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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !hs33@*u~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L< XAvg  
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, kzE<Y  
Z";&1cK  
` 0$i^,}  
zqHG2:MN"  
  class filler OV G|WC  
  { ^4b;rLfk@  
public : -9] ucmN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zq6)jHfq.  
} ; 9^L{)t>  
lRk_<A  
mEm=SpO[$o  
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: t[e]AU[}  
$u~*V  
ZZ>"LH  
{|d28!8w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M(^_/ 1Z  
kYhV1I  
 )[S#:PP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r>e1IG  
$7QGi|W*k  
l k sNy  
lfAiW;giJ  
二. 战前分析 TU6(Q,Yi|  
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。 mtg=v@~  
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 $@D*/@  
L6?~<#-m\M  
7|HIl=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YQ$LU \:  
  /* --------------------------------------------- */ m#$$xG  
vector < int *> vp( 10 ); ?8w5tfN6t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `h|Y0x  
/* --------------------------------------------- */ cP",szcY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Dm@h'*  
/* --------------------------------------------- */ Z0/$XS9|h;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |KR8=-!7  
  /* --------------------------------------------- */ lak,lDt]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %[4u #G`  
/* --------------------------------------------- */  >akC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4tEAi4H|`@  
`;=-71Gn~  
"38L ,PW0Z  
28LBvJVq@  
看了之后,我们可以思考一些问题: g~ii^[W  
1._1, _2是什么? d,b]#fj  
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。 1COSbi]  
2._1 = 1是在做什么? ih|;H:"^  
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。 DfU]+;AE  
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。 x5Ue"RMl+  
:GN++\ 1pw  
!}5f{,.RO  
三. 动工 v.- r %j{I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e^<'H  
gyQPQ;"H$2  
!4a#);`G  
S"VO@)d  
template < typename T > G|*&owJ  
class assignment 67;6nXG0K  
  { Ma'#5)D  
T value; m*L5xxc!  
public : $dxA7 `L  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;PB_ @Zg  
template < typename T2 > +1a3^A\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M&jlUr&l  
} ; {!j)j6(NY  
L PS,\+  
S&'?L0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aNn4j_V(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UGlHe7  
2FW"uYA;6  
2z.~K&+x  
)QW hzY  
  class holder a)4%sX*I  
  { cV"Ov@_.k  
public : v8WT?%  
template < typename T > 2cO6'?b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1S(n3(KRk$  
  { H+562W  
  return assignment < T > (t); #sg*GK+|:R  
} Yi]`"\  
} ; 5A$,'%d  
OTGy[jY"  
[K@(,/$  
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: c|d,:u#  
'7pzw>E=:  
  static holder _1; RH:vd|q+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <@# g2b  
Y]=k"]:%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "hQGk  
而不用手动写一个函数对象。 cRMyYdJ o  
q`'"+`h  
t`'jr=e,~  
0VrsbkS  
四. 问题分析 {n&n^`Em  
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。 Z)IF3{*  
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。 D)bL;h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xFekSH7[F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (c&%1bJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IBvn q8\  
e/_QS}OA  
五. 问题1:一致性 pGfGGY>i%  
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?| -Bl^TT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BsA'r+ho?H  
]kXW eY<  
struct holder a'`?kBK7`U  
  { Ch3MwM5]  
  // 9=j)g  
  template < typename T > L,.AY?)+7  
T &   operator ()( const T & r) const <[D>[  
  { [Y$ TVwFwX  
  return (T & )r; mBJr*_p  
} R8:5N3Fx  
} ; jV9oTH-  
qp)Wt6 k?  
这样的话assignment也必须相应改动: 0{uaSR  
9R2"(.U  
template < typename Left, typename Right > /Wcx%P  
class assignment n*Dn{ 7v#z  
  { 5~/EAK`  
Left l; ?;_>BX|Zjl  
Right r; 6bc\ )n`  
public : @D !*@M6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =E> P,"D  
template < typename T2 > zfE8=d8U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >MKj~Ud  
} ; k0O5c[ j  
dWQB1Y*N  
同时,holder的operator=也需要改动: !V(r p80  
s*_fRf:  
template < typename T > _~MX~M3MB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wPm  
  { |`Noj+T47I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (hdu+^Qj=  
} dCS f$5  
]jm:VF]4  
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。 ?]D))_|G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 utBrH  
P$0c{B4I  
return l(rhs) = r; 7)Vbp--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。 nT}Wx/aT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $i6z)]rjg  
G'p322Bu  
template < typename Tp > ~@Q ]@8Tv\  
class constant_t |dbKK\ X9  
  { ;@Fb>l BhX  
  const Tp t; 4p-"1 c$  
public : /gl8w-6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Dw7Xy}I/  
template < typename T > \>pm (gF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q K#wsw  
  { nw% 9Qw  
  return t; p/RT*?<   
} OA=~ i/n~  
} ; 7n.Oem  
$ ,]U~7S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +0z7}u\x  
下面就可以修改holder的operator=了 /5/gnp C  
&Jb\}c}  
template < typename T > dr}PjwW%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @v ^j<B  
  { }mK,Bi?bj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^g|cRI_"  
} s[y.gR.(  
!&hqj$>-}  
同时也要修改assignment的operator()  U-4F  
~CkOiWC0  
template < typename T2 > :>;F4gGVG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tE {M  
现在代码看起来就很一致了。 e2N K7  
v\4<6Z:4  
六. 问题2:链式操作 pvUV5^B(M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jq*`| m;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。 j}",+H v  
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。 pv sa?z;rP  
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。 M*ZN]9{^.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h*C!b?:"  
)MK $E,W  
template < typename T > Ze8.+Ee  
struct result_1 x51R:x(p  
  { vi UJ4Pn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1w(3!Ps+  
} ; YfB)TK\W9/  
85H \v_[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9QLG:(~;  
RU4X#gP4Vh  
template < typename T > '!`\!=j-`  
struct   ref n`&D_AbQ  
  { RPgz"-  
typedef T & reference; J](NCD  
} ; S<Gm*$[7  
template < typename T > 86 e13MF  
struct   ref < T &> ;J TY#)Bh  
  { >~rlnRX  
typedef T & reference; [V:~j1{3  
} ; QwWd"Of  
kt)Et  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l;@+=uVDHm  
mu@J$\   
template < typename T > O_a^|ln&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {FI*oO1A~  
  { :R=6Ku>  
  return l(t) = r(t); -wiQ d@X  
} ;[R6rVHe{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 r4X}U|s!0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o>,r<  
> B@c74  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >bze0`}Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s. A}ydtt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EUuSN| a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <JWU@A-.y  
最后的布局是: IJGw<cB]+  
                Add M=uT8JB  
              /   \ eN,9N]K  
            Divide   5 ga%\n!S  
            /   \ O8$~dzf,2  
          _1     3 w=WF$)ZU  
似乎一切都解决了?不。 6d6cZGS[:  
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。 )w M%Ul<s  
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。 McasnjC  
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-VygLN  
!P=Cv=  
template < typename Right > VZWo.Br'W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const * &:_Vgu  
Right & rt) const 4-x<^ ev=  
  { b/:wpy+9Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F6[F~^9D  
} pvyEs|f=%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bp:`m>4<  
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。 \(j*K6#  
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。 z eT`kZ  
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。 fF0i^E<  
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。 T3z ovnR  
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? ]5f;Kz)  
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: "Bf8mEmp  
OLb s~ >VA  
template < class Action > ?yef?JI$p  
class picker : public Action Ia#!T"]@W6  
  { FHr)xqo=~  
public : /o;L,mcx*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W"vLCHTh  
  // all the operator overloaded tjx8 UgSi  
} ; G9Uc }z  
Z\CvaX  
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。 Ie. on)  
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: fasW b&~z  
 80@\e  
template < typename Right > Bgm8IK)6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?/3wO/7[  
  { W|>jj$/o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QLO;D)fC  
} B&a{,.m&q6  
FFcCoPX_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eW(pP>@k,  
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。 5 qfvHQ ~M  
jDY B*Y^F  
template < typename T >   struct picker_maker  Ol }5ry  
  { V@`b7GM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j;-Wf6h{  
} ; b}R_@_<u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8{G!OBxc\.  
  { X#&5?oq`  
typedef picker < T > result; 5eori8gr7  
} ; r V%6 8x9  
V pnk>GWD  
下面总的结构就有了: ,_kw}_n=  
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。 jy!]MAP#Gk  
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。 7y|U!r"Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 D j9aTO  
至此链式操作完美实现。 _k2R^/9Ct%  
QAV6{QShj  
2O=$[b3  
七. 问题3 jV sH  
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。 ;\0|1Eem`  
lz0-5z+\  
template < typename T1, typename T2 > ZwMVFC-d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6LDZ|K@  
  { ! *sXLlS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hH1Q:}a  
} _s^tL2Pc  
h.vy SwF"j  
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: uy<3B>3~.  
vMp=\U-~^  
template < typename T1, typename T2 > ;-u]@35  
struct result_2 %1A8m-u]M  
  { 7p.8{zQ*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }U_^zQfaj  
} ; }+KM"+@$<  
u;q Q/Ftb  
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? B46:LQ9[  
这个差事就留给了holder自己。 < c^'$  
    2.Vrh@FNRo  
bPOPoq1#  
template < int Order > e#;43=/Ia  
class holder; }h;Z_XF&  
template <> 3%)cUkD  
class holder < 1 > `Vw G]2 I  
  { :g|.x  
public : F-3=eKZ  
template < typename T > *1dZs~_  
  struct result_1 !}*vM@)1  
  { 1-p#}VX  
  typedef T & result; SSF:PTeG>  
} ; i`sZP#h  
template < typename T1, typename T2 > h2zSOY{su  
  struct result_2 V4R s  
  { { }/  
  typedef T1 & result; #-B<u-  
} ; %6cr4}Zm}  
template < typename T > `C>h]H(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pqO3(2F9  
  { bDvGFSAH  
  return (T & )r; i\IpS@/{-v  
} yT/rH- j;5  
template < typename T1, typename T2 > w@-G_-6W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @JlT*:Dz  
  { )isS^O$qH  
  return (T1 & )r1; uY~mi9E  
} [s^p P2  
} ; /1LN\Eu  
hFA |(l6  
template <> 961&rR}d  
class holder < 2 > zRjbEL  
  { -I5]#%eX^  
public : 9\!&c<i=  
template < typename T > ,.P]5 lE  
  struct result_1 ?/&X _O  
  { 8 siP  
  typedef T & result; [ 6VM4l"  
} ; )2).kL>  
template < typename T1, typename T2 > ??nT[bhQ  
  struct result_2 _]*[TGap  
  { Mt4]\pMUb  
  typedef T2 & result; HCOsVTl,  
} ; =~O3j:<6  
template < typename T > n/;{-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7{U[cG+a#  
  { 4}N+o+  
  return (T & )r; 15{^waR6  
} 9mvy+XD  
template < typename T1, typename T2 > jW#dUKS(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i%133in  
  { L?u {vX  
  return (T2 & )r2; \)28,`  
} RbUir185Y  
} ; l atm_\  
 $Z &6  
%t_'rv  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 G:b6Wf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x%X3FbF]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &H# l*  
A&1EOQ=N  
return l(i, j) = r(i, j); eJqx,W5MK]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yzfiH4  
%u%;L+0Q[  
  return ( int & )i; ypM,i  
  return ( int & )j; Aa1#Ew<r  
最后执行i = j; 9Y2u/|!.3  
可见,参数被正确的选择了。 ; ]% fFcy  
9*iVv)jd  
1N _"Mm{  
.n IGs'P  
Q']'KU.  
八. 中期总结 E7h@c>IK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7V=deYt_p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tz65Tn_M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #p=+RTZ<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %+/v")8+?  
L`M{bRl+1  
!(bYh`Uy  
W9gQho%9b  
C,;<SV2#  
 @B{  
九. 简化 fPN/Mxu  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 d.ywH;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @ ~{TL  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f4<~_ZGr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7]u_  
  +-*/&|^等 ,FYA*}[  
2. 返回引用。 Q +hOW-  
  =,各种复合赋值等 br0\O  
3. 返回固定类型。 + ,]&&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xz@*V>QT  
4. 原样返回。 ly!3~W  
  operator, *W2] Kxx*  
5. 返回解引用的类型。 Pi[]k]XA\  
  operator*(单目) q:vN3#=^qf  
6. 返回地址。 hTAc}'^$  
  operator&(单目) $igMk'%Nmb  
7. 下表访问返回类型。 ZK{1z|  
  operator[] jY9tq[~/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hQ%X0X,  
  operator<<和operator>> oVuIHb0w  
5Mxl({oI]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 cJT_Qfxx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *>iJ=H  
5Q}HLjG8Z  
template < typename Left > !bK;/)  
struct value_return kdA]gpdw  
  { (q 7;/n  
template < typename T > t re`iCH~  
  struct result_1 Yo5ged]i  
  { N+R{&v7=F%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +CEt:KQ   
} ; #I ,c'Vj  
brE%/%! e  
template < typename T1, typename T2 > !`U #Pjp.  
  struct result_2 V[44aN  
  { ,iiI5FR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RionKiN  
} ; bMqS:+  
} ; |Qpo[E }a  
;(g"=9e  
D_f :D^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6(Cjak+~!  
f b8xs<  
下面我们来剥离functor中的operator() K/(Z\lL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kad$Fp39  
^y&2N  
return l(t) op r(t) kYS\TMt,C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u8~5e  
return op l(t) l9 rN!Q|  
return op l(t1, t2) >Y3zO2Cr  
return l(t) op Pw Amnk !  
return l(t1, t2) op zS\m8[+]  
return l(t)[r(t)] aIfB^M*c5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5',b~Pp  
R;/LB^X]  
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: 2zjY|g/  
单目: return f(l(t), r(t)); \<=.J`o{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HRd02tah  
双目: return f(l(t)); :OaGdL   
return f(l(t1, t2)); ]_ y;Igaj  
下面就是f的实现,以operator/为例 &M\qVL%w  
Wu?[1L:x  
struct meta_divide h=cA]^:=  
  { a'G[ !"  
template < typename T1, typename T2 > [/cJc%{N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]%5gPfv[T  
  { K!88 Nox(  
  return t1 / t2; WdrMp  
} B8-Y)u1G  
} ; MIv,$  
Bm^8"SSN  
这个工作可以让宏来做: P_N},Xry  
\cAifU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,+g0#8?p^x  
template < typename T1, typename T2 > \ #4sSt-s&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^[ >  
以后可以直接用 `O,"mm^@U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0c#|LF_  
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 X`}4=>  
(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。。。) X0m6<q  
b@1";+(27  
IC.R4-  
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 6}mSA@4&  
6<Zk%[7t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kL}*,8s{  
class unary_op : public Rettype H,1I z@W1  
  { #fe zUU  
    Left l; 52Q~` t7F  
public : QTI^?@+N>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dC}4Er  
w >#.id[k  
template < typename T > yH@2nAn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ~\+m o  
      { 'P >h2^z  
      return FuncType::execute(l(t)); O%s?64^U  
    } rOq>jvy  
$-]PD`wmY  
    template < typename T1, typename T2 > fPsUIlI/A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CY.i0  
      { U| 1&=8l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )RwO2H  
    } -+.-Ab7  
} ; hrnY0  
V^p XbDRl  
q/\Hh9`  
同样还可以申明一个binary_op \E:l E/y  
'#Y[(5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ds%~J  
class binary_op : public Rettype Q%RI;;YyA  
  { \M-$|04Qt  
    Left l; Z|Xv_Xo|4  
Right r; /T/7O  
public : u*H V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c"@,|wCUi  
N%+C5e<  
template < typename T > [kg*BaG:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ U?a %$G>  
      { lF1ieg"i M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0f|nI8,z  
    } ig,v6lqhM  
$t$YdleIH  
    template < typename T1, typename T2 > bG9$&,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `BZX\LPHm  
      { 8:(e~? f6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2JRX ;s~  
    } * d[sja+  
} ; RjCEo4b-.H  
79(Px2H2  
HTUY|^^D  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 G-Ju`.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~C2[5r{So  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -7l)mk  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZvO,1B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6P*2Kg`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^c]lEo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Lv?e[GA  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ZYX(Cf  
下面是修改过的unary_op 0E#3XhU  
dy*CDRU4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > at `\7YfQp  
class unary_op /WKp\r(Hp  
  { rn8t<=ptH3  
Left l; #>\+6W17U  
  v5o@ls  
public : 86\B|!   
Arb-,[kwN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KFMEY\6\h  
J~vK`+Zs  
template < typename T > b}#ay2AR  
  struct result_1 u0& dDZ  
  { oVSq#I4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;iEFG^'tG  
} ; KUqD<Jj?  
GiN\@F!  
template < typename T1, typename T2 > FsYsQ_,R3  
  struct result_2 ,d34v*U  
  { ()v{HB i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; & ]/Z~Vt  
} ; C|A:^6d3=  
[m 3k_;[  
template < typename T1, typename T2 > p#95Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PH}^RR{H[  
  { _ mw(~r8R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %,M(-G5j;  
} WSW,}tFp"  
\!4sd2Yi  
template < typename T > %v(\;&@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (7g1eEK%  
  { c);(+b  
  return OpClass::execute(lt(t)); aBLE:v  
} &t\KKsUtd  
{r!X W  
} ; -Fj:^q:@u  
=,=tSp  
y$e'-v  
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 h[O!kwE  
好啦,现在才真正完美了。 oLXQ#{([  
现在在picker里面就可以这么添加了: D'823,-).  
e/<Og\}P/  
template < typename Right > 5'Fh_TXTD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !Z6GID})p  
  { :!f1|h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OW12m{  
} b}[W[J}`  
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。 vK?{Z^J][  
$iA`_H`W  
H+>l][  
P:")Qb2  
|h,aV(Q  
十. bind y8KJoVP iM  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 l%^'K%'b  
先来分析一下一段例子 r$*p  
<,Zk9 t&  
WJ+<&6W8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N(]>(S o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 46dh@&U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EnrRnVB  
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。  0FHX  
我们来写个简单的。 ba3_5 5]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $e! i4pM  
对于函数对象类的版本: l\yFx  
U&6!2s-  
template < typename Func > QMzBx*g(  
struct functor_trait c4R6E~S  
  { S) [`Bm  
typedef typename Func::result_type result_type; H! ZPP8]j>  
} ; or u.a   
对于无参数函数的版本: ESZ6<!S  
b "4W` A  
template < typename Ret > SLc6 ]?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'W~O ?  
  { }XiS:  
typedef Ret result_type; J}coWjw`q  
} ; ]OoqU-q  
对于单参数函数的版本: _AQ :<0/#  
:CN,I!:  
template < typename Ret, typename V1 > hIw<gb4J%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qPpC)6-Q  
  { j0k"iv  
typedef Ret result_type; @>J4K#"  
} ; <dzE5]%\  
对于双参数函数的版本: \)ac,i@fy  
N"b>]Ab] ;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `?Wak =]g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NwmO[pt+  
  { gU Cv#:  
typedef Ret result_type; ,c6ID|\  
} ; Gt[!q\^?  
等等。。。 EeKEw Sg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r}P{opn$t  
laqW {sX^5  
template < typename Func > DY6wp@A  
struct func_return KX9+*YY,  
  { =F ZvtcCa  
template < typename T > N`/6 By  
  struct result_1 W:P4XwR{  
  { Cl]E rg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zQ}:_  
} ; im_W0tGvF  
S >uzW #  
template < typename T1, typename T2 > EpeTfD  
  struct result_2 "j9,3yJT  
  { 38%]G Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s} ,p>8  
} ; :?{ **&=  
} ; VuFH >8n  
Fk>/  
K.] *:fd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O~B iqm  
8@qYzSx[  
template < typename Func, typename aPicker > `7Ni bZX0  
class binder_1 dKw* L|5  
  { r}9qK%C G.  
Func fn; `jJ5us  
aPicker pk; :t]YPt  
public : -ny[Lh^b  
$CO^dFf  
template < typename T > U\y];\~H  
  struct result_1 5 %q26&  
  { w1aa5-aF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cp2e,%o  
} ; 6d,jR[JP  
bxO8q57  
template < typename T1, typename T2 > 2<y E3:VX  
  struct result_2 iD_NpH q  
  { ?DkMzR)u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u%#bu^4"  
} ; *:3flJt  
1Af~6jz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Se* GR"Z+  
Ym-uElWo  
template < typename T > PV>-"2n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N/Z3 EF_  
  { 3IZ^!J  
  return fn(pk(t)); $TL~SVHj;{  
} 5Y"lr Y38  
template < typename T1, typename T2 > t*82^KDU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F>)u<f,C  
  { <n>Kc}c  
  return fn(pk(t1, t2)); "o`N6@[w^  
} $k V^[  
} ; U/m6% )Yx(  
a{QHv0goG  
[(5;jUmF@  
一目了然不是么? WL7R.!P  
最后实现bind a [iC!F2  
"ZNiTND  
1[a;2x A~  
template < typename Func, typename aPicker > 7Nw7a;h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x,STt{I=  
  { WsTbqR)W%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ea=@r Ng  
} Z+=WgEu1  
lKrD.iYt8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C+cSy'VIK!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (01M0b#  
9l@VxX68M  
十一. phoenix `)& -;CMY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ddmTMfH  
z"u4t.KpL  
for_each(v.begin(), v.end(), zJOjc/\  
( G7DEavtr  
do_ .ZFs+8qU>  
[ n@mWB UM  
  cout << _1 <<   " , " }>=k!l{  
] 3205gI,  
.while_( -- _1), K~5QL/=1  
cout << var( " \n " ) p}hOkx4R\  
) 7KnZ  
); ><viJ$i  
WQ<J<$$uu  
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: { ,/mQ3  
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 aIpDf|~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D:e9609  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t;T MD\BU  
zy~vw6vu  
ji="vs=y  
template < typename Cond, typename Actor > ~&[Wqn@MZ  
class do_while n|Iy  
  { 3<1Uq3Pa  
Cond cd; w-2p'u['Z  
Actor act; ns9iTU)  
public : znw\Dn?g  
template < typename T > @Nn9- #iW  
  struct result_1 Pdmfn8I]%  
  { :[ m;#b  
  typedef int result_type; rJ4 O_a5/  
} ; Igt:M[ /  
fD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YQvN;W  
y~w2^VN=  
template < typename T > w7$*J:{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q9H~B`\nQ  
  { X#j-Ld{j  
  do Wjn1W;m&g  
    { >c*}Do{lG  
  act(t); 3xWeN#T0  
  } v}!eJzeH  
  while (cd(t)); >t&Frw/Bl  
  return   0 ; `$\g8Mo  
} 4pq@o  
} ; X(U CN0#  
?~$0;5)QC  
)Ge.1B$8h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nR-`;lrF~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 im_WTZz2P  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Jiyt,D*wX  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 m{  .'55  
下面就是产生这个functor的类: Xi^3o  
7"Sw))H|  
IqJ7'X  
template < typename Actor > uIvy1h9m  
class do_while_actor 0tv"tA;  
  { ce{(5IC  
Actor act; m_\w)  
public : >KmOTM< {  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T3,"g=  
8Eyi`~cAiH  
template < typename Cond > 1O>wXq7q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Xp@8 vu  
} ; A9' [x7N  
uo;aC$US  
fhw.A5Ck  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I ugYlt  
最后,是那个do_ W+-a@)sh3Q  
4HQP,  
hqIYo .<  
class do_while_invoker N=^{FZ  
  { r63_|~JVB<  
public : `mXbF  
template < typename Actor > [`nY /g:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ")'o5V  
  { YhYcqE8  
  return do_while_actor < Actor > (act); wYQTG*&h  
} .[%em9u  
} do_; 8\+kfK  
D 's'LspQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? { </MC`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4bLk+EY4A  
最后来说说怎么处理break和continue 7pMQ1- (  
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。 U]tbV<m%  
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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