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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T:q_1W?h]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Wr Ht  
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, ){`s&?M0  
3Yf&F([t  
w2!G"oD  
n4Nb,)M  
  class filler SLp &_S@4  
  { \Zz"%i  
public : 0 3fCn"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} exw~SvT3  
} ; JP`$A  
&C<K|F!j!  
cHOtMPyQ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: MTo<COp($  
nmZz`P9g  
73B,I 0U  
"V-k_d "  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vN:gu\^-   
8uq^Q4SU  
L;zwqdI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k8H@0p  
|D+"+w/  
d4KT wn5g  
I Y%M5(&Q  
二. 战前分析 n2&*5m&$  
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。 ,T@+QXh  
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 uKc x$  
IvGQ7 VLr  
eqbQ,, &  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0+MNu8t  
  /* --------------------------------------------- */ \MBbZB9@  
vector < int *> vp( 10 ); ST$~l7p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \J[m4tw^  
/* --------------------------------------------- */ r/zuo6"5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^Pl(V@  
/* --------------------------------------------- */ c} )U:?6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #\s*>Z  
  /* --------------------------------------------- */ .[&0FHnJ5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ap=m5h27  
/* --------------------------------------------- */ WLl_;BgN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FJ0Ity4u6  
gU\pP,a  
CXt9 5O?  
-!MrG68  
看了之后,我们可以思考一些问题: M)S(:Il6Xx  
1._1, _2是什么? /(IV+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8G$ %DZ $  
2._1 = 1是在做什么?  m(CW3:|  
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。 e??tp]PLn  
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。 ~C[p}MED  
 gGF]Dq  
p3>(ZWPNV  
三. 动工 n%'M?o]DF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TNe,'S,%  
ZrY #B8  
p}q27<O*/  
$ N`V%<W  
template < typename T > 9U[Gh97Sf  
class assignment |dIP &9  
  { Qn= 3b:S-  
T value; 7P1G^)  
public : a&:1W83  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9V&} %  
template < typename T2 > PdiP5S }/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .T~<[0Ex+U  
} ; Mx9#YJ?t~  
PWeCk2xH  
U%%fKL=S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x/~qyX8vo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EmrUzaGD  
od~^''/b  
/`(Kbwh   
0XouHU  
  class holder _vOV(#q2a  
  { ,n\"zYf ]^  
public : >,c$e' h  
template < typename T > -7MR2)U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^n8ioL\*i  
  { AI KLJvte  
  return assignment < T > (t); & \<!{Y<'  
} MJ5Ymt a  
} ; FY;\1bt<<  
MTBHFjXO  
,TeJx+z^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )Ve-)rZ  
V~#e%&73FH  
  static holder _1; W|@7I@@$"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <Jt H/oN  
Bmx+QO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w2*.3I,~)B  
而不用手动写一个函数对象。 x)evjX=q  
A8,9^cQ]  
M)v\7a  
n(X{|?  
四. 问题分析 "FuOWI{in  
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。 -CV_yySc  
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。 U -RR>j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a=ye!CN^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EQQ/E!N8l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [6 d~q]KH  
^RL#(O  
五. 问题1:一致性 nc<w DE6  
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?| TUE*mDRmP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }f rij1/G  
LDg" s0n#  
struct holder gut[q  
  { DI9hy/T(  
  // -,xCUG<g  
  template < typename T > :Y? L*  
T &   operator ()( const T & r) const ;8F|Q<`pV  
  { EY~b,MIL4  
  return (T & )r; 4%!#=JCl  
} #h,7dz.d  
} ; *"cK_MH/o  
E} Ir<\  
这样的话assignment也必须相应改动: X;2I' Kg  
Za,MzKd=  
template < typename Left, typename Right > :TU|;(p  
class assignment #+VH]7]  
  { yf|,/{S  
Left l; !Cqm=q{K  
Right r; fPXMp%T!  
public : \.0cA4)[$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m/{HZKh  
template < typename T2 > K6uZ4 m;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0[A4k:  
} ; 1 zo0/<dk  
C%c}lv8;^  
同时,holder的operator=也需要改动: P:~X az\F  
4)]w"z0Pc  
template < typename T > VSm[80iR0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 01N]|F:  
  { a#i85su  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^pI&f{q  
}  Iw07P2  
@B.;V=8wJ  
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。 Tbf@qid e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8(AI|"A"-  
| aAu 4   
return l(rhs) = r; oAnNdo  
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。 A/bxxB7w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VV_Zrje  
?(C(9vO  
template < typename Tp > U,G!u=+  
class constant_t  uj8G6'm%  
  { 'A^;P]y  
  const Tp t; tx$i(  
public : l7{]jKJue  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f82$_1s^  
template < typename T > *HT )Au"5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?nVwT[  
  { Vki'pAN  
  return t; 5,Q3#f~!  
} Ark+Df/  
} ; iTX:*$~I  
Z.Otci>J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {c 82bFiv  
下面就可以修改holder的operator=了 C]X:@^Hy  
"7w~0?}  
template < typename T > .,-,@ZK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .2K4<UOAbm  
  { ,5Vc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >rbHpLm1`  
} 8Ce|Q8<8]  
y15 MWZ  
同时也要修改assignment的operator() $`KddW0_  
KC"#  
template < typename T2 > %1Ex{H hb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L&gC  
现在代码看起来就很一致了。 NZu\ Ae  
`&3hfiI}  
六. 问题2:链式操作 For`rfR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rL kUIG  
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。 I "8:IF  
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。 v jTs[eq>  
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。 YsX&]4vzm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2yB@)?V/  
n;Nr[hI  
template < typename T > nZ4JI+Q)~  
struct result_1 +%O_xqq  
  { t)#d R._q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i8h(b2odQ  
} ; r>>4)<C7J  
U~;Rzoe)q*  
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: n]G_# ;  
f *Xum[  
template < typename T > /.knZ_aJ!  
struct   ref u~uR:E%'C  
  { z%4E~u10  
typedef T & reference; {Df97n%h;  
} ; >A]U.C  
template < typename T > A?YU:f  
struct   ref < T &> 3`Ug]<m  
  { Y)Os]<N1  
typedef T & reference; h20<X;  
} ; }\iH~T6  
!=)R+g6b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X@["Jjp  
Z+gG.|"k  
template < typename T > (f-Mm0%[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `:aml+  
  { ^R g=*L  
  return l(t) = r(t); ^| b]E  
} ZqDanDM  
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。 vb&1 S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =XRTeIZ  
yLC5S3^1\"  
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 &J]|pf3m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4 6yq F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [Iwb7a0p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m L#%H(  
最后的布局是: lmsO 6=I4F  
                Add 35;UE2d)<  
              /   \ k=nN#SMn  
            Divide   5 ?k|}\l[X1  
            /   \ D2,2Yy5 y  
          _1     3 NcuZw?  
似乎一切都解决了?不。 #mK/xbW  
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。 :jKiHeBQu?  
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。 F6L}n-p5  
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: -T,/S^  
Y%OJ3B(n|  
template < typename Right > (O[:-Aqm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `rwzCwA1  
Right & rt) const N!W# N$  
  { 5xS ze;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $i|c6&  
} O<*l"fw3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V(?PKb-w)  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?Z1&ju,Hd-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,m HQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 j;BMuLTm1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 6Mh;ld@  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? F2N)|C<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sy\w ^]  
wU"0@^k]<  
template < class Action > 96VJE,^h  
class picker : public Action ~!Ar`= [  
  { 8et*q3D7`  
public : brdfj E8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} , GU|3  
  // all the operator overloaded ~Z{IdE  
} ; 51)Q&,Mo#  
"mk4O4dF  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 tM% f#O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: u@@0YUa  
7CGxM  
template < typename Right > G1!yPQa7d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 34Fc oud);  
  { ].!^BYNht  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eZck$]P(6H  
} 7 6} a  
`R\nw)xq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z5> {(iY;,  
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。 +=N!37+G  
=JR6-A1>  
template < typename T >   struct picker_maker 5PRS|R7  
  { >RTmfV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7GFE5>H  
} ; Jc3Z1Tt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hoDE*>i  
  { d3IMQ_k  
typedef picker < T > result; 2_i9 q>I  
} ; j "^V?e5  
"44A#0)B'l  
下面总的结构就有了: NI%&Xhn!*>  
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。 Cj +{%^#  
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。 H}p5qW.tH:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T, z80m}  
至此链式操作完美实现。 5gg Yg $  
$;V?xZm[  
5;alq]m7  
七. 问题3 )5j1;A:gr  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 drM@6$k  
oPbxe  
template < typename T1, typename T2 > ^z^zsNx  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }5nVZ;  
  { 7gx 7NDt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qs|{  
} k%gO  
\\D(St  
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: c@&`!e  
?R MOy$L  
template < typename T1, typename T2 > HT% =o}y  
struct result_2 P{gGvC,  
  { B(zcoWQ*B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f)b+>!  
} ; Dus [N< w  
A@?Rj  
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? j{`C|zg  
这个差事就留给了holder自己。 }j_2K1NS{  
    )*CDufRFz  
Rt6(y #dF  
template < int Order > <aPbKDF~V  
class holder; Osk'zFiL<  
template <> WxrG o o^  
class holder < 1 > g2|qGfl{C  
  { gx55.}  
public : xl]1{$1M  
template < typename T > aQTISX;  
  struct result_1 d siQ~ [   
  { ;WqWD-C  
  typedef T & result; xis],.N  
} ; }iE!( l  
template < typename T1, typename T2 > ~ZuFMVR  
  struct result_2 ~rl,Hr3Z o  
  { qrw"z iW  
  typedef T1 & result; ih[!v"bv  
} ; ~B2,edkM  
template < typename T > ~w,c6 Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [vV5@nP:  
  { 6A ;,Ph2  
  return (T & )r; VHbQLJ0  
} N,?4,+Hc-  
template < typename T1, typename T2 > $[*QsU%%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CwL8-z0 Jn  
  { ulAOQGZ  
  return (T1 & )r1; dJ|/.J$d  
} PCkQ hR  
} ; ~A-vIlGt!  
6oA2"!u^w  
template <> t~0!K;nn  
class holder < 2 > <} BuU!  
  { k7cM.<s!  
public : QO;OeMQv%  
template < typename T > #<k L.e[  
  struct result_1 G< _<j}=  
  { Q&k1' nT5  
  typedef T & result; -L6YLe%w  
} ; 5IJm_oy  
template < typename T1, typename T2 > 4b/>ZHFOF;  
  struct result_2 m.g2>r`NU  
  { [(kC/W)!  
  typedef T2 & result; QrSF1y'd  
} ; 2vLV1v$,q  
template < typename T > L8WYxJ k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S!@h\3d8{  
  { g7-*WN<  
  return (T & )r; W)z@>4`Bb  
} 9[@K4&  
template < typename T1, typename T2 > 1. S?(1e"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E/:mO~1< c  
  { M!D&a)\  
  return (T2 & )r2; U-6pia /o  
} xro%AM  
} ; }1}L&M@  
iU1yJ=  
pcC/$5FQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hziPHuK9,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vvwQ/iJO4Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \\d!z-NOk?  
>gSiH#>  
return l(i, j) = r(i, j); 7mT iO?/y<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TYH4r q &  
 {Yc#XP  
  return ( int & )i; y8e'weK  
  return ( int & )j; s)BB(vQ]6  
最后执行i = j; sn.0`Stt  
可见,参数被正确的选择了。 9,J^tN@^  
0 YA  
Po*G/RKu4W  
?? 2x*l1  
E-v#G~  
八. 中期总结 |]UR&*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N/V~>UJ0{*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HD~o]l=H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3vC"Q!J&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4 >`2vb  
/73ANQ"  
C &~s<tcn  
hYSzr-)  
Pu0 <Clh  
~zO>Q4-k  
九. 简化 sBq6,Iu  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K*sav?c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZFFKv  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *$ kpSph  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kW4B @Zh  
  +-*/&|^等 $GJuS^@%  
2. 返回引用。 &$NYZ3?9  
  =,各种复合赋值等 /3KPK4!m  
3. 返回固定类型。 |x+g5~$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Qk[YF  
4. 原样返回。 LM2S%._cj;  
  operator, `P *wz<  
5. 返回解引用的类型。 N/x]-$fl  
  operator*(单目) L )53o!  
6. 返回地址。 (kmrWx= $  
  operator&(单目) !4vepa}Y  
7. 下表访问返回类型。 ,k |QuOrCh  
  operator[] y}*J_7-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J>dIEW%u  
  operator<<和operator>> EGw;IFj)  
vT{+Z\LL=  
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。 khQ@DwO*\=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C-tkYP  
ko+fJ&$  
template < typename Left > _uq[D`=  
struct value_return }MIg RQ9  
  { X0 ^~`g  
template < typename T > EN/r{Cm$B  
  struct result_1 1%$Z%?  
  { i TLX=.M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ncdj/C  
} ; |7)oX  
/I48jO^2  
template < typename T1, typename T2 > 60--6n  
  struct result_2 l>*L Am5  
  { {v,NNKQ4x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z2U^z*n{  
} ; ,!vI@>nhG  
} ; {v}BtZ  
V: n\skM  
P^^WViVX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,lDOo+eE%:  
+5"Pm]oRbx  
下面我们来剥离functor中的operator() :6jh*,OHZl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LhCwZ1  
a\B'Qe+  
return l(t) op r(t) >Vph_98|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j@.^3:  
return op l(t) [w{x+6uX'  
return op l(t1, t2) -T2w?|  
return l(t) op q$'D}OHT  
return l(t1, t2) op q,T4- E  
return l(t)[r(t)] VQ8Q=!]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0y`r.)G  
%[x PyqX  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Gz:ell$  
单目: return f(l(t), r(t)); . "Q}2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s"~3.J  
双目: return f(l(t)); u;9a/RI  
return f(l(t1, t2)); +1nzyD_E  
下面就是f的实现,以operator/为例 s)G?5Gz  
^{a_:r"  
struct meta_divide Hm'aD2k  
  { =Q#d0Q  
template < typename T1, typename T2 > CU@}{}Yl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R$bDj >8  
  { Zp/$:ny  
  return t1 / t2; et=i@PB)  
} l4ru0V8s7  
} ; 3fxcH  
IZBY*kr  
这个工作可以让宏来做: Y+{jG(rg.F  
NUFW SL>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "V`5 $ur  
template < typename T1, typename T2 > \ nd }Z[)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `L%<3/hF  
以后可以直接用 _R}yZ=di  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Lk.tEuj=82  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 nP_)PDTFp  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) O9rA3qv B  
!oYNJE Y7  
 9XhcA  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3)y=}jw  
o,RiAtdk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w+$~ ds  
class unary_op : public Rettype 4UHviuOo8  
  { B.:1fT7lI  
    Left l; z9E*1B+  
public : <R?S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u.Tknw-X  
s8dP=_ `  
template < typename T > Z1_F)5pn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :eIQF7-  
      { 0i>p1/kv  
      return FuncType::execute(l(t)); ~ R eX$9  
    } O l;DJV  
(4|R}jv  
    template < typename T1, typename T2 > n`V?n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D!z'Y,.  
      { 2I283%xr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mpQu:i|W  
    } =1y~Qlu  
} ; kH`?^ ^_yJ  
0U8'dYf  
2"c5<  
同样还可以申明一个binary_op nl~ Z,Y$  
R '8S)'l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7CH.BY  
class binary_op : public Rettype 3taGb>15  
  { Bru];%Qg%  
    Left l; ^^F 8M0k3  
Right r; ]Y@_2`  
public : jVh:Bw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WF:4p]0~)  
V9jxmu F,  
template < typename T > %/ "yt}"|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2#ZqGf.'v  
      { x_CY`Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MRg Ozg  
    } }rUAYr~VZ  
iH~A7e62OZ  
    template < typename T1, typename T2 > 7$x%A&]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1OV] W f  
      { sOb]o[=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *Q#oV}D_  
    } q]Kv.x]$R  
} ; bGkLa/?S  
w|Ry) [  
0f@9y  
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 al9( 9)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o2cc3`*8d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7!wc'~;  
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。 P- +]4\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xGFbh4H=8p  
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。。。 O3mw5<%15  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T8&eaAoo  
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) 97~>gFU77#  
下面是修改过的unary_op OZC yg/K  
jFip-=T{4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  e<(6x[_  
class unary_op jT!?lqr(Rb  
  { c,O;B_}M]  
Left l; +TX4,"  
  yFS{8yrRUU  
public : RR's W@  
#c":y5:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v+}${h9  
:LlZ#V2  
template < typename T > wS+!>Q_]w  
  struct result_1 *}T|T%L4)  
  { |5ge4,}0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3rd8mh&l  
} ; W;l0GxOxQ  
qHtIjtt[q  
template < typename T1, typename T2 > Z} t^i^u  
  struct result_2 0Lb{HLT  
  { luyu7`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "R=~-, ~  
} ; |,~ )/o_R  
z' Z[mrLq  
template < typename T1, typename T2 > :KR KD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?#fm-5WIi  
  { !|j|rYi-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E m^Dg9  
} hgzNEx%^q  
qozvNJm)  
template < typename T > [S8*b^t4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MT:VQ>f C  
  {  UO#`Ak  
  return OpClass::execute(lt(t)); QleVW  
} ,I ][  
=FI[/"476  
} ; bC~I}^i\  
5pC}ZgEa<  
t`{T:Tjc  
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 $4~Z]-38#A  
好啦,现在才真正完美了。 ek U%^R<  
现在在picker里面就可以这么添加了: (9kR'kr  
WUo\jm[yr  
template < typename Right > `34{/ }w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /HS"{@Z"h  
  { 0FY-e~xr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >fth iA  
} s$? LMfT  
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。 &CSy>7&q  
hvQXYo>TZx  
%4Qs|CM)m  
{qbe ye!  
:>r W`= e'  
十. bind uv<_.Jq]  
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。 (x?Tjyzw  
先来分析一下一段例子 9thG4T8  
psc Fb$b  
i;s;:{cn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pr(@&:v:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m(}}%VeR"z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 A<"< DDy  
我们来写个简单的。 GBWL0'COV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UV0[S8A  
对于函数对象类的版本: ,|}mo+rb-  
V=% ;5/  
template < typename Func > 9jX_Eoxy  
struct functor_trait >KvK'Mus/  
  { ^Y+Lf]zz*  
typedef typename Func::result_type result_type; GN9kCyPK  
} ; a@ <-L  
对于无参数函数的版本: XPD1HN!,LT  
_H@ATut  
template < typename Ret > Z<^!N)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,W|-?b?   
  { 02trjp.f  
typedef Ret result_type; ciiI{T[Z  
} ; -W<1BJE  
对于单参数函数的版本: Gyy4zK  
EwU)(UK  
template < typename Ret, typename V1 > k.K#i /t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j7Ts&;`[*  
  { rUmP_  
typedef Ret result_type; FMI1[|:;  
} ; lw[c+F7  
对于双参数函数的版本: FKu8R%9xn%  
ed}#S~4q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GGr82)E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2 \}J*0  
  { %lWOW2~R  
typedef Ret result_type; # Q,EL73;  
} ; X<Z(,B  
等等。。。 Qni`k)4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `>`b;A4  
|:JT+a1  
template < typename Func > Xa.8-a"hz  
struct func_return {, +c  
  { Ez0zk9  
template < typename T > uf9&o#  
  struct result_1 jVQ89vf ~  
  { RR ^7/-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G$MEVfd"  
} ; 3Cc#{X-+  
D\9-/ p  
template < typename T1, typename T2 > UO@K:n  
  struct result_2 VZI!rFac  
  { 3B 'j?+A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fz:(mZ%  
} ; zU+q03l8Ur  
} ; 0 }od Q#  
u;-fG9xs  
)Hmf=eoc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0V(}Zj>  
Zx_ ^P:rL  
template < typename Func, typename aPicker > "O<ETHd0  
class binder_1 2~?E'  
  { PWiUW{7z  
Func fn; L*[3rqER  
aPicker pk; ->{-yh]jv  
public : #0[^jJ3J  
E'DHO2 Y  
template < typename T > |?2fq&2  
  struct result_1 7<;oz30G!L  
  { yG/!K uA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6`@J=Q?  
} ; #o4tG  
Pap6JR{7  
template < typename T1, typename T2 > 2a48(~<_  
  struct result_2 U|%}B(  
  { +jwHYfAK)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `w\P- q  
} ; 9yC22C:  
|oXd4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZDbe]9#Xh  
Q]/%Y[%|  
template < typename T > CL4N/[UM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7\,9Gcv1  
  { bC1G5`v_D  
  return fn(pk(t)); !LwHKCj  
} -R:_o1"  
template < typename T1, typename T2 > cS9jGD92  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  3}8o 9  
  { 0~^RHb.NA8  
  return fn(pk(t1, t2)); mQ"uG?NE  
} pLtw|S'4  
} ; ud$-A  
E6-*2U)k+  
M lR~`B}m  
一目了然不是么? /z*Z+OT2  
最后实现bind O.(2  
* /n8T]s  
_<F)G,=  
template < typename Func, typename aPicker > 4A!]kj 5T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jTcv&`fAz  
  { X&?s:A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n%7?G=_kj  
} lnyfAq}w  
Y -a   
2个以上参数的bind可以同理实现。 LsuOmB|^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (jDz[b#OPz  
}r5yAE  
十一. phoenix MkPQ@so  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &b tI#  
"U-jZ5o"  
for_each(v.begin(), v.end(), 5z!$=SFz  
( XH$r(@Z\7  
do_ BA]$Fi.Mw  
[ ,dCEy+  
  cout << _1 <<   " , " bT^dtEr[  
] WqCC4R,-  
.while_( -- _1), Xi98:0<=  
cout << var( " \n " ) 0yI1r7yNB+  
) njaMI8|Pa  
); tO3R&"{  
)_=2lu3%{  
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: ~(QfVpRnV=  
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 VE|l;aXi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _V-KyK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W-n4w Ij"  
fx{8ERo  
k~"E h]38  
template < typename Cond, typename Actor > $ItjVc@U  
class do_while M}V!;o<t^  
  { Ic0Y  
Cond cd; 0B]q /G(  
Actor act; bItcF$#!!!  
public : Yg^ &4ZF  
template < typename T > LZRg%3.E  
  struct result_1 ro{!X,_$,  
  { +1!iwmch>  
  typedef int result_type; Kf[d@ L  
} ; x?+w8jSR  
IT_I.5*A2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :eVZ5?F  
]]O( IC  
template < typename T > &3[oM)-V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^es]jng`  
  { AAevN3a#nI  
  do vt|R)[,  
    { %M@K(Qu  
  act(t); U%nkPIFm  
  } l}))vf=i  
  while (cd(t)); qUkM No3  
  return   0 ; VI&x1C  
} ;=ddv@  
} ; ,_Z(!| rW  
go uU  
>%j%Mj@8q|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >1Z"5F7=  
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。 ' rcqy1-&  
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&:  
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。 -Z"4W  
下面就是产生这个functor的类: N]A# ecm  
"La;$7ds  
r!mRUw'u  
template < typename Actor > f<Hi=Qpm  
class do_while_actor li r=0oq<  
  { x;n3 Zr;(  
Actor act; D(AH3`*|#  
public : 6}"c4 ^k6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f~`=I NrU  
Q5+1'mzAB  
template < typename Cond > -Uwxmy+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J?QS7#!%  
} ; -b(DPte  
`@/)S^jBau  
HeRi67  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L=r*bq  
最后,是那个do_ *VZ|Idp  
cuhp4!!  
\H fAKBT  
class do_while_invoker ]ordqulq1  
  { NBYJ'nA%;f  
public :   Q.g/  
template < typename Actor > =*2,^j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z7;V}[wie  
  { _QPqF{iI  
  return do_while_actor < Actor > (act); @NiuT%#c  
} \CL8~  
} do_; ANM#Kx+  
C$OVN$lL`8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2%W;#oi?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H3A$YkK [  
最后来说说怎么处理break和continue BzzC|  
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。 UlYFloZ  
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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