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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q6zKyOE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?OdJ t  
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, "kkZK=}Nv  
qW t 9Tr  
0 hS(9y40  
Jc,{ n*  
  class filler 8\rHSsP  
  { pu5-=QN  
public : LYp=o8JW|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QiQO>r  
} ; 'fIirGOl  
-\~D6OA  
]y<<zQ_fhY  
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: zP#%ya :I  
^ ,yh384  
;T?4=15c  
I~NQt^sg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pYaq1_<+  
]z 5gC`E0  
Xw<Nnvz6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "~aCW~  
X5wYfN  
roE*8:Y  
*m`KY)b=l  
二. 战前分析 Auf2JH~  
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 }&$5KiwV  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 VD-2{em  
/]"2;e-s+  
O)9{qU:[b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kV3Zt@+  
  /* --------------------------------------------- */ ?#_]Lzn'  
vector < int *> vp( 10 );  B!+`km5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;c;PNihg  
/* --------------------------------------------- */ yXL]uh#b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mdPEF)-  
/* --------------------------------------------- */ PV/S zfvIq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mqb6MnK -  
  /* --------------------------------------------- */ pTk1iGfB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :{KoZd  
/* --------------------------------------------- */ i;8tA !  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &[ 4lP~  
K(B|o6[  
gv,8Wo  
:s`\jJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: _T[m YY  
1._1, _2是什么? d}RR!i`<N  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4]3(Vyh`  
2._1 = 1是在做什么? 'hl4cHk14  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 A?/(W_Gt^M  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1VC:o]$  
q/HwcX+[b  
uQlQ%n%  
三. 动工 tN:PWj5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FZ^j|2.L*  
V+2C!)f(  
JJ$q*  
a'2^kds  
template < typename T > #Jqa_$\.  
class assignment Q`7.-di  
  { Gw)>i45 :  
T value; )Y}8)/Pud  
public : 9 WhZ= Xk  
assignment( const T & v) : value(v) {} hIv8A_>@`  
template < typename T2 > jsOid5bs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =vZF/r  
} ; jjrhl  
amH..D7_>  
%\2w 1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 26Jb{o9Z<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .y~vn[qN  
Z&E!m   
.#[==  
uWE :3  
  class holder \tx4bV#  
  { 3/q) %Z^=  
public : QBI;aG<+b>  
template < typename T > ,aBo p#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BHa'`lCb  
  { -%eBip,'yl  
  return assignment < T > (t);  rr=e  
} pZg}7F{$  
} ; nD51,1>  
^*=.Vuqy  
08TeGUjJ  
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: A%$ZB9#zQ  
l mRd l>  
  static holder _1; s35`{PR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aX$Q}mgb  
[|!A3o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K7CrRT3>6  
而不用手动写一个函数对象。 H<`<5M8  
;9rS[$^$O  
"bC1dl<  
*P.Dbb8vn  
四. 问题分析 !ENDQ?1  
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。 3pF7} P  
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。 kZ>Xl- LV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $|V@3`0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @ysc?4% q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 awic9 uMH  
BQ7p<{G  
五. 问题1:一致性 H ]x-s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %P2l@}?a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 = olmBXn/  
5m]N%{<jAB  
struct holder iir]M`A.-  
  { .h7`Q{  
  // Z/f%$~Ch  
  template < typename T > ,'f^K!iA   
T &   operator ()( const T & r) const EkvTl-  
  { AYP*J  
  return (T & )r; t.`&Q|a  
} Gjh8>(  
} ; <X b B;  
_vV3A3|Ec,  
这样的话assignment也必须相应改动: v{[:7]b_=  
^f%hhpV@  
template < typename Left, typename Right > Sb& $xWL  
class assignment zY=eeG+4s  
  { vk&6L%_~a  
Left l; ^I CSs]}1  
Right r; Y%1 94fY$  
public : -0>gq$/N=^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KW1b #g%Z  
template < typename T2 > }@XokRk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qG<3H!Z!ky  
} ; Lq6R_ud p  
[<,i}z  
同时,holder的operator=也需要改动: +M=`3jioL  
]9P2v X   
template < typename T > #@3& 1 }J/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^.HvuG},O  
  { OkV*,n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7H l>UX,|  
} -$2a@K,i  
,|RN?1?U  
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。 L]kd.JJvy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G8t9Lx  
!w;oVPNg  
return l(rhs) = r; 00-cT9C3  
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。 psFY=^69o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rd:WF(]  
^kO+NH40  
template < typename Tp > F!_8?=|  
class constant_t ``?79MJ5  
  { d^(7\lw|  
  const Tp t; `i:DmIoz  
public : 9>6DA^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rV_i|  
template < typename T > s ]XZQr%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const / :z<+SCh  
  { $&~moAl  
  return t; 2t,N9@u=UN  
} qC x|}5:  
} ; U5RLM_a@M  
>_J9D?3S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SIridZ*%  
下面就可以修改holder的operator=了 $Vp*,oRL  
MfA@)v  
template < typename T > h4#y'E!,Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F(?O7z"d  
  { -Lhq.Q*a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B{ Ab #  
} QJ,[K _  
5(=5GkE)>  
同时也要修改assignment的operator() o"!C8s_6  
XU y[l  
template < typename T2 > ,6EhtNDu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } teKx^ 'c'  
现在代码看起来就很一致了。 *671MJ 9  
, UsY0YC  
六. 问题2:链式操作 i$5<>\g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]?6Pt:N2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &.l^>#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hGy[L3 {  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 DYDeb i6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F1)5"7f  
8g0VTY4$jP  
template < typename T > r@a]fTf  
struct result_1 lz7?Z  
  { }6_*i!68"U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Lc#GBaJ  
} ; .0Kc|b=w  
YSh@+AN  
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: 0,/I2!dF?  
jQrj3*V  
template < typename T > 85T"(HhT  
struct   ref yT~rql  
  { ~ \]?5 nj  
typedef T & reference; l+a1`O  
} ; L</k+a?H!  
template < typename T > RY .@_{  
struct   ref < T &> .He}f,!f<  
  { ^6On^k[|fw  
typedef T & reference; "g,`Ks ];  
} ; xG(xG%J  
mCyn:+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D3B]  
J= [D'h  
template < typename T > yAiO._U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kV+%(Gl8  
  { c'.XC}  
  return l(t) = r(t); lvsj4 cT  
} bp!Jjct  
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。 O9C&1A|lA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eaAGlEW6J  
eIJ>bM  
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 Bd]k]v+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /%mT2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,v<7O_A/e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]rG/?1'^i  
最后的布局是: RR+{uSO,t  
                Add B[k=6EU8k  
              /   \ ,$} xPC  
            Divide   5 ]OtnekkK$  
            /   \ ]"&](e6*  
          _1     3 4[(NxXH8M  
似乎一切都解决了?不。 I>GBnx L  
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。 rz0)S py6  
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。 B[I9<4}  
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: [j}JCmWY   
=EYWiK77a  
template < typename Right > z2>LjM) #  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [!De|,u(^  
Right & rt) const 57~y 7/0  
  { Ptc+ypTu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D4b-Y[/"  
} VV{>Kq+&,v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RA!q)/ +  
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。 /5<=m:  
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。 8t3m$<7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 <.mH-Y5i  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 R RE8|%p;B  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Sbl=U  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: n)~*BpL3  
u0GHcpOm  
template < class Action > `BQv;NtP  
class picker : public Action Z\$M)e8n  
  { u&w})`+u5  
public : "M, 1ElQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pI:,Lt1B  
  // all the operator overloaded .faf!3d  
} ; \{}dn,?Fv  
N+ak{3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0-uw3U<  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,3!$mQL=  
*E*oWb]H  
template < typename Right > 'Oj 1@0*0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TF%Xb>jy[  
  { X@"G1j >/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mU]VFPr5  
} [ /YuI@C,@  
.L+XV y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wk ^7/B  
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。 >{N}UNZ$}  
c:.~%AJx  
template < typename T >   struct picker_maker ^nK<t?KS  
  { fd4C8>*7G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #1/~eIEY  
} ; F#>00b{Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gfs;?vP  
  { zGFD71=#  
typedef picker < T > result; Z6rhInIY  
} ; MoE&)~0u&  
(c>g7d<>n  
下面总的结构就有了: W&=OtN U!  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 UrHndnqM  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +ID\u <?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 59O-"Sc[  
至此链式操作完美实现。 o//h|fU@  
b,^Gj]7  
'Y/0:)  
七. 问题3 ?+))J~@t  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D3 yTN"  
+rJ6DZ  
template < typename T1, typename T2 > ."H;bfcL_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~L"$(^/  
  { $'%GB $.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ] \M+ju  
} `XhH{*Q"X  
qx'0(q2Ii(  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "bIb?e2h9G  
X+C*+k,z  
template < typename T1, typename T2 > ~%8P0AP  
struct result_2 SfnQW}RGI  
  { QJ3#~GYNr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oX;.v9a  
} ; N^dQX,j  
HJ]xZ83pC  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? f4h~c  
这个差事就留给了holder自己。 R7/S SuG6\  
    4%^z=%  
{_Wrs.a'8  
template < int Order > *^uK=CH1?(  
class holder; n&njSj/  
template <> ~<?Zj  
class holder < 1 > TIKkS*$  
  { *3H=t$1G}  
public : uhh7Ft#H  
template < typename T > Y>8Qj+d  
  struct result_1 Qz,2PO  
  { c1"wS*u  
  typedef T & result; =3 .dgtH  
} ; wX0D^ )NtF  
template < typename T1, typename T2 > UPI- j#yc  
  struct result_2 "5&"Ij,/  
  { ^o{{kju  
  typedef T1 & result; tL$,]I$1+  
} ; I&{T 4.B:U  
template < typename T > [zx|3wWAX-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l S)^8  
  { {+WBi(=W  
  return (T & )r;  E.h  
} pM?~AYWb  
template < typename T1, typename T2 > oI;ho6y)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |n/;x$Cb  
  { E{<#h9=>  
  return (T1 & )r1; t,?, T~#9  
} 2%sZaM  
} ; (dq_ ,LI  
o]q~sJVk6  
template <>  u]Ku96!  
class holder < 2 > 6sBt6?_T  
  { mol,iM*l  
public : zr /v.$<  
template < typename T > Y"H`+UV  
  struct result_1 1z PS#K/3  
  { @."K"i'Bl  
  typedef T & result; w.q`E@ T*  
} ; hzsQK _;S  
template < typename T1, typename T2 > 2iG+Ek-?"  
  struct result_2 )X0=z1$  
  { MY,~leP&  
  typedef T2 & result; ~HB#7+b  
} ; <= o<lRU  
template < typename T > ,c&u\W=p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |9jK-F6   
  { x95s%29RS  
  return (T & )r; p^pd7)sBr  
} e*2^  
template < typename T1, typename T2 > '2.ey33V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AioW*`[WjA  
  { ij$NTY=u  
  return (T2 & )r2; ubM1Qr  
} ZaYiby@Ci  
} ; g8Ex$,\,  
,Z~`aHhr  
!T,<p    
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> >。 x4I!f)8Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tnJ7m8JmC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F9 r5 Z  
h9QM nH'  
return l(i, j) = r(i, j); SaXt"Ju,AH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EHwb?{  
gD9CA*  
  return ( int & )i; -TF},V~  
  return ( int & )j; l zFiZx  
最后执行i = j; Wq A) V,E  
可见,参数被正确的选择了。 uOA/r@7I}S  
k+9F;p7  
g>VtPS5 y  
HPt3WBRzS;  
z\m$>C|  
八. 中期总结 U4"^NLAq  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |8'}mjs.Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L<!h3n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b-_l&;NWg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AwZ@)0Wy  
&V?+Y2  
nLm'a_  
ZWCsrV*;  
a fa\6]m  
*:CTIV5N0  
九. 简化 !igPyhi,hl  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @&m [w'tn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NPH(v`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v@{y}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rN&fFI  
  +-*/&|^等 ^aB;Oo  
2. 返回引用。 g$uiwqNA%  
  =,各种复合赋值等 wO,qFY  
3. 返回固定类型。 +S~ u,=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jr`T6!\  
4. 原样返回。 ]Ozz"4Z  
  operator, E{Wn&?i>A  
5. 返回解引用的类型。 k9 r49lb  
  operator*(单目) c +]r  
6. 返回地址。 I0F [Z\U  
  operator&(单目) t\/H.Hb  
7. 下表访问返回类型。 E <yQB39  
  operator[] (d &" @  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4BMu0["6|s  
  operator<<和operator>> wo&IVy@s$  
"o- -MBq4  
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。 (f&V 7n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +PYV-@q  
/(~ HHNnh  
template < typename Left > Nf4@m|#  
struct value_return Vx!ZF+  
  { I%4eX0QY=z  
template < typename T > dcrvEc_/  
  struct result_1 =#2%[kGq  
  { NN7KwVg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &- p(3$jn7  
} ; ~~{lIO)&  
|KJGM1]G  
template < typename T1, typename T2 > ()|e xWW  
  struct result_2 aUMiRm-   
  { cUug}/!I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !\'w>y7  
} ; iYLg[J"  
} ; c\. )vH  
F7}yt  
7oE:]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j/Kul}Ml\*  
#sU>L=  
下面我们来剥离functor中的operator() k x:+mF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8;qOsV)UDT  
mg*iW55g  
return l(t) op r(t) !"hlG^*9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F42^Uoaz  
return op l(t) ;R+Gf!1  
return op l(t1, t2) s1OSuSL>  
return l(t) op ~Xx}:@Ld  
return l(t1, t2) op P=}l.R*1G  
return l(t)[r(t)] i{}m 8K)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3x(Y+ ymP  
bSTori5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "A[. 7w  
单目: return f(l(t), r(t)); t,Tq3zB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BHpay  
双目: return f(l(t)); &4wSX{c/P  
return f(l(t1, t2)); +sx(q@  
下面就是f的实现,以operator/为例 &(< Gr0  
Mprn7=I{Tg  
struct meta_divide *vNAm(\N  
  { GfgHFv  
template < typename T1, typename T2 > k Jz^\Re  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rE "FN~9P  
  { <DMm [V{  
  return t1 / t2; ]Y,V)41gCE  
} qW3XA$g|j'  
} ; +^J&x>5  
`_DA!  
这个工作可以让宏来做: \HD:#a  
6oWFjeZ0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |s#,^SJ0  
template < typename T1, typename T2 > \ t^bh2 $J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2L<1]:I  
以后可以直接用 ,wr5DQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZHRMW'Ne  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3Q&@l49q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Bz{"K  
/?>W\bP<  
f3;[ZS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -R9{Ak  
UnDX .W*2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;qzn_W  
class unary_op : public Rettype XcbEh  
  { 9n5uO[D  
    Left l; ?5G; =#I  
public : 4{,!'NA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 Swu]OE  
UN<$F yb  
template < typename T > auB+g'l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (wH+0  
      { C\[:{d  
      return FuncType::execute(l(t)); 1)u,%  
    } r" |do2s  
lE+Duap:  
    template < typename T1, typename T2 > ]'<}kJtN.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3W[||V[r]<  
      { \0*dKgN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -{oZK{a1  
    } WM9({BZ  
} ; ;<MHl[jJD  
^Ux.s Q  
{Zs EYUP  
同样还可以申明一个binary_op njNqUo>  
v)vogtAQa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (\'lV8}U  
class binary_op : public Rettype E.B6u, Te  
  { (Ms0pm-#t  
    Left l; 75h]# k9\  
Right r;  ?nJv f  
public : TPj,4&|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8XCT[X  
OgK' ~j  
template < typename T > D3O)Tj@:}(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^]/V-!j  
      { '8 ^cl:X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #T>pu/EQX_  
    } kB?Uw#  
ZKS]BbMZa  
    template < typename T1, typename T2 > 3#uc+$[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J6 A3Hrg  
      { y2B'0l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s=R^2;^  
    } OSJL,F,  
} ; Cpn!}!Gnf  
oB<!U%BN  
t ,EMyZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y6jgAq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i:&$I=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e=!sMWx6  
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。 6/0bis H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =FAIbM>u  
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。。。 Yru,YA   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *aYuuRx  
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) ^ %1u3  
下面是修改过的unary_op #/t+h#jG  
{XXnMO4uR;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  ;t/KF"  
class unary_op ;e2D}  
  { .8|"@  
Left l; qP9`p4c8i  
  i"^ y y+  
public : 7$Cv=8  
R_80J=%0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s?9`dv} P  
Tkj F /zv  
template < typename T > *]Eyf")  
  struct result_1 :@Ml-ZE  
  { (F#2z\$;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ayg^js2,  
} ; 2p*!up(  
8y4t9V  
template < typename T1, typename T2 > b6""q9S!  
  struct result_2 tt&{f <*  
  { <`BDN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;6=*E'  
} ; |/u,6`  
DnCIfda2g  
template < typename T1, typename T2 > ;|,*zD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !W b Q9o  
  { 6anH#=(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y=}o|/5"  
} _Q*,~ z~  
OL.{lKJ3DV  
template < typename T > cVaGgP}\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0c&DSL}6  
  { ,y)V5 c1  
  return OpClass::execute(lt(t)); T|--ZRYn  
} i@=(Y~tD`  
Xk:_aJ  
} ; `{ \)Wuw  
DU@SXb  
~qE:Nz0@  
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 !#4b#l(e6  
好啦,现在才真正完美了。 1#XZVp;M  
现在在picker里面就可以这么添加了: ddlF4L_  
j 9f QV  
template < typename Right > 2FM}" g<8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WXa<(\S\V  
  { ,C^u8Z|T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z>.('  
} g T0@pxl  
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。 b~!Q3o'W  
@ n$/2y_.  
LoO"d'{  
 {T5u"U4  
}(#;{_  
十. bind /9ZU_y4&3f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5"L.C32  
先来分析一下一段例子 s[t?At->  
rL/H{.@$`  
`Js"*[z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Nfd'|#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nYTPcT4x|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3g3Znb  
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。 I9sQPa  
我们来写个简单的。 .bNG:y>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: we33GMxHl`  
对于函数对象类的版本: u"U7aYGkY  
wd2z=^S~  
template < typename Func > B*}:YV  
struct functor_trait u y13SkW  
  { U ?6.UtNf  
typedef typename Func::result_type result_type; }Rq{9j,%  
} ; (J.U{N v  
对于无参数函数的版本: Sj<]~*y"  
j^mpkv<P  
template < typename Ret > H6M G5f_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GjX6noqT  
  { +o K*5 Y  
typedef Ret result_type; #?DoP]1Y  
} ; To,*H OP  
对于单参数函数的版本: whQJWi=ck  
z7HM/<WY  
template < typename Ret, typename V1 > ugs9>`fF&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~Vf A  
  { w u0q.]  
typedef Ret result_type; rouaT  
} ; $v1_M1  
对于双参数函数的版本: d*LW32B@  
zCmx1Djz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,b t j6hg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rb]?"lizi  
  { (J.k\d   
typedef Ret result_type; x-~=@oiv  
} ; O_v*,L!  
等等。。。 8-x)8B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1P G"IaOb  
SL`nt  
template < typename Func > wB"`lY   
struct func_return C/q!!  
  { Fm[3Btn  
template < typename T > wT+\:y  
  struct result_1 M AL;XcRR  
  { `ix&j8E22w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fN6n2*wr(  
} ; "Ve9\$_s  
yKC1h`2  
template < typename T1, typename T2 > aqv'c j>  
  struct result_2 f8)fm2^09  
  { BR:Mcc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eaDG7+iS  
} ; 8Y/1+-  
} ; %m-U:H.Vp  
y N,grU(  
@iN"]GFjS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HmbQL2  
$#E!/vVwD7  
template < typename Func, typename aPicker > N{uVh;_  
class binder_1 ipS:)4QFxJ  
  { -[[( Zx  
Func fn; &W{v(@  
aPicker pk; wJh/tb=$o  
public : #g<6ISuf  
k&17 (Tv$  
template < typename T > Sv!JA#Ag  
  struct result_1 ==EB\>g|  
  { LHSbc!Y'.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JB'XH~4H  
} ; W"&,=wvg2  
}d%Fl}.Ez  
template < typename T1, typename T2 > 9^@)R ED  
  struct result_2 d-T pY*v  
  { o_03Io ~Bf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6i%X f i  
} ; i ;^Ya  
~nApRC)0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S1U[{R?,  
\r"gqv)^  
template < typename T > e(Rbq8D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~yJJ00%  
  { %Rk DR  
  return fn(pk(t)); Z}.ZTEB  
} Z{1B:aW  
template < typename T1, typename T2 > 9+3 VK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B lqISyrY  
  { c7RQ7\  
  return fn(pk(t1, t2)); I moxg+u  
} my#\(E+  
} ; "<LWz&e^^  
A# Y:VavQ?  
Os KtxtLO  
一目了然不是么? <LN7+7}  
最后实现bind %*#+(A"V  
`@#rAW D  
M~~)tJYsu  
template < typename Func, typename aPicker > t(jE9t|2e6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w"C,oo3  
  { L @Q+HN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8[D"  
} tHK>w%|\R  
"F[7b!>R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bP>Kx-%q  
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。 tS-gaT`T  
D}Sww5ZmP  
十一. phoenix /Q_ Dd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hz)i.AA 4  
u08QE,  
for_each(v.begin(), v.end(), QW tDZ>  
( (e0(GOqf4  
do_ wx YGr`f  
[ ;a| ~YM2I  
  cout << _1 <<   " , " ck\W'Y*Q7  
] ` 46z D ?  
.while_( -- _1), +wf9!_'  
cout << var( " \n " ) 'gHg&E9E&  
) \`E^>6!]q  
); Ov ^##E  
gtePo[ZH.P  
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: B9Hib1<8  
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 fH$#vRcq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mhy='AQJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _ j`tR:  
SZ}=~yoD(  
v*%52_   
template < typename Cond, typename Actor > ESYF4-d+  
class do_while gd*2*o$g(  
  { :2K@{~8r  
Cond cd; " m13HS  
Actor act; keFH CC  
public : e~d=e3mBp  
template < typename T > z+-o}i  
  struct result_1 %"eR0Lj+zq  
  { %D5F7wB  
  typedef int result_type; ZvMU3])u  
} ; um}q@BU  
Eku  9u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RB|i<`Z  
_^NyLI%  
template < typename T > t"Ah]sD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cv G*p||  
  { Id&e'  
  do ex6R=97uA  
    { hzRKv6  
  act(t); E&eY79  
  } ;j7G$s9  
  while (cd(t)); .6xMLo,R  
  return   0 ; m uy^>2p  
} Q$v00z]f*  
} ; q=Vh"]0g  
ixSr*+  
=*"8N-FU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]Yw$A  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ts9wSx~[+  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 a[ayr$Hk?  
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。 Ikw@B)0}  
下面就是产生这个functor的类: t%%()!|)j  
Q;g7<w17  
IWq#W(yM  
template < typename Actor > &N._}ts  
class do_while_actor JWIY0iP  
  { &T~X`{V]`  
Actor act;  @O koT:  
public : oLh ,F"nB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0%dOi ko  
bd~m'cob>  
template < typename Cond > w"wW0uE^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b^Re947{g  
} ; M/dgW` c  
>36,lNt  
X;N?L%Pp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^'0N%`bY!  
最后,是那个do_ R$8{f:Pj  
yDwh]t  
3 h d30o  
class do_while_invoker 6#!CBY^{  
  { JE7m5k Ta  
public : f?51sr  
template < typename Actor > dGn 0-l'q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )iQ^HZ  
  { Dws) 4hH  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^n(FO,8c  
} D2kmBZ3  
} do_; #$x,PeG  
S`U8\KTi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0B7G:X0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  d]`6N  
最后来说说怎么处理break和continue L_RVHvA=M/  
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。 jr?/wtw  
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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