::A\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bF#*cH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $rAHtr  
XQW+6LEQ  
XF`,mV4  
template < typename Cond, typename Actor > 7g}lg8M  
class do_while '8Q:}{  
  { 1kG{z;9  
Cond cd; jb!R  
Actor act; 6[dLj9 G%  
public : Q]Ymv:M,  
template < typename T > 0wx lsny?  
  struct result_1 k}5Sz  
  { ]"jJgO^  
  typedef int result_type; r+}5;fQJ  
} ; n( |~z   
8| 6:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yA8e"$  
/.'tfy $  
template < typename T > s<i& q {r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BM(8+Wj  
  { ]}3AP!:  
  do zHI_U\"8D  
    { %6\e_y%  
  act(t); BI'}  
  } `uO(#au,U  
  while (cd(t)); G8w<^z>pTg  
  return   0 ; O>Vb7`z0<  
} \"]vSx>  
} ; S1iF1X(+?X  
pZS0;T]W,  
ZeUA  e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 03WLVP@  
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。 ewNzRH,b  
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。 ]wH,534  
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。 2VrO8q(  
下面就是产生这个functor的类: Op&i6V}<s  
h&$7^P  
td:GZ %  
template < typename Actor > kEH(\3,l  
class do_while_actor h|=<I)}z  
  { j4ARGkK5B  
Actor act; qUH02" z@9  
public : YEL, TU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PdUlwT? 8C  
:x36^{7  
template < typename Cond >  p)5j~Nl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ow0-}Im~  
} ; Zc_%hQf2A  
i8F^ N=  
^xW u7q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 aZ[ aZU  
最后,是那个do_ 1:7 uS.  
+d7sy0  
n+C]&6-b  
class do_while_invoker qSB]Zm<  
  { HLL[r0P`F  
public : 'y(;:Kc  
template < typename Actor > ea"!:cL(g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o"^+i#H!  
  { b51{sL  
  return do_while_actor < Actor > (act);  V Ae@P  
} q .[hwm  
} do_; %^e~;i=2  
-dCM eC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 334UMH__  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y\=(;]S'  
最后来说说怎么处理break和continue ' }G! D  
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。 W'3&\}  
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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