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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (3N"oE.b]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q$fRi[/L  
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, =CKuiO.j  
$W/+nmb)@K  
CP]S-o}yd  
(zs4#ja2,  
  class filler Gin_E&%g  
  { # cN_y  
public : *,W!FxJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XVrm3aj(m  
} ; fou_/Nrue  
crJ7pe9  
QY~<~<d+G  
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: $!|8g`Tm  
-t@y\vZF,  
=f4[=C$&`  
.:{h{@a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &c!j`86y*  
$hjP}- oUX  
Nm6Z|0S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %XP_\lu]  
b^[W_y  
""1#bs{n  
j+DE|Q&]I  
二. 战前分析 Q_&}^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [G{rHSK5tQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 oA4D\rn8"  
4F05(R8k  
#XTY7,@ P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); . i{>Z  
  /* --------------------------------------------- */ @+'c+  
vector < int *> vp( 10 ); W@I 02n2 H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =X-^YG3x  
/* --------------------------------------------- */ L`9TB"0R+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "?apgx 6  
/* --------------------------------------------- */ |@ikx{W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4. 1rJa  
  /* --------------------------------------------- */ t"<s}~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `]*%:NZP@  
/* --------------------------------------------- */ ]43alf F#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .6>  hD1'  
Ua):y) A  
u~s Sk  
;% 2wGT  
看了之后,我们可以思考一些问题: J+Q+&-a  
1._1, _2是什么? w3^NL(>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;wJ~haC  
2._1 = 1是在做什么? 9mam ~)_ |  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (+|X<Bl:`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v#  
bf& }8I$  
IUOxGJ|rO  
三. 动工 mDE'<c`b4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ls&+XlrX8  
EE+`i%  
ac9qj  
<3d;1o   
template < typename T > gX[|;IZ0o  
class assignment m23+kj)+VY  
  { dXmV@ Noo  
T value; ~A6"sb=  
public : Ab/j(xr=  
assignment( const T & v) : value(v) {} wMGk!N  
template < typename T2 > M :V2a<!c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nSS>\$  
} ; oBr.S_Qe  
zbNA \.y  
f\fdg].!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !=3Rg-'d1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X 7=fX~s  
zrs<#8!Y_!  
&uv0G'"\  
0n.S,3|  
  class holder s2FngAM;f  
  { vv6?V#{  
public : $$hv`HE^l  
template < typename T > .e @>   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Cp#)wxi6[y  
  { .-0%6] cFD  
  return assignment < T > (t); IS BV%^la|  
} w1r$='*I  
} ; Jic}+X*0  
LvJGvj  
@b2`R3}9R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t|V0x3X  
6 {}JbRNf  
  static holder _1; w(j^ccPD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1DE@N1l  
;gMgj$mI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B6] <G-  
而不用手动写一个函数对象。 ]u#JuX  
?7[alV~  
y,=du  
aE|OTm+@9;  
四. 问题分析 A5fwAB  
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。 e8}Ezy"^  
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。 cu&,J#r%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RKZ6}q1n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W2Luz;(U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :?Y$bX}a  
~ttY(w CV  
五. 问题1:一致性 V-!"%fO.s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9!U@"~yB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \*0yaSQF  
@ O>&5gB1u  
struct holder T*~H m  
  { W `z 0"  
  // 93O;+Z5J  
  template < typename T > UsQ4~e 4-  
T &   operator ()( const T & r) const &v!WVa?  
  { ~D[?$`x:  
  return (T & )r; B*1W`f  
} wmU0E/{9]  
} ; =Z G:x<Hg  
Y+~g\z-]c  
这样的话assignment也必须相应改动: %Sk@GNI_  
E7zm{BX]  
template < typename Left, typename Right > kJQ#Wz|z]  
class assignment 2F`cv1M  
  { N_Akmh0D  
Left l; !? 5U|  
Right r; ww k PF  
public : *&Lq!rFS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =PHIpFIuk  
template < typename T2 > h*B|fy4K9U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {yA$V0`N{  
} ; X+k}2HvNG  
A@*:<Hs%  
同时,holder的operator=也需要改动: 9Z5D\yv?H  
L I>(RMv  
template < typename T > (b,[C\RBF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X[gn+6WB%  
  { mo{MR:>)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fF vF\  
} OS|>t./U  
Em 6Qe  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 k67a'pmyJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G` fC/Le  
S& #U!#@  
return l(rhs) = r; SUKxkc(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @+F4YJmB?l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |t iUej  
cRd0S*QN2  
template < typename Tp > p[lNy{u~M  
class constant_t &!aAO(g  
  { {U<xdG  
  const Tp t; v:Tzv^  
public : R" )bDy?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Uy ?  
template < typename T > hQ6a~?f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;$Y4xM`=m  
  { kF;D BN  
  return t; %>-@K|:gS  
} @';B_iQ  
} ; "H -"  
cLPkK3O\=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >9RD_QG7  
下面就可以修改holder的operator=了 'XY`(3q  
.<tquswg  
template < typename T > &B! o,qp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~%?`P/.o  
  { |-V&O=!^+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O+ }qQNe<  
} Mu'8;9_6  
iyj+:t/  
同时也要修改assignment的operator() $zB[B;-!$  
D]c`B  
template < typename T2 > nhIa175'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y"-^%@|p  
现在代码看起来就很一致了。 s"Pf+aTW  
zC _<(4$-"  
六. 问题2:链式操作 ;<G=M2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F u&EhGm6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Y0 D}g3`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 JQ4{` =,b  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Y&/]O$<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 22f`LoM  
hXqD<?  
template < typename T > )(y) A[  
struct result_1 M33_ja+L  
  { fN'HE#W1Xa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pABs!A`N  
} ; G7N| :YK  
\GHiLs,!  
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: 5jUYN-$GO  
5|jw^s7  
template < typename T > )T;?^kho  
struct   ref 0ez(A  
  { L#vI=GpL,r  
typedef T & reference; 1Bpv"67  
} ; D@!=d@V.  
template < typename T > F<!)4>2@  
struct   ref < T &> 765p/**  
  { q$aaA`E%  
typedef T & reference; Y(44pA&oN  
} ; MNSbtT*^  
>3c@x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @xB*KyUW  
It{;SKeo  
template < typename T > |g=="  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wC5ee:u C%  
  { gks{\H]  
  return l(t) = r(t); $z+8<?YD  
} `F/Tv 5@L  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }!6\|;Qsz,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6 ~ >FYX  
qu|B4?Y/CR  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 f]`vRvbe  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A]XZnQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {l |E:>Q2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 23h% < ,  
最后的布局是: ZcaX'5} !S  
                Add t*?0D\b 2  
              /   \ u?9" jX  
            Divide   5 clk[/'1  
            /   \ ~V$ |i"  
          _1     3 _r2J7&  
似乎一切都解决了?不。 x:QgjK  
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。 mQY_`&Jq  
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。 VqS#waNrx  
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: n/h,Lr)Z  
b?Ki;[+O  
template < typename Right > 0pbtH8~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #y%!\1M/:A  
Right & rt) const n(el]_d  
  { }X=[WCK U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I6Ce_|n ?k  
} Jej` ;I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 AGbhJ=tB  
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。 0$-xw  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fXcm|U,ho  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 k70|'*Kh  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 E>}4$q[r  
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? qs QNjt  
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: OD5m9XS  
)4&cph';  
template < class Action > >hr{JJe  
class picker : public Action EbdfV-E  
  { 3%E74 mOcD  
public : B:+6~&,-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |JVk&8 ?8  
  // all the operator overloaded 1u6^z  
} ; V,G|k!!  
^6_Cc  
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。 ,j$Vvz   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: #/Eb*2C`b  
TqddOp  
template < typename Right > 8A+SjJ4$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?'<nx{!c  
  { `YI f_a{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 48*Do}l]  
} tz&y*e&  
d{E}6)1=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZAXN6h  
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。 yd?x= |  
mljh|[  
template < typename T >   struct picker_maker I:d[Q s  
  { a! u rew#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~R@Nd~L  
} ; NwZ@#D#[ Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >G~R,{6U  
  { [ U w i  
typedef picker < T > result; DmOyBtj  
} ; D7S'*;F  
ME=/|.}D<  
下面总的结构就有了: Rh>}rGvCUN  
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。 qvv2O1c"A  
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。 ?2g`8[">  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S*,rGCt'T  
至此链式操作完美实现。 ]Qe{e3p;  
w-0mzk"  
{pHM},WJ  
七. 问题3 {je-I9%OK  
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。 RJ$7XCY%`*  
+r<0zh,n.  
template < typename T1, typename T2 > E]6z8juO6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (~J^3O]Fo  
  { |#*'H*W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H~E(JLcU  
} &RTX6%'KY  
|eWjYGwJa  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @ G4X  
E~AjK'Z  
template < typename T1, typename T2 > c-Pw]Ju  
struct result_2 e0$=!QlPr  
  { ykFJ%sw3X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; - > J_ ~  
} ; MW+b;0U`#  
=?-ye!w  
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? Hp(D);0+)  
这个差事就留给了holder自己。 N72Yq)(  
    0{j&6I2  
&< !Ufa&  
template < int Order > kMsnW}Nu  
class holder; Tc+gdo>G  
template <> w` DW(hXJ  
class holder < 1 > e*.b3 z  
  { Q(o!iI:Gts  
public : .T*GN|@$!  
template < typename T > /By)"  
  struct result_1 9RWkm%?  
  { RO3oP1@B  
  typedef T & result; 1* ]Ev  
} ; 8x[YZ@iM-  
template < typename T1, typename T2 > 7jJbo]&  
  struct result_2 L.=w?%:H=  
  { 1HPx|nmE]  
  typedef T1 & result; E~kG2x{a  
} ; W k}AmC  
template < typename T > Z,X'-7YkU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w%zRHf8C  
  { cGwf!hA  
  return (T & )r; Tb1U^E:  
} [Ym   
template < typename T1, typename T2 > $@i"un;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BQ jK8c<  
  { &''WRgZ}  
  return (T1 & )r1; :5yV.7  
} n$:IVX"2b  
} ; U'*t~x <  
UgN28YrW  
template <> pDh se2  
class holder < 2 > dC<LDxlv  
  { sFDG)  
public : p*l$Wj  
template < typename T > {5|("0[F  
  struct result_1 7}_!  
  { 9,]5v +  
  typedef T & result; Yif*"oO  
} ; =?X$Yaw*  
template < typename T1, typename T2 > 6/ `.(fL1  
  struct result_2 pA4*bO+  
  { tU/k-W3X  
  typedef T2 & result; i5F:r|  
} ; nNmsr=y5  
template < typename T > u z\0cX_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,1/}^f6  
  { 6> {r6ixs1  
  return (T & )r; l =IeJh  
} 0D~ C 5}/4  
template < typename T1, typename T2 > 2-0$FQ@/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ejq#~Zhr!  
  { 23DJV);g8  
  return (T2 & )r2; ;o<m}bGaT  
} Br d,Eg  
} ; fYrGpW( `  
o5aLU Wi-  
SNT5Amz!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )$x_!=@1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ] q~<=   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PKq-@F%X  
@oe\"vz  
return l(i, j) = r(i, j); #Tp]^ n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KbxR Lx]w  
Rn+4DcR  
  return ( int & )i; ~=y3Gd B3  
  return ( int & )j; sP$Ks#/  
最后执行i = j; 2}t&iG|0/  
可见,参数被正确的选择了。 _ :^ 7a3I  
B>TSdn={>  
l*7?Y7FK  
J7i+c];!<  
:wgfW .w  
八. 中期总结 rlznwfr7+  
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: 2>hz_o{5',  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $->d!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5^)_B;.f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2'{}<9  
@%W]".*'}  
Ttv9" z  
5JFV%odo  
!Ua&0s%  
[N|xzMe  
九. 简化 x,Y 5U+]E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 # .q#O C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m4/}Jx[  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :):zNn_>`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MTmO>V&O  
  +-*/&|^等 WD?Jk9_F  
2. 返回引用。 30 7fBa  
  =,各种复合赋值等 &:!ij  
3. 返回固定类型。 C+l?k2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <TjBd1  
4. 原样返回。 |< N frz  
  operator, elbG\qXBp  
5. 返回解引用的类型。 .C5@QKU  
  operator*(单目) ~Fx&)kegTo  
6. 返回地址。 4r*Pa(;y  
  operator&(单目) W/v|8-gcK  
7. 下表访问返回类型。 RG? MRxC  
  operator[] K+mU_+KRp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vj!WaN_  
  operator<<和operator>> ){tPP$-i=  
\GHOg.P  
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。 +k rFB?>`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *g$agyOfh  
BE%Z\E[[m  
template < typename Left > X>/K/M  
struct value_return  ^Fp=y,D  
  { 9Dq.lr^  
template < typename T > n2E4!L|q  
  struct result_1 1NGyaI  
  { R HXvee55  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6UI>GQ  
} ; oeGS  
2[BA( B  
template < typename T1, typename T2 > Ps7_-cH  
  struct result_2 ^^ j/  
  { m >hovikY*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y^5"qd|`  
} ; 2H>aC wfX  
} ; +3HPA#A  
Hir(6Bt  
1g81S_T .  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7*g(@d  
{9'hOi50  
下面我们来剥离functor中的operator() M1gP R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .m!s". ?[  
X}?ESjZJ  
return l(t) op r(t) xiJz`KD&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NlMQHma  
return op l(t) X{s/``n  
return op l(t1, t2) *G9 [j$  
return l(t) op L77EbP`P  
return l(t1, t2) op -Y2&A$cM  
return l(t)[r(t)] sM0c#YK?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4UazD_`'  
"& Ff[ O*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: UCn.t  
单目: return f(l(t), r(t)); ] 'E}   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -D;lS 6  
双目: return f(l(t)); &EGY+p|2Y  
return f(l(t1, t2)); 1=ip ,D  
下面就是f的实现,以operator/为例 tgK x4  
2!{N[*)  
struct meta_divide OAY8,C=M  
  { ~X[S<Gi#  
template < typename T1, typename T2 > s7vPI   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >]^>gUmq  
  { FE>3 D1\  
  return t1 / t2; /AoVl'R  
} FBcm;cjH  
} ; ~DK F%}E  
N JXa_&_  
这个工作可以让宏来做: Wf_CR(  
AmgWj/>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j,Pwket  
template < typename T1, typename T2 > \ ~NA1SZ{Y+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4Fh&V{`W  
以后可以直接用 tx gvVQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <&KLo>B^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ^zKt{a  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) B<(Pd  
vuAQm}A4'g  
Q%+ }  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^}>zYt  
-*rHB&e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?rky6  
class unary_op : public Rettype IkiQ Ok  
  { @< wYT$  
    Left l; #,7eQaica  
public : f2`P8$U)R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t1G1(F#&%  
(s5<  
template < typename T > KuIBYaK, g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pk;ffq@  
      { \8=e |a5`  
      return FuncType::execute(l(t)); -J-3_9I  
    } 0m]~J_   
_)OA$  
    template < typename T1, typename T2 > ){+.8KI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Ne9% "  
      { #;wkr))  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /'R UA  
    } nYI/&B{p  
} ; 9`)w@-~~  
NFrNm'v  
) j{WeG7L  
同样还可以申明一个binary_op 83{x"G3>  
IyrZez  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YRg=yVo 2  
class binary_op : public Rettype %GVEY  
  { R88(dEK  
    Left l; 0C lX  
Right r; ?)Tz'9l  
public : ^Nd|+}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1<XiD 3H;  
c%q}"Y0oh  
template < typename T > pb=jvK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &(5^v w<0  
      { N+Q(V*:3v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9f@#SB_H  
    } fK)ZJ_?w,@  
S(g<<Te  
    template < typename T1, typename T2 > &LCUoTzj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R-g>W  
      { (hhdbf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BxSk%$J  
    } :0J-ek.;  
} ; pl jV|.?  
*eJhd w*  
a z:~{ f*-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +XU$GSw3(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1jZDw~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {f@xA  
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。 Z-? Iip{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SX Hru Z  
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。。。 42n@:5`{+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^Ff~j&L@{  
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) e5WdK  
下面是修改过的unary_op ;JPbBwm  
zVc7q7E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T!=20!I  
class unary_op SU_] C+  
  { aIn)']  
Left l; (!XYH@Mz<w  
  w]o:c(x@  
public : s60:0>  
r2E>sHw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1,%#O;ya  
Q C\,  
template < typename T > 3IJI5K_  
  struct result_1 Ul$X%  
  { 0bnVIG2q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3G%XG{dg  
} ; 0?5%  
,#'o)O#  
template < typename T1, typename T2 > U!;aM*67  
  struct result_2 !q=Q~ea  
  { V\rIN}7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @T,H.#bL  
} ; #v~S",*.f  
9(N)MT5F  
template < typename T1, typename T2 > A&}nRP9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (4{@oM#H6  
  { ?,i#B'Z^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a' >$88tl  
} cDQw`ORP*g  
@8Q+=abz  
template < typename T > GmmT'3Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;@7 #w  
  { iu6WGm R  
  return OpClass::execute(lt(t)); f@;>M9)<  
} 7QOC]:r  
\HP,LH[P:  
} ; 'Qs 3  
-MHX1`P:Sn  
qK6  uU9z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ev;5 ?9\E  
好啦,现在才真正完美了。 YnO1Lf@  
现在在picker里面就可以这么添加了: m)[wZP*e  
)q]j?Z.  
template < typename Right > XvzV lKL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l=-d K_ I?  
  { /4-eoTxy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WEV{C(u<k!  
} G$x["  
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。 qLW-3W;WUH  
.k:&&sAz  
d$?n6|4  
MlC-Aad(  
>gi{x|/  
十. bind jXDzjt94J  
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。 _qzo):G.s  
先来分析一下一段例子 ^%*{:0'  
%`T^qh_dE  
H;7H6fyZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'xrbg]b%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]kplb0`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f $@".  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 EPd.atA  
我们来写个简单的。 _Fh0^O@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 98%tws`  
对于函数对象类的版本: k}0  
bd 1J#V]  
template < typename Func > qP^0($  
struct functor_trait NW>:Lz ?"  
  { em9]WSfZ@`  
typedef typename Func::result_type result_type; C^42=?  
} ; F=T.*-oS3  
对于无参数函数的版本: Jp*AIj  
\7tvNa,C  
template < typename Ret > "KT nX#<0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V_d%g<n4  
  { &$z1Hz+l  
typedef Ret result_type; G-i_s6Wu  
} ; 0_zSQn9c  
对于单参数函数的版本: 4!s k3Cw{  
w*ktx{  
template < typename Ret, typename V1 > N8(x),  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z` ?xS  
  { v*]Xur6e}  
typedef Ret result_type; | v'5*n9  
} ; Gc!{%x  
对于双参数函数的版本: %C][E^9  
Z!i'Tbfn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K$vRk5U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pk]9.e1_  
  { ! tPK"k  
typedef Ret result_type; 5'Ay@FJ:  
} ; :8L61d2(  
等等。。。 k'q !MZU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iR5soIR  
dZYJ(7%  
template < typename Func > n$0)gKN7  
struct func_return ,F9wc<V8  
  { KQZRzX>0  
template < typename T > &J@ZF<Ib  
  struct result_1 XBt0Ez  
  { R#bV/7Ol  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^g){)rz|  
} ; uOUw8  
 !3M!p&  
template < typename T1, typename T2 > (y4Eq*n%!  
  struct result_2 e/D\7Pf  
  { %a^!~qV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ip\g ^ia  
} ; K{h]./%  
} ; Jpnp'  
*<5lx[:4/x  
/ ^M3-5@Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {73DnC~N  
s_?* R  
template < typename Func, typename aPicker > -* j;  
class binder_1 $4) g uG)  
  { ]>!_OCe&  
Func fn; o |.me G  
aPicker pk; 4[j) $!l`  
public : g+{MvSj$  
= $Yk8,  
template < typename T > IN*Z__l8j`  
  struct result_1 t~#+--(  
  { %['F[Mo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j+v)I=  
} ; N.J:Qn`(  
[qo* ,CRz  
template < typename T1, typename T2 > $>`8'I  
  struct result_2 p`C5jfI  
  { 2)H|/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yZ6X$I:C  
} ; I*t}gvUt9  
32J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M QI=  
`Q[$R&\  
template < typename T > * tqeq y-X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R'_[RHFC  
  { oOw"k*,h:S  
  return fn(pk(t)); 'c]&{-w<i  
} Cr"hu;  
template < typename T1, typename T2 > HxAa,+k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yi,um-%  
  { Z r*ytbt  
  return fn(pk(t1, t2)); gNBI?xs`p  
} x6]?}Q>>D  
} ; /$Jh5Bv  
kSrzIq<xre  
$NSYQF%aO  
一目了然不是么? {643Dz<e  
最后实现bind "^7Uk#! 7  
jKs8i$q  
/_HL&|N_5  
template < typename Func, typename aPicker > p^3d1H3   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uhLW/?q.  
  { :2+:(^l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O\z%6:'M  
} 'L7.a'  
^|2qD: ;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7KLq-u-8  
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。 0Oq1ay^  
n1V*VQV  
十一. phoenix bjZ?WZr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j(hC't-  
-u(#V#}OV?  
for_each(v.begin(), v.end(), W\.(~-(So  
( i+6/ g  
do_ D[_2:8  
[ Smo'&x  
  cout << _1 <<   " , " +xa2e?A%L  
] p_D)=Ef|&  
.while_( -- _1), J=Z"sU=  
cout << var( " \n " ) 01b0;|  
) "7d_$.Z  
); j yE+?4w;  
{$JIR}4S  
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: y[# U/2  
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 `CBTZG09  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /$KW$NH4z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U-d&q>_@A  
C.|MA(7  
E^G=  
template < typename Cond, typename Actor > uu:BN0  
class do_while BR*U9K|W  
  { 4 0eNgm^  
Cond cd; -3C~}~$>`  
Actor act; }j QwP3eY  
public : xK f+.6 wz  
template < typename T > "Y6 f.rB  
  struct result_1 fjf\/%  
  { pAYuOk9n  
  typedef int result_type; ;)*Drk*t,  
} ; z]pH'c39  
NB[b[1 Ch  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U-(d~]$  
M~v{\!S  
template < typename T > %q@@0qenv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b=sc2 )3?  
  { pq4frq  
  do 3s+D x$Ud  
    { cK""Xz&m  
  act(t); uKplPze?  
  } /h;X1Htx}  
  while (cd(t)); :%{8lanO  
  return   0 ; DLVf7/=3~  
} Ha<(~qf  
} ; ey:3F%  
cP-6O42  
+%0+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~<aCn-h0  
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。 ~FJd{$2x`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 aX~7NslR  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 z}Q54,9m  
下面就是产生这个functor的类: o(}vR<tD\  
>qOhzbAH{<  
ke/QFN-`  
template < typename Actor > N( Cfv3{  
class do_while_actor 3K{'~?mM  
  { E[ ,Ur`>:  
Actor act; n-uoY<;hp  
public : SJL?(S*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  RszqDm  
mZmwCS8  
template < typename Cond > yPW?%7 h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0q81H./3  
} ; e4t'3So  
Vg0Rc t  
rTQrlQ:@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !-[e$?-  
最后,是那个do_ (2 X`imJ  
'z@(,5  
+Bgy@.a?  
class do_while_invoker /K1YDq<=  
  { >%t"VpvR  
public : :\>@yCD  
template < typename Actor > .:E%cL +h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @xR=bWY  
  { yqZKn=1:  
  return do_while_actor < Actor > (act); .,I^)8c  
} bNi\+=v<Ys  
} do_; !CUrpr/*  
><+wHb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y]+q mNw"+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x^&D8&4^  
最后来说说怎么处理break和continue Enyx+]9  
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。 R!5j1hMN`  
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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