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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B$q5/L$}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +Lr`-</VF  
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, tH vP0RxM  
)*}?EI4.  
@]]\r.DG  
V2yX;u  
  class filler G[d]t$f=  
  { T7Y+ WfYh  
public : $|@-u0sv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V\c`O  
} ; IUG}Q7w5  
X2 <fS~m  
;+3@S`2r  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /*6[Itm_h  
do.XMdit  
|*~SR.[`  
Ln4Dq[M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kK&AK2  
5o^\jTEl^  
i\>?b)a>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^= kr`5  
'~{kR=+  
V_4=0(  
MHCwjo"  
二. 战前分析 }?CKE<#%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 R_80J=%0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 dA#'HMh@  
Nc^:v/(P  
}+:X=@Z@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lu71Qdu09  
  /* --------------------------------------------- */ *y~~~ 'J/  
vector < int *> vp( 10 ); e\ZV^h}TQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (2 P&@!|  
/* --------------------------------------------- */ QNZ#SG8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bz`rSp8h  
/* --------------------------------------------- */ (s51GRC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :c:}_t{%  
  /* --------------------------------------------- */  bIuOB|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |/u,6`  
/* --------------------------------------------- */ 5^{2 g^jH6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Sq`Zuu9t  
!W b Q9o  
6anH#=(  
"JgwL_2  
看了之后,我们可以思考一些问题: _Q*,~ z~  
1._1, _2是什么? @><8YN^)%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7Xh ;dJAF3  
2._1 = 1是在做什么? +~xzgaL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,y)V5 c1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 T|--ZRYn  
F~GIfJU  
AI$\wp#aw  
三. 动工 `{ \)Wuw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &<(&u`S  
'qoaMJxN`  
<I{Yyl^  
Rf!$n7& \  
template < typename T > mW3 IR3 b  
class assignment =)! ~t/  
  { "!#KQ''R  
T value; yi<H }&  
public : q^}iXE~  
assignment( const T & v) : value(v) {} k7nke^,|  
template < typename T2 > dFk$rr>q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #_'^oGz`  
} ; C5TC@w1*  
|4Os_*tRKU  
d-I&--"ju  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7\i> >  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment DNRWE1P2bg  
o}L\b,])  
7! /+[G  
{afIr1j/m  
  class holder iG{xDj{CKv  
  { #a 4X*X.8c  
public : v|rBOv  
template < typename T > gS!zaD7Nr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QRdh2YH`  
  { P\$%p-G  
  return assignment < T > (t); X(;W Y^i!  
} <@>l9_=R  
} ; }4q1"iMlO  
qKI)*o062  
vSo,,~ F  
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: 3oApazH*  
dSE"G>l8  
  static holder _1; ._6Q "JAB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nCLEAe$W\=  
XrGP]k6.^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2zkO s:  
而不用手动写一个函数对象。 \| 'Yuh  
,a ":/ /[  
@h%Nn)QBq  
dTQW/kAHQ  
四. 问题分析 7J|nqr`>t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]4,eCT  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z7HM/<WY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PebyH"M(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~Vf A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w u0q.]  
Wfsd$kN6{  
五. 问题1:一致性 T:*l+<?  
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?| !{b4+!@p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }(9ZME<(  
` c"  
struct holder ^(Wu$\SA  
  { Pk`3sfz  
  // 7DWGYvv[  
  template < typename T > 8Q73h/3  
T &   operator ()( const T & r) const 9[:TWvd  
  { #1p\\Av  
  return (T & )r; 5p~hUP]tT  
} SnY{|  
} ; tcJN`N  
D/Py?<n-B  
这样的话assignment也必须相应改动: JD]uDuE  
`r&]Ydu:  
template < typename Left, typename Right > vywpX^KPv  
class assignment 1/J6<FVq  
  { j7J'd?l  
Left l; nPUD6<bF  
Right r; #cqI0ny?G  
public : b[~-b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /])P{"v$^  
template < typename T2 > ]&X}C{v)G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *rA]q' jM  
} ; &BN#"- J  
A5Lzd  
同时,holder的operator=也需要改动: 0@Z}.k30  
Yzw[.(jc}  
template < typename T > JgBC:t^\pV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EKEJ9Y+47H  
  { 'i4L.&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cVDcda|PE  
} $t0JfDd6Ky  
_7'5IA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _Sl3)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &mm!UJ  
QSOG(}w  
return l(rhs) = r; \q^:$iY~  
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。 ;?%_jB$P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4B)%I`  
#Sg"/Cc  
template < typename Tp > Yh; A)N p  
class constant_t R1(3c*0f  
  { E@4/<;eKK  
  const Tp t; .sD=k3d  
public : M[(pLYq:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $CZ'[`+  
template < typename T > \r"gqv)^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "egpc*|]  
  { ?/8V%PL~$  
  return t; w^N QLV S  
} G"h}6Za;DO  
} ; Nt/hF>"7  
S q{@4F}d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -_XTy!I  
下面就可以修改holder的operator=了 .AZwVP<  
gj I>tz}  
template < typename T > HEw&'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~ 7<M6F  
  { G=|~SYz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oXU b_/  
} L+}<gQJ(  
LL==2KNUo  
同时也要修改assignment的operator() ^!gq_x  
fElFyOo+  
template < typename T2 > nkf7Fq}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2+ywl}9  
现在代码看起来就很一致了。 ?hViOh$.  
lSc=c-iOv  
六. 问题2:链式操作 :aH5=@[!y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gFsqCx<q  
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。 Eihn%Esa  
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。 K D?b|y @  
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。 bP>Kx-%q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '.&Y)A6!  
D}Sww5ZmP  
template < typename T > /Q_ Dd  
struct result_1 ,e$6%R  
  { ij;P5OA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $m A2 AI  
} ; r-.>3J  
iu3L9UfL[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: uqLP$At  
hCS}  
template < typename T > y G3aF(  
struct   ref NpaS2q-d  
  { 5DVYHN9c|  
typedef T & reference; Hq!|r8@6  
} ; e['<.Yf+  
template < typename T > e~d=e3mBp  
struct   ref < T &> FRQ0t!b<M1  
  { P-3f51Q  
typedef T & reference; 9g>)7Ne  
} ; O1bW, n(  
cv G*p||  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =4l @A>  
5OzEY7K)  
template < typename T > 0^sY>N"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G]4Ca5;Z!N  
  { 1m#.f=u{R  
  return l(t) = r(t); {/H<_  
} }YVF fi~  
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。 gdA2u;q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wjD<"p;P  
S_/S2(V"  
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 IWq#W(yM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &N._}ts  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JWIY0iP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _OyQ:>M6P  
最后的布局是:  @O koT:  
                Add oLh ,F"nB  
              /   \ 8-B7_GoJ+B  
            Divide   5 ;o9ixmT<-o  
            /   \ 1^^8,.'  
          _1     3 v"W*@7<`S  
似乎一切都解决了?不。 "~^0  
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。 ir/uHN@  
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。 V~ORb1  
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: *=.~PR6W{  
}Sbk qd5  
template < typename Right > pCA`OP);=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /Pkz3(1  
Right & rt) const . ump? M  
  { ?5J#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  dC{dw^  
} _io'8X2K%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Uq$/Q7  
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。 q]I aRho  
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。 Dzf\m>H[  
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。 >%om[]0E  
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。 b%%r`j,'JE  
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? Cj<8r S4+  
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: UaF~[toX  
{MSE}|A\V  
template < class Action > 4P k%+l  
class picker : public Action ]i$0s  
  { t`+A;%=K]  
public : 6UuN-7z!"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t4[q :[1  
  // all the operator overloaded lz~^*\ F  
} ; %DYh<U4N  
"(7y% TFt:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 A*?PH`bY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )q-NE)  
Syy{ ^Ae}  
template < typename Right > rZJJ\ , |  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e ,/]]E/o  
  { ~TEn +  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .R)P |@z L  
} m^}|LB:5  
Cl<!S`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P:4"~ ]}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 dAx ? ,  
8qg%>ZU4d  
template < typename T >   struct picker_maker C$TU TS  
  { ou<3}g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :J]'c}  
} ; A}(]J!rc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  pE)NSZ  
  { Ee2P]4_d  
typedef picker < T > result; mi7?t/D1Z  
} ; 2c 0;P #ol  
5MaN {*)l  
下面总的结构就有了: 6/mz., g2  
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。 ,<t.Iz%  
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。 fq6Obh=A#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @6>Q&G Yqt  
至此链式操作完美实现。 gGL}FNH  
W_ `]7RO8  
BZ?3=S1*  
七. 问题3 .i RKuBM/  
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。 +ig%_QED[\  
>X$JeME3  
template < typename T1, typename T2 > 'NhQBk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E=ijt3  
  { | 6JKB'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p|t" 4HQ  
} _w4G|j$C  
@/.# /  
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: ["EXSptB  
TjTG+uQ  
template < typename T1, typename T2 > sip4,>,E  
struct result_2 G|rE\h 2w  
  { BqNeY<zB*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f47]gtB-  
} ; EVX3uC}{  
ju{Y6XJ)  
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? ?n `m  
这个差事就留给了holder自己。 ?[Lk]A&"L2  
    GpeW<% \P  
hT X[W%K  
template < int Order > pY"WW0p"C  
class holder; -<s Gu9  
template <> <#C,66k  
class holder < 1 > ][$I~ nRf  
  { ~i5YqH0  
public : 6e+'Y"v  
template < typename T > 1l$Ei,9  
  struct result_1 >9&31wA_  
  { u[b |QR=5  
  typedef T & result; e Wux  
} ; ^~YT<cJ1h  
template < typename T1, typename T2 > smf"F\W s  
  struct result_2 (?r,pAc:  
  { SV>tw`2  
  typedef T1 & result; yDafNH  
} ; A9MM^j V8  
template < typename T > *H QcI-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u1%URen[x  
  { ^9[Q;=R  
  return (T & )r; eIkKsgr>  
} UucI>E3?P{  
template < typename T1, typename T2 > X/~uF 9a'<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b"h'7C/  
  { W "'6 M=*  
  return (T1 & )r1; $y8-JR~  
} 1D*=ZkA)  
} ; t5-O-AI[b{  
B}iEhWO6  
template <> h 3CA,$HJ  
class holder < 2 > 8z#Qp(he  
  { F^u12R)  
public : >NKJ@4Y  
template < typename T > x s{pGQ6Q  
  struct result_1 f jx`|MJ  
  { nqyD>>  
  typedef T & result; _? gCOr  
} ; j,k3]bP  
template < typename T1, typename T2 > h !^= c  
  struct result_2 8q[; 0  
  { g_Z tDxz  
  typedef T2 & result; L.HeBeO  
} ; puC91  
template < typename T > ;,&cWz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3v8LzS3@  
  { MET9rT  
  return (T & )r; YMX9Z||  
} e}UQN:1  
template < typename T1, typename T2 > RuPnWx!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .Kb3VNgwvm  
  { HuevDy4  
  return (T2 & )r2; `L'g<VK;  
} RxP H[7oZ  
} ; yix[zfQt0  
BX >L7n  
sey,J5?  
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> >。 \vA*dQ-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hYW9a`Ht/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }|DspO  
1t  R^  
return l(i, j) = r(i, j); !"L.gu-'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m{/7)2.  
C-&ymJC|  
  return ( int & )i; f<YYo  
  return ( int & )j; OIcXelS:@k  
最后执行i = j; <3;p>4gN  
可见,参数被正确的选择了。 n Nt28n@  
VXeO}>2S  
QUrPV[JQ  
>+2&7u  
9kL,69d2  
八. 中期总结 bv+u7B6,  
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: k#].nQG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QZzamT)"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _ \D %  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w*qj0:i5as  
=XP[3~  
kBo:)Vej4  
[X(4( 1i  
x)PW4{3qR  
\9?[|m z  
九. 简化 5n@YNaoIb  
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。 8dczC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]\(8d[ 4  
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: s4|\cY`b-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7r:h_r-  
  +-*/&|^等 '~[8>Q>  
2. 返回引用。 5J5?cs-!  
  =,各种复合赋值等 w#"\*SKK  
3. 返回固定类型。 ^tB 1Nu %  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #Bd]M#J17a  
4. 原样返回。 bZnOX*y]  
  operator, 6D;N.wDZ  
5. 返回解引用的类型。 SVCh!/qe\  
  operator*(单目) MGg(d  
6. 返回地址。 ]fyfL|(;  
  operator&(单目) V1aP_G-:  
7. 下表访问返回类型。 hOj{y2sc  
  operator[] @62T:Vl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '}.Yf_  
  operator<<和operator>> 5ya9VZ5#  
fkV@3sj  
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。 gaF6 j!p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o<G 9t6~  
4EB\R"rWXf  
template < typename Left > jI-a+LnEm  
struct value_return ?.~1%l!  
  { 7N$2N!I(  
template < typename T > \-\>JPO~<  
  struct result_1 Ew8@{X y  
  { .~]|gg~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]eL# bJ  
} ; fUT[tkb/!  
?UXF z'  
template < typename T1, typename T2 > ":!$Jnj,  
  struct result_2 :#rP$LSYC  
  { ZEqW*piI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]M?i:A$B  
} ; yM_/_V|G  
} ; A}9Z%U  
f}:C~L!  
a'J0}j!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +-izC%G  
LF dvz0  
下面我们来剥离functor中的operator() <L}@p8Lq  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  ? wS}'  
:j\7</uu  
return l(t) op r(t) &jqaW 2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )x.%PUA  
return op l(t) iU)I"#\l'k  
return op l(t1, t2) t~Q 9} +  
return l(t) op r.C6` a  
return l(t1, t2) op +3v)@18B1  
return l(t)[r(t)] iN;Pg _Kq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xGd60"w2  
RT[p!xL  
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: cx\"r  
单目: return f(l(t), r(t)); .;? Bni  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {U5sRM|I  
双目: return f(l(t)); A  6(`  
return f(l(t1, t2)); e" v%m 'G  
下面就是f的实现,以operator/为例 i5e10@Q{  
 o E+'@  
struct meta_divide q<YM,%mgj  
  { B%F]K<  
template < typename T1, typename T2 > L}Z.FqJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *$Q>Om]  
  { iq&3S0  
  return t1 / t2; ipSMmpB  
} wuqe{?  
} ; (NJ{>@&  
LlTD =tJ0  
这个工作可以让宏来做: EGu%;[  
BA;r%?MRL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M 8},RR@{  
template < typename T1, typename T2 > \ MO`Y&<g~A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T.bFB+'E|  
以后可以直接用 rOJ>lPs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]H1mj#EWU  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #xI g(nG  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) yD9enYM  
Liqo)m  
bt}8ymcG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {##G.n\~  
v?8WQNy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c`O~I<(Pm  
class unary_op : public Rettype {oQs*`=l>  
  { 8}QM~&&.  
    Left l; sW>%mnx  
public : pc`P;Eui  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /}:{(Go  
!(d] f0  
template < typename T > >y%H2][  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g~U( w  
      { {yn,u)@r9S  
      return FuncType::execute(l(t)); , ZsZzZ#  
    } yF)o_OA[uR  
j\}.GM'8  
    template < typename T1, typename T2 > Y\ [|k-6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Aztrq  
      { F^dJ{<yX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2BccE  
    } WK%cbFq(  
} ; XYcZ;Z9:  
;dIk$_FN  
g]~vZj  
同样还可以申明一个binary_op v({O*OR  
@-@Coy 4Tt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t3L>@NWG  
class binary_op : public Rettype {vu\qXmMv  
  { oO2DPcK  
    Left l; -H?c4? 5  
Right r; ;&d#)&O"e  
public : \/Y(m4<P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nd(,oXa~  
Wa;N(zw0h  
template < typename T > O8;/oL4 U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9o@3$  
      { V,r~%p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W;u.@I&  
    } \Ec<ch[)c  
sI,cX#h&Y  
    template < typename T1, typename T2 > wNa5qp 0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =!TUf/O-  
      { L>Y+}]~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C[FHqo9M?H  
    } Ym'h vK  
} ; 8h] TI_  
f&-`+V}U  
1]xmOx[mb  
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 n_kwtWX(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \8CCa(H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >}SEU-7&\  
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。 GcO2oq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `KQx#c>'  
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。。。 jg$qp%7i%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Dk  `&tr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ejk;(rxI  
下面是修改过的unary_op /&gg].&2?  
^O}a,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =2!p>>t,d;  
class unary_op }Rh\JDiQ  
  { z5@XFaQ  
Left l; D]~K-[V?l  
  rWht},-|1  
public : a`wjZ"}'[  
CW1l;uwtU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x`6MAZ  
p?gm=b#  
template < typename T > #A)V  
  struct result_1 J|W E&5'  
  { !5,C"r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~RR!~q  
} ; ':.Hz]]/A  
:1+Aj (  
template < typename T1, typename T2 > @.;+WQE  
  struct result_2 {!Qu(%  
  { ^4sfVpD2!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fD!c t;UK  
} ; G)vNMl  
c7mKE`  
template < typename T1, typename T2 > lY,^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B.N#9u-vW  
  { z:Am1B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~"+"6zg  
} /,G `V  
TPp]UG  
template < typename T > M+ [ho]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~kW?]/$h  
  { +tPBm{|  
  return OpClass::execute(lt(t)); %`]+sg[i  
} qzW3MlD  
7(@xk_Pl  
} ; yTZev|ej@  
D!`;vZ\>  
,X!6|l8  
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 Q}#Je.;  
好啦,现在才真正完美了。 |=;hQ2HyF  
现在在picker里面就可以这么添加了: PVb[E03  
0F[ f%2j  
template < typename Right > sq$v6x sl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DI\=udN  
  { 3)G~ud  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wfo,r 7  
} Xs2}n^#i  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 oSCaP,P  
)oIh?-WL  
v3r3$(Hr  
?V6,>e_+  
`n&:\Ib  
十. bind 1Q@]b_"Xh  
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。 .UP h  
先来分析一下一段例子 aAjl 58  
.`Rt   
z+MH co"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lu.]R>w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +a5F:3$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O`Tz^Q /D  
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。 8c5YX  
我们来写个简单的。 ]}3s/NJi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \_Bj"K  
对于函数对象类的版本: P j   
]BO:*&O  
template < typename Func > RU)(|;  
struct functor_trait wn"}<ka  
  { "BQnP9  
typedef typename Func::result_type result_type; nCYkUDnZ  
} ; C8m9H8Qm  
对于无参数函数的版本: b,'O|s]"Sc  
01A{\O1$j  
template < typename Ret > ` -_!%m/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8w5}9}xF  
  { X%yG{\6:  
typedef Ret result_type; x;~:p;]J2F  
} ; U WT%0t_T  
对于单参数函数的版本: o]1BWwtY&  
a7g;8t-&   
template < typename Ret, typename V1 > $INB_/R E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9nR\7!_  
  { ;wwc;wQ'  
typedef Ret result_type; /p !A:8  
} ; GRcPzneiz  
对于双参数函数的版本: 1_+ h"LE  
?tLApy^`?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c_>Gl8J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U}w'/:H  
  { .\ Ijq!  
typedef Ret result_type; =UKxf  
} ; _[HZ[9c!  
等等。。。 L-|l$Ti"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @:>]jp}uq  
JI>Y?1i0O  
template < typename Func > n\+ c3  
struct func_return afrF%!  
  { `;85Mo:qJ  
template < typename T > ]$/oSa/  
  struct result_1 Mq\=pxC@  
  { T]tP!a;K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +p%3pnj:K  
} ; syw1Z*WK  
b6-N2F1Fs  
template < typename T1, typename T2 > L;3%8F\-.  
  struct result_2 AYn65Ly  
  { Fx^wV^q3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9L>?N:%5  
} ; :;_ khno  
} ; 9tHK_),9  
~$y"Ldrp  
AQ)gj$ m3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6=f)3!=  
=+iY<~8  
template < typename Func, typename aPicker > qPPe)IM'Sc  
class binder_1 =mYf] PIX  
  { xSudDhRP  
Func fn; Xl4}S"a  
aPicker pk; cKVFykwM  
public : owIpn=8|Q  
fOi Rstci  
template < typename T > ]?}>D?5  
  struct result_1 VlV X  
  { h%EeU 3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xX&B&"]5  
} ; Jj=qC{]  
KZ5%q.  
template < typename T1, typename T2 > }PI:O%N;  
  struct result_2  I0mp[6  
  { 8"&!3_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m}l);P^  
} ; <H^jbK  
GlJ[rD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^("b~-cJ  
&@lfr623  
template < typename T > \WiCI:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZXx1S?u  
  { uZl d9u  
  return fn(pk(t)); Q+Bl1xl  
} 'APx  
template < typename T1, typename T2 > /#00'(oD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I~6) Gk&  
  { CQ2vFg3+o  
  return fn(pk(t1, t2)); RZHfT0*jL  
} {.LJ(|(Mz  
} ; RL}?.'!  
OJm ]gb7  
@\?HlGWEf  
一目了然不是么? m.+h@  
最后实现bind {8.Zb NEJ  
>J;TtNE:  
z@ `o(gh  
template < typename Func, typename aPicker > ^os_j39N9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {dF@Vg_n  
  { L-Q8iFW'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #z P-, 2!r  
} @V 'HX  
$+80V{J#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7{<v$g$  
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。 0)|Z 7c&  
H8YwMhE7  
十一. phoenix RL` jaS?V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y7+@ v'  
5M=U*BI  
for_each(v.begin(), v.end(), DQ8/]Z{H  
( @@H/q  
do_ x+Yo#u22  
[ y hKH} kR  
  cout << _1 <<   " , " uUjjAGZ  
] ?;RY/[IX6  
.while_( -- _1), uqcG3Pi  
cout << var( " \n " ) &MH8~LSb  
) O\Huj=  
); J=-z~\f56  
;87PP7~  
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: dy+A$)gY<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {]6-,/3UR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -Mr_Ao`E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B=OzP+  
WD%(RC"Q  
DCp8rvUI  
template < typename Cond, typename Actor > P6_Hz!vE  
class do_while e[iv"|+  
  { y^H5iB[SPL  
Cond cd; ;?{^LiD+F  
Actor act; N7s0Ua'-v  
public : Gbhw7 (&  
template < typename T > -;gQy[U  
  struct result_1 '=;e# C`<{  
  { `i.fm1I]  
  typedef int result_type; W_@ b. 1  
} ; @A6iY  
s={>{,E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KH,f'`  
w!"A$+~  
template < typename T > _jX,1+M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `LoRudf_`  
  { *w;?&)8%  
  do f2c <-}wR  
    { .QP`Qn6(P  
  act(t); fBh"  
  } h 8$.mQr  
  while (cd(t)); 8`L]<Dm  
  return   0 ; %1TKgNf  
} 3m& r?xZs  
} ; fYuSfB+<  
8Ze> hEG  
c(1tOQk.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7KiraKb|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 N/F_,>E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _ uOi:Ti  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 N?m)u,6-l  
下面就是产生这个functor的类: 9X*Z\-  
kLzjK]4*  
xp1/@Pw?  
template < typename Actor > te[uAJ1 N  
class do_while_actor O^\:J 2I(  
  { <N<0?GQ  
Actor act; W!HjO;  
public : (ORbhjl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EPW4 h/I  
hRXnig{;3  
template < typename Cond >  @N '_qu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z4G%Ve[  
} ; 1^^{;R7N  
jS]Saqd  
Xj]9/?B?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zsapu1HoL\  
最后,是那个do_ lrc%GU):  
k% \;$u=%  
:sw5@JdJ  
class do_while_invoker D?y-Y  
  { wxB HlgK4z  
public : s:'>G;p  
template < typename Actor > >&HW6 c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8L:AmpQdpA  
  { mKtMI!FR  
  return do_while_actor < Actor > (act); U;3t{~Ym  
} }o]}R#|  
} do_; A)~ oD_ooQ  
;F1y!h67<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xpp nBnu$7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +8ib928E  
最后来说说怎么处理break和continue $G <r2lPy  
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。 [<i3l'V/[  
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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