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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b-ZvEDCR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5HmX-+XpK  
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, Xmtq~}K>  
7XdLZ4ub  
lqu1H&  
&C?]n.A  
  class filler Y,?rykRj  
  { -[ F<u  
public : N>VA`+aFR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3EAu#c@q"  
} ; `57ffQR9  
G:f]z;Xdp  
H]YPMG<  
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: M@ mCBcbN  
KO:o GUR  
IX-ir  
X1$0'u sS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :eDwkzlHH  
7Sr7a {  
pnDD9u-4;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7ej"q  
LR}b^QU7  
~`T3 i  
9QZ;F4 r  
二. 战前分析 Xa+ u>1"2"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ao 1*a%-.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 h@l5MH=|%  
]Y:|%rvVH  
Haiuf)a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); entO"~*EX  
  /* --------------------------------------------- */ C 2FewsRz  
vector < int *> vp( 10 ); s4t>/.;x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KUZ'$oKg  
/* --------------------------------------------- */ "5]GEzM3O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ><5tnBP|+L  
/* --------------------------------------------- */ 1[/X$DyaK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "w=.2A:q  
  /* --------------------------------------------- */ 7 zK%CJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~- JkuRJ\  
/* --------------------------------------------- */ 6wfCC,2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +.5 /4?  
#O qfyY!  
G[)QGZ}8b  
@ScH"I];uA  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3-srt^>w*  
1._1, _2是什么? r0}Z&>]66N  
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。 E[^66(KR  
2._1 = 1是在做什么? 6 C;??Y>b  
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。 ]Z2;sA  
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。 $ !ka8) ~  
*tO7A$LDT  
nO2-fW:9]  
三. 动工 o|(-0mWBQA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C%0|o/Wi  
(Z;-u+ }.  
Q]A;VNx  
}`M[%]MNc  
template < typename T > 9psD"=/"  
class assignment z^O>'9#  
  { 80LKxA;5N  
T value; #:e52=  
public : RT4ns+J1  
assignment( const T & v) : value(v) {} \XhzaM   
template < typename T2 > w SBDJvI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v 4DF #O  
} ; c{7!:hi`x  
%5NfF65'  
{w1sv=$+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7;+:J;xf66  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Zw` Xg@;xP  
a>G|t5w  
6m|j " m  
la[xbv   
  class holder [0w @0?[  
  { 0sLR5A  
public : =4 36/O`K  
template < typename T > sTU`@}}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z>{3t/`  
  { 0Ou`& u  
  return assignment < T > (t); ?n8gB7(FA  
} Rku9? zf^  
} ; A90o X1l  
"(>P=  
7kp$C?7K  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2r^|  
kTL{?-  
  static holder _1; :)SLi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]4ya$%A  
)#N)w5DU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rp (nGiI  
而不用手动写一个函数对象。 c~K^ooS-  
2xN1=ug  
4#{i  
51u8.%{4  
四. 问题分析 !U/iY%NE  
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。 .;8T*  
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。 )4vZIU#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9s8B>(L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 prV:Kq;O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h/j+ b.|  
DDsU6RyN  
五. 问题1:一致性 PMebn$(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q-k{Lqa-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mFC0f?nr  
mzLDZ# =b  
struct holder s_}T -%\  
  { hz\Fq1  
  // 3Sv<Viuo  
  template < typename T > 9 ,=7Uh#7  
T &   operator ()( const T & r) const ( 6|S42  
  { XbsEO>_Z'A  
  return (T & )r; -K9bC3H  
} p,.+i[V  
} ; E"ijNs  
n a,j  
这样的话assignment也必须相应改动: 2>Bx/QF@<  
t."hAvRL  
template < typename Left, typename Right > %"Q{|}  
class assignment gJ6 C&8tl  
  { {{7%z4l  
Left l; %]S~PKx  
Right r; 0!!b(X(  
public : [4KW64%l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ![YLY&}s  
template < typename T2 > tt2`N3Eu\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?4GI19j  
} ; +P2f<~  
X YO09#>&  
同时,holder的operator=也需要改动: #05#@v8.f  
5-3`@ (/  
template < typename T > ]PJb 9$f2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5}@6euT5$  
  { -`x$a&}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JY8wo5H  
} .]}kOw:(#  
{1,]8!HBJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m{4e+&S|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eY^;L_7}p  
pCS2sq8RC  
return l(rhs) = r; 6m"_=.k%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yNMnByg3?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _R-[*ucq  
L5=Tj4`  
template < typename Tp > (;T$[ru`  
class constant_t RLBjl%Q>  
  { PYX]ld.E  
  const Tp t; m22M[L(q  
public : WD c2Qt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *&]x-p1m  
template < typename T > b37P[Q3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P[6@1  
  { 6UOV,`:m+  
  return t; (ds-p[`[m  
} 9t:P1  
} ; a=}JW]  
S(<r-bV<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >tTNvb5  
下面就可以修改holder的operator=了 G?e"A0,  
[zmx  
template < typename T > }GX[N\$N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $Ay j4|_-  
  { \lwYDPY:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9|#YKO\\i  
} 1~/?W^ir  
vcTWe$;Q  
同时也要修改assignment的operator() q y"VrR  
h$7rEs  
template < typename T2 > ZS[(r-)$F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rV.04m,  
现在代码看起来就很一致了。 04>dxw)8  
<$!^LKKzA  
六. 问题2:链式操作 Bwv@D4bii  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7 \)OWp  
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。 )2t!= ua  
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。 foY=?mbL  
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。 }`M53>C,gQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kNqSBzg  
3NRxf8  
template < typename T > /c/t_xB  
struct result_1 Y Y4"r\V  
  { E=!=4"rZF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $@k[Xh  
} ; 2K?~)q&t*  
m:|jv|f  
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: Esh3 cn4  
z*?-*6W  
template < typename T > z<2!|  
struct   ref -+fbK/  
  { .XD7};g  
typedef T & reference; # LRN@?P  
} ; gx+bKGB`  
template < typename T > F)P"UQ!\  
struct   ref < T &> \z"0lAv"  
  { $U=E7JO  
typedef T & reference; V?"X0>]0  
} ; b=[gK|fu  
;4XvlcGo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LDDeZY"xd  
R'bmE:nL  
template < typename T > I L dRN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i oCoFj  
  { Fr{u=0 X  
  return l(t) = r(t); Fl{:aq"3  
} {;.q?mj  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 # D8Z~U,-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h_Ky2IB$  
Uawf,57v<  
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 3k)W0]:|<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -1dbJ/)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 05et h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZI"L\q=|0#  
最后的布局是:  !]]QbB  
                Add S |SN3)  
              /   \ C? pi8Xg  
            Divide   5 VA4>!t)  
            /   \ J[E_n;d1  
          _1     3 yh9fHN)F  
似乎一切都解决了?不。 _hP siZY9  
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。 N[e QT  
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。 O^fg~g X  
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: 8\,|T2w,X  
A)9[.fhx  
template < typename Right > v=!Ap ; 2L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WT(inf[  
Right & rt) const 6u-@_/O5R3  
  { d&S4`\g?8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5Z2E))UU  
} Jh1Q)05  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ki#({~  
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。  ut6M$d4  
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。 4R_Vi[i  
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。 3V")~ m  
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。 fQ>=\*b9x^  
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? X r7pFw  
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: v(ABZNIn  
Nda,G++5(  
template < class Action > $@m)8T  
class picker : public Action _?UW,5=O  
  { 3$Ecq|4J:  
public : .Q'/e>0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wxjv=#3  
  // all the operator overloaded k2>gnk0  
} ; zqEMR>px  
Uh.XL=wY  
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。 e">$[IhXtV  
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: M%=V vE.I  
ejq2]^O4c  
template < typename Right > J?/.|Y]e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O6rrv,+_L  
  { u<8 f ;C_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {"<6'2T3  
} ]8,:E ]`O  
NOOP_:(7H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :,.g_@wvG  
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。  =[Lo9Sg  
jO'+r'2B9  
template < typename T >   struct picker_maker 3/ sKRU  
  { x+~IXi>Ig  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5 `:+NwXS2  
} ; U3SF'r8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oicett=5  
  { >FtW~J"X  
typedef picker < T > result; C N9lK29F)  
} ; -VK 6Fq  
- w41Bvz0  
下面总的结构就有了: rE?(_LI  
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。 (nP 6Xq  
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。 SB5DL_q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \Ol3kx|  
至此链式操作完美实现。 |7IlYy&:  
8J|pj4ce  
gI^);J rTE  
七. 问题3 <:#O*Y{  
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。 1VW;[ ocQ  
AF{k^^|H  
template < typename T1, typename T2 > >`rK=?12<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }qUNXE@  
  { s>sIji  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )k5lA=(Yr+  
} 3#>;h  
.K![<e Z  
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: /'|'3J]HP  
\'( @{  
template < typename T1, typename T2 > $@_7HE3  
struct result_2 4}{S8fGk%  
  { JL~QE-pvD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f.Y9gkt3d  
} ; T-7'#uB.m  
3Rid 1;L0U  
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? uM0!,~&9|  
这个差事就留给了holder自己。 0x'-\)v>3  
    <j1l&H|ux,  
a,Gd\.D  
template < int Order > NN5V|# P}  
class holder; &s!"pEZWck  
template <> ]2n&DJu  
class holder < 1 > Hfer\+RX  
  { ^G63GYh]y  
public : DM6oMT  
template < typename T > l*[.  
  struct result_1 myH:bc>6  
  { 9IL#\:d1  
  typedef T & result; 4!lbwqo  
} ; 7> -y,?&  
template < typename T1, typename T2 > m:TS .@p  
  struct result_2 )Q 8T`Tly  
  { IY|;}mIF  
  typedef T1 & result; t1HUp dHY  
} ; @aR!  -}  
template < typename T > 8$avPD3jx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <i'4EnO  
  { SdUtAC2  
  return (T & )r; S~vbISl  
} ZTG*|  
template < typename T1, typename T2 > ~p~8T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }~lF Rf  
  { OVO0Emv  
  return (T1 & )r1; owe362q  
} k/nOz*  
} ; z602(mxGg  
JH2?^h|{  
template <> woZ'T  
class holder < 2 > E0=-6j  
  { p7(xk6W  
public : Ty%4#9``0  
template < typename T > .<v0y"amJ  
  struct result_1 /vPh_1  
  { rtDm<aUh  
  typedef T & result; p}.P^`~j  
} ;  TyMR m  
template < typename T1, typename T2 > ?8Cxt|o>  
  struct result_2 ]}9cOb%I  
  { YZ\$b=-  
  typedef T2 & result; '{kNXCnZ  
} ; ]+[ NX)=  
template < typename T > 0CY_nn#3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "ffwh  
  { #{(?a.:  
  return (T & )r; P,!W\N%3  
} D8_m_M| P  
template < typename T1, typename T2 > x Mtl<Na   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?n/:1LN,  
  { h 88iZK  
  return (T2 & )r2; _jef{j  
} yhEU *\:  
} ; D_O%[u}  
D0PP   
?)Lktn9%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 TJ`E/=J!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lfu1PCe5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^BjwPh4Z#  
mKZ?H$E%%  
return l(i, j) = r(i, j); O7j$bxk/^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _6qf>=qQ`"  
BW:&AP@B  
  return ( int & )i; [7]p\' j  
  return ( int & )j; |LKhT4rE  
最后执行i = j; ;: Hfkyy]  
可见,参数被正确的选择了。 8x'rNb  
df#DKV:  
=(*Eh=Pw  
` e~/  
2Iz@lrO6  
八. 中期总结 y VQ qz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `a:@[0r0U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2U>1-p&dn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iUA2/ A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >;o^qi_$  
$$ {ebt  
UuT>qWxQ8  
.EH^1.|v  
{^9,Dy_D  
M O* m@  
九. 简化 ?C.C?h6F5B  
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。 Mim 9C]h(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e@p` -;<  
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: mMrvr9%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  'm}~  
  +-*/&|^等 _@sqCf%|  
2. 返回引用。 OjMDxG w  
  =,各种复合赋值等 /lttJJDU  
3. 返回固定类型。 bm%2K@ /U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8[f]9P/i  
4. 原样返回。 xQ1&j,R]  
  operator, ;#/b=j\pi  
5. 返回解引用的类型。 N3vk<sr@  
  operator*(单目) 2K, 1wqf'  
6. 返回地址。 [ $.oyjd  
  operator&(单目) H|F>BjXn5  
7. 下表访问返回类型。 \R&`bAdk  
  operator[] 8<)[+ @$0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k4pvp5}%  
  operator<<和operator>> +ls *04  
fLc<}DF  
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。 nT|fDD|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JS&l h  
S?hM  
template < typename Left > G7%Nwe~Y  
struct value_return 0g]ABzTn  
  { p`{<q -  
template < typename T > Fxv~;o#  
  struct result_1 jc;&g)Rv  
  { !Si ZA"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <6p{eGAQV  
} ; rVQ:7\=Z  
u9mMkzgSkP  
template < typename T1, typename T2 > sF_.9G)S0  
  struct result_2 "TtK!>!.  
  { Gpe h#Q4x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; QHMXQyr(  
} ; ?ZlwRjB\  
} ; P; hjr;  
3zWY%(8t4?  
_PNU*E%s<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LdWeI  
/;HytFP  
下面我们来剥离functor中的operator() w'M0Rd]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aH"tSgi  
0%F C;v0  
return l(t) op r(t) ,dBtj8=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s.zH.q,  
return op l(t) !6<2JNf  
return op l(t1, t2) ^N Et{]x  
return l(t) op ]o,)#/' $  
return l(t1, t2) op qcQ`WU{  
return l(t)[r(t)] X:8=jHkz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9IMRWtZWT  
EW2e k^  
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: K<Yh'RvTD  
单目: return f(l(t), r(t)); &??(EA3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5Odi\SJ&  
双目: return f(l(t)); ODv)-J  
return f(l(t1, t2)); n6Q 3X  
下面就是f的实现,以operator/为例 cY\-e?`=4  
s)/i_Oe$\  
struct meta_divide .vpQ3m>  
  { n )`*{uv$  
template < typename T1, typename T2 > {j:{wW.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  Kn\Oj=4  
  { 4 D\_[(P  
  return t1 / t2; A|RAMO@le  
} *%Gy-5hM  
} ; fM S-  
)E6m}?H5  
这个工作可以让宏来做: wQ.ild  
Mqw&%dz'_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \8Blq5n-O*  
template < typename T1, typename T2 > \ LfgR[!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dhm ;  
以后可以直接用 A FfgGO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xu+wi>Y^  
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 N SHlo*)}  
(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。。。) i7 p#%2  
}b\d CGVr  
i9.5 2  
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 db#y]>^l  
LgUaX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !\|&E>Gy  
class unary_op : public Rettype XHpoaHyx  
  { CUxSmN2[  
    Left l; #+Vvf  
public : o`RTvG Xk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l[\[)X3$  
0dIJgKanGP  
template < typename T > p[Q   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *"9b?`E  
      { %gw0^^A  
      return FuncType::execute(l(t)); NRoi` IIj  
    } {'d?vm!r  
.P,\69g~A  
    template < typename T1, typename T2 > W4>8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^{~y+1lt'  
      { AFMAgf{bD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,C=Fgxw(  
    } -QZped;?*  
} ; Z71"d"  
3j.f3~"  
OSkZW  
同样还可以申明一个binary_op u1]5qtg"  
^vG*8,^S=8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8swj'SjX  
class binary_op : public Rettype BT#'<!7!  
  { xTAC&OCk^[  
    Left l; 7sLs+ |<"  
Right r; !*pK#  
public : Q'Q+mt8u5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |n6nRE wW  
Ns1u0$fg  
template < typename T > \f{C2d/6j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @.CPZT  
      { `86 9XE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =euoSH D}  
    } Sl 6}5  
u[d8)+VX  
    template < typename T1, typename T2 > ]MB ^0:F-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E}1[&  
      { 5jYRIvM[Q~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -} Z  
    } t5eux&C  
} ; IOIGLtB  
s*]1d*B!  
H%])>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8Cm^#S,+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {W0]0_mI(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ko -<4wu  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 yiI&>J))  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RqcX_x(p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 gCwg ;c-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'M G)noN5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :&TOQ<vM  
下面是修改过的unary_op WVwNjQ2PM  
0c:CA>F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -?e~S\JH  
class unary_op J@yy2AZnO  
  { ?}lCS7&  
Left l; ]qv/+~Qs>  
  AK [9fxrE  
public : &OuyjW4  
uMqo)J@s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jRq>Sz{8  
BHFWig*{  
template < typename T > 7i/?+|  
  struct result_1 V?5_J%  
  { //6m2a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =2`s Uw}  
} ; ~'T]B{.+J  
UGR5ILf  
template < typename T1, typename T2 > b/S4b  
  struct result_2 ^M?uv{354  
  { KN+*_L-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TXy*-<#vR  
} ; }-8K*A3  
XPX{c|]>.  
template < typename T1, typename T2 > q:nYUW o   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]vu' +F$  
  { ;%U`lE0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1>|p1YZ"  
} 8vaqj/  
!})+WSs'"s  
template < typename T > \ &_ -  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dd$\Q  
  { [ ra [~  
  return OpClass::execute(lt(t)); x{ZcF=4  
} |t.WPp5,  
u2U@Qrs2  
} ; f Z\Ev%F  
fT'A{&h|U  
uYO?Rb&}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug N 8mK^{  
好啦,现在才真正完美了。 cJH7zumM)  
现在在picker里面就可以这么添加了: (cA=~Bw[=  
w@oq.K  
template < typename Right > -G*u2i_*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ][0HJG{{g  
  { [!aHP ?-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )ns;S  
} o.j;dsZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ZY][LU~l8  
Vxk0oI k`  
R?]>8o,  
\3Xt\1qN4  
&=s{ +0  
十. bind [i&tE.7  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 lUWjm%|  
先来分析一下一段例子 (T`x-wTl  
k"L_0HK  
Zl* HT%-5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b\;QR?16R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d5u,x.R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U;{VL!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I:Z38xz-[  
我们来写个简单的。 \W$>EH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qP]Gl--q{  
对于函数对象类的版本: ozGK -$  
57r\s 8  
template < typename Func > ?DpMR/  
struct functor_trait w#"c5w~  
  { l?#([(WM  
typedef typename Func::result_type result_type; 'rd{fe_g!  
} ; 0 J ANj  
对于无参数函数的版本: h3JIiwv0!  
r2H]n.MT  
template < typename Ret > *Jp>)>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9]kWM]B)o  
  { )DoY*'Cl  
typedef Ret result_type; t,RR\S  
} ; ?{^T&<18t  
对于单参数函数的版本: ."=Bx2  
BfhOe~+i  
template < typename Ret, typename V1 > Ak4iG2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tp0^%!*9  
  { _u.l|yR  
typedef Ret result_type; cL`l1:j\}  
} ; ..n-&(c32  
对于双参数函数的版本: N-vr_4{g  
#>!!#e!*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !m^WtF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6Lz&"C,`  
  { H,zRmK6A%  
typedef Ret result_type; Bv/v4(G5g  
} ; i;Gl-b\_h  
等等。。。 dyg1.n#M}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ba@UX(t  
z+wBZn{0I  
template < typename Func > (+T|B E3*#  
struct func_return b%pLjvU  
  { G =lC[i  
template < typename T > -<CBxyZa&  
  struct result_1 (\SxG\`  
  { #mtlgK'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vY.p~3q :)  
} ; ~/gqXT">  
@0t,vye  
template < typename T1, typename T2 > JJ[J'xl@  
  struct result_2 kbOo;<X9A  
  { VE{t]>*-u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \t )Zk2  
} ; 79S=n,O  
} ; ]Ub?Wo7F?  
w'cZ\<N[  
|%TH|?kB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -KO E2f  
H%sbf& gi  
template < typename Func, typename aPicker > &o)j@5Y?  
class binder_1  +/AW6  
  { 80 p7+W2m  
Func fn; 6``!DMDt/P  
aPicker pk; YZ'gd10T  
public : =X>?Y,   
B \[P/AC  
template < typename T > 5qUyOkI  
  struct result_1 c 8E&  
  { vE&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?1?m4i  
} ; -_A0<A.  
LD#]"k  
template < typename T1, typename T2 > {fk'g(E8([  
  struct result_2 p?5`+Z  
  { E+[K?W5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L# (o(4g2  
} ; G9^!= v@  
X@ jml$;$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lwjg57  
Jfo#IRC  
template < typename T > *`mwm:4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $40tAes9  
  { 5f}wQ  
  return fn(pk(t)); !=eui$]  
} +*F ;l\R  
template < typename T1, typename T2 > FRX'"gIR0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 42X[Huy]  
  { 2z&HT SI  
  return fn(pk(t1, t2)); m!w(Q+*j  
} JAc-5e4  
} ; ;R|5sCb/m  
9?@M Zh  
-:>Mi5/ s  
一目了然不是么? *7DQ#bD  
最后实现bind 0FHN  
.gx*gX1<  
p \F*Y,4  
template < typename Func, typename aPicker > :/d#U:I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #L[Atx  
  { l.Qj?G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YzsHec  
} So,EPB+  
OG/R6k.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $)z(4Ev  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 K^?/  
W 4~a`D7  
十一. phoenix n: Ka@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,Q2`N{f  
.kGg }  
for_each(v.begin(), v.end(), <.+hV4,3  
( lc#su$xR>  
do_ pz#oRuujY  
[ "J3@Z,qW  
  cout << _1 <<   " , " ;NB J@E,  
] jQ(qaX&  
.while_( -- _1), r1JKTuuo  
cout << var( " \n " ) ?neXs-'-p  
) *)H?d  
); x>Q\j>^  
-05#/-Z=  
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: dI{)^  
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 K'Bq@6@C g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h@@2vs2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D3|y|Dr  
rp+&ax}Wh  
68W&qzw.[r  
template < typename Cond, typename Actor > FE" ksi 9  
class do_while F@)wi0  
  { M7BJ$fA0E  
Cond cd; Nz\=M|@(#  
Actor act; gb( a`  
public : 9}:%CpD^~I  
template < typename T > Ae;> @k/|=  
  struct result_1 mfg{% .1  
  { 7[.aAGTZ;  
  typedef int result_type; }&bO;o&>  
} ; Y Dq5%N`  
I?EtU/AD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OpW4@le_r  
9)];l?l  
template < typename T > +MvcW.W~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qis[j-?:  
  { u @?n3l  
  do oZQ% P  
    { LlrUJ-uC7  
  act(t); 2dFC{US'  
  } T:q!>"5  
  while (cd(t)); tF+m/}PM^  
  return   0 ; 294 0M4  
} QcU&G*   
} ; u|BD=4*  
*G7/  
)!s f@F?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iLIH |P%  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 eR$qw#%c*  
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。 2I3MV:5  
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。 ]O,;t>  
下面就是产生这个functor的类: ^M0e0  
EuOrwmdj  
xRuAt/aC  
template < typename Actor > ]p:s5Q  
class do_while_actor J-P> ~ L"  
  { %scSp&X  
Actor act; }4Ef31X8q  
public : "eA4JL\%)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d %1j4JE{  
jgQn^  
template < typename Cond > 8' M4 3n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S8(Y+jgk;a  
} ; g\[?U9qN  
2f2Vy:&O_  
k?zw4S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Oe:+%p  
最后,是那个do_ _lcx?IV  
^`XQ>-wWue  
3x@t7B  
class do_while_invoker omisfu_~E  
  { w~{NN K;"j  
public : *~YU0o  
template < typename Actor > yU<T_&M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const __dSEOGoe  
  { ?Imq4I~)  
  return do_while_actor < Actor > (act); !VBl/ aU@  
} |=&[sC  
} do_; j> Ce06G  
)z zZYs&|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q"itV&d,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &Azfpv   
最后来说说怎么处理break和continue ~\B1\ G  
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。 DyhW_PH2J  
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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