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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Hm'aD2k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r"!xI  
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, K(#O@Wmjq  
8'M:uI  
{a0yHy$H  
IXpn(vX  
  class filler zy`T! $  
  { r3 dGXiu  
public : ) uTFId  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O=}d:yZb!  
} ; hA1p#  
L&0aS:  
YySo%\d  
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: *uoO#4g~  
6&o?#l;|  
*p0Kw>  
Sym}#F\s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o(yyj'=(  
Id=V\'$o  
%D3Asw/5a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Nx"|10gC  
M9Xq0BBu  
Of>2m<  
\. a7F4h  
二. 战前分析 $f=6>Kn|^]  
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。 ~l}\K10L*  
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 5 zz">-Q !  
>qZl s'  
3)y=}jw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 06z+xxCo  
  /* --------------------------------------------- */ a SMoee@!  
vector < int *> vp( 10 ); 4UHviuOo8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B.:1fT7lI  
/* --------------------------------------------- */ z9E*1B+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <R?S  
/* --------------------------------------------- */ <m~{60{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zKT4j1 h  
  /* --------------------------------------------- */ [qU`}S2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Dt\rrN:v  
/* --------------------------------------------- */ CA5T3J@vAQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a n0n8l  
$'<FPbUtD}  
*U- :2uf  
T+oOlug  
看了之后,我们可以思考一些问题: B!U;a=ia  
1._1, _2是什么? @VQ<X4 Za  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l{*Ko~g  
2._1 = 1是在做什么? _*E j3=u  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 e.fxB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &+3RsIl W  
H5*#=It  
10xza=a  
三. 动工 a(LtiO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,(&Fb~r]  
M 5$JBnN  
@`ii3&W4  
A4(k<<xjE  
template < typename T > jig3M N  
class assignment bd H+M?k  
  { I%NeCd  
T value; m\70&%v  
public : ]Ljb&*IEj  
assignment( const T & v) : value(v) {} lOM8%{.'_x  
template < typename T2 > KTBtLUH]*F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _mJhY0Oc  
} ; 5H 1N]v+  
'bsHoO  
w|Ry) [  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .PV(MV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _%Yi ^^  
kP'm$+1or  
p:W{c/tV  
5nTcd@lX  
  class holder ":q+"*fy  
  { *Ms&WYN-  
public : !2>@:CKX  
template < typename T > jFip-=T{4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /nv+*+Q?d  
  { : dNJ2&kJ  
  return assignment < T > (t); .FV^hrJxI;  
} 4LW~  
} ; 9hssI ZO  
KuW>^mF(I  
)FPn_p#3]  
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: 3hxV`rb  
6}VFob#h8  
  static holder _1; e=aU9v L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9Ofls9]U  
aqWlX0+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Djdd|Z+*{  
而不用手动写一个函数对象。 g*`xEb= '  
Q*M(d\Vs  
\w"~DuA  
*K|ah:(r1\  
四. 问题分析 BO7XN;  
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。 J Vxja<43  
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。 q"oNFHYPDs  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W\j)Vg__e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TD%L`Gk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k"C'8<T)'  
l}r9kS  
五. 问题1:一致性 hg#O_4D  
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?| 0S9~db  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I>##iiKN  
7 \[fjCg\w  
struct holder 3o0ZS^#eB  
  { qozvNJm)  
  // y. 1F@w|  
  template < typename T > 2i;ox*SfpU  
T &   operator ()( const T & r) const  UO#`Ak  
  { QleVW  
  return (T & )r; z@w}+fYO  
} >]&Ow9-  
} ; u~2]$ /U  
k{=dV  
这样的话assignment也必须相应改动: +S[3HX7H  
Z[ &d2'  
template < typename Left, typename Right > 13w(Tf  
class assignment 4T; <`{]  
  { $d!Vxm  
Left l; H5&._  
Right r; bM5o-U#^ C  
public : (xoYYO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U]w"T{;@.)  
template < typename T2 > KV$4}{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FvG?%IFM  
} ; c8Ud<M .  
Zd%wX<hU"  
同时,holder的operator=也需要改动: XogCq?_m  
v;U5[  
template < typename T > Gi#-TP\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %vm_v.Q4)  
  { X,#~[%h$-=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZO%iyc%  
} Hb::;[bm:  
iRlpNsN  
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。 1_A_)l11  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |$e'y x6j  
,G5[?H;ZN  
return l(rhs) = r; HZ2W`wo  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {:#nrD"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >iRkhA=Vg  
,|}mo+rb-  
template < typename Tp > V=% ;5/  
class constant_t 9jX_Eoxy  
  { >KvK'Mus/  
  const Tp t; ^Y+Lf]zz*  
public : -{8K/!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #.[eZ[  
template < typename T > KX 7 fgC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B2P@9u|9  
  { CaO-aL  
  return t; P9f`<o  
} |FM*1Q[1  
} ; <Z<meB[g  
a'/i/@h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h.F=Fhx/1  
下面就可以修改holder的operator=了 k4hk* 0Jq  
+xU({/  
template < typename T > j7Ts&;`[*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rUmP_  
  { FMI1[|:;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \!BVf@>p%  
} 1^E5VG1[  
!U>WAD9  
同时也要修改assignment的operator() vNrn]v=|}7  
Z b$]9(RS  
template < typename T2 > 6}e*!,2Xj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pr7lm5  
现在代码看起来就很一致了。 #v xq|$e  
7pciB}$2  
六. 问题2:链式操作 qt*+ D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0V21_".S  
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。 X?wZ7*'1  
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。 Bf;_~1+vLG  
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。 |*UB/8C^/!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u4w!SD  
z\A ),;  
template < typename T > {GLGDEb  
struct result_1 jBOl:l,+  
  { n=C"pH#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m,!SD Cq  
} ;  fFqYRK  
Iia.`"S  
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: A;RV~!xx  
.#$2,"8  
template < typename T > }aR}ZzK/v  
struct   ref UO@K:n  
  { VZI!rFac  
typedef T & reference; 1O NkmVtL  
} ; gCC7L(1  
template < typename T > t(-,mw  
struct   ref < T &> Z%:>nDZV  
  { |g)>6+?]W  
typedef T & reference; I 4?oBq  
} ; \|HNFxT`  
z]+L=+,,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ec3tfcNhR  
;%^=V#  
template < typename T > G%t>Ll``C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j;Z?q%M{6  
  { M?%x= q\<  
  return l(t) = r(t); 0FI |7  
} -[ gT}{k!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ix4]^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _3yG<'f[Y  
bNVeL$'  
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 9yC22C:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `>)Ge](oN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LrbD%2U$j5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w"s@q$}]8M  
最后的布局是: SnmUh~`L~  
                Add o?hr>b  
              /   \ z77>W}d  
            Divide   5 @:9Gs!!  
            /   \ Gb\PubJ  
          _1     3 diY7<u#  
似乎一切都解决了?不。 R8Vf6]s_  
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。 Q'jw=w!|g  
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。 ikV;]ox  
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: mL48L57Z  
 Q}L?o  
template < typename Right > ^.!jD+=I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hyf ;f7`o  
Right & rt) const 71{jedT  
  { \>- M&C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3wq<@dRv4  
} -m%`Di!E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ` z0q:ME  
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。 @nY]S\if  
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。 src+z#  
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&i\"n  
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。 >9dD7FH  
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? ! I0xq"  
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: 7}UG&t{  
\xCCJWek  
template < class Action > h&$h<zL[  
class picker : public Action yEI@^8]s  
  { ezp%8IZ;  
public : ^0OP&s;"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bTaKB-  
  // all the operator overloaded i9DD)Y<  
} ; c_D(%Vf5  
_b~{/[s  
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。 @I`^\oJ  
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: hDW!pnj1  
|j`73@6   
template < typename Right > nOGTeKjEJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jRS{7rx%MH  
  { `Zm6e!dH-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WI/tWj0  
} Ec@n<KK#  
2+ cs^M3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P.,U>m  
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。 6p)AQTh>  
Q,&Li+u|  
template < typename T >   struct picker_maker 5dj@N3ZX7;  
  { -{xk&EB^$5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Nhjq.&  
} ; "+ou!YK+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <ukBAux,D  
  { >Q\Kc=Q|  
typedef picker < T > result; E=p+z"Ui  
} ; Y"GNJtsL"  
n|~y >w4  
下面总的结构就有了: :-46"bP.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 PC#^L$cg}  
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。 #_wq#rF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $s/E } X  
至此链式操作完美实现。 ,KW Q 6  
9qB0F_xl  
q*l4h u%3  
七. 问题3 S%i^`_=Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ZNX38<3h  
V*uE83x 1  
template < typename T1, typename T2 > |1~n<=`Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'p&,'+x  
  { qUkM No3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6:7[>|okQ  
} ;=ddv@  
,_Z(!| rW  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /uwi$~Ed  
_qxI9Q}<"  
template < typename T1, typename T2 > J~k9jeq9  
struct result_2 5 8bW  
  { Rqh5FzB>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W&?Qs=@  
} ; 4N,mcV  
  EO&Q  
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? $oK&k}Q  
这个差事就留给了holder自己。 *|fF;-#v  
    +(3_V$|Dv  
Pb#M7=J/  
template < int Order > g"!(@]L!@  
class holder; "?I#!t%'  
template <> }X&rJV  
class holder < 1 > <-umeY"n>  
  { Wh)D_  
public : YX0ysE*V:&  
template < typename T > ;.A}c)b  
  struct result_1 AG N/kx  
  { i+*!" /De  
  typedef T & result; P=QxfX0B  
} ; 'r?ULft1  
template < typename T1, typename T2 > ~zqb{o^pT  
  struct result_2 ?l0eU@rwQ  
  { E7:xPNU  
  typedef T1 & result; Iux3f+H  
} ; @Jzk2,rI  
template < typename T > +xFn~b/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *; o%*:  
  { 6p9fq3~7Y  
  return (T & )r; \#{PV\x:Nn  
} *; Jb=  
template < typename T1, typename T2 > /T w{JO#Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C$OVN$lL`8  
  { 6>a6;[  
  return (T1 & )r1; gxv^=;2C  
} m\L`$=eO8  
} ; lB,1dw2(T  
q< JCgO-F<  
template <> ;w7mr1  
class holder < 2 > y6XOq>  
  { )U@9dV7u  
public : utlr|m Xc  
template < typename T > 53HA6:Q[  
  struct result_1 [FO4x`  
  { ~||0lj.D  
  typedef T & result; 6hxZ5&;(*  
} ; a+w2cN'  
template < typename T1, typename T2 > QNj]wm=mp  
  struct result_2 {M]_]L{&7  
  { D}_.D=)  
  typedef T2 & result; Nd~B$venh  
} ; s2; ~FK#/  
template < typename T > uoS:-v}/Y~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G{U#9   
  { IiU> VLa  
  return (T & )r; i\i%Wi Rl  
} U\KMeaF5e-  
template < typename T1, typename T2 > M.W X&;>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T ozx0??)  
  { (bsx|8[  
  return (T2 & )r2; |&; ^?M  
} QL?_FwZL  
} ; z 6:Wh  
0HzqU31%l@  
hyI7X7Hy  
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> >。 (8d uV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9LDv?kYr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k9Pvh,_wp  
hbw(o  
return l(i, j) = r(i, j); "tJ+v*E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I |Oco?Q"  
}Q\%tZC#T  
  return ( int & )i; q~ H>rC(\  
  return ( int & )j; x/*lNG/  
最后执行i = j;  YKyno?m  
可见,参数被正确的选择了。 >>U>'}@Q  
LOh2eZ"n  
Q Be6\oq  
1Cr&6't  
,"v&r(  
八. 中期总结 cU1o$NRx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: LP2~UVq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [h/T IGE\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  ;Shu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lA^1}  
b9b Ivjm_  
[&)]-2w2  
OUX7 *_  
v=U<exM6%  
]G/m,Zv*:  
九. 简化 =RoG?gd{R  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3$|/7(M&DA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Pvxb6\G&d  
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: -`O{iHfM|P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f1 ;  
  +-*/&|^等 VD;*UkapZx  
2. 返回引用。 ^HKXm#vAB  
  =,各种复合赋值等 oaIk1U;g  
3. 返回固定类型。 ~k"+5bHa*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '6so(>|  
4. 原样返回。 g'"~'  
  operator, #}`sfaT  
5. 返回解引用的类型。 ~6G `k^!  
  operator*(单目) R~vGaxZ$  
6. 返回地址。 BoD{fg  
  operator&(单目) D6"=2XR4n  
7. 下表访问返回类型。 -l^<[%  
  operator[] j*{0<hZb}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,}oAc  
  operator<<和operator>> ;Afz`Se1@  
b^o4Q[  
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。 b8mH.g&l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: PDNl]?  
b1&tk~D  
template < typename Left > fvu{(Tb  
struct value_return amBg<P`'_  
  { !/FRL<mp  
template < typename T > \J'}CX*aQ  
  struct result_1 ,f }$FZ  
  { n]%- 2`}(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^Q/*on;A,/  
} ; [+ud7l  
I2 [U#4n  
template < typename T1, typename T2 > (s};MdXIz  
  struct result_2 I"Oq< _  
  { o Pe|Gfv\G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X/5m}-6d]  
} ; `#""JTA"  
} ; i]8O?Ab>?  
Uh }PB3WZ  
2]!@)fio`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xS*UY.>  
u]p21)m$x  
下面我们来剥离functor中的operator() d:kB Zrq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `7 "="T~ *  
lC<;Q*Y  
return l(t) op r(t) O1c%XwMn^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q,U0xGGz  
return op l(t) 1J?v\S$ma`  
return op l(t1, t2) sf*4|P}  
return l(t) op fz'qB-F Y  
return l(t1, t2) op T{dQ4 c  
return l(t)[r(t)] XKp&GE@Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AA\a#\#Z3  
7KC>?F  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: AuNUW0/ 7  
单目: return f(l(t), r(t)); H0l1=y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wh$bDT Cj  
双目: return f(l(t)); l\<.*6r  
return f(l(t1, t2)); [F-R*}&x  
下面就是f的实现,以operator/为例 rN0<y4)!  
nrac )W  
struct meta_divide ( bwD:G9  
  { `v*HH}aDO  
template < typename T1, typename T2 > o'2eSm0H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #g{R+#fm  
  { @MSmg3 &  
  return t1 / t2; ,!orD1,'  
} yD+4YD  
} ; '*J+mZtN  
Gwd38  
这个工作可以让宏来做: l=?e0d>O  
M2Q,&>M   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hw \of  
template < typename T1, typename T2 > \ g~hMOI?KK^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'D\X$^J^  
以后可以直接用 P6+ B!pY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UtQj<18<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 z33UER"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) y:'Ns$+  
gN/<g8  
tZ_'>7)  
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 y4-kuMYR  
g=Z52y`N<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AC RuDY  
class unary_op : public Rettype G6p gG+w  
  { U1 _"D+XB  
    Left l; 7FC!^)x1  
public : ddQ+EY@!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g p:0Y  
OZ&/&?!XE  
template < typename T > 1K Vit{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yqN`R\d  
      { 2Q6;SF"Z  
      return FuncType::execute(l(t)); L}h_\1  
    } LG[N\%<!H  
.S//T/3O]Q  
    template < typename T1, typename T2 > [)"\Aq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }0'LKwIR  
      { |]7c&`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g89@>?Mn  
    } q T6y&  
} ; ZJDV'mC}  
q`xc h[H  
v>8.TE~2  
同样还可以申明一个binary_op {4g';  
3x~7N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wga2).j6  
class binary_op : public Rettype x,gk]Cf  
  { _dKMBcl)E  
    Left l; 8T1`9ITl:  
Right r; T5:Q_o]  
public : |Y3w6!$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XvI~"}  
6 f*:;  
template < typename T > x Lan1V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]0UYxv%]  
      { $@PruY3[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;\K]~  
    } $;^|]/-  
WARiw[  
    template < typename T1, typename T2 > mG[jR*JW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6 byeO&d  
      { bdL= ?KS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VhO+nvd*W  
    } ^yW['H6V  
} ; S~/2Bw!2  
:E9pdx+  
/EjXyrn2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 coXg]bUKo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?t 'V5$k\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \c2x udU  
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。 cZVx4y%kz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O#D{:H_dD>  
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。。。 aM~IRLmK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cKTjQJ#  
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) Ta\F~$M  
下面是修改过的unary_op J _rrc;F  
}ny7LQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #B\s'j[A"  
class unary_op 2"D4q(@  
  { k A3K   
Left l; t oGiG|L  
  t4oD> =,92  
public : rl}<&aPH  
KKC%!Xy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F!z ^0+H(  
2E1`r@L  
template < typename T > l`"?K D  
  struct result_1 bTJ<8q  
  { p8'$@:M\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^6 wWv&G[8  
} ; sU>IETo  
P*KIk~J  
template < typename T1, typename T2 > t+v %%N_  
  struct result_2 UVux[qX<  
  { 4EM+Ye  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ao)';[%9s  
} ; Gwk$<6E  
,8r?C!m]  
template < typename T1, typename T2 > Jg$<2CR&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LDQ,SS,  
  { V/#Ra  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '8]p]#l  
} {&+M.Xn  
0`"oR3JY  
template < typename T > ;t0 q ?9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NVRzthg%c_  
  { T +vo)9w  
  return OpClass::execute(lt(t)); x'g4DYl  
} -J3~j kf  
*H!BThft4  
} ; %*Ex2we&  
f-18nF7{  
H=@KlSC ^  
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 j!agD_J  
好啦,现在才真正完美了。 <|l}@\iRX  
现在在picker里面就可以这么添加了: M{ncWq*_j  
_M%>Qm  
template < typename Right > jfG of*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {wC*61@1  
  { OKh0m_ )7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +ydd"`  
} Xqw}O2QQ1  
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。 ?9t4>xKn  
u"&?u+1j  
1_t+lJI9j  
pl).U#7`  
H^|TV]^;N  
十. bind Ah1 9#0  
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。  %W~w\mT  
先来分析一下一段例子 SV o?o|<  
x/?ET1iGt  
36Lkcda[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1(@$bsgu2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c:m=9>3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !S=YM<Ad  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \2kLj2!  
我们来写个简单的。 &%rM|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l Xa/5QKC  
对于函数对象类的版本: wF`Y ,@  
*b>RUESF  
template < typename Func > t.8r~2(?  
struct functor_trait V22z-$cb  
  { sQ`G'<!  
typedef typename Func::result_type result_type; 6C VH)=%  
} ; d Gp7EB`  
对于无参数函数的版本: jRjeL'"G  
"r46Rfa  
template < typename Ret > RiQ ]AsTtl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (6$ P/k8  
  { 6C2~0b   
typedef Ret result_type; jMn,N9Mf  
} ; yMWh#[phH  
对于单参数函数的版本: }`gOfj)?i  
KhND pwO"  
template < typename Ret, typename V1 > K.xABKPVc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cTGd<  
  { %g@?.YxjT  
typedef Ret result_type; 7 0?iZIK _  
} ; WnG 2\(U  
对于双参数函数的版本: qm$(_]R~`  
ZGZNZ}~#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n1PptR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }sH[_%)  
  { N[@H107`  
typedef Ret result_type; DURWE,W>  
} ; 8GP17j  
等等。。。 > T *`Y0P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @[lMh9`  
Bh&pZcm|  
template < typename Func > dCi:@+z8  
struct func_return 0o+Yjg>\~8  
  { o=R(DK# U  
template < typename T > R` < ^/h  
  struct result_1 b;b,t0wS  
  { >g<Y H'U{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *:yG)J 3F  
} ; k^Qf |  
N#l2wT  
template < typename T1, typename T2 > os{ iY  
  struct result_2 ol"|?*3q  
  { kY$EK]s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I Id4w~|  
} ; FL{?W(M  
} ; 5Rl\& G\  
uj6'T Sl  
gbuh04#~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jx5`0?  
J>  
template < typename Func, typename aPicker > esJ7#Gxt  
class binder_1 1*=ev,Z  
  { tq59w  
Func fn; sA,bR|  
aPicker pk; bvtpqI QZ  
public : ]zlA<w8  
hiS|&5#  
template < typename T > E@ :9|5  
  struct result_1 U=bx30brh%  
  { L"&T3i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z8 v8@Y  
} ; _P.I+!w:x  
%C_tBNE <  
template < typename T1, typename T2 > LH4A!a]  
  struct result_2 :$"{-n  
  { BI:Cm/ >  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Y x_ 3  
} ; y`va6 %u{  
uHI(-!O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -!XG>Z  
]B3](TH"  
template < typename T > j+h+Y|4J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V8/d27\  
  { -US:a8`  
  return fn(pk(t)); Z oXz@/T  
} n>}Y@{<]/  
template < typename T1, typename T2 > `r}_92Tt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fc+-/!v  
  { itzUq,T  
  return fn(pk(t1, t2)); FC1rwXL(  
} jUm-!SK}q  
} ; A5Hx $.Z  
geR :FO;\  
yq-~5ui  
一目了然不是么? E /H%q|q  
最后实现bind %NQ%6 B  
,LA'^I?  
<uuumi-!%G  
template < typename Func, typename aPicker > NwF"Zh5eMW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Be|! S_Y P  
  { 6RbDc *  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |3FI\F;^q  
} 9F807G\4Qt  
4fKvB@O@.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /f[Ek5/-0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3wv@wqx  
rL-R-;Ca  
十一. phoenix w<H Xe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qO"QSSbZqQ  
G^ GIHdo  
for_each(v.begin(), v.end(), ATkd#k%S  
( nG'Yo8I^5  
do_ ?1ey$SSU]  
[ iLnW5yy  
  cout << _1 <<   " , " QDn_`c  
] 0i\>(o  
.while_( -- _1), 5}G_2<G  
cout << var( " \n " ) STnMBz7  
) aE'nW_f  
); xq;>||B  
fJ/INL   
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: t5E$u(&+'B  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :XY%@n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~Fb@E0 }!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a Y)vi$;]  
%d+Fq=<  
c \??kQH  
template < typename Cond, typename Actor > yc*cT%?g  
class do_while 'aEK{#en  
  { TIJH} Ri  
Cond cd; $}(Z]z}O;  
Actor act; x~5,v5R^]  
public : qA '^b~  
template < typename T > V<9L-7X 8  
  struct result_1 p-"C^=l  
  { +1wEoU.l2  
  typedef int result_type; 0cG[<\qT  
} ; +~V_^-JG&  
]izHn;+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m^oG9&";  
'yCVB&`b  
template < typename T > FC+-|1?C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ou1kSG|kM  
  { >c0leT  
  do d9JAt-6z2  
    { RP2$(%  
  act(t); O.FTToh<  
  } g ba1R  
  while (cd(t)); _t-6m2A  
  return   0 ; 3YLK?X8  
} P1OYS\  
} ; g R!hN.I  
:WWHEZK  
h.?<( I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ky|kg@n{  
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。 ;}6wj@8He  
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。 UhJS=YvT  
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。 lai@,_<GV  
下面就是产生这个functor的类: eM!Oc$C8[  
Ly(iq  
(^~a1@f,J  
template < typename Actor > ^JxVs 7  
class do_while_actor 2`Bb9&ut>  
  { J <z ^C  
Actor act; $|7"9W}m*  
public : $E[O}+L$#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O_ r-(wE4  
I0l3"5X a  
template < typename Cond > y3( ~8n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rWWp P<  
} ; "zw{m+7f,  
O)^F z:  
kR1 12J9P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gIweL{Pc  
最后,是那个do_ i+S%e,U*  
?6*\  M  
`%|3c  
class do_while_invoker 1?)h-aN  
  { %ly&~&0  
public : q>%.zc[x  
template < typename Actor > rui 8x4c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BT(eU*m-  
  { ,r3`u2)  
  return do_while_actor < Actor > (act); EQoK\.; G~  
} I[A<e]uK  
} do_; nEUH;z  
>Ch2Ep  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Zah<e6L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -ik$<>{X  
最后来说说怎么处理break和continue @[FO;4w  
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。 iaMl>ua  
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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