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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p6*a1^lU6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h?3l  
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, I@Z*Nu1L  
np\2sa`  
*M<BPxh0w]  
Dh(T) yc  
  class filler !riMIl1  
  { f\_!N "HW  
public : [j]J_S9jJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ec4%Wk2  
} ; ]!G>8Rc  
<`j[;>O  
2vdQ&H4  
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: *a,.E6C*  
|4> r"  
=#2qX> ?  
^}/ E~Sg7\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W$Q)aA7  
,9tbu!Pvq  
%_R|@cyD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^Xy$is3  
<C"N X  
,x"yZ  
QC5f:BwM  
二. 战前分析 ^Z4q1i)JO  
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。 %^?3s5PXD  
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 uj9tr`Zh  
P,;b'-5C  
%>9+1lUhV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +bc#GzVF  
  /* --------------------------------------------- */ !QR?\9`  
vector < int *> vp( 10 ); a$zm/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3^R][;  
/* --------------------------------------------- */ nR@,ouB-$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +>:_kE]?nX  
/* --------------------------------------------- */ $K.%un Gm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m7wc)"`t  
  /* --------------------------------------------- */ ?WQd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'Rkvsch  
/* --------------------------------------------- */ r;on0wm&B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .1}rzh}8  
]AZ\5C-J  
M`+e'vdw  
!P60[*>  
看了之后,我们可以思考一些问题: _E1]cbIo  
1._1, _2是什么? N~S[xS?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0I>?_?~l6  
2._1 = 1是在做什么? SeNF!k% Y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .W@4vrp@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 K[LVT]3 n  
q"LJwV}W  
y }&4HrT&  
三. 动工 <% 7P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }y-;>i#m=g  
^0x.'G?  
bg1"v a#2  
1; Wkt9]9  
template < typename T > ()nKug`.@  
class assignment j*H;a ?Y  
  { \5_P5q:`  
T value; h%1~v$W`  
public : FJd8s*  
assignment( const T & v) : value(v) {} A |taP$ %  
template < typename T2 > {GQ Aa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8>VI$   
} ; [Zt# c C+  
>^H'ZYzw  
Cwsoz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ck3QrfM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?zhI=1 ED%  
3Zaq#uA  
Z(LxB$^l[  
dI_r:xN  
  class holder W7TXI~7  
  { $h,&b<-  
public : }c35FM,  
template < typename T > 8!uL-_Bn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T@Ss&eGT2  
  { VA=#0w  
  return assignment < T > (t); M2;%1^  
} S_|9j{w)  
} ; 2;%#C!TG;  
q?;*g@t  
4/HY[FT  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |6sT,/6  
% UW=:  
  static holder _1; A#Q0{z@H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ox7uG{t$#  
- - i&"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q/QQ:t<XUi  
而不用手动写一个函数对象。 qab) 1ft  
VBbUl|X\  
)BF \!sTn  
u>,lf\Fgz  
四. 问题分析 XN~#gm#  
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。 e0v9uQ%F5  
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。 dysX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nW $A^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z]x  5!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :k ME  
FE8+E\ U?  
五. 问题1:一致性 ){O1&|z-  
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?| HUU >hq9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qPXANx<^  
zdLVxL>87  
struct holder I;kf #nvao  
  { ub`z7gL  
  // .8T\Nr\~2  
  template < typename T > k_*XJ<S!Y  
T &   operator ()( const T & r) const CF3E]dt  
  { ~@[(N]=q  
  return (T & )r; '?{0z!!  
}  /,1SE(  
} ; LKR==;qn  
"xD}6(NL(r  
这样的话assignment也必须相应改动: DL'd&;6  
|`_ <@b  
template < typename Left, typename Right > i(M(OR/4  
class assignment H_% d3 RI  
  { [<D+p qh  
Left l; $:f.Krj  
Right r; tk`: CT *  
public : 84[|qB,ML  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }iPo8Ra  
template < typename T2 > Po Yr:=S?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QO5OnYh  
} ; ; @ 7  
eZ!yPdgy|  
同时,holder的operator=也需要改动: f![xn2T  
y!7B,  
template < typename T > ZhGh {D[,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Nl~Z,hT$*  
  { U/.w;DI   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !: m`9o8  
} :0M' =~[  
Ff[H>Lp~  
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。 u{g]gA8s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :FoO Q[Q  
<WM -@J(1  
return l(rhs) = r; x9xzm5  
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。 DgDSVFk ~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2-8YSHlh  
.HyjL5r-  
template < typename Tp > }Q`/K;yq  
class constant_t pGY [f@_x-  
  {  Y[f,ia  
  const Tp t; b%3Q$wIJ6  
public : W:`5nj]H9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6b%`^B\  
template < typename T > l*QIoRYFW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const - waX#U T=  
  { tW:W&|q  
  return t; xh{mca>?G  
} aN>U. SB  
} ; $|Q".dD  
S#P+B*v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^Lsc`<xC  
下面就可以修改holder的operator=了 ~J%R-{U9  
L&:M8xiA~$  
template < typename T > |2qR^Hd&5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &\&'L|0F  
  { GMEw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U^B"|lc:[  
} hbV E; 9  
|)^clkuGX  
同时也要修改assignment的operator() :L]-'\y  
w|&,I4["  
template < typename T2 > :0B |<~lX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |$M@09,F"  
现在代码看起来就很一致了。 !-KCFMvT  
HvAE,0N  
六. 问题2:链式操作 2y^U k,g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H9sZR>(^  
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。 $ b4*/vMr  
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。 cE^kpnVq|<  
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。 :[ L{KFQU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~@xT]D!BQ  
S2Zx &D/_  
template < typename T > U%Dit  
struct result_1 j -#E?&2  
  { vZ:G8K)o(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w-J"zC  
} ; : @s8?eg  
+:}kZDl@ X  
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: T:c7@^=  
YQN.Ohtv*F  
template < typename T > Z#CxQ D%\  
struct   ref 3b#L17D3_  
  { /d[Mss  
typedef T & reference; 7`Qde!+C  
} ; >+L7k^[,0  
template < typename T > K-Re"zsz  
struct   ref < T &> (viWY  
  { =ntft SH  
typedef T & reference; KCE=|*6::|  
} ; 5n:nZ_D  
!zU/Hq{wcK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xf'LR[M  
_jW>dU^B  
template < typename T > 9p5= _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yGRR8F5>(  
  { M/*Bh,M`  
  return l(t) = r(t); :*=Ns[Y  
} iM8sX B  
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。 Hyf"iYv+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3b e6p  
RZ*<n$#6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #?_#!T|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2v4W6R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V)=Z6ti  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )W#T2Z>N1  
最后的布局是: Xj%,xm>}!u  
                Add 5Wo5 n7o  
              /   \ YDW|-HIF  
            Divide   5 g#w`J \iz  
            /   \ s} s|~  
          _1     3 k<!<<,Z  
似乎一切都解决了?不。 (9E( Q*J5x  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 / HL_$g<  
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。 nMkOUW:T!  
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: 7vw;Egd@@-  
~)_K"h.DY  
template < typename Right > 2.ew^D#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^1R"7h  
Right & rt) const 3+ e4e  
  { 5PDSA*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sp^Wo7&g  
} -ovoRI^6`}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ea 2 `q  
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。 p:Oz<P  
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。 -'j7SOGk  
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。 eap8*ONl  
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。 N0nj`  
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? "$r 1$mBi  
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: @$oZ|ZkZ  
0iF-}o  
template < class Action > @' d6iYk_  
class picker : public Action "sD1T3!\)Q  
  { w=|py>%  
public : wE?CvL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7N| AA^I  
  // all the operator overloaded cu)U7  
} ; -A}zJBcR  
Vu%n&uF  
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。 Y KY2Cw  
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: rmsQt  
&f"T,4Oh  
template < typename Right > 7|Xe&o<n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L1:nfH&:'  
  { b;*c:{W)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EZ/^nG  
} 07FT)QTE  
fCg@FHS&^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > St+ "ih%  
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。 :G#KB'  
?,>5[Ha^?  
template < typename T >   struct picker_maker 8TW5(fl  
  { "oe!M'aj`1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GB =bG%Tb  
} ; bJwc1AJgH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `0rRKlbj4  
  { (n,N8k;  
typedef picker < T > result; AX;c}0g  
} ; '$?du~L-  
'AWp6L@  
下面总的结构就有了: eIJ[0c b}  
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。 |kc@L`7s  
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。 Wxn#Rk#>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6A?8tm/0  
至此链式操作完美实现。 $it@>L8  
lov%V*tL  
x9&p!&*&IT  
七. 问题3 >azEed<B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 xG1?F_]  
I|T7+{5z  
template < typename T1, typename T2 > l!:^6i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lm*g Gy1i  
  { n[P\*S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0<Q*7aY  
} z&F5mp@  
)b0];&hw]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7h`^N5H.q  
H99xZxHZ{  
template < typename T1, typename T2 > nA+F  
struct result_2 F,&)X>:l  
  { [~)x<=H8{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #ua^{OrC/  
} ; GyK(Vb"h6  
1O0X-C,wo$  
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? 8#l+{`$z  
这个差事就留给了holder自己。 /?P!.!W&  
    @vt$MiOi  
~j"3}wXc5  
template < int Order > 'fn$'CeM(  
class holder; WqQU@sA  
template <> $UC{"0  
class holder < 1 > /NU103F yt  
  { ke]Yfwk  
public : V&iS~V0.  
template < typename T > wDKELQ(y H  
  struct result_1 >vAN(3Idu  
  { 'yr{^Pek  
  typedef T & result; ~b6GrY"vB  
} ; NO4Z"3Pd_  
template < typename T1, typename T2 > S/7l/DFb  
  struct result_2 pV=@sz,G  
  { GW/WUzK  
  typedef T1 & result; RX>2~^  
} ; T,OS0;7O  
template < typename T > !^?qU;|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RG1\=J$:E  
  { CN\=9Rvs  
  return (T & )r; yb?|Eww_o  
} l'uOORI  
template < typename T1, typename T2 > V:Mk)8Gf|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `tVy_/3(9  
  { UP8{5fx'  
  return (T1 & )r1; U=QA  e  
} w & P&7  
} ; ]\dHU.i  
t^U^Tr  
template <> AY88h$a  
class holder < 2 > R6P\T\~E  
  { QC7k~I8  
public : CA*~2|  
template < typename T > #xp(B5  
  struct result_1 m9t$h  
  { g "*;nHI D  
  typedef T & result; `0@z"D5c  
} ; YPEnNt+  
template < typename T1, typename T2 > mNDuwDd$S  
  struct result_2 hB>^'6h+  
  { T 1zi0fa'  
  typedef T2 & result; H1&RI4XC  
} ; [.-a$J[4+F  
template < typename T > X=,6d9,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .iT4-  
  { kOI !~Qk  
  return (T & )r; "dtlME{Bx  
} %/pc=i|+  
template < typename T1, typename T2 > &*gbK6JB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QBihpA 1;  
  { J\A8qh8  
  return (T2 & )r2; /b%Q[ Ck_  
} I`^YAbnb  
} ; }-nU3{1  
@GeHWv  
:1_mfX  
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> >。 +t"j-}xzE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g>n0z5&TNF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A[JM4x   
iLtc HpN  
return l(i, j) = r(i, j); #jP/k.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yU_9a[$V  
L~&" aF/b  
  return ( int & )i;  zy>}L #  
  return ( int & )j; .8H}Lf\  
最后执行i = j; -oh7d$~  
可见,参数被正确的选择了。 8xTix1u0  
vYnftJK&  
V^rW?Do  
8zmv 5trt  
(U9a@ 1  
八. 中期总结 rQj~[Y.c  
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: 1exfCm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0>@[o8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $ $4W}Ug3U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fM ^<+o@  
'5rU e\k  
9o_- =>(  
yL&/m~{s  
] .5O X84  
'[f Zt#  
九. 简化 ~L'nz quF  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 (("OYj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z_l. V/G)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: d)KF3oA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KlO(o#&N  
  +-*/&|^等 1X&B:_  
2. 返回引用。 vGN3 YcH  
  =,各种复合赋值等 ;J=:IEk  
3. 返回固定类型。 R|Y~u*D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U ~1 SF  
4. 原样返回。 UvBnf+,  
  operator, JXm?2 /  
5. 返回解引用的类型。 XeU<^ [  
  operator*(单目) 8R4qU!M  
6. 返回地址。 Sk=N [hwU  
  operator&(单目) it,w^VU_]  
7. 下表访问返回类型。 k?j Fh6%  
  operator[] mHs:t{q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &yLc1#H  
  operator<<和operator>> @]?R2bI  
aU(tu2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 H.~bD[gA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3_zSp.E\l  
D9o*8h2$  
template < typename Left > :Tb7r6  
struct value_return _6rKC*Pe1  
  { bU+9Gi@v  
template < typename T > tIGs>, a=  
  struct result_1 xa#gWIP*  
  { N-%#\rPq.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pux)>q] C  
} ; @T7PZB&xnl  
, N 344y  
template < typename T1, typename T2 > J"&y |; G  
  struct result_2 q"nGy#UWR  
  { zs8I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v<&v]!nF  
} ; sykFSPy`'  
} ; sN]Z #7  
[z+x"9l0!  
>EIrw$V$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x'i0KF   
#LWg"i  
下面我们来剥离functor中的operator() a))*F!}c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B.K4!/cF  
3;Hd2 ;G  
return l(t) op r(t) 2AK}D%jfc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s0!kwrBsp  
return op l(t) voh^|(:(TH  
return op l(t1, t2) $1e pf  
return l(t) op 6~@5X}^<0  
return l(t1, t2) op os**hFPk;1  
return l(t)[r(t)] O`(U/?   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o#}mkE87  
\ V?I+Gc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }Vl^EAR  
单目: return f(l(t), r(t)); z!Hx @){|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8ds}+TtbY  
双目: return f(l(t)); P` ]ps?l  
return f(l(t1, t2)); jw4TLc7p  
下面就是f的实现,以operator/为例 OjATSmZ@@  
FmI;lVF0j  
struct meta_divide <kbnu7?a*  
  {  MYx88y  
template < typename T1, typename T2 > 4)nt$fW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aAcKwCGq\  
  { }) 7K S?  
  return t1 / t2; #90c$ dc  
} f?-J#x)  
} ; VIg\]%qse  
E9R]sXf8  
这个工作可以让宏来做: hS_.l}0yf  
iT$d;5_pU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8&?p  
template < typename T1, typename T2 > \ BS.=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C P&o%Uc*  
以后可以直接用 K?YEoz'y[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {aIZFe}B  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dEET}s\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) R@$+t:}  
k =|K|  
r=\P!`{5  
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 `oXg<tivU  
t= *Jg/$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hz?,#>{  
class unary_op : public Rettype O{BW;Deo  
  { %rXexy!V  
    Left l; f1\7vEE,  
public : Xi+n`T'i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +wAp,Xr  
vv* |F  
template < typename T > l7~Pa0qD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }5hZo%w[n  
      { 6 >uQt:e  
      return FuncType::execute(l(t)); 453 }S  
    } kQ[Jo%YT?E  
|Eu*P  
    template < typename T1, typename T2 > &Ea"hd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WL/5 oj  
      { R#LGFXUj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i'iO H|s  
    } nF|Oy0  
} ; 4 +I 3+a"  
<M305BH  
B G5X_s0/  
同样还可以申明一个binary_op /+29.1#|  
 ]CIe~q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DZ2Fl>7  
class binary_op : public Rettype f-&ATTx`J  
  { t)!V +Qcb  
    Left l; 4znH$M>bU  
Right r; C$_G'XI  
public : 8=pv/o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8W@dtZ,d  
p9Z ].5Pd"  
template < typename T > BjB&[5?z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "]<w x_!+}  
      { 6+ ?wnp-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G ~A$jStm  
    } }pK v.  
Q!`)e@r  
    template < typename T1, typename T2 > i)[kubM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YQx?* gZS  
      { 1]Lhk?4t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BPh".RJ  
    } $8Ig&k|~8  
} ;  d~sJ=)  
[bsXF#  
wePI*."]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 fw:7U %MGv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |SxMN %M!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %fBP:5%K  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Xout:dn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [.ey_}X8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2'Y{FY_Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PY2[ S[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) dK`(BA{`3  
下面是修改过的unary_op drbe#FObX  
"A]?M<R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o:H'r7N  
class unary_op 5 >'66gZ  
  { ]I8]mUiUH  
Left l; NtqFnxm/  
  &jt02+Hj'  
public : x ~wNO/  
=pyVn_dg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CX]RtV!  
x\6] ;SXX  
template < typename T > " cNg :  
  struct result_1 & \JLTw  
  { r1+c/;TpZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9uKOR7.zbo  
} ; e~3]/BL  
@`5QG2  
template < typename T1, typename T2 > gji*Wq  
  struct result_2 Qg[heND  
  { b$dBV}0 L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  8>ESD}(  
} ; >B`Cch/ 'U  
t?KUK>>w  
template < typename T1, typename T2 > ::v;)VdX+*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z>X9J(=  
  { uW ) \,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v: giZxR  
} !;TR2Zcn  
kp'b>&9r  
template < typename T > J9NsHr:A[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ' J2ewW5  
  { o1Ne+Jt  
  return OpClass::execute(lt(t)); =[s8q2V  
} @51z-T  
l +|1G  
} ; XMomFW_@  
KuIkul9^%  
d8 rBu jT  
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 GI}4,!^N  
好啦,现在才真正完美了。 SwyaYK  
现在在picker里面就可以这么添加了: K *TnUQ  
F ~*zC`>Y  
template < typename Right > p@vpd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6BUBk>A`  
  { zMbfV%b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UP}feN  
} 3(MoXA*  
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。 *@CVYJ'<  
?){0-A4  
fDL3:%D  
Yd[U  
3(aRs?/ O  
十. bind MgHOj   
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。 D% oueW  
先来分析一下一段例子 bh{E&1sLh  
[SK2x4  
]gH wfqx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #c6ui0E%;t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kZJt ~}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eH ;Wfs2f  
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。 ,NjX&A@  
我们来写个简单的。 2j2mW>Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ga]47pQ"F  
对于函数对象类的版本: d#E(~t(^  
-K:yU4V  
template < typename Func > Y=AH%Gy9 )  
struct functor_trait >/(i3)  
  {  AqKHjCI  
typedef typename Func::result_type result_type; | -JI`!7  
} ; s[Y)d>~\$=  
对于无参数函数的版本: mYntU^4f  
_TtX`b_Z  
template < typename Ret > -b].SG5S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1R5Yn(  
  { s.|!Ti!]  
typedef Ret result_type; N<p5p0  
} ; AmP#'U5  
对于单参数函数的版本: ue,#, 3{m  
-L+\y\F  
template < typename Ret, typename V1 > rdXCWK$E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n;e."^5  
  { ;7;zhJs1t  
typedef Ret result_type; n/ui<&(  
} ; {CW1t5$*  
对于双参数函数的版本: 0eQ~#~j&  
_Syre6k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K%98;e9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pGO|~:E/L  
  { eV"dv*R  
typedef Ret result_type; l R:O k8e  
} ; t.3Ct@wK  
等等。。。 3?!G-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1_N~1Ik  
JQ~y- lt  
template < typename Func > OAmES;Ck$(  
struct func_return m\<<oIlH  
  { l0qdk #v  
template < typename T > pYYqGv^oa  
  struct result_1 A M>Yj  
  { Dm7Y#)%8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ah6wU|_-g  
} ; s/r5,IFR  
ZC3tbhV  
template < typename T1, typename T2 > ~5lKL5w  
  struct result_2 aQ.Iq  
  { +P>Gy`D9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uPa/,"p  
} ; F?*Dr  
} ; 43vGgGW  
\4[c}l  
)B -MPuB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^VSt9 &  
yw;ghP;  
template < typename Func, typename aPicker > Fpy6"Z?z  
class binder_1 ^n\9AE3  
  { AZh@t?)  
Func fn; utYnaeQcn  
aPicker pk; P5'iYahCq_  
public : 6Cz7A  
t/l!KdY$  
template < typename T > FY 1},sq  
  struct result_1  ioE66-n  
  { <'PR;g^#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v7s ]  
} ; XNc"kp? z  
A[sM{i~Z  
template < typename T1, typename T2 > `_NnQ%  
  struct result_2 [VY8?y  
  { &/b? I `  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nrab*K(][  
} ;  ET >S  
[@,OG-"&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8zP:*|D  
tc+GR?-7W  
template < typename T > t_[M &  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [;>zqNy  
  { DhtU]w}  
  return fn(pk(t)); h(C#\{V  
} :z izca4  
template < typename T1, typename T2 > =]_d pEEQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mQwk!* U  
  { viW~'}^k7  
  return fn(pk(t1, t2)); "D ts*  
} Wrf^O2  
} ; _&k'j)rg  
7Y-FUZ.`>  
U^E  
一目了然不是么? p9FA_(`^  
最后实现bind uE,i-g0$Id  
v`[Tl  
%v?jG(o  
template < typename Func, typename aPicker > sDaT[).Hm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nz(c"3T;  
  { VxUvvJ{-v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Uv @!i0W  
} .4S^nP  
_aXP ;kFMi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .u&&H_ UmE  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 KKeb ioW  
SY!`a:It  
十一. phoenix 4_6W s$x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RZ#alFL,  
JfZL?D{NM  
for_each(v.begin(), v.end(), #}[Sj-Vp  
( ^%K1R;  
do_ ;,F-6RNj  
[ 8]cv&d1f  
  cout << _1 <<   " , " TTA{#[=7  
] d&PE,$XC  
.while_( -- _1), ImUQ*0  
cout << var( " \n " ) "4Vi=*2V  
) p6&LZ=tL3  
); htUy2v#V  
h/0<:eZ*  
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: w%i+>\tO  
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 X_-Hrp!h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rE1np^z7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cM> G>Yzo  
! /|0:QQi  
#hy5c,}>  
template < typename Cond, typename Actor > ugIm:bg&  
class do_while Ct =E;v7}  
  { _Ep{|]:gw  
Cond cd; ~>}dse  
Actor act; \j2 : 6]Hm  
public : ct2_N  
template < typename T > 7 SjF9x  
  struct result_1 Y0P}KPD  
  { t7C!}'g&'  
  typedef int result_type; |: 7EJkKZ  
} ; [3{:H"t  
M(.uu`B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )[y!m9Vn  
)H[h53bIq  
template < typename T > 5@R15q@c6n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HobGl0<y  
  { N[+o[%A  
  do A:8FJ3'  
    { d+YVyw.z  
  act(t); Q8}TNJsU  
  } K%[}[.cW  
  while (cd(t)); 1}n)J6m  
  return   0 ; nK?k<  
} 75hFyh;u  
} ; PK.h E{R  
{|Mxvp*Hg  
xoz*UA.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zCj*:n  
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。 =#POMK".6  
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。 d!}jdt5%  
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。 xVHQ[I%  
下面就是产生这个functor的类: fJF8/IQ4  
V\k5h  
Pjj;.c 7_j  
template < typename Actor > OVQxZ~uQ  
class do_while_actor {jx#^n&5R  
  { 0btmao-  
Actor act; T0*TTB&b  
public : @ 2%.>0s.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6S! lD=  
m5'__<  
template < typename Cond > 2kp|zX(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :uT fhr  
} ; 7b7%(  
(_%JF[W  
$dVgFot  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  hZss  
最后,是那个do_ G +nY}c  
[kp7LA"`  
i)`zKbK  
class do_while_invoker *mK);@pL  
  { *s<dgFA'  
public : Vne. HFXA  
template < typename Actor > \J3v>&m<7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8,H#t@+MT  
  { ?VOs:sln  
  return do_while_actor < Actor > (act); nI|Lx`*v  
} HkfSx rTgQ  
} do_; QAOk  
R+ #.bQg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @0/@p"j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -+ IX[  
最后来说说怎么处理break和continue p@NEr,GB  
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。 qN`]*baS  
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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