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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +_|M*%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;Z-xum{  
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, ^:5 ;H=.  
T;w%-k\<r  
_}:9ic]e  
K||9m+  
  class filler H2 5Mx>|d  
  { [?r`8K2!,  
public : =>-:o:Cu{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Lfx&DK !  
} ; v*7}ux8  
B_i@D?bTD  
_Ft4F`pM  
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: tu#VZAPW@  
r"x|]nvg^  
}_u1'  
/zMiy?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8G`fSac`  
zGHP{a1O7  
*>h"}e41  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v3x_8n$C9  
"X4OUk  
L (XGD  
0(VAmb%{  
二. 战前分析 ~Os"dAgZFY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -'QvUHL|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 75v 5/5zRn  
7pH(_-TF  
bccJVwXv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UX}ZE.cV  
  /* --------------------------------------------- */ coT|t T  
vector < int *> vp( 10 ); *kY\,r&!P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .xS3,O_[  
/* --------------------------------------------- */ 7dyGC:YuTL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8VQJUwf;  
/* --------------------------------------------- */ vQ>x5\r5O_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5+].$  
  /* --------------------------------------------- */ G7yCGT)vQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mYJ%gdTpo  
/* --------------------------------------------- */ f=]+\0MQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0ubT/  
#|k;nFJ  
A&*lb7X  
(Gr8JpV  
看了之后,我们可以思考一些问题: j|gQe .,1  
1._1, _2是什么? hNgbHzW  
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。 ,l^; ZE  
2._1 = 1是在做什么? xy)Y)yp  
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。 jq:FDyOAW  
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。 2a8ZU{wjn  
{G&*\5W  
~XQj0'  
三. 动工 NBEcx>pma  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N7Vv"o  
c,pR+DP  
3>Y G  
)w(-Xc?P  
template < typename T > Kq#\P  
class assignment (jd)sf6Tj[  
  { !2R~/Rg  
T value; rOQ@(aUAZ  
public : EvSo|}JA[  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;#$ 67G$  
template < typename T2 > nJ'FH['  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1Z%^U ?  
} ; s ;EwAd(  
Xu\FcQ{  
8oiO:lyLSt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *"Yz"PK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *'4+kj7>  
y|X</3w  
"#1KO1@G  
v zgR3r  
  class holder Br^4N9  
  { h&@ A'om~  
public : HwfBbWHr'  
template < typename T > le60b@2G0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VqGmZ|+8  
  { g(Q)fw  
  return assignment < T > (t); <%w)EQf4m  
} Y3@\uM`2#  
} ; DP{kin"4I  
4UwXrEQp  
Wy1#K)LRb  
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: "Kky|(EQ$$  
I~Y1DP)R  
  static holder _1; 7^1yZ1(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \yt-_W=[  
E57:ap)/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U8TH}9Q  
而不用手动写一个函数对象。 vEQw`OC  
Y'K+O  
 dxHKXw  
^6R Sbi\  
四. 问题分析 (=#[om( A  
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。 *Iy5 V7`KU  
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。 Su" 9`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZqT8G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 | e{F;8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >f)/z$ qn  
<X@XbM  
五. 问题1:一致性 ]?KTw8j}  
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?| Jv_KZDOdk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #?=?<"*j  
Dxp8^VL  
struct holder f3_-{<FZ  
  { %#5\^4$z|N  
  // (4:&tm/;  
  template < typename T > 7oUecyoj  
T &   operator ()( const T & r) const 4}0DEH.Vx  
  { bEO\oS  
  return (T & )r; Ek'~i  
} 4wLN#dpeEy  
} ; KmF" Ccc  
q{4W@Um-  
这样的话assignment也必须相应改动: VN3"$@-POK  
`Wc"Ix0  
template < typename Left, typename Right > Ug :3)q[O  
class assignment M$Sq3m`{!  
  { GjVq"S  
Left l; g2?kC^=z=  
Right r; Ih Yso7g  
public : 0)<\jo1 F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #kGgz O  
template < typename T2 > Kjw==5)}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~7CQw^"R@  
} ; ub/Z'!  
,=TY:U;?  
同时,holder的operator=也需要改动: 2EO WbN}M  
4KbOyTQ  
template < typename T > s R~D3-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tO?NbWcp  
  { XK*55W &og  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1gK<dg  
} ]81t~t9LQ  
sxG8 jD  
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。 &^q!,7.J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ig-V^P  
$ ,:3I*}be  
return l(rhs) = r; ~wejy3|@0  
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。 o*]Tqx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z--A:D>  
Fx@ovI- 5  
template < typename Tp > g4eEkG`XTS  
class constant_t 3t4i2]  
  { X mmb^2I  
  const Tp t; xYmh{Vc8  
public : V yOuw9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ul@swp  
template < typename T > Ee~<PDzB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^uWPbW&/q  
  { @p$Nw.{'  
  return t; lmGVSdo   
} lRk)  
} ; .8 GX8[t  
v3*y43  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B|f =hlY  
下面就可以修改holder的operator=了 4Eri]O Ri  
$yn7XonS  
template < typename T > pftnF OLO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S^8C\ E  
  { '!hA!eo>J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Sux/='  
} W>E/LBpE4  
H1t`fyri2  
同时也要修改assignment的operator() |#b]e|aP  
,J$XVvwxF  
template < typename T2 > 7Mj:bm&9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,<CFjtelO  
现在代码看起来就很一致了。 sBq-"YcjR  
4\_~B{kzZ  
六. 问题2:链式操作 sk%Xf,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q+Ec|Xd e  
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。 /&i6vWMhP  
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。 mEZHrr J  
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。 !,cL c}a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d:vuRK4+  
o#Viz:  
template < typename T > Oxp!G7qfo  
struct result_1 w paI}H#  
  { yg^ 4<A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `DFo:w!k  
} ; 1RgERj  
5$?)f&M  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: J*Q+$Ai~  
_2a)b(<tF  
template < typename T > )z_5I (?&  
struct   ref Be~ '@  
  { dJ 9v/k_  
typedef T & reference; W]oILL"d  
} ; wVmQE  
template < typename T > @$|8zPs  
struct   ref < T &> 96d&vm~m1  
  { ]~@uStHn  
typedef T & reference; xFzaVjjP  
} ; m ##_U9O  
JKF/z@Vbe\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [9;[g~;E%m  
)tv~N7  
template < typename T > 0B]c`$"aD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .O&[9`"'  
  { DP.Y <V)B  
  return l(t) = r(t); ;w<r/dK   
} A D%9;KQ8  
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。 9]^q!~u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }a"koL  
C*stj  
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 )E*-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H-qbgd6&>R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fP/;t61Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~[Z(6yX  
最后的布局是: {yFMY?6rf  
                Add c{3P|O&.  
              /   \ i3vg7V.  
            Divide   5 ?P;=_~X  
            /   \ @ek8t2??x  
          _1     3 2Mu3] 2>  
似乎一切都解决了?不。 tkP& =$  
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。 >-j( [%  
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。 `4,]Mr1b  
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: 5Y>fVq{U?;  
G6bvV*TRi  
template < typename Right > #G\Ae:O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ie}7#>S  
Right & rt) const ~g}blv0q+B  
  { (@NW2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0v|qP  
} i(YR-vYK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EY@KWs3"H  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 fS3%  
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。 kbSl.V%)  
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。  ]l}bk]  
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。 _^D-nk?  
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? #V.u[:mO  
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: [W99}bi$  
P! P` MX  
template < class Action > c~= {A  
class picker : public Action mr,G H x  
  { t$PJ*F67M  
public : lNMJcl3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \[ W`hhJ  
  // all the operator overloaded 65GC7 >[  
} ; PHMp, z8  
P]7s1kgaS  
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。 L i+|%a  
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: 9hgIQl  
@h\i<sh!^  
template < typename Right > }tJMnq/m($  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]d*O>Pm  
  { c^R "g)gr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pr,C)uch  
} PiLLUyQx  
b/4gs62{k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0 ke1KKy/d  
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。 fO83 7  
Q'[~$~&`  
template < typename T >   struct picker_maker '.e 5Ku  
  { }mS Q!"f:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3*R(&O6}  
} ; iig&O(,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OA7=kH@3c  
  { wKJK!P  
typedef picker < T > result; M#yUdl7d  
} ; NJKk\RM@7  
Lve$H(GHT  
下面总的结构就有了: 1(kd3 qX  
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。 3]>YBbXvE  
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。 P.~sNd oJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z u1gP/  
至此链式操作完美实现。 V{{UsEVO  
II.Wa&w}  
M+4S>Sjw  
七. 问题3 th=45y"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。 :0Fwaw9PH"  
aX~' gq>  
template < typename T1, typename T2 > "?YpF2pD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *}LQZFrnX  
  { C |rl",&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }Ub "Vb  
} &0mhO+g   
T{T> S%17~  
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: &HJ~\6r\  
) |hHbD^V  
template < typename T1, typename T2 > E} ]SGU"  
struct result_2 v=H!Y";  
  { 7p18;Z+6>X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _"'-f l98*  
} ; 6.4,Qae9E  
w2tkJcQ3  
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? YGLR%PYv"  
这个差事就留给了holder自己。 F#{ PJ#  
    q5w)i  
/zV0kW>N  
template < int Order > QpifO  
class holder; y] ~X{v  
template <> (yz8}L3  
class holder < 1 > Jaf=qwZ/`  
  { zdDJcdbGd1  
public : K9Pw10g'  
template < typename T > UmQ'=@^kR  
  struct result_1 c>Ljv('bj  
  { SiJX5ydz  
  typedef T & result; ;Y16I#?;Kh  
} ; '?!2h'  
template < typename T1, typename T2 > ;D<rGkry  
  struct result_2 Eb9M;u  
  { 7h/{F({r=  
  typedef T1 & result; ZZ6F0FLXJ  
} ; dkbKnY&  
template < typename T > YJwz*@l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FkT % -I  
  { Xq%!(YD|  
  return (T & )r; ?|Mmz@  
} ~9ILN~91  
template < typename T1, typename T2 > RwwX;I"o%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S[M\com'  
  { 1vxh3KS.  
  return (T1 & )r1; /7zy5  
} R:JS)>B  
} ; Ljxn}):[  
Afa{f}st  
template <> P^LOrLmo8  
class holder < 2 > PZl(S}VY  
  { Qs{Qg<}  
public : UoxF00H@!  
template < typename T > zR3Z(^]v  
  struct result_1 `0Q:d'  
  { jW",'1h<n  
  typedef T & result; 9Au+mIN  
} ; _>:g&pS/  
template < typename T1, typename T2 > 4%j&]PASa1  
  struct result_2 vR~*r6hX8  
  { _?_Svx2  
  typedef T2 & result; #(*WxVE  
} ; Fk(0q/b  
template < typename T > h?YjG^'9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ddHIP`wb  
  { k*c:%vC!  
  return (T & )r; @4B2O"z`  
} )3B5"b,  
template < typename T1, typename T2 > |_2ANWHz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3]Lk}0atpL  
  { 8h20*@wSN  
  return (T2 & )r2; t1Khf  
} e#HP+b$  
} ; khv!\^&DD  
(Fgt#H(B  
\ bT]?.si  
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> >。 |f?C*t',  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BtHvfoT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '/ &"  
LMG\jc?,  
return l(i, j) = r(i, j); \]ODpi 2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )#ujF~w>  
WNYLQ=;  
  return ( int & )i; #Aanv  
  return ( int & )j; wbS++cF<  
最后执行i = j; t+(CAP|,  
可见,参数被正确的选择了。 }t-r:R$,  
"\=_- `  
%-'U9e KN  
(P>vI'  
6~/H#8Kdn  
八. 中期总结 e#OU {2X  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: G<dXJ ]\\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )w` Nkx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X0$_KPn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BmJ?VJ}Y  
L wu;y@[  
Q8~pIv  
4#YklVm  
DJW1kR  
r4lG 5dV  
九. 简化 5nn*)vK {  
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。 M#>GU<4"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KE3v3g<  
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: gPi_+-@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _# F'rl6'  
  +-*/&|^等 3*TS 4xX  
2. 返回引用。 *3K"Kc2  
  =,各种复合赋值等 [Bh]\I'  
3. 返回固定类型。 t}FMBG o[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yW&i Uh=0  
4. 原样返回。 >dl!Ep  
  operator, E)E!  
5. 返回解引用的类型。 mC7Y *  
  operator*(单目) <Gw<(M  
6. 返回地址。 e`rY]X  
  operator&(单目) hF1/=;>  
7. 下表访问返回类型。 7a<qP=J  
  operator[] ("oA{:@d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `IoX'|C[h  
  operator<<和operator>> A!kyga6F5  
Td >k \<  
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。 "p{ '984r<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bH{aI:9Fb  
\PONaRK|[z  
template < typename Left > 9-^p23.@[j  
struct value_return @7=D]yu  
  { b9N4Gr  
template < typename T > ^!qmlx*  
  struct result_1 S\ZAcz4  
  { n:D*r$ C|p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iL, XBoE  
} ; RX1{?*r]Z  
$rEd5W&d!  
template < typename T1, typename T2 > &^_(xgJL  
  struct result_2 03o3[g?  
  { !y`e,(E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^BX@0"&-  
} ; ;NeP&)Td  
} ; *"\Q ~#W  
He!!oKK>  
d 6EY'*0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %},G(>  
X^5"7phI@  
下面我们来剥离functor中的operator() :(`>bY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \ZRoTh  
;x^,t@ xge  
return l(t) op r(t) !nq\x8nU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gj,J3x4TK/  
return op l(t) :5{@*  
return op l(t1, t2) ';, Bn9rv  
return l(t) op Te}yQ=+  
return l(t1, t2) op @a\SR'8  
return l(t)[r(t)] xPup?oP >  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TrU@mYnE  
 MK"  
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: Bq]O &>\hX  
单目: return f(l(t), r(t)); s@LNQ|'kO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X,+}syK  
双目: return f(l(t)); F ^t?*   
return f(l(t1, t2)); !muYn-4M  
下面就是f的实现,以operator/为例 $3.vVnc  
m2CWQ[u  
struct meta_divide  'Q>z**  
  { i:M*L< +  
template < typename T1, typename T2 > kdh9ftm*\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qmeml_(W  
  { .l=*R7~EU  
  return t1 / t2; J%:/<uCmZ  
} G+ v, Hi1  
} ; a@y5JxFAy  
_G[I2]  
这个工作可以让宏来做: w<e;rKr   
$7&l6~sMQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C%_  
template < typename T1, typename T2 > \ _*ou o<x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p?$G>nkdq  
以后可以直接用 A1QI4.K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MJKl]&  
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 )6:]o&bZ  
(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。。。) Cz@FZb8  
2\63&C^  
M"5!s,  
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 (vAv^A*i}  
:{b6M/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gJ5wAK+?  
class unary_op : public Rettype fb"J Bc}X  
  { 8| e$  
    Left l; g"]<J &  
public : .pIR/2U\F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mvTyx7 h=  
z/0yO@_D/q  
template < typename T > S -6"f /  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J[!x%8m  
      { U8K &Q4^  
      return FuncType::execute(l(t)); BLwfm+ m"  
    } jj3Pf>D+k  
6c2ThtL  
    template < typename T1, typename T2 > }*.:Hv"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G&@-R{i  
      { 0n*rs=\VG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L8:]`M Q0  
    } h7EUIlh"  
} ; EItxRHV5  
B9LSxB  
8K.s@<  
同样还可以申明一个binary_op i0'Xy>l  
f^!11/Wv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MOP]\ypn  
class binary_op : public Rettype |I}A> XG  
  { 0):uF_t<  
    Left l; 3s?v(1 {)  
Right r; v~V;+S=gz  
public : |7QVMFZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lf^5Eo/ 5A  
qSEB}1  
template < typename T > M)"]$TM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GB<R7 J  
      { wi\z>'R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uX<+hG.n}  
    } wTTTrk  
ezcS[r  
    template < typename T1, typename T2 > ?eL='>Ne  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v9E+(4I9_  
      { m\6SG' X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %"l81z  
    } 4ef*9|^x#  
} ; +P [88!  
2f3=?YqD  
ZR/R'prW  
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 W[R]^2QAG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Az9X#h.vf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nU} ~I)@V  
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。 <Zig Co w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DH\wDQ  
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。。。 OlEpid'Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <TI3@9\qXE  
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) 0=OD?48<  
下面是修改过的unary_op M0O>Ljo4RN  
`GvA241  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [urH a  
class unary_op PSW #^o  
  { KU+( YF$1  
Left l; 6RH/V:YY  
  `0yb?Nk `:  
public : 1KW3l<v-6  
U:qF/%w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T|;^.TZ  
|.j^G2x  
template < typename T > /"(b.&  
  struct result_1 G3H#XK D  
  { -&trk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %z1{Kus  
} ; N\_( w:q  
+yth_9  
template < typename T1, typename T2 > m +Y@UgB  
  struct result_2 PPN q:,  
  { DXKyRkn6e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4w@v#H@  
} ; Tc:sldtCk  
%h0D)6 j  
template < typename T1, typename T2 > >[K0=nA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]a)IMIh;  
  { BApa^j\?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *7\W=-  
} h>dxBN  
GXO4x|08F  
template < typename T > LxB&7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7k>zuzRyF  
  { Cq gJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1x { XE*%;  
} Hr8\QgD<4  
9 >%+bA(  
} ; 1sD~7KPg?  
Pfm*<,'x"[  
,`<]>;s  
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 ja?s@Y}-9s  
好啦,现在才真正完美了。 ~+<<bzY  
现在在picker里面就可以这么添加了: THJ 3-Ug  
[ qiOd!  
template < typename Right > oK)[p!D?0{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'X54dXS?l  
  { rrAqI$6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6Hda]y  
} R+s1[Z  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 A$Wx#r7)  
=w6}\ 'X  
=9(tsB gTX  
vuZf#\zh}  
A9t8`|1"%H  
十. bind ~*,Wj?~+7  
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。 (oF-O{  
先来分析一下一段例子 yu=piP  
`T=1<Twc  
J=@xAVBc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Jns/v6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  f -7S:,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y3<b~!f  
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。 zMr&1*CDX  
我们来写个简单的。 Y_+ SA|s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ! j{CuA/  
对于函数对象类的版本: J)#S-ZB+'k  
s0 47"Q  
template < typename Func > P0)AU i  
struct functor_trait N2T&,&, t  
  { 2qlIy  
typedef typename Func::result_type result_type; TywK\hH  
} ; 3+%nn+m  
对于无参数函数的版本: ^( DL+r,  
p=vV4C:  
template < typename Ret > -qfnUh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l77'Lne  
  { ^iuo^2+  
typedef Ret result_type; gX_SKy  
} ; ;5N41_hG  
对于单参数函数的版本: a>w~FUm*  
ncj!KyU  
template < typename Ret, typename V1 > xvB8YW"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :mP9^Do2;  
  { %XR<isn  
typedef Ret result_type; >;7a1+`3  
} ; \+9;!VWhl  
对于双参数函数的版本: k/@Tr :  
:xtT)w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s*.3ZS5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  pr/'J!{^  
  { )T/J  
typedef Ret result_type; 8 ip^]  
} ; >MPa38  
等等。。。 uRpBeH]Z"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6uqUiRs()  
Cg^:jd  
template < typename Func > 5e8xKL  
struct func_return +!><5  
  { _N@(Y:  
template < typename T > xj7vI&u.  
  struct result_1 J)Ol"LXV  
  { fdLBhe#9M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ) $J7sa  
} ; 0#^Bf[Dn  
w&5/Zh[~~L  
template < typename T1, typename T2 > Bq;1^gtpe  
  struct result_2 4kh8W~i;/  
  { >: $"a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 86qcf"?E  
} ; (kY@7)d'e  
} ; d>/Tu_ y  
QXY}STs  
5NFRPGYX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QAUykS8  
^vM_kAr A  
template < typename Func, typename aPicker > *6P'q4 )  
class binder_1 G1[(F`t>  
  { h$/JGm5uDb  
Func fn; s [T{c.F  
aPicker pk; A%n?}  
public : x,uBJ  
abSq2*5K  
template < typename T > 1$(  
  struct result_1 ="2/\*.SL  
  { 0 u2Ny&6w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7>mhK7l  
} ; K_&_z  
XWXr0>!,?  
template < typename T1, typename T2 > C`EY5"N r  
  struct result_2 N iISJWk6'  
  { R\y'_S=#a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s~Gw  
} ; I^:F)a:  
v2=/[E@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s`1^*Dl%+  
>f%,`r  
template < typename T > 3.FR C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qRl/Sl#F  
  { -=sf}4A  
  return fn(pk(t)); Gk 6fO  
} 0 Az/fzJlz  
template < typename T1, typename T2 > ZRP y~wy>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H`5Ct  
  { sZwZWD'  
  return fn(pk(t1, t2)); 70=(. [^+  
} #fj[kq)&S  
} ; 5W{hH\E _5  
tUv3jq)n%  
 Oq}ip  
一目了然不是么? ;AJ< LC  
最后实现bind rei5{PC  
gCL{Cw  
6%UY1Q.?  
template < typename Func, typename aPicker > zb?kpd}r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 506V0]`/  
  { 3(o7co-f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {lMqcK  
} E|{m"RUOy  
Z)5klg$c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m3luhGn  
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。 #// %&k  
1J&#&\,f&  
十一. phoenix Pa[?L:E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: | @ *3^'  
zhjJ>d%w  
for_each(v.begin(), v.end(), u uSHCp  
( v4C3uNW  
do_ :Fnzi0b  
[ kU1 %f o  
  cout << _1 <<   " , " <"A#Eok|4  
] 7PA=)a\  
.while_( -- _1), +[_gyLN<5b  
cout << var( " \n " ) i(P>Y2s  
) { Hr>X  
); R}hlDJ/m-  
U1jSUkqb  
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: Kk`<f d  
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 O"8P#Ed  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Zik m?(J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O/$ v69:  
sSV^5  
<\p&jk?  
template < typename Cond, typename Actor > Txu>/1N,  
class do_while Cc*|Zw  
  { |veBq0U  
Cond cd; %uW<  
Actor act; =O,e97  
public : GajI\_o  
template < typename T > t:disL& !E  
  struct result_1 L PMb0F}"5  
  { [RW, {A  
  typedef int result_type; %![4d;Z%x  
} ; 0O_E\- =  
.C6gl]6y@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #|q;t   
 *6'_5~G  
template < typename T > $:P[v+Uy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x7Eeb!s0f,  
  { 4@gl4&<h  
  do CO7CNN  
    { %$^$'6\77  
  act(t); 7;~ 2e  
  } f&f[La  
  while (cd(t)); 7@3M]5:3g  
  return   0 ; L-SdQTx_  
} lf}?!*V`+  
} ;  POkXd^pI  
E#m76]vkCU  
[]!tT-Gzy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gZ=) qT]Pj  
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。 <x^IwS  
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。 Af$0 o=".  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &MBOAHhze  
下面就是产生这个functor的类: 9  4 "f  
YstXNN4  
^BQ>vI'.4  
template < typename Actor > N <ja6Ac  
class do_while_actor U. NeK{  
  { RiwEuY  
Actor act; dV'6m@C  
public : >I{4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z(#XFXd  
1V#B]x:  
template < typename Cond > \t[ hg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5B_-nYJDt  
} ; !x+MVJ]  
hn*}5!^  
_Jt_2o%G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 # r2$ZCo3o  
最后,是那个do_ x A@|I#  
-<u- +CbuT  
RRK^~JQI.2  
class do_while_invoker KBp!zSl  
  { q_OY sg  
public : 3^uL`ETm@  
template < typename Actor > |E>v~qD8I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;F" kD  
  { ";%e~ =  
  return do_while_actor < Actor > (act); mg/C Ux  
} Ih9ORp7  
} do_; f]O5V$!RuE  
/TR"\xQF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~GsH8yA_P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^^20vwq  
最后来说说怎么处理break和continue k:&?$  
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。 3Y.d&Nz  
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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