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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r=Gks=NX"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8<5]\X  
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, q$p%ZefZ  
) g0%{dfJ  
Y$o< 6[7  
z__EYh  
  class filler (DJ"WG  
  { FSP+?((  
public : eP.wOl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0;hqIJcE:\  
} ; >f^r^P  
Y1L[;)Hn  
dA#Q}.*r  
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: Q_1:tW &  
s:?SF.  
+ndaLhj'  
a Ve'ry  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N1Ng^aY0  
B`YTl~4  
s kv GU(G}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i3dkYevs?  
Q`~jw>x  
^pxX]G]  
:D euX  
二. 战前分析 ]99|KQ<s  
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。 u6?Q3 bvI  
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 C7XxFh  
oxC[F*mD  
\4&fxe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 26e]`]!SU  
  /* --------------------------------------------- */ i=ea ?eT`  
vector < int *> vp( 10 ); {mm)ay|M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [I0:=yJ+  
/* --------------------------------------------- */ C'G/AU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \<.+rqa!  
/* --------------------------------------------- */ 63^O|y\W8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VQ"hUX8  
  /* --------------------------------------------- */ 8H;t_B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .@2m07*1  
/* --------------------------------------------- */ XQ#;Zs/l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P !AEf#1  
Ld\R:{M"  
aL*&r~`&e'  
j-0z5|*KE  
看了之后,我们可以思考一些问题: lyIl-!|  
1._1, _2是什么? t!*?dr  
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。 kv]~'Srk  
2._1 = 1是在做什么? Z"Zmo>cV4  
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。 %huRsQ %}  
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。 +Um( h-;  
I*%-cA%l  
G(Lzf(  
三. 动工 ,f<?;z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vmi+_]   
bT\1>  
4 <9=5q]  
BYpG  
template < typename T > p s/A yjk  
class assignment 7OC#8,  
  { 83E7k]7]  
T value; uya.sF0]9B  
public : u0 P|0\  
assignment( const T & v) : value(v) {} bmJ5MF]_fG  
template < typename T2 > uYn_? G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zxJ]" N  
} ; wi;Br[d  
3Iua*#<m,  
wE[]6\_x1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]"J~:{, d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rk&IlAE  
M V<^!W  
wL;l Q&  
g@rb  
  class holder VkvB<3  
  { E4xj?m^(y=  
public : .|hf\1_J  
template < typename T > fo5iJz"Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hq%?=2'9?  
  { %+f>2U4I  
  return assignment < T > (t); >,TUZ  
} V:qSy#e  
} ; vBRQp&YwX  
J3,fk)  
!i{aMxUP  
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: |h-QP#]/  
0Z~p%C<LW  
  static holder _1; Z?}dq-Vh&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0vFD3}~>  
FQm`~rA~zt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >go,K{cK6  
而不用手动写一个函数对象。 <L`KzaA  
`2'#! -  
SFO({w(  
RzBF~2 >i  
四. 问题分析 _XG/Pp)  
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。 XDsx3Ws  
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。 H!?c\7adX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U@g4w!$r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )+l\w3^6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l9}3XI.=  
q'|rgT  
五. 问题1:一致性 t5[ #x4 p  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;fsZ7k4]do  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V`X2> -Ex  
H#@^R(  
struct holder Kw -gojZ  
  { p qfUW+>  
  // os,* 3WO  
  template < typename T > .JYaH?  
T &   operator ()( const T & r) const IT(lF  
  { }M1`di4e  
  return (T & )r; ~$ng^D  
} ]or>?{4g  
} ; Inn@2$m~  
X<i^qoV  
这样的话assignment也必须相应改动: J!0DR4=Xi  
TFH\K{DM  
template < typename Left, typename Right > g,}_G3[j0m  
class assignment |k+8<\  
  { H(bs$C4F  
Left l; )T';qm0w  
Right r; E^QlJ8  
public : Rec6c&5_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `!XY]PI+e  
template < typename T2 > y<HO:kZ8`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZNf6;%oGG  
} ; %C$% !C  
H18Tn!RDS  
同时,holder的operator=也需要改动: o}W%I/s  
{6"Ph(I1  
template < typename T > (5#nrF]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TatpXN\  
  { Y]NSN-t  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <0H"|:W>I]  
} AmaT0tzJC  
'ixwD^x  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9^,Lc1"M>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R<[qGt|L  
bLe <G  
return l(rhs) = r; b?TO=~k,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?3*l{[@J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z54EG:x.7^  
2@9Tfm(=  
template < typename Tp > ^.#jF#u~  
class constant_t J/\V%~ 1F  
  { JQ,1D`?.a  
  const Tp t; [ JpKSTg[  
public : `&KwtvkdI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vY%d   
template < typename T > 9{-EJ)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {7$c8i  
  { WKT4D}{1  
  return t; `wus\&!W  
} 3D` YZ#M  
} ; l% ?T2Fm3>  
@\0Eu212  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w9NHk~LHKF  
下面就可以修改holder的operator=了 ux_Mrh'  
?**+e%$$  
template < typename T > eln&]d;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q8s0AN'@t'  
  { O J/,pLYu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ko;{I?c  
} 0}$Hi  
b+@JY2dvj  
同时也要修改assignment的operator() 0|$v-`P$  
CPP` qt%f  
template < typename T2 > nyBJb(5"B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c/zJv*}x ?  
现在代码看起来就很一致了。 WpF2)R}G=  
pcYG~pZ9  
六. 问题2:链式操作 IkBei&4F`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !'mq ?C=  
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。 _acE:H  
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。 I 6<*X  
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。 )^4\,u\@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1jy9lP=  
I 4,K43|  
template < typename T > 2C/$Ei^t  
struct result_1 /h*>P:i].  
  { P^w#S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v1%uxthW  
} ; g{8,Wx,,  
Eve.QAl|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: mMb'@  
UG)8D5  
template < typename T > QS{1CC9$  
struct   ref W0epAGrB  
  { 4d8B`Fa9  
typedef T & reference; h&Efg   
} ; mH Ic f{RG  
template < typename T > dZi(&s  
struct   ref < T &> '[ C.|)"  
  { &e;=cAXG  
typedef T & reference; F{eU";D  
} ; dgA-MQ5{  
JcbwDlUb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -TM 0]{  
|P -8HlOr  
template < typename T > #$c Rkw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const blTo5NLX  
  { 1E73i_L  
  return l(t) = r(t); 9[m6Li  
} :E>HE,1b+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8"dv_`ym  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q~3,yyu  
dl ~%MWAVb  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?gJy3@D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6`]$qSTS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u86"Y ^d#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xKQ+{"?-^g  
最后的布局是: *M$0J'-BQ  
                Add gF$V$cU  
              /   \ n@U n  
            Divide   5 f}1&HI8r  
            /   \ :{IO=^D=$  
          _1     3 l-ct?T_@  
似乎一切都解决了?不。 &_"]5/"(  
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。 ]`&Yqg  
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。 Dh5X/y  
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: H63,bNS s  
_T2=J+"-Kp  
template < typename Right > )('%R|$ /  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /c2w/+ _  
Right & rt) const d4nH_?  
  { L ]w/P|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D3)zk@N  
} );Z1a&K5k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9A,^c;  
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。 Gi "941zVl  
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。 <L`"!~Q  
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。 7.Z@Wr?  
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。 i{ \%e  
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? \'9PZ6q{  
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: cG?cUw).E  
G(~;]xNW+  
template < class Action > r8,romE$  
class picker : public Action yQ^($#Yk  
  { <o+<H  
public : ~ug= {b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `;)\u  
  // all the operator overloaded ik!..9aB  
} ; ^NX"sM0g  
{W]=~*w  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]79:yMD~ba  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  b^p"|L  
fH)YFn/  
template < typename Right > D<Z p!J1o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oiX+l5`pz  
  { CMn{LQcC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7{I h_.#  
} hWKJ,r%9;  
|i ZfYi&^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t`+'r}=d  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h}]fn A  
~M\I;8ne  
template < typename T >   struct picker_maker J,zO2572u  
  { 4"xPr[=iG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cCa|YW^j  
} ; WHlYo5?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gS:A'@&  
  { Oi:<~E[kz.  
typedef picker < T > result; ^D<r  
} ; Ur5FC r  
 +QE^\a  
下面总的结构就有了: ^`G`phd$  
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。 TEMw8@b  
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。 G 2mX;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,}:G\u*Fu  
至此链式操作完美实现。 wbe<'/X+  
2 ho>eRX  
04*6(L)h*  
七. 问题3 KID,|K  
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。 :"l-KQ0  
\#rIQOPl?  
template < typename T1, typename T2 > Vo7dAHHL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  OX"j#  
  { ;\[(- )f!=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J]q%gcM  
} x3u4v~ "-  
<D::9c 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: 8P"_#M?!  
h68]=KyK  
template < typename T1, typename T2 > .58qL-iC  
struct result_2 4WE6fJ2X  
  { m\ddp_l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;L,mBQB?0b  
} ; fPrLM'  
[p2H=  
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? {&"L~>/o  
这个差事就留给了holder自己。 (I@rLvZr{  
    eQVZO>)P1+  
iC*F  
template < int Order > [xT:]Pw}  
class holder; Vur bW=~g  
template <> P) uDLFp]  
class holder < 1 > =b[_@zq]  
  { o}<4*qlI  
public : [Tnsr(Z  
template < typename T > kFQ8 y~>y}  
  struct result_1 z Nl ,  
  { jZ%TJ0(H  
  typedef T & result; \tRG1&{$%  
} ; /[9t`  
template < typename T1, typename T2 > e5OsI Vtjr  
  struct result_2 sg8/#_S1i  
  { /"?HZ% W  
  typedef T1 & result; oX4q`rt  
} ; z.6$W^  
template < typename T > Gdg)9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HXoX  
  { 9W8]8sUeG  
  return (T & )r; %J8|zKT5t  
} @?[1_g_'P  
template < typename T1, typename T2 > r@{~ 5&L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^+ wD43  
  { r)T:7zy  
  return (T1 & )r1; R@wjccu  
} 4pln5v=  
} ; wP57Pf0  
o=RM-tR`v  
template <> 7y`}PMn  
class holder < 2 > c)Ic#<e(  
  { DaH?@Q  
public : gZEi]/8_  
template < typename T > kEO7PK/  
  struct result_1 2jbIW*  
  { $46{<4.  
  typedef T & result; -!)xQvagD.  
} ; !I\!;b  
template < typename T1, typename T2 > &h~Xq^  
  struct result_2 4HAp{a1  
  { ||zb6|7I4  
  typedef T2 & result; h!#:$|Q  
} ; J|3E-p\o  
template < typename T > qClHP)<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HK~xOAF  
  { vfNAs>Xg"  
  return (T & )r; UYA_jpIP  
} e;GU T:  
template < typename T1, typename T2 > @Eb2k!T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~Xlrvb}LP  
  { x'zBK0i  
  return (T2 & )r2; l_j4DQBRV  
} HAYMX:%  
} ; Jjl%R[mI  
DOz\n|8S  
`+#G+Vu5  
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> >。 xBFJ} v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a,Gxm!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %hN.ktZ/s  
zd]D(qeX  
return l(i, j) = r(i, j); TrdZJ21#M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {u[V{XIUh  
%Rh;=p`  
  return ( int & )i; -AYA~O(&  
  return ( int & )j; ^VT1vu %03  
最后执行i = j; @h?shW=^  
可见,参数被正确的选择了。 &/A 8-:m  
F/1#l@qN  
+ <c^=&7Lq  
s!+"yK  
QR">.k4QJ  
八. 中期总结 y{9~&r  
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: [0OJdY4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6r"u$i` o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nJ?^?M'F%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y[@\j9Hq  
H +bdsk  
idRD![!UI  
<?0~1o\Ur  
j%V["?)  
)c/Fasfg[P  
九. 简化 8wH.et25k  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 NDO\B,7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?8, %LIQ?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: rC_*sx r^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <P%}|@  
  +-*/&|^等 '<iK*[NW  
2. 返回引用。 q EUT90  
  =,各种复合赋值等 ._z 'g_c(  
3. 返回固定类型。 QMo}W{D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i77GE  
4. 原样返回。 Q>qFM9Z  
  operator, CJaKnz  
5. 返回解引用的类型。 3ew8m}A{O  
  operator*(单目) r$wZt  
6. 返回地址。 +]:2\TTGI  
  operator&(单目) *FR$vLGn  
7. 下表访问返回类型。 qP*}.Sqk7  
  operator[] zHfP+(ah  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v=I|O%  
  operator<<和operator>> R)Mt(gFZT_  
Xl |1YX1&m  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~Z$bf>[(R7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rSP_:}  
?R Fg$Z'^  
template < typename Left > K:y^OAZfV  
struct value_return 7?"y{R>E  
  { s,*c@1f?  
template < typename T > l]2r)!Q7  
  struct result_1 4y}"Hy  
  { (/ " &  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?v}Bd!'+P  
} ; *oI*-C  
bVr*h2 p  
template < typename T1, typename T2 > mT*{-n_Zs  
  struct result_2 1U\$iy8}  
  { G&eP5'B4i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qu6DQ@ ~YC  
} ; $t rAC@3O@  
} ; r!N]$lB  
w-N1.^  
@LD6:gy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Lp:6 ;  
>n.z)ZJ  
下面我们来剥离functor中的operator() m:Go-tk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >x:EJV   
X7*`  
return l(t) op r(t) fn{S "33"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J?:[$C5  
return op l(t) |f2A89  
return op l(t1, t2) 7q9gngT1LA  
return l(t) op Q}2[hB  
return l(t1, t2) op dpN@#w  
return l(t)[r(t)] f%qt)Ick  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?Ce#BwQ>  
Vs 0 SXj  
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: ":?T%v>  
单目: return f(l(t), r(t)); zjX7C~h^Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^ DAa%u  
双目: return f(l(t)); u>T76,8|\  
return f(l(t1, t2)); QYE7p\  
下面就是f的实现,以operator/为例 WN a0,  
ek-!b!iI  
struct meta_divide t]_S  
  { 6a}r( yP  
template < typename T1, typename T2 > ySN V^+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DhKr;e  
  { rE!1wc>L  
  return t1 / t2; &b C}3D  
} sJr5t?  
} ; KAA3iA@>+  
2O""4_G  
这个工作可以让宏来做: M7y|EB))  
)xl6,bq3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f!GHEhQ9  
template < typename T1, typename T2 > \ F#q&(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Db03Nk>#  
以后可以直接用 \ a-CN>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Fq,N  
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 ddpl Pzm#  
(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。。。) Bmr<O !  
?KN:r E  
0~E 6QhV:  
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 DR+,Y2!_GT  
~\_T5/I%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {/M\Q@j  
class unary_op : public Rettype 7|D|4!i2Y  
  { $@[)nvV\  
    Left l; =q CF%~  
public : D,W\ gP/h%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hFb fNB3  
Z(!pYhLq  
template < typename T > s^C;>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0g(6r-2)7  
      { [Z }B"  
      return FuncType::execute(l(t)); T[Q"}&bB  
    } ]O{_O&w  
NtZ6$o<Y  
    template < typename T1, typename T2 > hH4o;0rqJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sni=gZK  
      { # 3.)H9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *%- ?54B  
    } -Ds|qzrN%  
} ; LF=c^9t  
wL eHQ]  
7!d$M{0"  
同样还可以申明一个binary_op Yw"P)Zp  
el@XK}<dr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kO3 `54  
class binary_op : public Rettype H @!#;w  
  { Gp1EJ2d8  
    Left l; m6so]xr  
Right r; )A83A<~  
public : #MM &BC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IRB& j%LA  
%-^}45](q  
template < typename T > 9/;{>RL=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cF.mb*$K  
      { Qb@eK$wo}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M/w{&&  
    } g X/NtO %  
{[3YJkrM  
    template < typename T1, typename T2 > Dc:DY:L^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l P0k:  
      { iSd?N}2,I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m`9^.>]P  
    } xii$e  
} ; BvJ=iB<E  
b>=7B6 Aw  
m3?e]nL4W  
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 hAa[[%wPhU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6lU|mJ`M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FE6C6dW{  
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。 5'9.np F)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i<:p.ug-O  
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。。。 N !IzB]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C={mi#G[/  
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) + U5U.f%  
下面是修改过的unary_op h ]}`@M"  
3:" &Z6t#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GN%<"I.  
class unary_op MgnE-6_c  
  { 44Qk;8*  
Left l; ? Q:PPqQ  
  > ZDC . ~  
public : q] ZSj J  
syMm`/*/G-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?z"YC&Tp  
_S<?t9mS  
template < typename T > '?k' 6R$'\  
  struct result_1 >Fh#DmQ  
  { 8_awMVAy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?d,M.o{0]  
} ; 5 ZUy:  
6 5"uD7;  
template < typename T1, typename T2 > J" wKRy  
  struct result_2 {e6 KJ@H6  
  { %#4 +!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0%;M VMH  
} ; GWh|FEqUbf  
9TW8o}k`  
template < typename T1, typename T2 > a^/K?lAB8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a(!3Afi  
  { m9b(3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =VCQ*  
} p\ok_*b  
i"fCpkAP  
template < typename T > \d$Rd")w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /sH0x,V  
  { yjR)Z9t  
  return OpClass::execute(lt(t)); kraVL%72  
} %O Fj  
0w+5'lOg  
} ; "_oLe;?$c  
5])8qb/F  
F%y{% C7l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 'M lXnHxt  
好啦,现在才真正完美了。 iGQ n/Xdo  
现在在picker里面就可以这么添加了: VB's  
@oA0{&G{  
template < typename Right > 7>KQRLw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -UTV:^  
  { ef,F[-2^o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ac3_L$X[  
} iU,/!IQ  
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。 @%%bRY  
b+_hI)T  
m"q/,}DR  
*H?t;,\  
2\ ,e  
十. bind rF'<r~Lw  
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。 c0SX]4} G  
先来分析一下一段例子 k5g@myb-  
O68bzi]  
^}tL nF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uGM>C"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J/= +r0c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `fLfT'  
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。 S>(z\`1qm  
我们来写个简单的。 -S7RRh'p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YI/{TL8*KK  
对于函数对象类的版本: h k/+  
%5`r-F  
template < typename Func > +fkP+RVY  
struct functor_trait >b3@>W  
  { VmMh+)UZ  
typedef typename Func::result_type result_type; (26Bs':M~  
} ; qih6me8C  
对于无参数函数的版本: .$UTH@;7  
@{'o#EJY  
template < typename Ret > ~.FnpMDY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j_(?=7Y3g  
  { (e 0_RQ  
typedef Ret result_type; jm4)gmC  
} ; \3L$I-]m  
对于单参数函数的版本: iY}QgB< M  
|^>u<E5  
template < typename Ret, typename V1 > IC\E,m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V;P1nL4L  
  { {a[&#Uv  
typedef Ret result_type; ?{?Vy9'B  
} ; d8D yv#gT  
对于双参数函数的版本: >J9IRAm}sc  
JXlTN[O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8 H,_vf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2V 4`s'  
  { *>G ^!e.u  
typedef Ret result_type; Vn@A]Jx^  
} ; D\n>*x  
等等。。。 >y&[BB7S6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bJANZn|H  
H&w(]PDh  
template < typename Func > #j\*Lc"Ur:  
struct func_return $#TID=  
  { o.p+j  
template < typename T > O.]_Ry\OXA  
  struct result_1 md.*  
  { }R4(B2vup  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m2jwqx{G  
} ; "$# $f  
~}epq6L>  
template < typename T1, typename T2 > 3O#~dFnp  
  struct result_2 \a\^(`3a[  
  { aeLBaS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1hF2eNh  
} ; \o0z@Ntq  
} ; |}l@w +N3  
n+v!H O"2u  
X*_ SHt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ar\IZ_Q  
": mCZUt  
template < typename Func, typename aPicker > Pw0{.W~r  
class binder_1 `' dX/d  
  { 1!K !oY  
Func fn; H Jnv'^yn  
aPicker pk; ]!n*V/g  
public : hz&^_ G6`  
]|H]9mys98  
template < typename T > &z7N\n  
  struct result_1 .;]YJy  
  { 9OE_?R0c!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 40`9t Xn  
} ; #-l!`\@  
`HE>%=]b  
template < typename T1, typename T2 > jB}_Slh1j  
  struct result_2 .%-6&%1  
  { Tb>IHoil  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8:;u v7p  
} ; k#{lt-a/  
9\\@I =;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~ nLkn#Z  
 f'7 d4  
template < typename T > .Y=Z!Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }dV9%0s!  
  { 6$xo# }8  
  return fn(pk(t)); D4YT33$tC  
} WM~J,`]J  
template < typename T1, typename T2 > BaNU}@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jM|YW*zNZ  
  { PM#$H  
  return fn(pk(t1, t2)); V\e13cL]  
} `?Y_0Nh>  
} ; g_-?h&W  
H24ate?t,  
fRca"vV  
一目了然不是么? Oc^6u  
最后实现bind Rx@%cuP*  
e<: 4czh8  
xCmI7$uQ#  
template < typename Func, typename aPicker > ')Dp%"\?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9-X{x95]  
  { +35)=Uov  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '<*CD_2t-  
} .:#_5K  
C[Y%=\6'0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \4]zNV ~x  
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。 I_jM-/3b  
mmpr]cT@'k  
十一. phoenix hIE%-gZ/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $?CBX27AV  
qr<-eJf  
for_each(v.begin(), v.end(), UH1S_:6  
( &deZ  
do_ U{U:8==  
[ 4EaS g#  
  cout << _1 <<   " , " .O@q5G  
] {7ZtOe  
.while_( -- _1), K%aPl~e  
cout << var( " \n " ) KV) Hywl`  
) mTI\,x%<OC  
); $)kBz*C[  
} Y7W1$he  
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: $9 &Q.Kpq>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /: \VwH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8VAYIxRv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6B!j(R  
6x (L&>F  
buxI-wv  
template < typename Cond, typename Actor > %O4}i@Fe  
class do_while rhzv^t  
  { D=q;+,Pc  
Cond cd; O[5_ 9W 4  
Actor act; d-#u/{jG)  
public : y . ivz  
template < typename T > &?5{z\;1"  
  struct result_1 6S&=OK^  
  { g~$GE},,  
  typedef int result_type; @FnI?Rx  
} ; Ok~W@sYST  
>TQBRA;'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GP7) m  
>TY5ZRB  
template < typename T > fW4cHB 9|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [iO$ c]!H  
  { ,;+91lR3  
  do 95gsv\2  
    { wn A%Nh7  
  act(t); ftI+#0?[!  
  } 0F0Q=dZ  
  while (cd(t)); t}c}@i_c  
  return   0 ; ,SE$Rh  
} h3;o!FF  
} ; Jv4D^>yj[  
:+%h  
5sh u76  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _ \y0 mc4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9,EaN{GM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _w5~/PbWt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 PhI6dB`  
下面就是产生这个functor的类: *3etxnQc  
ek;&<Z_ ]  
5{d9,$%8&  
template < typename Actor > ,Dii?P  
class do_while_actor :(?hLH.W[  
  { rO?x/{;ai  
Actor act; $b i_i|?  
public : +GPT:\*q6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,;=( )-  
<@AsCiQF  
template < typename Cond > ,w b|?>Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fj t_9-.  
} ; $ DZQdhv  
1N$gE  
]Re~V{uh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sG1]A:_<C  
最后,是那个do_ ap$ tu3j  
YaJ{"'}  
N5rG.6K  
class do_while_invoker i\Q"a B"r  
  { c] >&6-;rf  
public : &6^W% r  
template < typename Actor > |n6 Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `d|bH; w  
  { &fd4IO/O  
  return do_while_actor < Actor > (act); FskJyB[  
} ng&EGM  
} do_; 8$<AxNR  
@gqs4cg{f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )D@n?qbG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HT,kx  
最后来说说怎么处理break和continue h3d\MYO)B  
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。 g=YiR/O1QN  
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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