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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1z})mfsh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O+G~Qp0b>  
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, ,+ns {ppn  
%_B:EMPd  
, @%C8Z  
-H1"OJ2aF  
  class filler &YT_#M  
  { ?ID* /u|X  
public : N?qIpv/a.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .sd B3x  
} ; j+_S$T8w  
\6`v.B&v  
xa87xX=a  
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: [;(]Jy  
-W|*fKN`3  
gB(9vhj $  
Eyr5jXt%;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -Bo86t)F  
*'Z-OY<V  
wrH7 pd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jZXVsd  
-M"IVyy@  
t{_!Z(Rt5)  
"DVt3E  
二. 战前分析 25xcD1*  
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。 wn &$C0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 HA$Y1}  
r#LnDseW  
y._'K+nl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sW;7m[o  
  /* --------------------------------------------- */ rs[?v*R74  
vector < int *> vp( 10 ); @4;HC=~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _FL<egK  
/* --------------------------------------------- */ Q/9a,85  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^g9}f  
/* --------------------------------------------- */ /VRUz++K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3H1Pp*PH  
  /* --------------------------------------------- */ .|T2\M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?ouV  
/* --------------------------------------------- */ 'eqiYY|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i4hJE  
n4^*h4J7  
/wr6\53J  
QZ?d2PC=>?  
看了之后,我们可以思考一些问题: S*4f%!  
1._1, _2是什么? <e'P%tG'  
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。 fk+1#7{  
2._1 = 1是在做什么? s>T`l  
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。 1+R:3(AC  
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。 Gu2_dT  
Y;8 >=0ye  
V?=TVI*k  
三. 动工 aw1P5aPmX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ir]Mn.(Y  
<#>Oy&E  
"cwR^DoD&  
?p(kh^z  
template < typename T > =KV@&Y^x4  
class assignment ?~!tM}X0:3  
  { u0xQ;BQ  
T value; *]5z^> q;7  
public : *%3oyWwCd  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,NDh@VYe  
template < typename T2 > !;i*\ a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5!~!j "q  
} ; S0F@#mSQ?  
fVYiwE=F  
LaDY`u0G%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9J?W '8s5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PCtkjd  
3 :UA<&=s  
NW)M?f+6  
rw&y,%2  
  class holder }f0u5:;Zth  
  { VQ2Fnb4  
public : ~]4kkm7Y  
template < typename T > =Ci13< KQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K<#-"Xe;  
  { 3)y{n%3L  
  return assignment < T > (t); Lj iI+NJ  
} .?f:Nb.O  
} ; Ee8--  
}S,-uggz  
#'C/Gya  
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: ~^x-ym5  
)U'yUUi  
  static holder _1; n? ]f@OR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !Vb,zQ  
C,.-Q"juH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HM):"  
而不用手动写一个函数对象。 y<|)'(  
h`lmC]X _  
lcCJ?!lsSW  
6%%PP8.F  
四. 问题分析 2 % %|fU9  
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。  [@<G+j  
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。 u%xDsT DP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U%q:^S%#eG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iOll WkF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [%jxf\9jJ_  
FOSbe]  
五. 问题1:一致性 ) o xIzF  
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?| QNb>rLj52  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dhW<p 5  
!_dR'  
struct holder (`pNXQ0n  
  { Ra0=q4vdk  
  // @89I#t6A.  
  template < typename T > !y%+GwoW  
T &   operator ()( const T & r) const :c=v}  
  { kxh 5}eB  
  return (T & )r; 7 W{~f?Sh  
} #d% vT!Bz~  
} ; g ?V&mu  
Y9tV%  
这样的话assignment也必须相应改动: XCm\z9F  
=-qf;5[|  
template < typename Left, typename Right > q`[K3p   
class assignment {y b D  
  { q3)wr%!k5D  
Left l; ]H+{eJB7O  
Right r; jN6b*-2  
public : y AOg\+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "5}%"-#  
template < typename T2 > +2Ql~w@$^l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } waCboK'  
} ; ]`d2_mu  
f^?uY8<  
同时,holder的operator=也需要改动: ;E#\   
(z2Z)_6L*L  
template < typename T > `NSy"6{Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %[ /<+  
  { f>z`i\1oO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5oJ Dux }  
} .LObOR 5J7  
h@@d{{IqT  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *NlpotW,f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &6/%k kv  
3Z1OX]R  
return l(rhs) = r; W' ep6O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J$QBI&D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LN^UC$[tk  
{zP#woz2Q  
template < typename Tp > 0[)VO[  
class constant_t 'gDe3@ci!  
  { DbtF~`3, .  
  const Tp t; .*!#98pT  
public : 9afh[3qm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Me/\z^pF  
template < typename T > Us-A+)r*!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q]rqD83((  
  { ,H39V+Y*  
  return t; [(|v`qMv/g  
}  rN"Xz  
} ; P'tMu6+)  
*d>vR1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eh<rRx"[  
下面就可以修改holder的operator=了 ZPyM>XK$4  
=VSkl;(O  
template < typename T > O R #7"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V7C1FV2  
  { :6lwO%=F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yU7I;]YP  
} sx5r(0Z  
Jq .L:>x  
同时也要修改assignment的operator() 5+K;_)   
=IHje;s  
template < typename T2 > L2fVLK H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qS.)UaA  
现在代码看起来就很一致了。 TnA?u (R%  
xo  Gb  
六. 问题2:链式操作 yN\e{;z`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :wipE]~4t  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 V"#Jk!k9k  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,w2WS\`%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b/<mRQ{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [AR>?6G-  
K\&o2lo]  
template < typename T > r5 yO5W  
struct result_1 Oq+E6"<y;?  
  { B1$ikY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vv.PF~:  
} ; hCC}d0gf`n  
=yqHC<8:  
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: ;S JF%@x  
vT7g<  
template < typename T > _]|Qec)  
struct   ref <9ifPSvJ  
  { B4yh3cf  
typedef T & reference; =g~j=v ,e  
} ; UFENy."P  
template < typename T > kdcQw7G  
struct   ref < T &> zOGR+Gq_Z  
  { m^I,}1H4  
typedef T & reference; S LGW:  
} ; ?`AGF%zp  
Wx]d $_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <>=mCZ2  
6I|A- h  
template < typename T > J%Mnjk^_\S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'RTtE  
  { QCpM|,drS  
  return l(t) = r(t); ;h~er6&   
} V1<`%=%_W  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (C S8(C4[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OM:v`<T!z  
3nFt1E   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 EJm4xkYLj1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E4HU 'y~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &q>zR6jne  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |LmSWy*7  
最后的布局是: p=gX !4,9<  
                Add S " pI  
              /   \ kuKa8c  
            Divide   5 -BhTkoN)  
            /   \ s@!$='|  
          _1     3 z%:&#1)  
似乎一切都解决了?不。 uLVBM]Qj  
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。 ;>ozEh#8w  
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。 s".HEP~]=  
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: ,W*H6fw+  
1 Z[f {T)  
template < typename Right > kMxjS^fr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Gvx[ 8I  
Right & rt) const ^Mytp>7  
  { FtIa*j^G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p2d\ZgWD=)  
} ZK !A#Jm{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4%_M27bu[  
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。 7SS07$B  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 YD&_^3-XM  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 KQmZ#W%2m  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 N 8t=@~]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? keCRvlZ4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /fwgqFVk  
{exrwnIZj  
template < class Action > *<9$D  
class picker : public Action <z)E (J\  
  { ^oeJKjJ  
public : %Q4i%:Qi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 36$[   
  // all the operator overloaded /Ox)|) l  
} ; G]*|H0j  
1;wb(DN*c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;n*J$B  
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: =2 jhII  
l[YEKg  
template < typename Right > C-SLjJw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )2.)3w1_4  
  { '^}+Fv<O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yV]xRaRr2  
} R$6qoqv{yG  
=r6qX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s<7XxQ  
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。 %Fft R1"  
_T*AC.  
template < typename T >   struct picker_maker LP<<'(l`  
  { |t6~%6^8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3,6Ox45  
} ; $H*/;`,\[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -=5)NH t  
  { .j?kEN?w  
typedef picker < T > result; #n7Yr,|Z  
} ; QK <\kVZ8  
j _ ;fWBD:  
下面总的结构就有了: _gV8aH ZyM  
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。 G[z .&l  
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。 '%7 Bxof  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X")|Uw8Kl/  
至此链式操作完美实现。 Y25uU%6t_  
J8Z0D:5  
D>kD1B1  
七. 问题3 HL8eD^  
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。 ;j'Daupt;=  
M_1;$fWq  
template < typename T1, typename T2 > xRxy|x[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3S"] u}  
  { KIus/S5 RC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (S9f/i ^  
} |g_g8[@`}  
kb #^lO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: jP=Hf=:$  
qd6fU^)i  
template < typename T1, typename T2 > JYmAn?o-  
struct result_2 GyC)EFd  
  { I%;Jpe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \l,rpVv5m  
} ; 5%i:4sMx *  
AW8'RfC.  
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? 6 /Y1 wu  
这个差事就留给了holder自己。 .+.j*>q>u  
    {j SmoA  
 ^jyD#  
template < int Order > R7_VXvm>z  
class holder; D>#l-{d  
template <> S# we3  
class holder < 1 > &Lj@9\Dh  
  { 5:_hP{ @  
public : 1r9f[j~  
template < typename T > -5Utl os  
  struct result_1 |b.z*G  
  { PCE4W^ns  
  typedef T & result; OAe#Wf!c  
} ; LU2waq}VA  
template < typename T1, typename T2 > p3]Q^KFS  
  struct result_2 l-O$m  
  { l]!B#{  
  typedef T1 & result; pv# 2]v  
} ; 0A[esWmP  
template < typename T > #kcSQ'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >k(MUmhX  
  { H^AE|U*-G  
  return (T & )r; K1q+~4>\|  
} T *>`,}J  
template < typename T1, typename T2 > 6mPm=I[oh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4s.]M>Yb  
  { K4 %/!`  
  return (T1 & )r1; NiSO'=y$n  
} Xe1P- 6 0  
} ; vq'k|_Qi=  
2F+gF~znQ  
template <> w*!wQ,o  
class holder < 2 > ALT^8c&K  
  { nCnjq=  
public : U ?b".hJ2  
template < typename T > (q;bg1\UK  
  struct result_1 ;hDa@3|]34  
  { <+U|dX  
  typedef T & result; FN87^.^2S  
} ; MDO$m g  
template < typename T1, typename T2 > PuCc2'#  
  struct result_2 -_0?_Cb  
  { a. %LHb  
  typedef T2 & result; fi%r<]@  
} ; p{tK_ZBy]c  
template < typename T > %s=Dj2+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #I0pYA2m  
  { jAhP> t:  
  return (T & )r; B6M+mx"G  
} SoQR#(73HK  
template < typename T1, typename T2 > (K{5fC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  xvm5   
  { f`$Gz  
  return (T2 & )r2; $:bih4 @>  
} c$H+g,7xQ-  
} ; p]gT&[iJ  
2U$"=:Cf  
+RDJY(Y$  
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> >。 m5c&&v6%"b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pbBoy+.>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {|<"C?  
= !2NU  
return l(i, j) = r(i, j); QwWW! 8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &0 \ ci9o  
~)X[(T{  
  return ( int & )i; %w}gzxN^  
  return ( int & )j; wS XVyg{  
最后执行i = j; nb, 2,H  
可见,参数被正确的选择了。 3MBN:dbQ  
|D#2GeBw1h  
MQTdk*L_]  
{7"0,2 Hb?  
t#wmAOW  
八. 中期总结 Lxe^v/LsT  
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: QWO]`q`|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L ^J- ("e_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4,P bg|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor URTzX 2'[  
 HEF?mD3h  
^ 4>k%d  
X9=N%GY[  
[xlIG}e9  
+s[\g>i  
九. 简化 3=.Y,ENM;  
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。 }SfbCa)UO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `C72sA{M.  
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: 6[P-Ny{z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 VD7i52xS  
  +-*/&|^等 /f{$I  
2. 返回引用。 \Sy7 "a  
  =,各种复合赋值等 0D&>Gyc*0  
3. 返回固定类型。 fw-\|fP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iLX_T]1  
4. 原样返回。 eEw.'B  
  operator, Mt>oI SN&d  
5. 返回解引用的类型。 dJuD|9R  
  operator*(单目) JAb6zpP  
6. 返回地址。 hf<J \   
  operator&(单目) MDa7 B +4  
7. 下表访问返回类型。 qYB~VE03  
  operator[] Nh!_l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6z,Dyy]tl  
  operator<<和operator>> y-aRXF=W  
Qd`T5[b\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 d j5hv~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d5m`Bm-{  
%j,iAUE<  
template < typename Left > ^rAa"p9  
struct value_return +OaUP*\Dd  
  { /pH(WHT+/H  
template < typename T > + %*&.@z_  
  struct result_1 Qs 2.ef?  
  { <, @%*G1-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #J\rv'  
} ; *|:Q%xr-  
7L(e h7  
template < typename T1, typename T2 > |i %2%V#  
  struct result_2 :' #\  
  { ii|? ;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s95F#>dr  
} ; :py\ |  
} ; PRu&3BP  
|CD"*[j]  
g}xQ6rd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _k66Mkd#b  
s4LO&STh{  
下面我们来剥离functor中的operator() rxZi8w>}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o+O}Te  
[:;# ]?  
return l(t) op r(t) C"uahP[Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y$ Fj2nk+  
return op l(t) uXZg1 F)  
return op l(t1, t2) [3/VCYje  
return l(t) op wFS2P+e;X  
return l(t1, t2) op - xm{&0e)  
return l(t)[r(t)] dbdM"z 4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $hrIO+  
c WAtju?L;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {=:#S+^ER  
单目: return f(l(t), r(t)); fL*T3[d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <E,%@  
双目: return f(l(t)); VDF)zA1V  
return f(l(t1, t2)); jQs>`P-CM  
下面就是f的实现,以operator/为例 K|S:{9Q  
i?@M  
struct meta_divide U7$WiPTNL9  
  { J1ON,&[J  
template < typename T1, typename T2 > BzJ;%ywS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A&5:ATQ/|  
  { 5N7H{vT_  
  return t1 / t2; D/(CU#i"  
} %8.J=B  
} ; pV[''  
c "= N  
这个工作可以让宏来做: u eb-2[=  
d=*x#In  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?knYY>Kzh1  
template < typename T1, typename T2 > \ /*)Tl   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]B\H ~Kn  
以后可以直接用 = duks\)O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F'm(8/A$  
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 i{c@S:&@^  
(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。。。) 95W?{> @  
h11.'Eej`  
l{c]p-  
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 ?Ke eHMu  
6i@\5}m=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vy<HA*  
class unary_op : public Rettype A Io|TD5{~  
  { Q%S9fq,q  
    Left l; jvy$t$az  
public : H6TD@kL9Wr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W;6vpPhg#!  
c:!zO\P#  
template < typename T > cu!W4Ub<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )~)*=u/  
      { Ard]147  
      return FuncType::execute(l(t)); =}!Mf'  
    } # uCB)n&.  
o(kM9G|  
    template < typename T1, typename T2 > arK_oh0B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vdDludEv  
      { sJx+8 -  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &[mZD,  
    } ./6<r OW  
} ; :aLT0q!K  
6.1)IQkO  
u"xJjS  
同样还可以申明一个binary_op , "0)6=AE  
siDh="{s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y/ot3[  
class binary_op : public Rettype ti5HrKIw  
  { F^$led1/F  
    Left l; 07g':QU@  
Right r; sZgRt  
public : zSvgKmNY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G9P!_72  
'\#EIG  
template < typename T > ?L) !pP]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RkEN ,xWE  
      { Joe_PS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :G w~7v_  
    } >ydRSr^  
hg@}@Wq\)  
    template < typename T1, typename T2 > 3 voT^o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d&8APe  
      { tMx}*l|]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q;Wj?8}  
    } [Qt?W gPj  
} ; t+r:"bb  
va|*c22;|  
Q?t^@  
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 2I1uX&g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NG&_?|OmV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2Se?J)MN  
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。 bAk&~4Y_"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C#;jYBtT7?  
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。。。 b#)U UGmI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 abNV4 ,M  
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) _Us*+ 2(4L  
下面是修改过的unary_op A=zPL q{Sb  
)2q~u%9n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > AdZ;j6#  
class unary_op s pLZ2]A  
  { |WryBzZ>on  
Left l; -~" :f8  
  nR>r2wMk@  
public : RF!a//  
 ,B<l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )py{\r9X  
y)c5u%(  
template < typename T > ^I mP`*X  
  struct result_1 q-ES6R  
  { W,@ If}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &5{xXWJK  
} ; mV^Zy  
{+<P:jbz;  
template < typename T1, typename T2 > Si 9Z>MR  
  struct result_2 88"Sai  
  { 3=Ec "  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <mMTD8Sx]  
} ; tGdf/aTjy  
;< )~Y-  
template < typename T1, typename T2 > oY~ Dg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~n')&u{  
  { IL/Yc1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |]Z:&[D]i  
} e pCLM_yA  
x.0p%O=`  
template < typename T > R1:k23{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z}A%=Z\/3  
  { 0Z<I%<8bK  
  return OpClass::execute(lt(t)); wv QMnE8\  
} {j{+0V  
Rd7_~.Bo  
} ; Hd7,ZHj3 ^  
I2$T"K:eo  
$GQ`clj<  
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 lJP1XzN_  
好啦,现在才真正完美了。 8 #X5K  
现在在picker里面就可以这么添加了: \k`n[{  
(C] SH\  
template < typename Right > l&VjUPz_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :f5s4N  
  { &0TVi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :M{Y,~cP  
} qzw'zV  
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。 iGDLZE+?  
cH-@V<  
5m=I*.qE  
MC((M,3L  
K'iIJA*Sn  
十. bind #eU.p&Zc  
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。 uV-'~8  
先来分析一下一段例子 6J~12TU,  
X1[CX&Am  
j#~Jxv%n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gw`B"c|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N!Qg;(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =@u 5|:  
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。 dLsn\m>  
我们来写个简单的。 xCzebG["  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5WqXo{S  
对于函数对象类的版本: O?8Ni=]  
Nfe>3uQK  
template < typename Func > $I#q  
struct functor_trait 8;y&Pb~)  
  { rV({4cIe9R  
typedef typename Func::result_type result_type; f\;65k_jq  
} ; f"7M^1)h2%  
对于无参数函数的版本: S0g'r !;6  
P X;Ed*y  
template < typename Ret > /:<IIqO.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6~#Ih)K  
  { HIGq%m=-x  
typedef Ret result_type; ;U: {/  
} ; 2,vB'CAI  
对于单参数函数的版本: 7:]Pl=:X  
J`IDlGFYp  
template < typename Ret, typename V1 > 4`Nt{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gef6pfV  
  {  `G1&Z]z  
typedef Ret result_type; 4$/i%B#ad  
} ; ~.PO[hC  
对于双参数函数的版本: .0u/|Yx  
2M)]!lYy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b,P]9$Ut  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~ `>e5OgOJ  
  { /2{5;  
typedef Ret result_type; .yT8NTu~0j  
} ; I9o6k?$K  
等等。。。 bW#@OrsS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wiOgyMdx  
|8%m.fY`  
template < typename Func > wn>edn  
struct func_return 4GG>!@|  
  { C=uZ1xg*,  
template < typename T > _4 6X%k  
  struct result_1 2;L|y._`w  
  { #B'aU#$u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ae^X35  
} ; Sz{O2 l Y  
e98lhu"|H  
template < typename T1, typename T2 > V&soN:HS  
  struct result_2 .%'(9E  
  { ES<1tG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p3ISWJa!  
} ; `"iY*  
} ; Q@e[5RA +]  
Sj'ht=  
O_$dI*RK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VZ>On$hp  
RjJU4q  
template < typename Func, typename aPicker > +^rh[>W  
class binder_1 G.+l7bnZM  
  { B) $c|dUV  
Func fn; WWwUwUi  
aPicker pk; a/~aFmu6b  
public : rzrl>9 h  
E'1+Yq  
template < typename T > {)- .xG  
  struct result_1 [w -{r+[  
  { oMcK`%ydm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X.ONa_  
} ; 2c<&eX8"  
$=sXAK9   
template < typename T1, typename T2 > IUGz =%[  
  struct result_2 A>VI{  
  { ?6Cz[5\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -]C c  
} ; gw+9x<e  
e73^#O&Xt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d{et8N  
 "SN4*  
template < typename T > k)S.]!u&G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qZ@0]"h  
  { JXiZB 8}  
  return fn(pk(t)); {P8[X@Lu  
} e{({|V '  
template < typename T1, typename T2 > @/ J [t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const He0=-AR8  
  { ufa41$B'yG  
  return fn(pk(t1, t2)); ]"AyAkT(  
} QVZD/shq  
} ; d "BW/%m|g  
@Un/c:n  
NIZ<0I*5  
一目了然不是么? QH4wUU3X  
最后实现bind a\kb^D=T  
HQ!Xj .y  
puSLqouTM  
template < typename Func, typename aPicker > fQWIw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) < (RC|?  
  { %v5R#14[n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jD) {I  
} 3[p_!eoW  
+y[@T6_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q<e&0u4  
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。 Vi! Q  
Xog/O i  
十一. phoenix Jsg I'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;S$Ll*f>D  
N;F)jO xsl  
for_each(v.begin(), v.end(), iMF<5fLH&  
( 'f8(#n=6qP  
do_ >YW\~T  
[ Auy".br'  
  cout << _1 <<   " , " n9LGP2#!  
] M"=n>;*X  
.while_( -- _1), VvByHcLv  
cout << var( " \n " ) ;y?);!g  
) ;N+$2w  
); dYFzye  
@$Qof1j'%  
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: WV;=@v  
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 P#kGX(G9!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D|I Ec?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Qz<d~ N  
maMHZ\ Q  
/rB{[zk  
template < typename Cond, typename Actor > ~+D*:7Y_  
class do_while CDMfa&;T  
  { @b&84Gn2 r  
Cond cd; h4&;?T S  
Actor act; : 2V^K&2L  
public : -P=g3Q i  
template < typename T > p?(L'q"WK  
  struct result_1 {B$2"q/~  
  { :@ uIxa$[  
  typedef int result_type; Z{-Lc68  
} ; xtV[p4U  
+%J\y^09kr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X[C3&NX#_  
}6RT,O g  
template < typename T > 8$P>wCK\l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xc 1A$EY  
  { +,'T=Ic{  
  do zbw7U'jk  
    { ! U0z"  
  act(t); qcB){p+UQ  
  } ,a|@d} U  
  while (cd(t)); hp!d/X=J_  
  return   0 ; iCG`3(xL  
} =?@Q -(bp  
} ; S[M4ukYK  
-xmf'c9P  
4 k}e28  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -Q e~)7  
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。 $FM' 3%B[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Y8s;w!/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  {E9v`u\  
下面就是产生这个functor的类: ~9pM%N V  
l?N`{ ,1^  
>.9eBz@  
template < typename Actor > _v5t<_^N  
class do_while_actor qV1O-^&[f=  
  { O_@2;iD^^  
Actor act; T(X:Yw  
public : GrEs1M1]*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s PYX~G&T  
Ayx^Wp*s  
template < typename Cond > *3{J#Q6fk3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =fLL|  
} ; ^t. W|teD  
F%.xuLW  
|g)FA_#|<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N$aZ== $5  
最后,是那个do_ uF(k[[qaiN  
/9ZcM]X B  
B:oF;~d/,  
class do_while_invoker I@7/jUO  
  { r((Tavn  
public : _j#SpL'P  
template < typename Actor > wvc>0?t'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `"y`AY/N  
  { w8M2N]&:  
  return do_while_actor < Actor > (act); SBKeb|H8  
} rnhFqNT:  
} do_; Bt~s*{3$8  
``4wX-y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +H'\3^C-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^[# & ^[-V  
最后来说说怎么处理break和continue h* .w"JO  
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。 y%(X+E"n*  
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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