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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3?j: M]fR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,Gv}N&  
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, 1P"7.{  
XFoSGqD  
424iFc[  
{,5 .svO  
  class filler v CsE|eMP  
  { OD7A(28  
public : 5xr>B7MRM?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S}rEQGGR{  
} ; TY% c`Q5  
)T9Cv8  
fLs>|Rh  
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: %iNgHoH  
N<SW $ o  
qnyacI  
k'%yvlv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 873 bg|^hs  
OP+*%$wR  
awR !=\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u\ 7Y_`8  
JJ1>)S}X-  
Q^va +O  
!+$QN4{9  
二. 战前分析 ;5;>f)diS  
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。 1.@{5f3T  
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 Eg1TF oIWl  
QaLaw-lx  
>y8>OJ?A7-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bK}ZR*)  
  /* --------------------------------------------- */ T\Xf0|y  
vector < int *> vp( 10 ); *2/qm:gB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =U~53Tg  
/* --------------------------------------------- */ ,? <;zq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;g8v7>p  
/* --------------------------------------------- */ 8aHE=x/TL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D8! Y0  
  /* --------------------------------------------- */ *VXx\&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Pi1LOCq  
/* --------------------------------------------- */ G)YmaHeI;[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); - s'W^(  
Q'jGNWep  
f9UDH8X  
Efe(tH2q  
看了之后,我们可以思考一些问题: +cXi|Zf  
1._1, _2是什么? P%&|?e~D^  
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。 9[\do@  
2._1 = 1是在做什么? :I"2 2EH  
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。 TT9 \m=7  
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。 k;<@ 2C  
OH`zeI,[*  
VFawASwQ  
三. 动工 FT>>X P8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3d;J"e+?  
wKdWE`|y  
6K7lQ!#}Q  
h3E}Sa(MQ:  
template < typename T > ;=@O.iF;H  
class assignment  7Oe$Ou  
  { z7BFkZ6+  
T value; C8v  
public : zQO 1%g  
assignment( const T & v) : value(v) {} bZUw^{~)D  
template < typename T2 > OR+_s @Yg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &b,A-1`w_  
} ; QsPg4y3?D  
\s)$AF  
X! 6dg.n5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qt\:A!'jw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9a@S^B>  
9G6ZKqum  
^PE|BCs  
(qR;6l  
  class holder \;_tXb}F  
  { IDpLf*vSG  
public : @ g`|ob]9  
template < typename T > lxZ9y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {4SaS v^/  
  { wAu]U6!  
  return assignment < T > (t); }+S~Ah?(  
} q},,[t  
} ; T1RY1hb|g>  
v1+.-hO  
h8M_Uk  
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: wPYeKOh'  
"fv+}'  
  static holder _1; mHW%^R=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =d@)*W 6  
v; ewMiK@E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qmPu D/ c  
而不用手动写一个函数对象。 5cM%PYU4:v  
^vVAuO  
+-TEB  
3NZK$d=4  
四. 问题分析 K5bR7f:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [giw(4m#y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "WmsBdO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '-~J.8-</  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =B+dhZ+#S$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z= -fL  
p|qLr9\A  
五. 问题1:一致性 OU/3U(%n]e  
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?| ]X7_ji(l,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 OhaoLmA}6  
N&G(`]  
struct holder wNl6a9#  
  { *'-C/  
  // ;#Qv )kS*  
  template < typename T > #68$'Rl"o1  
T &   operator ()( const T & r) const bM_fuy55Op  
  { @@R&OR  
  return (T & )r; &\5bo=5V  
} fTX|vy<EMI  
} ; vd^Z^cpi p  
Xg USJ*  
这样的话assignment也必须相应改动: {Z!t:'x8  
1)~9Eku6K  
template < typename Left, typename Right > n/BoK6g  
class assignment  xi<}n#  
  { WSU/Z[\`H  
Left l; Zs0;92WL  
Right r; pwSkwJ]  
public : {#@[ttw$U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D > U(&n  
template < typename T2 > Ln+.$ C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S+eu3nMq  
} ; %0vsm+XQ0E  
I:al[V2g  
同时,holder的operator=也需要改动: l.;^w  
pFu!$.Fr  
template < typename T > OFcP4hDi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =SW<Vhtb  
  { Ps 0<CUyI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {pre|r\  
} E)p[^1WC  
&0ymAf5R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~EQ# %db  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X$t!g`  
j+lcj&V#  
return l(rhs) = r; |Q%nnN  
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。 f/.f08  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \Q|,0`  
 9,tk  
template < typename Tp > wLfH/J  
class constant_t "~Kph0-  
  { SuV3$-);z  
  const Tp t; V=>]&95-f  
public : tk 5 p@l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sQr M"i0Y>  
template < typename T > Y@Ry oJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wYS r.T8Q  
  { BG 4TUt  
  return t; l\m7~  
} YiL^KK  
} ; Kj?hcG l[  
D~Q -:G$x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j@UE#I|h  
下面就可以修改holder的operator=了 Hy'EbQ  
r M}o)  
template < typename T > JnQ@uZb`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,a2=OV  
  { "N,@J-]/k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Gt,VSpb~s  
} o=lZl_5/u;  
v}!^RW 'X  
同时也要修改assignment的operator() ='e_9b\K  
;kG"m7-/  
template < typename T2 > < jX5}@`z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *xx)j:Sc2  
现在代码看起来就很一致了。 r0\C2g_X  
MQ'=qR  
六. 问题2:链式操作 $.ctlWS8l{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [ 'B u  
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。 ]h`d>#Hw!  
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。 1p-<F3;  
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。 qckRX+P`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (II#9 n)  
Z;dR :|%)  
template < typename T > 0d 0ga^O  
struct result_1 k $# ,^)T  
  { uE%2kB*]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7D~~<45ct  
} ; #rz!d/)Q  
!Ap*PL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: mSEX?so=[  
LS-_GslE7\  
template < typename T > F+D e"^As  
struct   ref e!k4Ij-]  
  { M,r8 No  
typedef T & reference; u@Z6)r'  
} ; r. rzU  
template < typename T > tp\d:4~R  
struct   ref < T &> hfvC-f97L  
  { ;jKLB^4nX  
typedef T & reference; fNrpYR X  
} ; Psf{~ (Ii  
fQw=z$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cw_B^f8^  
x%dVD  
template < typename T > eQfXUpk3@I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T&<ee|t@{  
  { ,RAP_I!_x  
  return l(t) = r(t); a]8W32  
} w`/~y   
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。 szOa yAS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J0t_wM Ja  
*~UK5Brf1  
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 z4]z3U<}3]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3]&le[.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `0 W+(9}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $9 G".T  
最后的布局是: UnZc9 6  
                Add W yP]]I.  
              /   \ (r1"!~d@  
            Divide   5 SEM- t   
            /   \ Pn ?gB}l  
          _1     3 +.u HY`A  
似乎一切都解决了?不。 D~2n8h"2ye  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ' 1dhdm8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c11;(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: raMtTL+  
4Le{|B  
template < typename Right > qzu(4*Gk6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |k: FNu]C  
Right & rt) const Jg.^h1>x  
  { [XP\WG>s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |g<l|lqz|  
} R0q|{5S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DKNcp8<J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #)%X0%9.*<  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 &5%~Qw..  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Lr "V  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ciCQe]fS  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? FaaxfcIfkw  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =< P$mFP2*  
8xoC9!xt  
template < class Action > K8v@)  
class picker : public Action raR=k!3i  
  { 7?uIl9Vk>(  
public : HeHo?<>|d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :?)q"hE  
  // all the operator overloaded wZj`V_3  
} ; hu~XFRw15  
ji5Nq+S2  
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。 $A98h -*x  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: k+eeVy  
]-OF3+l4  
template < typename Right > zpcO7AY~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @|d`n\%x  
  { j:2*hF!E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l% {<+N  
} d @b ]/  
}e>OmfxDBt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uJ3*AO  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %)o;2&aD  
hdbm8C3  
template < typename T >   struct picker_maker Ed#Hilk'  
  { w6AG:u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xr^fP~V|)0  
} ; (w%9?y4Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]-w.x ]I  
  { pO N@  
typedef picker < T > result; W;F=7[h  
} ; J2!)%mF$  
@3?dI@i(  
下面总的结构就有了: =vb'T  
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。 "OrF81  
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。 ?Elt;wL(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yM?jiy  
至此链式操作完美实现。 'pT8S  
c:-n0m'i  
-[z1r)RZ  
七. 问题3 Z:VT%-  
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。 6 _#CvQ  
jZ,=tF  
template < typename T1, typename T2 > #*+$o<Q]9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fTi5Ej*/?)  
  { }x"8v&3CM_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZP<OyX?  
} S6{y%K2y&  
)kE1g&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *nHkK!d<N  
~[0^{$rrWs  
template < typename T1, typename T2 > f3mQd}<L  
struct result_2 }Gd^r  
  { rxeOT# N}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |#22pq?RP  
} ; b Kr73S9  
'.XR,\g>  
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? wHs4~"EY9  
这个差事就留给了holder自己。 R1Q~UX]d=  
    or[!C %  
F^cu!-L  
template < int Order > 41i#w;ojI  
class holder; OB+QVYk"  
template <> J/c5)IB|  
class holder < 1 > 8 HD I]  
  { ^B(:Hv}G(:  
public : YF)c.Q0  
template < typename T > oox;8d4}y  
  struct result_1 (usPAslr  
  { LP}'upv  
  typedef T & result; ({h W  
} ; S"R(6:hkgu  
template < typename T1, typename T2 > KY9@2JG  
  struct result_2 (_Rl f$D  
  { ;@<e]Ft  
  typedef T1 & result; mHc5NkvQC  
} ; N. 0~4H %U  
template < typename T > 8q|T`ac+N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )fbYP@9>a  
  { %}Z1KiRiX  
  return (T & )r; |N5|B Q(y$  
} 7"Q;Yi2(  
template < typename T1, typename T2 > b5l;bXp]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <1kK@m -E  
  { I=7 YAm[W  
  return (T1 & )r1; 35~1$uRA  
} 28lor&Cc  
} ; #!w7E,UBi  
v3r<kNW_  
template <> X>Y>1fI.  
class holder < 2 > ov|pXi<e  
  { WCg&*  
public : knRs{1}Pw{  
template < typename T > ^x}k1F3  
  struct result_1 B?;P:!/1  
  { Jy-V\.N>s  
  typedef T & result; 8LGNV&Edg  
} ; OJ<V<=MYZ  
template < typename T1, typename T2 > l'Uj"9r,  
  struct result_2 {\n?IGP?wd  
  { uiaZ@  
  typedef T2 & result; g 4lk  
} ; p9~$}!ua  
template < typename T > dU|&- .rG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #9q ]jjH E  
  { ]U.*KkQ  
  return (T & )r; 1m<8M[6u  
} J QA]O/|N  
template < typename T1, typename T2 > P u,JR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +?GsIp@>jh  
  { {A{sRT=%  
  return (T2 & )r2; N"zm  
} \mNN ) K@  
} ; &>vfm9  
t:tIzFNv  
\T^ptj(0  
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> >。 Z<[:v2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f SMy?8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7~nuFJaTI  
dEPLkv  
return l(i, j) = r(i, j); x+W,P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &LHS<Nv^:  
/vw$3,*z  
  return ( int & )i; e9rgJJ  
  return ( int & )j; }k_'a^;C1  
最后执行i = j; !5>PZ{J  
可见,参数被正确的选择了。 %G'P!xQhy  
VH<-||X/4  
.c\iKc#  
*Jg&:(#}<J  
(vwKC D&  
八. 中期总结 nYy+5u]FG  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8l >Xbz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0uJ??4N9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :} DTK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T}Ve:S  
Up\ k67  
+*x9$LSD  
m[Cp G=32B  
Nt7z ]F`  
@$5= 4HA  
九. 简化 ?I ;PJj  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 B1b9 JS(>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M,oRi;V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: C{]1+eL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }hS$F  
  +-*/&|^等 O+ xzM[[  
2. 返回引用。 PySFhb@  
  =,各种复合赋值等 yMJ(Sf  
3. 返回固定类型。 =!DpWVsQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -BEd7@?A  
4. 原样返回。 yhd]s0(!  
  operator, Ui`#B  
5. 返回解引用的类型。 >lF@M-  
  operator*(单目) ricL.[v9S  
6. 返回地址。 ) RNB;K~s9  
  operator&(单目) N;i\.oY  
7. 下表访问返回类型。 /NQ PTr  
  operator[] t/h,-x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Sgn<=8,6c  
  operator<<和operator>> 'j\mz5#s  
ln_[@K[oX  
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。 a.fdCI]%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k;jXVa  
&o'$uLF~Y  
template < typename Left > $ U-#woXa  
struct value_return 5'n$aFqI  
  { VI?kbq jo  
template < typename T > 4X5KrecNr  
  struct result_1 nRs:^Q~o  
  { M[ ON2P;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^SW0+O  
} ; B{>x  
4++pK;I  
template < typename T1, typename T2 > =-/sB>-C  
  struct result_2 ;3+_aoY  
  { bmO(tQS$5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r\FduyOXv  
} ; DSK?7F$_oE  
} ; 3(_:"?xA  
,6SzW+L7  
Ht|"91ZC5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x@tI  
k zC4V  
下面我们来剥离functor中的operator() ogJ *  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $>rKm  
D&G^|: G  
return l(t) op r(t) \Yh*ywwP#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |g1Pr9{wy  
return op l(t) I/go$@E"  
return op l(t1, t2) p;~oIy\,  
return l(t) op t\f[->f  
return l(t1, t2) op v[O?7Np  
return l(t)[r(t)] -@.FnFa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m |Sf'5fK  
vK$wc~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: aev(CY,z  
单目: return f(l(t), r(t)); ] U,m 1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }H|'W[Q.  
双目: return f(l(t)); F12$BK DH  
return f(l(t1, t2)); |qpFR)l  
下面就是f的实现,以operator/为例 .TNGiUzG  
?nZe.z-%6  
struct meta_divide ~bz$]o-<  
  { 9K-,#a  
template < typename T1, typename T2 > uo bQS!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sW76RKX8  
  { ? 0+N  
  return t1 / t2; svtqX-Vj"  
} ?%$~Bb _  
} ; Q+s2S>U{v  
AOe f1^S=  
这个工作可以让宏来做: ~vcua@  
^0?ww&X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v ,zD52  
template < typename T1, typename T2 > \ 15d'/f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -K/c~'%'*  
以后可以直接用 LQV&;O4'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M"6J"s  
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 hx ^l  
(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。。。) 0bOT&Z^  
ua,!kyS  
#44}Snz  
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 [}dPn61  
25<qo{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Nw1Bn~yx<R  
class unary_op : public Rettype 3AAciMq}  
  { 2a*+mw  
    Left l; *E+VcU  
public : eOx8D|^W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @U9`V&])F[  
.@$ A~/ YU  
template < typename T > 6W:FT Pt44  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j1=su~  
      { m[Mw2F  
      return FuncType::execute(l(t)); G!lF5;Ad`  
    } pl/ek0QX  
]}n|5  
    template < typename T1, typename T2 > ZO>)GR2S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aLlHR_  
      { y{ 2\T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TeFi[1  
    } 4gZ)9ya   
} ; \["I.gQ  
Wl }J=  
4'Y a-x x  
同样还可以申明一个binary_op taMcm}*T1  
a)I>Ns)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pJuD+v  
class binary_op : public Rettype }KT$J G?  
  { ).-#  
    Left l; 1 hD(l6tG@  
Right r; gw^W6v  
public : q *kLi~ Oe  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9FPqd8(]*V  
N#XC%66qy!  
template < typename T > $k`j";8uR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5 ed|]LP  
      { (LJ7xoJ^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `ZT/lB`  
    } JP^\   
*Ea)b -  
    template < typename T1, typename T2 > AQ,"):ofvT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }<&?t;  
      { Wevd6)\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &h_Y?5kK  
    } t+\<i8  
} ; }pGjc_:']  
HMDuP2Y  
^# 4e_&4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 uc}F|O   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #g'j0N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zGy+jeH:.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 dI>cPqQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bh#6yvpMR  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 db&!t!#,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \S&OAe/b  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) e wWw  
下面是修改过的unary_op gtT&97tT<  
`g4N]<@z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W|"bV 6d3  
class unary_op uGHM ]"!)  
  { v=Q!ioE7  
Left l; eu":\ks  
  Z?V vFEt%  
public : <PM.4B@  
z, FPhbFn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fxmY,{{  
~z")';I|  
template < typename T > 3Tp8t6*nL  
  struct result_1 <N>7.G  
  { @!}/$[hu1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A.h0H]*Ma  
} ; \v$zU  
rhZ p  
template < typename T1, typename T2 > 7U^{xDg.b  
  struct result_2 N(3Bzd)   
  { kDxI7$]E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EBiLe;=X  
} ; Z  
Br.UN~q  
template < typename T1, typename T2 > V<?0(esgR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  wG6Oz2(  
  { pred{HEye  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rY8(`a  
} ZkO2*;  
?M6)O?[  
template < typename T > f( 5; Rf(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const esq~Ehr=  
  { BOP7@D  
  return OpClass::execute(lt(t)); RLzqpE<rJ  
} ?P4y$P  
V?mk*CU  
} ; 4mtO"'|  
fEiNHVx  
rixVIfVF  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *YGj^+   
好啦,现在才真正完美了。 +$#XV@@~  
现在在picker里面就可以这么添加了: aof'shS8  
b5I 8jPj4c  
template < typename Right > gm =C0Sp?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wy{ sS}  
  { :ln?PT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PgHmOs  
} Qr7|;l3  
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。 ,4 q^(  
27,c}OS5o  
7I@df.rf6J  
{u9n?Z%  
hh5h \ZI%  
十. bind 4\k{E-x $  
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。 uI& 0/  
先来分析一下一段例子 l!W!Gz0to  
(I(U23A~  
/m,i,NX07  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EyA(W;r.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;uv$>F auk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !VsdKG)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Sa0IRC<LV  
我们来写个简单的。 TTbJ9O<43  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s&Al4>}.f  
对于函数对象类的版本: cIC/3g}]  
{'B(S/Z 7  
template < typename Func > qh&q <M  
struct functor_trait Z;BEUtR c  
  { 'tcve2Tt  
typedef typename Func::result_type result_type; zAvI f  
} ; ?^MH:o  
对于无参数函数的版本: ]YfG`0eK<  
M?Q\ Hw  
template < typename Ret > #$L/pRC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -N5h`Ii7  
  { .*xO/pn  
typedef Ret result_type; 0NU3% 4?  
} ; 3Zs0W{OxU  
对于单参数函数的版本: X+<9 -]=  
9`5.0**  
template < typename Ret, typename V1 > mG\9Qkom|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,\#j6R,{I  
  { mG@[~w+  
typedef Ret result_type; RlU?F  
} ; -*hPEgcV9  
对于双参数函数的版本: |9Yx`_DF  
.6y*Z+Zg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lbw+!{Ch  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &5sPw^{,H  
  { dM19;R@4  
typedef Ret result_type; bY*_6SPK4  
} ; |id7@3leu  
等等。。。 6#Y]^%?uy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy < <Y]P+uU  
#pPR>,4  
template < typename Func > E[=&6T4  
struct func_return w(X}  
  { ~m0=YAlk?  
template < typename T > k>8OxpaWv?  
  struct result_1 _3O*"S=1  
  { nD>X?yz2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :_2:Fh.}3~  
} ; Dq9f Fe  
HU|qeSyel  
template < typename T1, typename T2 > ZtP/|P5@  
  struct result_2 o8IqO'  
  { 5p:2gsk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -]Mk} z$  
} ; (^sb('"  
} ; 4ji'6JHPg  
xaV3N[Zd  
+l!.<:sp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,zH\P+*  
 xB?!nd  
template < typename Func, typename aPicker > @{Fa=".Ch  
class binder_1 l&"bm C:xr  
  { v&%W*M0q@  
Func fn; [nX{ sM%  
aPicker pk; -;RAW1]}Y$  
public : V:+vB "  
d{(Rs.GuP  
template < typename T > eI|~neh  
  struct result_1 YnDaB px  
  { MrOtsX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^L Xr4  
} ; D62'bFB^  
f`\J%9U_O  
template < typename T1, typename T2 > mUR[;;l  
  struct result_2 ?duw0SZ  
  { glKPjL*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }g%&}`%'  
} ; b}u#MU  
[xDIK8d:I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h"}F3E  
KBI 1t$  
template < typename T > Z3ODZfu>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2)n%rvCQ  
  { XuZgyt"=r  
  return fn(pk(t)); >s,*=a  
} Pl#u ,Y  
template < typename T1, typename T2 > L=s8em]7l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (5[#?_~  
  { 36.mf_AM  
  return fn(pk(t1, t2)); 6(1 &6|o3  
} S_VzmCi  
} ; -~lrv#5Q  
KpS=oFX{}  
akHQ&+[j  
一目了然不是么? b+Vlq7Bc  
最后实现bind !4t%\N6Ib  
|Q?$n3-f"  
5`K'2  
template < typename Func, typename aPicker > 9{A*[.XK]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \S~<C[P  
  { n iB<h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b Hy<`p0  
} [ei5QSL |  
I9U 8@e!X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qzo)\,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `<Hc,D; p  
#SD2b,f  
十一. phoenix Gt!Hm(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: : B1 "=ly  
TFhYu  
for_each(v.begin(), v.end(), I4c %>R  
( 3z8zZ1uzU  
do_ G~Y#l@8M+  
[ Rob: W|  
  cout << _1 <<   " , " K:pG<oV|}  
] f9n4/(C y  
.while_( -- _1), nXxnyom,  
cout << var( " \n " ) )S_ %Ip  
) :4COPUBpPV  
); >g[Wnzf  
tfe'].uT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?C6`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [Kbna>`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O9p^P%U"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0upZ4eN  
, -Lv3  
|:SXN4';?  
template < typename Cond, typename Actor > i'#%t/ u  
class do_while 8mX:*$qm:  
  { V<REcII.  
Cond cd; >rh<%55P`  
Actor act; o`}8ZtD  
public : OQT i$2  
template < typename T > wp-3U}P2(  
  struct result_1 `k08M)  
  { "xD5>(|^+Q  
  typedef int result_type; :/NP8$~@j  
} ; } x'o`GuUf  
-ktYS(8&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Zt4 r_ 7  
l02aXxT)]  
template < typename T > P$G|o|h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W8!8/ IZbN  
  { lx~mn~;x  
  do lt}U,p,S  
    { ra\|c>[%  
  act(t); aII:Pzh]B  
  } @;d7#!:cE  
  while (cd(t)); NMP*q @  
  return   0 ; /bqJ6$  
} "S&1J8D|  
} ; }HZ'i;~r|9  
KhbbGdmfS$  
;{cl*EN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c<qJs-C4;  
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。 k${F7I(Tb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #Cz:l|\ i  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 VH.}}RS%  
下面就是产生这个functor的类: ^EKf_w-v  
Aj=c,]2  
R~BW=Dz,e  
template < typename Actor > W{;LI WsZ  
class do_while_actor d _koF-7  
  { SCMZ-^b  
Actor act; `3F/7$q_  
public : ;V1e>?3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %!)Dk<  
3bB%@^<  
template < typename Cond > ;4]l P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HC ?XNR&  
} ; V{kgDpB  
i{/nHrN  
woK?td|/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7PI|~Ifi  
最后,是那个do_ g/soop\:  
px_%5^zRQ  
BRMR> ~k(  
class do_while_invoker *r]#jY4qx  
  { ~wRozV  
public : Z7R+'OC  
template < typename Actor > &,`P%a&k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Aaix? |XN  
  { GpM_ Qp  
  return do_while_actor < Actor > (act); J)Td'iT(  
} )F35WP~  
} do_; =").W\,  
eM`"$xc Oe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aA.TlG@zP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y<5xlN(+v  
最后来说说怎么处理break和continue uM~j  
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。 .](s\6'  
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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