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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &rE l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;Z0cD*Jb  
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, &ppZRdq]  
:=fHPT  
aIyY%QT  
>WG91b<Xq  
  class filler /VOST^z!  
  { 2H0q\zZ  
public : [75e\=wK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [}Yci:P_ +  
} ; i7E7%~S  
Y@xeyMzE  
e(5Px!B  
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: Ptxc9~k  
]$%4;o4O  
<\Dl#DH  
}E] &13>r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s.Ic3ITd,  
s~'C'B?  
Nd!=3W5?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [1X5r<(W5  
Tp.iRFFkP  
A ba%Gh  
>LZ)<-Mk  
二. 战前分析 h1d 0{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 k:yu2dQh  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  PW\FcT  
{dH<Un(4Z  
rm;"98~zJ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2n,73$ s  
  /* --------------------------------------------- */ icbYfgQ  
vector < int *> vp( 10 ); --hnv/AjI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \r&@3a.>  
/* --------------------------------------------- */ LU=)\U@Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8xz7S  
/* --------------------------------------------- */ QiL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qOanu  
  /* --------------------------------------------- */ M?CMN.Dw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {Z;GNMO:  
/* --------------------------------------------- */ 0(6`dr_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fXQRsL8 ]  
~#Mx&mZ  
nWsz0v3'9  
j ZafwBi  
看了之后,我们可以思考一些问题: RlL,eU$CS  
1._1, _2是什么? g0$k_  
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。 oVgNG!/c0  
2._1 = 1是在做什么? cC]1D*Bn  
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。 2C&%UZim;P  
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。 Q*(C)/QW  
!Z)^c&  
{NDe9V5  
三. 动工 .k(_ j.v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QQcj"s  
{bEEQCweNJ  
AXI:h"so  
w\4m -Z{  
template < typename T > Z}f_\d'  
class assignment 1MSu ]) W  
  { H|O}Dsj  
T value; a"4 6_>  
public : Sa~C#[V  
assignment( const T & v) : value(v) {} h!]A(T\J  
template < typename T2 > 3I(M<sB}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z5/O8}Gz@  
} ; ?8/h3xV;  
Z;s-t\C  
bc-)y3gHU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R MXj)~4.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B:.rp.1   
J_$~OEC~  
-GjJrYOU  
[l:.Q?? )|  
  class holder aoS1Yt'@  
  { NR{:4zJT  
public : 5K<C  
template < typename T > a/fYD2uNo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O/nS,Ux  
  { ks$G6WC  
  return assignment < T > (t); <i-RF-*S  
} Qt 2hb  
} ; ^Du_e(TiyK  
TH &B9  
WTx;,TNG  
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: >wwEa4   
uip]K{/A!e  
  static holder _1; >rubMGb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XLT<,B}e  
;U&VPIX$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /Z_QCj  
而不用手动写一个函数对象。 4NIfQYC.  
TF>F7v(,45  
\BW(c)Q  
Pl4d(2 7  
四. 问题分析 Tx_ LH"8  
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。 _NFJm(X.  
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。 &PX'=UT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xmDwoLU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0ZN/-2c A#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FmPF7  
C'ZU .Y  
五. 问题1:一致性 |wx1 [xZ  
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?| _[W=1bGJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4~4Hst#^  
^&Bye?`5  
struct holder UpILr\3U  
  { _ sd?l  
  // K4"as9oFP  
  template < typename T > SW7%SX,xM  
T &   operator ()( const T & r) const -84Z8?_  
  { A:f+x|[  
  return (T & )r; @u^Ib33  
} .JE7vPv%!  
} ; <Vim\  
Vq\6c  
这样的话assignment也必须相应改动: 2r,fF<WQ  
myXV~6R 3  
template < typename Left, typename Right > Rjf |  
class assignment \MU4"sXw  
  { @cON"(  
Left l; dx^3(#B  
Right r; aozk,{9-  
public : vzL>ZBe Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rd2[xk  
template < typename T2 > g!$ "CX%8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [kCn6\_<V  
} ; ;$Y?j8g  
tc[PJH&P  
同时,holder的operator=也需要改动: f: R h9  
q~qig,$Y  
template < typename T > #r1x0s40D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]n+:lsiV  
  { I ?1E}bv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }V 1sY^C  
} 1g;3MSn~  
hm& ~6rB  
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。 KksbhN{AB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )YZ41K5N  
| c;S'36  
return l(rhs) = r; ,"D1!0  
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。 ~Sh}\&3p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DT*/2TH*l  
#8PjYB  
template < typename Tp > I0Vm^\8  
class constant_t `]%{0 Rx  
  { b`^$2RM&  
  const Tp t; As"'KR  
public : 3}"VUS0wh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rTi.k  
template < typename T > A3Su&0uaB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y"2c; *7[{  
  { zIQ\ _>  
  return t; 0Vg8o @  
} ^0r @",  
} ; "$WZd  
9<R:)Df  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P?bdjU#_n`  
下面就可以修改holder的operator=了 R8ZW1  
rIu>JyC"p  
template < typename T > UOa{J|k>h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &R 0BuFL8  
  { aUd6 33  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Sna7r~ j  
} vZ*5 93C8  
o<x2,uT  
同时也要修改assignment的operator() _mcD*V  
^D!UF(H  
template < typename T2 > C3 D1rS/I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]Fa VKC~3  
现在代码看起来就很一致了。 P*\.dAi  
FQ);el'_V  
六. 问题2:链式操作 A6-JV8^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eQMY3/#  
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。 T,k`WR  
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。 S]k<Ixvf  
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。 `2GHB@S"k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :[,n`0lH  
;X\,-pjv  
template < typename T > L> cTI2NB.  
struct result_1 ujHqw Rh  
  { d6wsT\S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g&v2=&aj  
} ; |',MgA  
y6;A4p>  
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: 7Qz Uw  
i :@00)V{,  
template < typename T > R\)pW9)  
struct   ref FhW\23OC  
  { TN(1oJ:  
typedef T & reference; i{xgygp6f  
} ; ~p^6  
template < typename T > 0zetOlFbO  
struct   ref < T &> GoZr[=d  
  { Kh}#At^C8e  
typedef T & reference; ~gmj /PQ0  
} ; "\Z.YZUa\  
y?;&(Tcbt8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !Mceg  
~[t%g9  
template < typename T > #D&eov?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )mS Aog<  
  { g&) XaF[!  
  return l(t) = r(t); ?x=;?7  
} *CMe:a  
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。 H9F\<5n]-l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I 4 ,C-D  
=Z2Cg{z  
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 JT#jJ/^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C0Z mv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~sx?aiO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s,)Z8H  
最后的布局是: V*"-@  
                Add xp.~i*!`  
              /   \ k|'{$/ n  
            Divide   5 6=0"3%jn@  
            /   \ sEm-Td+A5  
          _1     3 TFjb1 a,)  
似乎一切都解决了?不。 |VQ17*4ff1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .Cwg l  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 UOC>H%r~M?  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5ro^<P0f**  
f .-b.nNf  
template < typename Right > XvETys@d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const CB]#`|f  
Right & rt) const rozp  
  { PUZH[-:c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QH7"' u6  
} sxkWg>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "H\1Z,P<m  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %? -E)n[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 lLhvpvT  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 a4aM.o  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 F#NuZ'U  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? y``[CBj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~(aMKB  
w]1hoYuV  
template < class Action > s R/z)U_  
class picker : public Action iF,%^95=  
  { M]|tXo$?  
public : %[S-"k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ak1?MKV.  
  // all the operator overloaded qh9d .Q+n  
} ; z H|YVg  
D *=.;Rq  
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。 & 6="r}  
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: xu%_Zt2/?j  
~dXiyU,y2  
template < typename Right > A4{14Y;?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]?S@g'Jd0Q  
  { _p*a`,tK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xqSoE[<v  
} UpTVLx^c  
^=Dz)95c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +L0Jje>Az  
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。 WU$l@:Yo  
mP*Ct6628n  
template < typename T >   struct picker_maker s,CN<`/>x  
  { ~Vt?'v20@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~n=oPm$pR  
} ; 'nIKkQ" N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >\?RYy,s$  
  { F5y0(=$T  
typedef picker < T > result; B@j2^Dr~!  
} ; rSa=NpFxLu  
vc%=V^)N7U  
下面总的结构就有了: 3d`u!i?/  
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。 k*4!rWr0r&  
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。 0gRm LX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -{XDQ{z<%  
至此链式操作完美实现。 `O0bba=:=  
J ?0P{{  
b($9gre>mI  
七. 问题3 ^ 0.`1$  
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。 lFtH;h,==v  
;&dMtYb  
template < typename T1, typename T2 > B ({g|}|G+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M3G ecjR  
  { Z'UhJuD5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kBU`Q{.  
} <2af&-EG s  
d`UK mj  
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: dY{qdQQ}  
p`2Q6  
template < typename T1, typename T2 > Z aYUf  
struct result_2 5?Ukf$)x  
  { _lDNYpv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p\P)    
} ; $0gGRCCG;  
pAws{3(Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9m.MGJbQ_f  
这个差事就留给了holder自己。 "l{{H&d  
    O\SH;y,N  
WMa`! Q  
template < int Order > M._;3_)%/  
class holder; LJ6L#es2  
template <> U.WXh(`%  
class holder < 1 > a!EW[|[Q  
  { F`La_]f?b\  
public : GExr] 2r  
template < typename T > ik](k"1{  
  struct result_1 D\Y,2!I  
  { W&k@p9  
  typedef T & result; |c>.xt~  
} ; i;atYltEJ2  
template < typename T1, typename T2 > nu)YN1 *  
  struct result_2 j#U,zsv:  
  { SOZs!9oi  
  typedef T1 & result; JZK93R  
} ; +cbF$,M4  
template < typename T > YG /@=Z.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XG!6[o;  
  { ^f57qc3nF  
  return (T & )r; \H9:%Tlp~4  
} ftKL#9,s(  
template < typename T1, typename T2 > FJ^\K+;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,!,tU7-H  
  { w+r).PS}C  
  return (T1 & )r1; t3!OqM  
} t(dVd%   
} ; EDuH+/:n  
%|%eGidu  
template <> QT5pn5+ z  
class holder < 2 > =av0a !  
  { SME9hS$4  
public : "h #/b}/  
template < typename T > j0j!oj)7I  
  struct result_1 RO|8NC<oj  
  { lT*@f39~g  
  typedef T & result; 7#W]Qj  
} ; ,q>cFsY=i?  
template < typename T1, typename T2 > C\joDAD  
  struct result_2 :|$cG~'J  
  { F,A+O+  
  typedef T2 & result; q)f_!N  
} ; Mk0x#-F  
template < typename T > K a& 2>F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1Y&W>p  
  { 5eE\ X /  
  return (T & )r; I`*5z;Q!%@  
} l S3LX  
template < typename T1, typename T2 > "\O7_od-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qH5nw}]  
  { Vfga%K%l F  
  return (T2 & )r2; (# mvDz  
} 2m]4  
} ; j}tM0Ug.U  
!tt 8-Y)i  
Pc=ei  
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> >。 [qW%H,_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BC/5bA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6r`N\ :18  
mI!iSVqr  
return l(i, j) = r(i, j); 3cgq'ob  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w|]Tt="   
s+v9H10R  
  return ( int & )i; 1/m$#sz  
  return ( int & )j; ;y. ;U#O  
最后执行i = j; dqJ 8lU?  
可见,参数被正确的选择了。 #^r-D[/m  
]Q ]y*  
,*U-o}{8C?  
Wz=& 0>Mm_  
LdH1sHy*d`  
八. 中期总结 ;l _b.z0^6  
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: Jk-WD"J6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F<4 :P=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K<:%ofB"S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sZCK?  
y705  
fMFkA(Of^  
dp^PiyL  
'g,_lF  
Be]z @E1x  
九. 简化 AV2Jl"1)z  
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。 Ycm.qud ?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z^`4n_(Ygu  
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: v~Dobk/n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A r~/KRK  
  +-*/&|^等 U ->vk{v  
2. 返回引用。 Z(c SM  
  =,各种复合赋值等 hWbu Z%  
3. 返回固定类型。 &4|]VOf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0.wF2!V.  
4. 原样返回。 *5BVL_:~J  
  operator, Bj2iYk_cLa  
5. 返回解引用的类型。 g2TK(S|#  
  operator*(单目) eA(\#+)X `  
6. 返回地址。 l![79 eFp  
  operator&(单目) { CR`~)v&  
7. 下表访问返回类型。 NpZ'pBl  
  operator[] [dP<A ?s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,&4 [`d  
  operator<<和operator>> w^&UMX}  
r+[g.`  
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。 #e-7LmO~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EeQ8Uxb7  
!gRU;ZQU_  
template < typename Left > > `eo0  
struct value_return rU"AO}6\@  
  { hlV(jz  
template < typename T > /G7^l>pa  
  struct result_1 {@7UfJh>  
  { rjcH[U(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2N &B  
} ; T<7}IH$6xE  
 8q9 ^  
template < typename T1, typename T2 > _?{KTgJG  
  struct result_2 8i`T?KB  
  { "[["naa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  !vl1#@  
} ; 1iR\M4?Frf  
} ; aMydeTCHi  
u SZfim@Z7  
AX@bM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N/{=j  
jK6dI 7h  
下面我们来剥离functor中的operator() 6@^ ?dQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +gndW  
 nSo.,72  
return l(t) op r(t) b9.7j!W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U/U_q-z]  
return op l(t) O>rz+8T  
return op l(t1, t2) _%rkN0-(a  
return l(t) op QxEmuiN  
return l(t1, t2) op ?j!/ Hc/b4  
return l(t)[r(t)] 9Y# vKb{>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Us&~d"n  
p0Ij 4   
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: z9AX8k(B6  
单目: return f(l(t), r(t)); o~:({  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vz,"vBds  
双目: return f(l(t)); K nn<q=';G  
return f(l(t1, t2)); **9[e[(X  
下面就是f的实现,以operator/为例 /WAOpf5  
yq[CA`zVN  
struct meta_divide >]\oVG  
  { 2rP!]  
template < typename T1, typename T2 > ,+n{xI2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) czo*_q%  
  { 'OYnLz`"6  
  return t1 / t2; .0y .0=l  
} 5X-d,8{w _  
} ; Q?m= a0g  
Mm"0Ip2"  
这个工作可以让宏来做: ;x{J45^  
.ddf'$6h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .YS48 c  
template < typename T1, typename T2 > \ 3AuLRI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `@ Ont+  
以后可以直接用 F,GG>(6c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Qo["K}Ty  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pvqbk2BO  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ? O e,  
~ln96*)M;  
r$d'[ZcX  
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 0 s%{m<  
7LW %:0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %Zu+=I Z  
class unary_op : public Rettype TbR Ee;1  
  { fJG!TQJ[Y  
    Left l; llBW*4'  
public : Y5Z<uD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QW@`4W0F  
9d,2d5Y  
template < typename T > :+S~N)0j^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Xr87x;  
      { O:O +Q!58  
      return FuncType::execute(l(t)); Nj4^G ~_  
    } `OyYo^+D|.  
RT=(vq @  
    template < typename T1, typename T2 > }W R?n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O>L 5 dP  
      { iX'#~eK*<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v4x1=E  
    } k<NEauQ  
} ; [mI;>q  
K~>ESMZ5  
pSJc.j  
同样还可以申明一个binary_op 7 S2QTRvH  
?qjlWCV|e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m:XMF)tW  
class binary_op : public Rettype +q3E>K9a  
  { 0V:PRq;v0  
    Left l; d_}q.%*  
Right r; o]*#|4-  
public : b6UD!tXp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o@0p  
iPPW_Q9x  
template < typename T > 9AdA|/WV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J'>i3e Lq  
      { f"G?#dW/1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u CNi&.  
    } P 6|\ ^  
ww"HV;i  
    template < typename T1, typename T2 > Z6`[ dAo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wtw  
      { Ui`Z>,0sFi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r/vRaOg>X  
    } `by\@xQ)  
} ; AGxG*KuZ  
&qP&=( $  
DVq 5[ntG  
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 ^B|Q&1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )N4_SA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jQiK of>  
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。 g"iLhm` L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fc #zhp5bX  
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。。。 _#/zH~V%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hkq[xgX  
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) ED={OZD8  
下面是修改过的unary_op WU -_Y^  
VY5/C;0^h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Sp=6%3fZ]m  
class unary_op j[fVF3v  
  { dt(#|8i%  
Left l; Ok=RhoZZ  
  S6r$n  
public : bI,gNVN=  
l25E!E-'b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v/E_A3Ay&  
0]c 2T  
template < typename T > ;oQ*gd  
  struct result_1 C[ ehw  
  { m\88Etl@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EVW{!\8[  
} ; &ESE?{of)  
<= xmJx-V  
template < typename T1, typename T2 > h98_6Dw(]  
  struct result_2 PyD'lsV  
  { 8T:|~%Sw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8#9 di  
} ; El~x$X*  
?X1vU0 c  
template < typename T1, typename T2 > I&oHVFY+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Q&hhmOnz  
  { s!Xj'H7K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0pWF\<IZ  
} o!`.LL%  
8$:4~:]/  
template < typename T > ;hz"`{(JY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L {6y]t7^  
  { /hPgOaB  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0Dj<-n{9  
} ;~Ke5os=s  
E-NuCP%|c  
} ; )SMS<J  
]>NP?S )R  
}xx[=t=nUf  
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 w z-9+VN6  
好啦,现在才真正完美了。 :xitV]1.   
现在在picker里面就可以这么添加了: 6% @@~"  
qNP&f 8fH  
template < typename Right > _7(>0GY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B{wx"mK  
  { ?u/Uov@rD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yIBT*,4  
} / c1=`OJ  
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。 ?*I2?   
?lJm}0>  
)GDP?Nc<Ik  
DBuvbq-  
| I_,;c  
十. bind o +sb2:x  
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。 'u }|~u?m  
先来分析一下一段例子  <StyO[  
A"t~ )  
a"^0;a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qJ=4HlLno  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UD|Qa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eRkvNI  
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。 ]sBSLEie '  
我们来写个简单的。 #9Z\jW6b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (9r\YNK  
对于函数对象类的版本: gPO,Z  
xSFY8  
template < typename Func > XUT,)dL  
struct functor_trait t|Cp<k]B  
  { 3n;UXYJ%  
typedef typename Func::result_type result_type; CV%AqJN  
} ; i3~"qbU%z[  
对于无参数函数的版本: USLG G}R  
Az.(tJ X"  
template < typename Ret > ',L>UIXw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %~`8F\Hiu  
  { |QwX  
typedef Ret result_type; X~ n=U4s}O  
} ; +}H2|vP  
对于单参数函数的版本: U)~?/s{v  
]-d:wEj  
template < typename Ret, typename V1 > $\kqh$")  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XXsN)2  
  { EoM}Co  
typedef Ret result_type; G8%Q$  
} ; %Q:i6 ~  
对于双参数函数的版本: +b_g,RNs!  
?bwF$Ku  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IXYSZ)z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UELni,$  
  { asT:/z0  
typedef Ret result_type; <k)@PAV  
} ; aa:Oh^AJy  
等等。。。 '<" eG!O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R/8>^6  
 DJ?kQ  
template < typename Func > zlC|Spaf  
struct func_return a nK7j2  
  { Ipo?>To  
template < typename T > !e?;f=1+E  
  struct result_1 ~e,k71  
  { u^H:z0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =ML6"jr  
} ; bp G`,[  
C'x?riJ/  
template < typename T1, typename T2 > &9b sTm  
  struct result_2 Bbuy y  
  { Bw2-4K\"kc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -QR&]U+  
} ; t}LV[bj1u  
} ; H\]ZtSw8-  
)G$/II9d  
O>e2MT|#k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &oJ=   
;WX)g&19x  
template < typename Func, typename aPicker > J@RhbsZn  
class binder_1 `I+G7K K  
  { nb}*IExd  
Func fn; s5 ? 1w   
aPicker pk; FHpS?htRy  
public : g{K*EL <  
IQ_2(8Kv  
template < typename T > L\d"|87lX  
  struct result_1 rlSar$  
  { 4DY\QvW5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4B>N[#-0=  
} ; r7w1~z  
4%L`~J4 wr  
template < typename T1, typename T2 > @[ {9B6NlV  
  struct result_2 e| x1Dq  
  { ^_FB .y%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X yi[z tN  
} ; *?'nA{a)E  
w"Gci~]bXU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >Micc   
bt3v`q+V  
template < typename T > 5U)Ia>p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " `rkp=  
  { 5yPw[ EY  
  return fn(pk(t)); 9 cU]@j}2  
} ,l-tLc  
template < typename T1, typename T2 > '?]B ui  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =6FA(R|QU  
  { = GUgb2TAT  
  return fn(pk(t1, t2)); *o<zo `  
} wLn,x;;<  
} ; )C^ZzmB  
OwhMtYq  
VJW%y)_[  
一目了然不是么? VF8pH <  
最后实现bind Ox .6]W~  
.Jk[thyU  
wrw4Uxq  
template < typename Func, typename aPicker > hSQ*_#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -/ 5" Py  
  { xgsEJE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~>8yJLZ.7  
} F@ Sw  
)anprhc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }>`rf{T  
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。 h- )tWJ c  
}<m'Nkz<X  
十一. phoenix ]w7wwU^^*U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: alr'If@7  
Y3%_IwSJ|  
for_each(v.begin(), v.end(), f]c{,LFvZ  
( [PXv8K%]p  
do_ =3K}]3f  
[ >@Vap  
  cout << _1 <<   " , " jtS-nQ|  
] "d1~(0=6<m  
.while_( -- _1), -zn$h$N4  
cout << var( " \n " ) HLYog+?  
) )DR/Xu;b  
); cp| q  
2%!yV~Z  
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: ks3ydHe`  
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 xWC*DKV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |aD8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $, I%g<  
x:wv#Wh:l7  
 m$XMq  
template < typename Cond, typename Actor > _!qi`A  
class do_while 86 $88`/2  
  { (U`<r-n\n  
Cond cd; @$G{t^&os  
Actor act; B183h  
public : luvxwved  
template < typename T > gUa-6@  
  struct result_1 8uh^%La8b.  
  { Vi 9Kah+  
  typedef int result_type; 9-ei#|Vnt[  
} ; 7)-uYi] dA  
(T65pP_P 7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @~ 6,8nQ  
}.L:(z^L,Y  
template < typename T > 8x~'fzf;Sq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '&LH9r  
  { Q8h0:Q  
  do qh~$AJ9sB  
    { DeK&_)g| Z  
  act(t); "=Xky,k  
  } ;owU]Xk%8K  
  while (cd(t)); P*!~Z *"  
  return   0 ; '/U%-/@  
} {3@"}Eh  
} ; q.:j yj6  
<lN=<9  
#&sw%CD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J ]ri|a  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "2_nN]%u-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 v;.w*x8Jw  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 QvDD   
下面就是产生这个functor的类: GcHZ&m4  
oF=UjA  
vx4Jk]h+=L  
template < typename Actor > mAuN* (  
class do_while_actor (E<QA  
  { ?T7ndXX  
Actor act; .*c%A^>  
public : r=:o$e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #2Z\K>L  
^<v]x; 3  
template < typename Cond > l3;MjNB^V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @WO>F G3  
} ; t(\P8J  
 rhO 8v  
;`}b .S =n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hG qZB  
最后,是那个do_ PXDwTuyc  
Q+=D#x  
p'YNj3&u  
class do_while_invoker x L]Z3"p%  
  { /+{1;}AT  
public : 6^v HFJ$  
template < typename Actor > .+2@(r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ` EgO&;1D)  
  { "bk'#?9  
  return do_while_actor < Actor > (act); "|%'/p  
} 07qL@![!  
} do_; NiO|Aki{  
_%6Vcy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '(&,i/O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7 J+cs^2  
最后来说说怎么处理break和continue "%fvA;  
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。 8jm\/?k|  
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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