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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H~a ~ 'tm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;=Ma+d#  
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, C\EIaLN<  
Y%XF64)6  
]JrD@ Vy  
~U0%}Bbh  
  class filler ; oyV8P$  
  { eDJnzh83  
public : X 0G,tl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "mK`3</G  
} ; &h-_|N  
MJ|tfQwhx  
c*;oR$VW  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: m,k 0 h%  
IZ=Z=k{  
3iCe5VF  
S,c{LTL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 42NfD/"g+s  
U.e!:f4{  
--K) 7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CO wcus  
VeGSr  
5/=$p:E>  
';tlV u  
二. 战前分析 n<.7tr0f\  
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。 aZN?V}^+  
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 FDMQ Lxf  
Zhfp>D  
Uwc%'=@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X:GRjoa  
  /* --------------------------------------------- */ &C9IR,&  
vector < int *> vp( 10 ); EYT^*1,E*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;6G]~}>o  
/* --------------------------------------------- */ O[ma% E*0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v$y\X3)mB  
/* --------------------------------------------- */ T}&A-V$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?Mjs[|  
  /* --------------------------------------------- */ T: za},-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'Z{`P0/^o`  
/* --------------------------------------------- */ kL'4m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6] x6FeuS  
T lXS}5^  
C4mkt2Eb0a  
yu;EL>G_AY  
看了之后,我们可以思考一些问题: [V'c  
1._1, _2是什么? 2(eO5.FYF  
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。 JtFq/&{i  
2._1 = 1是在做什么? Y&6jFT_  
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。 1)X|?ZD]F  
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。 7{#p'.nc5  
b~gq8,Fatb  
q8{Bx03m6  
三. 动工 j1_>>xB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,} t%7I  
.I`>F/Sjr  
O*u   
%J*1F  
template < typename T > 2*cNd}qr  
class assignment >ywl()4O  
  { q[U pP`Z%  
T value; vMzL+D2)  
public : )G2Bx+Z;L  
assignment( const T & v) : value(v) {} C*YQ{Mz(f  
template < typename T2 > T"g_a|7Tj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [<@L`ki  
} ; dn h qg3Y  
.\b.l@O<Z  
b `P6Ox3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7!M; ?Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gq('8*S  
$<-a>~^Tp  
OLG)D#m(4/  
rmjuNy=(  
  class holder i+`8$uz  
  { ,a5q62)q  
public : nAP*w6m0j  
template < typename T > K_M Ed1l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [vu;B4^"  
  { {QEvc  
  return assignment < T > (t); +Z"Wa0wA  
} !zK"y[V  
} ; ui?@:=  
4rhHvp  
@WazSL;N  
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: (Aw@}!  
t]B`>SL3W  
  static holder _1; nAQ[ -NbW,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6nA9r5Ghv  
o "r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YIN* '!N  
而不用手动写一个函数对象。 #?Ix6 {R  
y>C !cYB  
Y~Uf2(7b5  
/ B!j`UK  
四. 问题分析 ^@x&n)nzP  
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。 T>'w]wi  
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。 %qV:h#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s(X\7Hz_nC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `C4(C4u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HL{aqT2  
<8(q.  
五. 问题1:一致性 ftn10TO*  
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?| @0@WklAJA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i6bUJtL  
e\}@w1  
struct holder l9QIlTc7  
  { OsOfo({I_  
  // %|4Kak]:Q  
  template < typename T > OTYkJEC8\N  
T &   operator ()( const T & r) const UK6x]tE  
  { _E9[4%f  
  return (T & )r; ;-JF1p7;  
} 7b~uU@L`  
} ; m2m ;|rr  
,tXI*R  
这样的话assignment也必须相应改动: j~b NH~3  
` { Ox=+]M  
template < typename Left, typename Right >  c{kpg N  
class assignment N(i.E5&9  
  { C#[P<=v  
Left l; 0<V/[$}\D  
Right r; $JOtUB{  
public : y:E$n!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q0-gU+ig  
template < typename T2 > {yNeZXA>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z}SJ~WY'[  
} ; [m! P(o  
e>_a (  
同时,holder的operator=也需要改动:  3B]E2  
*QN,w BQ  
template < typename T > XnYX@p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /QB;0PrE  
  { ?yG[VW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a,fcKe&B  
} `j3 OFC{7E  
xm=Gt$>.o  
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。 sw9ri}oc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6lpJ+A57#  
n"?*"Ya  
return l(rhs) = r; ~|<'@B!6  
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。 B W)@.!C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X+{brvM<  
C6gp}%  
template < typename Tp > (-J'x%2)  
class constant_t SWtqp(h]'  
  { Xtz29  
  const Tp t; OGW3Pe0Z'  
public : aQHR=.S]X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;eo}/-a_Xw  
template < typename T > CY=lN5!J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I\Y N!  
  { KO`dAB F}  
  return t; N=U`BhL_  
} pq_U?_5Z'r  
} ; t!xdKX& }  
W$7H "tg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oumbJ7X=L  
下面就可以修改holder的operator=了 y<HNAG j  
o;DK]o>kH  
template < typename T > By9CliOy:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  +mft  
  { q`8 5-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HP7~Zn)c  
} 0`V=x+*,  
,yp#!gE~  
同时也要修改assignment的operator() @8w[Zo~  
EhKG"Lb+  
template < typename T2 > 8 mOGEx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xVYa-I[Z  
现在代码看起来就很一致了。 Z0M,YSnz  
iW2\;}y  
六. 问题2:链式操作 fVZ9 2Xw B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #I MaN%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 v2r|) c,h  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wQ/.3V[  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 z&c}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c om4@NK  
}Z\S__\9  
template < typename T > *qYw  
struct result_1 mcidA%  
  { o&M.9V?~~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _PGd\>Ve  
} ; Xe:rPxZf~  
V$FZVG/@#  
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: V60"j(  
ue?3;BF 5  
template < typename T > E`xpZ>$mPx  
struct   ref qnQ".  
  { y8C8~-&OK  
typedef T & reference; i`<L#6RBT  
} ; *:+ZEFMq  
template < typename T > IMM+g]#e  
struct   ref < T &> @d^DU5ats>  
  { hi(e%da  
typedef T & reference; cL%"AVsj >  
} ; j(k%w  
Jqgm>\y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E ?bqEW(  
l{]KA4  
template < typename T > Yv)c\hm(7j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }/\`'LQ  
  { \ntUxPox.  
  return l(t) = r(t); p{v*/<.;  
} Zl'/Mx g  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 h-O;5.m-P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _ iDVd2X"H  
?7lW@U0  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 oa=TlBk<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *_J{_7pwe  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >z/.8!#Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !%t2Z QJq  
最后的布局是: IG\Cj7{K^  
                Add aO(iKlZ$  
              /   \ t,r:= '  
            Divide   5 oC} u  
            /   \ q7_Ttjn-DV  
          _1     3 /s+IstW  
似乎一切都解决了?不。 rH,@"( p\  
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。 ;/pI@C k  
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。 VpB)5>  
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: f8WI@]1F  
TF!v,cX  
template < typename Right > p_]b=3wt~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dHg[r|xC  
Right & rt) const 5D<ZtsXE  
  { [MKG5=kaE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .#iot(g  
}  /d!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Og@{6>  
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。 $`%Om WW{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 JKrS;J^97v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~b X~_\  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .}Xf<G&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? G3]#Du  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Nmt~1.J  
Z1v~tqx  
template < class Action > b$Dh|-8  
class picker : public Action W#^.)V  
  { '+vmC*-I(  
public : r_,;[+!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZQ*Us*9I  
  // all the operator overloaded ;PMh>ZE`  
} ; {,*vMQ<^  
3iX\):4  
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。 d:^B2~j  
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: H[OgnnM  
_/%,cYVc8!  
template < typename Right > }a9G,@:k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W[j, QU  
  { rev*G:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %yjD<2J;  
} 4 83rU  
'DpJ#w\81  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dkDPze9l  
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。 wsH_pF  
L1DH9wiQi  
template < typename T >   struct picker_maker vp*+C kd  
  { #,6T.O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u-:3C<&>  
} ; Ar,n=obG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,p(&G_  
  { fn5-Tnsq*  
typedef picker < T > result; nP*%N|0  
} ; Su? cC/  
I_->vC|>  
下面总的结构就有了: ]{\M,txo8  
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。 1(:!6PY  
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。 &|RTLGwX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vlEW{B;)Z  
至此链式操作完美实现。 7:b.c  
eMFxdtH  
ZE_  
七. 问题3 hLk6Hqr7  
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。 ^eO/?D8~h  
b.\xPb  
template < typename T1, typename T2 >  O&|<2Qr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -<5{wQE;|  
  { (*Q:'2e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); woP j>M  
} Za3}:7`Gu  
J,u-)9yBA<  
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: fG$LqzyqlK  
~gMt U  
template < typename T1, typename T2 > rJCb8x+5a  
struct result_2 rvd%z7Z1o  
  { !3mt<i]a"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #C?M-  
} ; sO 6=w%l^  
yrfV&C%=n  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? r@Jy*2[-Jq  
这个差事就留给了holder自己。 %Pt){9b  
    /}L2LMIm  
fHH  
template < int Order > Rc1k_fZ}  
class holder; xb9+-{<J  
template <> S 593wfc  
class holder < 1 > ,R<9yEWm  
  { IVxZ.5:L$  
public : 1TGRIe)  
template < typename T > 2xX:Q'\2  
  struct result_1 cY_ke  
  {  fCJjFL:  
  typedef T & result; [?KGLUmTAI  
} ; 5~:/%+F0=  
template < typename T1, typename T2 > aVc{ aP  
  struct result_2 3+h3?  
  { SZHgXl3:  
  typedef T1 & result; p WJ EFm  
} ; (?zD!% k  
template < typename T > `V\?YS}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =D Q :0w  
  { urjf3h[%  
  return (T & )r; \ I523$a  
} NM![WvtjW  
template < typename T1, typename T2 > zB`woI28  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?&~q^t?u  
  { V8TdtGB.|h  
  return (T1 & )r1; W [K.|8ho  
} ]6)u$4X6$  
} ; x4H#8ZK!  
[p`5$\e  
template <> \'*M }G  
class holder < 2 > K SO D(  
  { y5m2u8+  
public : l&qCgw  
template < typename T > _"yA1D0d_  
  struct result_1 e}d(.H%l0  
  { u ij^tN%  
  typedef T & result; RLnL9)`W  
} ; !+^'Ej)z  
template < typename T1, typename T2 > Y`bTf@EP>  
  struct result_2 0C/ZcfFU~  
  { N6}/TbfAR  
  typedef T2 & result; jj2\;b:a0  
} ; ;' uQBx}  
template < typename T > !#O [RS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hn(1_I%zF  
  { AO|9H`6U6F  
  return (T & )r; U"p</Q  
} V\<2oG  
template < typename T1, typename T2 > R54[U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rxd4{L )n  
  { )&7. E  
  return (T2 & )r2; qVE0[ve  
} ~RuX2u-2&u  
} ; c!4F0(n4  
#[lhem]IC  
G!r)N0?_f  
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> >。 &R_7]f+%)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `9J9[!+!`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _2hLc\#  
tZ9i/=S  
return l(i, j) = r(i, j); $Xu3s~:S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1Qf}nWy  
$?0ch15/  
  return ( int & )i; gtA34iw  
  return ( int & )j; &S*~EM.l8  
最后执行i = j; K ?!qNK  
可见,参数被正确的选择了。 Kg$RT?q-C6  
$El-pMq  
5h#h>0F  
.w.:o2L  
LJ(WU)CPc  
八. 中期总结 k5.5$<< T  
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: ns8s2kYcm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n_e'n|T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L9 D`hefz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d7X&3L%Oq  
'RK"/ZhqE  
PX 8UVA  
r<e%;S  
5XZ! yYB?  
@%R<3!3v  
九. 简化 '+cI W(F?  
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。 y~ =H`PAE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `um,S  
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: ^hC'\09=c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2nd n8_l  
  +-*/&|^等 \j>7x  
2. 返回引用。 37/n"\4  
  =,各种复合赋值等 ?0VR2Yb${b  
3. 返回固定类型。 yJm"vN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aKbmj  
4. 原样返回。 %T{]l;5  
  operator, }Q/onB t  
5. 返回解引用的类型。 AC) M2;  
  operator*(单目) jV3PTU  
6. 返回地址。 7Gc{&hp*  
  operator&(单目) \c}(rqT  
7. 下表访问返回类型。 dw bR,K  
  operator[] Q6@<7E]y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^"/^)Lb!@M  
  operator<<和operator>> &N|$G8\CY  
Iry$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。 9B: 3Ha=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2d ! '9mA  
i<m(neX[H  
template < typename Left > Pd*[i7zhC  
struct value_return I0)`tQ +  
  { w )R5P[b  
template < typename T > JbMTULA  
  struct result_1 $1an#~  
  { _IDZ.\'>$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pN%&`]Wev  
} ; %iN>4;T8  
Z4j6z>qE  
template < typename T1, typename T2 > ,BU;i%G&s  
  struct result_2 7~/cz_  
  { %z><)7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iQwQ5m!d &  
} ; yGZsNd {a&  
} ; S(Yd.Sp  
*U?O4E9  
NB"S ,\M0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S\ k<  
e3?=1ZB  
下面我们来剥离functor中的operator() (jgk! 6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ej(J j\  
:HkBP90o  
return l(t) op r(t) +&Ld` d!n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tgK I  
return op l(t) }htjT/Nm  
return op l(t1, t2) dj0; tQ=C  
return l(t) op tMIYVHGy  
return l(t1, t2) op ]A#lV$  
return l(t)[r(t)] ^:eZpQ [,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;;Q^/rkC  
)O]T}eI  
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: WSkGVQu  
单目: return f(l(t), r(t)); =l ,P'E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AlSO  
双目: return f(l(t)); 6OES'3Cy  
return f(l(t1, t2)); '|C3t!H`  
下面就是f的实现,以operator/为例 &NE e-cb[  
X%1TsCKMj  
struct meta_divide rH+OXGoB  
  { 3FEJ 9ZyG  
template < typename T1, typename T2 > b'H'QY   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k*.]*]   
  { I2ek`t]  
  return t1 / t2; &|>+LP@8  
} 24mdhT|  
} ; H"C'<(4*\  
]n22+]D  
这个工作可以让宏来做: `BPTcL<W  
%`vzQt`>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w2 )Ro:G  
template < typename T1, typename T2 > \ o u|emAV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DX>a0-Xj  
以后可以直接用 L[` l80  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s[1ao"sZ^  
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 Wgq|Q*  
(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。。。) OG,P"sv  
sGvbL-S-f:  
\U~4b_aN  
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 S:\i M:  
( ?V`|[+u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FqKJids-  
class unary_op : public Rettype yC,/R371k  
  { WeI+|V$  
    Left l; |D3u"Y!:^  
public : Q M,!-~t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &K)8  
#Ondhy%h[  
template < typename T > )Nv1_en<!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VSj!Gm0LB  
      { ~xH&"1  
      return FuncType::execute(l(t)); +Q*`kg'  
    } !,WGd|oJ  
XX;4A  
    template < typename T1, typename T2 > 30Yis_l2h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bdUPo+  
      { "}]`64?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); # kI>  
    } R#(0C(FI^  
} ; F /b`[  
KWwtL"3  
W+XWS,(  
同样还可以申明一个binary_op 7\u+%i;YZ  
zd?@xno  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J( }2Ua_  
class binary_op : public Rettype @u3`lhUcT  
  { 6Z/`p~e  
    Left l; ;`9f<d#\  
Right r; 1C[9}}  
public : y!e]bvN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }fpya2Xt  
fGgt[f[  
template < typename T > #%"q0"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4 p_C+4  
      { &[.5@sv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ."K>h3(&V  
    } K,f:X g!:  
qZoDeN-CC  
    template < typename T1, typename T2 > UNI< r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I Mgd2qIC  
      { p:,Y6[gMo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~Eut_d  
    } d{ (,Gy>I  
} ; W<Uu.Y{sG  
ffCDO\i({  
E'5*w6  
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 f49kf**  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @|!4X(2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;rh.6Dl  
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。 A'qe2]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VFT@Ic#]  
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。。。 ?-??>& z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iP/v "g"g  
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) U%{GLO   
下面是修改过的unary_op wI#8|,]"z  
7AG|'s['=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WlL(NrVA@@  
class unary_op l,wlxh$}(  
  { tz1@s nes  
Left l; >hKsj{=R7  
  ^Fk;t  
public : Q&m85'r5X  
Jx*cq;`Vee  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c? ::l+  
77e*9/6@  
template < typename T > ^df wWP  
  struct result_1 Z['.RF'`  
  { J )1   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dzcF1 5H1  
} ; ;yH>A ;,K%  
CjdM*#9lW  
template < typename T1, typename T2 > ?z ,!iK`  
  struct result_2 *[MWvs:,  
  { rK~-Wzwu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *0WVrM06?  
} ; Tw~R-SiS`s  
\BOoY#!a  
template < typename T1, typename T2 > ,|%KlHo^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :\](m64z;  
  { LS@TTiN   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3F9V,zWtTi  
} 6)HmE[[F  
D)*   
template < typename T > O5dS$[`j\p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <H[w0Z$  
  { \u=d`}E  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q @}$b(b  
} 0'q4=!l  
$CcjuPsK  
} ; D(cD8fn,J  
uLms0r\@!  
za l]t$z>  
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 IrwQ~z3I  
好啦,现在才真正完美了。 #-az]s|N  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^[ae )}  
{9IRW\kn  
template < typename Right > W5j wD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const , 3R=8  
  { Sn:>|y~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a[ {qb  
} AR"2?2<mJ7  
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。 J_s`G  
w,~*ead  
7j& t{q5  
_K5<)( )  
bC&A@.g{  
十. bind / "m s  
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。 5hs_k[q  
先来分析一下一段例子 ]l7W5$26 @  
#%,X),%-  
 ^`H'LD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $e^"Inhtqp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [o^$WL?c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o Rfb4+H&  
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。 Z'o0::k  
我们来写个简单的。  31n"w;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vE]ge  
对于函数对象类的版本: ~Nh6po{  
F`}'^>  
template < typename Func > )! [B(  
struct functor_trait " <bjS  
  { ]+lT*6P*  
typedef typename Func::result_type result_type; (6%T~|a  
} ; 3j#VKj+Uc  
对于无参数函数的版本: H4i}gdR  
B'/U#>/  
template < typename Ret > ]#~J[uk  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1eXMMZ/?  
  { 3=S |U,  
typedef Ret result_type; 8X;?fjl`"  
} ; !~^2Mu(X  
对于单参数函数的版本: g|)>65v  
N2h5@*1Y  
template < typename Ret, typename V1 > "|\hTRQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +U fw  
  { UMcM&yu-  
typedef Ret result_type; 3s\UU2yr  
} ; Vjs2Yenx  
对于双参数函数的版本: -]EL|_;  
2%/F`_XbP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O:]']' /  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,#a4P`q'iC  
  { ? Fqh i  
typedef Ret result_type; /%YW[oY{V  
} ; ]36SF5<0r  
等等。。。 ?Ld),A/c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~B<\#oO  
eDd& vf  
template < typename Func > #y\O+\4e  
struct func_return ,Wtw0)4  
  { }$?FR  
template < typename T > Uo3  
  struct result_1 >iyNZ]."\  
  { ``xm##K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?[Yn<|  
} ; |:)Bo<8  
W83d$4\d  
template < typename T1, typename T2 > )St0}?I~  
  struct result_2 p{?duq=  
  { fb f&bJT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q}#4Qz~n  
} ; RXRbW%b  
} ; 9FEhl~&  
ZfM]A)  
COi15( G2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m?-)SA  
w+m7jn!$  
template < typename Func, typename aPicker > 5N9Cd[4  
class binder_1 `JIp$  
  { 1@Ba7>%'  
Func fn; Hc/7x).  
aPicker pk; e`Yj}i*bx]  
public : 4Q+,_iP  
_0[z xOI  
template < typename T > NK-}[!f  
  struct result_1  v9T 3=  
  {  hyxv+m[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]W3u~T*  
} ; l@4pZkdq  
e"@r[pq-{u  
template < typename T1, typename T2 > Z%#e* O0  
  struct result_2 )~M@2;@L  
  { U& GPede  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mmQC9nZ  
} ; tFcQ.1  
( w4XqVT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m.P F'_)/  
b'( AVA  
template < typename T > II^Rp],>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .p{lzI9  
  { h`Jc%6o  
  return fn(pk(t)); <mX5VGY9^  
} J rK{MhO  
template < typename T1, typename T2 > dC<%D'L*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h5{//0 y  
  { s?<FS@k  
  return fn(pk(t1, t2)); 58?WO}  
} {F_>cyR  
} ; *b;)7lj0h  
2?(/$F9X,  
$d1ow#ROgy  
一目了然不是么? xpZ@DK;  
最后实现bind l>jrY1u  
UXZ3~/L5 O  
)g=mv*9>  
template < typename Func, typename aPicker > Qfeu3AT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [,&g46x22  
  { aT/2rMKPF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BTsvL>Wy  
} ,T;sWl  
bLTX_ R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W'Gh:73'}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \*PE#RB#6  
||2%N/?  
十一. phoenix uWGp>;meO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Cpzdk~+H  
tzl,r"k3  
for_each(v.begin(), v.end(), i K@RQi  
( +;H=_~b  
do_ `-nSH)GBM  
[ DKo6lP`  
  cout << _1 <<   " , " qV=O;  
] )~P<ruk>,C  
.while_( -- _1), ,!SbH  
cout << var( " \n " ) ;8VZsh  
) `?:{aOI  
); [/ CB1//Y  
va~:Ivl-)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7|Vpk&.>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @"cnPLh&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Pf8_6z_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [:,|g;=Y}  
uUl ;}W  
c[1{>z{G  
template < typename Cond, typename Actor > jKP75jm  
class do_while .yzXw8~S  
  { Ev#, }l+  
Cond cd; W9Us I  
Actor act; XW'7  
public : ~+\A4BW  
template < typename T > b5p;)#  
  struct result_1 }+ W5Snx  
  { J bima>  
  typedef int result_type; m:EYOe,w  
} ; ")boY/ P/w  
q89yW)XG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a"+VP>4  
ABE EJQ  
template < typename T > 4&]NC2I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GNG.N)q#C  
  { : Q,O:  
  do Z(E .F,k  
    { j%vxCs>  
  act(t); HVC|0}  
  } :U1V 2f'l3  
  while (cd(t)); R^E-9S\@  
  return   0 ; WUDXx %  
} PC=s:`Y}R  
} ; 4pDZ +}p  
Kd#64NSi$A  
PHsM)V+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NFU=PS$  
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。 G4F~V'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。 #.j:P#  
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。 9Up> e  
下面就是产生这个functor的类: Rlr[uU_  
Cn9MboXX  
gi A(VUwI>  
template < typename Actor > BZQJ@lk5  
class do_while_actor c1]\.s  
  { IxP$ lx  
Actor act; y9:o];/  
public : "Q23s"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~O~we  
'?|.#D#-c  
template < typename Cond > OUHd@up@n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Qe<c@i"  
} ; Tq6@ 1j6p  
HV3D$~gF  
IetV]Ff6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z${@;lgP  
最后,是那个do_ B@3>_};Ct  
BW)t2kR&  
z Hj_q%A  
class do_while_invoker KrECAc  
  { @0:mP  
public : }>Lz\.Z/+[  
template < typename Actor > ku5g`ho  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "%t !+E>nr  
  { P[cGCmM  
  return do_while_actor < Actor > (act); YAF0I%PYU  
} qr/N?,  
} do_; \AR3DDm  
6 dCqS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iu,Bmf^oD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6? (8KsaN  
最后来说说怎么处理break和continue dZbG#4oO  
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。 )ULxB'Dm  
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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