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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ui "3ak+F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0x11 vr!  
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, j}BHj.YuP  
{ F'Kk\f%:  
?\U!huu  
yJsH=5A  
  class filler &f>eQ S=(  
  { l{:a1^[>y  
public : j7MO'RX`&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Xt{*N-v\  
} ; 3;7q`  
dLvJh#`o  
< AI;6/  
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: f`8OM}un&  
' JdkUhq1V  
WKr X,GF  
rZojY}dWJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6cdMS[_SD(  
?sBh=Ds  
B/J>9||g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hH->%*  
>tG+?Y'{  
ckjrk  
,;<RW]r-P  
二. 战前分析 sBK <zR  
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。 7 uMd ZpD  
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 YB)3X[R+0  
E15vq6DKF  
~gI{\iNF/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RGIoI ]_  
  /* --------------------------------------------- */ BPqGJ7@  
vector < int *> vp( 10 ); [U8$HQ+x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1z*kc)=JF8  
/* --------------------------------------------- */ b?Pj< tA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -h-oMqgu(  
/* --------------------------------------------- */ sVoW =4V8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  :Pq.,s  
  /* --------------------------------------------- */ `W `0Fwu9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q<6P. PTya  
/* --------------------------------------------- */ ?X9]HlH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EPX8Wwf  
H@l}[hkP  
F_ 7H!F  
8ga_pNe  
看了之后,我们可以思考一些问题: xM s]Hs  
1._1, _2是什么? /u`3VOn  
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。 TFR( 4W  
2._1 = 1是在做什么? 9Bdt(}0A  
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。 r]P,9  
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。 $ P: O/O=>  
|<`.fOxJP  
Aaw(Ed  
三. 动工 bm}6{28R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `7+j0kV)  
9 L?;FY)_  
tZ2K$!/B  
2 ?|gnbE:  
template < typename T > td{O}\s7D  
class assignment ~%#mK:+  
  { | A:@ &|  
T value; _7kM]">j  
public : .wK1El{bf  
assignment( const T & v) : value(v) {} rS*$rQCr=  
template < typename T2 > [m'CR 4(|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2.Yi( r  
} ; [U\(G  
p" `%  
d"~(T:=r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rrs"N3!aT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w7-WUvxl  
kw,$NK'  
JmOW~W  
N;HIsOT}t  
  class holder fT Y/4(  
  { !q4x~G0d  
public : % do1i W  
template < typename T > h4fLl3%H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pKJK9@Ad  
  { LD(C\  
  return assignment < T > (t); DFe;4BdC  
} TSL9ax4j  
} ; Psa@@'w  
znZ7*S >6\  
Di=9mHC  
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: ~fzuwz  
dl l%4Sd  
  static holder _1; {<w +3Va  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BH@b1}  
TSo:7&|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (E($3t8  
而不用手动写一个函数对象。 tkuc/Z/@  
Xt,X_o2m|]  
#Ogt(5Sd  
|$hgT K[L  
四. 问题分析 Erb Sl  
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。 ,#'7)M D8  
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。 ;RN8\re  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m-1?\bs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ua 8m;>R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FUeq \Wuo  
*+lsZ8'^C  
五. 问题1:一致性 lr('k`KOQ  
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?| LxJ6M/".  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O|v (5 8A  
J(h3]J/Yw  
struct holder Q e1oT)  
  { #Ws 53mT  
  // 6E9N(kFYs  
  template < typename T > 5M?mYNQR/H  
T &   operator ()( const T & r) const A['uD<4b  
  { ,9ml>ji`=  
  return (T & )r; 73DlRt *  
} 8?jxDW a  
} ; bY#;E;'7  
_|n=cC4Qu  
这样的话assignment也必须相应改动: \3{3ly~L  
c<qe[iyt/  
template < typename Left, typename Right > q#1X[A()  
class assignment RR>G]#k  
  { 4nX(:K}>  
Left l; %"7WXOv&z  
Right r; n@B{vyy  
public : qw:9zYG}qW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rB]W,8~%  
template < typename T2 > *Wyl2op6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0#|7U_n  
} ; t*+! n.p  
 t.3 \/  
同时,holder的operator=也需要改动: 0K3Hf^>m  
3@X7YgILU  
template < typename T > [V< 1_zqt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5~\Kj#PBx  
  { ]Ti$ztJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cS~!8`Fwy  
} 1*R_"#  
1=TSJ2{ 9  
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。 E\e]K !  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =jIxI,  
_'*DT=H'U  
return l(rhs) = r; 2oNV=b[  
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。 u 2lX d'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +#v4B?NR  
7t4v~'h;5e  
template < typename Tp > w~v<v&  
class constant_t ggCr-  
  { T <A   
  const Tp t; ^_w*XV  
public : j6X LyeG7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j:?N!*r=  
template < typename T > fu>Qi)@6a1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fg@ ACv'@  
  { X\G)81Q.S  
  return t;  wF;B@  
} Z}f^qc+  
} ; XIN5a~[z*  
Dh8(HiXf:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -M`D >  
下面就可以修改holder的operator=了 XWF7#xM  
Rkr^Z?/GH  
template < typename T > oQBiPN+v.3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1,u{&%yL"w  
  { D5[VK `4Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n `#+L~X  
} G"fdu(.@  
W%zmD Hk~  
同时也要修改assignment的operator() [0{wA9g  
fB[\("+  
template < typename T2 > s;>VeD)*)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :xN8R^(  
现在代码看起来就很一致了。 6BPAux.]  
Cji#?!Ra?  
六. 问题2:链式操作 R8{e&n PE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b60[({A\s&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <"NyC?b+G  
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。 _s@bz|yqw  
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。 (l;C%O7*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 09x+Tko9;*  
\vs%U}IrO  
template < typename T > !SN WB  
struct result_1 u mqKFM$  
  { wjg}[R@!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V4oak!}?  
} ; d.b?! kn  
dWIZ37w+D  
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: |3"NwM>  
$OT}`Te~  
template < typename T > /9TL&_A-T  
struct   ref iZu:uMoc  
  { lSs^A@s  
typedef T & reference; 8q{1E];:q  
} ; ]#M/$?!]g2  
template < typename T > J,`_,T  
struct   ref < T &> F42TKPN^uu  
  { ^VC7C~NZ!M  
typedef T & reference; Flne=ij6g  
} ; uJm#{[  
1uY3[Z9S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &KOO&,  
Wu]/(F  
template < typename T > y 2cL2c$BT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u& AQl.u  
  { `J]<_0kX}%  
  return l(t) = r(t); qU}lGf!dVn  
} hQP6@KIe)  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,?t}NZY&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1riBvBT  
;4R =eI  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 HUD7{6}4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mC% %)F'Zf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;*"!:GR%h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ''%;EW>  
最后的布局是: #efqG=q  
                Add %h3L  
              /   \ jaL$LJV  
            Divide   5 X9z:D>   
            /   \ @yCW8]  
          _1     3 P7cge  
似乎一切都解决了?不。 ;!^ +N  
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。 ./'; P <)  
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。 - a   
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: CL EpB2_  
)#)nBM2\  
template < typename Right > P}+2>EU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Bmi:2} j  
Right & rt) const JgxE|#*7U  
  { L,yA<yrC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $hyqYp"/;  
} uT'-B7N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3j]UEA^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Kp$_0  
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。 D9e+  
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。 :h^O{"au^  
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。 [vZfH!vLP  
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? 0~(\lkh*!9  
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: 9"[!EKW  
wxH (&CB-{  
template < class Action > -B<O_*wOj  
class picker : public Action `WraOsoY  
  { >cBGw'S  
public : kQqBHA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2Px$0&VN  
  // all the operator overloaded Y] D7i?3N  
} ; 3D]2$a_d  
Mp]yKl  
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。 4jDs0Hn"  
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: uWJ#+XK.  
N8Rm})  
template < typename Right > L*kh?PS;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1}i&HIr!b  
  { ; ,Of\Efc|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5HWwl.D  
} fF8a 1XV  
?7fQ1/emhO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <O <'1uO,  
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。 6ctHL<^  
a7XXhsZ  
template < typename T >   struct picker_maker Xtu:  
  { _)HD4,`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B"pFJ"XR  
} ; I}6DoLbV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |V5$'/Y  
  { Qx6,>'Qk'  
typedef picker < T > result; /}h71V!  
} ; GI0x>Z+  
oG4w8+N  
下面总的结构就有了: A^}i^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R@)'Bs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 hj[+d%YZY"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Oz4,Y+[#  
至此链式操作完美实现。 B[) [fE  
mB{&7Rb0  
*" |VNnB  
七. 问题3 Q0 uP8I}n  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5Z4(J?n  
icKg7-$N  
template < typename T1, typename T2 >  ~ LJ>WA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o(Ua",|  
  { 2<46jJYL'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >!HfH(is\  
} 3s+<    
U}A|]vi@  
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: 0%GqCg  
Sleu#]-  
template < typename T1, typename T2 > *G2)@0 {  
struct result_2 (>!]A6^L~  
  { BR&Qw'O%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jc%{a*n"vr  
} ; :Y}Y&mA4  
|.Y@^z;P3  
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? I,CAFq  
这个差事就留给了holder自己。 AF9[2AH=Y  
    Mp^OL7p^^  
 #{)r*"%  
template < int Order > !I~C\$^U  
class holder; 0Y38 T)k  
template <> F #!@}K8  
class holder < 1 > gL[1wM%?  
  { XEvGhy#  
public : ;Sx'O  
template < typename T > Dr8WV \4@  
  struct result_1 v -|P_O&z  
  { %-1BA *J`|  
  typedef T & result; t?du+:  
} ; S|RpA'n  
template < typename T1, typename T2 > 0i5T] )r  
  struct result_2 a=:{{\1o  
  { A;kw}!  
  typedef T1 & result; >m2<Nl}  
} ; 3$96+A^M*  
template < typename T > )JY_eG&2Dx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^hl]s?"3  
  { g|v1qfK  
  return (T & )r; !TV_dKa  
} ^.Ih,@N6  
template < typename T1, typename T2 > %ojR?=ON  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -$L],q_S^  
  { |5<& r]xN  
  return (T1 & )r1; =x='<{jtgW  
} 'Ec:l(2Ec  
} ; @~!-a s7  
6`s%%v  
template <> v3hQv)j)  
class holder < 2 > </+%R"`  
  { !%Hl#Pv}  
public : (A]m=  
template < typename T > k+7M|t.?4  
  struct result_1 ;mo\ yW1  
  { Wd^F%)(  
  typedef T & result; Bah.\ZsYQP  
} ;  ^ :  
template < typename T1, typename T2 > [U3D`V$xD  
  struct result_2 #iR yjD  
  { @o3R`ZgC]\  
  typedef T2 & result; c:@OX[##  
} ; ]9KQP-p'  
template < typename T > cAKoPU>U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /BjGAa(  
  { w.T=Lzp  
  return (T & )r; .j:.WnW  
} ^M"=A}h  
template < typename T1, typename T2 > },Y; (n'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (IWix){  
  { FVC2XxP  
  return (T2 & )r2; <*r<+S   
} }n2-*{)x  
} ; aaqd:N)  
O{i_?V_  
QGbD=c7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {xBjEhQm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  Z$#ZYD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g+KzlS[6  
m`yn9(1Y[  
return l(i, j) = r(i, j); 5|~r{w)9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CyK$XDHa  
w /W Cj4`  
  return ( int & )i; fN"oa>X  
  return ( int & )j; A9qO2kq7_  
最后执行i = j; Y)4Nydq  
可见,参数被正确的选择了。 ELgae1  
*a4b`HRT  
-t~B@%  
![P(B0Ct/  
~0^,L3M  
八. 中期总结 Hdq/E>u  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U@v8H!p^i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y?vm%t`K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Fzld0p9=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dE}b8|</  
Y="&|c=w#L  
fD#&:)  
:oj) eS[Y  
5#9Wd9LP  
&zh+:TRm  
九. 简化 M9 2~iM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 J! 6z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @Y&9S)xcE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: pv m'pu78  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aWsKJo>j[#  
  +-*/&|^等 X+gz+V/  
2. 返回引用。  4Jk}/_  
  =,各种复合赋值等 +/>YH-P=  
3. 返回固定类型。 4gv XJK-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \2<yZCn  
4. 原样返回。 mN'9|`>V>  
  operator, HsgTHe  
5. 返回解引用的类型。 ^9*|_\3N  
  operator*(单目) UQf>5g  
6. 返回地址。 QV H'06 "{  
  operator&(单目) *UL|{_)c  
7. 下表访问返回类型。 ^qus `6  
  operator[] CMG`'gT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r4NT`&`g?  
  operator<<和operator>> +@],$=aE?  
&9lc\Y4PY  
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。 @H# kvYWmn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4Ig{#}<  
@x F8' [<  
template < typename Left > K7O? {/  
struct value_return -R$FJb Id  
  { ah Xq{>  
template < typename T > ][5p.owJse  
  struct result_1 Ah>krE0t  
  { 4^NHf|UJH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "0 PN  
} ; W &wDH  
7}1Kafs  
template < typename T1, typename T2 > +heS\I_Mp  
  struct result_2 ])wMUJWg2  
  { ' bw,K*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wY ;8UN  
} ; *T2&$W|_a  
} ; yg[;  
x>9EVa)  
+$= Wms-z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OYtus7q<  
WZ6{(`;#m  
下面我们来剥离functor中的operator() o>A%}YU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =+-.5M  
KZ}4<{3  
return l(t) op r(t) >)A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !6/IKh`J  
return op l(t) %^%-h}1  
return op l(t1, t2) g+/U^JIc4l  
return l(t) op 3N%Ev o  
return l(t1, t2) op =i5:*J  
return l(t)[r(t)] UuqnL{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8kc'|F\  
rH:X/i;D  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: p;t!"I:`?  
单目: return f(l(t), r(t)); 'sQO0611S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l/UG+7  
双目: return f(l(t)); e(\S,@VN2  
return f(l(t1, t2)); qf=[*ZY  
下面就是f的实现,以operator/为例 pVa|o&,  
+\Mm (Nd  
struct meta_divide fh)`kZDk  
  { ;_\  
template < typename T1, typename T2 > U1|4vd9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  ~0'l,  
  { IIn\{*|mW  
  return t1 / t2; ?jm2|:  
} 8oH54bFp  
} ; 3 <lhoD  
k Z[yv  
这个工作可以让宏来做: Ng39D#_)  
f EiEfu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0S7Isk2W  
template < typename T1, typename T2 > \ +,^M{^%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :*+BBC  
以后可以直接用 .F3LA6se  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zPkPC}f(O  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 f vM3.P  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j<P%Uy+  
*!Y3N<>!  
,k!f`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1V3J:W#;  
q.QYn.CBZz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L"IHyUW  
class unary_op : public Rettype HPdwx V  
  { 'htA! KHF  
    Left l; &&S4x  
public : eRy'N|'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YY<?w  
^k<$N  
template < typename T > RWQW/Gw x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Q<ExfJm  
      { QGj5\{E_  
      return FuncType::execute(l(t)); mT~>4xi0  
    } 5nq-b@?L  
UnF4RF:A2&  
    template < typename T1, typename T2 > 8Xzx ;-&4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y" -{6{3  
      { 7[1 R}G V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3}1+"? s  
    } >qvD3 9w  
} ; jeFl+K'1  
]b| @<E7Y  
BvR3Oi@Wc  
同样还可以申明一个binary_op ~2}ICU5  
[:S F(*}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oP75|p  
class binary_op : public Rettype L [M8[~Hy  
  { {$:13AnK   
    Left l; "FIx^  
Right r;  Ph{+uI  
public : D?F5o^e"h<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2`U&,,-Mf  
V\hct$ 7Vm  
template < typename T > j5GZ;d?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M%^laf  
      { 7uNI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); be#"517  
    } ^!Jm/-  
(UT*T  
    template < typename T1, typename T2 > .T-p]9*p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GnaV I  
      { 8N_rJ)f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cGp 6yf  
    } "a{f? .X.  
} ; becQ5w/~  
:P"Gym  
rO%+)M$A  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 G_mu7w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FRk_xxe"K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *{s[$}uQ  
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。 X6 '&X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J vsB^F.4  
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。。。 ]m>MB )9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N<(`+ ?  
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) Y,\mrW}K   
下面是修改过的unary_op BniVZCct  
(Fd4Gw<sq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > io3'h:+9s  
class unary_op K(<P" g(  
  { #7ZBbq3=  
Left l; p<19 Jw<  
  rNC3h"i\  
public : R\amcQ 9  
kl"Cm`b)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )d`$2D&iY  
O_Q,!&*6  
template < typename T > iH0c1}<k$  
  struct result_1 R7E"7"M10  
  { RR=l&uT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %BLKB%5  
} ; h!~yYNQ"  
!:{_<C"D  
template < typename T1, typename T2 > ksp':2d}  
  struct result_2  N&.p\T&t  
  { TaT&x_v^~a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nCB3d[/B  
} ; 9V\`{(R  
a<.@+sj{  
template < typename T1, typename T2 > iNSJOS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V'/%)oU\"  
  { kyB]fmS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p~ItHwiT  
} 0u\@-np  
l}/UriZ0  
template < typename T > /[5up  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^umAfk5r?H  
  { {rLOAewr  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;A!i V |  
} *2;3~8Y  
L 3@wdC ~0  
} ; c= u ORt>  
.R5z>:A  
R FiR)G ,  
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 7yl'!uz)9  
好啦,现在才真正完美了。 92Iv'(1ba  
现在在picker里面就可以这么添加了: "O "@HVF@  
-',Y;0b%  
template < typename Right > h%S#+t(Bf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w2[R&hJ  
  { 7Y:s6R|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N>Y3[G+  
} iwJgU b  
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。 W0k q>s4  
8<!9mgh  
UUq9UV-h  
bmpB$@  
e: tp7w 4  
十. bind Q2JjBV<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 amgex$  
先来分析一下一段例子 U+ =q_ <  
rfoCYsX'  
o9>X"5CmX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yI<'J^1C[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I|H mbTXa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i,T{SV  
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。 N0PX<$y  
我们来写个简单的。 YeJdkt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p4 PFoFo2  
对于函数对象类的版本: QNFrkel  
VuW19-G  
template < typename Func > V-3]h ba,  
struct functor_trait ?M2@[w8_  
  { ?dYDfyFfB  
typedef typename Func::result_type result_type; ntejFy9_  
} ; ^*OA%wg3=h  
对于无参数函数的版本: tEj5WEnNE8  
< n{9pZ5.  
template < typename Ret > 7Wu2gky3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =@>&kU%$&  
  { w?q"%F;/  
typedef Ret result_type; PYe>`X?  
} ; RJSgts "F  
对于单参数函数的版本: #Uu"olX7  
@gOgs  
template < typename Ret, typename V1 > ;r']"JmF,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [>86i  
  { {w++)N2sh  
typedef Ret result_type; WyETg!b[  
} ; e|P60cd /  
对于双参数函数的版本: VrK5a9*^  
Zj;!7ZuT1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P.Bk-#}$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4dP_'0]9A:  
  { ) LG/n  
typedef Ret result_type; {ex]_V>  
} ; 8ZDq KQ1;  
等等。。。 6BnjT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q8J/tw?%v  
b+>godTi_  
template < typename Func > &AVi4zV  
struct func_return nj  
  { Fh'Jb*|Q  
template < typename T > mq L+W  
  struct result_1 <#-ERQw  
  { )j]RFt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Lnzhs;7L  
} ; ;Mz]uk  
5tL6R3  
template < typename T1, typename T2 > *QX$Mo^E  
  struct result_2 8 _J:Yg  
  { XN@5TZoaW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YAo g;QL  
} ; 6FE[snw  
} ; tdm /U  
VbjFQ@[l!  
1tDN$rM5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z6p>R;9n  
I(.XK ucU  
template < typename Func, typename aPicker > sAb|]Q((  
class binder_1 H;6V  
  { o>YR Kb  
Func fn; 2-4%h!  
aPicker pk; oaHBz_pg  
public : O_ c K 4  
0U<9=[~q7@  
template < typename T > 2+.m44>Ti  
  struct result_1 z!%}0  
  { e#wn;wo?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]%."  
} ; @;0Ep 0[  
;3!TOY"j;e  
template < typename T1, typename T2 > {f)p|)  
  struct result_2 f}apn=  
  { h4/rw fp^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g5.Z B@j  
} ; b+3pu\w `  
.jCdJ =z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4ZIXG,@mZJ  
&}]Wbk4:  
template < typename T > S(Pal/-"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~4M]SX1z  
  { &e(de$}xt  
  return fn(pk(t)); i< ih :  
} _ |; bh  
template < typename T1, typename T2 > nT>?}/S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W +S>/`N  
  { k`-L5#`  
  return fn(pk(t1, t2)); w*+rBp,f  
} Q_dFZ  
} ; P|\,kw>l  
Y4_i=}\*vf  
 oDC3AK&  
一目了然不是么? VbN]z:  
最后实现bind p"T4;QBxQ  
$j:0*Z=>  
JwO+Dd  
template < typename Func, typename aPicker > * .e^s3q$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dG| iA]  
  { aU3&=aN+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M1^pW 63  
} qAm%h\  
0zd1:*KR,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c[5>kQ-nq  
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。 vF_?1|*|  
0iYe>u  
十一. phoenix xZkLN5I{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n8?gZ` W  
|peZ`O^ ~  
for_each(v.begin(), v.end(), =$m|M m[a  
( I=1tf;Bsi  
do_ O:#to  
[ m,pDjf  
  cout << _1 <<   " , " $oNkE  
] h\1_$ac  
.while_( -- _1), dLAElTg  
cout << var( " \n " ) x*YJ :t  
) =$HzEzrw  
); gAE}3//  
eC1cE  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: '{J!5x?L^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #hai3>9|B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Hi ?],5,/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AVi|JY)>  
cD{[rI E3  
r6^DD$X  
template < typename Cond, typename Actor > 0c]Lm?&  
class do_while `0sa94H1[  
  { IlwY5iL  
Cond cd; E_xpq  
Actor act; mFvw s  
public : `T-(g1:9  
template < typename T > @A)gsDt9A  
  struct result_1 [p]Ayo$~  
  { 6Up,B=sX0  
  typedef int result_type; w_9:gprf  
} ; 5SDHZ?h  
;1BbRnCr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2qN6{+]  
U'@_fg  
template < typename T > d=xweU<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m86w{b$8  
  { p<$z!|7m  
  do A}$A~g5 Ap  
    { 8Uc#>Ae'_  
  act(t); Q tRKmry{  
  } T IS}'c'C  
  while (cd(t)); w{0UA6+  
  return   0 ; ;VvqKyUh7`  
} #j@Su )+  
} ; /9 [nogP  
0`_Gj{:L  
#MI}KmH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ')go/y`YK  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )(,+o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Pj+XKDV]T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )'nGuL-w!i  
下面就是产生这个functor的类: lGs fs(  
%[RLc[pB  
pTcm2-J  
template < typename Actor > wJ+"JQY.J+  
class do_while_actor x3)qK6,\  
  { hMi[MB7~  
Actor act; xHI>CNC,  
public : _w(SHWh2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (zUERw\a X  
0E bs-kP  
template < typename Cond > VN*^pAzlF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #S QFI;zj  
} ; GCc@ :*4[  
w(s"r p}  
eRD s?n3F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mw.9cDf  
最后,是那个do_ JgEpqA12  
qdzc"-gH`  
E_-CsL%  
class do_while_invoker )V+ ;7j<"D  
  { >?I[dYzut  
public : C7,Ol0`v  
template < typename Actor > /f_lWr:9l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l 4(-yWC$H  
  { {ImZ><xe/  
  return do_while_actor < Actor > (act); wz;IKdk[  
} Dk8" H >*  
} do_; .|cQ0:B[  
N-;e" g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l9#vr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~^G k7  
最后来说说怎么处理break和continue @TsOc0?-  
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。 }F**!%4d  
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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