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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda we4e>)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 izebQVQO*  
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, y"#o9"&>&  
_k\*4K8L  
-7fsfcGM$  
/+1+6MqRn*  
  class filler p(8H[L4Y  
  { R(74Px,/  
public : >)=FS.?]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t4GG@`  
} ; MRxzOs  
WogJ~N,d53  
\zR@FOl`q  
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: jmxjiJKP  
w=vK{h#8  
%{!*)V\  
\sEq r)\k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SQDllG84E  
jutEb@nog  
c/DB"_}!a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0.'$U}#b  
z2vrV?:  
|a%&7-;   
TppR \[4]  
二. 战前分析 {" woBOaA  
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;#Z,  
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 jAB~XaT,  
Wz)s#  
{u{n b3/jl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %D< =6suW  
  /* --------------------------------------------- */ 1Jg&L~Ws"  
vector < int *> vp( 10 ); F.i*'x0u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [G>8N5@*  
/* --------------------------------------------- */ %JeT,{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g VX  
/* --------------------------------------------- */ es 8%JTi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Eyv%"+>  
  /* --------------------------------------------- */ sgu#`@o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |=fa`8m G  
/* --------------------------------------------- */ Jte:U*2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4/vQ/>c2j  
s_S[iW`l=  
Vr@I9W;D#  
\B/ +.\  
看了之后,我们可以思考一些问题: VRQ'sn@  
1._1, _2是什么? [0<N[KZ)  
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。 T}d% XMXq  
2._1 = 1是在做什么? %$}aWzQxll  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 A:Pp;9wl  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #\3(rzQVO  
8;K'77h  
&o%IKB@  
三. 动工 j;6kN-jx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L}Nc kL  
luXcr H+w  
70hm9b-   
04g=bJ  
template < typename T > Kq& b1x  
class assignment (Qq;ySZ#  
  { %ub\+~  
T value; f|Dq#(^\  
public : HjCcfOej  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8WU_d`DF  
template < typename T2 > V| 9<*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D32~>J.F  
} ; ]yI~S(  
:Rl*64}  
zt,pV \|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Af y\:&j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F|9:$Jpw!  
Iow45R~]  
h[H FZv~{  
}\Kki  
  class holder 0*$?=E  
  { BN\Y N  
public : L-SWs8  
template < typename T > DvL/xlN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QE8;Jk-  
  { p+6L qk<  
  return assignment < T > (t); BO]}E:C9  
} e+416 ~X v  
} ; X'[93 C|K  
-aj) _.d  
3s25Rps  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: fbv%&z  
\ k&(D*u  
  static holder _1; o+-G@ 16  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Nr6[w|Tzd  
~t0\Q; @($  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *F[;D7sZ~  
而不用手动写一个函数对象。 Ek#?B6s  
Qmbl_#  
hf#[Vns  
LYM(eK5V  
四. 问题分析  3"B$M  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]CL t Km  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 XNZW J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #i6ZY^+ee  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Iq/V[v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *Y"j 0Yob  
AE?G+:B  
五. 问题1:一致性 2$S^3$k'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| bSbUf%LKt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a[).'$S}'  
aJ;6!WFW  
struct holder 1uz7E  
  { ZV,1IaO  
  // %v)m&VUi%  
  template < typename T > Fke_ms=I^  
T &   operator ()( const T & r) const g+ZQ6Hz  
  { 4\Nt"#U)g  
  return (T & )r; ^j-w^)@T  
} #}y(D{zc  
} ; P/9iB/  
)TH~Tq:  
这样的话assignment也必须相应改动: h 7x_VO  
6xfG`7Az  
template < typename Left, typename Right > "V7 SB   
class assignment B`I9  
  { >S]_{pb  
Left l; d]bM,`K* 6  
Right r; H6fR6Kr4j  
public : )cF1?2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7"|j.Yq$H{  
template < typename T2 > J|Af`HJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =A yDVWpE  
} ; 335\0~;3  
]Sl]G6#Iwv  
同时,holder的operator=也需要改动: IJnh@?BC  
+xGz~~iNh  
template < typename T > 4=b{k,kzgA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V( /=0H/ F  
  { 4pkTOQq_tQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P. V #  
} qjc8$#zXS  
qYi<GI*|@  
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。 ,?zIt6Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -( d,AX  
"M`ehgCBr  
return l(rhs) = r; 0SJ7QRo|K  
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。 d7O\p(M1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !Eof7LUE  
<kY ||  
template < typename Tp > ]t'bd <O  
class constant_t Y$L>tFA  
  { @1p ,  
  const Tp t; ,vN0Jpf}\8  
public : \q |n0>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @qGg=)T  
template < typename T > vWM'}(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {1jywb }  
  { #c2InwZV  
  return t; s3., N|  
} L.]mC !  
} ; 9F*],#ng  
|ULwUi-r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1zz.`.R2U  
下面就可以修改holder的operator=了 4h[S`;D0Vf  
RR 8Z 9D;  
template < typename T > Nvef+L,v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4_A9o9&_Rh  
  { `6t3D&.u0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1|PmZPKq9n  
} /nX+*L}d/  
1.5lJ:[G  
同时也要修改assignment的operator() _tGR:E  
N]p|c3D  
template < typename T2 > _:tclBc8R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c= -2c&=&  
现在代码看起来就很一致了。 q|8p4X}/]  
"eH~/6A  
六. 问题2:链式操作 h/CF^0m"!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $_.m<  
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。 CCX!>k]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 a%wK[yVp  
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。 {]a 6o[}u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R+s_uwS  
JKFV7{ %Gl  
template < typename T > rCmxv7" a}  
struct result_1 8J- ;/  
  { !Qg%d&q.Sx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;[_w&"[6a  
} ; )~](qLSl  
K 7x,>  
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: , yC-QFQE  
p2=Sbb  
template < typename T > 1qs~[7{C1  
struct   ref $=97M.E  
  { R.g'&_zx  
typedef T & reference; 3x 9O(;k  
} ; zn4Yo  
template < typename T > t?-7Z6  
struct   ref < T &> P7Th 94  
  { `R}D@  
typedef T & reference; 3xW;qNj:!l  
} ; TwZvz[u  
GQ-o wH]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dwc$?Bg,5  
YLlw:jN  
template < typename T > c-INVA)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t;DZ^Z"{  
  { !d1}IU-h  
  return l(t) = r(t); Q7y6</4f  
} -S=Zsr\  
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。 HA{-XPAWZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _ +,2b:D:  
%Km_Sy[7']  
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 dkV%Pyj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !U"1ZsO)l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (u]ajT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Bc4{$sc"O  
最后的布局是: xNNoB/DR  
                Add uTRa]D_q  
              /   \ M} IRagm  
            Divide   5 6'Sc=;;:  
            /   \ [@}{sH(#Ta  
          _1     3 }lgqRg)F9[  
似乎一切都解决了?不。 X$O,L[] 4  
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。 (BC3[R@/l  
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。 }9=\#Le~\  
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: O_f|R1G5z  
/$hfd?L  
template < typename Right > 9Byk/&$U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z`xz|:D+  
Right & rt) const PL8{|Q  
  { ~'WvIA (  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ufdC'2cp8  
} DytOS}/^9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LnJ/t(KV  
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。 =+{.I,g}g@  
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。 tUq* -9 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。 }6]V*Kn,  
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。 >GiM?*cC  
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? ?6    
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: 9p!V?cH#8  
Tk-PCra  
template < class Action > ?lb1K'(  
class picker : public Action nzDS  
  { G'( %8\  
public : 6|#^4D)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pBt/vSad  
  // all the operator overloaded \n850PS  
} ; $JTy`g0>x  
n@BE*I<"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 oKTIoTb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _QtqQ~f  
-p>KFHj6  
template < typename Right > @+}Q<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /U1GxX:P,  
  { !EM21Sc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ms(;B*  
} kq:,}fc;B  
9B'l+nP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b]s=Uv#)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 mW 5L;>  
w;' F;j~  
template < typename T >   struct picker_maker %_1~z[Dv  
  { /-$`GT?l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j:|60hDz^  
} ; mf@YmKbp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UL[4sv6\9  
  { ~`hI|i<]  
typedef picker < T > result; xP'IyABx  
} ; =rgWO n8  
#'<I!G  
下面总的结构就有了: )+ Wr- Yay  
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。 1l\O9D +$  
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。 %kJ:{J+w]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j&fr4t3  
至此链式操作完美实现。 !{s $V2_  
ue/6DwUv  
@V] Wm1g  
七. 问题3 +M@G 8l  
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。 (eJr-xZ/  
$t 1]w]}d  
template < typename T1, typename T2 > dqUhp_f2qK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F4 Ft~:a  
  { U3lr<(r*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V{Idj\~Jh  
} KN~E9oGs  
1elcP`N1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]qXHalHY  
FTCp3g  
template < typename T1, typename T2 > )gR14a  
struct result_2 Lj(hk @  
  { =Mn! [  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uh#PZ xnP  
} ; P>pkLP} Vo  
NfR,m ]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8+gx?pb  
这个差事就留给了holder自己。 'xStA  
    qvYYKu  
U]hQ#a+  
template < int Order > Ffj:xZ9rk  
class holder; r=L9x/r  
template <> Q(k$HP  
class holder < 1 > wc bs-arH  
  { /GM-#q a  
public : 2y_rsu\  
template < typename T > J~gfMp.  
  struct result_1 D{'Na5(  
  { T,7Y7MzF  
  typedef T & result; lu(G3T8  
} ; G:WMocyXI'  
template < typename T1, typename T2 > ]N=C%#ki!  
  struct result_2 `y YgL@Zt  
  { Oku4EJFJ  
  typedef T1 & result; //ZB B,[@  
} ; GeHDc[7  
template < typename T > >+vWtO 2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?]9uHrdsN}  
  { .[ 1A  
  return (T & )r; Q=PaTh   
} 7U.g4x|<  
template < typename T1, typename T2 >  N%r}0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7=QV^G  
  { D4'XBXmb  
  return (T1 & )r1; Mh+'f 93  
} >j`*-(`2fa  
} ; i;)g0}x`  
0BaL!^>  
template <> "mPa >`?  
class holder < 2 > +o'. !sRH  
  { oSa FmP  
public : {f^30Fw  
template < typename T > Ac7`nvI=  
  struct result_1 "E''ZBLO~  
  { V'K$:9^x[8  
  typedef T & result; P< WD_W  
} ; m]"YR_  
template < typename T1, typename T2 > C4 Wdt  
  struct result_2 3Vw%[+lY9  
  { YSa:"A  
  typedef T2 & result; (6h7'r $  
} ; ,s)~Y p?<  
template < typename T > Q.y KbO<[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2OT6*+D  
  { akCl05YW  
  return (T & )r; Tl%4L % bE  
} nr-mf]W&  
template < typename T1, typename T2 > t9`NCng 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }SN'*w@E  
  { oTa! F;I  
  return (T2 & )r2;  gA[M  
} 4l$8lYi  
} ; ycE<7W  
@nT8[v  
FBY~Z$o0.  
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> >。 l&|{uk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !k s<VJh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vy#c(:UQR  
$`=?Nb@@#  
return l(i, j) = r(i, j); YKx0Zs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;XtDz  
]cA~%$c89s  
  return ( int & )i; I9Sh~vTm=u  
  return ( int & )j; h{JVq72R  
最后执行i = j; ^|K*lI/  
可见,参数被正确的选择了。 S}< <jI-z  
#TSM#Uqe  
a<o0B{7{BM  
y]CJOC)/K  
M^[ jA](a  
八. 中期总结 qt:->yiq+  
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: Wey\GQ`"8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F"F(s!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /Z@.;M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <Q kfvK]Q  
|n|2)hC  
(gmB$pwS  
i,<-+L$z  
U)PumU+z$u  
0Gs]>B4r/  
九. 简化 b gD Dys  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3AL.UBj&}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '9[_ w$~(  
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:  y]+A7|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GbE3 :;JI  
  +-*/&|^等 vOj$-A--qU  
2. 返回引用。 gU%GM  
  =,各种复合赋值等 2?ednMoE  
3. 返回固定类型。 ""a8eB 6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a,E;R$[!  
4. 原样返回。 -)Vj08aP  
  operator, JQ1VCG  
5. 返回解引用的类型。 .) GVb<w  
  operator*(单目) WE"'3u^k  
6. 返回地址。 [5 V  
  operator&(单目) (j /O=$mJ  
7. 下表访问返回类型。 p4Y 9$(X  
  operator[] ,-"]IR!,w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HkN +:  
  operator<<和operator>> BY d3rI  
>6dgf`U  
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。 aF=VJ+5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o MAK[$k;  
=ht@7z8QM  
template < typename Left > EAkP[au.  
struct value_return L!G3u/  
  { Q4PXC$u  
template < typename T > Cf N; `  
  struct result_1 <>Im$N ai  
  { gn%"dfm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; : L>d]Hn  
} ; `otQ'e~+t  
*k}d@j,*"  
template < typename T1, typename T2 > ~h/U ;Da  
  struct result_2 UGMdWq  
  { 0#7 dm9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ex1ecPpN  
} ; LQjqwsuN{  
} ; WDZi @9X_  
]5\vYk  
'yNp J'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >xjy P!bca  
<b\urtoJ  
下面我们来剥离functor中的operator() MI}D%n*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qSd $$L^  
fm* Hk57  
return l(t) op r(t) 'n no)kQ"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;gyE5n-{  
return op l(t) 34=0.{qn  
return op l(t1, t2) D4|_?O3 |m  
return l(t) op WKf~K4BL>  
return l(t1, t2) op -UVWs2W'$  
return l(t)[r(t)] 8\9EDgT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sf8d|R@O  
k.ZfjX"  
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: ^bG!k]U!2  
单目: return f(l(t), r(t)); +9X[gef8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AL0Rn e N  
双目: return f(l(t)); bq O"k t  
return f(l(t1, t2)); 1#(1Bs6X  
下面就是f的实现,以operator/为例 "J#:PfJ%  
-ZB"Yg$l  
struct meta_divide Exr7vL  
  { 7E95"B&w  
template < typename T1, typename T2 > R;o_*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dc)Gk  
  { _+En%p.m  
  return t1 / t2; )R4<* /C:w  
} :m\KQ1sq  
} ; u_B SWhiW  
hqPn~Tq  
这个工作可以让宏来做: q*O KA5  
YYHm0pc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z@i4dC  
template < typename T1, typename T2 > \ Q\76jD`m\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iIFQRnpu;3  
以后可以直接用 <B`V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4lA+V,#  
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 K^H t$04  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) z"3c+?2  
(zBQ^97]  
Z3dd9m#.]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B/OO$=>(  
V1.F`3h~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )a\h5nQI)  
class unary_op : public Rettype +b+sQ<w?.  
  {  D;]%  
    Left l; 7&4,',0VL  
public : L|LTsRIq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} arZIe+KW  
<Xx\F56zp  
template < typename T > I8?[@kg5b'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @nu/0+8h{  
      { TXcKuo=  
      return FuncType::execute(l(t)); l'QR2r7&.  
    } TeJ `sJ  
 iC]lO  
    template < typename T1, typename T2 > w>u Z$/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >{a,]q*  
      { p( *3U[1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q8?D}h  
    } EcIQ20Z_-  
} ; \]xYV}(FO  
h>:RCpC  
"zbE  
同样还可以申明一个binary_op 5>)jNtZ  
/ JB4#i7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )*h~dx_cm  
class binary_op : public Rettype 9#ft;c  
  { $x;h[,y   
    Left l; $sZHApJV+  
Right r; *a!!(cZZ  
public : dn_OfK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8n5nHne  
aUK4{F ;  
template < typename T > "\;wMR{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bq@wS\W>b}  
      { _eV n#!|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'qAfei']  
    } r%d 11[z  
a}fClI-u  
    template < typename T1, typename T2 > +o]BjgG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Aw;vg/#~md  
      { 'V#ew\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N?0y<S ?!  
    } C+XZDY(=Z  
} ; 4rG 7\  
1m;*fs  
V(LFH9.Mp  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 l-}5@D[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UUu-(H-J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *`Xx_   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }Y`<(V5:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #J724`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^G&D4uZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?K {1S  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) JZ/O0PW  
下面是修改过的unary_op  ii y3  
BWdc^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uhB!k-ir  
class unary_op orH0M!OtS!  
  { ApYud?0b  
Left l; x ;,xd  
  F LI8r:  
public : p''"E$B/(  
 F'FZ?*a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  x9"4vp  
|qcFmy  
template < typename T > 2 BX GVo  
  struct result_1 f&|A[i>g  
  { QhQ"OVFr#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'QojSq   
} ; (0#F]""\e  
=4<S8Cp  
template < typename T1, typename T2 > X|E+K  
  struct result_2 rw[{@|)'z  
  { A]Tcj^#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YQV?S  
} ; W^.-C  
^7 bf8 ^`  
template < typename T1, typename T2 > )nHE$gVM s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q&7)vs  
  { \UqS -j|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fTV|? :C{  
} 92]ZiL?k  
_T|H69 J  
template < typename T > {lTxB'W@d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $>"e\L4Kp  
  { `1bX.7K43  
  return OpClass::execute(lt(t)); bro  
} x X/s1(P  
IAF;mv}'  
} ; Secq^#]8  
xVkTRCh  
{XD/8m(hN|  
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 2FIR]@MQd  
好啦,现在才真正完美了。 FaE#\Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: DwmU fZp  
HXfXb ^~  
template < typename Right > $dh4T";  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *Ht*)l?  
  { D"XX920$~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \!JS7!+  
} EEs-&  
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。 WAB0e~e:|Q  
}PQSCl^I  
0GX10*t.  
4s~HfxYT  
#CA%]*l*F  
十. bind y (nsyA  
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。 3<Z'F}lg  
先来分析一下一段例子 AwXt @!(  
!Wixs]od   
+ sywgb)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &^7uv0M<y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /X^3=-{8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yw.~trF&%  
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。 +rsl( 08FY  
我们来写个简单的。 g 6VD_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?QMclzh*-  
对于函数对象类的版本: HS\3)Ooj>  
>bA$SN  
template < typename Func > UiR,^/8ED  
struct functor_trait r%F(?gKXkd  
  { _+\:OB[Y  
typedef typename Func::result_type result_type; ,9Z2cgXwJ  
} ; nx-1*  
对于无参数函数的版本: O~h94 B`  
(D>y6r> r  
template < typename Ret > XpgV09.EE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > | 7 m5P@X  
  { _}zo /kDA  
typedef Ret result_type; dY/u<4  
} ; +[whh  
对于单参数函数的版本: 4e+BqCriC*  
*5y W  
template < typename Ret, typename V1 > n{64g+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GG_^K#*  
  { "*w)puD  
typedef Ret result_type; j,=*WG  
} ; ?""\  
对于双参数函数的版本: F_nZvv[H?  
B;GxfYj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L1 9 MP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x2C/L  
  { =t3vbV  
typedef Ret result_type; _{e&@ d  
} ; qRPc %"  
等等。。。 /&]-I$G@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gefnk!;;  
{_zV5 V  
template < typename Func > [`.3f'")j  
struct func_return S<eZd./p6  
  { @PQrmn6w  
template < typename T > 5S%C~iB  
  struct result_1 D3S+LV  
  { -9OMn}w/*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hN gpp-  
} ; -DP8NTl"  
G la@l<  
template < typename T1, typename T2 > pbDw Lo]  
  struct result_2 xH<'GB)  
  { -F"d0a,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; / R_ u\?k(  
} ; ;TL(w7vK  
} ; H]_WFiW-9  
,`<^F:xl  
908ayfVI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #PPR"w2g  
5v|H<wPp  
template < typename Func, typename aPicker > >ik1]!j]Lv  
class binder_1 iV?` i  
  { h/I@_?k+  
Func fn; #)GW}U]X  
aPicker pk; f}[H `OF  
public : i2$*}Cu  
99^AT*ByY  
template < typename T > >0PUWr$8  
  struct result_1 yp=|7  
  { GAv)QZyV$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i?F[||O"$  
} ; u4:\UC'  
`Kh]x9Z  
template < typename T1, typename T2 > aXe{U}eow  
  struct result_2  ispkj'  
  { _yj1:TtCNT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }>V/H]B  
} ; ~xS@]3n=  
hUVk54~l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} aH%ZetLNJ  
!:(C"}5wM  
template < typename T > qAqoZMpI|;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k, f)2<  
  { 75ZH  
  return fn(pk(t)); CoU3S,;*  
} wW-Ab  
template < typename T1, typename T2 > - yoAxPDW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "K,bH  
  { 7Rnm%8?T  
  return fn(pk(t1, t2)); f`9JE8  
} {O)YwT$`  
} ; GuT6K}~|D  
pprejUR  
^|#>zCt^  
一目了然不是么?  EZ<80G  
最后实现bind ABc)2"i:*  
Vvyj  
,9mgYp2  
template < typename Func, typename aPicker > )\wuesAO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7rcA[)<'  
  { i'HPRY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D*\v0=P'?  
} }taLk@T  
&|b4\uj9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RvyuGU  
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。 %zzYleJ!]  
["a"x>X&  
十一. phoenix 1AF%-<`?s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >SoO4i8  
6PU/{c  
for_each(v.begin(), v.end(), D+sQPymI  
( Lz@$3(2  
do_ &~ *.CQa  
[ k#C f})  
  cout << _1 <<   " , " GAw(mH*  
] 2ev*CX6.  
.while_( -- _1), @4drjT  
cout << var( " \n " ) Z\Z,,g+WL  
) := <0=JE#  
); }_}KVI  
t0Zk-/s  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: abi[jxCG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor KlN/\N\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XE1$K_m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dv~pddOs  
H_w%'v&  
l4vTU=  
template < typename Cond, typename Actor > ?^9BMQ+  
class do_while R4{-Qv#8 q  
  { E1  |<Pt  
Cond cd; "_< 9PM1t  
Actor act; 8[zb{PRu  
public : >;4!O%F  
template < typename T > zrRFn `B  
  struct result_1 Z/<#n\>t0>  
  { #f{lC0~vA  
  typedef int result_type; :+ Jt^ 6  
} ; E  T:T7  
{\G `]r-cM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +;Cr];b3  
Icx7.Y  
template < typename T > mnjs(x<m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u5Up&QE!>q  
  { 0{+.H_f`  
  do +q{[\#t5  
    { Vr=OYI'A  
  act(t); e[1>(l}Ss  
  } 6e&$l-  
  while (cd(t)); c8Z A5|  
  return   0 ; Qz,|mo+  
} rrqQCn9  
} ; gEwd &J  
*geN [ [  
4^*,jS-9g}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q .J sf+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ])w[   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |=6_ xRyr  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9b"MQ[B4#a  
下面就是产生这个functor的类: UDEj[12S  
tfYB_N  
|3shc,7  
template < typename Actor > F~HRME; Z  
class do_while_actor 5o)Y$>T0  
  { O_;Dk W  
Actor act; SZhOm  
public : h Dk)Qg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !GwL,)0@^  
-Z0+oU(?YE  
template < typename Cond > T2FE+A]n9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g(Yb^'X/  
} ; *?t%0){  
A"uULfnk  
pOT7;-#n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &GhPvrxI?  
最后,是那个do_ CnISe^h  
@1-F^G%p8  
(JUZCP/\  
class do_while_invoker `P}9i@C  
  { $}GTG'*.  
public : F;q#&  
template < typename Actor > M.q=p[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a5jL7a?6]  
  { J00VTb`  
  return do_while_actor < Actor > (act); o!c] (  
} !do?~$Og  
} do_; +B}0=Ex$t  
][&9]omB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YA:nOvd@O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !bnyJA  
最后来说说怎么处理break和continue r;&>iX4B  
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。 U_B(( Z(g  
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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