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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *d-JAE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jN/snU2\0  
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, 4@M`BH`  
P6`LUyz3  
)c<[@ ::i  
##s :Ww  
  class filler EU'P U  
  { mJsU7bD`  
public : r%`3*<ALV)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |J~A )Bw?  
} ; r<DPh5ReY  
S)`@)sr  
P}he}k&IR  
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: ^$y`Q@-9  
OUy} 1%HY  
N,&bBp  
Q5*"t*L!N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HE+D]7^  
&jh17y  
6Z;D`X,5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MTn}]blH  
ob9=/ R?i  
Eg1|Kg\&  
rE?B9BF3O  
二. 战前分析 zG<>-?q~'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Q$Q:Jm53  
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 !4$-.L)#  
$v=(`=  
sc z8 `%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1/A|$t[  
  /* --------------------------------------------- */ va!fJ  
vector < int *> vp( 10 ); xo{z4W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =P,pW  
/* --------------------------------------------- */ (Vt5@25JW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Us3zvpy)o  
/* --------------------------------------------- */ e/$M6l$Q*4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M%5_~g2n'\  
  /* --------------------------------------------- */ )ZpMB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k-sBf Jy\  
/* --------------------------------------------- */ &0OH:P%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +[pJr-k  
G'Uq595'-  
e<"sZK  
NFI~vkk'G  
看了之后,我们可以思考一些问题: x #t?`  
1._1, _2是什么? jK2gc^"t  
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。 9 $zx<O  
2._1 = 1是在做什么? :d@RN+U  
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。 Cf@N>N#t)  
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。 3Q_)Xs r`  
8cj}9}k  
QG09=GQ  
三. 动工 1JZhcfG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +l<;?yk:;  
v5.KCc}"  
;>Z0e`=  
;p:CrFv  
template < typename T > z/i&Lpr:  
class assignment hjp,v)#  
  { la`f@~Bbr1  
T value; cq8JpSB(  
public : ePTxuCf>  
assignment( const T & v) : value(v) {} >FL%H=]  
template < typename T2 > {Vf].l:kn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]MB6++.e  
} ; dRBWJ/ 1T  
"f-HOd\=  
PsN_c[+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EHrr}&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment / &yc?Ui  
5zH_yZ@+  
;;Jx1Q  
l2kUa'O-  
  class holder 8#RL2)7Uy`  
  { tQ`|MO&o  
public : |^gnT`+  
template < typename T > |^OK@KdL1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *4c5b'u  
  { P3TM5  
  return assignment < T > (t); o RK:{?Y  
} L!~ap  
} ; {}BAQ9|q  
ym2"D?P (  
;G*)7fi  
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: "1rT> ASWI  
Am#Pa,g  
  static holder _1; <A&Zl&^1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %.;;itB  
NBA`@K~4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (SByN7[g b  
而不用手动写一个函数对象。 "lL/OmG  
5JS*6|IbD{  
u"DE?  
vZXdc+2l  
四. 问题分析 j k&\{  
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。 }|l7SFst  
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。 i_av_I-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C4gzg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _Zxo <}w}y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8qoA5fW>  
r"dR}S.Uf  
五. 问题1:一致性 ;&MnPFmq  
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?| sk@aOv'*(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A| y U'k  
ts r{-4V  
struct holder {HjJ9ZGQ  
  { xsU3c0wbr8  
  // Yh{5O3(;  
  template < typename T > Pav  
T &   operator ()( const T & r) const kkXe=f%  
  { rVp^s/A^;  
  return (T & )r; bl\;*.s'  
} *?+2%zP  
} ; *E-MJCv  
@@=,bO  
这样的话assignment也必须相应改动: ..=lM:13|  
ruy?#rk  
template < typename Left, typename Right > A>\3FeU>UC  
class assignment (N5"'`NZA  
  { F1p|^hYDW  
Left l; AnpO?+\HF  
Right r; juxAyds  
public : /f hS#+V*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ii>#9>!F  
template < typename T2 > Y@+9Ukd/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qJR8fQ  
} ; rw?wlBEG%  
hPUZ{#;n  
同时,holder的operator=也需要改动: &LQfs4}a,  
(@S 9>z4s  
template < typename T > ,<[x9 "3\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !. :b}t  
  { #r]GnC,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D3y4e8+Z'  
} 6mjD@  
[5Zi\'~UH)  
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。 <ILi38%Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |V^f}5gd  
+y][s{A  
return l(rhs) = r; 8DFq eY0S  
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。 ,/[1hhP@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Uh^j;s\y  
@9\E  
template < typename Tp > ?XVox*6K&  
class constant_t y tTppmJF  
  { ?yA 2N;  
  const Tp t; 8an_s%,AW  
public : f?"909&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {<i(aq?  
template < typename T > GD!!xt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P5'VLnE R{  
  { s+v$sF  
  return t; Z-aB[hE  
} ")w~pZE&+  
} ; q'jInwY|x  
Vb?_RE_H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ppO!v?  
下面就可以修改holder的operator=了 vQ[ Tc V  
(R!.=95@  
template < typename T > ,_:6qn{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^L'<%_# .  
  { XL(2Qk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'JAe =K H  
} mQ\oR|  
E,[v%Xw   
同时也要修改assignment的operator() T=fVD8  
~Yg+bwh  
template < typename T2 > `[tYe<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q&,uJo  
现在代码看起来就很一致了。 C(}Kfi@6N  
-i4hJC!3  
六. 问题2:链式操作 KzB9 mMrO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O! w&3 p  
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。 [8[`V)b  
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。 X{qa|6S,F  
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。 8+~'T|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xic&m5j m  
QW&@>i  
template < typename T > gn[h:+H&  
struct result_1 YTfMYH=}  
  { 2O`s'&.h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q?# w%0}  
} ; wr2F]1bh@  
Y>K3.*.  
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: 6)9X+U@  
] -G~  
template < typename T > =7zvp,B  
struct   ref <:~'s]`zf  
  { OI)/J;[-e  
typedef T & reference; C6:; T%  
} ; T2k# "zD  
template < typename T > ~Yl%{1  
struct   ref < T &> 3 yM!BTlX  
  { /^Zgv-n  
typedef T & reference; $-_@MT~  
} ; %<'PSri  
NSQf@o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CGCSfoS9f  
I)f54AX  
template < typename T > qF4pTQf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4:qM'z  
  { P\.1w>X  
  return l(t) = r(t); O%busM$P)/  
} 'U4@Sax,  
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+jcR; s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yA-UXKT  
i>AKXJ+  
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 \oAxmvt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RQd5Q.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N`!=z++G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 98t|G5  
最后的布局是: "\x\P)j0>  
                Add 2]-xmS>|b  
              /   \ `Z~\&r=  
            Divide   5 JJE0q5[  
            /   \ REKv&^FLN  
          _1     3 x '`L( C  
似乎一切都解决了?不。 Y1U\VU  
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。 n ,CMGe^:  
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。 |PW.CV0,  
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: <Z9N}wY,8  
F7qQrE5bl  
template < typename Right > sBWLgJz?C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X5Ff2@."y|  
Right & rt) const EyPF'|Qtn  
  { Z<6Fq*I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e(sV4Z~  
} ;PG,0R`Z;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~0XV[$`L  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 j?9fb  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 4Nz]LK%@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \J3n[6;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 K@+(6\6I  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? rJ_fg$.<  
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: rQD7ZN_ R  
FQ6{NMz,h  
template < class Action > gjhWoZV  
class picker : public Action dFVm18  
  { ,daZ KxT  
public : tz"zQC$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b>"=kN/  
  // all the operator overloaded B3iU#   
} ; 9W@ Tf  
]h0K*{  
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。 vd!|k5t[d  
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: $Xr9<)?,  
]{'lV~fc  
template < typename Right > E7UYJ)6]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Qg4g(0E@  
  { }@S''AA\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :6X?EbXhK  
} L BP|  
0'.7dzz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YkbZ 2J*-  
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。 (xhV>hsA  
dGBVkb4]T  
template < typename T >   struct picker_maker >J No2  
  { 7e D<(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9a0ibN6m  
} ; d 1bx5U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dTW3mF4=  
  { q2KWSh5  
typedef picker < T > result; $mp'/]  
} ; Ik74%x7G`  
I4"U/iL51  
下面总的结构就有了: QnNddCiu=  
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。 8rA?X*|S!  
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。 &WGG kn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m^Xq<`e"<  
至此链式操作完美实现。 @G;\gJT*  
2 .)`8|c9  
|=9=a@l]P  
七. 问题3 ^%r>f@h!L  
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。 1P+Te,I  
i VIpe  
template < typename T1, typename T2 > v&i,}p^M5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T1Y_Jf*KJ  
  { l&1R`gcW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nofK(0TF  
} 51lN,VVD  
P1f@?R&t+  
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: H%AC *,  
>k{KwFB^S  
template < typename T1, typename T2 > e+=P)Zp/  
struct result_2 ^6U0n!nU  
  { M8wEy_XB1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gr y]!4Hy  
} ; '-[~I>o%  
p&~= rp`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? #XJ`/\E]  
这个差事就留给了holder自己。 /}=Bi-  
    0ynvn9@t  
,S7 g=(27(  
template < int Order > XY1e eB-  
class holder; nm597WeZp  
template <> 8hx 3pvmk  
class holder < 1 > Rg?m$$X`  
  { ~9KxvQzt  
public : 1-M\K^F  
template < typename T > \P` mV9P  
  struct result_1 aV'r oxM  
  { (]l}QR%Bxu  
  typedef T & result; 6#rj3^]  
} ; j >wT-s  
template < typename T1, typename T2 > `K^j:fE7n  
  struct result_2 %[9d1F 3  
  { ~HH6=qjU)  
  typedef T1 & result; ;5fq[v^P:  
} ; 4dwG6-  
template < typename T > K^'NG!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #I(Ho:b  
  { (;o/2Q?  
  return (T & )r; _(Qec?[^Ps  
} oI6l`K$  
template < typename T1, typename T2 > A!&hjV`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6 -\ghPo  
  { Fl'+ C  
  return (T1 & )r1; BbqH02i  
} P}Ud7Vil;l  
} ; >(aGk{e1  
jg_##Oha  
template <> Kq*D_Rh2  
class holder < 2 > 6GZ zNhz  
  { u(!@6%?-  
public : J^R#  
template < typename T > L,B#%t  
  struct result_1 aF~ 0\XC  
  { {IlX@qWr  
  typedef T & result; ))qOsphN  
} ; 4x'N#m{p  
template < typename T1, typename T2 > 1|c\^;cTkt  
  struct result_2 ,,-g*[/3  
  { X-&U-S;  
  typedef T2 & result; *mgK^9<  
} ; | rDv!m  
template < typename T > 0Q1s JDa.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const </OZ,3J=  
  { i!!1^DMrw  
  return (T & )r; Nd"4*l;  
} cF7efs8u  
template < typename T1, typename T2 > ;P{HePs=)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7Q(5Nlfcz  
  { 7Q>*]  
  return (T2 & )r2; )Bq~1M 2  
} smM*HDK  
} ; C)r!;u)AZH  
^mu?V-4  
>lRa},5(  
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> >。 _k,/t10  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *0 0K3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?1z." &  
uD2v6x236  
return l(i, j) = r(i, j); Ris5) *7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g`}+K U  
QQ5G?E  
  return ( int & )i; b@yGa%Gz@  
  return ( int & )j; -2dk8]KB]  
最后执行i = j; <3;Sq~^  
可见,参数被正确的选择了。 ) DzbJ}  
,c%>M^d  
]y:ez8RFPU  
IfH*saN7  
-}B&>w,5  
八. 中期总结 k8}*b&+{vz  
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)<t=+a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Lwg@*:`d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0koC;(<n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Myj 68_wf  
7>a-`"`O  
Ri}n0}I  
$LLy#h?V]  
>^8=_i !  
=c-,uW11[  
九. 简化 )PRyDC-  
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。 c teUKK.|)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uHv9D%R  
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: Hvn{aLa.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nH#|]gVI  
  +-*/&|^等 R(?g+:eCpM  
2. 返回引用。 P+m{hn~%  
  =,各种复合赋值等 Hq{i-z+  
3. 返回固定类型。 w!0`JPu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZE())W"  
4. 原样返回。 wgK:^D P  
  operator, 6w d0"  
5. 返回解引用的类型。 h|_E>6d)  
  operator*(单目) R).?lnS  
6. 返回地址。 Jv*(DFt!v  
  operator&(单目) ?]`kc  
7. 下表访问返回类型。 !);kjXQS?  
  operator[] ]vJ] i <|b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J!$q"0G'WT  
  operator<<和operator>> y^o*wz:D*  
bIR AwktD  
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。 Q1fJ`A=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q F \a]e  
7j&iHL  
template < typename Left > #|\NG  
struct value_return _]~gp.  
  { e5!LbsJv  
template < typename T > - I$qe Xy  
  struct result_1 6gLk?^.  
  { t,mD{ENm&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (RP"VEVR  
} ; B?qLXRv  
pNN6PsLt  
template < typename T1, typename T2 > n5Ad@Bg  
  struct result_2 [MmOPm}@  
  { kxJ! #%w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3x=f}SO&  
} ; <+1d'VQ2  
} ; 3|=9aM^x^  
n+Ia@ $|m  
n M +(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]UR@V;JG  
Pg]&^d&$  
下面我们来剥离functor中的operator() ]ov>VF,<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2]Nc@wX`p  
CS;bm `8a  
return l(t) op r(t) NuLyu=.?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &{): x  
return op l(t) j4v.8;  
return op l(t1, t2) *C~O[:6D  
return l(t) op R^`#xQ  
return l(t1, t2) op S\"/=|\  
return l(t)[r(t)] > .L\>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1 m)WM,L  
n+db#qAj5  
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: lKo07s6u  
单目: return f(l(t), r(t)); z\z mAus  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (mHCK5  
双目: return f(l(t)); 481SDG[b  
return f(l(t1, t2)); dqU bJc]  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?mdgY1  
a#iJXI  
struct meta_divide 'eNcQJh  
  { Zrtyai{8l  
template < typename T1, typename T2 > y$=$Yc&Ub  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uqaP\  
  { F;5S2:a@Z  
  return t1 / t2; sb"etc`w%-  
} E2M|b  
} ; @Sxb}XI!f  
i%m]<yElm  
这个工作可以让宏来做: kW"6Gc&HUN  
;++CMTza]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5&WYL  
template < typename T1, typename T2 > \ ).[Mnt/Ft  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #HjiE  
以后可以直接用 Ww9%6 #i t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &,pL3Qos  
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 lkNaSz[  
(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。。。) mM| 313  
3snr-)   
%?gh;? GD  
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 <!ewb=[_$  
3jMHe~.E<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ')k n  
class unary_op : public Rettype o1x IGP<  
  { r=Up-(j  
    Left l; PNwXZ/N%  
public : -e6~0%X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K:PPZ|  
]?n)!u  
template < typename T > !"w1Pv,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Ri'Pr x&  
      { ,G,'#]  
      return FuncType::execute(l(t)); "pdq_35  
    } W,<P])  
M=Y}w?  
    template < typename T1, typename T2 > DH(Q md  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0/7y&-/(  
      { %d<uOCf\Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u{F^Ngy )  
    } zKycd*X  
} ; 's.%rre%  
UZ8 vZ  
8!a6)Zeux  
同样还可以申明一个binary_op Q;m:o8Q5  
#/u%sX`#y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z83A1`!.|  
class binary_op : public Rettype RcQo1  
  { XU f]gQu3=  
    Left l; ^T):\x(  
Right r; Y|eB;Dm1q  
public : jS LNQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F`W8\u'db  
H-&Z+4 +Xs  
template < typename T > f9A^0A?c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qd@x#"qT  
      { ~*WSH&ip  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8Vcg30_+  
    } wYxnKm~f  
!+qy~h  
    template < typename T1, typename T2 > b2x8t7%O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FBn`sS8hH  
      { >Qk4AMIO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K8,fw-S%  
    } e K%~`Y  
} ; }]0f -}  
9mdp \A  
h?f)Bt}ry  
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 vWbf5?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^a=,,6T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vA(V.s`  
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。 !}u'%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! crV2T  
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。。。 iHKWz)0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ET ;=o+\d  
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) d,r%LjNI  
下面是修改过的unary_op {-28%  
P'^#I[G'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `^t0379e  
class unary_op 3*13XQ  
  { v!oXcHK/  
Left l; Dps0$f c  
  J1,\Q<  
public : giU6f!%  
_x<CTFTL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l56D?E8  
[12^NEt  
template < typename T > ~~h@(2/Q>x  
  struct result_1 jl# )CEx  
  { Yb57Xu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~(2G7x)  
} ; &"vh=Z-  
"Dbjp5_  
template < typename T1, typename T2 > [C@0&[[  
  struct result_2 oM`[&m.,  
  { s`2Hf&%aZJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uj@rv&  
} ; ,z6&k   
({/@=e x*  
template < typename T1, typename T2 > %M+ID['K9/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YG<7Zv  
  { }nrl2yp:%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wgm?lfX<  
} VH&6Tm1  
V,=V   
template < typename T > F<wwuCbF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &lg+uK  
  { !C&!Wj  
  return OpClass::execute(lt(t)); A;~u"g'z&  
} 52-Gk2dp  
chE~UQ  
} ; h(aF>a\Z  
R8 1z|+c|_  
|2,'QTm=  
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 0) }bJ,5/  
好啦,现在才真正完美了。 ;M '?k8L  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ip}(!D|  
u@v0I$  
template < typename Right > PxENLQ3a=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2" (vjnfH  
  { ]-O/{FIv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xviz{M9g  
} tWkD@w`Lnn  
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。 1n7tmRl  
q5il9*)d (  
V!=1 !"}OG  
AhOvI {  
rSU%!E+|<  
十. bind ; qT~81  
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。 KD]8n]c  
先来分析一下一段例子 vJg|}]h>L  
+'qzk>B  
:( A5 ,$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S?.2V@Ic  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !Kv.v7'N/k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yQ)y#5/<6  
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。 wTBp=)1)f  
我们来写个简单的。 q7-Eu4w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uQ4WM  
对于函数对象类的版本: Z2d,J>-  
{3Z&C$:s  
template < typename Func > 1=C>S2q  
struct functor_trait 3| 5Af  
  { ?YR/'Vq97  
typedef typename Func::result_type result_type; L5C4#X  
} ; \& 6  
对于无参数函数的版本: Lx&2)  
\N1 G5W  
template < typename Ret > (Sc]dH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]wLHe2bE u  
  { U#v??Sl  
typedef Ret result_type; B42.;4"T  
} ; !$ikH,Bh  
对于单参数函数的版本: NNC@?A7  
PE1F3u>O  
template < typename Ret, typename V1 > jdxwS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /I~iUND"G  
  { @A(*&PU>j  
typedef Ret result_type; 56(S[  
} ; XBv:$F.>$  
对于双参数函数的版本: M/ @1;a@\  
o$I% 1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &-#!]T-P:E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e=KA|"v xh  
  { Y>z~0$  
typedef Ret result_type; Y4,~s64e  
} ; VZNMom,Wr  
等等。。。 ;'!G?)PZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :AYp{"{  
ffo{ 4er  
template < typename Func > =\7o@ 38  
struct func_return -~Kw~RX<(  
  { ]Bw2>6W  
template < typename T > !K;\{/8  
  struct result_1 +5(#~  
  { B5"(NJ;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^]}UyrOn  
} ; fw@n[u{~  
@ ]u nqCO  
template < typename T1, typename T2 > c%Y%c2([  
  struct result_2 Ij>IL!  
  { b`N0lH.V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >pjmVl w?  
} ; >x0"gh  
} ; _+%RbJ~H  
VYj hU?I  
I, 9!["^|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @O b$w1c  
_W]qV2j  
template < typename Func, typename aPicker > L 1=HD  
class binder_1 E/9h"zowS  
  { >h>X/a(=~  
Func fn; !kZ9Ox9^  
aPicker pk; 3# G;uWN-  
public : 4R-Y9:^t  
]Ga}+^  
template < typename T > zJNiAc  
  struct result_1 V,?i]q;5  
  { {Lu-!}\NP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BE/#=$wPjM  
} ; KWIH5* AM  
VA*~R S  
template < typename T1, typename T2 > 1ipfv-hb6  
  struct result_2 Hm@+(j(N96  
  { k4iu`m@^H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +u;f]p  
} ; t3!?F(&  
s"b()JP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z_{`$nW  
1qXqQA  
template < typename T > wb^Yg9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vKYdYa\  
  { kylR)  
  return fn(pk(t)); 7:x%^J+  
} B,?Fjot#m  
template < typename T1, typename T2 > ')%Kv`hz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %O-RhB4q  
  { &RQQVki3  
  return fn(pk(t1, t2)); a-\\A[E  
} qa 'YZE`  
} ; ?eD,\G  
5^lroC-(x  
j&n][=PL  
一目了然不是么? \ZiZ X$  
最后实现bind X^mv sY  
2*:lFv wP  
1jU<]09.  
template < typename Func, typename aPicker > $!P(Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (as'(+B  
  { ;4<CnC**  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nHxos` Qx  
} $ c4Q6w  
O<nJbsl_w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N\XZ=t^h(  
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。 5qo^SiB.  
[wB-e~   
十一. phoenix ')_Gm{A#p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $#ks`$v M  
+tFm DDx=  
for_each(v.begin(), v.end(), JF7n|o-`?  
( ;!U`GN,tH  
do_ z^=.05jB  
[ OH~X~n-Z  
  cout << _1 <<   " , "  qGG  
] sIQd }  
.while_( -- _1), hYRGIpu5  
cout << var( " \n " ) Ql8E9~h  
) Qp8. D4^@3  
); b Z c&uq_  
ZAe>MNtW  
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: r:.5O F}  
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 ='f<_FD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]Hk8XT@Q+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <4s$$Uw}6%  
O8+e: K[D  
3vTX2e.w  
template < typename Cond, typename Actor > IE*GF27n  
class do_while g0t$1cUR  
  { W tF  
Cond cd; I,dH\]^h=  
Actor act; @=ABO"CQ  
public : r2?-QvQ  
template < typename T > F, {M!dL  
  struct result_1 F. X{(8  
  { M##h<3I  
  typedef int result_type; zRtaO'G(  
} ; -Si'[5@  
U1(<1eTyu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hU=n>g>nx  
/C"dwh"``  
template < typename T > ?CGbnXZ4Ug  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F XJI,(:-  
  { Ys,}L.  
  do v{4K$o  
    { xXQ#?::m  
  act(t); Q: ?]:i/*  
  } \M^L'Mkj  
  while (cd(t)); {`fhcEC  
  return   0 ; =mV1jGqX  
} 8XtZF,Du  
} ; oeKI9p13\  
zp[Uh]-dMK  
`-!t8BH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F`,XB[}2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 'c[4-m3bg  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 q%8%J'Fro  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TTcMIMyLT  
下面就是产生这个functor的类: zt{?Nt b  
_U)BOE0o  
K~**. NF-n  
template < typename Actor > D*3\4=6x  
class do_while_actor *44^M{ti<  
  { j48cI3C  
Actor act; hEAt4z0P  
public : [su2kOX|X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kSGFLP1FN  
}{;m:Iia_  
template < typename Cond > J =o,: 3"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yiyyw,iy  
} ; WP&P#ju&  
\y?Vou/  
/NFv?~</k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W 0^.Dx  
最后,是那个do_ A `\2]t$z  
 e#0C  
j>XM+>  
class do_while_invoker bnBnE[y<'  
  { (UWP=L1  
public : 9ui_/[K  
template < typename Actor > M B|+F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d U n+?  
  { WCxt-+#  
  return do_while_actor < Actor > (act); oLVy?M%{P  
} B0I(/ 7  
} do_; Fy^*@&  
FC<aX[~&3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &UH .e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v-2_#  
最后来说说怎么处理break和continue [)U|HnAJ  
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。 HNN,1MN  
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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