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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {fn!'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >[=^_8M  
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, _[ZO p ~  
< F+l  
)gy!GK  
QbpFE)TYJ|  
  class filler D]Xsvv #  
  { ) M BQuiL  
public : w %BL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M}v/tRI  
} ; 54li^   
+pn N!:q  
cY.bO/&l  
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: ><HE;cVg?  
l}sjD[2  
W'+:'_{j:  
n3 r3"~i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j Dv{/ )  
_8UDT^?8,  
u.Tcg^v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L.0mk_&  
]G< Vg5  
a]tVd#  
Q%mB |i|  
二. 战前分析 ':m,)G5&  
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。 m<"WDU?y;  
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 HYSIN^<oy  
tr}Loq\y  
mZ"4&U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `t'W2X  
  /* --------------------------------------------- */ { W{]L:  
vector < int *> vp( 10 );  o.\F.C$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N `F~n%N  
/* --------------------------------------------- */ 7X'u6$i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R2]Z kg  
/* --------------------------------------------- */ k%QpegN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dP]\Jo=Yh  
  /* --------------------------------------------- */ `W/>XZl+t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CDR@ `1-  
/* --------------------------------------------- */ :mn>0jK,N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Cg?&wj<  
d;9FB[MmOJ  
<.izVD4/Gg  
*QQzvhk  
看了之后,我们可以思考一些问题: {v ;&5!s  
1._1, _2是什么? =uYYsC\T  
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。 2/=l|!JKLz  
2._1 = 1是在做什么? {w^+\]tC  
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。 dNL(G%Qj+"  
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。 M>ruKHipFE  
6?~"V  
0eu$ W  
三. 动工 3r."j2$Hs0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zz4N5["  
ktBj|-'>  
YRN06*hS  
v+#}rUTF  
template < typename T > OL,TFLn4  
class assignment ^qQZT]  
  { |My4SoOF  
T value; FOy|F-j  
public : 8=uu8-l8g  
assignment( const T & v) : value(v) {} x$Oq0d{T  
template < typename T2 > kH7(@Pa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3e;^/kf<9  
} ; ]B3=lc"  
OGg>#vj,s  
po Vx8oO8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bU:EqW\(^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `q*M4,  
k=JrLfD4  
qjdMqoOCjl  
v~V!ayn)wQ  
  class holder e MY<uqdw  
  { ah0`KxO]  
public : # ,_u_'C*!  
template < typename T > dS!:JO27  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *ipFwQ  
  { MUREiL9L|  
  return assignment < T > (t); r@t9Ci=}  
} Mh/dpb\Z  
} ; *<jAiB ,O*  
Q1 $^v0-)  
{NFr]LGOp  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >\=3:gb:  
"wn zo,  
  static holder _1; ;=; 9tX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {rH@gz|@i  
6GSI"M6s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LzXmb 7A  
而不用手动写一个函数对象。 ,\  
h!.^?NF  
^N;.cY  
TNY&asQo  
四. 问题分析  s ;oQS5Y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1o;J,dYu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xLWw YK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !1DKLQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =JbRu|/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dq&yf7  
s!&#c`=  
五. 问题1:一致性 9c#+qH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {kCw+eXn?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p~^D\jR.  
IsM}' .  
struct holder ]#l/2V1  
  { 9m<jcxla$  
  // PHXZ=A+  
  template < typename T > &cHV7  
T &   operator ()( const T & r) const `c5"d  
  { bg&zo;Ck8T  
  return (T & )r; X>(TrdK_9"  
} Avd ^  
} ; )d1_Wm#B  
,PuL{%PXu  
这样的话assignment也必须相应改动: r1.nTO%  
$.PuK~}  
template < typename Left, typename Right > 'y2nN=CN  
class assignment uK$9Ll{lk  
  { q[`]D7W "  
Left l; 6[LM_eP  
Right r; BJB^m|b)  
public : D2!X?"[ P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UAFwi%@!-q  
template < typename T2 > Xti[[sJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O[s{ Gk'>  
} ; s'a/j)^  
eg?<mKrZ  
同时,holder的operator=也需要改动: Hl/ QnI!  
BuWHX>H  
template < typename T > P'*)\faw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V=qwwYz~  
  { pP?MWe Eg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cc&axc7I  
} Xg SxN!I  
v'qG26  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Co9QW/'i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^ZhG>L*  
 fA<[f  
return l(rhs) = r; (m.ob+D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 o/6-3QUak  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V\6[}J  
Q6AC(n@:FV  
template < typename Tp > wztA3ZL*W1  
class constant_t -/cZeQDPb  
  { ,M6 Sy]Aj  
  const Tp t; C>$E%=h+_  
public : 2H6,'JK@F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j =WST  
template < typename T > qg!|l7e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~j5x+yC  
  { #iWSDy  
  return t; R_68-WO  
} ]Nl=wZ#`  
} ; 2viM)+  
:Jy'# c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C] 9 p5Hs  
下面就可以修改holder的operator=了 U{z9>  
*@Y3oh}S  
template < typename T > 6s\Kt3=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M^iU;vo  
  { RIE5KCrGB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y$Y_fjd_  
} & )vC;$vD`  
jhu&& ==\f  
同时也要修改assignment的operator() T ;vF(  
GXjfQ~<]  
template < typename T2 > C;`XlQG `  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Bj}^\Pc;}  
现在代码看起来就很一致了。 {>,V\J0p  
!V\Q<So<  
六. 问题2:链式操作 T G{k0cdOT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t{FlB!jv  
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。 ;._7jFj.  
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。 8&~~j7p,  
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。 no] z1D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wUQw!%?>  
80&.JP.  
template < typename T > TJ'[--  
struct result_1 D3^7y.u<)  
  { 'XofD}dm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I_%a{$Gjl  
} ; ?(m jx  
vR=6pl$|~~  
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: AfP 'EP0m  
9D}/\jM  
template < typename T > *gF<m9&  
struct   ref d/|D<Sb[s  
  { Q~Hh\Lt  
typedef T & reference; E}_[QEY;Y  
} ; Ns0cgCrhX  
template < typename T > vRxM4O~"  
struct   ref < T &> (_*5oj -  
  { !x>%+&c>k  
typedef T & reference; T?1Du"d8  
} ; \uq/x^?yo  
!$Tw^$n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n;p:=\uN  
0}FOV`n  
template < typename T > /43-;"%>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *^wB!{.#  
  { 'vq:D$A  
  return l(t) = r(t); k`9)=&zX+  
} <[J[idY1he  
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。 -,aeM~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |vMpXiMxxT  
R:AA,^Z  
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 -0eq_+oQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5"]~oPK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P"?FnTbv[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7Wa?$6d  
最后的布局是: pge++Di  
                Add ?@t  d  
              /   \ :nS;W  
            Divide   5 G,<T/f .{$  
            /   \ A'K%WW*'U  
          _1     3 ]I.n\2R]om  
似乎一切都解决了?不。 d90Z,nex  
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。 7GS V  
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。 G #T<`>T  
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: B_l{<  
m6yIR6H  
template < typename Right > t"lyvI[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p,<&zHb>K  
Right & rt) const `)h6j)xiQ  
  { s/e"'Hz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {d%&zvJnD  
} 1w0OKaF5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )wtaKF.-  
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。 ;.Ie#Vr1N  
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。 CBKkBuKuk  
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。 (ihP `k-.  
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。 H:JLAK  
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? W85@v2b  
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: Dbaf0  
w[-Fm+A>  
template < class Action > e{9jn>\,a  
class picker : public Action j! NO|&k  
  { {"H2 :-t<  
public : 1?Aga,~k:a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ph|ZG6:  
  // all the operator overloaded \cJ-Dd  
} ; $]&(7@'qo  
W Qzj[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 GOB(#vu  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 7"*|2Xq  
\mN[gT}LHm  
template < typename Right > Q U F$@)A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G02m/8g3  
  { }o,z!_^PLQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .LRxP#B  
} 3PUAH  
4^' 3&vu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m&oi8 P-6  
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。 x/MZ(A%D  
Ekm7 )d$  
template < typename T >   struct picker_maker 6V+ qnUk  
  { nCvPB/-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]43bere  
} ; i=32KI(%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V' 2EPYB  
  { ^Ori| 4}'  
typedef picker < T > result; l  n }}5Q  
} ; "%QD{z_L  
m:O(+Fl  
下面总的结构就有了: y8bM<e2 U  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {,j6\Cj4  
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。 Pe~`16f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k)FmDX  
至此链式操作完美实现。 &?p:3%;Dr  
6Bm9?eU0  
0-3rQ~u  
七. 问题3 )W&>[B  
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。 Qc{RaMwD  
1GE|Wd  
template < typename T1, typename T2 > Q1&P@Io$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :y,v&Kk#T  
  { 8Chu"PM%-J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ei@M$Fd  
} hvt@XZT  
? {F{;r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6vf\R*D|A  
*NSlo^R-[  
template < typename T1, typename T2 > ;;gK@?hJ  
struct result_2 c| ' w  
  { \Z-2leL)j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :H[\;Z1_  
} ; 2$zU&p7sV  
Q\J,}1<`6  
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? }yEoEI`  
这个差事就留给了holder自己。 9<]a!:!^  
    :Px\qh}K  
)yb+M ez  
template < int Order > SHqyvF  
class holder; =j /hl  
template <> I7\ &Z q  
class holder < 1 > FF Gqa&  
  { nyT[^n  
public : zyN (4  
template < typename T > EZ(^~k=I  
  struct result_1 g "!\\:M  
  { -lRhz!E]  
  typedef T & result; [~k]{[NJ  
} ; (%Oe_*e}Y  
template < typename T1, typename T2 > z]$j7dp  
  struct result_2 vh>{_ #  
  { DcV<y-`'1  
  typedef T1 & result;  8R69q:  
} ; af+}S9To  
template < typename T > ZAg;q#z j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3On JWuVfZ  
  { ke.7Zp2.R  
  return (T & )r; GZ0aOpUWVq  
} "gNK><  
template < typename T1, typename T2 > < 3 j~=-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hK}bj  
  { 2neRJ  
  return (T1 & )r1; ]?9[l76O7  
} D)&o8D`  
} ; n*qN 29sx  
abY0)t  
template <> Gbd?%{Xc-  
class holder < 2 > 3BMS_,P  
  { R~B0+:6  
public : udTxNl!  
template < typename T > 6|;0ax4:P  
  struct result_1 `f'C[a"  
  { fEu9Jk  
  typedef T & result; +>3]%i- \  
} ; It 2UfW  
template < typename T1, typename T2 > qZ G-Lh  
  struct result_2 4&}\BU*  
  { dB|Te"6  
  typedef T2 & result; u2`xC4>c  
} ; 8g5V,3_6  
template < typename T > gB CC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {>.>7{7  
  { S+*cbA{J|  
  return (T & )r; ;x>;jS.t  
} ~! Lw1]&  
template < typename T1, typename T2 > .w FU:y4r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z(d4)z 8'6  
  { lfMH1llx  
  return (T2 & )r2; K M]Wl_z  
} (4)3W^/kk?  
} ; $k(9 U\y-  
( ji_o^  
!5;t#4=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I>m;G `  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7L{li-crI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p6blD-v  
!=M/j}  
return l(i, j) = r(i, j); 6bL"LM`s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lgG8!Ja  
.D@/y uV  
  return ( int & )i; !yCl(XT  
  return ( int & )j; 6IF|3@yD  
最后执行i = j; > I%zd/q?  
可见,参数被正确的选择了。 UIw?;:Y  
s 4IKSX  
ip5u_Xj ?  
r|8V @.@i  
x\;GoGsez  
八. 中期总结 3Bd4 C]E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: dt.-C_MO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zlX! xqHj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >DmRP7v   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor chwh0J;  
vadM1c*z  
0O ['w<_  
anitqy#E  
xXa#J)'  
#HcI4j:s!  
九. 简化 )9pBu B  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 s@M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kOM-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: LI$L9eNv;Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )O-sWh4  
  +-*/&|^等 F0: &>'}  
2. 返回引用。 bG1 ofsU  
  =,各种复合赋值等 d:$G|<uA  
3. 返回固定类型。 zuj;T,R;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I! ITM<Z$l  
4. 原样返回。 &.*T\3UO  
  operator, <\xQ7|e  
5. 返回解引用的类型。 I_L;T  
  operator*(单目) 'qlxAYw<f  
6. 返回地址。 j) <[j&OWw  
  operator&(单目) 1(F'~i|5  
7. 下表访问返回类型。 NFM-)Z57  
  operator[] Pb=rFas*C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3\9][S-B  
  operator<<和operator>> 0kz7 >v  
f8F1~q  
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。 "x.88,T6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?ZM^%]/+  
Kk56/(_S  
template < typename Left > kBUufV~  
struct value_return jM[f[  
  { qSCTFJ0  
template < typename T > K/A ? ]y  
  struct result_1 (HaU,vP  
  { zrTY1Asw;4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n K0hTQ  
} ; X!?wL 0n  
yL4 -4  
template < typename T1, typename T2 > R=DPeUy;  
  struct result_2 {9,R@>R  
  { 8s&2gn1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; | )S{(#k  
} ; |<7i|J  
} ; >T$7{ ~  
3# :EK M~!  
<X9T-b"$h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FL~9</  
!}C4{Bgt*  
下面我们来剥离functor中的operator() _fe0,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CYMM*4#  
I[a%a!QO  
return l(t) op r(t) [j1^$n 8V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) } pSt@3o,  
return op l(t) >cSi/a,L  
return op l(t1, t2) $R3.yX=[\  
return l(t) op T=O l`?5  
return l(t1, t2) op 2@OBeR  
return l(t)[r(t)] 3 pHn_R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U &f#V=Rg  
CJtr0M<U+  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \_)02ZT:  
单目: return f(l(t), r(t)); tgS+" ugl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _;%.1H{N  
双目: return f(l(t)); R\i]O  
return f(l(t1, t2)); ENpaaW@!Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 4E,hcu  
|^\ Hv5  
struct meta_divide ``/y=k/au  
  { ?cA8P.?^A  
template < typename T1, typename T2 > CD$u=E ]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /7S-|%1  
  { oa?!50d  
  return t1 / t2; x*k65WO\  
} FDZeIj9uF  
} ; -+`az)lrp  
9 #.<E5:  
这个工作可以让宏来做: knI*-  
@DUN;L 4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2"B}}  
template < typename T1, typename T2 > \ LJ:mJ#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; | 3hT{  
以后可以直接用 $a)J CErN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hG< a  
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 :K!GR  
(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。。。) (0Zrfu^  
$ $W{HsX  
ZA) SJWwD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,7WK<0  
gizmJ:<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @|jKO5Y  
class unary_op : public Rettype cS. 7\0$  
  { ^M[-K`c}  
    Left l; Mt]=v}z  
public : ktkn2Twa/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \fkS_r,i  
:9v*,*@x  
template < typename T > )ylv(qgV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3W%f#d$`  
      { 00$ @0  
      return FuncType::execute(l(t)); vCYSm  0  
    } qBf wN1  
)F=JkG  
    template < typename T1, typename T2 > 58a)&s[+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vq?8u/  
      { H'j_<R N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 401/33yBJ  
    } 60.[t9pk6  
} ; d;*OO xQV  
jb#1&L 14  
|*/uN~[  
同样还可以申明一个binary_op w%%6[<3%  
QE`:jxyad  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~ 4p]E'b  
class binary_op : public Rettype V NJDl  
  { UeutFNp  
    Left l; e3oYy#QNk  
Right r; G!> iqG  
public : /ynKKJx<Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >llwNT  
&Sa_%:*D(  
template < typename T > \.XT:B_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "W3n BaG  
      { '=Ip5A{S/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qcpG}o+&D  
    } }R?v"6aBS  
lN*1zM<6;  
    template < typename T1, typename T2 > \ (3Qqbw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P22y5z~  
      { 0%q{UW2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k:(e79  
    } xIq"[?m  
} ; 4jq`No_  
\_-kOS  
CrQA :_Z(7  
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 f<$K.i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Dn{19V. L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TA-(_jm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :_I wc=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a{%52B"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &)fhlp5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Sl+jduc  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;N> {1  
下面是修改过的unary_op /S2p``E+  
~Q{[fy=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !)l%EJngL  
class unary_op z_[ 3IAZ  
  { nEZ-h7lzl(  
Left l; ,_TH@0{   
  s$+: F$Y0  
public : NXV~[  
Sx4UaV~"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k7Be'E BKG  
qQ?,|4)y  
template < typename T > *BP\6"X  
  struct result_1 1z $}*`  
  { z wniS6R1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k8t Na@H  
} ; jmZ|b6  
`*2*xDuP  
template < typename T1, typename T2 > zei9,^ C  
  struct result_2 b|V4Fp  
  { ~[ ks|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cs~\FI1wR  
} ; =^%Pwkz  
hjm .Ath  
template < typename T1, typename T2 > X=!n,=xI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .k!k-QO5La  
  {  c+G:@%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n<Xm%KH.  
} ]J"+VZ_"I  
ZF11v(n  
template < typename T > #k|g9`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pc\4 QvQ8  
  { _ UVX  
  return OpClass::execute(lt(t)); sLpCWIy  
} QVZ6;/  
[(.T%kJ  
} ;   xhVq  
JQvQm|\nc  
KWuj_.;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug xa%ktn  
好啦,现在才真正完美了。 {bq-: CZe  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4- ?`#  
;^H+ |&$>  
template < typename Right > QWQ6j#`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X0r#,u  
  { lLwQridFXh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \`iW__  
} ~"4vd 3  
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。 z6>ZV6(d2^  
5yN8%_)T  
eABdy e  
 6O|\4c;  
D*2p  
十. bind $d"f/bRWy  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1 069]  
先来分析一下一段例子 4Xb}I;rM  
i6\!7D]  
odT7Gq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} />j+7ts  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >|o9ggL`J5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 & b^*N5<Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B,na  
我们来写个简单的。 x2IU PM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JI#Enh!Lv  
对于函数对象类的版本: @W5hrei  
a^)4q\E  
template < typename Func > :tS>D5dz(  
struct functor_trait zZjLt1  
  { d}B_ll#j-  
typedef typename Func::result_type result_type; :$Di.|l@7  
} ; ,I:m*.q  
对于无参数函数的版本: V;+$/>J`vB  
GyXs{*  
template < typename Ret > Tk|;5^#H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .)pRB7O3  
  { lIc9, |FL  
typedef Ret result_type; s!RA_%8/>  
} ; 1AEVZ@(j7  
对于单参数函数的版本: M$hw(fC|m1  
R (Pa Q  
template < typename Ret, typename V1 > ^HN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [ BC%$Sj  
  { ii] =C(e9  
typedef Ret result_type; 1?#p !;&  
} ; z?> y  
对于双参数函数的版本: M,! no  
vz_g2.7l\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W%<]_u[-}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ydFhw}1>  
  { 3f.Gog  
typedef Ret result_type; byxehJ6[V  
} ; 9 8BBsjkd  
等等。。。 # yRA. ;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G?1V~6  
``)1`wx$  
template < typename Func > yt#;3  
struct func_return sTstc+w  
  { 6rCP]YnF  
template < typename T > nXaX=  
  struct result_1 (<~ R[sT|  
  { >oaEG5%d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L<>NL$CrN  
} ; NHVx!Kc  
*RE-K36m|u  
template < typename T1, typename T2 > |DS@90}  
  struct result_2 F?AfB[PM  
  { l7y`$8Co  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )0V]G{QN  
} ; 6@*;Wk~  
} ; `Ta(P30  
 KGwL09)  
?D 9#dGK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ph (k2cb  
b2kbuk]  
template < typename Func, typename aPicker > dC|#l?P  
class binder_1 0aoHv  
  { fU7:3"|s8  
Func fn; wgP3&4cSUc  
aPicker pk; 6i=wAkn_J  
public : 2*DS_=6o  
V~"d`j  
template < typename T > Z8 n%=(He  
  struct result_1 >}(*s^!k  
  { :q[n1 O[Ch  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r&~iEO|?\  
} ; n\al}KG  
T eTOj|  
template < typename T1, typename T2 > {h+E&u[zL  
  struct result_2 2s ,n!u Fd  
  { Sq]1SW3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \@" . GM%  
} ; [!efQap  
-"fq34v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CKw)J}z  
o5@P>\ u>  
template < typename T > 2l4i-;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t|"d#5'  
  { ;9\0x  
  return fn(pk(t)); Nmq5Tv  
} mzR @P$:36  
template < typename T1, typename T2 > =zGz|YI*?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7%}}m&A7h  
  { uy\+#:44d  
  return fn(pk(t1, t2)); : 2d9ZDyD  
} MpvA--  
} ; U4pvQE.m<  
< l ^ Z;.  
lq9h Dn[p  
一目了然不是么? g7yHhF>%X  
最后实现bind y+x>{!pw  
 +6-!o,(  
lhODNWi  
template < typename Func, typename aPicker > `g1~ya(MC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >~InO^R`5  
  { f TtMmz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p{PYUW"?^  
} k~F/Ho+R&  
Vs(Zs[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 na; ^/_U@  
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。 :m)?+  
DQQjx>CK  
十一. phoenix IKp x~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FeRuZww._J  
f#MN-1[67  
for_each(v.begin(), v.end(), EmoU7iy  
( Qt39H@c|z~  
do_ bx6}zkf&  
[ He23<hd!  
  cout << _1 <<   " , " h"S/D[  
] .H.v c_/  
.while_( -- _1), _9 O'  
cout << var( " \n " ) py4_hj\v  
) &N nMz9  
); hY9u#3  
EZW?(%b>H  
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: h2 <$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 4(ZV\}j1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >GRuS\B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %c{)'X  
K.zs;^  
,Ou)F;r  
template < typename Cond, typename Actor > EHjhe z  
class do_while !!>G{  
  { bm?TMhC  
Cond cd; 1nmWL0  
Actor act; c:TP7"vG  
public : =Ji:nEl]z  
template < typename T > dj]N59<  
  struct result_1 6*Qpq7Ml  
  { xb>+~59:  
  typedef int result_type; r"{1H  
} ; 5E=Odep`  
mg]dKp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ca|;8ggf  
nVD YAg'  
template < typename T > WRM}gWv*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A/aQpEb%  
  { gQwmYe  
  do UkKpS L}Q2  
    { qo|iw+0Y  
  act(t); v_ h{_b8  
  } @I:&ozy }=  
  while (cd(t)); }hxYsI"d  
  return   0 ; 5Bk  
} 2Mp;/b!  
} ; fOAb?:D  
ny}utO  
GK+w1%6)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  `SrVMb(  
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。 H;ib3?  
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。 6 H.Da]hk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 y 6< tV.  
下面就是产生这个functor的类: Nx'j+>bz>y  
K6oLSr+EAK  
Hy'&x?F6  
template < typename Actor > ]ghPbS@  
class do_while_actor ^lj>v}4fkW  
  { ~ .-'pdz%  
Actor act; ~~mQ  
public : (z{xd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uyIA]OtyN  
GYO"1PM  
template < typename Cond > 9:s!#FYFM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?=&*6H_v  
} ; db|$7]!w  
IZLX[y  
O8%/Id  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KW\`&ki  
最后,是那个do_ g;T`~  
pz+#1=b]  
?*=Jq  
class do_while_invoker 5 B6:pH6e  
  { (B5G?cB9  
public : L\I/2aiE  
template < typename Actor > u#<]>EtbB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1)y}.y5S  
  { (X/JXu{  
  return do_while_actor < Actor > (act); "^`AS"z'  
} qS>el3G  
} do_; A\>qoR!Y  
&/p 9+gd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X*@S j;|m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ; V8 =B8w  
最后来说说怎么处理break和continue t)h3GM  
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。 X@rAe37h+  
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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