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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]8d]nftY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZaH<\`=%  
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, ut& RKr3  
+S^Uw'L$=T  
zg)Z2?K|;u  
t \DS}3pv  
  class filler V2i*PK X  
  { U,[vfSDGr  
public : rbO9NRg>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9"=:\PE  
} ; B\KvKT|\  
, YTuZS  
1f~unb\Gg  
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: o`M7:8G  
Xy_+L_h^  
D7[ 8*^  
 #XQEfa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'Xxt[Jy  
,hT t]w  
3PpycJ}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -zN*2T  
L:XnW 1(Or  
oSx]wZZ  
$khWu>b  
二. 战前分析 oq^#mJL  
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。 $w)yQ %  
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 'r(}7>~fC  
SEIGs_^'\  
Q;)[~p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T.`EDluG  
  /* --------------------------------------------- */ .N5}JUj  
vector < int *> vp( 10 ); 5``/exG>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u~bk~ 3.I  
/* --------------------------------------------- */ l yF~E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vtCt6M  
/* --------------------------------------------- */ vbmi_[,U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9p+DA s{i  
  /* --------------------------------------------- */ CbS- Rz:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D;.-e  
/* --------------------------------------------- */ jXSo{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &}OaiTzEmc  
]A5FN4 E  
$*H_0wQc  
+]Po!bN@@  
看了之后,我们可以思考一些问题: ht!o_0{~  
1._1, _2是什么? a+uSCs[C  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 vCFMO3  
2._1 = 1是在做什么? ^UEI`_HO0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 t}c ymX~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 P"XF|*^U  
QuT8(s1Q!  
kHo0I8  
三. 动工 (Z,v)TOXjV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PUuxKW}  
w;&J._J  
GXYmJ4wR  
DJS0;!# |O  
template < typename T > ;Lu%v%BM  
class assignment aiF7\^aw$  
  { -ce N}Cb3  
T value; .Quu_S_ vH  
public : i,8h B(M!  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;8'hvc3i$  
template < typename T2 > B~D{p t3y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /[q6"R!uMz  
} ; z{]$WVs:^  
JLT10c3  
=$X5O&E3'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lr=? &>MXj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "|{ NRIE  
~-.}]N+([  
t:eZ`6o$T\  
I+ rHb< P%  
  class holder _<6 ^r  
  { s+#gH@c  
public : IX$dDwY|O>  
template < typename T > p^3 ]Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ='`z  
  { a:r8Jzr  
  return assignment < T > (t); f-F+Y`P  
} 3=RVJb  
} ; |F=!0Id<  
YiJnh47  
}%c2u/PQ  
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: zflq|dW  
TD'RvTpl  
  static holder _1; *T-+Pm-Cq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FIL?nkYEO  
(0/,R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LBq~?Q.e  
而不用手动写一个函数对象。 DJVH}w}9_P  
|L}zB,  
$sTbFY  
~Z9Eb|B  
四. 问题分析 lr'h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 'W(+rTFf!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #k&"R v;,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VCSHq&p8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {F6>XuS=u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {Fs}8\z  
Bi;D d?.  
五. 问题1:一致性 t~H'Ugv^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 'r~,~A I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ELfcZfJ  
tJ>%Xop  
struct holder L.ScC  
  { ]VtVw^ir  
  // mk(O..)2  
  template < typename T > 4y\qJw)~U  
T &   operator ()( const T & r) const W/!M eTU&E  
  { R4"*<%1  
  return (T & )r; @}eEV[Lli  
} +;^Ux W  
} ; ` Fnl<C<  
m5m}RWZ#  
这样的话assignment也必须相应改动: B>Tfyo  
:)o 4fOJ8  
template < typename Left, typename Right > 6_]-&&Nr  
class assignment Dk8 O*B   
  { W; yNg  
Left l; "O{j}QwY  
Right r; rH*1bDL  
public : =lT~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HK&Ul=^VN|  
template < typename T2 > fFDI qX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8,B?!%FP  
} ; %IrR+f+H  
!~Vo'ykwx'  
同时,holder的operator=也需要改动: 4<}!+X7m  
> %h7)}U  
template < typename T > Le;;Yd}f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hgIqr^N9  
  { H'KCIqo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P 4Vi~zMX  
} <7'`N\a  
wJyrF  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tpu2e*n-|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 URU,&gy=  
0U|t@&q  
return l(rhs) = r; j/.$ (E   
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。 \ #<.&`8B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: EQe!&;   
"NEg]LB5  
template < typename Tp > 8T6LD  
class constant_t ^*s DJ #  
  { 9 5bi W  
  const Tp t; b-? wJSf|  
public : F.{{gpI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $HgBzZ7A2  
template < typename T > x }\x3U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O[}{$NXw  
  { zs/4tNXw  
  return t; kN7 J Z12  
} Lx%*IE|c  
} ; SeuC7!q{  
+cH,2^&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 di.yh3N$  
下面就可以修改holder的operator=了 :ohGG ,`Dh  
a ?D]]0%  
template < typename T > k;5$]^x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const grD[7;1~:)  
  { TF]bmM})0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *JnY0xP  
} |Gp!#D0b  
L`'#}#O l  
同时也要修改assignment的operator() /ILj}g'  
OlU')0Y  
template < typename T2 > Z9 z!YaOL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )6+Z99w  
现在代码看起来就很一致了。 ))T@U?r  
V52>K$j  
六. 问题2:链式操作 @JW HG1qJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CzMCd ~*7R  
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。 0gRj3al(  
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。 5Zf^cou  
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。 B":9C'tip  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 26M:D&|ZB  
Zv]'9,cbk  
template < typename T > / esdtH$=  
struct result_1 6=cfr; BH2  
  { ( p(/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yMG(FAyu  
} ; z*V 8l*  
su$IXI#R-&  
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: 9sP;s^#t7U  
j_I[k8z  
template < typename T > In[rxT~K}Q  
struct   ref WCNycH+1  
  { zA%YaekJ  
typedef T & reference; 2[Ofa(mkkp  
} ; sKy3('5;  
template < typename T > <OH{7>V  
struct   ref < T &> `~w|Xz  
  { =Bg $OX  
typedef T & reference; #B!| sXC  
} ; jJY{np  
w"`Zf7a{/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r` B(ucE  
D`|8Og  
template < typename T > $e~MKLd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N#``(a  
  { ?rm3Iac0S  
  return l(t) = r(t); M)F_$ ICE-  
} c,2OICj  
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。 tJG+k)EE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g6 H}a  
bO i-QD  
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 6i+<0b}!/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~dO+kD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F50l->F2&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 vp32}ze D  
最后的布局是: XE>w&  
                Add LR "=(  
              /   \ 0 k.\o"y  
            Divide   5 >D jJ*vM  
            /   \ E2xK GK   
          _1     3 oF0DprP@  
似乎一切都解决了?不。 hW!2C6  
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。 $:?Dyu(Il  
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。 rp '^]Zx  
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: )3IUKz%\6p  
HNRAtRvnY  
template < typename Right > TU6(Q,Yi|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >'lvZt  
Right & rt) const $@D*/@  
  { wBWqibY|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pCf9"LLer  
} "ejsz&n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m#$$xG  
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。 ?8w5tfN6t  
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。 3'Hz,qP  
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。 J9*i`8kU.  
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。 ZEp>~dn;  
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? KE4#vKV0yC  
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: qyBC1an5,  
'fs tfk  
template < class Action > PNz]L  
class picker : public Action  >akC  
  { ur:8`+" (  
public : ?f$U8A4lp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F pT$D  
  // all the operator overloaded +7Uv|LZ~@  
} ;  0ij YE  
%aI,K0\  
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。 k|czQ"vaI  
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: 5hHLC7tT9  
=H`yzGt  
template < typename Right > _dY5qW1p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e-Oz`qW~  
  { xHCdtloi?I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B"sB0NuT/$  
} Pl. y9g~  
qSDn0^y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V'tqsKQ!  
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。 G|*&owJ  
67;6nXG0K  
template < typename T >   struct picker_maker l^XOW- ;u  
  { No8-Hm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d A'0'M  
} ; Bq;GO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d[{!^,%x"  
  { P5H_iH  
typedef picker < T > result; {!j)j6(NY  
} ; L PS,\+  
S&'?L0  
下面总的结构就有了: v}J0j  
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。 fP[S.7F+No  
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。 2FW"uYA;6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2z.~K&+x  
至此链式操作完美实现。 k*u6'IKi.4  
a)4%sX*I  
.EPv4[2%F8  
七. 问题3 b9ud8wLE[  
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。 Uqz.Q\A  
?yxQs=&-q~  
template < typename T1, typename T2 > )@p?4XsT4J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .R@s6}C`}=  
  { Q_Br{ `c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M KX+'p\w  
} LzJ`@0RrX  
!MrQ-B(  
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: :.tL~% q  
?S'aA !/;  
template < typename T1, typename T2 > >S-JAPuO  
struct result_2 x#5vdBf  
  { h-//v~V)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uts>4r>+  
} ; +0 }_X  
@( \R@`#  
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? f~*7hv\  
这个差事就留给了holder自己。 `dD_"Hdt  
    -uu&{$  
FW5v 1s=  
template < int Order > W"*2,R[}%  
class holder;  H2oxD$s  
template <> !-N!Bt8;  
class holder < 1 > qe'ssX;  
  { b\KbF/ T  
public : FrUqfTi+W  
template < typename T > /\_n5XI1  
  struct result_1 m[(_fOd  
  { 6:L2oW 6}{  
  typedef T & result; :<s`)  
} ; ZW9OPwV  
template < typename T1, typename T2 > _Rb2jq(&0  
  struct result_2 ij|>hQC5i  
  { TqL+^:cq  
  typedef T1 & result; NM^uP+uS  
} ; wx[m-\  
template < typename T > ~#4FL<W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2NJ\`1HZ\  
  { Mo<q(_ZeRP  
  return (T & )r; c_CVZR?  
} *Wvk~  
template < typename T1, typename T2 > Bu&9J(J1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $=Ns7Sbup  
  { zd)QCq  
  return (T1 & )r1; ?G,gPb  
} .j&#  
} ; Qclq^|O0  
UX[s5#  
template <> _G-y{D_S&  
class holder < 2 > Rj H68=n  
  { dWQB1Y*N  
public : !V(r p80  
template < typename T > :s&dn%5N"  
  struct result_1 G&Dl($  
  { ^iBIp#  
  typedef T & result; 3^nH>f-Y  
} ; !4cY^4>o  
template < typename T1, typename T2 > TTFs|T6`q  
  struct result_2 Zhv%mUj~  
  { :F@Uq<~(  
  typedef T2 & result; "&/2 @  
} ; g`Cv[Pq?at  
template < typename T > $/|) ,n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HzKY2F(,  
  { :fwtPvLo  
  return (T & )r; UKZ )Boo  
} z6l'v~\  
template < typename T1, typename T2 > 8PH4v\tJEK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mNacLkh[  
  { 0ug&HEl_w  
  return (T2 & )r2; gpf0 -g-X  
} ;3wO1'=  
} ; $H[q5(_~  
5O d]rE  
p4MWX12  
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> >。 7n.Oem  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $ ,]U~7S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V" 8 G-dK  
_<{<b  
return l(i, j) = r(i, j); &^DVSVqs^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =EMB~i  
}mK,Bi?bj  
  return ( int & )i; ^g|cRI_"  
  return ( int & )j; -y$6gCRY  
最后执行i = j; ls&H oJ7  
可见,参数被正确的选择了。 {QylNC9  
mB"I(>q*M  
{ri={p]l  
jLt3jN  
tE {M  
八. 中期总结 R'zi#FeP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v\4<6Z:4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *9$SFe|&n:  
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=e$x]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #"rK1Z  
~=iH*AQR  
K)mQcB-"?  
<{bxOr+  
Q2- lHn^L:  
sH;_U)ssH  
九. 简化 7+hF1eoI  
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。 vi UJ4Pn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1w(3!Ps+  
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: j|wN7@Zc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [8IO0lul+  
  +-*/&|^等 wB[f%mHs  
2. 返回引用。 (@5`beEd  
  =,各种复合赋值等 (^y"'B  
3. 返回固定类型。 ?YS>_ MN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pKy4***I3  
4. 原样返回。 6(d6Uwc`  
  operator, T\bP8D  
5. 返回解引用的类型。 IF0!@f  
  operator*(单目) bI|G %  
6. 返回地址。 2O[sRm)  
  operator&(单目) =hFY-~U  
7. 下表访问返回类型。 $7DW-TA  
  operator[] "QNQ00[T`>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w/ rQOHV{  
  operator<<和operator>> y42 Cg  
aMY@**^v  
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。 ~[t#$2d}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rf%lhBv  
Rh|9F yN  
template < typename Left > "%Y=+  
struct value_return c_*w<vJ-'  
  { -'d:~:1f  
template < typename T > yiC7)=  
  struct result_1 s. A}ydtt  
  { dGBjV #bNT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e~zgH\`  
} ; `HQ)][  
4BCe;Q^6  
template < typename T1, typename T2 > ^gvTc+|  
  struct result_2 zU ~ Ff"<  
  { 2vjkThh`I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w=WF$)ZU  
} ; IUv#nB3  
} ; SK'h!Ye5Z  
"d$~}=a[  
;un@E:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rN} 8~j  
KoNu{TJ  
下面我们来剥离functor中的operator() N~8H\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >bf.T7wy  
mW%8`$rVEO  
return l(t) op r(t) F6[F~^9D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uW!XzX['  
return op l(t) zFExYYd   
return op l(t1, t2) Ph[MXb:*  
return l(t) op D/."0 #q  
return l(t1, t2) op vnvpb! @Q  
return l(t)[r(t)] z eT`kZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fF0i^E<  
mYgfGPF`  
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: Mi8)r_l%O  
单目: return f(l(t), r(t)); 37zB X~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :,JaOn'  
双目: return f(l(t)); 3Xu|hkK\e  
return f(l(t1, t2)); ~ #3{5* M  
下面就是f的实现,以operator/为例 M.mn9kw`  
YJ6~P   
struct meta_divide T[|#DMg$F  
  { Qs,\P^n  
template < typename T1, typename T2 > BjvQ6M{Y"+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~hvj3zC5xz  
  { C LaQE{  
  return t1 / t2; .u&xo{$'dS  
} (O0Ry2u k  
} ; |z=`Ur@)  
ct3i^,i  
这个工作可以让宏来做: AuXUD9 -  
W|>jj$/o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QLO;D)fC  
template < typename T1, typename T2 > \ NLMvi!5w,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,w#lUg p  
以后可以直接用 R}0gIp=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R|\eBnfI  
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 ~o^|>]  
(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。。。) H:~p5t  
9u( pn`e 3  
1PwtzH .w  
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 7 <^+)DsS?  
2 L4[~>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]H n:c'aT  
class unary_op : public Rettype rS BI'op  
  { FQ<x(&/NF  
    Left l; V pnk>GWD  
public : ,_kw}_n=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jy!]MAP#Gk  
gS +X%  
template < typename T > M#'7hm6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~][~aEat;V  
      { 03fOm  
      return FuncType::execute(l(t)); / (BS<A  
    } ]\xt[/?{  
OCx'cSs-=  
    template < typename T1, typename T2 > ]XEyG7D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; CCg]hX  
      { FLMiW]?x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L[2qCxB'^  
    } z[c8W@OJ  
} ; b\(f>g[  
Ep;uz5 ^8  
l[T-Ak  
同样还可以申明一个binary_op )4ek!G]Rb  
oDA'$]UL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %1A8m-u]M  
class binary_op : public Rettype 89&9VX^A  
  { C|&tdh :g  
    Left l; 2X2Ax~d@  
Right r; F|F0#HC ?  
public : yQrgOdo,w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n>v1<^  
*LB-V%{|'  
template < typename T > /+92DV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cb+sE"x]  
      { XS&Pc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *U1*/Q.  
    } (10t,n$  
QlGK+I>y;  
    template < typename T1, typename T2 > ,'(|,f42  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A5Jadz~  
      { Dr.eos4 ~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ; pBLmm*F  
    } u;t<rEC2  
} ; 1 Gr^,Ry  
lu{ *]!  
j-1V,V=  
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 ~%*l>GkP*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U%@PY9#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0OHXg=  
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。 K`N$nOw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @sn:%/x_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "Y+VNS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `?$-T5Rr  
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) QgU]3`z"  
下面是修改过的unary_op AJ/Hw>>$?m  
4xW~@m eNB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2`]c&k;]  
class unary_op ^N<aHFF  
  { HMUx/M.j  
Left l; Vl1.]'p_  
  VzSkqWF/"  
public : lD$s, hp  
\>:t={>;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P[ o"%NZ'  
C,W@C  
template < typename T > c:K/0zY  
  struct result_1 zdJPMNHg  
  { Nt8"6k_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \ *CXXp`  
} ; c_qox  
wBpt W2jA  
template < typename T1, typename T2 > ia\Gmh  
  struct result_2 %t&Lq }e  
  { h{mzYy} b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H,KH}25  
} ; $CB&>?~  
-J63'bb7oi  
template < typename T1, typename T2 > 'n7|fjX?Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BPkMw'a:  
  { |5;,]lbt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s>G6/TTH6  
} 65zwi-  
^iEf"r  
template < typename T > |h $Gs2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *=@8t^fa86  
  { ',hoe  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?3N/#  
} ]rGd!"q  
+jrx;xwot  
} ; Z6gwAvf<  
8i "CU:(  
A&1EOQ=N  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug eJqx,W5MK]  
好啦,现在才真正完美了。 yzfiH4  
现在在picker里面就可以这么添加了: e[x,@P`  
%GjG.11V,_  
template < typename Right > Lb$Uba-_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O8hx}dOjA  
  { |u`YT;`!"-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MDa[bQ NM  
} ZOqA8#\  
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。 *><j(uz!  
'*Y mYU  
|8}y?kAC  
BpA7 z/  
KD#zsL)3  
十. bind >;G_o="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。 d3EN0e+^  
先来分析一下一段例子 j\KOKvY)  
iU.` TqR7  
EM<W+YU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u^C\aujg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K'8o'S_bF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R5MN;xG^  
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。 Usht\<{  
我们来写个简单的。 o$bQ-_B`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y]R=z*i%  
对于函数对象类的版本: EO'+r[Y  
,FYA*}[  
template < typename Func > Q +hOW-  
struct functor_trait br0\O  
  { + ,]&&  
typedef typename Func::result_type result_type; q:>`|~MX  
} ; DDIRJd<J  
对于无参数函数的版本: "c~``i\G   
zhE4:g9v  
template < typename Ret > q:vN3#=^qf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n"iaE  
  { M&zB&Ia"'  
typedef Ret result_type; 2:.$:wS  
} ; $m>( kd1  
对于单参数函数的版本: hQ%X0X,  
 b%F'Ou~  
template < typename Ret, typename V1 > x2~fc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Mf"(P.GIS  
  { )jI4]6  
typedef Ret result_type; .}R'(gN\6  
} ; mFpj@=^_G  
对于双参数函数的版本: ! , ]Fx  
N+R{&v7=F%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lh0G/8+C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t(,2x%{  
  { 3Qv9=q|[b  
typedef Ret result_type; fm%4ab30T  
} ; ][z!};  
等等。。。 WVyq$p/V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?fU{?nI}>p  
UT_t]m  
template < typename Func > 8/"uS;yP  
struct func_return *}r6V"pH~  
  { 6(Cjak+~!  
template < typename T > f b8xs<  
  struct result_1 K/(Z\lL  
  { kad$Fp39  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kYS\TMt,C  
} ; `EP-Qlm  
3wgZDF38  
template < typename T1, typename T2 > T2T?)_f /  
  struct result_2 W.7u6F`  
  { h 1j1PRE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aIfB^M*c5  
} ; } F*=+n  
} ; IxlPpS9Wx  
huin?,eGz  
2JHF*zvO-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \<=.J`o{  
HRd02tah  
template < typename Func, typename aPicker > :OaGdL   
class binder_1 ]_ y;Igaj  
  { Q|Pm8{8  
Func fn; dI,H:g  
aPicker pk; h=cA]^:=  
public : a'G[ !"  
[/cJc%{N  
template < typename T > ]%5gPfv[T  
  struct result_1 2Q/V D,yU  
  { WdrMp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B8-Y)u1G  
} ; MIv,$  
2IDn4<`  
template < typename T1, typename T2 > 6`'KM/   
  struct result_2 kdm@1x  
  { 7sJGB^vM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n{F&GE="  
} ; ^[ >  
0?g&<q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Sj'.)nz>  
$)O\i^T  
template < typename T > XOY\NMo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `MMZR=LA  
  { MB5X$5it  
  return fn(pk(t)); Of$gs-  
} wMiRN2\^  
template < typename T1, typename T2 > zL:k(7E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %t-}dC&  
  { ]O M?e  
  return fn(pk(t1, t2)); 8g 2'[ci$q  
} iHOvCrp+X  
} ; #mv~1tL  
4vPKDd  
cT^x^%  
一目了然不是么? B\7 80p<  
最后实现bind t4,(W`  
FE?^}VH  
k$K>ml/h  
template < typename Func, typename aPicker > O$& 4{h`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k{C|{m  
  { )0@&pEObm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w3oe.hWP3N  
} 9O#?r82  
8F`799[p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }KL( -Ui$  
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。 jowR!rqf  
2W`<P2IA  
十一. phoenix Nxt z1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \M-$|04Qt  
LfS]m>>e  
for_each(v.begin(), v.end(), :j!N7c{  
( +QFY. >KH  
do_ T_?,?  
[ ;!N_8{ 7r  
  cout << _1 <<   " , " e/u (Re  
] c:G0=5  
.while_( -- _1), 'ZQR@~G  
cout << var( " \n " ) QW"BGg~6c  
) 0\^K\J ,.  
); ?9AtFT  
ig,v6lqhM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: sr,8Qd 0M  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor h7W<$ \P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B6a   
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,!g%`@u  
<)9E.h  
<q#/z&F!  
template < typename Cond, typename Actor > l ilF _ y  
class do_while GGwHz]1L  
  { be{tyV  
Cond cd; < {dV=  
Actor act; naKB2y]l  
public : 2(sq*!tX  
template < typename T > W_N!f=HW  
  struct result_1 q\6ZmKGnT  
  { )OcG$H NK  
  typedef int result_type; *l4`2eqZ  
} ; Kf7v_T /  
 ~/kx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -J=N  
rn8t<=ptH3  
template < typename T > q!zsGf {  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J deGQ  
  { O:,Fif?;  
  do ]):kMRv  
    { <oWoJP`G  
  act(t); x?B8b-*  
  } KZ)p\p<1  
  while (cd(t)); m2$Qp{C6H  
  return   0 ; uEKa  FRm  
} Tb6c]?'U  
} ; L>EC^2\  
j8ebVq  
u ?n{r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?]L:j  
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。 \;s mH;m  
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。 j;']L}R  
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。 oUwu:&<Orm  
下面就是产生这个functor的类: w oSI 2i  
RI%ZT  
6- @n$5W0  
template < typename Actor > ;eeu 9_$  
class do_while_actor f#9\&-h e0  
  { m^)h/s0A  
Actor act; lE?F Wt  
public : ,HQaS9vBQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0vRug|}k#%  
aGz <Yip  
template < typename Cond > UE9r1g`z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wN ![SM/+  
} ; l1qWl   
a_0G4@=T  
Wg+fT{[f|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a~F` {(Q2  
最后,是那个do_ t~0}Emgp<(  
jreY'y:  
e/<Og\}P/  
class do_while_invoker "sf]I[a  
  { `)W}4itm  
public : {s=$.Kg  
template < typename Actor > Rg6e7JVu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'nM)=  
  { M/,jHG8v  
  return do_while_actor < Actor > (act); &<P!o_+eb  
} ?*Kewj  
} do_; #'-L`])7uw  
v5 yOh5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R3$K[Lv,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 huau(s0um  
最后来说说怎么处理break和continue ^r<bi%@C$  
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。 rtz%(4aS  
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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