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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t1"-3afe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3}*)EC  
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, }GI8p* ]o=  
-7{qTe {  
t)o!OEnE  
g:<2yT  
  class filler 7.U CX"  
  { MG6taOO!  
public : UP]X,H~stU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6+`+$s0  
} ; _=l8e-6r  
whFaL}2C  
12r]"?@|s  
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: |:)UNb?R"O  
1 ? be  
sg0HYb%_E  
1@" L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7HfA{.|m  
L *",4!  
${fJ]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o&WKk5$  
(Klvctoy  
=, kH(rp2  
Z ,4G'[d  
二. 战前分析 bz$)@gLc  
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。 N;N,5rxV  
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 Eci,];S7  
+'aG&^k4  
(b!`klQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mtfEK3?2*  
  /* --------------------------------------------- */ NABVU0}   
vector < int *> vp( 10 ); nz-( 8{ae  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @px 4[  
/* --------------------------------------------- */ wX?< o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &\Kp_AR  
/* --------------------------------------------- */ 3jx5Lou)&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z'/sZ3Q}  
  /* --------------------------------------------- */ Qmbl_#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1=NP=ZB  
/* --------------------------------------------- */ ; (0<5LQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W[ZW=c  
aG&ay3[&  
Mzfuthq=@  
)Pj8{.t4  
看了之后,我们可以思考一些问题: Owt|vceT  
1._1, _2是什么? zNg8Oq&  
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>ygr8+C,  
2._1 = 1是在做什么? [&_c.ti  
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。 #ArMX3^+w7  
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。 (c3%rM m]  
>U4hsr05  
w&U>w@H^  
三. 动工 q2>dPI;3T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ( q8uB  
qC|$0  
6,J:sm\  
$<c;xDO&t  
template < typename T > 1 UyQ``v/  
class assignment 0J \hku\  
  { |-vc/t2k>T  
T value; @-d0 ~.S  
public : )$Tcip`  
assignment( const T & v) : value(v) {} IgxZ_2hO  
template < typename T2 > (A<'{J#5,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (bT3 r_  
} ; -hn~-Sy+  
~]Md*F[4*e  
Aw~N"i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A~Uqw8n$\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i7 *cpNPO  
|~V`Es +j  
'5V#sq;Z  
estDW1i)  
  class holder Qx{[#[Da  
  { uW@o,S0:  
public : w26x)(7  
template < typename T > f*uD9l%/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XwerQwO=  
  { )U$]J*LI  
  return assignment < T > (t); !}[cY76_  
} ~sk{O%OI  
} ; O:^m#:[cE  
qYi<GI*|@  
gr&Rkuyfv  
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: <;T$?J9  
M?yWFqFt9m  
  static holder _1; 0SJ7QRo|K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CHZjK(a  
!"dn!X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9[L@*7A`m  
而不用手动写一个函数对象。 ?M02|8-  
]t'bd <O  
Y$L>tFA  
@1p ,  
四. 问题分析 71$MhPvd<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i*q!|^M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 c2$&pZ M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q%^vx%aL\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MZ/PXY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 74hQ?Atw:  
$AI0&#NM  
五. 问题1:一致性 P@RUopu,i  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lMcSe8LBQa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r]0UF0#  
[u=DAk?8  
struct holder @C}Hx;f6  
  { T-'B-g  
  // 9YtdE*,k  
  template < typename T > Nvef+L,v  
T &   operator ()( const T & r) const 4_A9o9&_Rh  
  { wd=xs7Dz<p  
  return (T & )r; Q<e`0cu|p  
} /nX+*L}d/  
} ; IdvBQ [Gj  
x>$! R\Cj  
这样的话assignment也必须相应改动: $!msav  
REmD*gf  
template < typename Left, typename Right > E\%'/3o  
class assignment OR\-%JX/5  
  { 0lvX,78G;  
Left l; HOb-q|w  
Right r; H=7z d|W  
public : o`@B*, @  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~6hG"t]:  
template < typename T2 > I8 <s4q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ElEa*70~g  
} ; YBX7WZCR  
4cO||OsMU  
同时,holder的operator=也需要改动: CwV1~@{-  
Z_^v#FJ'l  
template < typename T > yL&_>cV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u D.E>.B  
  { ;-G!jWt6Zi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B1&H5gxgN  
} z~g7O4#  
,8F?v~C  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >:ZlYZ6sI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GC3:ZpV`  
kt";Jx  
return l(rhs) = r; l7]$Wc[  
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。 6$'6x2,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Wu 71q=  
OGy/8B2c  
template < typename Tp > p,?8s%  
class constant_t N".-]bB  
  { V zx%N.  
  const Tp t; S*H :/Ip  
public : bW`@9 =E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )-3!-1  
template < typename T > 1m/=MET]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const by {G{M`X  
  { |\/0S  
  return t; zr0_SCh;2  
} 4LU'E%vlC  
} ; ZOFBT(oV  
D&WXa|EOK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z?%j5G=4w  
下面就可以修改holder的operator=了 nI4xK  
_ +,2b:D:  
template < typename T > `9Qr kkG+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FjUp+5  
  { n\2VrUQ)M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cLQvzd:h=  
} /~_Cb= 7  
J! 4l-.-  
同时也要修改assignment的operator() '_n{+eR74  
-5NP@  
template < typename T2 > B[ f{Ys  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B;8YX>r  
现在代码看起来就很一致了。 tUmI#.v   
(BC3[R@/l  
六. 问题2:链式操作 }9=\#Le~\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O_f|R1G5z  
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。 eiZv|?^0  
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。 SnbH`\U"  
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。 ~'WvIA (  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ufdC'2cp8  
Z6&s 6MF  
template < typename T > =+{.I,g}g@  
struct result_1 b`n+[UCPtn  
  { D PnKr/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {uO8VL5+Qx  
} ; 9p!V?cH#8  
XN"V{;OP1  
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: Z'GO p?  
Gvt.m&_  
template < typename T > *seKph+'c  
struct   ref KQ/v](7 7  
  { -A9 !Y{Z  
typedef T & reference; Y*``C):K%  
} ; wLD/#Hfi7  
template < typename T > [;VNuF  
struct   ref < T &> p5C sw5  
  { ^(8 i` `V  
typedef T & reference; &86km FA  
} ; !^ 6x64r  
L{~L6:6An  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tc@U_>{  
9AJ!7J#v"  
template < typename T > gFJ& t^yL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <Ebkb3_  
  { hQBeM7$F_  
  return l(t) = r(t); 0$,Ag;"^?  
}  Be2@9  
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。 Ms(;B*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kq:,}fc;B  
9B'l+nP  
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 b]s=Uv#)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mW 5L;>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ts;W,pgP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UhY )rezh  
最后的布局是: mf@YmKbp  
                Add -3Vx jycY  
              /   \  | qHWM  
            Divide   5 $BE^'5G&4Y  
            /   \  ~u8}s4  
          _1     3 aQN`C {nY  
似乎一切都解决了?不。 #rV=!j||  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @DkPJla&  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ok'0Byo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )1j~(C)E8  
;ijJ%/  
template < typename Right > e=Kv[R'(M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c6s(f  
Right & rt) const c0<Y017sG  
  { `Dh%c%j)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N>Y`>5  
} Dt1{]~30  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f\~e&`PV  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v5w I?HE  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 l4F4o6:]n  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =Gd[Qn83.%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]Nt97eD)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ACl:~7;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \\hZlCV,  
M)EKS  
template < class Action > =Mn! [  
class picker : public Action uh#PZ xnP  
  { P>pkLP} Vo  
public : NfR,m ]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v.6" <nT2  
  // all the operator overloaded  R76'1o  
} ; <$Uj ~jN  
:v{ $]wg  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +@%9pbM"z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V.Xz n  
~JLqx/[|s  
template < typename Right > <mY`<(bc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <?qmB }Y  
  { J-?\,N1R7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &O0+\A9tP  
} z8Dn<h  
!kASEjFz|f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }~QB2&3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 mSw OP  
y13=y}dyDH  
template < typename T >   struct picker_maker l`I]eTo)^  
  { {k?Y :  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f[.hN  
} ; W]2;5 `MM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s7xRry  
  { fwsq:  
typedef picker < T > result; h%=b"x  
} ; xA!o"VZPq7  
Z(as@gj H  
下面总的结构就有了: `t!iknOQ$  
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。 }lpcbm  
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。 niy@'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4#2iL+   
至此链式操作完美实现。 @z/]!n\~  
i6`8yw  
\|62E):i1  
七. 问题3 87<y_P@{  
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。 mnmwO(.  
1v2wP2]|;  
template < typename T1, typename T2 > sgX}`JH?z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <*(~x esPS  
  { p+8]H %  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7vj[ AOq3l  
} RTY$oUqlZ  
o=`9JKB~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ( ?/0$DB  
TdQ^^{SRp  
template < typename T1, typename T2 > r]HLO'<]  
struct result_2 !%s7I ^f*  
  { "apv)xdW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KG3*~G  
} ; =JVRm 2#*  
=dA T^e##  
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? (ZEVbAY?i  
这个差事就留给了holder自己。 |%RFXkHS  
    GU[ Cq=k  
+:'Po.{"  
template < int Order > #[KwR\b{:+  
class holder; t9`NCng 5  
template <> dhVwS$O )  
class holder < 1 > (B$FX<K3  
  { /pk; E$qv  
public : jQ^Ib]"K  
template < typename T > HJcZ~5jf  
  struct result_1 >8 JvnBFx=  
  { Bp/8 >E O`  
  typedef T & result; .ERO*Tj  
} ; "V^jAPDXb  
template < typename T1, typename T2 > %[Ds-my2  
  struct result_2 I^ >zr.z A  
  { &9ZIf#R  
  typedef T1 & result; H~G=0_S  
} ; CqX%V":2  
template < typename T >  aZ0H)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \!^o<$s.G  
  { Aj`4uFhiL  
  return (T & )r;  C|lMXp\*  
} AQV3ZVP  
template < typename T1, typename T2 > ncA2en?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hT]p8m aRZ  
  { >b$<lo  
  return (T1 & )r1; ;< ][upn  
} dY|jV}%T  
} ; hqds T  
eoL)gIM%  
template <> ttKfZ0  
class holder < 2 > hN:Z-el  
  { VuBp$H(U  
public :  mPD'"  
template < typename T > uf>w*[m5  
  struct result_1 @'rO=(-b  
  { % (.PRRI  
  typedef T & result; 3PEs$m9e  
} ; }GC{~ SZ4  
template < typename T1, typename T2 > aLq;a  
  struct result_2 0=5i\*5 p  
  { B~ez>/H^  
  typedef T2 & result; 'H9~rq7  
} ; :Aa^afjJw  
template < typename T > lxz %b C@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nSC>x:jY5/  
  { X@G`AD'.M  
  return (T & )r; Sh*P^i.]+  
} ^\6UTnS.  
template < typename T1, typename T2 > TSk6Q'L\v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l )4OV>  
  { \mDm *UuG  
  return (T2 & )r2; PaZYs~EO  
} gJ7$G3&oZg  
} ; #RD%GLY  
k^]~NP  
;i:7E#@  
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> >。 ' #mC4\<W8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lt4UNJ3w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BxqCV%9o  
xV6j6k  
return l(i, j) = r(i, j); hf-S6PEsM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aF=VJ+5  
[y:LA ~q  
  return ( int & )i; \'KzSkC8  
  return ( int & )j; QezK&iJg  
最后执行i = j; ?l(hS\N,  
可见,参数被正确的选择了。 Q4PXC$u  
KJ~pY<a?  
{HU48v"W  
Cnr48ukq  
TGLXvP& \  
八. 中期总结 re!CF8 q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: QHh#O+by#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AK!G#ug  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S=2,jPX2r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O`=Uq0Vv  
FdqUv% (Em  
k?#6j1pn  
40E[cGz$*  
neBkwXF!  
<*+ MBF  
九. 简化 O?!"15  
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。 %'HUC>ChN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >']H)c'2  
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: 3{l"E(qqZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0{yx*}.  
  +-*/&|^等 ^PI49iB  
2. 返回引用。 9s)oC$\  
  =,各种复合赋值等 `jHGNi  
3. 返回固定类型。 fjFy$NX&>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bsm,lx]bH^  
4. 原样返回。 qrkT7f  
  operator, [ n2udV  
5. 返回解引用的类型。 #o RUH8  
  operator*(单目) Sf8d|R@O  
6. 返回地址。 }NXESZYoi  
  operator&(单目) 2~<0<^j/]  
7. 下表访问返回类型。 {V8Pn2mlo  
  operator[]  #L)rz u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LcXMOT)s  
  operator<<和operator>> 'w2;oO  
kWd'gftQ  
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。 t/Fe"T[,V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UU;:x"4  
z#4g,)ZX  
template < typename Left > 7 'S]  
struct value_return 63HkN4D4  
  { {E/TC%  
template < typename T > kXr%73s  
  struct result_1 GpL#, qYc  
  { E@Fen CF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X d6y7s  
} ; f<wgZM  
n1Jz49[r  
template < typename T1, typename T2 > U6Ak"  
  struct result_2 ThxrhQ q[+  
  { &; \v_5N6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v,&2 !Zv  
} ; sFQ|lU"n  
} ; p2G8 Qls  
.D .Rn/  
l 5FQ!>IM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait umzYJ>2t  
Pcs@`&}7r  
下面我们来剥离functor中的operator() Q-v[O4 y~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lND[anB!  
3p4?-Dd|_$  
return l(t) op r(t) %j@FZ )a[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^&iV%vQ[  
return op l(t) u*{ _WL[(  
return op l(t1, t2) .a*$WGb  
return l(t) op >Il`AR;D  
return l(t1, t2) op 9f\8oJQ  
return l(t)[r(t)] Zi)b<tM q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a"}#HvB+  
AX+d?M  
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: ''uI+>Y  
单目: return f(l(t), r(t)); p/h&_^EXU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~-d.3A $u  
双目: return f(l(t)); iC-ABOOu{l  
return f(l(t1, t2)); 4:$>,D\  
下面就是f的实现,以operator/为例 B! V{.p  
+pvJ?"J  
struct meta_divide M>@R=f  
  { W1 Qc1T8  
template < typename T1, typename T2 > >nQ yF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {M/c!  
  { E,7~kd~y`  
  return t1 / t2; l{9h8]^  
} )_cv}.xe  
} ; $x;h[,y   
$sZHApJV+  
这个工作可以让宏来做: *a!!(cZZ  
dn_OfK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8n5nHne  
template < typename T1, typename T2 > \ aUK4{F ;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tY=%@v'6?  
以后可以直接用  c^s>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,rQ)TT  
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 x-&v|w'  
(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。。。)  2p>SB/  
Y)}%SP>,  
+o]BjgG  
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 Aw;vg/#~md  
'V#ew\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N?0y<S ?!  
class unary_op : public Rettype :-La $I>  
  { fhKiG%i'l  
    Left l; .To:tN#  
public : <C;> $kX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sdYj'e:N  
e oSM@Isu  
template < typename T > |SKG4_wGe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z\>X[yNpA  
      { J"/z?!)IB  
      return FuncType::execute(l(t)); mo[<4U ks  
    } 2F @)nh  
xc.D!Iav  
    template < typename T1, typename T2 > 9ox|.68q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '%C.([  
      { [P=[hj;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o!`O i5  
    } ><Z3<7K9  
} ; FK# E7 K  
H~ n~5 sF"  
D1~x  
同样还可以申明一个binary_op aGb. Lh9  
~h0BT(p/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ([b!$o<v  
class binary_op : public Rettype y*h1W4:^-  
  { V9u\;5oL  
    Left l; 9zYiG3 d  
Right r; NjN?RB/5  
public : L8wcH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @[tV_Z%,b  
8sIA;r%S  
template < typename T > AAq=,=:R<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wZ8 MhE  
      { kN |5 J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]/Yy-T#@  
    } dyiEK)$h  
"C.7;Rvkp>  
    template < typename T1, typename T2 > [Am`5&J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |( 9#vt#  
      { )S};k=kG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jS3(>  
    } F] ?@X  
} ; SiqX1P  
}BdVD t  
dIpW!Pj^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8+ F}`lLA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D`:d'ow~KQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uO@3vY',n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 D&l ,SD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UlNfI}#X  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U5CPkH1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ldhk^/+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1Uemsx%'k  
下面是修改过的unary_op 0T#xM(q[K  
HXfXb ^~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 51G=RYay9  
class unary_op I+"?,Ej$K  
  { [Z5[~gP3  
Left l; guOSO@  
  -}X?2Q  
public : @>fO;*  
sCtw30BL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7e c0Xh1  
p/k<wCm6  
template < typename T > / $9 :L  
  struct result_1 ^+%tlX_+.  
  { f-3'D-{EKt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Cb{A:\>Q{  
} ; $HBT%g@UN  
juMxl  
template < typename T1, typename T2 > ]oeuIRyQ  
  struct result_2 J, 0pe\5  
  { @>G&7r:U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o"#TZB+k  
} ; }B=qH7u.K  
YWRE&MQ_  
template < typename T1, typename T2 > w=D%D8 r2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UV']NH h  
  { _2m[(P9d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O}MZ-/z=o~  
} xY2}Wr j,  
Ni!;-,H+E  
template < typename T > | 7 m5P@X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _}zo /kDA  
  { z$c&=Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); gX$0[ sIS.  
} p,w|=@=  
w53z*l>ek  
} ; }F{C= l2  
G(As%r]  
GG_^K#*  
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 "*w)puD  
好啦,现在才真正完美了。 j,=*WG  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?""\  
F_nZvv[H?  
template < typename Right > t=Z&eKDC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T9z4W]T  
  { x2C/L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =t3vbV  
} N.0HfYf  
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。 Ht|",1yr+  
$N;"}G z  
$5lW)q A  
g\o{}Q%X  
)W8L91-  
十. bind @7@e`b?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 W$" Y%^L  
先来分析一下一段例子 h L]8e>a?  
z;dcAdz9  
k,,!P""  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3(!/["@7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IXZ(]&we  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z|ZBKcmg  
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。 XogvtK*  
我们来写个简单的。 :[Qp2Gg O\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R}DX(T,K  
对于函数对象类的版本: x.b; +p}=  
$ViojW>  
template < typename Func > 4}Q O!(  
struct functor_trait '7xxCj/*  
  { +_qh)HX  
typedef typename Func::result_type result_type; H\^VqNK"  
} ; ?R;nL{  
对于无参数函数的版本: 3sZ,|,ueD  
uAu( +zV2  
template < typename Ret > g/IH|Z=A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w]};0v&\~s  
  { I*D<J$ 9N  
typedef Ret result_type; ;>9OgO  
} ; ^^G-kg  
对于单参数函数的版本: .OmQ'  
?k{|Lk  
template < typename Ret, typename V1 > n{dP@_>WS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [ULwzjss#L  
  { 8f?rEI\0GD  
typedef Ret result_type; m@ i2#  
} ; hPa n  
对于双参数函数的版本: 0VzXDb>`  
nQ5N=l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7p)N_cJD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aZ`<PdA  
  { Z^s+vi  
typedef Ret result_type; 3->,So0Y  
} ; y7/PDB\he  
等等。。。 }0QN[$H!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k/G7.)C  
NEA_Plt  
template < typename Func > [%)@|^hw91  
struct func_return * [tc  
  { 6|,e%  
template < typename T > <tFSF%vG=  
  struct result_1 um;:fT+  
  { >SvDgeg_7f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }6).|^]\'  
} ; np\st7&f6  
dCE\^q[{  
template < typename T1, typename T2 > bA}Z0a  
  struct result_2 rO0ZtC{K  
  { 'WK;$XQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bc@30KiQ ^  
} ;  ]nUR;8  
} ; cTM$ZNin  
zI:(33)  
eUt=n)*`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 );nz4/V  
UP\C"\  
template < typename Func, typename aPicker > OU!nN>ln  
class binder_1 f`9JE8  
  { ,j y<o+!  
Func fn; M;*$gV<x  
aPicker pk; GuT6K}~|D  
public : X~lZOVmS  
#e/2C  
template < typename T > ^|#>zCt^  
  struct result_1 S?L#N  
  { Go1(@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eJ)1K  
} ; RU0i#suiz  
YZ+>\ x  
template < typename T1, typename T2 > F;u7A]H^  
  struct result_2 &y7 0  
  { L\YKdUL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G$C }?"l  
} ; ;7rd;zJ  
4QE=f(u;h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7{pIPmJ  
'w(y J  
template < typename T > }f#_4ACaD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L}$z/jo  
  { zOB !(R  
  return fn(pk(t)); }X]\VSF{  
} Kq&qE>Ju  
template < typename T1, typename T2 > Pt)S;6j   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~wOTjz  
  { ["a"x>X&  
  return fn(pk(t1, t2)); (s s3A9tG  
} :\b|dvI<  
} ; 6PU/{c  
d ;^  
Sh&iQ_vq  
一目了然不是么? &~ *.CQa  
最后实现bind k#C f})  
GAw(mH*  
U&P{?>{u  
template < typename Func, typename aPicker > 1a$IrQE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *YtB )6j  
  { Q(Gyq:L=>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ([R")~`(l2  
} _({@B`N}  
$W&:(&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zBY~lNB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t<638`{kk  
?^9BMQ+  
十一. phoenix R4{-Qv#8 q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XWUP=D~  
*0y{ ~@  
for_each(v.begin(), v.end(), 19Ww3P vQ;  
( 6)}B"Qd  
do_ LL(|$}yW  
[ ZyI$M3{J  
  cout << _1 <<   " , " F2;:vTA>  
] eY,O@'"8`  
.while_( -- _1), |0sPka/u16  
cout << var( " \n " ) #G#g|x*V  
) M0L&~p_F  
); %2"J:0j  
8#X_#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: PLA#!$c7q  
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 _c2WqQ-05  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `G!M>h@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JoZ(_Jh%m  
*fnvZw?  
 $dQIs:  
template < typename Cond, typename Actor > mR% FqaN_  
class do_while }D*yr3b  
  { <*(^{a. O  
Cond cd; :,S98z#  
Actor act; z.oU4c  
public : .[:VSM7T  
template < typename T > Pbn!KX~F~  
  struct result_1 W:`#% :C  
  { w0w1PE-V=  
  typedef int result_type; vXv;1T  
} ; [AS}RV  
wL}l`fRB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kn"q:aD  
XNehPZYS  
template < typename T > C <B<o[:H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $,fy$ Qk,S  
  { Xg7|JS!  
  do 6N~q`;p0  
    { AjkW0FB:1  
  act(t); V'DA[{\*  
  } 9Uf j  
  while (cd(t)); +f|BiW  
  return   0 ; YKZa$@fA?  
} @1-F^G%p8  
} ; ;_O)p,p  
(JUZCP/\  
Y32 "N[yw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R=]d%L8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 x Q4%e[/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 u92^(|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xSMt*]=9  
下面就是产生这个functor的类: 5/MKzoB  
"=1;0uy]  
ABh&X+YD  
template < typename Actor > !w39FfU{  
class do_while_actor  :A1:  
  { r(h`XMsU  
Actor act; aEt/NwgiQ  
public : 5jB* fIz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UUc8*yU)  
?jx1R^  
template < typename Cond > p-GAe,2q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T;5r{{  
} ; )%d*3\Tsd  
ntVS:F  
vBcq_sbo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Pe;Y1Qq>>  
最后,是那个do_ 3qL>-%):*  
vy9 w$ls  
jszK7$]^  
class do_while_invoker -n80 &  
  { m908jI_So  
public : r!PpUwod  
template < typename Actor > ^T::-pN*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iBTYY{-wF  
  { S! v(+|  
  return do_while_actor < Actor > (act); <{5EdX  
} _Q[$CcDEE  
} do_; qOih`dla  
ar9]"s+'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;r[@v347  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HlvuW(,x=  
最后来说说怎么处理break和continue RTh`ENCKR  
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。 <r#eL39I  
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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