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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {-A^g!jT&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @x/T&67k  
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, (Y^X0yA/  
5E0eyW  
GQ_p-/p R  
,|88r=}  
  class filler d(:3   
  { QORN9SY  
public : <A9y9|>o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {Q<$Uo6V  
} ; x3rlJs`$;  
QKE9R-K TE  
6'W[{gzl  
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: {s3z"OV  
<[GYLN[0Q  
2m>-dqg  
dSCzx .c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .qA{xbu  
t!K*pM  
B4XZko(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?RzDQy D  
Eq:2k)BE  
al+ #y)+  
N S#TW  
二. 战前分析 ,^8MB.  
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。 Qo =Kqv  
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 p*5\+WO>!(  
t\v+ogbk)  
\(p{t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A>VX*xd  
  /* --------------------------------------------- */ Dr;iQkGP  
vector < int *> vp( 10 ); L_em')  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]4 (?BJ  
/* --------------------------------------------- */ 'lZ.j&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [i]r-|_K  
/* --------------------------------------------- */ YK{a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UhmTr[&  
  /* --------------------------------------------- */ u-"c0@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); AOrHU M[I  
/* --------------------------------------------- */ k n8N,,+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UofTll)  
F>gmj'-^  
{0!#>["<  
oPKXZU(c  
看了之后,我们可以思考一些问题: E2B>b[  
1._1, _2是什么? `Pc3?~>0HH  
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。 4e9q`~ sO  
2._1 = 1是在做什么? 9N[EZhW  
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。 %f8Qa"j  
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。 ;7Oi!BC  
@6o]chJo  
~YCuO0t  
三. 动工 ,)~E>[=+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^%y`u1ab  
(bn Zy0  
5(&xNT-n8  
=neL}Fav56  
template < typename T > -Cid3~mX3  
class assignment p2x [p  
  { /vE]2Io  
T value; oN(-rWdhZ  
public : \Btk;ivg  
assignment( const T & v) : value(v) {} i[semo\E  
template < typename T2 > Gt/4F-Gn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pw'wWZE'  
} ; 2Ohp]G  
5nCu~<uJ  
ZI ?W5ISdg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 klWYuStZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3]E(mRX  
fMK#x\.4  
Uz8hANN0_  
6&2LWaWMo$  
  class holder e&X>F"z2  
  { #I`ms$j%  
public : aw}+'(?8]  
template < typename T > nb dGt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |;;!8VO3J  
  { <R1X \s.  
  return assignment < T > (t); X`20f1c6q>  
} Ri?\m!o  
} ; VTe.M[:  
w.kCBDL  
<6N_at3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [5pCL0<c@  
<d$A)S};W  
  static holder _1; WO%h"'iJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w4MwD?i]R  
$T dC/#7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VfSGCe  
而不用手动写一个函数对象。 q/6UK =  
]O!s 'lC  
oP$kRfXS!<  
QXk"?yT`E  
四. 问题分析 C%H9[%k  
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。 {tzxA_  
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。 T+TF-] J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -gKpL\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2Ug.:![  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0U&d q#  
By)3*<5a_  
五. 问题1:一致性 <lld*IH  
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?| Kd{#r/HZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  ?f2G?Y  
.Dv=p B,u  
struct holder `Wf5  
  { Y-&|VE2  
  // Q#rt<S1zW  
  template < typename T > F_PTMl=Q|J  
T &   operator ()( const T & r) const QAaF@Do  
  { dM|g`rr E  
  return (T & )r; IvSn>o  
} /VtlG+dLl  
} ; HU[oR4E  
^-L{/'[8M  
这样的话assignment也必须相应改动: U?6yke  
;F,qS0lzE  
template < typename Left, typename Right > i ^S2%qz  
class assignment i_YW;x  
  { o4'v> b  
Left l;  oWrE2U;  
Right r; X<K9L7/*  
public : #J~Xv:LgD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  tJ1-DoU  
template < typename T2 > foyB{6q8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UG=I~{L  
} ; T:n< db,Px  
Gy^FrF   
同时,holder的operator=也需要改动: 5\?3$<1 I  
:tlE`BIp  
template < typename T > /yt7#!tm+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B$DZ]/<  
  { h+xA?[ c=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [edH%S}\  
} AJ4r/b }  
eRVY.E<  
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。 CjmV+%b4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -XLo0  
Xvq^1Y?  
return l(rhs) = r; Z{#"-UG  
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。 v<+4BjV!J}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W1<.OO\J  
p~FQcW'a~  
template < typename Tp > Np)ho8zU  
class constant_t z[Z2H5[  
  { km}MqBQl  
  const Tp t; CX.SYr&!R  
public : Vbo5`+NAis  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -3\7vpcdN  
template < typename T > drs-mt8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $wgc vySx  
  { )]tvwEo  
  return t; Q;Q%SI`yT  
} Wge ho  
} ; htV#5SUx&  
{&0mK"z_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A1=_nt)5  
下面就可以修改holder的operator=了 2Gm-\o&Td"  
e& p_f<  
template < typename T > Y>G*'[U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const keaj3#O  
  { U>in2u 9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hR!}u}ECd  
} B(8mH  
\WiqN*ZF  
同时也要修改assignment的operator() nW~$ (Qnd  
J"5jy$30'$  
template < typename T2 > |>Z&S=\I)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !O 4<I_EY{  
现在代码看起来就很一致了。 %3rTQ:X  
:fRmUAK%  
六. 问题2:链式操作 ix^gAot  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QH4k!^  
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。 9LH=3Qt  
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。 El'yiJ  
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。 gxI&f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PEfE'lGj  
>_-!zjO8u  
template < typename T > ZH_FA  
struct result_1 ]{(l;k9=e  
  { mm_^gQ,`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r@olC7&  
} ; V_Xy2<V  
3\7'm]  
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: XpR.rq$]  
"|F. 'qZrm  
template < typename T > 8n;kK?  
struct   ref zwMQXI'k83  
  { ;0;3BH A  
typedef T & reference; -T2~W!  
} ; _t$lcOT  
template < typename T > a ZI>x^X  
struct   ref < T &> v>rqOI  
  { M`)s>jp@w  
typedef T & reference; ~^^!"-  
} ; P\,F1N_?r  
}PtI0mZ1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tceIA8d6  
B"7$!Co  
template < typename T > cC b>zI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =]!8:I?C<  
  { 's=Q.s  
  return l(t) = r(t); BXT 80a\  
} Pbc`LN /s|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8dr0 DF$c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T {hyt  
NnJ>0|74g  
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 G A'*58  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +F1]M2p]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QV`X?m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oN.Mra]D  
最后的布局是: h{Oz*Bq  
                Add TvQWdX=  
              /   \ TjKzBAX  
            Divide   5 $.ymby  
            /   \ +i:  E  
          _1     3 `Mo~EHso.  
似乎一切都解决了?不。  ~Y1"k]J  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 3{.9O$  
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。 p5lR-G  
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: Q.j-C}a  
y&n1 Nj]^  
template < typename Right > 3c1o,2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZrmnQ  
Right & rt) const ,$hQ(yF  
  { 0z#l0-NdQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B ]|5?QP-  
} c28oLT1|D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pKO T  Qf  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y}(_SU  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 t:?<0yfp&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 RM?_15m  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 p[ks} mca@  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? OGSEvfW  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +~R.7NE%  
Pur"9jHa4  
template < class Action > nr 'YWW  
class picker : public Action w\0Oz?N  
  { ,gFL Wb`B'  
public : Sa?~t3*H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q1N,^71  
  // all the operator overloaded 2:smt)f  
} ; c]cO[T_gGa  
6E*Zj1KX  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (P]^8qc  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ymrpf  
F1Zk9%L%9$  
template < typename Right > `4"y#Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^)eessZ  
  { ^>P@5gcoE(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l(0&6ENyj  
} T }8r;<P6  
?kT~)k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '|dKg"Yl  
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。 ey9fbS ^I  
d-A%ZAkE]  
template < typename T >   struct picker_maker R'1vjDuv  
  { @BB,i /  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?(`nBlWQ5  
} ; K|Ij71  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n WO~v{h3J  
  { g-TX;(  
typedef picker < T > result; '3Lx!pMhN  
} ; $fU/9jTa  
}E)8soQR  
下面总的结构就有了: hQW#a]]V:  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +Fy- ~Mq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )}zA,FOA*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &bOodkOb  
至此链式操作完美实现。 Do{*cSd  
+wf& L  
v#AO\zYKd  
七. 问题3 e[py J.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 XN0RT>@  
8xGkh?%  
template < typename T1, typename T2 > :h](;W>H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1{uDHB  
  { 2Dwt4V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HWao3Lz  
} d T0 z^SG  
5SPl#*W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *rMN,B@  
1>O0Iu  
template < typename T1, typename T2 > YJtOdgG|q  
struct result_2 khO<Z^wi[  
  {   !AD,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a!6OE"?QQ  
} ; b ffml  
k3htHCf*G$  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? P$#}-15?|_  
这个差事就留给了holder自己。 {7MgN'4  
    w]}cB+C+l#  
dT-O8  
template < int Order > }X.8.S'  
class holder; p44uozbK  
template <> fqp7a1qQl  
class holder < 1 > u/{_0-+P  
  { qi5>GX^t]b  
public : XajY'+DIsz  
template < typename T > J,2v~Dq  
  struct result_1 :r|P?;t(  
  { sC*E;7gT,  
  typedef T & result; '1T v1  
} ; 5<'Jd3N{&  
template < typename T1, typename T2 > _\V{X}ftqa  
  struct result_2 7}HA_@[  
  { |D_n4#X7u  
  typedef T1 & result; &I">{J<  
} ; ^L2Zo'y [  
template < typename T > mwiPvwHrg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ynz5Dy.d;  
  { !7Q.w/|=  
  return (T & )r; :zk.^q  
} ^rZ+H@p:6  
template < typename T1, typename T2 > FH@e:-*=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X=RmCc$:  
  { +GEKg~/4e  
  return (T1 & )r1; iO#xIl<  
} Y-9j2.{  
} ; cyn]>1ZM  
#B{F{,vlu,  
template <> ZX RN?b  
class holder < 2 > uqH! eN5  
  { ntUVhIE0  
public : RB 0j!H:  
template < typename T > _!T$|,a  
  struct result_1 ku8Z;ONeH  
  { yOm6HA``hT  
  typedef T & result; P>cJ~F M  
} ; Z\yLzy#8  
template < typename T1, typename T2 > I(eR3d:  
  struct result_2 Kd21:|!t^  
  { 6#-; ,2i  
  typedef T2 & result; tz> X'L  
} ; +2enz!z#k  
template < typename T > ;:YjgZ:+Q]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x{w?X.Nt  
  { lY8Qy2k|  
  return (T & )r; $e,!fB;B  
} ?~9X:~6\  
template < typename T1, typename T2 > =njj.<BO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const biuo.OG]  
  { PhL5EYn  
  return (T2 & )r2; f\_Q+!^  
} -Q8`p  
} ; eJdQ7g[>  
Ft>8 YYyU  
/9gMcn9EB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9%veUvY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :H k4i%hGk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !KW)*  
@Kb~!y@G  
return l(i, j) = r(i, j); ^W*)3;5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EnAw8Gm*  
WWz ns[$f  
  return ( int & )i; G->@   
  return ( int & )j; 2,`mNjHh  
最后执行i = j; 6!m#_z8qG3  
可见,参数被正确的选择了。 FV,SA3  
AE~}^(G`  
:36^^Wm  
!y0 O['7  
#J9XcD{1  
八. 中期总结 uQ)]g  
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: 1z!Lk*C)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "aH]4DO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )^3655mb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VUhu"h@w%  
,\"gN5[$(  
I#%-A  
I>|?B( F  
,bg#pG!x Q  
D7wWk ,B  
九. 简化 an@Ue7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~Y[b QuA=)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {%dQV#'c  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s)=7tHoqB)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ObnB6ShKi  
  +-*/&|^等 w=5qth7  
2. 返回引用。 OW^7aw(N6  
  =,各种复合赋值等 ~KvCb3~X  
3. 返回固定类型。 nIT=/{oyi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "Y6mM_flq  
4. 原样返回。 qlP=Y .H  
  operator, sIe(;%[`  
5. 返回解引用的类型。 %kT:"j(xW  
  operator*(单目) iddT.   
6. 返回地址。 [)?3Dp|MH  
  operator&(单目)  73X]|fy  
7. 下表访问返回类型。 ~b/>TKn+  
  operator[] I_Qnq4Sk(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wXnt3)e  
  operator<<和operator>> fq'Of wT  
_BV:i:z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ycN_<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QO%K`}Q}  
V8/o@I{U[  
template < typename Left > J\BdC];  
struct value_return ~%ZO8X:^  
  { PE>_;k-@k  
template < typename T > O1"!'Gk[!L  
  struct result_1 L.'N'-BV  
  { n1|%xQBU@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q2o:wXvj  
} ; @\a- =  
'n=D$j]X  
template < typename T1, typename T2 > pWqahrWh  
  struct result_2 -JK+{<  
  { xnTky1zq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FpEdwzBb<  
} ; >4c 1VEi  
} ; _1 a2Z\  
jB;+tDC!Co  
AMr9rBd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vzU%5,  
TL5bX+  
下面我们来剥离functor中的operator() z{ 8!3>:E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2WoB;=  
JQb]mU%?  
return l(t) op r(t) 31}6dg8?n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5R4 dN=L*1  
return op l(t) .*Z]0~ &|  
return op l(t1, t2) 9 }=Fdt  
return l(t) op LakP'P6`E  
return l(t1, t2) op `?)i/jko"  
return l(t)[r(t)] ci!c7 ,'c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JkKI/ 5h  
?^hC|IR$  
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: bvoR?D\-"  
单目: return f(l(t), r(t)); tNjrd}8s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @M1U)JoQ  
双目: return f(l(t)); FY'f{gD^  
return f(l(t1, t2)); uW]n3)7<I  
下面就是f的实现,以operator/为例 *+ 7#z;  
;y"DEFs,u  
struct meta_divide _jtBU  
  { U@9n 7F  
template < typename T1, typename T2 > ]!/1qF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) az w8BK  
  { yEH30zSt  
  return t1 / t2; {h2D}F  
} %l>^q`p  
} ; P%1s6fjU  
H]SnM'Y  
这个工作可以让宏来做: 3+)i23[4=\  
[u<1DR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GR"Jk[W9  
template < typename T1, typename T2 > \ G,J$lT X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B"G;"X  
以后可以直接用  3N;X|pa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wqw$6"~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1:8ZS  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) .6r&<*  
[ z?<'Tj  
_KKG^ u<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 eOS#@6U=u  
Nl1&na)K}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L='GsjF0}  
class unary_op : public Rettype Yk:\oM   
  { &QvWT+]c'0  
    Left l; 'l2`05   
public : Ur_~yX]Mo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q")}vN  
 I"r*p?  
template < typename T > syMB~g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |06G)r&  
      { h"j{B  
      return FuncType::execute(l(t)); >*EcX3  
    } |XPT2eQ{  
]@Q14   
    template < typename T1, typename T2 > Wa ,  #  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e)O6k7U$  
      { !x[ +rf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {,,w5/k^  
    } ._#|h5  
} ; {~VgXkjsC  
(C1]R41'  
fZ$8PMZv  
同样还可以申明一个binary_op )0YMi!&j`  
jrG@ +" }  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >{V]q*[/;Q  
class binary_op : public Rettype RaKL KZn  
  { d.sxB}_O  
    Left l; qpFFvZ W  
Right r; 7\<#z|  
public : hK3?m.> "g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qa2QS._m  
Mvu!  
template < typename T > 58{6kJ@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s lXk <  
      { /(5 SJ(a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^dld\t:tV7  
    } ZF>zzi+@  
5l}v  
    template < typename T1, typename T2 > *q\Ve)E}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gM '_1zs U  
      { 8N'[ )Jw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^3^n|T7le  
    } -$>R;L  
} ; 4,`Yx s)%  
Tm 6<^5t  
mY+J ju1  
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 ?Bno?\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~K5eO-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P|Dw +lQj  
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。 WnyEdYA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7LbBS:@3z_  
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。。。 pHXslmrD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R%=u<O  
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) YKlYo~fGN9  
下面是修改过的unary_op n<+g{QHi  
|#^wYZO1U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Gb4k5jl  
class unary_op  ?%Hj,b  
  { $WED]X@X!  
Left l; MqDz cB]  
  W2?6f:  
public : 7o_1PwKS6  
d"`/P?n x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QpxRYv  
OGpy\0%  
template < typename T > Up*1j:_O  
  struct result_1 w\ 4;5.$  
  { 1zqIB")s>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R/Y9t8kk  
} ; `K5Lp>=R  
C,r[H5G#  
template < typename T1, typename T2 > $a.fQ<,\X  
  struct result_2 wFI2 (cQ  
  { T;!: A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =;A p+}  
} ; Mm7;'Zbg  
<cS"oBh&u0  
template < typename T1, typename T2 > OCHjQc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a@4 Z x  
  { tQ~vLPi$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PIOG| E  
} Bu_/yKW  
9n9Z  
template < typename T > 1 1Sflj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E0HXB1"  
  { pV:;!+  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,'!x 9 `  
} X% JQ_Z  
9|BH/&$  
} ; <KY \sb9  
 \EI<1B  
zy8Z68%E`*  
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 @G'&7-(h*  
好啦,现在才真正完美了。 im,H|u_f4  
现在在picker里面就可以这么添加了: X;:qnnO  
S:5vC {  
template < typename Right > G42J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )WWqi,T}  
  { XS#Jy n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S2+X/YeB  
} R;d)I^@  
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。 vC#_PI  
Q+<{2oVz  
4e`GMtp  
1Jm'9iy3  
wmV7g7t6  
十. bind 7=3'PfS  
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。 ^+ J3E4  
先来分析一下一段例子 WNnB s  
sOVbz2 \yb  
LC>bZ!(i#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bT>1S2s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ioW&0?,Ym  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1`& Yg(  
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。 u=QG%O#B  
我们来写个简单的。 h4,g pV>t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KT3n -Y-,  
对于函数对象类的版本: 9B)<7JJX!J  
&"gQrBa  
template < typename Func > E\Qm09Dj`<  
struct functor_trait / biB *Z  
  { U0m 5Rc  
typedef typename Func::result_type result_type; '}5Yc,  
} ; < C1Jim  
对于无参数函数的版本: fW3 awR{  
b'O>qQ  
template < typename Ret > ;h~v,h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eAl;:0=%L  
  { fbrCl!%P  
typedef Ret result_type; EEJ OJ<  
} ; +tCNJ<S@l$  
对于单参数函数的版本: h_y;NB(w  
 o%SD\zk  
template < typename Ret, typename V1 > V44M=c7E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jfs_9g5  
  { 5jey%)=  
typedef Ret result_type; eEmuE H@X  
} ; `#3FvP@&  
对于双参数函数的版本: ($T"m-e  
[/V i*Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1yd}F`{8UF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D.ERt)l>  
  { igO,Ge8}  
typedef Ret result_type; L ]Y6/Q   
} ; %8c2d  
等等。。。 :vXlni7N[M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7^FJ+gN8b  
S{ fFpe-  
template < typename Func > p*C|kEqk  
struct func_return vrX@T ?>  
  { &|YJ?},  
template < typename T > =im7RgIBo  
  struct result_1 | k?r1dj%O  
  { F tw ;T|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U-ADdO h"q  
} ; 4S1\5C9  
dxi5p!^^9  
template < typename T1, typename T2 > 4apaUP=Jp  
  struct result_2 vw)lD9-"  
  { $I|6v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ',bSJ4)Y  
} ; ?2nF1>1  
} ; yFY:D2  
)8&;Q9'o  
6DT ^:LHS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C8W4~~1S  
YT~h1<se  
template < typename Func, typename aPicker > o"j$*o=  
class binder_1 yllEg9L0z  
  { ^\Epz* cL  
Func fn; Z/G?w D|B  
aPicker pk; )%wNVW 0C  
public : "ph<V,lg  
d6f+[<<  
template < typename T > Xj5oHHwn  
  struct result_1 s2`Qh9R  
  { 5 >\~jf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; svvl`|n%  
} ; Sp/<%+2(  
e#odr{2#4u  
template < typename T1, typename T2 > #?C.%kD  
  struct result_2 8/s?Gz  
  { 9>k_z&<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R3|r` ~@@  
} ; enT[#f[{  
b_Dd$NC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g[Q+DT  
A/!"+Yfw  
template < typename T > CB^.N>'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q.,2G7[ <  
  { RXRoMg!-P  
  return fn(pk(t)); ;6M [d  
} 5m2f\^U  
template < typename T1, typename T2 > } 89-U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X/ lmj_v  
  { '81c>qA  
  return fn(pk(t1, t2)); CUnBi?Mi  
} B  
} ; weH3\@  
xF6byTi  
PiN^/#D  
一目了然不是么? ~P BJ~j+G  
最后实现bind $wC'qV *  
G|YNShK4=9  
ly#jl5wmT  
template < typename Func, typename aPicker > 8n35lI ( [  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +c$:#9$ |  
  { E[cH/Rm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m*.+9 6  
} saTS8p z  
 ejc>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tl; b~k  
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。 YQcaWd(  
@'<=E AXe  
十一. phoenix @b!W8c 6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G@txX '  
wjfq"7Q  
for_each(v.begin(), v.end(), 8S7#tb@3  
( _2Mpzv  
do_ ]h,iyWSs  
[ msY6zJc`  
  cout << _1 <<   " , " GT<!e ]=6  
] 0xY</S  
.while_( -- _1), S=j pn  
cout << var( " \n " ) hd]ts.  
) THARr#1b};  
); v-BQ>-&s  
fW[ .Q0  
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: q[GD K^-g  
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 5+Ao.3Xn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [r!f&R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5YneoM]Q  
Qj'Ik`o  
rzs-c ?  
template < typename Cond, typename Actor > '/)qI.  
class do_while `ZbFky{  
  { G:3szz  
Cond cd; RD46@Q`  
Actor act; 0?}n(f!S  
public : Xdw pn+7s  
template < typename T > VFzIBgJ3  
  struct result_1 )XHn.>]nc  
  { \EsT1aT  
  typedef int result_type; y/5GY,z%aL  
} ; bAbR0)  
SZEi+CRs0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [h8s0  
 dOa9D  
template < typename T > !?v_.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nke!!A}\|  
  { :PtZKt;~X  
  do WN<g _8QR  
    { 7}g4ePYag  
  act(t); 0y6M;"&~E  
  } B]@25  
  while (cd(t)); DY9]$h*y  
  return   0 ; tc<uS%XT4^  
} y)U ?.@  
} ; DU0/if9.  
15,JD  
'3Lu_]I-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5nUJ9sqA  
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。 ZZ7qSyBs?  
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。 IO:*F0  
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。 2ozh!8aL  
下面就是产生这个functor的类: dH!z<~  
Y}1c>5{bE  
TI8r/P? ]V  
template < typename Actor > KWZhCS?[(  
class do_while_actor PO`p.("h  
  { ;Mup@)!j  
Actor act; #3QPcoxa  
public : MDU#V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w y|^=#k  
2S{P(B   
template < typename Cond > N,c!1: b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^>?=L\[  
} ; BG+i tyH  
d=PX}o^  
EUi 70h +  
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"5  
最后,是那个do_ U}RBgPX!  
W n'a'  
 Zgo~"G  
class do_while_invoker `8ac;b  
  { W<r<K=`5P  
public : ('tXv"fT  
template < typename Actor > e@Lxduq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y|2<Vc  
  { C/!.VMl^  
  return do_while_actor < Actor > (act); /ce;-3+  
} OT%E|) 6'  
} do_; D\AVZ76F1  
"XR=P> xk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u^~7[OkE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D%p*G5Bg3  
最后来说说怎么处理break和continue H#~gx_^U  
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。 1f`De`zXzr  
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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