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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #L[Atx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t"JfqD E  
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, 7$}lkL  
jD'\\jAUdm  
jSpmE  
;S2^f;q~$  
  class filler B0nkHm.Sj  
  { Ws.F=kS>h  
public : I@7^H48\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #.#T+B+9  
} ; ZVk_qA%  
/oE@F178  
\_CC6J0k  
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: [y64%|m  
d#Ql>PrY  
l>H#\MR  
Z[Uz~W6M]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NKh"x&R  
E<D45C{DP  
3|l+&LF!IC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T" XZ[q  
$x#Y\dpS  
`a98+x?JF  
Ryr2  
二. 战前分析 /vBOf;L  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 68W&qzw.[r  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 FE" ksi 9  
F@)wi0  
~UEft  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^4h/6^b0c  
  /* --------------------------------------------- */ b~WiE?  
vector < int *> vp( 10 ); bK<'J=#1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mb"i}Yt{  
/* --------------------------------------------- */ gW$X8ECX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `o)rAD^e  
/* --------------------------------------------- */ %N=-i]+Id  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oj;Rh!O  
  /* --------------------------------------------- */ josc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C`%cPl  
/* --------------------------------------------- */ m\O<Yc keA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9)];l?l  
+MvcW.W~  
h/mmV:v  
pa`"f&JO  
看了之后,我们可以思考一些问题: ( Y'q%$  
1._1, _2是什么? ` XE8[XY  
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。 V80g+)|  
2._1 = 1是在做什么? :Bz*vH  
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。 ~K&ko8  
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[n ;u-U  
;r B2Q H]  
U4w^eWzP  
三. 动工 +.! F]0ju  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xi %u)p  
8rx?mX,}  
,-rOfk\u  
5k)/SAU0  
template < typename T > a;r,*zZ="  
class assignment jhr: QS/9  
  { [D=ba=r0X  
T value; j(AN] g:  
public : xRuAt/aC  
assignment( const T & v) : value(v) {} iOYC1QFi?  
template < typename T2 > & w&JE]$ 5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o $7:*jU  
} ; :D\M.A  
xKi: 2  
q@1b{q#C5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fzT|{vG8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ds}:t.3}6  
]+u`E  
g\[?U9qN  
ABuK`(f.  
  class holder R7+3$F5B  
  { 2? 9*V19yu  
public : LZG?M|(6D  
template < typename T > _lcx?IV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k)U9 %Pr  
  { G~b/!clN  
  return assignment < T > (t); 5?9K%x'b  
} efW<  
} ; l|TiUjs  
2uujA* ^  
[Q9#44@{S;  
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: Cak `}J 2  
qS1byqq78l  
  static holder _1; 2_k2t ?   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jrJ!A(<)  
u*u3<YQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6AD#x7drj  
而不用手动写一个函数对象。 #29m <f_n  
uJhB>/Og  
" iAwD8-  
}22h)){n#Y  
四. 问题分析 V9  Z  
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。 zmaf@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。 }rK9M$2]u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U?]}K S;6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _-mSK/Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <~s{&cL!%#  
*f<+yF{=A  
五. 问题1:一致性 .S4c<pMap  
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?| >8%<ML  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t*J *?Ma  
XLQt>y)  
struct holder ul@G{N{L   
  { lqdil l\  
  // Ilf;Q(*$>>  
  template < typename T > K X0{dizZ  
T &   operator ()( const T & r) const nD#QC=}  
  { W5a7HkM  
  return (T & )r; V&e 9?5@  
} &}}UdJ`  
} ; fib#)KE  
d!>.$|b  
这样的话assignment也必须相应改动: vNo(`~]c  
l5; SY  
template < typename Left, typename Right > TQ hu$z<  
class assignment P)D2PVD  
  { jgpSFb<9F  
Left l; 5 1&||.  
Right r; olLVT<  
public : q%&JAX=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' tyblj C  
template < typename T2 > d-k`DJ!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )DG>omCY  
} ; ZH<: g6  
oyfY>^bs  
同时,holder的operator=也需要改动: 9Kl:3C  
9$<1<  
template < typename T > dC,a~`%O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4zo^ b0v  
  { GQ -fEIi{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]]"O)tWHj  
} )O}q{4,}  
*.F^`]yz  
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 >}x9D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XWd;-%`<  
I j w{g%  
return l(rhs) = r; ."X}A t  
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。 xOY %14%Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d1]1bN4`"0  
)/87<Y;o  
template < typename Tp > B:X,vE  
class constant_t =5l20 Um  
  { _EEOBaZ  
  const Tp t; 3aX/)v.:4  
public : 2wX4e0cOI4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Xg4i H5!E  
template < typename T > MJ.K,e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nXRT%[o&  
  { \5 S^~(iL  
  return t; ;URvZ! {/Z  
} #S4lRVt5  
} ; sV']p#HK0  
(8Ptuh6\\2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \-`,fat  
下面就可以修改holder的operator=了 mG\$W#+j  
u2 a#qU5*  
template < typename T > V vFMpPi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ahoXQ8c:\}  
  { D,hZVKa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v}`{OE:-J  
} 4-r5C5o,W  
=Ts5\1sc>  
同时也要修改assignment的operator() o(L8 -F  
_Jt  
template < typename T2 > ?zP/i(1y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xCTPsw]s  
现在代码看起来就很一致了。 :MPfCiAv  
/}kG$ ~  
六. 问题2:链式操作 qdCcMcGt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T%Nm  
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。 9\ulS2d  
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。 d!P3<:+R[  
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。 7ciSIJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;}>g/lw  
wJAJ /  
template < typename T > *DUP$@}k  
struct result_1 =:"wU  
  { gVscdg5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; je#OV,uHM  
} ; !E@4^A80\W  
h<0&|s*a)  
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: ZZ*+Tl\ s  
Q1[3C(  
template < typename T > qP k`e}D  
struct   ref `k;MGs)&  
  { ud grZ/w]  
typedef T & reference; \?_M_5Nb  
} ; o)2KQ$b>Q  
template < typename T > C{<H)?]*BF  
struct   ref < T &> eYQPK?jo  
  { *ufVZzP(  
typedef T & reference; [C^&iLX/F*  
} ; ^h?]$P  
*,FU*zi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (ebC80M  
"xdu h3/~=  
template < typename T > FGey%:p9$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <y2HzBC  
  { J`[v u4  
  return l(t) = r(t); 2L(\-]%f  
} 7 .y35y  
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。 mDdL7I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <p5?yF  
4K(oOxc9.  
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 }.k*4Vw#Wt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1@:BUE;jZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4Q17vCC*n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y a/+|mv  
最后的布局是: dMw}4c3E  
                Add Liv.i;-qE  
              /   \ 6* 6 |R93  
            Divide   5 %M5{-pJ|C  
            /   \ i9+qU  
          _1     3 <ebC]2j8cK  
似乎一切都解决了?不。 *Roqie  
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。 UC@Jsj~f  
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。 S&J>15oWM`  
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: {oftZ Xwf  
s+<`iH9Hm  
template < typename Right > xOt {Vsv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %'w?fqk  
Right & rt) const @L,4JPk  
  { ty\F~]Oo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .%G>z"Xx  
} SpC6dkxD\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [/Sk+ID  
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。 I} .9  
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。 jB"IJ$cD  
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。 ,(3oAj\  
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。 tjg?zlj  
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? XGb*LY+Db6  
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: Ws/\ lD  
{!&^VXZIT  
template < class Action > !~Ptnr`;  
class picker : public Action z'01V8e  
  { U1;&G  
public : e'|IRhr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \C<'2KZR,  
  // all the operator overloaded 6L<QKE=  
} ; %Y-5L;MI  
$d*PY_  
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。 HChlkj'7w0  
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: ;_ S D W  
M2Jb<y]  
template < typename Right > =p2: qSV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cV4]Y(9  
  { ,L=lg,lH^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Yb\d(k$h  
} :/R>0n,  
t{-*@8Ke  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > : G'a"%x  
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。 Le V";=_n  
7/zaf  
template < typename T >   struct picker_maker l4gZHMh'  
  { sSy!mtS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4Opf[3]  
} ; 4I8QM&7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /'a\$G"%6  
  { w0X})&,{`m  
typedef picker < T > result; FQ"ED:lks  
} ; 12@Ge]  
~gdnD4[G  
下面总的结构就有了: Y|6gg  
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。 a+^,EY  
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。 SUDvKP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WP{U9YF2  
至此链式操作完美实现。 9aBz%* xo  
Qp9QS yMs}  
8ZCR9%  
七. 问题3 b}&.IJ&40j  
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。 eD|"?@cE  
!u;gGgQF  
template < typename T1, typename T2 > 3 MCV?"0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ {e5Ka  
  { biG :Xn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3BSZz%va  
} y~'%PUN  
>8|V[-H  
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: D63?f\  
\M;cF "e-S  
template < typename T1, typename T2 > qpjiQ,\:b  
struct result_2 \]0#jI/:  
  { C;?<WtH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \dbaY:(  
} ; 5+2qx)FZ  
:F_>`{  
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? ^Y%<$IFG  
这个差事就留给了holder自己。 6_&S ?yA  
    "E@A~<RKP  
V 4&a+MJ@  
template < int Order > =zTpDL  
class holder; 6rM{r>  
template <> mQ9y{}t=4  
class holder < 1 > LrT? ]o  
  { mV0u:ws  
public : 7x]q>Y8T  
template < typename T > r4ljA@L  
  struct result_1 u2OrH3E4E3  
  { L|nFN}da  
  typedef T & result; M/,lP  
} ; NHcA6y$Cz  
template < typename T1, typename T2 > 6~l+wu<$  
  struct result_2 -p"}K~lt:  
  { SmAii}-jf  
  typedef T1 & result; kQp*+ras  
} ; )NK#}c~5  
template < typename T > 2FY]o~@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =y>CO:^G%  
  { \Xe{vlo>h  
  return (T & )r; DyCkz"1S  
} ktkS$  
template < typename T1, typename T2 > T*g}^TEh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $Wjx$fD  
  { ] &SmeTe  
  return (T1 & )r1; ?Yx2q_KZk  
} !DUOi4I  
} ; CM6! 1 7  
[{>3"XJ'  
template <> FOteN QTj  
class holder < 2 > 1p$*N  
  { /l+"aKW 2  
public : :2V|(:^ '  
template < typename T > 1,7 }ah_  
  struct result_1 <rvM)EJv|  
  { hkRqtpYK  
  typedef T & result; MdFFt:y:  
} ; b`JS&E  
template < typename T1, typename T2 > v4K! BW  
  struct result_2 ,g4T>7`&U%  
  { mi1^hl'2  
  typedef T2 & result; $KhD>4^ jL  
} ; RY3=UeoF  
template < typename T > &- !$qUli  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l](!2a=[  
  { Dbb=d8utE  
  return (T & )r; e}n(mq  
} FAdTp.   
template < typename T1, typename T2 > o+L [o_er  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m2&Vm~Py6b  
  { ^Nu j/  
  return (T2 & )r2; KEdqA/F>  
} J*_^~t  
} ; +_25E.>ml  
#R7hk5/8n}  
_~ 'MQ`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> >。 [e_<UF@A*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?B@3A)a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Gm &jlN  
=*{7G*tS  
return l(i, j) = r(i, j); C+>mehDC_G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H0jbG;  
8C[eHC*r  
  return ( int & )i; WYP\J1sy  
  return ( int & )j; JpZ_cb`<E'  
最后执行i = j; }{kn/m/  
可见,参数被正确的选择了。 :S}ZF$ $j%  
/0!.u[t)~  
zqURnsJ  
).0p\.W~  
'n^?DPvD  
八. 中期总结 j&U7xv  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !Pt4\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @4KKm@(p85  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w `+.F;}s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qu!x#OY+  
,%qP   
e z_c;  
<f=<r*6  
O3)B]!xL  
hsJ^Au=})w  
九. 简化 rP,|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [P0c,97_ H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j'Q0DF=GV  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]HB1JJiS~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BG)zkn$  
  +-*/&|^等 t,'J%)j  
2. 返回引用。 v;-0^s/P  
  =,各种复合赋值等 Z [l+{  
3. 返回固定类型。 k<Xb< U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sva-Sd8  
4. 原样返回。 [z"oi'"fQ  
  operator, )2 q r^)  
5. 返回解引用的类型。 s&+`>  
  operator*(单目) q(WGvl^r  
6. 返回地址。  Lsai8 B  
  operator&(单目) VKfpk^rU  
7. 下表访问返回类型。 1 <m.Q*  
  operator[] P[$idRS&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z\]LG4N?  
  operator<<和operator>>  Hyenn  
qx9; "Ut  
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。 c<~DYe;;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mkPqxzxbrL  
MiKq|  
template < typename Left > M= |is*t  
struct value_return `c|H^*RC  
  { Z0O0Q=e\Y  
template < typename T > B*E"yB\NV  
  struct result_1 I[gPW7&S@  
  { W voIh4]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9$qw&j[  
} ; -e?n4YO*\  
VKw.g@BY  
template < typename T1, typename T2 > ?R4u>AHS@  
  struct result_2 ,\1Rf.  
  { N)a5~<fBG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {?++T 0  
} ; KY0<N 9{  
} ; QFN9j  
M?;YpaSe+  
90,UhNz9D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;49sou  
m6H+4@Z-;(  
下面我们来剥离functor中的operator() @MoCEtt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (CtRU   
gNZ"Kr o6  
return l(t) op r(t) PR AP~P&^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [3ggJcUgW>  
return op l(t) qF-Fc q  
return op l(t1, t2) *-.`Q  
return l(t) op ]/3!t=La  
return l(t1, t2) op s jaaZx1  
return l(t)[r(t)] <lU(9) L;&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R#?atL$(  
F9tWJJUsr  
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: 53.jx38xS  
单目: return f(l(t), r(t)); Uq x@9z(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G(o6/  
双目: return f(l(t)); +z#+}'mT%  
return f(l(t1, t2)); *lu*h&Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 X+ybgB4(  
cG3tn&AXi  
struct meta_divide 09 f;z  
  { MSp) Jc  
template < typename T1, typename T2 > F x$W3FIO]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YACx9K H  
  { 0LIXkF3^1  
  return t1 / t2; ^ 5>W`vwp  
} qI tbY%  
} ; 3j[<nBsn.  
\{Je!#  
这个工作可以让宏来做: Lm.N {NV'  
;*U&lT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V`i(vC(  
template < typename T1, typename T2 > \ Zs;c0T ">  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7TU77  
以后可以直接用 9"/=D9o9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HCYy9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bP|-GCKM8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q&@<?K9  
Y{@foIZ  
pe).  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _j{)%%?r  
`r}a:w-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y(ClG*6 ++  
class unary_op : public Rettype *_Ih@f H  
  { ADP3Nic  
    Left l; qC=ZH#  
public : z,@R jaX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VG$%Vs  
Ra^c5hP:.E  
template < typename T > ycEp,V;[Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :9q|<[Y^  
      { AT2D+Hi=E  
      return FuncType::execute(l(t)); xa !/.  
    } 1-<?EOYaE  
!wKNYe  
    template < typename T1, typename T2 > jd "YaZOQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :; La V  
      { >m=XqtP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v0;dk(  
    } ]C|xo.=?]  
} ; I8IH\5k  
N>g6KgX{K  
;qUd]c9oi  
同样还可以申明一个binary_op s%m?Yh3  
bHTTxZ-%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X)c0 y3hk  
class binary_op : public Rettype -:Juxh  
  { NID2$p  
    Left l; s(=@J?7As  
Right r; AvuGAlP  
public : U D5hk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |h((SreO  
u)/i$N  
template < typename T > 'g} Q@@b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q%1B4 mF'  
      { qV``' _=<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Tv% Z|%*  
    } o_ixdnc  
+4 D#Ht 7  
    template < typename T1, typename T2 > \TYH7wXDP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cs,t:ajP  
      { ,ob)6P^rw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q%V530 P;  
    } u2U+uD@yA  
} ; wNh\pWA  
]*{tno  
 .g=D70  
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 =;?Maexp3$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x51xY$M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C6D Eq>v  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \#"&S@%c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q _:7uQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /q"8sj/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7Fb!;W#X  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3Ea/)EB]  
下面是修改过的unary_op BG]|iHi  
K2tOt7M!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |4` ;G(ta  
class unary_op ag!q:6&  
  { rC,ZRFF  
Left l; #g1,U7vv8  
  ;M *G  
public : 7|)K!  
^c){N-G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} quq!Jswn  
8ROZ]Xh,x  
template < typename T > th{Ib@o  
  struct result_1 r#6djs1  
  { 4X>=UO``L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LcHe5Bv%  
} ; Wr4Ob*2iD  
KM-7w66V  
template < typename T1, typename T2 > XIp>PcU^  
  struct result_2 pJ@->V_  
  { ksAu=X:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; njb{   
} ; "?"+1S  
iR'Pc3   
template < typename T1, typename T2 > ;\Pq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z. xOO|  
  { j3/K;U/SGJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "z{ rC}  
} KU.F4I8}q  
w?R#ly  
template < typename T > aR%E"P-6l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ | (Tg  
  { (;++a9GK  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^'hh?mL  
} }>'1Qg  
E*}1_,q)  
} ; C4eQ.ep  
|vh{Kb@  
;n/04z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )zo:Bo .<  
好啦,现在才真正完美了。 R]TS5b-  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9aY}+hgb#  
mGc i >)2  
template < typename Right > 9?+?V}o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Sfffm$H  
  { "!PN+gB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QG;V\2T2[  
} ;2,Q:&`   
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。 )"Dl,Fig:/  
q_h/zPuH'  
 <+p{U(  
 TsI%M  
QbEb} Jt  
十. bind cGv`%  
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。 PW"uPn  
先来分析一下一段例子 JcW<<7R  
cdD?QnZ  
2zbV9Bhq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s-T#-raE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W7q!F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  dm{/  
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。 RjGJfN {  
我们来写个简单的。 &MP +  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T^ RYN  
对于函数对象类的版本: rL6Y4u0e%  
nztnU9OG  
template < typename Func > p-2PC{% t|  
struct functor_trait ]4)$dQ59  
  { h@D!/PS  
typedef typename Func::result_type result_type; PKX Tj6hj)  
} ; mP -Y9*k  
对于无参数函数的版本: /jd.<r=_I  
4cJka~  
template < typename Ret > 'a=QCO 0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xdrs!GV:  
  { Kq zQLu  
typedef Ret result_type; )'axJ  
} ; ~x g#6%<=  
对于单参数函数的版本: f9?f!k  
=(p]L  
template < typename Ret, typename V1 > ?0'db  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )L$)qfQ~x  
  { >~rytg]f  
typedef Ret result_type; A=\:b^\  
} ; rLI );!^-  
对于双参数函数的版本: }+GIrEDId  
n]v,cfn/=<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *ZV=4[#bT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xC-&<s  
  { _{y4N0  
typedef Ret result_type; e<HHgC#J  
} ; o@DlK`  
等等。。。 >1NE6T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1p COLC%1  
"uG@gV  
template < typename Func > qnTW?c9Z5  
struct func_return lVo}DFZ  
  { Ag0)> PD^  
template < typename T > a>BPK"K2  
  struct result_1 0yBiio  
  { }"6 PM)s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +YCKd3/  
} ; yFjjpEpnFt  
,2Q5'!o  
template < typename T1, typename T2 > |)b:@q3k+n  
  struct result_2 lD@`xq.M;  
  { ;&ypvKG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )LjW=;(b  
} ; 'XW9+jj)/  
} ; e>!=)6[*  
p [7?0 (  
=~ [RG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R}HNi(%"  
dNT<![X\  
template < typename Func, typename aPicker > G"nGaFT~  
class binder_1 9?4:},FRmE  
  { ,w$:=;i  
Func fn; 2rG$.cGN"  
aPicker pk; X.J$ 5b  
public : I|vfxf  
&W$s-qf".  
template < typename T > &a?k1R>  
  struct result_1 GVUZn//  
  { +9R@cUr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lka Wwjv_D  
} ; cX4I+Mf  
)6:1`&6  
template < typename T1, typename T2 > Gq0`VHAn  
  struct result_2 ]@hN&W(+x  
  { b+e9Pi*\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; USJk *  
} ; ((mR' A|`  
`tEW.s%Y(6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?[c{pb ,|  
F$te5 ` a  
template < typename T > c, FZ{O@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *`~]XM@H  
  { pMLTXqL  
  return fn(pk(t)); l$g \t]  
} =a!_H=+4  
template < typename T1, typename T2 > \<W/Z.}/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F6gU9=F1<  
  { y4j\y ? T8  
  return fn(pk(t1, t2)); H_d^Xk QZ  
} Rh#QPYPq  
} ; dd:vQOF;  
ZXC_kmBN/  
k8E{pc6;  
一目了然不是么? D2 X~tl5<  
最后实现bind ^~JF7u  
S$NJmXhx5  
{YF(6wVl  
template < typename Func, typename aPicker > Df.eb|[{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OZ6:u^OS]  
  { xt1Ug~5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .njk^,N  
} ~UQX t r  
LW!>_~g-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %abc -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。 v?(z4oOD/>  
(DY&{vudF  
十一. phoenix ]\(Ho  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \IO<V9^L  
AfvIzsT0  
for_each(v.begin(), v.end(), L*(`c cU  
( G|.6%-  
do_ Fuy"JmeR  
[ $nr=4'y Z  
  cout << _1 <<   " , " !Wz4BBU8o  
] `CY c>n"  
.while_( -- _1), WYd9p;k  
cout << var( " \n " ) r2T$ ;m.  
) vq:?a  
); 0^K2"De  
a[@Y >  
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: rk &ME#<r  
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 7\[)5j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9Xh1i`.D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;*njS1@  
uP$C2glyz  
aW_Pv~  
template < typename Cond, typename Actor > /z`.-D(  
class do_while |o<c`:;kt  
  { sQBKzvFO3  
Cond cd; Q PrP3DK  
Actor act; d'@i8N["{  
public : W0XfU`  
template < typename T > W5Vh+'3  
  struct result_1 (/KeGgkhv  
  { QB ; jZpF  
  typedef int result_type; G124! ^  
} ; SA%uGkm:e  
oaG;i51!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5QP`2I_n  
&[P(}??Y\  
template < typename T > )3.=)?XW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [xo-ZDIoG  
  { {Kz!)uaC  
  do ZC"a#rQ   
    { SvQ!n4 $  
  act(t); *yYeqm  
  } V I]~uTV  
  while (cd(t)); V-dyeb  
  return   0 ; _6-N+FI  
} c!N#nt_<  
} ; 7n]ukqZ  
TjicltQi4  
X}g"_wN,g>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z&yVU<;  
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。 Mh]4K" cs  
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。 ( 'Ha$O72  
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。 *#83U?  
下面就是产生这个functor的类: 31cZ6[  
'm0_pM1:D  
y+h/jEbM</  
template < typename Actor > Yf_/c*t\5  
class do_while_actor Cd|rDa  
  { 80K"u[  
Actor act; eW;c 3<  
public : 'LYN{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X@za4d  
{01^xn.  
template < typename Cond > AnoA5H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |h & q  
} ; mFt\xGa  
'EC0|IT)c  
a fLE9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M[cAfu  
最后,是那个do_ (-xVW#39  
iy|;xBI,  
`NfwW:  
class do_while_invoker .|@2Uf  
  { duc\/S'  
public : q);oO\<  
template < typename Actor > 0{/'[o7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m[ER~]L/C  
  { BmaY&?  
  return do_while_actor < Actor > (act); hPuF:iiQ4  
} Z%JAX>v&B  
} do_; x>+sqFd\  
2M)E1q|a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `yh][gqVE~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I#;.; %u  
最后来说说怎么处理break和continue 3gYtu-1  
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。 <?h(Dchq  
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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