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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^1a/)Be{_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M  `QYrH  
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, J3]W2m2Zw  
P%#EH2J  
aUdbN&G  
NZJ:@J=-  
  class filler $`2rtF  
  { ?e`4 s f_~  
public : KuU]enC3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~*3obZ2>2  
} ; KjrUTG0oA  
&=1A g}l57  
g> lJZD@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W\'njN  
7,i}M  
1]yOC)u"i  
n{>Ge,enP0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Qy)+YhE  
6.o8vC/PZ  
S$CO T)7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kOe %w-_  
4G:I VK9  
bv.DW,l%'  
>^1|Mg/!>  
二. 战前分析 )KZ1Z$<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 a@|/D\C  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |-WoR u  
S?X2MX  
"(@W^qF}d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D;f[7Cac  
  /* --------------------------------------------- */ dXkgWLI~  
vector < int *> vp( 10 ); HT]v S}s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BrW1:2w >\  
/* --------------------------------------------- */ ,BK6a'1J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0jS"PH?[  
/* --------------------------------------------- */ @S/PB[%S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j3Ng] @N  
  /* --------------------------------------------- */ #q;hX;Va  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L{v^:  
/* --------------------------------------------- */ GVFR^pzO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]dXHjOpA  
.g CC$  
:<-,[(@bR  
4$~]t:n  
看了之后,我们可以思考一些问题: U'pm5Mc\q  
1._1, _2是什么? M7Pvc%\)  
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。 / 38b:,  
2._1 = 1是在做什么? 8>: kv:MId  
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。 !J34yro+s  
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。 ? x1"uH  
"W_C%elg  
bYr;~ ^  
三. 动工 F^5<o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z[.+Wd\)-9  
t@GPB]3[  
#!Iez vWf  
yOn +Y  
template < typename T > ^wL n  
class assignment Jjb(lW  
  { m){.{Vn]  
T value;  N-x~\B!  
public : Qm| Q0u   
assignment( const T & v) : value(v) {} $#4J^(I*:  
template < typename T2 > )PC(1Zn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MC.,n$O}6  
} ; \V@Hf"=j  
Da)rzr|}>3  
j@0/\:1(U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {VC4rA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |aiP7C  
o C]tEXJ  
SrV+Ox  
K)2ZH@  
  class holder P)fv:a  
  { N0be=IO5#  
public : /o =V (  
template < typename T > xF)AuGdp\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gf]biE"k  
  { ;!<WL@C~  
  return assignment < T > (t); xCH,d:n=  
} m178S3  
} ; bl|k6{A  
_(J7^rN  
^7`"wj14  
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 At;?4  
9I>+Q&   
  static holder _1; a a<9%j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R9SJ;TsE  
j(|G) F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I xT[1$e  
而不用手动写一个函数对象。 _A*5BAB:h(  
e{edI{g  
W1X\!Y  
cq'opjLf5  
四. 问题分析 `d#l o  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 zdCeOZ 6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F_ ~L&jHP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?2VY ^7N[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O YGh!sW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qO=_i d  
mrDIt4$D  
五. 问题1:一致性 jsS xjf;O  
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?| :ho)3kB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3kFOs$3  
!dB {E  
struct holder }7CMXw [  
  { 2= X2M  
  // \^iPU 27H  
  template < typename T > ^4^1)' %  
T &   operator ()( const T & r) const Y) Y`9u<?  
  { u-Pa:wm0-  
  return (T & )r; :mLcb. E  
} ^yUel.N5"  
} ; HlqvXt\  
2wE?O^J  
这样的话assignment也必须相应改动: >N>WOLbb7(  
o{yEF1,c\  
template < typename Left, typename Right > ~lMw*Qw^  
class assignment X l#P@60  
  { gK/mm\K@  
Left l; C.V")D=  
Right r; a'w~7y!}  
public : 4g]Er<-P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y0qrl4S)v  
template < typename T2 > *,hS-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y - 6 ?x  
} ; > 4ex:Z  
a&~_ba+  
同时,holder的operator=也需要改动: )n 1b  
mD-qJ6AM  
template < typename T > %3scz)4$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5Jq~EB{"  
  { V| b9zHh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f7 V36Q8  
} uZ( I|N$  
Et ty{r}  
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。 ^RytBwzKM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?-0k3  
WS8m^~S@\  
return l(rhs) = r; S?nk9 T+  
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。 ^D\1F$AjC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ![3#([>4>  
OiNzN.}d  
template < typename Tp > <y=VDb/  
class constant_t I&]d6,  
  { !Uz{dFJf;  
  const Tp t; B PTQm4TN  
public : ~C=I{qzF+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $,q~q^0  
template < typename T > #pP4\n-~hU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BJ!b LQ  
  { zF6 R\w  
  return t; 84^ '^nd  
} 3^ ~M7=k  
} ; 'HTr02riY  
8A}w}h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YO7Y1(`  
下面就可以修改holder的operator=了 lY/{X]T.(  
G%w.Z< qy  
template < typename T > ^I03PIy0l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ig75bZz   
  { \Km!#:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 01N "  
} C( 8i0(1  
r(xh5{^x  
同时也要修改assignment的operator() "a))TV%N  
^;jJVYx-PP  
template < typename T2 > +aaj3m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0X@!i3eu  
现在代码看起来就很一致了。 B.CUk.  
uc!j`G*]  
六. 问题2:链式操作 *,<A[XP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b"n8~Vd  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2g~qVT,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v+uq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )9F-h8 &"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wBZ=IMDu\  
)QYg[<e6  
template < typename T > n&ZA rJ  
struct result_1 Jb~$Vrdy  
  { X{4jyi-<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %@ UH,Ew  
} ; .[&0FHnJ5  
)!.ef6|  
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: -4ry)isYx  
EdFCaW}""  
template < typename T > .j?`U[V%a  
struct   ref -&4>>h9 _  
  { P^V,"B8t  
typedef T & reference; &_Kb;UVRj  
} ; 8* 7t1$  
template < typename T > xi['knUi2-  
struct   ref < T &> yUV0{A-q{0  
  { < kyT{[e+6  
typedef T & reference; 9A_{*E(wd  
} ; iUSP+iC,  
'%Og9Bgd+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _CqVH5U?  
HJ#3wk"W  
template < typename T > 4 =/5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S(NH# ^  
  { ]0v;;PfVl6  
  return l(t) = r(t); j>j Zg<}J  
} pde,@0(Fa  
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。 PWeCk2xH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  x{K^u"  
(NfP2E|B  
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 j("$qp v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2iOn\ ^]x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,n\"zYf ]^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kc*zP=  
最后的布局是: 1 & G0;  
                Add e7e6b-"_2  
              /   \ oh*Hzb  
            Divide   5 #yNSQd  
            /   \  1B}q?8n  
          _1     3 |-Rg].  
似乎一切都解决了?不。 s5/5>a V  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 c:#<g/-{wM  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Oi#4|*b{W  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: M)v\7a  
K:!){a[  
template < typename Right > 6 3TeTGp$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %=p:\+`VI  
Right & rt) const wyzx9`5~d  
  { ^RL#(O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E :gS*tsY  
} ~ZrSoVP=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )m8ve)l  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `Fn"%P!  
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。 eKRslMa  
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。 y{ & k`H  
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。 Dl C\sm  
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? V+\L@mz;  
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: So?.V4aD_  
Za,MzKd=  
template < class Action > '8%pEl^  
class picker : public Action K4T#8K]aZF  
  { TtZZjeg+V  
public : S8=Am7D]1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TFZvZi$u&  
  // all the operator overloaded !-G'8a|7  
} ; {;:QY 1Q T  
FEOr'H<3x  
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。 Th!.=S{Y5  
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: rw CFt6;v  
8]SJ=c"}Xf  
template < typename Right > c L+-- $L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6snDv4  
  { ? PIq/[tk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ] lBe   
} 1yFVF  
 (~59}lu~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Vgh;w-a  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =D&xw2  
6CQ.>M:R  
template < typename T >   struct picker_maker m7~<z>5$  
  { 2/*F}w/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?nVwT[  
} ; d3nx"=Cy0I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )^Ha?;TS  
  { y#Cp Vm#!>  
typedef picker < T > result; {c 82bFiv  
} ; WA'&0i4  
96NZ rT  
下面总的结构就有了: XwZ~pY ~  
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。 M-#OPj*  
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。 m7dpr$J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UU7E+4O&  
至此链式操作完美实现。 fG *1A\t]  
O }ES/<an  
s!lLdR[g  
七. 问题3 PpxLMe]  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 d65fkz==A)  
Z$UPLg3=;_  
template < typename T1, typename T2 > mYU7b8x_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n;Nr[hI  
  { zRO-oOJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o {W4@:Ib  
} tQ,,krw~  
b `W2^/D  
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: j{U#g8  
eT(/D/jan  
template < typename T1, typename T2 > iRbTH}4i  
struct result_2 d9j+==S <  
  { DH@]d0N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; # NoY}*  
} ; )aV\=a |A  
NmH1*w<A  
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? G}2DZ=&>'  
这个差事就留给了holder自己。 8!R +wy  
    pBZf=!+E  
`:aml+  
template < int Order > S= NGJ 0  
class holder; v$WH#;(\  
template <> P"Scs$NOU?  
class holder < 1 > yLC5S3^1\"  
  { gv6}GE  
public : )s#NQ.T[  
template < typename T > slQxz;t  
  struct result_1 ?(t{VdZSzQ  
  { >}uDQwX8  
  typedef T & result; W[$GB_A)  
} ; =\QKzQ'BC  
template < typename T1, typename T2 > M1Frn n  
  struct result_2 )335X wA+  
  { p aQ"[w  
  typedef T1 & result; Q; V*M  
} ; -(Zi  
template < typename T > M0B6v} ^H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]-rhc.Gk@1  
  { qe/|u3I<lF  
  return (T & )r; 7_=7 ;PQ<  
} #NvL@bH  
template < typename T1, typename T2 > V[Z^Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GKk> ;X-  
  { }k{h^!fV  
  return (T1 & )r1; L[j73z'  
} Q#h*C ZT  
} ; 5z T~/6-(  
x;w^&<hQ\  
template <> \ZOH3`vq  
class holder < 2 > P3W<a4 ==  
  { 2 &(w\#'  
public : YKWiZ  
template < typename T > L@&(>  
  struct result_1 Qf'%".*=~8  
  { &*e(  
  typedef T & result; 5PRS|R7  
} ; ./KXElvQ%  
template < typename T1, typename T2 > v/s6!3pnl  
  struct result_2 6-+q3#e  
  { 2 omKP,9,2  
  typedef T2 & result; 1 7..  
} ; Cj +{%^#  
template < typename T > d%EUr9~?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S>6f0\F/Y%  
  { 6^Q/D7U;s  
  return (T & )r; 1Z$` }a  
} oPbxe  
template < typename T1, typename T2 > %x]8^vze  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VJf|r#2  
  { P@xb  
  return (T2 & )r2; Ld9YbL:  
} 4[.DQ#r  
} ; P{gGvC,  
sN_c4"\q  
CD"D^\z  
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> >。 2BGS$$pP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "J_#6q*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [dXpz^Co  
6!;eJYj,  
return l(i, j) = r(i, j); *^@{LwY\M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "{@Q..hxC  
JHvawFBN<u  
  return ( int & )i; FD*) @4<o  
  return ( int & )j; h8)m2KrZ!.  
最后执行i = j; z5_#]:o&  
可见,参数被正确的选择了。 ]E:K8E  
T!F0_<  
2x<A7l)6  
?B5934X  
n5G|OK0,  
八. 中期总结 n{1;BW#H  
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: Z6S?xfhr'{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~w,c6 Z  
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]P5k6 nV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i*\\j1mf  
$[*QsU%%  
-H+<81"B#  
<,:5d2mM.  
K K_  
Jjr&+Q^3Tu  
九. 简化 <} BuU!  
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。 *)| EWT?,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v{44`tR   
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: = 9K5f# ;e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =uil3:,[S  
  +-*/&|^等 ,jc')#]9B  
2. 返回引用。 ^8q(_#w`K  
  =,各种复合赋值等 M. o}?  
3. 返回固定类型。 $E,,::oJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z,+LPr  
4. 原样返回。 DKnlbl1^?  
  operator, N\nxo0sl  
5. 返回解引用的类型。 5 >c,#*  
  operator*(单目) +f"q^RIU  
6. 返回地址。 Q?xCb  
  operator&(单目) ^Q9;ro*;ck  
7. 下表访问返回类型。 Wq"5-U;:w  
  operator[] B ?%g@d-;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7E]qP 5  
  operator<<和operator>> 7ZR0cJw;  
kwAL] kI  
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。 6!T9VL\=H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ygo4.  
/y-eVu6  
template < typename Left > 5oTj^W8M(  
struct value_return E-v#G~  
  { -`s_md0BM  
template < typename T > UfxY D  
  struct result_1 Muay6b?  
  { 3vC"Q!J&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sogdM{tz\  
} ; VNT*@^O_=  
7) zF8V  
template < typename T1, typename T2 > 9=5xt;mEs}  
  struct result_2 $)v`roDD.  
  { !3;KC"o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]*v [6 +  
} ; 4m"6$  
} ; 1@<PcQBp  
VOkSR6  
>[r,X$]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E'iN==p_:  
kD\7wz,ui  
下面我们来剥离functor中的operator() B }t529Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yR$ld.[uf  
VBq|j"o0"  
return l(t) op r(t) k%Wj+\93 f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TJ_pMU  
return op l(t) FnWN]9  
return op l(t1, t2) c_Lcsn  
return l(t) op ZGsI\3S  
return l(t1, t2) op A81'ca/  
return l(t)[r(t)] YwU[kr-i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?8-ho0f0  
X0 ^~`g  
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: 3k# h!Z  
单目: return f(l(t), r(t)); IcJQC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ux-i iH#s  
双目: return f(l(t)); nw,XA0M3  
return f(l(t1, t2)); {JlSfJw !  
下面就是f的实现,以operator/为例 yN{TcX  
 wzf  
struct meta_divide bR'UhPs-8;  
  { )s|o&aP>  
template < typename T1, typename T2 > tRVz4fk[G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k@|Go )~  
  { FjV)QP H  
  return t1 / t2; MG:eI?G/'  
} [9d4 0>e  
} ; i)q8p  
_^@>I8ix  
这个工作可以让宏来做: C$4!|Wg3  
] XjL""EbC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uN@El1ouY  
template < typename T1, typename T2 > \ :$Xvq-#$|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p8(Z{TSv  
以后可以直接用 vw6DHN)k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Oh5aJ)"D  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8 k )i-&R  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LV@tt&|N  
w Y=k$  
ymb{rKkN3  
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 ZVz`g]  
.&2~g A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V`m9+<.1b  
class unary_op : public Rettype h9kwyhd"  
  { gX]ewbPDQ  
    Left l; o[%\W  
public : cRv#aV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oVQbc \P3  
.`jYrW-k  
template < typename T > heScIe N^`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GL,( N|  
      { 1#KBf[0  
      return FuncType::execute(l(t)); zs.@=Z"  
    } wwE3N[  
k [iT']  
    template < typename T1, typename T2 > D"CU J?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RMHJI6?LB  
      { 20/P:;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o>HU4O}  
    } -8yN6 0|  
} ; Y+{jG(rg.F  
JPM~tp?;<  
uM,R+)3  
同样还可以申明一个binary_op D2I|Z  
3F32 /_`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?\$6"c<G  
class binary_op : public Rettype bnZ H  
  { ?5;N=\GQ  
    Left l; sGx3O i   
Right r; aKintb}n  
public : B+z>$6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #, h0K  
Nu euCiP  
template < typename T > z9E*1B+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JCci*F#r  
      { 5?m4B:W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "s}Oeu[  
    } gv){&=9/  
$'<FPbUtD}  
    template < typename T1, typename T2 > iK!FVKi}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6!SW]#sD  
      { 0 \V)DV.i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Lngf,Of.e  
    } &+3RsIl W  
} ; x[xRqC vL  
Z!3R  
yMt:L)+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Bru];%Qg%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0lV;bVa%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Eihy|p  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }X. Fm'`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a#l ytp  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 x_CY`Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lOM8%{.'_x  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ze <)B *  
下面是修改过的unary_op zB/VS_^^W:  
6s'n r7'0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P@D\5}*6  
class unary_op m6#a {  
  { 0f@9y  
Left l; :^U>n{   
  Uq~b4X$  
public :  3Yo)K  
!a25cm5ys  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?J-\}X  
O<#8R\v  
template < typename T >  e<(6x[_  
  struct result_1 K]uH7-YvL/  
  { 4LW~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yFS{8yrRUU  
} ; \hn$-'=4  
'oH3|  
template < typename T1, typename T2 > R.DUfU"gp  
  struct result_2 <sw=:HU  
  { 8_ o~0lb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'IT]VRObP  
} ; M2c7 |  
oz]&=>$1I  
template < typename T1, typename T2 > *_7/'0E(3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9|[uie  
  { \Rb:t}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &W c$VDC  
} UvM4-M%2JN  
a2ho+TwT  
template < typename T > t\ a|Gp W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fms(_Q:R?  
  { QleVW  
  return OpClass::execute(lt(t)); z+{+Q9j  
} Yi)s=Q:  
+S[3HX7H  
} ; 7!h> < sx  
MJrPI a[pN  
0 q1x+  
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 /HS"{@Z"h  
好啦,现在才真正完美了。 uubIL +  
现在在picker里面就可以这么添加了: s$? LMfT  
0xO*8aKT  
template < typename Right > 6/?onEL9_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &:IcwD&  
  { k3nvML,bv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9thG4T8  
} Pqw<nyC.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Xx%<rsA>F  
`C C=?E  
yP>025o't  
>iRkhA=Vg  
-u4")V>  
十. bind iP;" -Mj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 YYPJ (o\  
先来分析一下一段例子 x#N_h0[i  
%+Y wzL{  
>C!^%e;m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vp.?$(L^@/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ciiI{T[Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %>_6&A{K,d  
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。 'P" i9j  
我们来写个简单的。 r 1jt~0&K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3+s$K(%I  
对于函数对象类的版本: i%i />;DF  
1^E5VG1[  
template < typename Func > f,Dic%$q  
struct functor_trait VN`fZ5*d~  
  { rF"p7  
typedef typename Func::result_type result_type; 3Jlap=]68S  
} ; KR%WBvv   
对于无参数函数的版本: g#^MO]pY  
l v hJ  
template < typename Ret > u4w!SD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dt,Z^z+" E  
  { uf9&o#  
typedef Ret result_type; m,!SD Cq  
} ; f$:SacF  
对于单参数函数的版本: rzn,N FI  
D\9-/ p  
template < typename Ret, typename V1 > c$71~|-[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J-,ocO  
  { _/noWwVu  
typedef Ret result_type; ,!^5w,P:   
} ; &0q pgl|  
对于双参数函数的版本: @v2ko5  
Zx_ ^P:rL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S7Ty}?E@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uW[[8+t|  
  { S#y[_C?H  
typedef Ret result_type; O.ce=E  
} ; ?SElJ? Z  
等等。。。 m 0vW<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy = a60Xv  
z<vh8dNl  
template < typename Func > ]kTxVe  
struct func_return Wu/#}Bw#  
  { A8*zB=C  
template < typename T > -|uoxj>  
  struct result_1 N\ !  
  { n*=#jL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jxkjPf?  
} ; ~~h#2SX  
Lm2) 3;ei  
template < typename T1, typename T2 > Gw$5<%sB  
  struct result_2 I"vkfi#=  
  { poxF`a6e+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rFQWgWD  
} ; %8tE*3iUF  
} ; ji1vLu4|t  
{XmCG%%L  
C\GP}:[T3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KRC"3Qt  
W H/.h$  
template < typename Func, typename aPicker > Bso#+v5  
class binder_1 /GC&@y0yi  
  { <SI|)M,, 3  
Func fn; HT.*r6Y>g  
aPicker pk; Pp tuXq%U  
public : +wmG5!%$|  
5z!$=SFz  
template < typename T > bPU i44P  
  struct result_1 PU/<7P*  
  { Tz,9>uN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \MOwp@|y  
} ; sjg`4^!wDD  
<]M. K3>  
template < typename T1, typename T2 > K%? g6j  
  struct result_2 _V-KyK  
  { + '_t)k^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2+ cs^M3  
} ; WYUDD_m  
SXm%X(JU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -{xk&EB^$5  
y(p_Unm  
template < typename T > Y#ZgrziYM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -V|"T+U  
  { Dp ](?Yr  
  return fn(pk(t)); "s(~k  
} &Vz$0{d5  
template < typename T1, typename T2 > eyCZ[SC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U%nkPIFm  
  { ~P1~:AT  
  return fn(pk(t1, t2)); =1l6( pJ  
} $Iwvecn?I  
} ; YNEwX$)M,B  
v _MQ]X  
v 3I^81  
一目了然不是么? X g6ezlW  
最后实现bind "<!U  
?l0Qi  
hJ}i+[~be  
template < typename Func, typename aPicker > g"!(@]L!@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dI{DiPho  
  { U#` e~d t<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YX0ysE*V:&  
} -b(DPte  
M3pE$KT0x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wGc7  
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。 kJWg},-\  
dZU#lg  
十一. phoenix hJb2y`,q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !GqFX+!Ju  
_QPqF{iI  
for_each(v.begin(), v.end(), 5?kfE  
( ANM#Kx+  
do_ cMw<3u\  
[ g^'h 4qOa  
  cout << _1 <<   " , " oJ74Mra  
] $ Habhw  
.while_( -- _1), mlnF,+s  
cout << var( " \n " ) jf~](TK  
) bn(N8MFCV  
); )kpEcMlR  
1)ue-(o5  
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: :GXF=Df  
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 6hxZ5&;(*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mptFd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2{-29bq  
aSzI5J]/=  
yqT!A  
template < typename Cond, typename Actor > A~?M`L>B  
class do_while .H" ?& Mf  
  { cb}"giXQTB  
Cond cd; XUqorE  
Actor act; z*\_+u~u  
public : (2g a: }K  
template < typename T > 2HE@!*z9H  
  struct result_1 AkhG~L  
  { Bn}woyJdx  
  typedef int result_type; o?`FjZ6;x  
} ; W0qR? jc  
?:(y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tW\yt~q,  
)l3Uf&v^f  
template < typename T > cS ~OxAS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xye-Z\-t  
  { 1Cr&6't  
  do I'/3_AX  
    { n6/Ous  
  act(t); 9]4Q@%  
  } Q+:y  
  while (cd(t)); l/.{F;3F  
  return   0 ; uYh!04u  
} US g"wJY  
} ; eV9U+]C`  
UcRP/LR%C  
FK%b@/7s~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;tOs A #  
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。 Pfd1[~,  
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。 d:=' Xs  
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。 c+Q'4E0 |  
下面就是产生这个functor的类: 8=8 hbdy;  
-+R,="nRQ  
8&<mg;H,  
template < typename Actor > -l^<[%  
class do_while_actor >)>f~>  
  { V6]6KP#D  
Actor act; ;Qi:j^+P)  
public : \DB-2*a"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J9^NHU  
;%tFi  
template < typename Cond > #:K=zV\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ohx[_}xN  
} ; Y|Iq~Qy~  
f ,F X# _4  
(3Db}Hnn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 inut'@=G/  
最后,是那个do_ 55Ss%$k@  
|RX#5Q>z  
C6!F6Stn]g  
class do_while_invoker )Z7Vm2a  
  { ;mQj2Bwr  
public : ?cU,%<r  
template < typename Actor > -3Kh >b)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I)HO/i 6>3  
  { &:&'70Ya  
  return do_while_actor < Actor > (act); \Kl20?  
} ?ZF):}r vZ  
} do_; VotC YJ  
\"lz,bT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GppCrQ%Ra|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vDjH $ U  
最后来说说怎么处理break和continue 0ho;L0Nr'  
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。 8^7Oc,:~  
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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