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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda **gXvTqI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :@A9](gI  
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, ?]Xpi3k  
=]Jd9]vi  
yFlm[K5YD  
..'_o~Ka  
  class filler M,mvys$  
  { xLH)P<^`C  
public : Bad:n o\W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2{G:=U  
} ; P:]^rke~&  
O2dW6bt  
t "'7m^j  
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: |02gupqqi  
GKc`xIQ  
dP]\Jo=Yh  
=CVBBuVy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I- >Ss},U  
Cg?&wj<  
ILShd)]Rw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 56-dD5{hxR  
uurh??R  
d8=x0~7  
{w^+\]tC  
二. 战前分析 mg.kr:  
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。 &/]Fc{]^$f  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 G@jZ)2  
(uZ&V7l  
mah JSz(3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K\6u9BYG  
  /* --------------------------------------------- */ ^)*-Bo)I  
vector < int *> vp( 10 ); 7f!YoW;1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y0.8A-2:  
/* --------------------------------------------- */ 8jo p_PG'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !SdSE^lz`  
/* --------------------------------------------- */ 6){]1h"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?FF4zI~  
  /* --------------------------------------------- */ 9}F*P669f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [dIXR  
/* --------------------------------------------- */ X1-'COQS%&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -^h' >.  
H0`]V6+<f  
k" PayyAC  
O5kz5b> Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZE=Sp=@)j  
1._1, _2是什么? n+q!l&&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 RA'M8:$  
2._1 = 1是在做什么? Q&=w_Wc  
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。 }Nm#q@o$P  
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。 Xi,CV[L\  
D"rK(  
S:oi< F  
三. 动工 N&g3t%F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "(z5{z?S  
yvH A7eq*"  
92x(u%~E  
D rHV G  
template < typename T > X"e5 Y!:M-  
class assignment 2Mvrey)  
  { vK\%%H  
T value; 6qoyiT%P&  
public : >dG;w6y'  
assignment( const T & v) : value(v) {} W~~7 C,!  
template < typename T2 > EwC{R`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,3p~w5C/+[  
} ; S^>,~R.TX  
1&)?JZhg  
,p2s:&"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Yu[ t\/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?:8ido#-  
Dhw(#{N  
$M lW4&a|  
~&8^9E a  
  class holder 4UlyxA~   
  { r(aLEJ"u?  
public : M/ni6%x  
template < typename T >  TYmP)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -pa )K"z  
  { PMh^(j[  
  return assignment < T > (t); ];a=Pn-:}G  
} 0Lc9M-Lg  
} ; !?p%xj?  
!\i\}feb  
/#-C4"|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: RIXMJ7e7  
(m.ob+D  
  static holder _1; [16cFqD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0]=i}wL 8  
QM O!v;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8XzR wYV  
而不用手动写一个函数对象。 e2ilB),  
SAK!z!t  
:x{NBvUIc  
F\AX :  
四. 问题分析 YW`,v6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~ ! 3I2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7,|c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }YMy6eW4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m~Bl*`~M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j>x-"9N  
2f:Eof(B  
五. 问题1:一致性 ]*FVz$>XM  
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?| n\5RAIg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tqeZ#w7  
7L@K _ZJ  
struct holder T/xp?Vq6/  
  { \2}bi:e 6  
  // .J.-Mm` .  
  template < typename T > 0 79'(%  
T &   operator ()( const T & r) const gk+h8 LZ  
  { Nwt" \3  
  return (T & )r; Eam  
} [y)`k@  
} ; \XM^oE#G  
s]mY*@a%  
这样的话assignment也必须相应改动: {]_r W/  
)\be2^p  
template < typename Left, typename Right > \ZhfgE8{%  
class assignment UkHY[M7;  
  { ,0~9dS   
Left l; S_v'hlrrT  
Right r; E3l> 3  
public : Z]WnG'3N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _5m#2u51i  
template < typename T2 > {g~bQ2wDC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iMFgmM|  
} ; EV^~eTz  
Nl9I*x^e  
同时,holder的operator=也需要改动: (_*5oj -  
nJ"YIT1K]p  
template < typename T > HJ[/|NZU$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _uKZMl  
  { d,tU#N{Q6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Fxqp-}:  
} *^wB!{.#  
qYf |Gv  
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。 UH>F|3"d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {W~q z^>u4  
@~"an qT`  
return l(rhs) = r; aKlUX  
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。 @81Vc<dJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "zY](P  
1>Dl\czn  
template < typename Tp > hj$ e|arB  
class constant_t U{$1[,f  
  { [NIlbjYH  
  const Tp t; #E+gXan  
public : %#Z/2<_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RQB]/D\BO  
template < typename T > )VK }m9Ae  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l?DJJ|>O  
  { 7Irau_  
  return t; k@D0 {z  
} 1 s*.A6EP"  
} ; p,<&zHb>K  
?D)<,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]cC[-F[  
下面就可以修改holder的operator=了 Z,;cCxE  
Hiv!BV|  
template < typename T > -l-E_6|/W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T<joR R  
  { (j"(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (ihP `k-.  
} nL}5cPI  
FvuGup`w  
同时也要修改assignment的operator() w[-Fm+A>  
%tt%`0  
template < typename T2 > mNAY%Wn6k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1?Aga,~k:a  
现在代码看起来就很一致了。 u@P[Vb   
NHgjRP z"  
六. 问题2:链式操作 NLe}Jqp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GOB(#vu  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 iH2n.M "  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gbStAr.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 W*:,m8wk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b2^AP\: k  
~; OYtz  
template < typename T > 4^' 3&vu  
struct result_1 eL.7#SIr}  
  { ` C+HE$B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R,!Q Zxmg  
} ; o:dR5v  
"$5\,  
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: JH]K/sC>  
l  n }}5Q  
template < typename T > rspayO<]3  
struct   ref "?GebA  
  { OAZ#|U   
typedef T & reference; i_LF`JhEQT  
} ; 9kY[j2,+  
template < typename T > LDy<k=;o  
struct   ref < T &> 68'>Zbelb  
  { do>"[RO  
typedef T & reference; %im#ww L%  
} ; TE-;X,gDV_  
=vh8T\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $\Tkhq<  
dYojm1MQ  
template < typename T > \H5Jk$*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1(GHCxA8G  
  { F X1ZG!  
  return l(t) = r(t); } i)$n(A)K  
} ]&i+!$N_  
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。  QI!i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Zq ot{s  
>^"BEG9i:  
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 4`2$_T$ F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _2mNTJiw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K,}w]b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y5!b)vke  
最后的布局是: EZ(^~k=I  
                Add ?&h3P8  
              /   \ ?Zyok]s  
            Divide   5 qMS}t3X  
            /   \ a~^Srj!}x  
          _1     3 +ydm,aKk  
似乎一切都解决了?不。 fjDpwb:x)  
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。 %W|DJ\l8"  
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。 3On JWuVfZ  
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: R+$8w2#  
 i j&p4  
template < typename Right > < 3 j~=-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^4`&EF  
Right & rt) const C'9 1d7E  
  { %XXkVK`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DQ=N1pft2v  
} RyRqH:p)3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zy wK/D  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %N~C vN@T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jgvh[@uB?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {=At#*=A  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .:;fAJPf  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fEu9Jk  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: u5gZxO1J5  
!J.rM5K  
template < class Action > ,p,Du F  
class picker : public Action A"/aGCG0z  
  { WhUa^  
public : i1/}XV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .9\Cy4_qSd  
  // all the operator overloaded D$_8rHc\A  
} ; q?VVYZXP  
.{N\<01  
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。 ?2~U2Ir]:  
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: oa9)Dv  
{u]CHN`%Z  
template < typename Right > 8 G?b.NE^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /;UTC)cJ  
  { tmxPO e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7L{li-crI  
} Nz]aaoO4  
ti;%BS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S_!R^^ySG9  
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。 q=[U }{  
`p"U  
template < typename T >   struct picker_maker l Z~+u  
  { UIw?;:Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gLCz]D.'  
} ; *7vue"I*Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Pw #2<>  
  { ],V kp  
typedef picker < T > result; WRMz]|+}4  
} ; lIy/;hIc  
!`h~`-]O  
下面总的结构就有了: I;iR(Hf)?q  
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。 VEo^ :o)r  
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。 Y_shy6" KH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JE%i-UVH+;  
至此链式操作完美实现。 y84XoDQ  
?lG;,,jc,W  
bG1 ofsU  
七. 问题3 ;G$)MS'nB  
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。 vcD'~)G(*  
&.*T\3UO  
template < typename T1, typename T2 > e6es0D[>5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fsb=8>}63}  
  { $U mE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0eaUorm)  
} wO\!xW:  
j<|6s,&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &*c'uN w  
G32_FQ$ b  
template < typename T1, typename T2 > 1#kawU6[]  
struct result_2 Ty iU1,oO  
  { qSCTFJ0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6 cr^<]v!  
} ; VG#$fRrZ  
"$%{}{#W0  
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? QZ9M{Y/  
这个差事就留给了holder自己。 =1&}t%<X  
    )da:&F -  
|7Yvq%E  
template < int Order > Bzwx0c2VY8  
class holder; FRD<0o/`  
template <> (T`q++  
class holder < 1 > j?d!}v  
  { 'NRN_c9  
public : 0I6499FQ  
template < typename T > %!W 6<ioW  
  struct result_1 aSxG|OkKy  
  { [j1^$n 8V  
  typedef T & result; DD)mN) &T  
} ; >cSi/a,L  
template < typename T1, typename T2 > +&zb^C`J  
  struct result_2 nEuct4BcL}  
  { F F(^:N  
  typedef T1 & result; U &f#V=Rg  
} ; xBt4~q;#sE  
template < typename T > ^$ZI>L0+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^S:cNRSW"  
  { R\i]O  
  return (T & )r; W=!F8g|Qz  
} R0z?)uU#  
template < typename T1, typename T2 > 939]8BERt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /6A:J]Q_  
  { B1up^(?  
  return (T1 & )r1; 'XG:1Bpm  
} wZ}n3R,   
} ; X~`.}  
cG<Q`(5~  
template <> 20S9/9ll  
class holder < 2 > MJpP!a^Q  
  { QGu7D #%|  
public : 'bbV<? ):  
template < typename T > R'jUS7]Y  
  struct result_1 hG< a  
  { {A !;W  
  typedef T & result; k,yc>3P;U  
} ; 7Q<Kha  
template < typename T1, typename T2 > #%9oQ6nO  
  struct result_2 []sB^UT  
  { ~t1O]aO(  
  typedef T2 & result; )@sJTAK  
} ; w50.gr7  
template < typename T > 9 kTD}" %2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3W%f#d$`  
  { sj?`7kg  
  return (T & )r; !- Cs?  
} $ l0eI  
template < typename T1, typename T2 > ym-lT|>Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mdmZ1:PBM  
  { rQ 9?N^&!%  
  return (T2 & )r2; Ncs4<"{$  
} .Bm^3A  
} ; |*/uN~[  
({ :yw  
EN5G:hD  
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> >。 $cp16  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: . x\/XlM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c %6 @ z  
/ynKKJx<Y  
return l(i, j) = r(i, j); [MSDk"o&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6&/ Ew4 e  
"W3n BaG  
  return ( int & )i; _>Pe]3  
  return ( int & )j; e|OG-t[$*  
最后执行i = j; $\JQGic`  
可见,参数被正确的选择了。 ^=heen<S%  
xIq"[?m  
Lv`8jSt\  
4jq`No_  
5Tcl<Y6l  
八. 中期总结 f0N)N}y  
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: Dn{19V. L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f6dE\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q T0IW(A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tXb7~aO  
OoU'86)  
f0HV*%8  
^bY^x+d  
7#~m:K@  
|P[D2R}  
九. 简化 l{D,O?`Av  
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。 /4f 5s#hR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NL>[8#  
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: zd*W5~xKg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }. Na{]<gh  
  +-*/&|^等 ] _]6&PZXk  
2. 返回引用。 >uqS  
  =,各种复合赋值等 k8t Na@H  
3. 返回固定类型。 B[U.CAUn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,sRrV $,"  
4. 原样返回。 $ uIwRG <  
  operator, n79DS(t  
5. 返回解引用的类型。 L2V $%*6  
  operator*(单目) 1_dMe%53  
6. 返回地址。 h#6 jUQ  
  operator&(单目) d9Ow 2KrC  
7. 下表访问返回类型。 V]CK'   
  operator[] ZF11v(n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yg]nS<K~4  
  operator<<和operator>> 07G*M ]  
*t]&b ;=gE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j8ohzX[Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:   xhVq  
b\e)PUm#u@  
template < typename Left > {bq-: CZe  
struct value_return /w0v5X7  
  { {0Ol/N;|D  
template < typename T > GXv o't@N  
  struct result_1 9 %.<V_$  
  { K:mL%o2J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "'p+qbT8  
} ; =~2 Uv>YG  
Lq8Z!AIw>  
template < typename T1, typename T2 > +/UXy2VRt$  
  struct result_2 W;AWO0+  
  { 'frL/[S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'I01F:`  
} ; HZQ3Ht3Vh  
} ; ?}>Z_ ("  
#o |&MV_j  
tH|Q4C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QT&Ws+@ s{  
1#X= &N  
下面我们来剥离functor中的operator() UFY~D"% /  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]TZWFL-  
e.Q K%  
return l(t) op r(t) p'c<v)ia  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {{)[Ap)  
return op l(t) nm|m1Z+U  
return op l(t1, t2) t=\[J+  
return l(t) op z&J ow/  
return l(t1, t2) op YH+\rb_  
return l(t)[r(t)] ^3@a0J=F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3 BhA.o  
6!D  
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: 'pls]I]  
单目: return f(l(t), r(t)); 3V!&y/c<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I)/7M}t`  
双目: return f(l(t)); W%Nu]9T  
return f(l(t1, t2)); V +<AG*[  
下面就是f的实现,以operator/为例 *SG2k .$  
!U~#H_  
struct meta_divide L<>NL$CrN  
  { Gy7x?  
template < typename T1, typename T2 > 8q[WfD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nZ+5@( *  
  { yl+)I  
  return t1 / t2; iwx0V  
} Dj&bHC5%  
} ; csA.3|rv  
Z/UVKJm>:  
这个工作可以让宏来做: MxA'T(Ay  
6e-h;ylS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GYmBxX87  
template < typename T1, typename T2 > \ 9nAK6$/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SJ_cwYwI$  
以后可以直接用 h_"/@6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f]65iE?x  
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 L*oL KigT  
(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。。。) (mr` ?LI}  
k3h53QTmC  
;pK"N:|  
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 n|2-bRK-  
KKJ[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fx"+ZR  
class unary_op : public Rettype `l#$l3v+  
  { "T[jQr  
    Left l; T>o# *{q n  
public : vXZz=E AH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z`7C)p:  
~}ZX^l&k{P  
template < typename T > < l ^ Z;.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9+|,aG s  
      { 2Yjysn  
      return FuncType::execute(l(t)); q)i(wEdUZ  
    } YAG3PWmD  
2 ~'quA  
    template < typename T1, typename T2 > zX Pj7K*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .]l2)OlLQ  
      { 7B :aJfxM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nQVBHL>  
    }   `.-C6!  
} ; 'F~SNIay  
N Uml"  
G\AQql(f4  
同样还可以申明一个binary_op /aEQ3x  
j"=jK^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IvSrJe[;  
class binary_op : public Rettype x"T^>Q  
  { h"S/D[  
    Left l; X;RI7{fW%X  
Right r; !+l, m8Hly  
public : g5\B-3{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ro$XbU)  
Ww4G  
template < typename T > pU/.|Sh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DZZt%n8J  
      { ( mMz]b5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LvdMx]*SSr  
    } y>PbYjuIU  
[D\AVx&  
    template < typename T1, typename T2 >   {`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t9{EO#o' k  
      { $^>vJk<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g/gLG:C  
    } .[A S  
} ; 5E=Odep`  
gC-0je  
[%Xfl7;Wh  
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 WRM}gWv*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \)WjkhG<w#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D._r@~o  
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。 LOzKpvGl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H_]kR&F8  
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。。。 x$I>e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +(0eOO'\M  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w ?aLWySYT  
下面是修改过的unary_op |7'W)s5.  
".IhV<R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O:)@J b2  
class unary_op 6 H.Da]hk  
  {  v<W++X7z  
Left l; [j39A`t7 o  
  Hy'&x?F6  
public : Sa5y7   
Yw0@O1Cel  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pDQ,v"  
DK;-2K  
template < typename T > ;{RQ+ZX'[  
  struct result_1 ww,'n{_  
  { 3&f{lsLAC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <LY+" Y  
} ; Jjv&@a}  
%3wK.tR  
template < typename T1, typename T2 > hrK^oa_[W  
  struct result_2 uDR(^T{g#  
  { ;C'*Ui  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AsOI`@FV  
} ; (X/JXu{  
t|%ul6{gz  
template < typename T1, typename T2 > |EunDb[Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R}FN6cH  
  { 3V]a "C   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =8-e1R/  
} tEl_A"^e  
Zh*I0m   
template < typename T > XOMWqQr|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ND*5pRzvp  
  { PQ" Dl=,  
  return OpClass::execute(lt(t)); fy5)Tih%.*  
} nm..$QL  
O#g31?TO  
} ; 1ARIZ;H  
utv.uwfat  
FsjblB3?E  
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 I5{SC-7  
好啦,现在才真正完美了。 #\qES7We 6  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,b{4GU$3  
HXX"B,N  
template < typename Right > c)?y3LX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TD'1L:mv  
  { Em;zi.Y+V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J c*A\-qC.  
} 8I%1 `V  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4?`7XJ0a  
q-'zZ#  
tP3Upw"U  
raCxHY  
U<$|ET'  
十. bind @C#lA2(I4  
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。 Dcq^C LPY  
先来分析一下一段例子 9496ayi  
/1YqDK0  
hq|/XBd||  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p 4=^ UP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #H|]F86(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K=V)"v5o3  
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。 /}Max@.`  
我们来写个简单的。 c(fwl`y !x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n=`UhC  
对于函数对象类的版本: Lq:Z='Kc  
'Q# KjY  
template < typename Func > :^K|u^_>P  
struct functor_trait ;tO(,^  
  { =Z2sQQVS  
typedef typename Func::result_type result_type; >Tw|SK+3  
} ; W1 E(( 2  
对于无参数函数的版本: O:4.xe  
d:3G4g  
template < typename Ret > v q|W&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d bw`E"g  
  { m6s32??m  
typedef Ret result_type; JHcC}+H[  
} ; Q!c*2hI  
对于单参数函数的版本: 1Ypru<.)W  
!I@"+oY<  
template < typename Ret, typename V1 > US-P>yF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l78zS'  
  { Y>r9"X| &H  
typedef Ret result_type; k z<We/  
} ;  vO 3fAB  
对于双参数函数的版本: 7 yK >  
13Q|p,^R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zUeS7\(l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N]gdS]pP2{  
  { dAR):ZKq?  
typedef Ret result_type; 2s~ X  
} ; ^8DC W`V  
等等。。。 Jjv, )@yo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !9B)/Xi  
|+%K89W  
template < typename Func > !$P&`n]@  
struct func_return dF"Sz4DY#  
  { W,:*`  
template < typename T > F]x o*  
  struct result_1 V#zDYrp  
  { ygh*oVHO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D{~I  
} ; WI ' ;e4  
{2A/@$?  
template < typename T1, typename T2 > 7i`8 c =.  
  struct result_2 dx?4)lb  
  { "YM)bc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R["_Mff  
} ; npZ=x-ce  
} ; b k 30d  
k1W q$KCwG  
<rNCb;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1 %K^(J;  
[;%qxAB/_  
template < typename Func, typename aPicker > #)z_TM07P  
class binder_1 lUbQ@7a<'  
  { H1]G<N3  
Func fn; (=,p"3^  
aPicker pk; Srg `Tt]  
public : X0O@,  
8V?O=3<a  
template < typename T > 3+rud9T  
  struct result_1 6"b =aPTi  
  { 0& 54xP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  1)U%p  
} ; @|sDb?J  
uDbz`VpK  
template < typename T1, typename T2 > N;Wm{~Zhb  
  struct result_2 /z9oPIJ=*  
  { _gxI=EYi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?VmE bl  
} ; A@^Y2:pY  
Ep)rEq6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FMh SHa/B  
(< gk<e*  
template < typename T > hi^@969  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $# klgiL  
  { p'tB4V qT  
  return fn(pk(t)); O0[.*xG  
} hE@s~ ~JYd  
template < typename T1, typename T2 > eD2u!OKW!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( E;!.=%  
  { F l@%?  
  return fn(pk(t1, t2)); <?zn k8|  
} p;$Vw6W=  
} ; kqdF)Wa am  
K =nW|^  
j+YA/54`  
一目了然不是么? JL.noV3q$  
最后实现bind ancs  
%iMRJ}8(7  
8$4@U;Vh;  
template < typename Func, typename aPicker > qD0sD2 x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p}I ,!~}  
  { rXgU*3 RG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 99)md   
} ay4E\=k  
"-bsWC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y(!J8(yA  
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。 :.u[^_   
anxZ|DE  
十一. phoenix [ed6n@/O@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xd }g1c  
8Evon&G59  
for_each(v.begin(), v.end(), ]w*w@:Zk  
( w&VMb&<  
do_ ti%uyXfja  
[ O{@m,uY  
  cout << _1 <<   " , " C5k\RS9  
] l.gt+e  
.while_( -- _1), Tp-<!^o4  
cout << var( " \n " ) lyZ[t PS  
) $w%n\t>B  
); uv>T8(w  
fZ8at  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^6c=[N$aW  
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 U5_1-wV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rsSE*(T t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZoFQJJK56B  
VEUdw(-?s  
VkKq<`t<  
template < typename Cond, typename Actor > B}Lz#'5_  
class do_while #*r u*  
  { c^Y&4=>T  
Cond cd; g3*" ^C2=  
Actor act; dG {D2~#  
public : 0C3s  
template < typename T > 9j6# #@{  
  struct result_1 ;}/@ar7s3  
  { D H}gvV  
  typedef int result_type; >'\cNM~nf  
} ; +*Um:}&  
Gn+3OI"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5yC$G{yV  
5 *w a  
template < typename T > \*24NB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UBN^dbP*  
  { gtizgUS7  
  do u>e4;f`F  
    { d`M]>EDXp  
  act(t); Av3qoH)[<  
  } XnBpL6"T`  
  while (cd(t)); ?$:;hGO.<~  
  return   0 ; R[ 'k&jyi  
} \Pv_5LAo  
} ; e7fA-,DV  
C9?R*2L>  
g(9\r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j9sK P]w  
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_oI?D9  
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。 k{fTq KS%h  
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。 aqa%B  
下面就是产生这个functor的类: ^4D7sS;~3  
}M9R5!=q  
Q"2t :  
template < typename Actor > 0H|U9  
class do_while_actor $M `%A  
  { h"b;e2  
Actor act; m %mA0r  
public : y(I_ 6+B^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} In%K  
C&d%S|:IR  
template < typename Cond > co <ATx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F0 cde  
} ; ct,Iu+HJ  
caK<;bmu-  
;H%&Jht  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hWzjn5w3  
最后,是那个do_ 37 #|X*L  
=N _7DT  
@@!Mt~\  
class do_while_invoker ,34|_  
  { *6Ojv- G|5  
public : BE&P/~(C  
template < typename Actor > mPl2y3m%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f?-=&||f78  
  { 76Drhh(  
  return do_while_actor < Actor > (act); :'\4%D=w  
} \ 2cI=Qf  
} do_; Jd].e=]pN  
aWp9K+4R$/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zjyj,jP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qb rf;`  
最后来说说怎么处理break和continue r6B\yH2  
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。 Iyo ey  
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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