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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y.6/x?Qc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t\TxK7i  
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, `w`F-ke]I  
scYqU7$%T  
6:6A" A  
YDj5+'y  
  class filler Jb^{o+s53  
  { 29VX-45  
public : xplV6q`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (|rf>=B+H  
} ; /oLY\>pD  
MLg{Y?@  
_[-W*,xJ)  
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: kytHOn#  
C'R6mz%Q?  
|0?v4%g  
2eA.04F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3D1y^I  
ts}OE  
A*A/30o|R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3vjOfr`  
xUCq%r_  
$mE3 FJP>  
*?]<=IV?  
二. 战前分析 c b&Yf1  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /&_q"y9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 BG= J8  
{@3v$W~7M  
E^br-{|{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,<)D3K<  
  /* --------------------------------------------- */ L F} d  
vector < int *> vp( 10 ); TA2ETvz^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZS;V?]\(  
/* --------------------------------------------- */ E_DQ.!U!o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); odC"#Rb  
/* --------------------------------------------- */ Xo] 2iQy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <lWj-+m  
  /* --------------------------------------------- */ &1?6Q_p6c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /BD'{tZ]Sl  
/* --------------------------------------------- */ YD;d*E%t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X1o^MMpz(F  
@rDBK] V  
*|<~IQg  
wfpl]d!  
看了之后,我们可以思考一些问题: LHXR7Fjc  
1._1, _2是什么? &5${k'  
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。 C"B'Dj  
2._1 = 1是在做什么? Yf~Kzv1]*  
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。 `]]<.>R  
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。 4Orq;8!BW  
Y:L[Iz95o  
R=<::2_Y96  
三. 动工 s2wDJ|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F:q8.^HTJ  
DR:DXJc  
B RskxyL&,  
aq8./^  
template < typename T > UnP<`z#  
class assignment (GC5r#AnS  
  { ]'M B3@T  
T value; UcOP 0_/  
public : +,AzxP _y  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8ih_S2Cd  
template < typename T2 > D7JrGaF{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $u'"C|>8  
} ; ;UM(y@  
oz)4YBf  
Z]oGE@! n"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mH0OW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W=w]`'  
s%`l>#H  
VHMQY*lk  
0Xw>_#Y/xS  
  class holder s-+-?$K  
  { C.ji]P#  
public : H!u8+  
template < typename T > ge.>#1f}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KK2YT/K$SG  
  { !4=_l6kg~+  
  return assignment < T > (t); ^v'0\(H?P  
} yiI oqvP  
} ; {wj%WSQj/y  
L 6fbR-&Lt  
/|i*'6*  
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: fCF.P"{W"  
X&LJ"ahK  
  static holder _1; v[{7\Hha  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -3v\ c~  
5N%d Les  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 58HA*w  
而不用手动写一个函数对象。 6Aq]I$  
".$kOH_:  
j~K(xf  
@KU;' th  
四. 问题分析 UH}lKc=t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~jzLw@"~$^  
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。 :{iH(ae;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !#W>x49}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0F%8d@Y2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uax0%~O\  
ncOgSj7e  
五. 问题1:一致性 zPqJeYK  
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?| M9BEG6E9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2w8cJadT'p  
w43b=7  
struct holder 4:NMZ `~  
  { ^Cp2#d*  
  // }u3|w0~c)  
  template < typename T > Xb>SA|6[|  
T &   operator ()( const T & r) const H1B%}G*Ir-  
  { fuv{2[N V  
  return (T & )r; `'<$N<!  
} {}ADsh@7d'  
} ; WQ[n K5#  
G~(\N?2  
这样的话assignment也必须相应改动: t,JX6ni  
.24z+|j  
template < typename Left, typename Right > 0RMW>v/7kL  
class assignment hk:>*B}  
  { I[ \7Bf  
Left l; uGb+ *tD  
Right r; lGWz  
public : U'(zKqC   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9t)Hi qj  
template < typename T2 > EYj~Xj8_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g`S;xs  
} ; G"J nQ  
iJ^}{-  
同时,holder的operator=也需要改动: ?{aJ#w   
rC_1f3A  
template < typename T > ou~$XZ7oi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >4Tk#+%Jj  
  { _v0iH   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E]/2 u3p  
} abUO3 Y{  
}BI6dZ~2A  
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。 y,|2hrj/0E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ' *a}*(0OA  
W-#DEU 7_  
return l(rhs) = r; 'q$Y m0nL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .#SgU<Wq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MJ?t{=  
vbeE}7 *2  
template < typename Tp > z{ V;bi;  
class constant_t v"ORn5  
  { T5zS3O  
  const Tp t; hN!;Tny  
public : L +Uq4S^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W0sLMHq  
template < typename T > UH%H9; ,$]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E9j<+Ik  
  { -_5Dk'R#`  
  return t; 8CUtY9.  
} Gkem_Z  
} ; /kK*%TP  
/tj]^QspS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \}=T4w-e  
下面就可以修改holder的operator=了 W@r<4?Oat  
W g7 eY'FE  
template < typename T > &(Fm@ksh\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =O0A(ca"g  
  { Vlz\n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9G SpDc  
} Qe _{<E  
>xS({1A}  
同时也要修改assignment的operator() 1-? i*C  
"J+L]IC?AD  
template < typename T2 > b<~8\\ &  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^`id/  
现在代码看起来就很一致了。 uBt ]4d*  
pIC'nO_  
六. 问题2:链式操作 :23S%B~X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TBPu&+3  
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。 d;l%XZe  
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。 sGhw23  
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。 !nkIXgWz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J(d+EjC  
^;a .;wR  
template < typename T > hDB(y4/  
struct result_1 Mi|13[p{  
  { dL% *;   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2yn"K|  
} ; >YWK"~|i~  
)4B`U(%M~  
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: zX*5yNd  
_`;KmD&5  
template < typename T > `dV2\^*A  
struct   ref Ot-P J i  
  { o[_,r]%+D  
typedef T & reference; X\Zan$oi  
} ; T~/>U&k}J  
template < typename T > GIE QD$vy  
struct   ref < T &> & tT6.@kH  
  { oX:&;KA  
typedef T & reference; ZYWGP:Y  
} ; &v((tZ  
vFdI?(c-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2@Yu: |d4U  
>v@3]a i  
template < typename T > eEVB   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '9WTz(0?  
  { Yl&[_ l  
  return l(t) = r(t); d"?"(Q_8n  
} SJP3mq/^K  
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。 }hg=#*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 myX&Z F_9  
Q >[>{N&\  
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 KO8{eT9d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: co8R-AB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P!f0&W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SzB<PP2  
最后的布局是: 'J} ?'{.  
                Add 0 `7y Pq*  
              /   \ AA^K /y  
            Divide   5 ,i}EGW,9q  
            /   \ M| Gl&   
          _1     3 _J,rql@nG<  
似乎一切都解决了?不。 .qohHJ&  
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。 na $MR3@e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Xn=yC Pi  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kB CU+FC  
- JEPh!oTt  
template < typename Right > s(fkb7W,gO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KH?6O%d  
Right & rt) const }[z7V  
  { sz270k%[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wg0_J<y]  
} 4_VgJ9@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5&p}^hS5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Q3hf =&$  
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。 *GXPN0^Qjo  
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。 9F 3,  
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。 x1g-@{8]j  
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? -j<E_!t  
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: &_:9.I 1  
vd#)+  
template < class Action > 0/ 33Z Oc  
class picker : public Action 8Pd9&/Y  
  { f9#srIx+  
public : {'+{ASpO!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `+< ^Svou  
  // all the operator overloaded V*rLGY#  
} ; {,Vvm*L/  
 q%d'pF  
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。 ?m~1b_@A{  
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: 9>- 6Y  
u `xQC /  
template < typename Right > g$e|y#Ic$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t|oIzjKE/  
  { hzqgsmT)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m,kYE9 {  
} i?pd|J  
Dom]w.W5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,\ 1X\  
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。 KNN{2thy `  
I$sXbM;z=  
template < typename T >   struct picker_maker 0/] h"5H3  
  { D`G;C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :I&y@@UG  
} ; RYvdfj.ij  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DRRQ] eK0  
  { 7{M&9| aK  
typedef picker < T > result; q M_c-^F  
} ; X(E`cH |  
^#e|^]] L  
下面总的结构就有了: [[T6X9  
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。 Kh=\YN\E<  
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。 .9ZK@xM&?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c0e[vrP:  
至此链式操作完美实现。 |) ~-Wy  
>G!=lLyR  
HP*{1Q@5  
七. 问题3 *A48shfO  
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。 AEj%8jh  
RrBG=V  
template < typename T1, typename T2 > 5!'1;GLs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "[]oWPOj  
  { {ly<%Q7j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]m`:T  
} ]pB5cq7o  
^NX;z c  
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: `'iO+/;GY  
;lE=7[UJ3X  
template < typename T1, typename T2 > #E Bd g  
struct result_2 u!~kmIa4  
  { O{c#&/.K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Pw]+6  
} ; _oa*E2VN  
a.UYBRP/l  
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? ,<P"\W  
这个差事就留给了holder自己。 yph@H!@  
    aJ=)5%$6kc  
?m 5"|f\  
template < int Order > 'z}9BGR !  
class holder; /0k'w%V{n  
template <> }sqFvab<  
class holder < 1 > !jB}}&Ii  
  { 8q]"CFpa  
public : +<@1)qZ(E  
template < typename T > rkWy3X{%2<  
  struct result_1 7]?y _%kT  
  { <f}:YDY'  
  typedef T & result; dEMv9"`*!  
} ; ~~&Bp_9QXN  
template < typename T1, typename T2 > $D65&R  
  struct result_2 $$p +~X  
  { jdVj FCl^#  
  typedef T1 & result; D,p 2MBr  
} ; 1jKj' 7/K  
template < typename T > {G3Ok++hc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5ad@}7&  
  { 0#Us *:[6  
  return (T & )r; *uK!w(;2  
} G2n. NW#d4  
template < typename T1, typename T2 > 5FB3w48  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yMkR)HY  
  { -@w}}BR  
  return (T1 & )r1; Cz5U  
} cCZ$TH  
} ; gI RZkT`  
+Q5'!@8  
template <> $Sy}im\H  
class holder < 2 > lUq `t K8  
  { Y cL((6A  
public : Z;+;_Cw  
template < typename T > LdiNXyyzet  
  struct result_1 O+'k4  
  { @Jd eOL;  
  typedef T & result; 3:$@DZT$  
} ; %kkDitmI{  
template < typename T1, typename T2 > r&v!2A]:  
  struct result_2 <x<qO=lq  
  { J<"Z6 '0v  
  typedef T2 & result; &a\w+  
} ; &'/PEOu&}G  
template < typename T > rcLF:gd] E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +DefV,Ny  
  { $u,A/7\s  
  return (T & )r; B&KIM{j\  
} BUi,+NdIk  
template < typename T1, typename T2 > Cv>~%<   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h0 %M+g  
  { D=D.s)ns*  
  return (T2 & )r2; $@^\zg1n  
} H%=;pD>o  
} ; Ai 8+U)  
_a$5"  
pox;NdX7  
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> >。 Wo9=cYC)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ia.+<, $`S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x)%"i)  
-`spu)  
return l(i, j) = r(i, j); fK(:vwh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6 AY~>p  
~(c<M>Q8  
  return ( int & )i; 1z,P"?Q  
  return ( int & )j; Um-Xb'R*]V  
最后执行i = j; x>K,{{B)X  
可见,参数被正确的选择了。 QDK }e:4q  
6PWw^Cd  
P?8$VAkj  
D}ZPgt#   
!q/Q2N(  
八. 中期总结 / a}N6KUi  
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: Zl!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #QOb[9(Tu(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kyYU 1gfh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s"tH?m )6  
^{8CShUCv  
X`E}2|q'  
]E.FBGT  
Ka)aBU9  
1csbuR?  
九. 简化 RWDPsZC  
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。 H-m).^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JNvgUb'U  
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: b'/:e#F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JAwEu79sh  
  +-*/&|^等 `i~J0#P  
2. 返回引用。 fgo3Gy*#  
  =,各种复合赋值等 CRzLyiRvU&  
3. 返回固定类型。 7D8 pb0`;J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VqOTrB1w/  
4. 原样返回。 "x:-#2+h  
  operator, oq>jCOVh  
5. 返回解引用的类型。 eq2L V=d{m  
  operator*(单目) .o<9[d"  
6. 返回地址。 0+_;6  
  operator&(单目) 9(a*0H  
7. 下表访问返回类型。 Q"LlBp>t|#  
  operator[] _$}@hD*R~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0@&;JMh6<  
  operator<<和operator>> ^d9o \  
^@'zQa  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8-O: e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *TxR2pC}  
0J5$ Yw1'F  
template < typename Left > M|.ykA<D  
struct value_return %~Ymb&ugg  
  { Cq\{\!6[  
template < typename T > VdL }$CX$  
  struct result_1 Kt"4<'  
  { Us>n`Lj@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]h=y  
} ; :`@W`V?6-  
W3MH8z   
template < typename T1, typename T2 > V<n#%!M5gV  
  struct result_2 JJ_KfnH  
  { <V8=*n"mR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gi? wf  
} ; 7B)@ aUj$  
} ; d5W =?  
$M4C4_oPy  
fL&e^Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &b19s=Z,  
XlwyD  
下面我们来剥离functor中的operator() .MxMBrM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7:C2xC  
;Q lb].td  
return l(t) op r(t) ) d=&X|S>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C*Y0GfW=  
return op l(t) _oU~S$hO  
return op l(t1, t2) t..@69  
return l(t) op WD 7T&i  
return l(t1, t2) op g3(?!f  
return l(t)[r(t)] _[hVGCSB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @Y6~;(p  
'sjks sy.3  
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: 3"6-X_  
单目: return f(l(t), r(t)); R <u\ -  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xpmi(~n  
双目: return f(l(t)); &y2DI"Ff  
return f(l(t1, t2)); x Sv@K5"8!  
下面就是f的实现,以operator/为例 MWn []'TpH  
=vKSvQP@)  
struct meta_divide bxww1NG>|Z  
  { sQ82(N7l  
template < typename T1, typename T2 > {1vlz>82  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q0_Pl*  
  { _^w^tfH]  
  return t1 / t2; UO>S2u  
} SciEHI#  
} ; "3a_C,\  
VZU@G)rd  
这个工作可以让宏来做: wOl]N2<  
iM{aRFL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h{VGh kU9f  
template < typename T1, typename T2 > \ pW2-RHGJY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \XG\  
以后可以直接用 u|&a!tOf2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5'"9)#Ve  
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 #tt*yOmiH  
(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。。。) Io)@u~yz  
tp+H]H3  
[V,f@}m 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 x):h|/B  
|H-zm&h>'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t=r*/DxX=  
class unary_op : public Rettype h4? 'd+K  
  { 6\/(TW&  
    Left l; &28%~&L  
public : ^@xn3zJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9iOTT%pq  
j1P#({z[  
template < typename T > 7cT ~u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _O>8jH!#  
      { dmE.yVI"O  
      return FuncType::execute(l(t)); ?(j:F2dU~  
    } r(/+- t  
Lc13PTz>>g  
    template < typename T1, typename T2 > oyo V1jO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z|$OPMLX  
      { }JBLzk5|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {o.i\"x;  
    } +# tmsv]2  
} ; VH$hQPP5d  
]s:%joj%^  
#vvQ 1ub  
同样还可以申明一个binary_op ;*8,PV0b_<  
!qVnziE,,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8 gzf$Oc  
class binary_op : public Rettype p EbyQ[  
  { S9S%7pE  
    Left l; c o%-d  
Right r; 6"Rw&3D?  
public : +d,Z_ 6F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0N>R!  
l)( 3]  
template < typename T > A<s9c=d6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qCgoB 0  
      { SpX6PwM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '#@tovr  
    } qFYM2  
ju?D=n@i  
    template < typename T1, typename T2 > G^/8lIj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rnTjw "%  
      { $y+Bril5W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o@tc   
    } <;nhb  
} ; [&a=vE  
YhNO{4D  
vmK`QPu 2  
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 $[DSe~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l^%W/b>?b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K';x2ffj  
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。 :f5"w+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [}t^+^/  
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。。。 mR6hnKa_53  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]<IK0  
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) $:SSm $k  
下面是修改过的unary_op %/Y;  
w [7vxQ!-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {pyTiz#JY  
class unary_op B`<K]ut  
  { ?hS&OtW   
Left l; c.eA]mq  
  i-*ZW:  
public : %?z8*G]M  
Ea\Khf]2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p;<brwN  
YPNG9^Y  
template < typename T > IG=#2 /$  
  struct result_1 :J6lJ8w ?  
  { #J09Eka;J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZQY?wO: [  
} ; bL]NSD  
 c 1o8   
template < typename T1, typename T2 > 0JM`*f%n  
  struct result_2 n!$zO{P  
  { A9\(vxxOpC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W 2.Ap  
} ; o-_H+p6a  
A$Ok^  
template < typename T1, typename T2 > T.?}iz=ZEq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]XhX aoqL  
  { KoKd.%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G=l-S\0@  
} YecV+ K'p:  
`4kVe= {  
template < typename T > GP{$w_'!J0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @m+2e C77  
  { %29lDd(<  
  return OpClass::execute(lt(t)); SM8Wg>  
} 0S71&I$u]  
G24 Ov&H  
} ; ATscP hk  
c1aIZ  
[h[@? 8vB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e> -fI_+b  
好啦,现在才真正完美了。 h"$)[k~  
现在在picker里面就可以这么添加了: mfCp@1;26  
G3_HX<|f*  
template < typename Right > qbD>)}:1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ykat0iqo  
  { ;Qq<5I"y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m;@8z[ ^5  
} f1,VbuS9I  
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。 BOdd~f%&tn  
OD;F{Hc  
 xh|<`>5  
&UfP8GE9  
RBOg;EJ  
十. bind iV2v<ap.n  
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。 !\Vc#dslt  
先来分析一下一段例子 &\ $~  
)wyC8`&-  
-"uOh,G}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *r(Qy0(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A} v;uNS]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +LwwI*;b  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _{&bmE  
我们来写个简单的。 L~|_CRw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @<`P-+m  
对于函数对象类的版本: #G!\MYfQt  
@|'$k{i  
template < typename Func > D A_}pS"  
struct functor_trait c$^~7.~{Qy  
  { '|J~2rbyr  
typedef typename Func::result_type result_type; *w$3/  
} ; ]@{l<ExP  
对于无参数函数的版本: 9oQ$w?=#$  
PT39VI =  
template < typename Ret > )0?u_Z]w9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -]<<}@NF  
  { Nbb2wr9A  
typedef Ret result_type; 8@,8j!$8G  
} ; s((c@)M  
对于单参数函数的版本: GUn$IPOM  
B]u!BBjC  
template < typename Ret, typename V1 > lsA?|4`mn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4t,f$zk  
  { _qa9wK/  
typedef Ret result_type; |'qvq/#^  
} ; /(8"9Sfm  
对于双参数函数的版本: :Lu 9w0>f  
#5%ipWPHb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O;+ sAt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L(o#)I>j  
  { Ubm]V{7  
typedef Ret result_type; COA*Q  
} ; Qv6-,6<  
等等。。。 P:%r3F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d.yATP  
T^Ol=QCu  
template < typename Func > # 1 1<=3Yj  
struct func_return *I.eCMDa  
  { [\-)c[/  
template < typename T > `*",_RO;  
  struct result_1 >u+%H vzc  
  { |eI!wgQx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; . ZP$,  
} ; -% \LW1  
r;_*.|AH  
template < typename T1, typename T2 > w8cbhc  
  struct result_2 mO2u9?N  
  { P!dSJ1'oC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b_f"(l8'S  
} ; N\anjG  
} ; "0LSy x  
?Ta<.j  
ipyc(u6Z5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L)c]i'WZ  
YI>9C 76L  
template < typename Func, typename aPicker > XhUVDmeUMb  
class binder_1 XtqhK"f%  
  { ,\T7{=ZG\!  
Func fn; A1n4R  
aPicker pk; _+,>NJ  
public : i0F6eqe=J  
n0Qp:_2z  
template < typename T > &v#pS!UOj  
  struct result_1 f2u4*X E\  
  { g@Pq<   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y`."=8R~  
} ; P9W?sPnC5  
t;`ULp~&  
template < typename T1, typename T2 > /ke[nr  
  struct result_2 Z7>Nd$E{  
  { g}d[j I9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YJ|U| [  
} ; OIDP#K  
rl,i,1t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _nM 7SK  
0?cJ>)N  
template < typename T > <}T7;knO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3$S~!fh  
  { ZW4$Ks2]Y  
  return fn(pk(t)); h>F"GR?U_(  
} v 6s]X*l?  
template < typename T1, typename T2 > Rg^ps  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;iW>i8  
  { M%WO  
  return fn(pk(t1, t2)); j2%fAs<  
} @}2EEo#  
} ; 51tZ:-1!  
|{JI=$  
|w+ O.%=  
一目了然不是么? rZWs-]s6t  
最后实现bind Ckc5;:b&m  
kj6H+@ {  
#lO ^PK  
template < typename Func, typename aPicker > [=",R&uD$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `Tei  
  { p[ &b@U#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a?xZsR  
} PEMBh?)g  
n5z|@I`S_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M2\c0^R  
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。 I E{:{b\  
\}~71y}  
十一. phoenix 34Cnbtq^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P&Uj?et"  
;/t~MH  
for_each(v.begin(), v.end(), %w?C)$Kn\  
( WZTAXOw  
do_ FmFjRYA W  
[ J~n|5* cz  
  cout << _1 <<   " , " r`\@Fv,&#  
] fjy7gC2  
.while_( -- _1), [jksOC)@4  
cout << var( " \n " ) 9s*QHCB0  
)  Q7-iy  
); !l]_c 5  
yZN~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: !K0 U..  
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 i]OEhB Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $E.Fgy:G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D)Ep!`Q   
)U7fPKQ  
1wm`a  
template < typename Cond, typename Actor > /='Q-`?9  
class do_while 81C;D`!K  
  { M6bM`wHH>  
Cond cd; '1(6@5tyWk  
Actor act; mHV{9J  
public : <LzxnTx=  
template < typename T > K|l}+:k  
  struct result_1 *[m:4\  
  { y/:%S2za>  
  typedef int result_type; z;y{QO  
} ; (z8 ;J> 7  
R7K`9 c1f6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Fq_>}k@fI  
,L lYRj 5  
template < typename T > #oR`_Dm)P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \XYidj  
  { )2#&l  
  do "LJV}L  
    { ca3SE^  
  act(t); q"6$#o{~U  
  } IUDH"~f  
  while (cd(t)); ~Uey'Xz  
  return   0 ; ijUu{PG`X  
} ~#i2reG5  
} ; !tcz_%  
k5J18S  
dpK -  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G.^)5!By  
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。 QqRF?%7q"q  
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。 cTS.yN({G  
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。 \#WWJh"W  
下面就是产生这个functor的类: jvAjnh#  
;]b4O4C\  
7qZC+x6_L  
template < typename Actor > }2;iIw`  
class do_while_actor <:NahxIlu  
  { B-$?5Ft!  
Actor act; %l14K_  
public : *v]s&$WyO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NL>Trv5  
^)I}#  
template < typename Cond > 97$Q?a8S@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KO%$  
} ; W$2 \GPJt  
2K{'F1"RM  
_x1W\#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /CMgWGI  
最后,是那个do_ 09 trFj$L  
7(uz*~Z?`0  
dP +wcl4  
class do_while_invoker U#]J5'i  
  { B :S8{  
public : de)4)EzUP  
template < typename Actor > c;Tp_e@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x,]x>Up  
  { JN4gH4ez)  
  return do_while_actor < Actor > (act); e^3D`GA  
} ('Qq"cn#  
} do_; ok0ZI>=,  
|m6rF7Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]s\vc:cc?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c61OT@dZEA  
最后来说说怎么处理break和continue `/`iLso& -  
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。 aL*MCgb'  
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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