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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 83~9Xb=!\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fwWE`BB  
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, @ckOLtxE>  
@)hrj2Jw  
b!do7%]i  
`y%1K|Y=  
  class filler fQ.{s Q$@h  
  { cx_.+R  
public : aNcuT,=(?8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} estDW1i)  
} ; yKy07<Gr>  
uW@o,S0:  
w26x)(7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W'0(0;+G/j  
8r|5l~`8  
4pkTOQq_tQ  
O:^m#:[cE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YY? }/r  
gr&Rkuyfv  
<;T$?J9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -( d,AX  
M?yWFqFt9m  
0SJ7QRo|K  
CHZjK(a  
二. 战前分析 !"dn!X  
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。 9[L@*7A`m  
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 ?M02|8-  
UN,y /V  
Y$L>tFA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @1p ,  
  /* --------------------------------------------- */ ,vN0Jpf}\8  
vector < int *> vp( 10 ); i*q!|^M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c2$&pZ M  
/* --------------------------------------------- */ A&dNCB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MZ/PXY  
/* --------------------------------------------- */ `U~Y{f_!H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tWo MUp  
  /* --------------------------------------------- */ bM%c*_$F7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -4}I02  
/* --------------------------------------------- */ E#cW3\)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^mNPP:%iN  
:zL.dJwa  
":o1g5?  
~582'-=+  
看了之后,我们可以思考一些问题: KPT@I3P  
1._1, _2是什么? 'yq'J)  
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。 I,0]> kx  
2._1 = 1是在做什么? &R'%OFi  
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。 I{V1Le4?  
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。 %s#`i$|z*n  
>Za66<:  
8G SO]R  
三. 动工 HJ\CGYmyz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2k^dxk~$V;  
qtv>`:neB  
FyZiiH4|  
zF F=v7[j  
template < typename T > j5cc"s  
class assignment _`Abz2s  
  { ^edg@fp  
T value; H$ sNp\[{  
public : 4]\t6,Cz8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7%(|)3"V  
template < typename T2 > B-OuBS,fwC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T21SuM  
} ; r7I,%}k  
j&S8x|5  
kP6P/F|RcZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kZlRS^6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >VAZ^kgi  
\sy;ca)[6g  
-}ebn*7i\  
I)-u)P?2x  
  class holder OoFQ@zE7%  
  { c0H8FF3  
public : $=97M.E  
template < typename T > E"[^^<I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Wv   
  { EmDA\9~@R  
  return assignment < T > (t); mQ9%[U,  
} wFW2m  
} ; Efb S*f5  
`P`n qn  
VH{SE7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y %k`  
>e4  
  static holder _1; {d;eZt `  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,]N!I%SI  
d E@R7yU@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `;^%t  
而不用手动写一个函数对象。 RfT#kh/5  
h&!k!Su3#  
6]|NB&  
V.IgEE]  
四. 问题分析 VD \pQ.=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h>Z$ n`T  
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。 r: _- Cj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cVZCBcKC?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZSuMQ32  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;z9(  
NVnKgGlHgd  
五. 问题1:一致性 /D[GXX  
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?| 7p?6j)rj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y/t:9Aau  
k3m|I*_\L  
struct holder p6V`b'*>  
  { f77uqv(Y  
  // |Hbe]2"x>  
  template < typename T > cJ&e^$:Er  
T &   operator ()( const T & r) const Ii?"`d+JA  
  { ou44vKzS  
  return (T & )r; XR^VRn6O  
} A a2*f[  
} ; r +] J {k  
blZiz2F  
这样的话assignment也必须相应改动: (n-8p6x(  
P,"z  
template < typename Left, typename Right > {Izg1 N  
class assignment xG_ ;F  
  { 5eC5oX>  
Left l; +q]  
Right r; m_H$fioha,  
public : R]%ZqT{PS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h2 Ifq!(:  
template < typename T2 > 0EM`,?i .Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <69/ZI),Y{  
} ; /KEPPp  
g1\4Jb  
同时,holder的operator=也需要改动: u[U~`*i*rA  
do{#y*B/g!  
template < typename T > 8w|j Z@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G'( %8\  
  { >taS<.G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pBt/vSad  
} \n850PS  
$JTy`g0>x  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 n@BE*I<"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oKTIoTb  
_QtqQ~f  
return l(rhs) = r; 9`^VuC'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  Iz2K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3V`K^X3  
vi0% jsI  
template < typename Tp > asR6,k  
class constant_t XJ]MPiXj  
  { w\;=3C`  
  const Tp t; ?ZSG4La\  
public : v,RLN`CID  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2 c'=^0:  
template < typename T > @yaBtZUp3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +byw*Kk  
  { !23W=N}82  
  return t; }i/&m&VU  
} F|V_i C+  
} ; Ul[>LKFY  
p;j$i6YJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0|{U"\  
下面就可以修改holder的operator=了 6mEW*qp2F  
`q eL$`  
template < typename T > NV;5T3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y wk;  
  { z$-/yT"M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,I=Cl mR  
} $X9Ban]  
B>o\;)l3O  
同时也要修改assignment的operator() vD) LRO Z  
scqG$~O)  
template < typename T2 > 1q~U3'l:$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jjvm<;lv  
现在代码看起来就很一致了。 .,,?[TI  
T] EXm/  
六. 问题2:链式操作 Sct-,K%i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `Dh%c%j)  
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。 N>Y`>5  
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。 Dt1{]~30  
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。 #X"\:yN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [ZURs3q  
l4F4o6:]n  
template < typename T > =Gd[Qn83.%  
struct result_1 *8/Q_w  
  { 2{p`"xX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p/lMv\`5  
} ; j Xi<ZJ  
ynM{hN.+H  
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: o^&; `XOd  
N,'JQch},8  
template < typename T > I2j;9Qcz  
struct   ref "MC&!AMv  
  { S97.O@V!$  
typedef T & reference; Z6>:k,-Ot  
} ; )\^o<x2S  
template < typename T > M=o,Sav5*  
struct   ref < T &> 1a4QWGpq  
  { yc]ni.Hz  
typedef T & reference; 0 nWV1)Q0=  
} ; rxa"ji!)  
h#]}J}si  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <mY`<(bc  
<?qmB }Y  
template < typename T > ~8pf.^,fi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a4`@z:l  
  { @dCu]0oNI  
  return l(t) = r(t); ^#3$C?d  
}  TWx<)  
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。 $o]zNW;X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^ ?tAt3dMI  
mkE*.I0=  
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 IH~H6US  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5\=9&{WjND  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t s ?b[v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &p ;};n  
最后的布局是: 6^{ hY^Z  
                Add lBG* P>;  
              /   \ <u2*(BM4  
            Divide   5 fy_'K}i3k  
            /   \ #Z$6> Xt  
          _1     3 #(aROTV5a  
似乎一切都解决了?不。 p6Z]oL q  
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。 i $I|JJJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :-"J)^V  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {]D!@87  
ziH2<@  
template < typename Right > j~Gu;%tq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bq(*r:`"  
Right & rt) const g=U?{<8.m  
  { X'?v8\mPK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &2xYG{Z  
} Jh466; E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p Hg8(ru|  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 lh#GD"^(w&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 wkJB5i^<w  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 G=nFs)z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :!}zdeRJ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? lC_zSmT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E0O{5YF^T  
FJU)AjS~  
template < class Action > ^ w&TTo(  
class picker : public Action )D[xY0Y~  
  { }7.q[ ^oF  
public : akCl05YW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M;iaNL(  
  // all the operator overloaded *|E@ 81s#  
} ; C>K/C!5?  
s}z,{Y$-t  
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。 t9`NCng 5  
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: dhVwS$O )  
<}mT[;:"  
template < typename Right > 1MahFeQ[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8OFrW.>[  
  { vq5I 2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <M&]*|q>g%  
} n/|/Womr  
|@ldXuYb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w5*18L=O\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^U`q1Pg5  
T=R94  
template < typename T >   struct picker_maker X^.r@tT  
  { -+PPz?0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c''O+,L1+  
} ; CqX%V":2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  aZ0H)  
  { \!^o<$s.G  
typedef picker < T > result; 8U(a&G6gn  
} ; F Q k;  
#TSM#Uqe  
下面总的结构就有了: a<o0B{7{BM  
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。 y]CJOC)/K  
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。 jU#%@d6!#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nb|MHtPX  
至此链式操作完美实现。 `nM4kt7  
hy]AH)?pR  
fZ376Z:S$  
七. 问题3 0[i]PgIH  
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。 ]Aluk|"`U  
n=>Gu9`  
template < typename T1, typename T2 > C=b5[, UCB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 785iY865  
  { r9t{/})A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6h,'#|:d  
} #[xNE C)  
Z*QRdB%,  
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: .^NV e40O  
(\I =v".  
template < typename T1, typename T2 > 0=5i\*5 p  
struct result_2 B~ez>/H^  
  { 'H9~rq7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2?ednMoE  
} ; >lj3MNSH  
v6n(<0:  
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? jCl[!L5/1  
这个差事就留给了holder自己。 bc"N  
    \mDm *UuG  
 {Eb6.  
template < int Order > Cn<kl^!Q-  
class holder; W6iIL:sp  
template <> 8(I"C$D!k  
class holder < 1 > lt4UNJ3w  
  { ( BGipX4  
public : MDq@:t  
template < typename T > aF=VJ+5  
  struct result_1 1_QO>T'  
  { `2oi~^.  
  typedef T & result; w&gHmi  
} ; vuP1gem  
template < typename T1, typename T2 > {8MF!CG]  
  struct result_2 TGLXvP& \  
  { |eqDT,4  
  typedef T1 & result; r=`>'3 } x  
} ; 8B+uNN~%]  
template < typename T >  ?.s*)n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cjW]Nw  
  { [Wh 43Z  
  return (T & )r; 8HOmWQS  
} )/JC.d#  
template < typename T1, typename T2 > a=O!\J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6p@ts`#  
  { %xRS9A 4  
  return (T1 & )r1; ^n]s}t}csV  
} >']H)c'2  
} ; 9<ayQ*  
7ou^wt+%  
template <> iI1t P  
class holder < 2 > Ame%:K!t  
  { ^:j$p,0e*S  
public : %([c4el>\F  
template < typename T > |(<L!6  
  struct result_1 WToAT;d2h  
  { ]*|K8&jxl  
  typedef T & result; ||4Dtg K  
} ; j$^]WRt  
template < typename T1, typename T2 > 5ZVTI,4K  
  struct result_2 k.ZfjX"  
  { &g!/@*[Nhh  
  typedef T2 & result; C0%%@ 2+  
} ; ?2TH("hV$  
template < typename T > Z7^}G=*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #O WSy'Qnt  
  { [;I8ZVE  
  return (T & )r; [oj"Tn(  
} SXEiyy[7v  
template < typename T1, typename T2 > ht |r+v-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >`:+d'Jv0  
  { 66*o2D\Q*G  
  return (T2 & )r2; PwW@I~@>  
} kXr%73s  
} ; GpL#, qYc  
"x)DE,  
Nz;;X\GI  
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> >。 |@BN+o;`Om  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UVK"%kW#(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pA'A<|)K0  
4_<Uk  
return l(i, j) = r(i, j); * 5n:+Tw(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J%)2,szn0  
w%;'uN_  
  return ( int & )i; 5[_8N{QC;  
  return ( int & )j; o1Ln7r.  
最后执行i = j; umzYJ>2t  
可见,参数被正确的选择了。 Pcs@`&}7r  
Q-v[O4 y~  
R5"p7>  
T8-$[ 2  
:3f2^(b~^  
八. 中期总结 &}O!l'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `?x$J 6p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dK: "  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e`r;`a&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {P&^Erx  
 o 2  
wY#mL1dF  
~\ f^L?m  
UsN b&aue  
i1\2lh$  
九. 简化 BvF_9  
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。 #=(op?]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ef.4.iDJrR  
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: fXe-U='  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ak `)>  
  +-*/&|^等 gf?^yP ;V  
2. 返回引用。 ;Oy>-Ij5P  
  =,各种复合赋值等 : qRT9n$  
3. 返回固定类型。 P~e$iBH'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dU6LB+A  
4. 原样返回。 I0K!Kcu5Iu  
  operator, pm\X*t}L  
5. 返回解引用的类型。 }eM<A$J  
  operator*(单目) moR2iyO_  
6. 返回地址。 Ib!rf:  
  operator&(单目) RWFf-VA?  
7. 下表访问返回类型。 7-I>5 3@  
  operator[] VU9P\|c@<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Cw $^w  
  operator<<和operator>> AF]!wUKxy  
S:/RYT"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1i:g /H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OL5HofgNm  
)H)Udhz  
template < typename Left > +E|ouFI  
struct value_return 9^ p{/Io  
  { |+-i'N9  
template < typename T > RWCS u$  
  struct result_1 &pjV4m|j<  
  { ~aAJn IO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y,btL'[W  
} ; !" %sp6Wc  
mthl?,I|  
template < typename T1, typename T2 > o '/C$E4W  
  struct result_2 ;bZ*6-\!-  
  { 1Uk~m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vN:[  
} ; )C]&ui~1  
} ; *Ne&SXg  
c8tC3CrKp=  
h;qy5KS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^alZ\!B8  
h6y4Ii  
下面我们来剥离functor中的operator() f\|?_k]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {@__%=`CCS  
K#hYbDm  
return l(t) op r(t) qO{ ZZ*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2, V+?'^j  
return op l(t) y[6&46r7D  
return op l(t1, t2) jUvA<r  
return l(t) op L~y tAZ,  
return l(t1, t2) op 'h>5&=r  
return l(t)[r(t)] puN=OX}C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M5WtGIV  
/1~|jmi(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'QojSq   
单目: return f(l(t), r(t)); ,G|aLBn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5;8B!%b  
双目: return f(l(t)); \K~fRUo]=c  
return f(l(t1, t2));  ;c Co+(  
下面就是f的实现,以operator/为例 aroVyUs3j  
"%''k~UD 4  
struct meta_divide &4&33D  
  { .#55u+d,  
template < typename T1, typename T2 > 4z%#ZIy3   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )S};k=kG  
  { jS3(>  
  return t1 / t2; F] ?@X  
} 4UD=Y?zK  
} ; U?mf^'RE  
a,*p_:~i  
这个工作可以让宏来做: %m{.l4/!O  
1"&;1Ts  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6$s0-{^  
template < typename T1, typename T2 > \ br;H8-   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ()M@3={R  
以后可以直接用 1Dya?}3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o.3YM.B#  
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 ]]=fA 4(  
(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。。。) XL PpxG  
?Wg{oB@(  
N1N{Ol'  
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 'K`Rbhy  
~,*YmB=Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T<+ht8&M8  
class unary_op : public Rettype +6hl@Fm(  
  { pq[X)]z|  
    Left l; }PQSCl^I  
public : 0GX10*t.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4s~HfxYT  
=v4r M0m,  
template < typename T > >$naTSJq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4[#6<Ixf  
      { \} Acq;  
      return FuncType::execute(l(t)); / $9 :L  
    } ^+%tlX_+.  
f-3'D-{EKt  
    template < typename T1, typename T2 > l^ 0_> R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $HBT%g@UN  
      { /}$T38  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :Wg-@d  
    } (#bp`Kih  
} ; xd|~+4  
l{6` k<J(  
=,4 '"  
同样还可以申明一个binary_op K6v $#{$6  
aM{@1m Bm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8pk#sJ51  
class binary_op : public Rettype f(6UL31  
  { 8wX+ZL: 9  
    Left l; yS)- &t!;  
Right r; Q^lQi\[  
public : kOAY@a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UXwB$@8  
B)rr7B  
template < typename T > PW*;Sp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VX;zZ`BJ  
      { 5:%..e`T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B6ed,($&  
    } g=xv+e  
au~]  
    template < typename T1, typename T2 > -VWCD,c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Lg!L odu  
      { @A2/@]HBm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )WVItqQKV  
    } VFl 1 f  
} ; F?b'L JS  
"7kgez#Y  
x2C/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 =t3vbV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N.0HfYf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ht|",1yr+  
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。 /&]-I$G@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _Z+jQFKJ\8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 g\o{}Q%X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )W8L91-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) q%-&[%l  
下面是修改过的unary_op .Vo"AuC}  
vuR5}/Ev  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MSZ!W(7,<  
class unary_op -`!_h[   
  { B2~f;zy`  
Left l; h; 'W :P  
  F0&~ ?2nG  
public : vpm ]9>1[  
*o02!EYge  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H]_WFiW-9  
vWU%ST  
template < typename T > Opv1B2  
  struct result_1 +_qh)HX  
  { ytjK++(T5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H\^VqNK"  
} ; k> b&xM!  
-3.UE^W2  
template < typename T1, typename T2 > 61/)l0 <;  
  struct result_2 ybZ}  
  { ]alh_U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g1ZV&X=2  
} ; Abj97S  
Z-(} l2\  
template < typename T1, typename T2 > s$DGd T)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i2$*}Cu  
  { NW{y% Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6Z~Ya\~.g.  
} >0PUWr$8  
f.| |PH  
template < typename T > LthGZ|>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dd| "iA  
  { +0]'| tF>  
  return OpClass::execute(lt(t)); g<fDY6jt  
} WP5VcBC  
=G( *gx  
} ; F9MR5O"  
Yeqvv  
xC-BqVJ%_T  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug FZiZg;  
好啦,现在才真正完美了。 (%[Tk[  
现在在picker里面就可以这么添加了: bxAsV/j  
ZB828T3  
template < typename Right > .i$,}wtw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^8:VWJM  
  { ql^g~b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hG= k1T%=  
} eSl]8BX_  
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。 9C_*3?6  
s=MT,  
-b cG[W3  
\a"i7Caa  
oEJaH  
十. bind  *p=fi  
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。 RI-A"cc6A  
先来分析一下一段例子 }2l O _i}L  
D!oZ?dGCo6  
i;c'P}[K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pg/T^n&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -'6<   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q]px(  
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。 lR:?uZ$  
我们来写个简单的。 8O6_iGTBh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4otl_l(`yv  
对于函数对象类的版本: aqF+zPKs6  
5C/2b.-[  
template < typename Func > ;{k=C2  
struct functor_trait BRb\V42i;  
  { 20aZI2sk`  
typedef typename Func::result_type result_type; {LP b))  
} ;  EZ<80G  
对于无参数函数的版本: 5G#$c'A{4  
6 mCq/$  
template < typename Ret > YZ+>\ x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6B#('gxO  
  { F?z<xL@  
typedef Ret result_type; s2%V4yy%  
} ; 8h|M!/&2  
对于单参数函数的版本: `mzb(b E  
5SUN.%y  
template < typename Ret, typename V1 > r} Lb3`'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Edw2W8  
  { QBoFpxh=  
typedef Ret result_type; Pp+~Cir  
} ; g<$. - g  
对于双参数函数的版本: (? \?it-  
o~#f1$|Xn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y}N&/}M:}8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S ZlC4=6c  
  { 1Dq<{;rWb  
typedef Ret result_type; bhD ~ 4Rz  
} ; Ry z?v<)h  
等等。。。 +3;Ody"59  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g:_hj_1Y M  
;1 |x  
template < typename Func > rfs(#  
struct func_return  GP+2/D  
  { TnNWO+ kg  
template < typename T > HY;9?KJ'  
  struct result_1 o)&"Rf  
  { GRT] aw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3pSj kS|?>  
} ; */w7?QOv  
jH>8bXQqZ  
template < typename T1, typename T2 > ;3;2h+U*  
  struct result_2 CvK3H\.&;k  
  { qbiK^g R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X4wH/q^  
} ; (WRMaI72(  
} ; Fu7M0X'p  
fN)x#?  
o@W_ai_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {~N3D4n^  
Hz@h0+h  
template < typename Func, typename aPicker > IkDiT63]I  
class binder_1 ;~+]! U  
  { lpy:3`ti  
Func fn; bb;(gK;F  
aPicker pk; bO3GVc+S  
public : dU]/$7  
H(|AH;?ou  
template < typename T > F_=1;,K%  
  struct result_1 2.-o@im0  
  { ?mx\eX{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -\#lF?fzb  
} ; 2q PhLCe Z  
=dzWmL<~8  
template < typename T1, typename T2 > Nxk(mec"  
  struct result_2 $6h*l T<  
  { J;}3t!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?Ik4  
} ; ~y /!fnv  
A]o4Mf0>I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Bz /@c)  
1%~[rnQ  
template < typename T > sw;|'N$:<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n2f6 p<8A  
  { y$b]7O  
  return fn(pk(t)); `Ye8 Q5v"]  
} HYCuK48F[_  
template < typename T1, typename T2 > qMP1k7uG)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G.\l qYrXU  
  { 6w| J -{2  
  return fn(pk(t1, t2)); kWhr1wR1  
} #%$28sxB  
} ; wL}l`fRB  
};,/0Fu  
v.&>Ih/L  
一目了然不是么? GZ3 ]N  
最后实现bind mchJmZ{A  
}Fa%%}  
J?&l*_m;t  
template < typename Func, typename aPicker > V'G Ju  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CMW,slC_3  
  { ,.tfWN%t\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G2:%g(  
} DinPxtT?a  
W),l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <a( }kk}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >Cr\y  
%lw! e  
十一. phoenix }TB(7bbd;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n,$z>  
!H@0MQ7  
for_each(v.begin(), v.end(), g}x(hF  
( 2% B'3>a  
do_ YXW%]Uy+  
[ (MLwQiop  
  cout << _1 <<   " , " Y?d9l  
] hK|j6x f.o  
.while_( -- _1), #%lo;W~IY  
cout << var( " \n " ) YA:nOvd@O  
) !bnyJA  
); BU|#e5  
HKDID[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: !RW `3  
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 @? c2)0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *L4`$@l8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )h{ ]k=  
QDx$==Fo  
)e|=mtp  
template < typename Cond, typename Actor > Q~{H@D`<  
class do_while =u[k1s?  
  { P{Lf5V9# <  
Cond cd; 2c5-)Dt)T  
Actor act; &;&ho+qD  
public : n>>Qn&ym  
template < typename T > k,yZ[n|`  
  struct result_1 5=|hC3h  
  { QXgE dsw  
  typedef int result_type; )wvHGecp*  
} ; Ho;X4lo[j  
yQ,{p@#X8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A/7{oB:a  
,Wbwg  
template < typename T > *)M49a*UD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gh.[dF?  
  { 7&qy5 y-Ap  
  do 6!'3oN{  
    { BZ!v%4^9  
  act(t); ;!!n{l$r'  
  } &-d&t` `  
  while (cd(t)); u&mS8i}  
  return   0 ; @a:>$t  
} G+UMBn  
} ; \R36w^c3  
?L&'- e@  
j)C,%Ol  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H,nec<Jp  
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。 o%9*B%HO/  
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。 {(U %i\F\  
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。 {!t7[Ctb  
下面就是产生这个functor的类: ,I1 RV  
0j"8@<  
#S&Tkip]"W  
template < typename Actor > VXIP0p@  
class do_while_actor 9l,a^@Y:  
  { |KSy`lY-j>  
Actor act; >Cw<BIF  
public : if|+EN%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^?7`;/  
P9g en6  
template < typename Cond > x8S7oO7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V-<GT ?  
} ; 1N7Kv4,  
=jB08A  
wiz$fj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]o cWt3|  
最后,是那个do_ fF b_J`'ue  
QFYWA1<pDh  
Tb3J9q+ya  
class do_while_invoker O+y-}7YX  
  { Vn*tp bz  
public : > ;/l)qk,  
template < typename Actor > 28 8XF9B^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y. ,Kl~  
  { j@YU|-\qh  
  return do_while_actor < Actor > (act); -FU}pz/  
} sCR67/  
} do_; =c/wplv*  
}ZYv~E'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fQ#l3@in  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +L7n<U3  
最后来说说怎么处理break和continue $STaQ28C  
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。 1P~X8=9h  
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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