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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h @/;`E[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H^AE|U*-G  
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, S4A q'  
Qc"'8kt  
D"l+iVbBP  
8q^o.+9  
  class filler g>j| ]6  
  { sqO< J$tz  
public : 7"2b H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?M}S| dsmE  
} ; l-)B ivoi  
qx)?buAij  
_8fA?q=  
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: JK)qZ=  
46x.i;b7  
U ?b".hJ2  
(q;bg1\UK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6|;Uq'  
}nrXxfu  
$yb@ Hhx>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !xK=#pa  
eSy(~Y  
J"CJYuGW,  
<"tDAx  
二. 战前分析 x]4Kkpqm  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Gi?_ujZR  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 !@L=;1,  
p,!$/Q+l  
{{{#?~3$7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \:_3i\2p  
  /* --------------------------------------------- */ 4^Rd{'mt  
vector < int *> vp( 10 ); o(G"k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  xvm5   
/* --------------------------------------------- */ h5~n 1qX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q31>uF  
/* --------------------------------------------- */ SreYJT%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H Sz" tN  
  /* --------------------------------------------- */ (?i[jO||B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FfFak@H  
/* --------------------------------------------- */ A o/vp-e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z S|WnMH  
M"Y0jQ(  
$P {K2"Oc  
]\c,BWC@e  
看了之后,我们可以思考一些问题: \vbk#G hH  
1._1, _2是什么? e@]-D FG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ff2d @P,!  
2._1 = 1是在做什么? %w}gzxN^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 wS XVyg{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 nb, 2,H  
h#.N3o  
[c&B|h=>  
三. 动工 OI/@3"L{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W<,F28jI3v  
x_<qzlQt  
tY/vL^mi  
+pmu2}E.3  
template < typename T > ?u$u?j|N  
class assignment L'A)6^d@S  
  { 4,P bg|  
T value; URTzX 2'[  
public :  HEF?mD3h  
assignment( const T & v) : value(v) {} -j2 (R?a  
template < typename T2 > -K %5(Eg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \OwpD,'  
} ; 4Y ROB912  
<PD?f/4 /  
WI[:-cv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2KJ1V+g@a6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `N8 7 h"  
&X>7n~@0  
@w9{5D4  
FQsUm?ac:  
  class holder t;q7t!sC]  
  { nvq3*  
public : JMa3btLy(  
template < typename T > :}}%#/nd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iz^qR={bW  
  { IyUdZ,ba  
  return assignment < T > (t); Zj9c9  
} C*kK)6v `  
} ; Kuw^qX"  
C"V%# K  
[3>GGX[Ic  
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: Nh!_l  
6z,Dyy]tl  
  static holder _1; GF<[}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V2d,ksKwn  
Kx`/\u=/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +Wn&,?3^  
而不用手动写一个函数对象。 %:9oDK  
0~WF{_0|  
J5p8nmb  
&l2TeC@;  
四. 问题分析 '?5j[:QY@  
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。 -apXI.  
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。 D56<fg$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DocbxB={I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z%d#@w0X1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3z =^(Y  
~W#sTrK  
五. 问题1:一致性 Gwec 4D  
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?| @_ygnNn4R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ii|? ;  
s95F#>dr  
struct holder m?CZQq,  
  { 4mYCSu14:`  
  // ?8V UO x  
  template < typename T > epD?K  
T &   operator ()( const T & r) const @tUoD>f  
  { "jg@w%~  
  return (T & )r; +b$S~0n   
} 47By`Jh71  
} ; QV|>4^1D  
1+kE!2b;b  
这样的话assignment也必须相应改动: mqtg[~dNc  
Y$ Fj2nk+  
template < typename Left, typename Right > .8gl< vX  
class assignment f i~I@KJ>  
  { !ku X,*}q  
Left l; /8ynvhF#  
Right r; QrYa%D+  
public : 0JyVNuHn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sp9W?IJ 6c  
template < typename T2 > X$?3U!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 48D?'lW %  
} ; >7Jr^o#|_x  
J1ON,&[J  
同时,holder的operator=也需要改动: BzJ;%ywS  
A&5:ATQ/|  
template < typename T > . )XP\ m\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @I3eK^#|P  
  { GRqT-/n"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 77 r(*.O|  
} C|-pD  
T3%C%BcX  
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。 k\)Cw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .10y0F L4  
h:bru:ef  
return l(rhs) = r; 3)Ac"nuyqH  
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。 O~Wt600{E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d=*x#In  
U Z_'><++  
template < typename Tp > R*pC.QiB~  
class constant_t G%l u28}D  
  { $0A~uDbs  
  const Tp t; .Nm su+s  
public : T? ,P*l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "UVFU-Z  
template < typename T > zDOKShG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \6I +K"  
  { l{c]p-  
  return t; r{?Ta iK  
} ? zDa=7 J  
} ; <W)u{KS#TY  
@p=AWi}\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R,2P3lv1v@  
下面就可以修改holder的operator=了 nR;D#"p%  
CO+/.^s7}S  
template < typename T > dP2irC%f8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TCKu,}s  
  { ,,L2(N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VR{+f7:}  
} oFsM6+\/S  
d(`AXyw  
同时也要修改assignment的operator() M\<w#wZ  
H].y w9  
template < typename T2 > $(pF;_W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ; 0v>Rfa  
现在代码看起来就很一致了。 | tQiFC  
fnKY1y]2+  
六. 问题2:链式操作 p,g1eb|E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^L4Qbc(vJ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 a,t``'c;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 , "0)6=AE  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >g ll-&;t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nz.{P@[Qk  
13'vH]S$M  
template < typename T > $ <8~k^  
struct result_1 OFkNl}D  
  { YcX/{L[9o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ter :sge7  
} ; zvc`3  
zSvgKmNY  
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: *u6Y8IL1  
e-hjC6Q U  
template < typename T > a&{X!:X  
struct   ref i+3fhV  
  { mog[pu:!,  
typedef T & reference; 2S3lsp5!  
} ; \!50UVzm)  
template < typename T > #EGA#SKoq  
struct   ref < T &> ,B}I?vN.  
  { t>)45<PEw  
typedef T & reference; qSCv )S(  
} ; :wqC8&V  
F|bYWYED;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ikBYd }5  
G$zL)R8GE|  
template < typename T > Q?t^@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2I1uX&g  
  { NG&_?|OmV  
  return l(t) = r(t); P>Euq'ajX  
} S"mcUU}}  
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。 `fXyWrz-k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %?C8mA'w  
J<gJc*Q  
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 h&3YGCl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZSy?T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9Mp$8-=>7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %#L]]-%  
最后的布局是: 2?C`4AR[2H  
                Add FbnO/! $8  
              /   \ cXMhq<GkAA  
            Divide   5 G.'+-v=\]  
            /   \ \<0B1m  
          _1     3 y4:H3Sk  
似乎一切都解决了?不。 w9RS)l2FQ  
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。 5qUTMT['T  
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。 |wE3UWsy  
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: |H}m4-+*  
ixm&aW6<  
template < typename Right > YT/kC'A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PYRd] %X  
Right & rt) const ^I6^g  
  { 2 !" XzdD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V==z"  
} SHb(O<6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I:V0Xxz5t  
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。 ]&~]#vB#  
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。 >evS} O6  
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。 l%R50aL  
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。 x_!0.SU  
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? Il@Y|hK  
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: @.$Xv>Jt$  
+y2[msBs  
template < class Action > }{9&:!uA  
class picker : public Action ^[-el=oKn0  
  { ;8S/6FI  
public : >N\0"F7.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &M/0g]4p  
  // all the operator overloaded !  Z`0(d  
} ; l=N2lHU  
raVA?|'g~  
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。 Rv,JU6>i  
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: YKbCdLQ  
j/T>2|dA&  
template < typename Right > 8n BL\{'B[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ioy  
  { 4Tc&IwR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L\{IljA  
} Lj\/Ji_  
ik|-L8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g[>\4B9t  
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']TN  
_qqr5NU  
template < typename T >   struct picker_maker lJP1XzN_  
  { 8 #X5K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yL^UE=#C_  
} ; +`M!D }!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LWsP ya  
  { f=!PllxL:  
typedef picker < T > result; CxhY$%C (L  
} ; zOEY6lAwI  
"TV(H+1,z  
下面总的结构就有了: e7fiGl  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3($"q]Y  
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。 %u^ JpC{E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @UBjq%z  
至此链式操作完美实现。 wfL-oi'5  
8E&XbqP+  
u JR%0E7!  
七. 问题3 U`Jy!x2m  
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。 thO ~=RB  
Ko&hj XHx  
template < typename T1, typename T2 > !}\4u tHY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9jp:k><\(c  
  { ?T_3n:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E+"dqSI/v  
} ._wkj  
G iq=*D+  
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: 5WqXo{S  
O?8Ni=]  
template < typename T1, typename T2 > 5G0 $  
struct result_2 YI-O{U  
  { b 6t}{_7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Iq+>qX   
} ; D47R  
G1t\Q-|l0  
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? p_ Fy >j  
这个差事就留给了holder自己。 ]Q "p\@\!  
    /MB{Pmk$R  
}~h'FHCC+  
template < int Order > 6~#Ih)K  
class holder; HIGq%m=-x  
template <> q1y/x@  
class holder < 1 > 3'c\;1lhT  
  { iyVB3:M  
public : 7f<EoSK  
template < typename T > {:c]|^w6  
  struct result_1 k+V6,V)my  
  { Sx*oo{Kk%  
  typedef T & result; "'^4*o9  
} ; j7FN\ cz  
template < typename T1, typename T2 > ]Ni$.@Hu$  
  struct result_2 5!C_X5M  
  { O=)  
  typedef T1 & result; H$ftGwS8  
} ; [ rNXQ` /  
template < typename T > +6smsL~<#v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k"k J_(  
  { d_S*#/k  
  return (T & )r; %8aC1x  
} wiOgyMdx  
template < typename T1, typename T2 > |8%m.fY`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5dx&Qu'}ZS  
  { Fg$3N5*  
  return (T1 & )r1; o!E v;' D  
} e& ANp0|W  
} ; RUCPV[{b  
(F7_S*  
template <> iFSJL,QZ3  
class holder < 2 > D2YZ9e   
  { Sz{O2 l Y  
public : DlMe5=n -u  
template < typename T > #X: 'aj98  
  struct result_1 <";,GaZQ  
  { t3Z_Dp~\  
  typedef T & result; uUE9g  
} ; UV}73Sp  
template < typename T1, typename T2 > 5ep/h5*/  
  struct result_2 ej&<GM|  
  { sDgXU@  
  typedef T2 & result; IYWjH E+)d  
} ; >Sa*`q3J  
template < typename T > G.+l7bnZM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )Fd HV;K  
  { BY\:dx)mK  
  return (T & )r; =k}SD96  
} 3`O?16O  
template < typename T1, typename T2 > X u"R^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )f+U~4G&  
  {  6,1b=2G  
  return (T2 & )r2; *KK+X07  
} rI5F oh6  
} ; vgn@d,v  
QU{Ech'  
r8xyd"Axy  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 * v8Ts  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~/_9P Fk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =1h9rlFj"D  
3qHQX?a  
return l(i, j) = r(i, j); h9$ Fx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  "SN4*  
oq-<ob  
  return ( int & )i; d;tkJ2@NO  
  return ( int & )j; 2y0J`!/)  
最后执行i = j; k)S.]!u&G  
可见,参数被正确的选择了。 tg4Y i|5  
1ju#9i`.Wg  
Kzy/9  
Bhp OXqg  
6Dws,_UAZ4  
八. 中期总结 5q{h 2).)  
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: tC8(XMVx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C8@TZ[w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZA~Z1Mro#"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v,NHQyk  
7Y=cn_ wU  
d {lP  
?:^mBb) T  
n?#!VN3  
Z>F^C}8f  
九. 简化 C7T(+Wd!,  
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。 @J[6,$UVu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ot&:mT!2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: YF#H Sf7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F0~k1TDw  
  +-*/&|^等 g1(Xg.  
2. 返回引用。 JGiKBm;  
  =,各种复合赋值等 #Z=tJ  
3. 返回固定类型。 ||2Q~*:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hf!|\f  
4. 原样返回。 qv 3^5 d  
  operator, <Y 4:'L6  
5. 返回解引用的类型。 >-T`0wI  
  operator*(单目) *, Ld/O;s  
6. 返回地址。  (dJI_A  
  operator&(单目) N\t1T(C|  
7. 下表访问返回类型。 >YW\~T  
  operator[] Auy".br'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '2J0>Bla  
  operator<<和operator>> /4=-b_2Y~  
C`oa3B,z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 si1*Wt<3Bc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rgIrr5  
z `8cOK-  
template < typename Left > ~>G]_H]?  
struct value_return `U!y&Q$,  
  { GYRYbiwqdi  
template < typename T > O@8pC+#`Z  
  struct result_1 W:&R~R  
  { k!jNOqbb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J.*XXM- V  
} ; %/"Oxi^G  
Gtv,Izt  
template < typename T1, typename T2 > RR1A65B  
  struct result_2 Q>}2cDl  
  { Qx|H1_6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >Dm8m[76  
} ; ?9j{V7h  
} ; &'|B =7  
78#!Q.##  
;'T{li2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v|Jlf$>  
h SqY$P  
下面我们来剥离functor中的operator() 1.@vS&Y7OE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \ v@({nB8  
Z{-Lc68  
return l(t) op r(t) xtV[p4U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,cTgR78'  
return op l(t) "yb WDWu  
return op l(t1, t2) z,;;=V6j  
return l(t) op >hMUr*j  
return l(t1, t2) op LDT(]HJ  
return l(t)[r(t)] ]rd/;kg.S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4C_c\;d  
_cJ[ FP1  
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: 9~AWng  
单目: return f(l(t), r(t)); /  YiQ\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _68BP)nz>.  
双目: return f(l(t)); 4Wel[]  
return f(l(t1, t2)); U SOKDDm  
下面就是f的实现,以operator/为例 khd5 Cf[   
'aJgLws*w  
struct meta_divide Lrz3   
  {  ~m=EM;  
template < typename T1, typename T2 > I\P Bu$Ww  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2F_ R/{D  
  { /4S;QEv  
  return t1 / t2; 4 (?MUc  
} E,G<_40  
} ; ;#?M)o:q  
ucYkxi`x  
这个工作可以让宏来做: IxSV?k   
>X}{BDMb.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u/^|XOy  
template < typename T1, typename T2 > \ g1m-+a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @_'OyRd8  
以后可以直接用 Go\VfLLw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d{+(Lpj^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vL_zvX A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) M.%shrJ/  
^t. W|teD  
F%.xuLW  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 SQ(apc}N4  
%5</ d5.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y%BX]~  
class unary_op : public Rettype O;XG^s@5  
  { w*LbH]l<-  
    Left l; Evu=M-?  
public : <zB*'m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7Ur?ep  
iv%w!3#  
template < typename T > ,\ldz(D?+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CDg AGy  
      { 60B-ay0e$b  
      return FuncType::execute(l(t)); nnCug  
    } 6XUuGxQV/  
V% axeqs  
    template < typename T1, typename T2 > +H'\3^C-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :X>DkRP  
      { <)#kq1b?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U{1z;lJ  
    } 1M5 -pZ[D  
} ; Y(i?M~3\t  
r'aY2n^O  
w+UV"\!G)Q  
同样还可以申明一个binary_op h8}8Lp(/'  
g'lT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8OAg~mQ15(  
class binary_op : public Rettype H~9=&p[Q  
  { ?b$3ob"  
    Left l; =Sxol>?t  
Right r; #s"B-sWE  
public : #}o<v|;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'Ji+c  
2w1tK  
template < typename T > gbGTG(:1S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |O (G nsZ  
      { xb^ Mo.\[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W cGXp$M  
    } `BT*,6a  
{yq8<?  
    template < typename T1, typename T2 > TbNGgjT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [&VxaJ("3  
      { kV)' a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fj=NiZ=  
    } 0'yyfz  
} ; U"5q;9#q  
])$S\fFm  
{+=i?  
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 `SOhG?Zo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @>O&Cpt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) < 5ZJ]W  
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。 :XS"# ^aJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dd/}Ya(Gi  
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。。。 \Hum}0[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lO 2k<  
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) zqGYOm$r  
下面是修改过的unary_op |=3 *;}  
;nk@XFJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |~NeB"l{  
class unary_op D@hmO]5c  
  { (!n-Age  
Left l; E~He~wHWe  
  {wu!6\:<??  
public : 37>MJ  
H1Xovr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,OB&nN t>  
Nmf#`+7gCI  
template < typename T > <nA3Sd"QfV  
  struct result_1 AQ}l%  
  { bj.]o*u-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \{>eOD_  
} ; f[@#7,2~M  
:&$Xe1)i]  
template < typename T1, typename T2 > "jGe^+9uT  
  struct result_2 ? ).(fP  
  { MZ^Ch   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  y h-9u  
} ; >4'21,q  
VRhRwdC  
template < typename T1, typename T2 > 8|<f8Z65!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P%!q1`Eke(  
  { Mcb<[~m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \>[gl!B_Rr  
} M9g1d7%  
AI fk"2  
template < typename T > w:R]!e_6\9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V'yxqI?  
  { EG1x  
  return OpClass::execute(lt(t)); s}!"a8hU`  
} *2:Yf7rvI+  
*]9XDc]{j1  
} ; WFdem/\kX  
+-k`x0v  
/O"0L/hc^  
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 gT7I9 (x!W  
好啦,现在才真正完美了。 $y4M#yv  
现在在picker里面就可以这么添加了: JOHp?3"4  
Bcm=G""  
template < typename Right > %#Q #N,fw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7eH@n <]Y2  
  { /2'c>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qid1b b  
} "2K|#,%N  
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。 XAlD ww  
EM~7#Y  
)XZ,bz*jn  
iy9VruT<x  
Ko}7$2^  
十. bind &@Yoj%%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 WFks|D:sB  
先来分析一下一段例子 ~pwY6Q  
pb= HVjW<  
6KBHRt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .=aMjrME  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3?6Ber y=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CCwK8`%   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 w5=EtKTi  
我们来写个简单的。 *Ag,kW"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  A8`orMo2  
对于函数对象类的版本: 3~8AcX@  
ri;r7Y9V9`  
template < typename Func > '4Y*-!9  
struct functor_trait |W/Hi^YE2  
  { n7'<3t  
typedef typename Func::result_type result_type; oPE.gn_$  
} ; /iTH0@Kw;  
对于无参数函数的版本: N}1-2  
.y(@Y6hO  
template < typename Ret > ^W{eO@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Is~yVB02  
  { f(W,m >.;  
typedef Ret result_type; ?##y`.+O  
} ; ; vhnA$'a  
对于单参数函数的版本: <C2c" =b  
ug>]U ~0  
template < typename Ret, typename V1 > !vi4* @:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M|aQ)ivh3  
  { Oym]&SrbS  
typedef Ret result_type; >4Fd xa  
} ; !WDn7j'A  
对于双参数函数的版本: 7E@$}&E  
W'8J<VBD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;%lJD"yF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HX z iDnj  
  { r{c5dQ  
typedef Ret result_type; il<gjlyR]L  
} ; )E_!rR  
等等。。。 UeC 81*XZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uV#-8a5!  
</~1p~=hAt  
template < typename Func > __Vg/C!W  
struct func_return XWJ0=t&}  
  { _y.mpX&  
template < typename T > Ni/|C19Z  
  struct result_1 jAsh   
  { vQE` c@^{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .kz(V5  
} ; (p}9^Y  
:a#|  
template < typename T1, typename T2 > #zh6=.,7  
  struct result_2 |2tSUOZ  
  { kvY} yw7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nau~i1  
} ; BNF++<s  
} ; s2kGU^]y  
#p;4:IT  
V/+H_=|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Tm'lN5}&9  
1KNkl,E  
template < typename Func, typename aPicker > |Sy}d[VKsZ  
class binder_1 <5C=i:6%  
  { 9} IVNZc  
Func fn; fLf#2EA  
aPicker pk; jauc*347  
public : g#pIMA#/  
jKe$&.q@  
template < typename T > >:(6{}b  
  struct result_1 =Td#2V;0  
  { #h}IUR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OpbszSl"y  
} ; Jc9@VxWY  
iGpK\oH  
template < typename T1, typename T2 > W` 6"!V  
  struct result_2 y81#UD9[  
  { 6tCV{pgm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g0[<9.ke  
} ; pb$ An<P  
lUy*549,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P W0q71  
w0F:%:/  
template < typename T > 6Vu}k K)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hv_pb#1Ks  
  { g%KGF)+H  
  return fn(pk(t)); 5G dY7t_1  
} t\E-6u  
template < typename T1, typename T2 > Il tg0`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @9 qzn&A  
  { Q7OnhGA  
  return fn(pk(t1, t2)); S:"z<O  
} Vb"T],N1m  
} ; o%9Ua9|RR  
k1@  A'n  
wjw<@A9  
一目了然不是么? l=<F1Lz  
最后实现bind R  oF  
v{\n^|=])  
Es ZnGuY  
template < typename Func, typename aPicker > iLI.e rm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1GyAQHx,  
  { ".Q!8j"@f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'IqK M  
} .j]OO/,  
D{3 x}5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z n"TG/:  
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。 vi()1LS/!  
Z1qATX Xf  
十一. phoenix C$]%1<-Iv]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,sQ0atk7ma  
Ra15d^  
for_each(v.begin(), v.end(), o 0cc+  
( (,)vak&t  
do_ N";dG 3  
[ e-duZ o  
  cout << _1 <<   " , " DftGy:Ah3  
] 0wa!pE"  
.while_( -- _1), Ot8S'cB1,$  
cout << var( " \n " ) %o _0M^3W  
) g)| ++?  
); ?AM 8*w  
:w&)XI34  
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: ~*Sbn~U  
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 dOYmt,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ty,)mx){)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _|5FrN  
~_^o?NE,  
e*'|iuDrY  
template < typename Cond, typename Actor > }i/2XmA )  
class do_while c<t3y7  
  { z)?#UdBQv  
Cond cd; %NAFU /&  
Actor act; X6"^:)&1M  
public : yADN_  
template < typename T > (w@MlMk  
  struct result_1 eL$U M  
  { Kr}M>hF+|  
  typedef int result_type; c#4L*$ViF  
} ; PU/Br;2A  
"3KSmb   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^5'/ }iR2N  
O%q;,w{prW  
template < typename T > J#OE}xASoA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "}~i7NBB  
  { Hr8$1I$=  
  do SpTORR8  
    { XCi]()TZ_  
  act(t); j*Wh;I+h  
  } q MT.7n:  
  while (cd(t)); -GkK[KCH  
  return   0 ; #SLxNAH  
} S&)) 0d  
} ; +qW w-8  
qzbkxQu]g  
6L`+ z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gp&& c,  
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。 \eSk7C  
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。 Hpo?|;3D5  
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。 }+RF~~H/  
下面就是产生这个functor的类: oJ;O>J@c  
{uQ)p=  
w)y9!li  
template < typename Actor >  _I}L$  
class do_while_actor gBiQIhz  
  { r(2'0JQ  
Actor act; : R*^Izs=  
public : UE$[;Zg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !7a^8   
&)f++(i  
template < typename Cond > /KvPiQ%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "qP^uno  
} ; 08n%% F  
`6/Yf@b  
JW.&uV1Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6UAxl3-\  
最后,是那个do_ zam0(^=  
gl\$jDC9  
Zow^bzy4  
class do_while_invoker !m:PBl5  
  { mW(_FS2%,  
public : ?OYwM?Uf  
template < typename Actor > RDZh>K PG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a4qpnr]0  
  { sluZ-,zE  
  return do_while_actor < Actor > (act); j[Zni D  
} xW;[}t-QS  
} do_; G~hILW^  
> FcA ,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C05{,w?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cyP* QW[  
最后来说说怎么处理break和continue BNoCE!  
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。 .q[sk  
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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