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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Cj lk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z_4J)?3  
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, M gi,$H  
@Z:l62l=bE  
6A+nS=  
60?%<oJ oH  
  class filler T!)(Dv8@F  
  { PIS2Ed]  
public : -k"/X8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FP4P|kl/9'  
} ; 5D//*}b,  
7Kxp=-k  
lZKi'vg7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: T'Dv.h  
a~y'RyA  
V/9!K%y  
]2qo+yB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); uiR8,H9*M  
DT&@^$?  
U-tTW*[1]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7a<DKB  
}a(dyr`S  
0*{%=M  
m G YoM  
二. 战前分析 k!'a,R:  
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。 ,/|T-Ka  
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 m#\ dSl}  
{V CWn95Z  
)irEM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ml }{|Yz  
  /* --------------------------------------------- */ z9Rp`z&`E  
vector < int *> vp( 10 ); U9MxI%tb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ((M>s&\y*Y  
/* --------------------------------------------- */ AFE~ v\Gz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d<P\&!R(  
/* --------------------------------------------- */ hv>\gBe i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _u QOHwn  
  /* --------------------------------------------- */ 8&b,qQ~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C,|,-CY  
/* --------------------------------------------- */ %| Lfuz*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^SrJu:Q_  
OYn}5RN  
FXkM#}RgNm  
yEE*B:  
看了之后,我们可以思考一些问题: Zp=U W*g^  
1._1, _2是什么? J<jy2@"tXo  
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。 M[,@{u/  
2._1 = 1是在做什么? g{&ui.ml&  
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。 ^.QzQ1=D  
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。 k~1?VQ+?M  
#!+:!_45  
4 "'~NvO  
三. 动工  H6/$d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [S!/E4>['  
d>qY{Fdz  
'm kLCS  
&&>ekG 9@  
template < typename T > VRB;$  
class assignment ^s"R$?;h  
  { 5VU2[ \  
T value; Y`a3tO=Pd  
public : {F.[&/A  
assignment( const T & v) : value(v) {} nZYBE030  
template < typename T2 > 86F1.ve  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I9ep`X6Y  
} ; &gx%b*;`L0  
Q>i^s@0  
['iPl/v0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q hO!Ma]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YT(AUS5n  
BLD gt~h#  
A6(/;+n  
DEZve Qr=  
  class holder 9q~s}='"  
  { vUM4S26"NT  
public : P+/e2Y  
template < typename T > tK\~A,=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ta\tYZj$  
  { '/s)%bc  
  return assignment < T > (t); Jdj4\j u  
} [Z$[rOF  
} ; #S"nF@   
o&$A]ph8X  
?.BC#S)q1  
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: p0vVkdd  
#KZBsa@p  
  static holder _1; ;NITc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $6SW;d+>n  
R8'RA%O9J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v` 1lxX'*  
而不用手动写一个函数对象。 _I5Y"o  
9djk[ttA)  
-(H0>Ap  
%1+4_g9  
四. 问题分析 TOQP'/   
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。 c{w2Gt!  
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。 qlPT Ll  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0LJv'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $6poFo)U+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f ) L  
>~0Z& d  
五. 问题1:一致性 Mb*?5R6;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| aQ@oH#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 92oFlEJ  
8KzkB;=n  
struct holder M9%$lCl   
  { 5:_}zu|!u  
  // ?%[jR=w  
  template < typename T > ?4T-@~~*`=  
T &   operator ()( const T & r) const ysY*k`5  
  { /N.U/MPL_  
  return (T & )r; 5`p.#  
} \qJXF|z<K  
} ; d8P^lv*rQW  
|P?*5xPB  
这样的话assignment也必须相应改动: AFwdJte9e  
uQKT  
template < typename Left, typename Right > YPI-<vM~  
class assignment O0H.C0}  
  {  z+X}HL  
Left l; b@hqz!)l`  
Right r; '!B&:X)  
public : J5,9_uo]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7s^'d,P  
template < typename T2 > X 0+vXz{~g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {]4LULq  
} ; sK?twg;D*|  
l+0oS'`V*L  
同时,holder的operator=也需要改动: KHvYUTY  
,Ma^&ypH  
template < typename T > j^RmrOg ,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NC6&x=!3  
  { g *+>H1}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [v!f<zSQK  
} _7_Y={4=`  
:?1Dko^  
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。 \1M4Dl5!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0?|<I{z2  
NL+N%2XG7  
return l(rhs) = r; wi{3/  
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。 O+x!Bg7   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +X 88;-  
yyTnL 2Y9  
template < typename Tp > /PXzwP_(A  
class constant_t G7/ +ogV  
  { 1<aP92/N&  
  const Tp t; {Ou1KDy#)  
public : }3WxZv]I}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '[%j@PlCX  
template < typename T > cQ}{[YO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +^F Zq$NP  
  { "qy,*{~  
  return t; 4 s9LB  
} t\O16O7S  
} ; 4Ftu  
N!tX<u~2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R[+<^s}p/  
下面就可以修改holder的operator=了 SOaoo^,O  
<qt|d&  
template < typename T > +R75v)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )NT*bLRPQ  
  { (A.C]hD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h 'nY3GrU  
} EU Fa5C:  
]A_`0"m.U  
同时也要修改assignment的operator() j3ls3H&  
0jWVp- y  
template < typename T2 > 4E}Yt$|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -m#)B~)  
现在代码看起来就很一致了。 SUK?z!f <i  
lPAQ3t!,  
六. 问题2:链式操作 SSzIih@u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,|/f`Pl  
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。 X2'0PXv>!  
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。 &mM0AA'\?H  
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。 ti,d&c_7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q\0'lQJdy  
E' uZA  
template < typename T > */S_Icf  
struct result_1 Ab;.5O$y  
  { t sRdvFFq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A^SgI-y|  
} ; )D%~` ,#pQ  
@IZnFHN  
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: ~pky@O#b  
)fAUum  
template < typename T > l9"s>PU  
struct   ref F,CT Z~  
  { %J-GKpo/S  
typedef T & reference; >y+B  
} ; `\ol,B_l  
template < typename T > i,VMd  
struct   ref < T &> O^rDHFj,  
  { b| (: [nB  
typedef T & reference; |JsZJ9W+J  
} ; _,*r_D61S  
KqP#6^ _  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `XDl_E+>l  
RT8 ?7xFc  
template < typename T > G^@5H/)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M)(DZ}  
  { Z4bNV?OH  
  return l(t) = r(t); bvOq5Q6  
} + >!;i6|  
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。 /BL4<T f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tX~w{|k  
/dIzY0<aO  
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 dDGQ`+H9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1=v*O.XW`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =-Ck4e *T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 62NsJ<#>  
最后的布局是: PQE =D0  
                Add DVeE1Q  
              /   \ A]3k4DLYS  
            Divide   5 \GU<43J2uo  
            /   \ b\5F]r  
          _1     3 !bP@n  
似乎一切都解决了?不。 {K!)Ss  
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。 TkF[x%o  
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。 bW:!5"_{H  
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: )LCHy^'  
MWh6]gGs  
template < typename Right > W} ofAkF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -tU'yKhn  
Right & rt) const ?&uu[y  
  { =i3n42M#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !ubD/KE  
} lmhLM. 2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2 ? 4!K.  
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。 :~SyL!  
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。 J9 I:Q<;  
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。 _(zG?]y0P  
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。 GKeU%x  
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? 4 H&#q>  
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: DW3G  
og>uj>H&  
template < class Action > 4I(Xy]wm  
class picker : public Action O&hTNIfi  
  { e~(5%CO>#j  
public : -7|H}!DFT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $Z>'Jp  
  // all the operator overloaded o;R I*I  
} ; A<fG}q1#  
L \iFNT}g`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 VG~Vs@c(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :MDKC /mC  
@KUWxFak  
template < typename Right > =WJ NWt>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `QY)!$mUIF  
  { ;GD]dW#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8JUwf  
} 4`=m u}Y2  
|+"(L#wk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +W+|%qM,\  
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。 {Hk}Kow  
<\S:'g"(  
template < typename T >   struct picker_maker W!(LF7_!  
  { >KKMcTOYY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !1b;F*H  
} ; )WFr</z5bA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *gz{.)W  
  { BD7N i^qI$  
typedef picker < T > result; S`]k>' l  
} ; "J3x_~,[4m  
,v}k{( 16{  
下面总的结构就有了: [1H^3g '  
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。 -|9=P\U8S  
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。 \lNN Msd&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v(%*b,^  
至此链式操作完美实现。 -H-~;EzU  
/_ajaz%  
A+?`?pOm&  
七. 问题3 Uoix  
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。 BfiD9ka-z  
~7Ux@Sx;  
template < typename T1, typename T2 > yEQs:v6L~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /2VJX@h  
  { FXU8[j0P_G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Qe(:|q _  
} ku M$UYTTX  
0Wp|1)ljA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: mRK>U$v  
G  .4X'  
template < typename T1, typename T2 > ] @fk] ]R  
struct result_2 |(^PS8wG  
  { f6"Z'{j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZSm3XXk  
} ; % %UE+u @J  
Y\'}a+:@Ph  
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? +x}<IS8  
这个差事就留给了holder自己。 ?|Zx!z ($  
    X#;bh78&-  
Ilm^G}GB  
template < int Order > Rbv;?'O$L  
class holder; ;YL i{  
template <> Z;)%%V%o  
class holder < 1 > h2J x]FJ  
  { BING{ew  
public : El"Q'(:/U  
template < typename T > zT-_5uZQ  
  struct result_1 lU8Hd|@-  
  { K!l5coM  
  typedef T & result; K\c#ig   
} ; BTrn0  
template < typename T1, typename T2 > ;i+#fQO7Q  
  struct result_2 8DaL,bi*.  
  { ^sWT:BDh  
  typedef T1 & result; o2\8OxcA  
} ; 8, >P  
template < typename T > d m%8K6|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;i:d+!3XwC  
  { QkC(uS  
  return (T & )r; q'MZ R'<@  
} ;gr9/Vl  
template < typename T1, typename T2 > II x#2r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uY'HT|@:{  
  { ^K@C"j?M/  
  return (T1 & )r1; ` sU/&  P  
} ,$&&-p I]  
} ; @Do= k  
;sFF+^~L  
template <> S|+o-[e8O  
class holder < 2 > 4H]L~^CD  
  { |P}y,pNQ  
public : u,4eCxYE$  
template < typename T > nzeX[*  
  struct result_1 JqiP>4Uwm^  
  { jo@J}`\Zt  
  typedef T & result; jW@Uo=I[  
} ; *-p}z@8  
template < typename T1, typename T2 > Mf``_=K  
  struct result_2 *c+ (-  
  { < c/5b]No  
  typedef T2 & result; <2qr}K{'A  
} ; o{[YA} xc  
template < typename T > IPo?:1x]s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  ; 4~hB  
  { W5MTD]J   
  return (T & )r; Q]>.b%s[  
} q5:N2Jmo?z  
template < typename T1, typename T2 > pyvSwD5t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %84rL?S  
  { h.t-`k7  
  return (T2 & )r2; E< fVZ,  
} a:6m7U)P#5  
} ; Tnm.A?  
M =r)I~  
5XB H$&Td  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 TRq6NB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yz8jw:d^-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v_-dx  
c0u^zH<  
return l(i, j) = r(i, j); 8X|-rM{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H_Q+&9^/  
0"bcdG<}  
  return ( int & )i; ea')$gR  
  return ( int & )j; 'b{]:Y  
最后执行i = j; `W*U4?M  
可见,参数被正确的选择了。 _5N]B|cO  
N ?"]  
@sC`!Rmy'-  
@s2y~0}#  
'q:`? nJ^  
八. 中期总结 :6\qpex  
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: :20W\P<O!A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ciz X<Cr}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B&uz;L3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k\GcHI-  
RrQJ/ts7}  
)P|),S,;Z  
"LTad`]<Ro  
s!7y  
k+pr \d~  
九. 简化 `+Q%oj#FF  
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。 j8lb~0JD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9;-p'C  
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: %8~NqS|=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  a!AA]  
  +-*/&|^等 SI-Ops~e  
2. 返回引用。 jtc]>]6i  
  =,各种复合赋值等 NHZz _a=  
3. 返回固定类型。 s,&Z=zt0R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hZ  
4. 原样返回。 ;MdlwQ$`  
  operator, dNeVo|Y~h  
5. 返回解引用的类型。 QB'aON\S  
  operator*(单目) @2 fg~2M1  
6. 返回地址。 E09 :E  
  operator&(单目) v z '&%(  
7. 下表访问返回类型。 0.k7oB;f(@  
  operator[] 81 sG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v,>Dbxn  
  operator<<和operator>> @t_=Yl2;  
'AH0ww_)n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 DN57p!z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o:Sa, !DK  
&FN.:_E  
template < typename Left > ckE-",G  
struct value_return 2a Q[zK  
  { 8c^TT&  
template < typename T > rCdu0 gYT  
  struct result_1 b2&0Hx  
  { vnZC,J `  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RdR p.pb8  
} ; I(BQ34q  
YGC L2Y  
template < typename T1, typename T2 > GDiBl*D  
  struct result_2 l)l^[2  
  { _.Uh)-yR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %aVq+kC h  
} ; x-&@wMqkc  
} ; 'kO!^6=4M  
5uj?#)N  
CN8Y\<Ar  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *mvlb (' &  
H*'IK'O  
下面我们来剥离functor中的operator() E92KP?i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mb^~qeRQ  
|imM# wF  
return l(t) op r(t) hy"\RW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,M ^<CJ  
return op l(t) PP33i@G  
return op l(t1, t2) >V8-i`  
return l(t) op )cMh0SGcM1  
return l(t1, t2) op LIF7/$,0  
return l(t)[r(t)] )W _v:?A9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 68C%B9.b'  
dn$!&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <&g,Nc'5C  
单目: return f(l(t), r(t)); PmEsN&YP]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6) [H?Q  
双目: return f(l(t)); XrGglBIV  
return f(l(t1, t2)); V#gK$uv  
下面就是f的实现,以operator/为例 gu.}M:u  
v\%HPMlh  
struct meta_divide @>2i+)=E5  
  { hH8oyIC  
template < typename T1, typename T2 >  < !C)x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ['tY4$L(  
  { 4*cEag   
  return t1 / t2; R=2FNP  
} !@*7e:l  
} ; `% "\@<  
#r~# I}U  
这个工作可以让宏来做: YWO)HsjP  
'/p/8V.O.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .:%0E`E  
template < typename T1, typename T2 > \ Zaf:fsj>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jZkcBIK2  
以后可以直接用 a P@N)"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ? _9  
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 ,CcV/K  
(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。。。) >7T'OC  
h_3E)jc  
0#Y5_i|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 a:OQGhc=  
~1AgD-:Jz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `MN4uC  
class unary_op : public Rettype ,77d(bR<  
  { _FU_Ubkr  
    Left l; $AjHbU.I{  
public : o&)8o5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?(F6#"/E  
<7Or{:Sc90  
template < typename T > cO+qs[ BQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k&vz 7Q`T  
      { 2,b(,3{`4:  
      return FuncType::execute(l(t)); BLf>_b Uk  
    } DGn;m\B  
;~ $'2f~U  
    template < typename T1, typename T2 > tOd&!HYL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -4IE]'##  
      { +RMSA^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +YKi,  
    } hPkWCoQpq  
} ; A,Vu\3HS  
ub#a`  
CMG&7(MR  
同样还可以申明一个binary_op #3@rS  
g-</ua(j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DIfaVo/"  
class binary_op : public Rettype ^]0Pfna+N  
  { :tB1D@Cb6  
    Left l; iDz++VNV  
Right r; Sc1 8dC0  
public : p\tm:QWD;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kY|utoAP  
H.|#c^I  
template < typename T > (Ag1 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gw3K+P  
      { %G/ hD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /h H  
    } lH x^D;m6  
 Rn(ec  
    template < typename T1, typename T2 > s_OF(o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~IfJwBn-i  
      { n&;85IF1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TA`1U;c{n  
    } HI R~"It$  
} ; bz2ztH9 n  
i$:*Pb3mV  
v6M6>&RR|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Vl /+;6_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d *|Y o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L~rBAIdD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vrhT<+q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +_?hK{Ib"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8:c-k|CX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wOEj)fp .  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :bu/^mW[  
下面是修改过的unary_op V6&!9b  
. y-D16V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %S@ZXf~:  
class unary_op \K{0L  
  { 9N%We|L,c  
Left l; XSe=sHEI  
  5T_n %vz  
public : 7$vYo _  
\FbvHr,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?qLFaFt/  
Yq0| J  
template < typename T > q77;ZPfs8  
  struct result_1 jk; clwyz/  
  { +,T RfP Fb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 85|OGtt  
} ; 8>2.UrC  
j9x<Y]  
template < typename T1, typename T2 > h5{'Q$Erl  
  struct result_2 'RQ+g}|Ba!  
  { [LjT*bi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L%*!`TN  
} ; hYT0l$Ng  
W#4 7h7M  
template < typename T1, typename T2 > e#L8X {f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SIF/-{i(X  
  { [fya)}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @Q ]=\N:  
} yYIf5S`V]  
L3u&/Tn2  
template < typename T > LEbB(x;@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BOb">6C  
  { JgKO|VO  
  return OpClass::execute(lt(t)); axv>6k  
} ENl)Ts`y  
JIEK*ui  
} ; uB]7G0g:  
$<dH?%!7  
;v)JnbsH}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ld|5TN1  
好啦,现在才真正完美了。 G6q }o)[m)  
现在在picker里面就可以这么添加了: fn jPSts0  
F 5bj=mI  
template < typename Right > F'={q{2wH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6@h/*WElG  
  { \%JgH=@ :=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M)J5;^["  
} 9-VNp;V  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -j# 2}[J7  
_UMg[Um  
v}}F,c(f  
:}L[sl\R  
ajbA\/\G;  
十. bind '%s.^kn  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  acajHs  
先来分析一下一段例子 [i21FX  
9N#_( uwt  
L:KF_W.I+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *)$Uvw E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >a!/QMh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CTB~Yj@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。 >Eyt17_H"n  
我们来写个简单的。 ^b4 9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )Ys x}vSZ  
对于函数对象类的版本: vjbASFF0=  
/wQy17g  
template < typename Func > ,uSMQS-O'4  
struct functor_trait mDA:nx%5<  
  { |k )=0mCz  
typedef typename Func::result_type result_type; }Sm(]y  
} ; KB3Htw%W[+  
对于无参数函数的版本: ?h ZAxR\  
.9/ hHCp  
template < typename Ret > R$h<<v)%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7X`g,b!  
  { 0#7>o^2  
typedef Ret result_type; n*R])=F@c  
} ; g+8OekzB5  
对于单参数函数的版本: /QK6Rac-  
uanhr)Ys  
template < typename Ret, typename V1 > Q,,e+exbb5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i^/T  
  { bQzZy5,  
typedef Ret result_type; xeg/A}yE  
} ; )nC]5MXU  
对于双参数函数的版本: lZd(emH@  
7cuE7"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WA<v9#m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \#8D>i?m  
  { AVsDt2A  
typedef Ret result_type; euK5pA>L  
} ; 8 `v-<J  
等等。。。 n2"a{Ofhlf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gldAP:  
AwCcK6N1  
template < typename Func > HDz5&7* .  
struct func_return iQ0KfoG?U  
  { *^pR%E .  
template < typename T > $f$SNx)),  
  struct result_1 f%A;`4 `q  
  { #>a\>iKQ2q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S^JbyD_yoh  
} ; 6gU96Z  
pE3?"YO  
template < typename T1, typename T2 > SJlr53  
  struct result_2 rP'me2 B  
  { =ke2;}X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =1@u  
} ; 2,y|EpG#  
} ; 'NbHa!  
G~]Uk*M q  
>1X|^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [@_Jj3`4  
cRC6 s8  
template < typename Func, typename aPicker > +X\FBvP&  
class binder_1 c^5~QGuQ  
  { vJLK,[  
Func fn; s2a{>II6  
aPicker pk; {Ea b j  
public : x f'V{9*  
"-E\[@/  
template < typename T > &.F4 b~A7  
  struct result_1 `{8K.(])s!  
  { 1;* cq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <q)#  
} ; K$z2YJ%  
 }t!Gey  
template < typename T1, typename T2 > HRpte=`q  
  struct result_2 $o!zUH~'v  
  { !@5 9)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [ XN={  
} ; ; t)3F  
qfX6TV5J}!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 44J]I\+  
Mg+2. 8%  
template < typename T > 5G}?fSQ>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wC"FDr+  
  { M+oHtX$  
  return fn(pk(t)); XjBW9a  
} 05|=`eJ  
template < typename T1, typename T2 > )|cc X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MnmVl"(/  
  { hy9\57_#  
  return fn(pk(t1, t2)); *nd!)t  
} UklUw  
} ; l#&8x  
t <~h'U  
>:SHV W  
一目了然不是么? g%o(+d  
最后实现bind OU E (I3_  
REQ\>UO_  
x exaQuK  
template < typename Func, typename aPicker > )',R[|<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {.`vs;U  
  { @?ebuj5{e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2 'l'8  
} pR<`H'  
SV4E0c>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p;a,#IJu  
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。 v{RZJ^1  
#{0HYg?(f  
十一. phoenix W@>% {eE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &{5,:%PXw  
sVQ|*0(J0r  
for_each(v.begin(), v.end(), bt SRtf  
( \eTwXe]Pv  
do_ F k7?xc  
[ " > ypIR<  
  cout << _1 <<   " , " .Cv6kgB@c  
] =<C: d  
.while_( -- _1), XE RUo  
cout << var( " \n " ) TT%M' 5&  
) _IMW {  
); YO`]UQ|dc  
qfF~D0}  
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: D'>_I.  
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 f^3*)Ni  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '$Dn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +D6YR$_<  
rE7G{WII  
PxX 4[ P  
template < typename Cond, typename Actor > !"AvY y9  
class do_while h#I>M`|  
  { $V;i '(&7  
Cond cd; 4IK( 7  
Actor act; fy1|$d{'  
public : Mc lkEfn  
template < typename T > ]2A^1Del  
  struct result_1 ;7*[Bcj.  
  { >fG3K`  
  typedef int result_type; {L971W_L  
} ; 2YL?,uLS  
U)TUOwF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 299H$$WS,Z  
c2SO3g\"i  
template < typename T > >dXGee>'M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e)IzQ7Zex  
  { >IafUy  
  do te`$%NRl  
    { $GV7o{"&  
  act(t); 'ycJMYP8  
  } 9yu\ Ot  
  while (cd(t)); , u=`uD  
  return   0 ; Y>z>11yEB0  
} W.jGGt\<\  
} ; @)+AaC#-  
1q\\5A<V  
";lVa'HMZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <\ y@*fg+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,]C;sN%~}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,oe <  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J-:.FKf\5l  
下面就是产生这个functor的类: T  wB}l  
;<Sd~M4f  
hR n<em  
template < typename Actor > CZe ]kXNv  
class do_while_actor ~hH REI&  
  { ;1W6G=m  
Actor act; <V'@ks%  
public : t?X877z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qx(xvU9  
%QH$ipM  
template < typename Cond > _{O>v\u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3Aip}<1  
} ; *"2+B&Y  
sjTZF-  
S>+|OCl";  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hNiE\x  
最后,是那个do_ ^#-l q)  
@s>Czm5  
 N];NAMp  
class do_while_invoker dbLZc$vPj  
  { >=lC4Tu  
public : G>_*djUf  
template < typename Actor > 2szPAuN+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lBE= (A`  
  {  7Die FZ?  
  return do_while_actor < Actor > (act); eIF5ZPSZi  
} ?,Xw[pR  
} do_; je-!4r,  
5pG}Yk_(x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tFn)aa~L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +480 l}  
最后来说说怎么处理break和continue ,pfG  
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。 %Xg4b6<9  
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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