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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =. y*_Ja  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *Nyev]8  
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, OmM=o*d  
+\li*G]:J  
#`GY}-hL!  
!R*-R.%  
  class filler Q^p|Ldj  
  { h/x0]@M&  
public : @i^~0A#q*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p^(&qk?ut  
} ; ut >4U'.H  
n~g)I&  
]zO/A4  
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: 7&KT0a*  
t+,4Ya|Xj  
x^"E S%*  
Ladsw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ca%g_B0t  
)}TLC 2%  
]$U xCu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q'k\8'x  
V\V)<BARe  
\4"S7.% |  
`@i5i((  
二. 战前分析 Z%GTnG|rG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 A2}Rl%+X]6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 MNH1D! }  
Y(\T- bI  
jjJ2>3avY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qQ!1t>j+H  
  /* --------------------------------------------- */ Soie^$ Y  
vector < int *> vp( 10 ); {0! ~C=P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pfx3C*  
/* --------------------------------------------- */  0l;<5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H+ h07\? %  
/* --------------------------------------------- */ x8;`i$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '0$?h9"  
  /* --------------------------------------------- */ &V>fYgui  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yr#5k`&\_  
/* --------------------------------------------- */ AmwWH7,g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4tSv{B/}  
.I}:m%zv  
JbB}y'c4}=  
' qdPw%d  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2,aPr:]  
1._1, _2是什么? ++L?+^h  
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。 c!8=lrT.  
2._1 = 1是在做什么? 3~e8bcb  
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。 .To;"D;j,  
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。 H3{GmV8  
l!#m&'16"  
]|_\xO(  
三. 动工 yqSs,vz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "RVcA",  
X7L8h'(@  
OT^%3:zg  
B3Jgd,[  
template < typename T > 9dMrgz&'  
class assignment :';L/x>  
  { cI]WrI2CQa  
T value; ?Qb<-~~ j1  
public : @\&m+;6  
assignment( const T & v) : value(v) {} Th`skK&U  
template < typename T2 > S osj$9E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1b8p~-LsU  
} ; 4@.|_zY  
VL' fP2  
R:p62c;Tv0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '03->7V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %p&k5:4<"#  
 Av0y?oGH  
~j#~ \Ir  
V|)>{Xdn  
  class holder VL9-NfeqR  
  {  -C#PQV  
public : n;R#,!<P  
template < typename T > `si#aU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Oi"a:bCU  
  { _= #zc4U  
  return assignment < T > (t); ;Ut+yuy  
} $3D'4\X~?  
} ; qH"Gm  
]]}tdn_  
WWT",gio  
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: Gu=STb  
E{HY!L[  
  static holder _1; EkT."K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &h*S y  
mj?16\|]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M8k"je7`s  
而不用手动写一个函数对象。 7?OH,^  
`RMI(zI3g.  
DoC(Z)o  
>pkT1Z&'  
四. 问题分析 _md=Q$9!m  
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。 UN"(5a8.  
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。 s<x1>Q7X~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nS()u}c;r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U $Qv>7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Hn,:`mj4-6  
K.gEj*@  
五. 问题1:一致性 @?C#r.vgp  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| * y^OV_n-8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Cw5%\K$=  
R~bC,`Bh  
struct holder , n !vsIN  
  { a:~@CUD >I  
  // _w@qr\4i=  
  template < typename T > "QoQ4r<|  
T &   operator ()( const T & r) const K!D o8|  
  { hzI *{  
  return (T & )r; %iJ%{{f`  
} jClj_E  
} ; 7\o!HMfK  
H1!iP$1#V  
这样的话assignment也必须相应改动: SM[Bv9|0  
HxK$4I`  
template < typename Left, typename Right > 8\<jyJ  
class assignment p}Fs'l?7Rq  
  { wix5B@  
Left l; VC5_v62&.  
Right r; 8#R?]Uwq  
public : f[gqT yiP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Mv":Lm1  
template < typename T2 > dQezd-y*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y}6n]n;uR  
} ; }awzO#  
? _\$  
同时,holder的operator=也需要改动: (3\Xy   
r!}al5~&  
template < typename T > Dc~,D1xWj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 66snC{g U  
  { \EoX8b}$b0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [fu!AIQs  
} 3#wcKv%>&_  
A5#y?Aq  
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。 v"+k~:t*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XwM611  
}~Q"s2  
return l(rhs) = r; h72UwJ2rw  
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。 HEK-L)S. *  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l? #xAZx&_  
a )*6gf<5  
template < typename Tp > 3*DXE9gA9  
class constant_t ^GN8V-X4y  
  { QbYc[8-[  
  const Tp t; /Tz85 [%6  
public : `n!viW|tB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '%v#v3'  
template < typename T > QGiAW7b5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4^c- D  
  { SEKN|YQV/t  
  return t; g. %  
} hwnx<f '  
} ; UVf\2\Y  
IL7`0cN(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E_ $z`or  
下面就可以修改holder的operator=了 :ZdUx  
JU0]Wq<^[  
template < typename T > %R_{1GrL'c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m$>iS@R  
  { =fc: 6JR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^ L:cjY/  
} zH)_vW  
9-*NW0  
同时也要修改assignment的operator() ]kktoP|D  
B%<e FFV\  
template < typename T2 > kL@Wb/K JP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dOa!htx]  
现在代码看起来就很一致了。 S_J :&9L  
"YFls#4H-  
六. 问题2:链式操作 h?@G$%2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )tZ`K |  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3bC yTZk  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }{7e7tW6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #*q2d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s #:%x#  
c yQ(fIYl  
template < typename T > !J>A,D"-  
struct result_1 !7H6i#g*  
  { zLjgCS<7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <v]9lw'  
} ; 4h 5_M8I  
\Z)1 ?fq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Uv?'m&_  
{sN"( H4$  
template < typename T > lpQP"%q  
struct   ref TZ^LA L'8_  
  { aP~gaSx  
typedef T & reference; ph30'"[Z}  
} ; Qb^q+C)o]  
template < typename T > 6DS43AQs  
struct   ref < T &> V:K;] h*!  
  { hsce:TB  
typedef T & reference; 2V#6q,2  
} ; H^c0Kh+  
#*IVlchA"B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eVy2|n9rH  
%j]ST D.E  
template < typename T > ,j9 80/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const RpQ*!a~O  
  { 3VCqp13  
  return l(t) = r(t); pV`$7^#X  
} ~2%3FV^  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Rmh*TQu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vk<k +=7  
m Pt)pn!rA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :=g.o;(/N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?#[)C=p]z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c;!g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vb6K:ZnF  
最后的布局是: #;j9}N  
                Add T`L}[?w  
              /   \ vb=CFV#  
            Divide   5 VZxTx0: ,  
            /   \ ~^o=a?L`<  
          _1     3 _,; %mK  
似乎一切都解决了?不。 hYt7kq!"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >S&U.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 wz#[:2  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @6.]!U4w  
eqzTQen8q  
template < typename Right > = t+('  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _x\m|SF_g  
Right & rt) const qb7^VIo%c  
  { k&Jo"[i&WO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  Dt}dp_  
} ??xlA-E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?vbDB4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 rZC3\,W  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;w6s<a@Zh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d.}}s$Q  
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。 jn=ug42d  
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? Lt<oi8'N  
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: -{x(`9H;  
|'w^n  
template < class Action > 7>je6*(K  
class picker : public Action #tz8{o?ebN  
  { H`|0-`q  
public : K+ehr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gRvJ.Q{h  
  // all the operator overloaded "@t-Cy:!O  
} ; $[e%&h@JR  
N du7nKG  
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。 [\HQPo'S  
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: )+GX<2_  
,VG9)K 1K  
template < typename Right > zzJ^x8#R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y?!/>q  
  { $%}>zqD1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {CP o<lz  
} 75Fp[Q-  
-N^ =@Yx)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N{pa) /  
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。 2]Fu 1  
6Kht:WE  
template < typename T >   struct picker_maker O]_={%   
  { =YoTyq\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sMJ#<w}Q  
} ; g\J)= ,ju,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )+B=z}:Nfz  
  { GMb!Q0I8  
typedef picker < T > result; W:B}u\)C  
} ; = o+7xom  
@^HwrwRA  
下面总的结构就有了: RK3.-  
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。 fk\5D[j^  
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。 6aSM*S)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _h~p:=  
至此链式操作完美实现。 c% yh(g  
fv|%Ocm  
o[{&!t  
七. 问题3 }~GV'7d1  
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。 Q0SW;o7  
TQ~&Y)".  
template < typename T1, typename T2 > ,lP7 ri  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lxOqs:b  
  { ?1DUNZ6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wz@/5c/u  
} +9~ZA3DiP  
|0DP} `~  
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: pP oxVvG{  
Sgx+V"bkT  
template < typename T1, typename T2 > "o<D;lO  
struct result_2 ;>/ipnx  
  { :+1bg&wQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o@@_J@}#  
} ; -_w~JCx  
p}r yKW\cJ  
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? s #`cX0L)  
这个差事就留给了holder自己。 ;$[VX/A`f  
    QS%,7'EG  
wK ][qZ ]  
template < int Order > e18T(g_i  
class holder; W&LBh%"g  
template <> ZnQ27FcW  
class holder < 1 > &}O8w77  
  { a(g$ d2H  
public : l]/> `62  
template < typename T > mR6E]TuM  
  struct result_1 >]C<j4  
  { FcY$k%;'Q  
  typedef T & result; ;]"n?uo  
} ; ;\q<zO@x  
template < typename T1, typename T2 > ew/KZE  
  struct result_2 @u<0_r t  
  { l#|J rU!  
  typedef T1 & result; .0KOnLdK  
} ; I(y`)$}  
template < typename T > 0A@-9w=u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "1\(ZKG8^Q  
  { =^ gvZ| ]  
  return (T & )r; Z!k5"\{0pE  
}  ,&4zKm  
template < typename T1, typename T2 > !__D}k,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u`nt\OF  
  { '|J)ds  
  return (T1 & )r1; ,%.:g65%  
} kS[Dy$AB/2  
} ; \(wn@/yP'  
1.uUMW  
template <> KgL<}=S  
class holder < 2 > +i2YX7Of  
  { n JW_a&'  
public : -.^=Z!=M  
template < typename T > ho(5r5SNE  
  struct result_1 u;QH8LK  
  { 4$qNcMdz  
  typedef T & result; [Aa[&RX+9  
} ; +q$xw}+PK  
template < typename T1, typename T2 > _ Eszr(zJ  
  struct result_2 j #4+-  
  { ,K`E&hS  
  typedef T2 & result; eR(\s_`  
} ; sf<Q#ieTxY  
template < typename T > Ixyvn#ux )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bd/} %4V\@  
  { N,h1$)\B#  
  return (T & )r; VM=hQYe  
} {_?T:`  
template < typename T1, typename T2 > qAnA=/k`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5/zf x  
  { fpI; `s  
  return (T2 & )r2; >2 FAi.,  
} +.XZK3  
} ; Ks9FnDm8  
X!7 c zt  
Omp i~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "m wl-=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >SY 2LmV'a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >Iu]T{QNO  
u4`mQ6  
return l(i, j) = r(i, j); +R3\cRM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3(cU)  
A%.J%[MVz  
  return ( int & )i; Q:'qw#P/C  
  return ( int & )j; ]Y?{$M G  
最后执行i = j; Tz+HIUIxF  
可见,参数被正确的选择了。 $,xtif0  
-[i40 1  
s ZlJ/_g  
a3b2nAIl  
u^j8 XOT  
八. 中期总结 ^D% }V-"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *#ob5TBq[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n1fE daa7g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {QIS411  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !N@S^JD6  
R4z<Xf:!  
8@9hU`H8l  
6R$ F =MB  
Y&K<{ KA\4  
g&oc=f`  
九. 简化 mf Wz@=0  
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。 8MYLXW6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e; &{50VY  
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: 3I(dC|d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +0oyt?  
  +-*/&|^等 c4!c_a2pS  
2. 返回引用。 -6hu31W  
  =,各种复合赋值等 ~u O:tL  
3. 返回固定类型。 s0~05{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {<''OwQF~+  
4. 原样返回。 &KOG[tv  
  operator, y^E F<<\  
5. 返回解引用的类型。 1]D/3!  
  operator*(单目) j]@ x Q,y  
6. 返回地址。 INN/VDsJ  
  operator&(单目) SdjUhR+o  
7. 下表访问返回类型。 Z`SWZ<  
  operator[] t1.zWe+C>3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !q7;{/QM6  
  operator<<和operator>> z&;zU)Jvd  
&;r'{$  
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。 Cg]3(3   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m11"i=S"  
k"3Z@Px:  
template < typename Left > "/ a*[_sV  
struct value_return L V[66<T  
  { 4U LJtM3  
template < typename T > ?9wFV/  
  struct result_1 SG(%d^x`R  
  { fY)4]=L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $ DABR  
} ; q:EzKrE  
=:CGl   
template < typename T1, typename T2 > h;4y=UU  
  struct result_2 Q5`+eQ?_\  
  { eCPKpVhP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; % +t  
} ; m<,y-bQ*(  
} ; z1{E:~f  
A|`Joxr  
"2vNkO##  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =hOj8;2  
A/Fs?m{7U  
下面我们来剥离functor中的operator() yPzULO4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I9Edw]  
FJn~ =hA  
return l(t) op r(t) `ohF?5J,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) do?S,'(g  
return op l(t) (:j+[3Ht  
return op l(t1, t2) +_-)0[+p  
return l(t) op O>b&-U"R  
return l(t1, t2) op i SAidK,  
return l(t)[r(t)] A^= Hu,"e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U:pLnNp`  
fRv S@  
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: C,VqT6E<  
单目: return f(l(t), r(t)); O_ s9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b Q9"GO<X  
双目: return f(l(t)); WW8YB"  
return f(l(t1, t2)); 6/V{>MTZg  
下面就是f的实现,以operator/为例 Qn'r+X5t  
3 4A&LBwC  
struct meta_divide FgHB1x4;  
  { ZhJ|ZvJ  
template < typename T1, typename T2 > '^.=gTk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V5hlG =V  
  { 0N3tsIm>  
  return t1 / t2; KOAz-h@6   
} J4 '!  
} ; k?|zIu  
LfjS[  
这个工作可以让宏来做: KH@) +Rj  
l;][Q]Z@V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n/-p;#R  
template < typename T1, typename T2 > \ 2Xj-A\Oh~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :+gCO!9Y  
以后可以直接用 q*<J $PI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MSYLkQ}_b  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [V#&sAe  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) u {E^<fW]  
jQK2<-HZ3  
_uy5?auQ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7,&]1+n  
Lct+cKKU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \.{pZMM  
class unary_op : public Rettype ?+}E  
  { 9>$%F;JP44  
    Left l; |qudJucV  
public : w4< u@L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L[[H&#\  
A0N ;VYv  
template < typename T > ~_l: b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !i"9f_  
      { dC;d>j,  
      return FuncType::execute(l(t)); y 4,T  
    } s$nfY.C  
I!0$% ]F  
    template < typename T1, typename T2 > yQA"T?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const enD C#  
      { 1r-,V X7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k}Clq;G  
    } vsr~[d=  
} ; gQ+_&'C  
j|$y)FBX  
BUy}Rn  
同样还可以申明一个binary_op .*wjkirF#~  
jtVPv]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > raI~BIfe  
class binary_op : public Rettype uwS'*5tU  
  { FUTyx"   
    Left l; j"$b%|  
Right r; ?[>BssW  
public : PRf\6   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A&_i]o  
*}WqYqOow  
template < typename T > ?$8 ,j+&I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EpoQV^ Ey  
      { G}hkr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B8#f^}8  
    } 7_'k`J@_  
DkMC!Q\  
    template < typename T1, typename T2 > @SVEhk#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GPhwq n{  
      { qpEC!~ y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MvjwP?J]  
    } r'JK$9  
} ; m5Laq'~0_  
RV@(&eM  
 S~5 =1b  
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 1MzB?[gx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 eEds-&_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~[X:twidkL  
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。 FU v)<rK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $YO]IK$  
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。。。 6I.+c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V9 t:JY  
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) ojs/yjvx  
下面是修改过的unary_op E":":AC#  
[`n yq)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PT*@#:MA  
class unary_op <HX-qNA?  
  { [(^''*7r+T  
Left l; HBkQ`T  
  E6IL,Iq9  
public : WAXrA$:3J  
)d a8 Ru  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !m.')\4<  
).#D:eO[~  
template < typename T > %;XuA*e  
  struct result_1 $,@ +Ua  
  { n#AH@`&i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vh-h{  
} ; rO >wX_  
(YH{%8 Z0  
template < typename T1, typename T2 > a{YVz\?d}  
  struct result_2 R$'nWzX#  
  { z&G3&?Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v?'k)B  
} ; #[ rFep  
u6&Ixi/s'  
template < typename T1, typename T2 > @[ N~;>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const si4=C  
  { w0>)y -  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $R}iL  
} j{+I~|ZB,  
,UJPLj^  
template < typename T > n7<-lQRaxZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xpz-@fqKdf  
  { .TU15AAc  
  return OpClass::execute(lt(t)); @?NLME  
} NNV.x7  
24k}~"We  
} ; p+1B6j  
H0Xda.Y(  
sSb&r  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug E$fy*enON  
好啦,现在才真正完美了。 R1%T>2"~&  
现在在picker里面就可以这么添加了: !f[N&se  
\DdVMn  
template < typename Right > ?4dd|n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9K_HcLO%y  
  { ^Q:`2C5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b<MMli  
} os+wTUR^  
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。 ( I~XwP&  
8#3cmpx4  
6q7Y`%j  
iFT3fP'> 5  
_E-GHj>k z  
十. bind SQCuY<mD  
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。 E0'6!9y  
先来分析一下一段例子 C /VXyl@o  
bJ[1'Es `  
u9%:2$[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \3UdC{~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {_D'\i(Y_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BbhdGFG1  
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。 6iS+3+  
我们来写个简单的。 gU$3Y#R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z.19v>-c  
对于函数对象类的版本: :njUaMFoMA  
%[;KO&Ga  
template < typename Func > r!=VV!XZ  
struct functor_trait g9`ytWmM  
  { #_5+kBA+>'  
typedef typename Func::result_type result_type; !kYmrj**  
} ; X*;p;N  
对于无参数函数的版本: L^Af3]]2  
D7oV&vXg  
template < typename Ret > Eu}A{[^\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7~g0{W>Zm  
  { 8XE0 p7  
typedef Ret result_type; oz r+6z  
} ; sVf7g?  
对于单参数函数的版本: r F - yD1  
T}LJkS~*l  
template < typename Ret, typename V1 > VdrF=V&] O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =z dti'2{4  
  { G]4+ Qr?  
typedef Ret result_type; 4 df1)<}U-  
} ; %iML??S  
对于双参数函数的版本: ~nlY8B(  
&wvv5Vd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AY]nc# zz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "R]K!GUU  
  { `hhG^ O_  
typedef Ret result_type; u-<s@^YG  
} ; L~zet-3UNf  
等等。。。 6ns_4, e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a&PZ7!PZv  
:H 7 "W<  
template < typename Func > "d\8OOU  
struct func_return (/BkwbJyE  
  { CbQ%[x9|  
template < typename T > @5ybBh]   
  struct result_1 <>GyG-q  
  { p5hP}Z4r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 60$    
} ; y%AJ>@/;  
>TJ$Z3  
template < typename T1, typename T2 > vUNE! j  
  struct result_2 pu#<qD*w  
  { 2HNS|GHb&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &c !-C_L 2  
} ; {,-#;A*yW  
} ; >skS`/6  
wm4e:&  
.YlM'E*X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K a jyQ"j  
U9s y]7  
template < typename Func, typename aPicker > e76)z; '  
class binder_1 )}8%Gs4C  
  { _JXE/  
Func fn; 1x)%9u}  
aPicker pk; `z.#O\@o  
public : N"{o3QmA  
V-|}.kOH2  
template < typename T > '` "&RuB  
  struct result_1 F'!}$oT"  
  { %Z|*!A+wN5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V _,*  
} ; SfR_#"Uu  
5{[0Clb)  
template < typename T1, typename T2 > m9S5;kB]  
  struct result_2 gS 3&,^  
  { 8a {gEZT,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6P8X)3CE<T  
} ; y.2 SHn0  
"M]]H^r5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `pr,lL  
Z$@Nzza-  
template < typename T > NgKNT}JDv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aDESO5  
  { O!jCQ{ T  
  return fn(pk(t));  :n4x}%  
} M9nYt~vHX  
template < typename T1, typename T2 > o^_am>h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jLg4_N1SD  
  { G.8ZISN/  
  return fn(pk(t1, t2)); W:G*t4i  
} R<U <Y'Y  
} ; -q27N^A0  
Ym 6[~=~EK  
|BR&p)7)  
一目了然不是么? ~yV0SpL  
最后实现bind M'sJ5;^5  
u/:@+rTV_  
#<:khs6  
template < typename Func, typename aPicker > ;pJ7k23(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xb\lbS{ f  
  { r=;k[*;{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <Z Ls+|1  
} qmGB~N|N  
9b>a<Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (msJ:SG  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Om*Dy}  
? p]w_l  
十一. phoenix (Y86q\DQ?|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AiuF3`Xa  
uzOZxW[e  
for_each(v.begin(), v.end(), ul E\>5O4h  
( OLq/OO,w  
do_ Ru/3>n  
[ [&$z[/4:8c  
  cout << _1 <<   " , " Y|",.~  
] *KNR",.  
.while_( -- _1), /@K?W=w4  
cout << var( " \n " ) :hr%iu  
) 8@!SM  
); ouuj d~b+  
G 8@%)$A  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F-m1GG0s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor e2>gQ p/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6xwC1V?:0t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }0I! n@  
5we1q7  
q?wB h^  
template < typename Cond, typename Actor > ^(%>U!<<%,  
class do_while .[7m4iJf  
  { Kgcg:r:  
Cond cd; `C3F?Lch  
Actor act; ~b e&T:7.  
public : `#~@f!';  
template < typename T > 7J)-WXk  
  struct result_1 /}V9*mD2  
  { =d 9%ce  
  typedef int result_type; ~{J.br`  
} ; 2HUoT\M  
bR.T94-8y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NoI=t  
jd#{66:  
template < typename T > @E1N9S?>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,MdCeA%`  
  { v+Hu=RZE  
  do r*$KF!-dg  
    { %gN8-~$ 1  
  act(t); mR@iGl\\  
  } ~&g:7f|X  
  while (cd(t)); nRvV+F0#  
  return   0 ; Upf1*$p  
} {oO!v}]  
} ; xi^_C!*J  
p[cC%3  
<~3@+EEM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). { aU~[5L3(  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 FG?B:Zl%T  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 U]_1yX  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 N52N ^X>  
下面就是产生这个functor的类: FJ/kumq  
% 30&6"  
gZ 9<H q  
template < typename Actor > CpA=DnZ  
class do_while_actor nfd^'}$]  
  { Hc}(+wQN%  
Actor act; #;+GNF}0mG  
public : Bdf3@sbM]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _T H'v:C  
a &j H9  
template < typename Cond > {jbOcx$t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Fq~de%y  
} ; {2-w<t  
$H?v  
TJ#<wIiX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e<q;` H  
最后,是那个do_ %ePInpb  
F&Q:1`y  
R6!t2gdKe@  
class do_while_invoker &}6=V+J;  
  { ;vuok]@  
public : t~e.LxN  
template < typename Actor > [(]uin+9Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2: fSn&*/>  
  { (T,ST3{*k  
  return do_while_actor < Actor > (act); znD0&CS9q  
} (.Sj"6+  
} do_; .7{,u1N'  
k: D<Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? po!0j+r3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L\!Pa+Iod  
最后来说说怎么处理break和continue OF!(BJ L  
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。 }{HlY?S  
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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