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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qC'{;ko  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q\\gpCgp  
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, .$@R{>%U  
86 W0rS[5  
Ecs,$\  
%v2R.?F8  
  class filler #nh|=X  
  { aZbw]0q@o  
public : _#vrb;.+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Xy%p"b<  
} ; imiR/V>N  
7 I>G{  
epgPT'^  
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: sUE?v9  
&>H!}"Yk  
!Ra*)b "  
=~p>`nV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -\#0]F:-  
r_;9' #&'  
/rSH"$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ks}Xgc\  
,-z9 #t  
:_QCfH  
^wS5>lf7p  
二. 战前分析 Is+O  
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。 N!`e}Z6S  
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 z3uW)GQ.  
yv)ux:P&+  
sN5B7)Vc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CW<N: F.9  
  /* --------------------------------------------- */ wb~@7,D  
vector < int *> vp( 10 ); J:skJ.Wx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I[n ^{8gz  
/* --------------------------------------------- */ UT="2*3gz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S]E.KLR?[;  
/* --------------------------------------------- */ I" KN"v^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +>4;Zd!@d  
  /* --------------------------------------------- */ } CfqG?)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IIyI=Wl pG  
/* --------------------------------------------- */ &?h,7 D;A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b:w?PC~O  
Ag@;  
;`6^6p\p  
|2KAo!PI  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2YDM9`5xs\  
1._1, _2是什么? ~RWktv  
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。 fNrgdfo  
2._1 = 1是在做什么? NssELMtF!g  
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。 -ig6w.%lk  
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。  wd)jl%  
/@|/^vld  
f^VP/rdg  
三. 动工 o;?/HE%,[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 85GKymz$P  
MQ"xOcD*F  
+5XpzZ{#Wa  
/B}lO0]:  
template < typename T > q/n,,!  
class assignment Z> r^SWL  
  { FHV-BuH5  
T value; ^+g$iM[`f  
public : jRL<JZ1N  
assignment( const T & v) : value(v) {} H#ncM~y*  
template < typename T2 > L5,NP5RC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P@FHnh3}Z$  
} ; DY^;EZ!hb  
AFAAuFE"  
Xn{1 FJX/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $LU"?aAW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v,ju!I0.  
F+u|HiYG  
,{c?ymw?  
>;[*!<pfK5  
  class holder Phke`3tth  
  { @*sWu_ -Y%  
public : =%/)m:f!^  
template < typename T > YIjTL!bA"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const nvPwngEQm  
  { q`r**N+zn  
  return assignment < T > (t); l'eyq}&  
} 6R^^.tCs  
} ; 8-O)Xx}cU  
LGtIm7  
V5rS T +  
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: KY~- ;0x  
BT(CM,bp  
  static holder _1; rOVVL%@QqJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [1u-Q%?#  
Ih"XV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cCxBzkH6  
而不用手动写一个函数对象。 p3 ^ m9J  
ynrT a..  
^U!0-y  
4F{70"a  
四. 问题分析 ej"+:. "\e  
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。 0vw4?>Jf@  
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。 VTH> o>g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >qF CB\(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^- d%r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -(=eM3o-9m  
3p'I5,}  
五. 问题1:一致性 Cid ;z  
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?| GmP@;[H"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z5 YWt*nm  
-jiG7OL  
struct holder OtNd,U.dE  
  { 1 9CK+;b  
  // H/37)&$E(  
  template < typename T > J_4!2v!6e  
T &   operator ()( const T & r) const FIsyiSY<j  
  { kbe-1 <72  
  return (T & )r; {Ja!~N;3  
} 1|jt"Hz  
} ; ?pd8w#O  
:\o {_  
这样的话assignment也必须相应改动: VFys.=  
H7DJ~z~J  
template < typename Left, typename Right > mV pMh#zw  
class assignment PGoh1Uu  
  { J G{3EWXR  
Left l; Kh_Lp$'0uM  
Right r; 2_Z ? #Y  
public : M "94#.dKK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v p/yG   
template < typename T2 > U3dwI:cG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K>@+m  
} ; AnX%[W "  
e\:+uVzz  
同时,holder的operator=也需要改动: FFEfI4&SfS  
W*I(f]8:y`  
template < typename T > ?o|f':  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mmk=97  
  { #iHs* /85  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O[ef#R!  
} Fkd+pS\9g~  
%Da1(bBh  
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。 WL"^>[Vq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TtTj28 k7  
j=r P:#  
return l(rhs) = r; @pRlxkvV  
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。 2|*JSU.I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z\%67C  
1 P!Yxeh  
template < typename Tp > Yz +ZY  
class constant_t rr02pM0  
  { M,\:<kNI  
  const Tp t; 9~/J35  
public : <"my^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R[hzMU}KB  
template < typename T > 4J/}]Dr5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7\s"o&G  
  { ?b>,9A.Z  
  return t; IHv[v*4:  
} 9^#c| 0T  
} ; 7%|~>  
6"&6 `f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "ozr+:#\  
下面就可以修改holder的operator=了 t^G"f;Ra+  
cmU1!2.1E  
template < typename T > 1oW ED*B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const heC/\@B  
  { $m-2Hh qZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (Hb:?(  
} 4i(JZN?  
f\sQO&  
同时也要修改assignment的operator() ]\hSI){  
NRIG1v>  
template < typename T2 > UMm!B`M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } biU^[g("  
现在代码看起来就很一致了。 -7@/[9Gf`:  
zGkS^Z=(  
六. 问题2:链式操作 /YMj-S_b~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8y.wSu  
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。 gf &Pn  
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。 B][U4WJ)  
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。 #(N+(():  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D"2&P^-  
BMG3|N^  
template < typename T > xg;+<iW  
struct result_1 YSic-6z0Ms  
  { lJ}_G>GJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DpvI[r//'*  
} ; L(|N[#  
(mTE;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: ~O oidKT  
$Y/9SV,  
template < typename T > ( +Q&[E"87  
struct   ref uXJ;A *  
  { /-_h1.!   
typedef T & reference; U4C 9<h&  
} ; 2a`o &S  
template < typename T > L\xk:j1[  
struct   ref < T &> Ez fN&8E  
  { vyK7I%T'R  
typedef T & reference; (3 Two}  
} ; .*Ct bGw  
zuJ@E=7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^6MU 0Q2  
p'*>vk  
template < typename T > >>t@}F)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Eg#K.5hJ  
  { mGJKvJF   
  return l(t) = r(t); 6;\I))"[  
} (a.z9nqGA  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 w[zjerH3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =hC,@R>;  
93("oBd[s(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [65 `$x-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~962i#&4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ao1(]64X"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8*#R]9  
最后的布局是: s%nUaWp~  
                Add %et } A93  
              /   \ ;=eDO(Ij  
            Divide   5 ?(D q?-.  
            /   \ VM GS[qrG  
          _1     3 - D  
似乎一切都解决了?不。 !;Yg/'vD-  
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。 cl=EA6P\X  
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。 [!HEQ8 2g  
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: "GMBjT8  
P;=n9hgHI  
template < typename Right > f332J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SPX$ U5&  
Right & rt) const Z_};|B}  
  { =9O^p@Q#W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WM7oM~&{6  
} 4B =7:r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nm5cpnNl  
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。 *4Thd:7 `  
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。 =n5zM._S-  
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。 8_BV:o9kL  
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。 J>wt (] y  
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? NO "xL,  
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: F\JM\{&F  
#>b3"[ |  
template < class Action > Neq+16*u  
class picker : public Action D/Z6C&/I  
  { ]HKQDc'  
public : 0=@?ob7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bv]`!g: C  
  // all the operator overloaded LSa,1{  
} ; p4.wh|n  
Se :.4<  
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。 2,$8icM  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Cc+t}"^  
1an^1!  
template < typename Right > T! Y@`Ox  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R} eN@#"D  
  { kO.%9wFbz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =x%dNf$e{W  
} 2h|MXI\g  
b#uL?f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @| M|+k3  
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。 @Lpq~ 1eZB  
\\PjKAsh  
template < typename T >   struct picker_maker $UMFNjL  
  { Ygm`ZA y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eJF5n#  
} ; 8p^bD}lN7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y>|B;Kj0(  
  { l4 D+Y  
typedef picker < T > result; ?{P"O!I{  
} ; @TLS<~  
wKtl+}}  
下面总的结构就有了: kw >v:F<M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 W]"zctE  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Tzt8h\Q^z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -[ *,^Ti`  
至此链式操作完美实现。 SN9kFFIPb=  
m'Amli@[  
k$R~R-'  
七. 问题3 ~ Sg5:T3  
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。 b*;Si7-  
9oyE$S h]  
template < typename T1, typename T2 > 04LI]'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <{dVKf,e  
  { r@72|:,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aGrIQq/k)%  
} 9=vMgW  
;kFDMuuO  
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: bZnuNYty75  
^nT/i .#_  
template < typename T1, typename T2 > p#01gB  
struct result_2 09X01X[  
  {  ,V,`Jf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #X%~B'  
} ; l7XUXbYp&=  
03|PYk 6EW  
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? dT`D:)*:  
这个差事就留给了holder自己。 3B1XZm  
    #ZJ _T`l  
h%o%fH&F!  
template < int Order > 3AHlSX  
class holder; G! ]k#.^A,  
template <> K#%&0D!  
class holder < 1 > sd,J3  
  { $h2){*5E{  
public : mPOGidxix  
template < typename T > K{x\4  
  struct result_1 g-Mj.owu=  
  { X> 1,!I9  
  typedef T & result; X^T:8npxt  
} ; (X $=Q6  
template < typename T1, typename T2 > %zA;+s$l  
  struct result_2 q 0$,*[PH  
  { 2QD3&Q9  
  typedef T1 & result; 9i'jj N  
} ; ; o?-yI&T*  
template < typename T > =[H;orMr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -(~.6WnhS  
  { [="e ziM{  
  return (T & )r; h hG4-HD  
} zO~8?jDN4|  
template < typename T1, typename T2 > ]p _L)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %=n!Em(  
  { `Bo*{}E  
  return (T1 & )r1; r;B8i!gD  
} di?K"Z>  
} ; G^~k)6v=m  
$:cE ^8K  
template <> I~q#eO)  
class holder < 2 > MC?,UDNd%  
  { J5di[nu  
public : gi(H]|=a  
template < typename T > NgADKrDU  
  struct result_1 GS0;bI4ay  
  { o}$XH,-9&  
  typedef T & result; aK&b{d  
} ; jK!Au  
template < typename T1, typename T2 > FemC Lvu  
  struct result_2 PpGL/,]X  
  { w Qgo N%  
  typedef T2 & result; ||T2~Q*:y  
} ; r#+d&.|  
template < typename T > zAK+8{,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {!.(7wV\  
  { VO,!x~S!  
  return (T & )r; RS"H8P 4W  
} e>7]w,*|  
template < typename T1, typename T2 > e&simX;W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *v;!-F&8>  
  { c]$i\i#  
  return (T2 & )r2; qHsUP;7  
} Ager$uC  
} ; +awW3^1Ed  
Da&vb D-Bg  
m#8m] Y  
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> >。 c|lu&}BS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?Y)vGlWDW<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tkVbo.[8K  
oeKHqP wg  
return l(i, j) = r(i, j); K\>tA)IPSV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kd=GCO  
__`*dL>*  
  return ( int & )i; }XZ'v_Ti  
  return ( int & )j; _.>QEh5"5  
最后执行i = j; 3t`P@nL0;  
可见,参数被正确的选择了。 J c g,#@  
_,zA ^*b  
YsG%6&zEq  
sC27FVwo  
;>5 06jZ  
八. 中期总结 XOxr?NPQ^  
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: vbkI^+=,YY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oE<`VY|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Wc,_RN-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *7*lE"$p  
y#>,+a#5  
nnCG g+l  
cmBB[pk\  
^:K3vC[h;c  
unshH<  
九. 简化 FjK3 .>'  
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*ISa(#(,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Yb:\a/ y  
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: P#pn*L*"T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E>&n.%  
  +-*/&|^等 WxW7qt  
2. 返回引用。 ~;Ov-^tp  
  =,各种复合赋值等 3Th'paMG  
3. 返回固定类型。 09dK0H3(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /nyUG^5#{  
4. 原样返回。 4S,`bnmB  
  operator, ^cV;~&|.Xk  
5. 返回解引用的类型。 $>*3/H  
  operator*(单目) 2GFLnz  
6. 返回地址。 pM x  
  operator&(单目) | B. 0TdF  
7. 下表访问返回类型。 _=+V/=  
  operator[] Ol1e/Wv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =6woWlfb  
  operator<<和operator>> F4It/  
W^fuScG)c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 F\fWvXdW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4/mig0"N.  
>^%7@i:@U  
template < typename Left > 0%,!jW{`  
struct value_return q+P|l5_ t  
  { aT_&x@x  
template < typename T > 8S>&WR%jH]  
  struct result_1 ([ jF4/  
  { `n$I]_}/%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :/y1yM  
} ; .zS?9MP  
8*8Zc/{  
template < typename T1, typename T2 > pF&(7u  
  struct result_2 < XP9@t&  
  { 'pm2n0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m6n?bEl6I  
} ; wm]^3q I2  
} ; e "/;7:J5\  
]x\-$~E  
FQT~pfY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }Mo=PWI1?  
@|<<H3I  
下面我们来剥离functor中的operator() W.z;B<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lCAIK  
yMyE s8  
return l(t) op r(t) 7G.#O}).b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *&?c(JU;<  
return op l(t) HOw -]JSP2  
return op l(t1, t2) m0LTx\w!  
return l(t) op Nndddk`  
return l(t1, t2) op j*F`"df  
return l(t)[r(t)] gT$Ju88  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <.pU,T/  
mu?Eco`~  
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: )p T?/ J  
单目: return f(l(t), r(t)); rrQQZ5fhb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hfnN@Kg?B}  
双目: return f(l(t)); _$= _du  
return f(l(t1, t2)); .gG1kWA-  
下面就是f的实现,以operator/为例 R>,:A%?^b5  
&n6$rBr %  
struct meta_divide .%.9n\b  
  { ,stN  
template < typename T1, typename T2 > wSb 1"a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3= xhoRX  
  { #?q&r_@@  
  return t1 / t2; j;s"q]"x]  
} !6s"]WvF  
} ; b'J'F;zh>  
t=_J9|  
这个工作可以让宏来做: dYSr4p b  
P8^hBv*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4Fp0ZVT  
template < typename T1, typename T2 > \ G"X8}:}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R<sJ^nx  
以后可以直接用 t'BLVCu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (7XCA,KTGI  
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 t<~$  
(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。。。) D|rFu  
xZ|Y ?R5m  
GytXFL3`:  
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 s:p[DEj-  
YhOlxON  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WA]c=4S  
class unary_op : public Rettype ]Tkc-ez  
  { N-I5X2  
    Left l; :!5IW?2  
public : 5QPM t^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SG-'R1 J  
}:u~K;O87  
template < typename T > FL(6?8zK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w=j  
      {  Np'2}6P  
      return FuncType::execute(l(t)); *c%oN |  
    } o&`<+4 i  
U>V&-kxtV  
    template < typename T1, typename T2 > >=UF-xk;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w=LP"bqlI  
      { _^el\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dFH$l  
    } Fx5d:!]:$?  
} ; kGdt1N[  
66.5QD0  
OH5>vV 'i  
同样还可以申明一个binary_op Lb;zBmwB  
MF~H"D n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L:_bg8eD#  
class binary_op : public Rettype u:m]CPz  
  { Z9575CI<  
    Left l; ms!ref4`+  
Right r; e*bH0';q  
public : ]4R[<<hd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jy giG&H  
=+-Yxh|*  
template < typename T > jeGj<m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]wKzE4Z/  
      { GP&vLt51  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NZ/yBOD(  
    } J9\a{c;.  
9cEv&3  
    template < typename T1, typename T2 > F>]m3(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Ab>4UhD  
      { C8 vOE`U,J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4'-|UPhx  
    } OE4+GI.r-  
} ; ]8icBneA~'  
|N}P(GF  
iCW*]U  
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 d?:=PH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a@\D$#2r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Pu"R,a  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 K4]g[z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E<C&Cjz:H  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U Z|HJ8_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dbOdq  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) FXzFHU/dP  
下面是修改过的unary_op :6zG7qES3  
Qu} W/j|3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1Wm)rXW[x  
class unary_op *+uHQgn(  
  { 3&6#F"7  
Left l; M/):e$S  
  ?0YCpn  
public : x.3J[=z=>  
lu#LCG-.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zN{K5<7o  
\0mb 3Q'  
template < typename T > QHWBAGA  
  struct result_1 _R.B[\r@  
  { 8F:e|\SB#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HcedE3Rg  
} ; 6_d.Yfbq  
wKi^C 8Z2  
template < typename T1, typename T2 > u1z  
  struct result_2 I!>\#K  
  { {X[ HCfJd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ux#x#N  
} ; LwhyE:1  
)13dn]o=2  
template < typename T1, typename T2 > D K=cVpN%s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BCe|is0  
  { &Ch#-CUE/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -jn WZ5.  
} x5QaM.+=J  
'0\@McU]  
template < typename T > t=u  Qb=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?gPKcjgoH!  
  { Yr w$  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?W0)nQU  
} ^':!1  
j:,NE(DF  
} ; +J{0 E  
<c%W")0  
Kh4$ wwn  
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 +<}0|Xl&  
好啦,现在才真正完美了。 wWSdTLX  
现在在picker里面就可以这么添加了: K{ \;2M  
`E!N9qI?t$  
template < typename Right > "Vr[4&`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vk>b#%1{  
  { ~}!3G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?[& 2o|  
} u$D*tqxG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m85WA # `  
?x+Z)`w_  
O/.Uh`T`6  
*dvDap|8W  
8a_[B~  
十. bind v3GwD0 0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "*;;H^d  
先来分析一下一段例子 Z0`T\ay  
;L|uIg;.s  
} g3+{\x8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {t Thy#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 52. >+GC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S.Z9$k%   
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。 M[z)6 .  
我们来写个简单的。 ,^gyH \  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R|f~>JUF  
对于函数对象类的版本: qim 'dp:  
7T"XPV|W6  
template < typename Func > rU;RGz6}  
struct functor_trait R(-<BtM!-  
  { }BiiE%a  
typedef typename Func::result_type result_type; $2<d<Um~z  
} ; ^/5XZ} *  
对于无参数函数的版本: #/NS&_Ge0s  
,jC3Fcly  
template < typename Ret > McoK@q ;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~GuMlV8  
  { 8)kLV_+%  
typedef Ret result_type; xil[#W]7Ge  
} ; 9}c8Xt^&  
对于单参数函数的版本: XxDaz1  
_:+ KMR  
template < typename Ret, typename V1 > ;SwMu@tg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -QyhwG =  
  { CiR%Ujf  
typedef Ret result_type; U`o^mtW.  
} ; LGc&o]k  
对于双参数函数的版本: t6BHGX{o  
\`, [)`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bsd99-_(4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -!0_:m3  
  { kNT}dv]<  
typedef Ret result_type; W5^.-B,(K  
} ; ~+<olss_  
等等。。。 {V1Pp;A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n!6Z]\8~$  
'|7Woxl9  
template < typename Func > |7B!^ K  
struct func_return RUr=fEH  
  { 4lqH8l.  
template < typename T >  6l$L~>  
  struct result_1 lCF `*DM#  
  { `xiCm':  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \m=?xb8 f  
} ; Z_gC&7+  
.[u> V  
template < typename T1, typename T2 > g~BoFc.V2~  
  struct result_2 c8Q]!p+Yp  
  { cEe? *\G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *cTO7$\[  
} ; @$"L:1_  
} ; )HD`O~M>  
dq IlD!  
eZr&x~] -w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =<@\,xN>C  
w#N?l!5  
template < typename Func, typename aPicker > -o+74=E8[?  
class binder_1 =pA IvU  
  { ^E6d`2w-  
Func fn; 'a^{=+  
aPicker pk; pG^}Xf2a  
public : >K# ,cxY  
O)kg B rB  
template < typename T > !;6Jng%  
  struct result_1 "xAWG$b  
  { w[_x(Ojq;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =SD\Q!fA  
} ; \<vNVz7.D  
fbFX4?-  
template < typename T1, typename T2 > Qp2I[Ioz3  
  struct result_2 9_fePS|Z4  
  { zq1mmFIO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hh~n#7w~IR  
} ; FuX 8v  
dY" }\v6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +%N KQ'49I  
=e><z9hY  
template < typename T > AM} brO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *?yJkJ"  
  { .$", *d  
  return fn(pk(t)); x'Pi5NRE  
} JaWv]@9*  
template < typename T1, typename T2 > M}0eu(_|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M,3wmW&d6  
  { FFEfp.T1M  
  return fn(pk(t1, t2)); hNXBVIL<&  
}  ==/n(LBD  
} ; $jI>[%  
TP1S[`nR  
8u2+tB  
一目了然不是么?  n i  
最后实现bind aFY_:.o2k`  
kC$&:\Rh  
u)Q;8$`  
template < typename Func, typename aPicker > /,5Z-Z*wq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bg?"ILpk  
  { I\\QS.2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FVF-:C  
} 8*g ^o\M  
E)ugLluL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]WJfgN4  
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。 IfDx@?OB  
4c~>ci,N?(  
十一. phoenix Bn]K+h\E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7:h!Wj -a]  
,J mbqOV?!  
for_each(v.begin(), v.end(), `-B+JQmen  
( ,pq{& A  
do_ R*1kR|*_)  
[ *jzLFuWIG  
  cout << _1 <<   " , " "`A:(<x  
] !c<wS Q,  
.while_( -- _1), =He. fEy  
cout << var( " \n " ) pz_e=xr  
) <Y'>F!?#  
); (I{ $kB"p  
SQE[m9v  
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: ,6<"  
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 7s'- +~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $e\N+~KNCy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %@ mGK8  
i(2y:U3[@  
Z\>, ),O  
template < typename Cond, typename Actor > HTz+K6&  
class do_while c\cZ]RZ  
  { MM{_Ur7Q  
Cond cd; $2z _{@Z  
Actor act; X`zC ^z}  
public : eukA[nO7G  
template < typename T >  eIPG#A  
  struct result_1 PfW|77  
  { S+x_c4 T  
  typedef int result_type; <o:@dS  
} ; 0?Yz]+{C  
E\2Ml@J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8{&["?  
Sn3:x5H,l  
template < typename T > `?s.\Dh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }GHxG9!z  
  { US?Rr  
  do ~el-*=<m  
    { 8zQfY^/{M  
  act(t); xc'vS>&  
  } 1 H4fJ3-  
  while (cd(t)); y@vj;3:  
  return   0 ; 2%rLoL$Y2+  
} j033%p+Xc  
} ; p{;i& HNdp  
+p:Y=>bTj  
eE:&qy^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LhJa)jFQ  
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。 z YDK $  
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。 eS!C3xC;J]  
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。 "/%89 HMD  
下面就是产生这个functor的类: ^nDal':*  
6`nR5fh  
 #ch  
template < typename Actor > }HZ{(?  
class do_while_actor /Ic[N&  
  { OHp5z? z  
Actor act; R"6;NPeo  
public : 2z2`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |w)5;uQ&\  
E)YVfM  
template < typename Cond > !G=>ve  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |KG&HN fP-  
} ; IS_Su;w>4  
`6w#8}  
(6xDu.u?A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [e"RTTRfZ  
最后,是那个do_  mIc:2.q^  
z-u?s`k**  
Up?=m^  
class do_while_invoker CB}BQd  
  { ;El <%{(  
public : H7IW"UkBR  
template < typename Actor > {sc[RRN~C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a1x7~)z>zi  
  { Z[IM<S9lz  
  return do_while_actor < Actor > (act); e6P[c=m #  
} |XcH]7Ai"  
} do_; l)@:T|)c  
O*7i } \{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IcoowZZ   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >A jCl  
最后来说说怎么处理break和continue ~$aTM_4  
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。 n9}RW;N+u  
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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