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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6=f)3!=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qPPe)IM'Sc  
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, S>oEk3zlw  
QoYEWXT|g  
pA!-spgX  
RRja{*R  
  class filler Kn^+kHh:  
  { W1REF9i){  
public : ]Q"T8drL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TsFhrtnx&X  
} ; -lo?16w  
 {b!{~q  
YdhV a!Y  
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: <@Q27oEuA  
d]0:r]e  
w;,34qbf  
T?RY~GA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m}l);P^  
<H^jbK  
GlJ[rD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^("b~-cJ  
&@lfr623  
e* [wF}))  
Y#os6|MV#  
二. 战前分析 ~:Rbd9IB  
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。 0z/*JVka  
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 TnQ>v{Rx  
P&Ke slk  
Ll|-CY $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .?u<|4jE6  
  /* --------------------------------------------- */ iYr)Ao5X  
vector < int *> vp( 10 ); lrE"phYk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); TdPd8ig8{  
/* --------------------------------------------- */ "}3sL#|z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K$Bv4_|x  
/* --------------------------------------------- */ ]he~KO[j<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `W x| 4  
  /* --------------------------------------------- */ <N)!s&D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  vm! y2  
/* --------------------------------------------- */ JRB6T_U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]$g07 7o  
@ZISv'F  
dqB,i9--  
AGFA;X  
看了之后,我们可以思考一些问题: 54p{J  
1._1, _2是什么? Z'i@;^=A  
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。 :u7BCV|yr  
2._1 = 1是在做什么? =K:[26  
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。 s",Ea*  
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。 Fn5BWV  
z\eQB%aM  
l9 \W=-'  
三. 动工 #]dm/WzY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JL,Y9G*]s  
b|_e):V|  
o<5`uV!f  
[3X\"x5@V  
template < typename T > }F]Z1('  
class assignment at?I @By  
  { I7_lKr3  
T value; 48 -j  
public :  ;Ci:d*  
assignment( const T & v) : value(v) {} 76D$Nm  
template < typename T2 > \lg ^rfj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7I ~O| Mw  
} ; $ 5"  
suQTi'K1  
$R'?OK(`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ku,{NY f^Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O[ z0+Q?6Z  
&KMI C  
Lyc6nP;F  
N)mZ!K44  
  class holder ?pIELezfK  
  { L ,R}l0kc  
public : 6 ZRc|ZQ  
template < typename T > \~8W0q.4M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8(Az/@=n  
  { UnDCC_ud  
  return assignment < T > (t); p l^;'|=M  
} ,6]ID1o:y  
} ; YH58p&up  
= 9Yf o,F  
fuj9x;8X0  
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: V<5. 4{[G  
C rR/  
  static holder _1; $*eYiz3Ue  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [C EV&B  
"3VX9{'%@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -n 7 @r  
而不用手动写一个函数对象。 lq.:/_m0  
bqH [-mu6  
d3znb@7  
ovN3.0tAI  
四. 问题分析 HsYzIQLL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |"K%Tvxe  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Do(G;D`h+_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '|gsmO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6Mk#) ebM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ; s(bd#Q  
sq=EL+=j  
五. 问题1:一致性 b; of9hY  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Hx6O Dj[-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]0'cdC  
r ??_2>Q  
struct holder E"*E[>  
  { >h8m8J  
  // J,,V KA&  
  template < typename T > 9U;  
T &   operator ()( const T & r) const Yp(0XP5o  
  { <U$YJtEK  
  return (T & )r; 1M`>;fjYa  
} <SJ6<'  
} ; 7[=G;2<  
8qkQ*uJP  
这样的话assignment也必须相应改动: dm/3{\ 4  
7W}%ralkg  
template < typename Left, typename Right > !Fs$W  
class assignment %qcCv9  
  { {3KY:%6qj  
Left l; &FmTT8"l  
Right r; vKnZ==B  
public : *JImP9SE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mD> J,E  
template < typename T2 > f-#:3k*7S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PI L)(%X  
} ; vFHeGq70j  
`=;}I@]zj)  
同时,holder的operator=也需要改动: r]LP=K1  
U{dK8~  
template < typename T > .pZYPKMaE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .}F 39TS2  
  { ]N}/L lq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P 4)Q5r  
} gm5%X'XL  
KRGj6g+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9.xb-m7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 { (.@bT@  
;m] nl_vg  
return l(rhs) = r; W2h*t"5W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 78]*Jx>L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a9&[Qv5-/  
\roJf&O }  
template < typename Tp > pGU .+[|(  
class constant_t W0x9^'=s\  
  { v8)wu=u  
  const Tp t; Ib{#dhV  
public : 8Mtd}{Fw*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hTO5*5]0zP  
template < typename T > m^BXLG:b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d. d J^M  
  { enxb pq#  
  return t; gWjYS#D  
} Vc(kw7  
} ; _fgsHx>l7  
(soTkH:#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c^"4l 9w  
下面就可以修改holder的operator=了 nv0D4 t  
851BOkRal4  
template < typename T > q/w5Dx|:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tHaHBx1P  
  { bkR~>F]FAu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0-OKbw5%=b  
} CC@U'9]bH  
:icpPv  
同时也要修改assignment的operator() 7Z +Fjy-B  
kqX %y  
template < typename T2 > pno}`Cer  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]~$@x=p2e  
现在代码看起来就很一致了。 ~:,}?9  
k]gPMhe  
六. 问题2:链式操作 U`N?<zm<oO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ax|'uvVAPT  
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。 I`xC0ZUKj  
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。 PC"=B[OlJ  
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。 4D 5Wse  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~Ih` ayVq  
 e4_A`j'  
template < typename T > IW@xT@  
struct result_1 *:\[;69[  
  { vS ( Y_6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,;YNI  
} ; 3 u=\d)eq  
~%tVb c  
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: g_PP 9S_?  
o S{hv:)>  
template < typename T > gs0 jwI  
struct   ref 1Cc91  
  { /xSJljexz  
typedef T & reference; {B#w9>'b  
} ; =MJRQ V67  
template < typename T > k 5% )  
struct   ref < T &> S_*Gv O  
  { rpEIDhHv  
typedef T & reference; 2T%sHp~qt  
} ; [ZG>FJDl8  
 3bd`q $  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w&}<b%l  
vx6lud0k}  
template < typename T > nIlx?(=pu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eo;MFd%;  
  { DdISJWc'`5  
  return l(t) = r(t); TqS s*as5  
} xIc||o$  
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。 DHjfd+E=s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ORqqzy +  
( +S-  
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 Qa2p34Z/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4uE )*1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :Eh}]_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GXLh(d!C  
最后的布局是: uZf 6W<a  
                Add ~tL:r=  
              /   \ B<myt79F_[  
            Divide   5 JSq3)o9?/  
            /   \ LO%e1y  
          _1     3 FwKY;^`!d  
似乎一切都解决了?不。 9A{D<h}yk  
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}9<7e~/  
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。 9I5AYa?  
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: L|D9+u L  
npytb*[|c  
template < typename Right > zSMM?g^T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &&jQ4@m}j  
Right & rt) const 'lEIwJV$  
  { /EHO(d!<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T.QJ#vKO0  
} "Ar|i8^G3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [# X} (  
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。 E>E^t=; [  
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。 2!9W:I7  
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。 s LDEa  
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。 $zhvI*0  
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? >X[:(m'  
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: 7[L%j;)bw  
%WP[V{,F  
template < class Action > C\Ob!sv%H  
class picker : public Action )_Hv9!U]e  
  { v9TIEmZ  
public : W4#DeT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y[VXx8"p  
  // all the operator overloaded gs.+|4dv  
} ; 18kWnF]n=  
t\2-7Ohj6  
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。 wmMn1q0F  
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: k ^KpQ&n  
j)nE!GKD(  
template < typename Right > ^G5fs'd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qUg/mdv&  
  { EKw)\T1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aWvC-vZk  
} zLxuxf~4@  
[P6A $HC<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7bGOE_r  
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。 lR F5/  
cN2Pl%7  
template < typename T >   struct picker_maker *Br }U  
  { { /8s`m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'm<L}d  
} ; VD!PF'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xudZ7   
  { X=Y(,ZR(&  
typedef picker < T > result; o8A8fHl  
} ; wvxqgXnB\  
KB~`3Wj|Z  
下面总的结构就有了: ZOppec1D  
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。 9qzHy}A  
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。 A;^{%S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @QYCoEU8J  
至此链式操作完美实现。 P3a]*>.,  
z)eNM}cF  
%3=T7j  
七. 问题3 u ^2/: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。 :.{d,)G  
@.dM1DN)  
template < typename T1, typename T2 > ]|IeE!6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ojJu a c4  
  { +,T}x+D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 31]Vo;D  
} 3 UQBIrQ  
l Ny<E!0  
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: nc.P  
xvWP^Qkb  
template < typename T1, typename T2 > ,WoB)V.{(  
struct result_2 "79b>  
  { >r4BI}8SK<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u2':~h?l  
} ; c*(=Glzn  
V6Of(;r  
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? !0Ak)Q]e'  
这个差事就留给了holder自己。 a_DK"8I  
    `sv]/8RN  
;s4e8![o3  
template < int Order > a@ ? Bv  
class holder; 4VA]S  
template <> dry%aT  
class holder < 1 > v9gaRqi8  
  { :efDPNm5  
public : Tjj27+y*\  
template < typename T > =*UVe%N4  
  struct result_1 y#O/Xw  
  { r $LU$F  
  typedef T & result; Fv nf;']q  
} ; ZxDh! _[s  
template < typename T1, typename T2 > ,6A/| K-  
  struct result_2 '1G0YfG}n  
  { hig t(u  
  typedef T1 & result; 27F:-C~.9  
} ; J3r':I}\  
template < typename T > JvJ)}d$,&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5a&gdqg]  
  { # M Y4Mr  
  return (T & )r; kc@ \AZb  
} <rU+{&FKNL  
template < typename T1, typename T2 > X&i" K'mV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 20Rm|CNH?  
  { ZS&lXgo  
  return (T1 & )r1; nXh<+7  
} IJ{VCzi  
} ; *@YQr]~ ;  
6iEA._y  
template <> V%^d~^m,H  
class holder < 2 > 7=A @P  
  { tg~7^(s  
public : )_ l( WF.  
template < typename T > 'E\qqE[;  
  struct result_1 tK\$LZ  
  { (+TL ]9P  
  typedef T & result; Wl,I%<&j}  
} ; g(F2IpUm/  
template < typename T1, typename T2 > 1-G-p:|  
  struct result_2 uBaGOW|Pl  
  { grDz7\i:  
  typedef T2 & result; z-nV!#  
} ; /DSy/p0%  
template < typename T > $K 1)2WG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L$ju~0jl)%  
  { DVBsRV)/  
  return (T & )r; N VDvd6  
} oTpoh]|[  
template < typename T1, typename T2 > !U1V('   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J=#9eW  
  { ^$8WV&5q>  
  return (T2 & )r2; tkHUX!Ow;  
} 52*KRq o  
} ; r"lh\C|  
&{x`K4N  
u3PM 7z!~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ZgzYXh2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z)*\njYe  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZB,UQ~!Yr  
KeC&a=HL  
return l(i, j) = r(i, j); YgkQF0+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &([Gc+"5E.  
wY7+E/  
  return ( int & )i; 3cFvS[JG  
  return ( int & )j; w< |Lx#L}  
最后执行i = j; MIc(B_q  
可见,参数被正确的选择了。 zOL*XZ0c  
8w3Wy<}y  
#@L<<Q8}  
t`x_@pr  
e/IVZmUn^  
八. 中期总结 2-wgbC5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6c[ L*1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Nbm$ta  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PE+{<[n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;BEX|w xn  
CWE^:kr6  
0h"uJco,  
.1""U ']  
i# Fe`Z ~J  
^aL> /'Y#|  
九. 简化 95-%>?4  
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。 ??Dv\yLZI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ozc9yy!%  
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: ze#ncnMo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M`@Es#s  
  +-*/&|^等 h56s~(?O  
2. 返回引用。 G*^4 CJ  
  =,各种复合赋值等 ~#JX 0J=  
3. 返回固定类型。 |Fzt| \  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &. "ltB  
4. 原样返回。 $K!6T  
  operator, 3WY:Fn+#  
5. 返回解引用的类型。 R #m1Aa  
  operator*(单目) FHZQyO<|  
6. 返回地址。 <Ow+LJWQK  
  operator&(单目) vg[zRWh8  
7. 下表访问返回类型。 O u{|o0  
  operator[] j(Tk6S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?h ym~,  
  operator<<和operator>> +D#.u^  
ko T: r  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;0E[ ; L!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9QN(Wq@  
SQf.R%cg$  
template < typename Left > a~`,zQ -@  
struct value_return %A;s 3 ]V  
  { ?B:],aztf  
template < typename T > 4yRX{Bl|  
  struct result_1 8)&J oPN  
  { !Y]%U @4}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ._}Dqg$  
} ; M0uC0\' #P  
~RnBs`&!  
template < typename T1, typename T2 > qnU$Pd  
  struct result_2 vXc gl  
  { 4ak} "Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3_c4+u"6  
} ; =D?{d{JT  
} ; wEbO|S+K1  
v|YJ2q?19  
7o`pNcabtz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PAy7b7m~B  
.h;X5q1  
下面我们来剥离functor中的operator() <p8>"~ R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4 !M6 RL8{  
F}_Zh9/$(  
return l(t) op r(t) 8HH\wu$$e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _jrkR n1"  
return op l(t) 4fdO Ow  
return op l(t1, t2) x9H qc9q  
return l(t) op Gjf1Ba  
return l(t1, t2) op %{";RfSVX%  
return l(t)[r(t)] Y t0s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;i;;{j@$i  
|#(g 8ua7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L~L]MC&  
单目: return f(l(t), r(t)); M% FKg/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c jBHczkY  
双目: return f(l(t)); F5f1j]c  
return f(l(t1, t2)); AV["%$ :  
下面就是f的实现,以operator/为例 7:h_U9Za?$  
?nx 1{2[  
struct meta_divide Q02:qn?T  
  { Ph C{Gg  
template < typename T1, typename T2 > ~dj4Q eu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .2STBh.;  
  { jQ\/R~)O  
  return t1 / t2; I K Dh)Zm  
} i]n ?zWo_h  
} ; . aqP=  
=J&aN1Hgt  
这个工作可以让宏来做: bR? $a+a)  
H.: [# a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >R8eAR$N  
template < typename T1, typename T2 > \ qy~@cPT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9mH+Ol#(  
以后可以直接用 l j*J|%~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O(f&0h !  
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 jp QmKX  
(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。。。) Kkz2N  
$^"_Fox]A\  
dq$C COC^F  
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 'QEQyJ0EB  
^,;8ra*h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @V# wYt  
class unary_op : public Rettype lIF*$#`oh*  
  { {uMqd-Uu  
    Left l; FUU/=)^P$  
public : 2T#>66^@q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /w*;|4~Bf  
^5![tTJ  
template < typename T > #o-CG PE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) _O 6_  
      { qfzT8-Y  
      return FuncType::execute(l(t)); db.E-@W.OI  
    } s|=.L&"   
=D~RIt/D  
    template < typename T1, typename T2 > C:d$   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #NLLl EE  
      { jo8;S?+<|?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h 66X746  
    } }8qsE  
} ; GCEq3 ^/  
#T8$NZA  
4$!iw3N(  
同样还可以申明一个binary_op ec` $2u  
tpi>$:e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > spt='!)4  
class binary_op : public Rettype Ev;ocb,  
  { vVi))%&S(  
    Left l; g$ oe00b  
Right r; :-kXZe  
public : IW'2+EGc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f@a@R$y  
R9z^=QKcH  
template < typename T > )vFZl]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NTtRz(   
      { q#~]Hp=W5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %L9A6%gr  
    } (^Kcyag4  
.%4{zaB  
    template < typename T1, typename T2 > R'q:Fc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;hLne0|)}  
      { [oQ&}3\XJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j\SW~}d9  
    } cAE.I$T(  
} ; Y)I8(g}0  
qm)KO 4  
7E9h!<5v  
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 .1F^=C.w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H19CVc\B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k98}Jx7J)"  
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。 L){rv)?="  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _8'FI_E3  
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。。。 P2Ja*!K]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +$+'|w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n'#(iW)f  
下面是修改过的unary_op  ,JcQp=g  
1!E+(Iq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k+S 6)BQ7U  
class unary_op &,Xs=Lv mq  
  { vx\h Njb  
Left l; X=p~`Ar M{  
  -R;.Md_  
public : WM}bM] oe  
k'BLos1W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ek,s6B)'d  
f9FsZD  
template < typename T > hsQrHs'k  
  struct result_1 ?eb2T`\0Q  
  { a]465FY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "]nbM}>  
} ; ~qiSkG  
F62arDA  
template < typename T1, typename T2 > S{NfU/: dL  
  struct result_2 p5~;8Q7  
  { swVq%]')"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 96Tc:#9i  
} ; Dc[Qu? ]LM  
mdOF0b%-]  
template < typename T1, typename T2 > 9zkR)C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rY>{L6d  
  { F~ n}Ep~1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m//(1hWv7  
} :!1B6Mc  
>29eu^~nh  
template < typename T > 5|-(Ic  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x c-=;|s  
  { *Df|D/,WE  
  return OpClass::execute(lt(t)); (iK0T.  
} d& @KGJ  
>:s.` jV<  
} ; 9`)NFy?  
J680|\ER  
zu}h3n5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug XQk9 U  
好啦,现在才真正完美了。 VbtFM=Dg  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;1cX|N=  
(0"9562  
template < typename Right > L `+\M+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]P ->xJ  
  { =? xA*_^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2&]UFg:8Q  
} >;QkV6i7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 j*$GP'Df3  
"wxs  
/+J?Ep(_  
vdNh25a<h  
y6; '?.Y1  
十. bind mYb8   
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@k[}R#g  
先来分析一下一段例子 iYv6B6o/99  
[/*85 4  
-2tX 15,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (^9q7)n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^#S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }x-~>$:"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7 s5?^^  
我们来写个简单的。 "F|OJ@ M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -NZj :N  
对于函数对象类的版本: @^;WC+\0  
%I%F !M  
template < typename Func > ZH`6>:  
struct functor_trait TRAs5I%  
  { q?Q"Ab  
typedef typename Func::result_type result_type; n\*>m p)  
} ; *`);_EVc  
对于无参数函数的版本: t3Q;1#Zf  
9))%tYN  
template < typename Ret > OV>T}Fq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E] t:_v  
  { J(M0t~RZ  
typedef Ret result_type; ez86+  
} ; T[<llh'+  
对于单参数函数的版本: eJ%~6c`@!  
r em&F'x0V  
template < typename Ret, typename V1 > *u7C){)gr[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p0$K.f| ^  
  { B {/Pv0y   
typedef Ret result_type; z8>KY/c  
} ; uiE9#G  
对于双参数函数的版本: 1w+&Y;d|  
cPI #XPM=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L|6clGp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JeUFCWm  
  { aiw~4ix  
typedef Ret result_type; nf /iZ &  
} ; %nOBsln  
等等。。。 HC4ad0Gs+{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~@BV  
vo uQ.utl  
template < typename Func > .(CzsupY_q  
struct func_return tmK@Veb*a'  
  { 2{XQDOyA  
template < typename T > ui G7  
  struct result_1 Fdu0?H2TL  
  { J%f5NSSU{6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _ZzPy;[i?  
} ; zi[bpa17W  
>eAlz 4  
template < typename T1, typename T2 > LD_aJ^(d  
  struct result_2 V)Z*X88:Tv  
  { ;-^WUf |  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %'4dg k  
} ; s4MP!n?gB  
} ; +Z$X5Th  
!j%)nU  
@/anJrt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3'u%[bx E  
 T_jwj N  
template < typename Func, typename aPicker > =#T6,[5  
class binder_1 5[X^1  
  { ;5"r)F+P  
Func fn; ]ueq&|  
aPicker pk; [:g6gAuh,  
public : bMkn(_H)\  
<LZvG IMl  
template < typename T > t}nZrD  
  struct result_1 IH[/fd0  
  { r]BB$^@@V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :;{U2q+  
} ; qdZn9i  
4^70r9hV9  
template < typename T1, typename T2 > fgn*3 pg  
  struct result_2 kt X(\Hf!  
  { jc Ie<i;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xC<OFpI\  
} ; NO`a2HR$  
)dC%g=dtc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G0> 'H1Z  
w|?Nq?KA  
template < typename T > NqhRJa63  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b0LQ$XM>8  
  { aKH\8O4L5  
  return fn(pk(t));  A{5 k}  
} Ha)w*1&w"  
template < typename T1, typename T2 > 7ou2SL}k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |`qur5h`  
  { ?PyI#G   
  return fn(pk(t1, t2)); /o8`I m   
} [^ 7^&/0  
} ; <&l3bL  
A8c'CMEm  
D9#e2ex]  
一目了然不是么? <po(7XB  
最后实现bind )]>=Uo  
]Z<{ ~  
s'~_pP  
template < typename Func, typename aPicker > 2c8,H29  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z %+?\.oH  
  { lOd[8|/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N ?V5gi  
} ^>g+:?x  
y<)Lr}gP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vuDp_p*]S  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 JguE#ob2  
IO^O9IEx,  
十一. phoenix JO+ hD4L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b LL!iz?  
{*jkx,|  
for_each(v.begin(), v.end(), v8 6ls[lzu  
( DNki xE*  
do_ [u)^QgP  
[ -k$rkKHZ(  
  cout << _1 <<   " , " H[]j6D  
] ]C)PZZI='  
.while_( -- _1), ru'Xet  
cout << var( " \n " ) B Sb!{|]  
) O_F<VV*MFQ  
); `Ph4!-6#  
aWe H,A%  
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: =B<g_9d4  
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 /wCP(1Mw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nfrC@Av  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C@]Z&H;  
1|z>} xP  
ut-UTW  
template < typename Cond, typename Actor > gyI5;il~  
class do_while %@H;6   
  { 4^AE;= Q  
Cond cd; "=yaeEp  
Actor act; v,+2CVdW  
public : >K50 h  
template < typename T > J# :%| F%  
  struct result_1 x:sTE u@  
  { Bj%{PK  
  typedef int result_type; %\r4c*O1q  
} ; 1!vR 8.  
(O&ooM* o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P}?,*'b  
_4%+TN6z  
template < typename T > V\ARe=IWM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8 A%)m  
  { zpg*hlv  
  do ,a5I:V^\  
    { WNd(X}  
  act(t); RMLs(?e  
  } DJrA@hm/Y  
  while (cd(t)); s'} oVx]  
  return   0 ; gtCd#t'(V  
} q7m-} mBN~  
} ; !y4o^Su[  
-fG;`N5U  
U&`M G1uHe  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lg1?g)lv  
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。 F5+f?B~?R?  
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。 @xO< ~  
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。 uiDR}   
下面就是产生这个functor的类: 47 m:z5;  
Dyt}"r\  
D}\% Q #  
template < typename Actor > 5 ^f>L2  
class do_while_actor #{ `(;83  
  { Nv #vfh9}P  
Actor act; EVRg/ {X  
public : kCN9`9XI{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \!G&:<h  
@Cw<wrem  
template < typename Cond > ,pf<"^li  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &:'Uh W-t  
} ; \ J9@p  
oEKLuy  
sbkWJy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &*MwKr<y  
最后,是那个do_ /o8h1L=  
#p=/P{*  
%Vive2j C  
class do_while_invoker %3z-^#B=  
  { @uT\.W:Q2  
public : E(TL+o  
template < typename Actor > 193Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nJ'O(Wh,)  
  { 10}\7p8  
  return do_while_actor < Actor > (act); XQlK}AK  
} aSKI %<?xN  
} do_; mNcTO0p&  
J qjb@'i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j<wg>O:s%r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ` [@ F3x  
最后来说说怎么处理break和continue ur*1I/v  
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。 jk 9K>4W  
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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