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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *tfD^nctO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X#tCIyK,nV  
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, JHa\"h  
:,V&P_  
Jwpc8MQ  
%+oqAY m+s  
  class filler fR]KXfZ  
  { KNjU!Z/4  
public : A<+1:@0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !oYNJE Y7  
} ; =w/AJ%6  
3_"tds <L  
o,RiAtdk  
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: w+$~ ds  
4UHviuOo8  
c7D{^$L9 v  
1#9PE(!2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S$ k=70H  
i,wZNX  
G5ShheZd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u82(`+B  
"s}Oeu[  
gYBMi)`RT  
v.hQ 9#:  
二. 战前分析 O l;DJV  
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。 .DM-&P  
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 \h?6/@3ob  
@VQ<X4 Za  
0 \V)DV.i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e,MgR\F}  
  /* --------------------------------------------- */ tX6_n%/L  
vector < int *> vp( 10 ); qWJHb Dd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H5*#=It  
/* --------------------------------------------- */ 5_1\{lP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); biV NZdA  
/* --------------------------------------------- */ gwr?(:?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Bj GfUQ  
  /* --------------------------------------------- */ q:=jv6T#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Dus!Ki~8(t  
/* --------------------------------------------- */  ozKS<<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Mh MXn;VKj  
fL*+[v4  
}<zbx*!  
+S WtHj7e  
看了之后,我们可以思考一些问题: )Y6\"-M[  
1._1, _2是什么? {yDQncq'^  
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。 33&l.[A"!}  
2._1 = 1是在做什么? lOM8%{.'_x  
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。  DTa!vg  
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。 <s%Ft  
 : 76zRF  
8`6G_:&X  
三. 动工 DF UTQ:N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;y-:)7J  
j{D tjV8  
&xZSM,  
)+ 'r-AF*  
template < typename T > UyFC\vQ  
class assignment 4sW'pH  
  { u%lUi2P2E  
T value; Uq~b4X$  
public : UD.ZnE{"  
assignment( const T & v) : value(v) {} efE=5%O  
template < typename T2 > O3mw5<%15  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T8&eaAoo  
} ; 97~>gFU77#  
OZC yg/K  
jFip-=T{4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  e<(6x[_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o1"N{ Eu  
hA;Ai:8  
c,O;B_}M]  
sVGQSJJ5  
  class holder yFS{8yrRUU  
  { RR's W@  
public : "n)AlAV@  
template < typename T > =:!>0~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const __zHe-.m  
  { bYZU}Kl;(  
  return assignment < T > (t); _#MKpH  
} ><S(n#EB  
} ; o 0T1pGs'  
&SNH1b#>E  
sT "q]  
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: i+pQ 7wx  
ec/>LJDX7  
  static holder _1; 29CzG0?B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K|OPtYeb  
z 2jC48~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ftd,dqd  
而不用手动写一个函数对象。 7WUv  O  
nA{yH}D4  
_!!Fg%a5"R  
&,=FPlTC=  
四. 问题分析 e6bh,BwgQq  
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。 BoST?"&}'  
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。 \WbQS#Z9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DycXJ3eQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HVhP |+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AJE$Z0{q  
w^("Pg`  
五. 问题1:一致性 U=7nz|  
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?| J#ClQ%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qS"#jxc==+  
]T)<@bmL  
struct holder aEh9 za  
  { ||.Hv[ ]V*  
  // Iqn (NOq^[  
  template < typename T > N3*1,/,l .  
T &   operator ()( const T & r) const F_m' 9KX4E  
  { ?L0k|7  
  return (T & )r; 9_,f)2)~W  
} 1Lk(G9CoY  
} ; /HS"{@Z"h  
0FY-e~xr  
这样的话assignment也必须相应改动: k#u)+e.'  
F#M(#!)Y"  
template < typename Left, typename Right > + d3  
class assignment pT3icy!A=  
  { $45.*>,  
Left l; k3nvML,bv  
Right r; .Gvk5Wn  
public : , ,ng]&%i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eV/oY1B]<  
template < typename T2 > Dte5g),R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HyOrAv <  
} ; R&&&RI3{  
jWV}U a  
同时,holder的operator=也需要改动: yP>025o't  
T:Ee6I 3l  
template < typename T > H0sTL#/L\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EU>`$M&w-  
  { ^]'_Qbi]}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); esQ$.L  
} "tl$JbRTY  
Ej 5_d  
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。 bk;uKV+<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 RPte[tq  
-`eB4j'7  
return l(rhs) = r; >C!^%e;m  
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。 @SpP"/)JY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZTz07Jt  
|FM*1Q[1  
template < typename Tp > m4m|?  
class constant_t 4OQ,|Wm4G  
  { h.F=Fhx/1  
  const Tp t; DcdEt=\)h  
public : hV0fkQ.|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EG|dN(qh  
template < typename T > '6WS<@%}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'L-DMNxBr  
  { N$IA~)  
  return t; *B}O  
} 3 V>$H\H  
} ; e0(aRN{W  
Cl9nmyf   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ..+#~3es#y  
下面就可以修改holder的operator=了 4oueLT(zc  
O !{YwE8x9  
template < typename T > Bt(<Xj D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h9CTcWGt  
  { ^V#,iO9.-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uC#@qpzy  
} /e?0Iv" 8>  
dt,Z^z+" E  
同时也要修改assignment的operator() ~IjID  
_p+E(i 9  
template < typename T2 > 5Gy#$'kdf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "t(_r@qU/  
现在代码看起来就很一致了。 5B4/2q=  
DyiJ4m}kh  
六. 问题2:链式操作 `o295eiY(b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 la_c:#ho  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 C!Srv 7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \3^ue0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5TB6QLPEwY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AH5;6Q  
Z%:>nDZV  
template < typename T > u;-fG9xs  
struct result_1 xlu4  
  { ByJPSuc D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0V(}Zj>  
} ; Zx_ ^P:rL  
^N|8 B?Vg  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: v[^8_y}A`  
~"#HHaBO#  
template < typename T > L*[3rqER  
struct   ref  ;tZQ9#S  
  { ^PezV5(  
typedef T & reference; 4fC:8\A  
} ; @r/~Y]0Ye5  
template < typename T > qJrKt=CE  
struct   ref < T &> dp'[I:X  
  { ceJi|`F  
typedef T & reference; z<vh8dNl  
} ; 4,c6VCw3+  
&k%>u[Bo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YnU)f@b#  
T!KwRxJ23  
template < typename T > HdI)Z<Krp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~vt9?(h  
  { LrbD%2U$j5  
  return l(t) = r(t); A8Q^y AP^  
} {#k[-\|;  
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。 CL4N/[UM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8Ejb/W_  
*1<kYrB  
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 !LwHKCj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~Q]5g7k=&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,Q7;(&x~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?V^7`3F  
最后的布局是: qz>R"pj0g  
                Add GgG #]a!_f  
              /   \ pcwYgq#5  
            Divide   5 t'Wv? ,  
            /   \ 7 s5(eQI  
          _1     3 ufL<L;Z\;  
似乎一切都解决了?不。 R~k`KuY@!  
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。 O.(2  
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。 +K`A2&F9  
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: ~s'tr&+  
znwKwc8,  
template < typename Right > Nb`qM]&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (;},~( 2B  
Right & rt) const IUFc_uL@\  
  { @nY]S\if  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); src+z#  
} `{G&i\"n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >9dD7FH  
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。 ! I0xq"  
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。 ^D$|$=|DH  
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。 \xCCJWek  
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。 h&$h<zL[  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? yEI@^8]s  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ezp%8IZ;  
^0OP&s;"  
template < class Action > bTaKB-  
class picker : public Action i9DD)Y<  
  { M>]A! W=  
public : bHe' U>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :]@c%~~!&  
  // all the operator overloaded I'BhN#GhX  
} ; S-7&$n  
Wjw ,LwB  
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。 aIV / c  
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: ~I@ls Ch  
W-n4w Ij"  
template < typename Right > fx{8ERo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E>|X'I?r^  
  { *(F`NJ 3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WYUDD_m  
} mOsp~|d  
=Nxkr0])!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -{xk&EB^$5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rTIu'  
6(f 'P_*  
template < typename T >   struct picker_maker Yg^ &4ZF  
  { Y#ZgrziYM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [7FG;}lB-  
} ; ]$@D=g,r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w#|L8VAh  
  { i.vH$  
typedef picker < T > result; R}M ;, G  
} ; IT_I.5*A2  
(?na|yd  
下面总的结构就有了: ){5Nod{}a  
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。 @owneSD qN  
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。 }oRBQP^&K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dz] 5s  
至此链式操作完美实现。 56 3mz-  
TmQIpeych  
pa[/6(  
七. 问题3 ~P1~:AT  
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。 fORkH^Y(&  
K -U} sW  
template < typename T1, typename T2 > ,_Z(!| rW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /uwi$~Ed  
  { _qxI9Q}<"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?FQ#I~'<  
} XVYFyza;  
@Nek;xJ  
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: /*mF:40M;  
hw^&{x  
template < typename T1, typename T2 > uw}Rr7q  
struct result_2 I+8n;I)]X  
  { FmL]|~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |`5 IP8Z  
} ; ]dpL PR  
;Y?MbD  
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? 1`&`y%c?B  
这个差事就留给了holder自己。 mLX/xM/T?/  
     x]+PWk  
<1D|TrP  
template < int Order > ]%' AZ`8  
class holder; Qd[_W^QI  
template <> 1UP=(8j/  
class holder < 1 > tJ\ $%  
  { hH8&g%{2  
public : $ F2Uv\7=  
template < typename T > dZU#lg  
  struct result_1 c{1;x)L  
  { ^,>w`8  
  typedef T & result; o|kykxcq  
} ; P0m3IH)  
template < typename T1, typename T2 > xh;V4zK@`  
  struct result_2 )>iOj50n3  
  { FZr/trP~  
  typedef T1 & result; $5R2QNg n  
} ; Z[oF4 z   
template < typename T > -K64J5|b7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2B ]q1>a!  
  { oJ74Mra  
  return (T & )r; 4<y   
} 8QrpNSj4  
template < typename T1, typename T2 > `\kihNkJn3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >HP `B2Q H  
  { %71i&T F  
  return (T1 & )r1;  \i%'M%  
} HN7CcE+l  
} ; +[7~:e}DZ  
:GXF=Df  
template <> -50DGA,K6  
class holder < 2 > ;CYoc4e  
  { _fHC+lwN  
public : B/twak\  
template < typename T > ?b (iWq  
  struct result_1 PsC")JS  
  { p}1i[//S  
  typedef T & result; p['RV  
} ; RY , <*  
template < typename T1, typename T2 > v"USD<   
  struct result_2 )9]a  
  { ".?4`@7F\  
  typedef T2 & result; XUqorE  
} ; Eb8pM>'qM  
template < typename T > p5G'})x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b6D;98p  
  { |R`"Zu`  
  return (T & )r; M3(N!xT  
} fF@w:;u  
template < typename T1, typename T2 > ;qshd'?*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `Ij@;=(  
  { ^q:-ZgM>  
  return (T2 & )r2; b}[S+G-9W  
} 3Z!%td5n  
} ; !GcBNQ1p+7  
_olQ;{ U:  
y>I2}P  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l5[5Y6c>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2Ez<Iw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E9:@H;Gc  
>>U>'}@Q  
return l(i, j) = r(i, j); c4Ebre-Oa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <DF3!r  
qE[S>/R"  
  return ( int & )i; 3JnpI,By  
  return ( int & )j; |cvU2JI@  
最后执行i = j; F2"fOS  
可见,参数被正确的选择了。 +jm,nM9  
\TQZZ_Z  
8Q'Emw |  
F-&tSU,  
EL 5+pt  
八. 中期总结 uYh!04u  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 02;jeZ#z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /0s1;?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3$|/7(M&DA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pvxb6\G&d  
3:J>-MO  
AGlBvRX7e  
G@]3EP  
Hfcpqa  
yW_yHSx;  
九. 简化 u`pTFy  
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。 vsY?q8+P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n;g'?z=hy  
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: kf, &t   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CIudtY(:  
  +-*/&|^等 NR4+&d  
2. 返回引用。 afm\Iv[*  
  =,各种复合赋值等 LEb$Fd  
3. 返回固定类型。 s,z~qL6&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 19 !?oeOU  
4. 原样返回。 b^o4Q[  
  operator, b8mH.g&l  
5. 返回解引用的类型。 b1&tk~D  
  operator*(单目) fvu{(Tb  
6. 返回地址。 E~!$&9\  
  operator&(单目) l_I)d7   
7. 下表访问返回类型。 Gm~([Ln{  
  operator[] ohx[_}xN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 / *0t_  
  operator<<和operator>> 7^L  
) .~ "  
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。 Kk3+ ]W<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XT7m3M  
<c+.%ka  
template < typename Left > 1`cH EAa  
struct value_return 2t= = <x  
  { Ge^`f<f  
template < typename T > [vg&E )V  
  struct result_1 oC0ndp~+&  
  { 56V|=MzX]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A5<t>6Y  
} ; fBSa8D3}`  
 a"Qf  
template < typename T1, typename T2 > @]3 \*&R}  
  struct result_2 Xw H>F7HPe  
  { dC=[o\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t7=D$ua  
} ; \Kl20?  
} ; S?~0)EXj(  
gx&es\  
y|`-)fY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JEjxY&  
\!u<)kkyT  
下面我们来剥离functor中的operator() Lqgrt]L_"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -TUJ"ep]QJ  
6VW *8~~Xy  
return l(t) op r(t) uibmQ|AQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XKp&GE@Y  
return op l(t) .j}]J:{%  
return op l(t1, t2) ORM>|&  
return l(t) op YWZ;@,W  
return l(t1, t2) op @G5T8qwN  
return l(t)[r(t)] pMfb(D"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (W1 $+X  
">V1II 7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >|f"EK}m!  
单目: return f(l(t), r(t)); l\<.*6r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fO<40!%9cQ  
双目: return f(l(t)); gOF^?M11x  
return f(l(t1, t2)); p9v:T1 ?  
下面就是f的实现,以operator/为例 7=-Yxt  
d$!Q6ux;  
struct meta_divide g=Xf&}&=x  
  { ~\":o:qyc  
template < typename T1, typename T2 > {>>X3I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3?Pg ;  
  { mjeJoMvN)H  
  return t1 / t2; b3A0o*  
} R1];P*>%gZ  
} ; BT7{]2?&V  
gInh+XZs  
这个工作可以让宏来做: p-4$)w~6i  
mixsJ}e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JP#S/kJ%3  
template < typename T1, typename T2 > \ ,54z9F`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EU[\D;  
以后可以直接用 Gwd38  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #p}GWS)  
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[[~G1Z  
(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。。。) ee {ToK  
+B*]RL[th  
kwjO5 OC8  
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 ;(C<gt,r}  
@*z"Hi>4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 10S I&O  
class unary_op : public Rettype 8dE0y P  
  { qTJhYxm  
    Left l; (&}[2pb!  
public : )Q2IYCj{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U5Hi9fe  
]]j^  
template < typename T > yE}\4_0I/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YR?Y:?(  
      { B;k'J:-"  
      return FuncType::execute(l(t)); Q'OtXs 80  
    } EBy7wU`S  
$1yy;IyR  
    template < typename T1, typename T2 > G6p gG+w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e=i X]%^  
      { >wW{ $  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mnm ZO}   
    } ] Lv3XMa  
} ; )eZK/>L&  
ocGrB)7eD  
dl4n -*h  
同样还可以申明一个binary_op DU^.5f  
u*C*O4f>OC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $DHE%IN`  
class binary_op : public Rettype q5;dQ8Y ?  
  { eHr0],  
    Left l; b A+_/1C  
Right r; $Q*R/MY  
public : ,rMf;/[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]8A*uyi  
P< OH{l  
template < typename T > ,,Qg"C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s= %3`3Fo  
      { KqI:g*H'x7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w6BBu0,KC  
    } D{(}&8a9  
Q y qOtRk  
    template < typename T1, typename T2 > Kd:l8%+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %o?)`z9-  
      { D Q.4b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A5nggg4  
    } u W]gBhO$O  
} ; <K CI@  
.W{CJh  
QAkK5,`vV.  
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 5wue2/gl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 78l);/E{v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yCQvo(V[F  
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。 OAXA<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IxbQ6  
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。。。 o GuAF q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $;^|]/-  
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) s#^0[ Rt  
下面是修改过的unary_op tVG;A&\,6  
i-|N6J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z~t0l  
class unary_op z|pt)Xl  
  { z/\OtYz  
Left l; Mt.Cj;h@^[  
  /43l}6I  
public : wV )\M]@  
Ph^1Ko" 2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u+8"W[ZULq  
$gr>Y2i  
template < typename T > pS$9mzY  
  struct result_1 ,C,nNaW  
  { NK0'\~7&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7r;1 6"  
} ; J4+K)gWB  
'V]C.`9c  
template < typename T1, typename T2 > qA>#;UTp  
  struct result_2 {Z2nc)|7C  
  { CcQc!`YC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )0/9 L  
} ; 8UU L=  
lC($@sC%  
template < typename T1, typename T2 > m!ZY]:)$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bMK X9`*o  
  { qSP &Fi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0OO[@Ht  
} 8i',~[  
I8XP`Ccq  
template < typename T > ^6 wWv&G[8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sU>IETo  
  { ,zgz7  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,sitOy}ks  
} o< @![P  
rd7p$e=i  
} ; lp(2"$nQ  
( v*xW.  
_:[@zxT<x  
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 xt|^~~ /  
好啦,现在才真正完美了。 ,lH }Ba02F  
现在在picker里面就可以这么添加了: wN.S]  
~u&gU1}  
template < typename Right > YZ>L_$:q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x$q}lJv_  
  { )#i@DHt=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >ZJ]yhbhK  
} 8&U Mmbgy  
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。 0si1:+t-[+  
:\[l~S  
X,G<D}  
NK qI x  
4s 7 RB  
十. bind pg%(6dqK4  
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。 j!agD_J  
先来分析一下一段例子 !=eNr<:V.  
r#OPW7mhE  
.e7tq\k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i.^ytbH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rq|6d M6H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ) A:h  
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。 b- - tl@H  
我们来写个简单的。 V;eaQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Il [~  
对于函数对象类的版本: *;@wPT  
1 !_p  
template < typename Func > 1r=cCM  
struct functor_trait A,F~*LXm  
  { qFWN._R  
typedef typename Func::result_type result_type; n~UI 47  
} ; wH?)ZL  
对于无参数函数的版本: + ,Krq 3P  
l/={aF7+  
template < typename Ret > D^4nT,&8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Oa/zE H  
  { VgVDTWs7  
typedef Ret result_type; Qa,=  
} ; G%sq;XT61  
对于单参数函数的版本: :^ywc O   
7?yS>(VmT  
template < typename Ret, typename V1 > K T0t4XPM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Go{,< gm  
  { fJlNxdVr  
typedef Ret result_type; n5=U.r  
} ; p{5m5x  
对于双参数函数的版本: :&wb+tV  
xnMcxys~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  !64Tx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0Agse)  
  { <yipy[D  
typedef Ret result_type; F ,472H  
} ; k\[(;9sf.  
等等。。。 &IN%2c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y'iI_cg  
}@q/.Ct! x  
template < typename Func > o6vnl  
struct func_return opa}z-7>^  
  { MS\vrq'_  
template < typename T > )'~Jsg-  
  struct result_1 y.A3hV%6b  
  { 41<~_+-@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n725hY6}<l  
} ; +vy fhw4  
FGi7KV=N  
template < typename T1, typename T2 > U5kKT.M  
  struct result_2 ['o ueOg  
  { {3x>kRaKci  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l L;5*@  
} ; Nbr$G=U  
} ; 4fs d5#  
'yPKQ/y$x  
9 " q-Bb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hY.i`sp*/  
0o+Yjg>\~8  
template < typename Func, typename aPicker > o=R(DK# U  
class binder_1 R` < ^/h  
  { b;b,t0wS  
Func fn; >g<Y H'U{  
aPicker pk; *:yG)J 3F  
public : k^Qf |  
N#l2wT  
template < typename T > os{ iY  
  struct result_1 ol"|?*3q  
  { kY$EK]s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I Id4w~|  
} ; FL{?W(M  
mi] WZlg$  
template < typename T1, typename T2 > Wu{=QjgY  
  struct result_2 eMRH*MyD  
  { B`mJT*B[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U|3!ixk>>w  
} ; Nhs!_-_I  
dLp1l2h!0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tfU*U>j  
o=YOn&@%  
template < typename T > `sKyvPtG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0<%$lr  
  { g[G /If  
  return fn(pk(t)); ^0.8-RT  
} 7Jlkn=9e:  
template < typename T1, typename T2 > a%r!55.   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BI:Cm/ >  
  { ~Y x_ 3  
  return fn(pk(t1, t2)); _4N.]jr5  
} mU-2s%X<.^  
} ; w5 .^meU  
G[mqLI{q  
Lyhuyb)k5^  
一目了然不是么?  ?CAU+/  
最后实现bind [1vm~w'  
g.&B8e  
Q!P%duO  
template < typename Func, typename aPicker > 6axxyh%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \!\:p/f  
  { 0 SSdp<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b11I$b #  
} -LiGO#U  
Jb"FY:/Qv+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R@K\   
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。 D<J'\mo  
<gwRE{6U  
十一. phoenix Q|)>9m!tt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M>i(p%  
tQ9%rb  
for_each(v.begin(), v.end(), R0=f`;  
( `a& L  
do_ <2)AbI+3  
[ 2G~{x7/[@  
  cout << _1 <<   " , " |3FI\F;^q  
] 9F807G\4Qt  
.while_( -- _1), 4fKvB@O@.  
cout << var( " \n " ) c6[m'cy  
) mEJ7e#  
); ]pvHsiI:  
MZz9R*_VS  
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: Rmw=~NP5  
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 ]Uwp\2Bc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "IU}>y>J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {P6Bfh7CZ  
:Tpf8  
z[f]mU  
template < typename Cond, typename Actor > *W8n8qG%T  
class do_while ZhY{,sy?QO  
  { 0i\>(o  
Cond cd; 5}G_2<G  
Actor act; STnMBz7  
public : aE'nW_f  
template < typename T > 6 >)fNCe`  
  struct result_1 +DRt2a #  
  { 3?B1oIHQ  
  typedef int result_type; vNw(hT5750  
} ; 7"Xy8]i{z  
zn>lF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} edMCj  
<Z-Pc?F&(k  
template < typename T > R%3yxnM*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oSrA4g  
  { fZ-"._9UyH  
  do %$ya>0?mq  
    { N 8[r WJ#  
  act(t); IIAp-Y~B  
  } W_wC"?A%  
  while (cd(t)); \NNA"  
  return   0 ; eA1g}ipm  
} ~+'f[!^  
} ; \Hp!NbnF$  
G|jHic!  
>IS4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _-vlN  
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。 ;:=j{,&dl[  
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$E"f@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 a>vxox) %  
下面就是产生这个functor的类: >c0leT  
IrZjlnht  
Y A,. C4=s  
template < typename Actor > jP<6J(  
class do_while_actor 8d*S9p,/  
  { r#WqXh_uk  
Actor act; fL| 9/sojz  
public : yr+QV:oVA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zmQQ/ 7K  
8(n>99 VVK  
template < typename Cond > 'ij+MU 1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,IhQ%)l  
} ; cy@oAoBq  
)$p36dWl  
3_@I E2dA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >q;| dn9  
最后,是那个do_ y" H5>  
.*N,x(V  
}uMu8)Q  
class do_while_invoker =EVB?k ,  
  { OF*E1B M  
public : D% *ww'mt0  
template < typename Actor > gA=Pz[i)p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $z OV*O2  
  { N=u( 3So  
  return do_while_actor < Actor > (act); qf K gNZ  
} 7J3A]>qU  
} do_; =eY  
+ase>'<N#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8o:h/F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (;g/wb:  
最后来说说怎么处理break和continue !QdX+y<re  
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。 t~qSiHw  
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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