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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %IS'R`;3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =*q|568  
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, 7w7mE  
gf!hO$sQ3  
uN`{; Av  
`{g8A P3  
  class filler o0-7#2  
  { aqvt$u8  
public : 0dKI+zgr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6qA48:/F=  
} ; _=c>>X  
$9znRTFEj  
G"CV S@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Sd;/yC8  
0G/VbS  
_(J7^rN  
{mPalo A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nZ>bOP+,  
(7RxCo=X  
Cc:4n1|]>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fP`g#t)4Tu  
/^~3Ib8Fw+  
qC9$xIWq  
'3Ir(]Wfd  
二. 战前分析 9Vx2VjK2'  
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。 (~/VP3.S  
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 !g /&ws&  
z`-?5-a]I  
a^qLyF& F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sf>R7.lpP  
  /* --------------------------------------------- */ 1xM'5C?~7  
vector < int *> vp( 10 ); &x{CC@g/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @;}bBHQz{p  
/* --------------------------------------------- */ hd~X c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YmM+x=G:  
/* --------------------------------------------- */ ~U&,hFSPY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q/xMM `{  
  /* --------------------------------------------- */ jR@j+p^e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :.['e`  
/* --------------------------------------------- */ 2= X2M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \^iPU 27H  
^4^1)' %  
8~?3: IZ  
u-Pa:wm0-  
看了之后,我们可以思考一些问题: THirh6  
1._1, _2是什么? <,d.`0:y  
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。 Ktg{-Xl  
2._1 = 1是在做什么? E"5 z T1d  
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。 SU;PmG4  
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。 u2 a U0k:  
$X_JUzb  
*)k}@tY  
三. 动工 c 6sGjZdR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zyTP|SXk  
>*H>'O4  
2't<Hl1qN  
cZKK\hf<  
template < typename T > !=@Lyt)_b  
class assignment S!qJqZ<Bv  
  { `k65&]&d  
T value; *@fR36  
public : FX7=81**4  
assignment( const T & v) : value(v) {} z]ZhvH7-  
template < typename T2 > vlth\ [  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x\r7q  
} ; 2?ac\c6"  
mD-qJ6AM  
iph>"b$D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _f$8{&`k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5Jq~EB{"  
i rMZLc6  
w#eD5y~'oo  
Y 3r m')c  
  class holder IlsXj`!e  
  { {.$5:<8aC  
public : (&0%![j&  
template < typename T > A_1cM#4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d_=@1 JM>  
  { ?-0k3  
  return assignment < T > (t); %)T>Wn%b]v  
} ')t :!#  
} ; +[*VU2f t  
}\}pSqW  
|n=m{JX\m  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L<!}!v5ja  
:#58m0YLA:  
  static holder _1; V{;!vt~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \y^Od7F  
F+Rtoq|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8*3o 9$Pj  
而不用手动写一个函数对象。 HXhz|s0  
'Ca6cm3Tg  
\bqIe}3V7  
,<F=\G_f  
四. 问题分析 m8eyAvi 6  
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。 %"PG/avo  
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。 OiX:h#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^pZ1uN!b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D'Tb=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $9<q'hf<w  
J]/TxUE  
五. 问题1:一致性 %`%oupqm+  
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?| !"/]<OQ   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3^ ~M7=k  
By{zX,6'  
struct holder A<l8CWv[  
  { qPZ'n=+  
  // v.:aICB5  
  template < typename T > N&7= hni  
T &   operator ()( const T & r) const )z-)S  
  { zvV<0 Z  
  return (T & )r; CI"7* z_  
} )orVI5ti  
} ; lP& 7U  
:8aa#bA  
这样的话assignment也必须相应改动: Vy0s%k  
M*FUtu  
template < typename Left, typename Right > GZ0? C2\  
class assignment 5ckL=q"+/  
  { p3ox%4  
Left l; n 1MZHa,  
Right r; 1S9(Zn[2,  
public : "a))TV%N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1oD,E!+^d  
template < typename T2 > E8gXa-hv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B*7Y5_N  
} ; xgHR;US H  
c7 Sa|9*dR  
同时,holder的operator=也需要改动: j78WPG  
&v|Uy}h&%1  
template < typename T > uc!j`G*]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S9R(;  
  { fe PH=C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X.hU23w  
} :)VO,b~r  
$Llv6<B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 e5G)83[=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yG\^PD  
wqB{cr}!  
return l(rhs) = r; 6yk=4l\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 51j5AbFQ"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )QYg[<e6  
4k/B=%l  
template < typename Tp > [xzgk [>5  
class constant_t \J[m4tw^  
  { r/zuo6"5  
  const Tp t; ^Pl(V@  
public : c} )U:?6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #\s*>Z  
template < typename T > .[&0FHnJ5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ap=m5h27  
  { 2 Ya)I k{  
  return t; MuXp*s3[  
} O O?e8OU  
} ; TI4#A E  
,5oe8\uz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "1 O!Ck_n  
下面就可以修改holder的operator=了 %@tKcQ  
O ]o7  
template < typename T > 68Po`_/s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O b'B?  
  { ]-[M&i=+&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :5Vk+s]8  
} n^aSio6  
U-Ia$b-5!  
同时也要修改assignment的operator() \7rAQ[\#V  
X`i'U7%I  
template < typename T2 > vD<6BQR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iUSP+iC,  
现在代码看起来就很一致了。 *69{#qN  
-e< d//>  
六. 问题2:链式操作 S_; 5mb+b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Fp'qn'){:#  
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。 ^X-3YhJ4U  
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。 <xpOi&l  
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。 rR`'l=,t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \kSoDY`l&  
Zoe>Ow8mE`  
template < typename T > y/=:F=H@w  
struct result_1 :})(@.H  
  { yg({g "  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N(i%Oxp1  
} ; .Zo%6[X  
\:]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^u'hl$`^  
"XPBNv\>_  
template < typename T > ,b[}22  
struct   ref _|<kKfd?  
  { l-s%3E3  
typedef T & reference; PPoQNW  
} ; EWOS6Yg7  
template < typename T > p7 s#j  
struct   ref < T &> kc*zP=  
  { 'Cv,:Q  
typedef T & reference; ]0N'Wtbn  
} ; \8j5b+  
!ieMhJ5r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o95)-Wb  
i%BrnjX  
template < typename T > +c)"p4m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `=m[(CLb  
  { u#(& R"6  
  return l(t) = r(t); 6cR}Mm9Hx3  
} 0IZaf%zYc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 A:|dY^,:?*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c:#<g/-{wM  
b#ga  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 bVfFhfh*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yx5F]Z<M2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b-*3]gB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6P,vGmR  
最后的布局是: &UzeNL"]  
                Add :`u?pc27Sm  
              /   \ WFWQ;U{|  
            Divide   5 s P=$>@3  
            /   \ Y~I$goT  
          _1     3 GMk\ l  
似乎一切都解决了?不。 _#[~?g`  
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。 SCwAAE9s]  
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。 RF3?q6j ,  
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: pypW  
gut[q  
template < typename Right > i4<&zj})  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -,xCUG<g  
Right & rt) const :Y? L*  
  { "i jpqI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EY~b,MIL4  
} 4%!#=JCl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #h,7dz.d  
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。 *"cK_MH/o  
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。 Q 6>7{\8l  
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。 X;2I' Kg  
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。 Za,MzKd=  
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? @8keLrp  
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: !LGnh  
2Y~UeJ_\Lq  
template < class Action > |W't-}yf  
class picker : public Action }iGpuoXT`  
  { $qz(9M(m#  
public : -dRnozs6W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "n<rP 3y  
  // all the operator overloaded Ufx^@%v  
} ; 48}L!m @  
cb36~{  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ZD$W>'m{F  
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: K &L9Ue  
NxOiT#YH  
template < typename Right > euxkw]`h6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hbZ]DRg  
  { Qu 7#^%=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )gX7qQ  
} z@70{*  
4}i2j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SW94(4qo  
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。 Z>897>  
Drn{ucIs  
template < typename T >   struct picker_maker 7!-3jU@m  
  { kzky{0yKk=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fe:M'.  
} ; Cx N]fo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2/*F}w/  
  { #9R[%R7Nz  
typedef picker < T > result; I JPpF`  
} ; o0yyP,?yh  
sObH#/l`  
下面总的结构就有了: 7z.(pg=  
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。 O~p@87aq  
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。 Z.Otci>J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {c 82bFiv  
至此链式操作完美实现。 ,]:vk|a#;  
]'L#'"@  
.,-,@ZK  
七. 问题3 .2K4<UOAbm  
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。 a'NxsByG]s  
$q"/q*ys  
template < typename T1, typename T2 > B #[UR Z9S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~RdD6V  
  { |3Fo4K%+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Mz?xvP?z  
} fG *1A\t]  
P4\{be>e  
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: 7g* "AEk  
;8| D4+  
template < typename T1, typename T2 > sl5y1W/]]  
struct result_2 -K"" 4SC2  
  { "7]YvZYu0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [RAzKzC\M  
} ; 4t C-msTf  
\(4"kY_=  
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? i8h(b2odQ  
这个差事就留给了holder自己。 r>>4)<C7J  
    U~;Rzoe)q*  
@ij8AGE:  
template < int Order > oVD)Fb%[i9  
class holder; sIVVF#0}]  
template <> Q140b;Z  
class holder < 1 > z~O#0Q !  
  { v?s]up @@h  
public : t K $r_*  
template < typename T > N5ph70#y3  
  struct result_1 U-U^N7  
  { "7> o"FQ  
  typedef T & result; .5S< G)Ja  
} ; g6s&nH`Z2  
template < typename T1, typename T2 > )2nx5 "  
  struct result_2 {OH @z!+d  
  { !Q/%N#  
  typedef T1 & result; pBZf=!+E  
} ; nV[0O8p2Md  
template < typename T > : ~R Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Czl4^STiC  
  { @;6I94Bp  
  return (T & )r; #5Q?Q~E@  
} 9_$i.@L 1  
template < typename T1, typename T2 > T%[&[8{8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yLC5S3^1\"  
  { bOB<m4  
  return (T1 & )r1; 1WTDF  
} eX{:&Do  
} ; B4&K2;fg_  
xr;:gz!h  
template <> ""Ub^:ucD  
class holder < 2 > 8C[W;&Y=  
  { >}uDQwX8  
public : ?k|}\l[X1  
template < typename T > D2,2Yy5 y  
  struct result_1 NcuZw?  
  { H'2J!/V  
  typedef T & result; ,qj1"e  
} ; n#US4&uT4A  
template < typename T1, typename T2 > 3 L:s5  
  struct result_2 #Epx'$9  
  { 5qe6/E@  
  typedef T2 & result; k@[P\(a3b  
} ; +zl2| '  
template < typename T > ^(Y}j8sj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \68x]q[  
  { Dc1tND$X3g  
  return (T & )r; 2 cB){.E  
} <n+]\a97*  
template < typename T1, typename T2 > x5X;^.1Fr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >qqI6@h]c  
  { Juhi#&`T  
  return (T2 & )r2; #1-2)ZO.  
} _EusY3q  
} ; |}FK;@'I6  
rnkq.  
.uoQ@3  
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> >。 7A@iu*t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b|rMmx8vA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dj;Zzt3  
ZH1W#dt`[  
return l(i, j) = r(i, j); eG @0:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ala~4_" WL  
+,g"8&>  
  return ( int & )i; ^xNs^wC.  
  return ( int & )j; ,A{'lu  
最后执行i = j; :xBG~D  
可见,参数被正确的选择了。 I,nW~;OV0  
?*nFz0cs^  
2 1LJ3rW_  
W1$<,4j@M  
HCCEIgCT  
八. 中期总结 h1A/:/_M6  
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: pBbfU2p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >RTmfV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7GFE5>H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Jc3Z1Tt  
hoDE*>i  
+H4H$H  
NDqvt$  
C4].egVg  
2!Gb4V  
九. 简化 O^2@9 w  
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。 hoOT]Bsn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W5f|#{&L:  
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: ~vGX(8N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T'K6Q cu  
  +-*/&|^等 $;V?xZm[  
2. 返回引用。 6^Q/D7U;s  
  =,各种复合赋值等 rgK:ujzW!  
3. 返回固定类型。 `"-ln'nw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h(>eHP  
4. 原样返回。 p$:ERI  
  operator, SKUri  
5. 返回解引用的类型。 Il8,g+W]  
  operator*(单目) $ Ith8p~  
6. 返回地址。 Mx]![O.ye  
  operator&(单目) G9|w o)N  
7. 下表访问返回类型。 .^F(&c*['  
  operator[] ?R MOy$L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l$\OSG  
  operator<<和operator>> P{gGvC,  
B(zcoWQ*B  
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。 GdlzpBl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T`7HQf ;  
oRALhaI  
template < typename Left > Z=|NoDZ  
struct value_return yPmo@aw]1  
  { ~CRd0T[^  
template < typename T > PL}c1Ud  
  struct result_1 W74Y.zQ  
  { M];?W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P\nz;}nv  
} ; h;lg^zlTb  
"{@Q..hxC  
template < typename T1, typename T2 > W[R^5{k`  
  struct result_2 [d3i _^\  
  { nl\l7/}6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; je[1>\3W  
} ; e*Gt%'  
} ; GI ;  
xis],.N  
AY B~{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /E32^o|,>  
,P.yl~'Al  
下面我们来剥离functor中的operator() $-Yq?:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q-lejVS(g  
|Q\O% cb  
return l(t) op r(t) H[M(t^GM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z6S?xfhr'{  
return op l(t) 4]P5k6 nV  
return op l(t1, t2) c*~ /`lG  
return l(t) op 1v M'yr$  
return l(t1, t2) op 5X1z^(   
return l(t)[r(t)] u &qFE=5:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Al0ls  
V0 O6\)/.  
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: @}oY6cW;B*  
单目: return f(l(t), r(t)); .G~Y`0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9()d7Y#d/`  
双目: return f(l(t)); GLpl  
return f(l(t1, t2)); x[dR5  
下面就是f的实现,以operator/为例 YK V?I   
^fq^s T.$  
struct meta_divide Gp.XTz#=  
  { x,rK4L7U  
template < typename T1, typename T2 > t)__J\xF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ui43&B  
  { {S6:LsFfm  
  return t1 / t2;  D_D76  
} !*1Kjg3  
} ; >DSD1i+N  
d&x #9ka  
这个工作可以让宏来做: 5?=haGn  
a^xt9o`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y~Ts9AE  
template < typename T1, typename T2 > \ " R5! VV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >K@Y8J+ e#  
以后可以直接用 .gP}/dj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;+3XDz v  
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 7+2DsZ^6MW  
(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。。。) KM:k<pvi  
8TH fFL  
>oHgs  
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 Q?xCb  
q,% lG$0v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g-8D1.U  
class unary_op : public Rettype $uj3W<iw3E  
  { >&Ios<67g  
    Left l; AC}[Q p!  
public : N, SbJ Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M8y:FDX  
7ZR0cJw;  
template < typename T > P~^VLnw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DPg\y".4Y&  
      { WV?3DzeR  
      return FuncType::execute(l(t)); 0vjlSHS;`.  
    } .kf FaK  
~C31=\$  
    template < typename T1, typename T2 > S"Z.M _  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5oTj^W8M(  
      { ;_dOYG1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TO5#iiM)  
    } (`cXS5R  
} ; PO@b9O  
'L5ih|$>  
*I<L1g%9d  
同样还可以申明一个binary_op BTAt9Z8qK  
3vC"Q!J&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4 >`2vb  
class binary_op : public Rettype /73ANQ"  
  { {4^NZTjd@  
    Left l; j#rj_uP  
Right r; ~zO>Q4-k  
public : sBq6,Iu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K*sav?c  
ZFFKv  
template < typename T > O =gv2e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]*v [6 +  
      { o$rA;^2X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y=$PsDh!  
    } DOB#PI [/  
O-,0c1ts  
    template < typename T1, typename T2 > !eP)"YWI3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $_Kcm"oj  
      { Yj{-|2YzL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t#N@0kIX.  
    } UpFm3gKF  
} ; w,!IvDCAw  
Y2d(HD@  
m4_ZGjmJM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  sg9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z~($ "  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g/(3D  
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。 q445$ndCT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z!foD^&R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 aESlb H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2kkqPBc_  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %/}46z9\  
下面是修改过的unary_op ]rS:# LK  
WvN{f*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R|'ftFebB.  
class unary_op &\m=|S  
  { ,p)Qu%'  
Left l; 12o6KVV^x  
  ?8-ho0f0  
public : T?k!%5,Kj  
,JqCxb9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B6-1q& E/  
SSn{,H8/j  
template < typename T > )N3XbbV  
  struct result_1 t b>At*tO  
  { FI8 vABq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5#U=x ,7e  
} ; k{C03=xk  
zFm:=,9  
template < typename T1, typename T2 > yN{TcX  
  struct result_2 Csf!I@}Z  
  { wO&+Bb\=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F S!D  
} ; *nx$r[Mqj  
21sXCmYR,t  
template < typename T1, typename T2 > 5*\]F}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t|?eNKVV9'  
  { V: n\skM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d=eIsP'h  
} :x3"Cj  
^ ^T xx  
template < typename T > [9d4 0>e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Rx\wfr}  
  { %V|n2/O Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); /2>.*H_2  
} cq"#[y$r  
~s2la~gu  
} ; &cZl2ynPi  
S1a6uE  
-8Q}*Z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~v6]6+   
好啦,现在才真正完美了。 i9eE/ .  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]{ir^[A6  
Cs'<;|r(  
template < typename Right > 821;;]H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !,9 ;AMO -  
  { ST1c`0e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #<DS-^W!  
} W|(U} PrC  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jidRh}>a=  
![&9\aH  
KnC:hus  
F$@(0c  
_c>8y  
十. bind 6PT"9vR`)  
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。 I~Q G  
先来分析一下一段例子 <.=-9O6  
  bKt4  
I9L7,~s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~oz??SX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x7!gmbMfK'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ejj+%)n.  
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。 QxT\_Nej*n  
我们来写个简单的。 LnPG+<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #|/ +znJm  
对于函数对象类的版本: }=p+X:k=  
X16vvsjw5  
template < typename Func > l#TE$d^ym  
struct functor_trait "t%Jj89a\  
  { !3)WW)"!r  
typedef typename Func::result_type result_type; g\1|<jb3  
} ; ?N=`}}Ky-  
对于无参数函数的版本: ;r} yeI Sf  
sBa&]9>m  
template < typename Ret > |4rqj 1*U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .l$U:d  
  { zy`T! $  
typedef Ret result_type; r3 dGXiu  
} ; ) uTFId  
对于单参数函数的版本: O=}d:yZb!  
Sq]QRI/  
template < typename Ret, typename V1 > -tA_"q'^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Mc{-2  
  { z) x.6  
typedef Ret result_type; XD Q<28^  
} ; dP?QPky{9  
对于双参数函数的版本: ]]P@*4!  
dOVu D(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .'b| pd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PR7B Cxm  
  { sh*/wM  
typedef Ret result_type; kS4YxtvB  
} ; r@EHn[w  
等等。。。 x/ix%!8J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .Nk5W%7]=  
1Gy [^  
template < typename Func > B Q2N_*v  
struct func_return N@X(YlO  
  { K[S)e!\.  
template < typename T > &WZ&Tt/)/  
  struct result_1 z"-oD*ICw  
  { PYTwyqS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;;+h4O )  
} ; og&-P=4O  
zUq(bD  
template < typename T1, typename T2 > Qna*K7kv  
  struct result_2 x@3cZd0j#  
  { EiVVVmm!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _& r19pY  
} ; AdRp{^w  
} ; xnHB <xrE}  
5\}E4y  
O8~RfB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L{oG'aK4  
"^)GnK +-  
template < typename Func, typename aPicker > b[J0+l\!"  
class binder_1 /=g/{&3[a>  
  { Yl =-j  
Func fn; >[;L.  
aPicker pk; 8erG](  
public : r7FJqd  
TfHL'u9B  
template < typename T > 4s@Tn>%SP  
  struct result_1 'Fql;&U >  
  { *c 9 S.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /vC!__K9:  
} ; }X. Fm'`  
@^/aS;B$>  
template < typename T1, typename T2 > ^7yaM B!  
  struct result_2 hkdF  
  { - ,?LS w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $%4<q0-  
} ; Cbp zYv32  
Qq'e#nI@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GWLdz0`2_  
o]]sm}3N  
template < typename T > tu(^D23  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jib pZ)  
  { m&s>Sn+  
  return fn(pk(t)); AD+OQLG]`  
} 7 IJn9b  
template < typename T1, typename T2 > +d7 Arg!m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aKE`nA0\B  
  { p:W{c/tV  
  return fn(pk(t1, t2)); 5nTcd@lX  
} !a25cm5ys  
} ; \XwC|[%P  
!2>@:CKX  
B&_Z&H=  
一目了然不是么? I0qJr2[X~  
最后实现bind I1rB,%p  
;&'ryYrex  
.FV^hrJxI;  
template < typename Func, typename aPicker > 4LW~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9tb-;|  
  { bZr,jLEf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?1zGs2Qs  
} ^;F5ymb3U  
+25=u|#4r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e-OKv#]  
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。 1z0|uc  
kKjcW` [  
十一. phoenix iSUu3Yv,_m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X8ZO } X  
' sNiJ>  
for_each(v.begin(), v.end(), ~ch%mI~  
( ,fqM>Q  
do_ L62%s[  
[ K|OPtYeb  
  cout << _1 <<   " , " z 2jC48~  
] f/s"2r  
.while_( -- _1), UR9\g(  
cout << var( " \n " ) ,7k-LAA  
) y?P`vHf  
); p w5{=bD  
k2tSgJW  
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: a2ho+TwT  
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 Dv L8}dz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8Lgm50bs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cD=IFOB*GD  
Pf<yLT]  
|i #06jIq  
template < typename Cond, typename Actor > =FI[/"476  
class do_while bC~I}^i\  
  { :YOo"3.]  
Cond cd; %K.rrn M  
Actor act; N3*1,/,l .  
public : F_m' 9KX4E  
template < typename T > TI t\  
  struct result_1 HTz`$9  
  { m(d|TwG{  
  typedef int result_type; t K/.9qP  
} ; L &hw- .Q  
>fth iA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s$? LMfT  
&CSy>7&q  
template < typename T > 3"< 0_3?W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "^!y>]j#A  
  { eB=&(ZT  
  do Gi#-TP\  
    { %vm_v.Q4)  
  act(t); X,#~[%h$-=  
  } (vX< B h  
  while (cd(t)); vC `SD]  
  return   0 ; LkP :l  
} Xx%<rsA>F  
} ; )J0h\ky  
Cl!(F 6K*  
%?aq1 =B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2H0BNrYM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <<E 9MIn_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 E`V\/`5D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %[s%H)e)  
下面就是产生这个functor的类: ?FjnG_Uz`D  
Wz"H.hf  
Kop(+]Q&n  
template < typename Actor > h3&|yS|  
class do_while_actor XPD1HN!,LT  
  { _H@ATut  
Actor act; Z<^!N)  
public : ,W|-?b?   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q<! -Anc  
^G(Ee+PN@  
template < typename Cond > OXbShA&1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5E"^>z  
} ; M?L$xE_&  
k.K#i /t  
P\<:.8@$S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I[v`)T'_{  
最后,是那个do_ W]7/ e  
.-/IV^lGv  
.|5$yGEF_+  
class do_while_invoker QkW'tU\^  
  { /*k_`3L  
public : jl&Nphp  
template < typename Actor > 6}e*!,2Xj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pr7lm5  
  { #v xq|$e  
  return do_while_actor < Actor > (act); m%apGp'=1  
} KR%WBvv   
} do_; Qni`k)4  
`>`b;A4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l v hJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &KAe+~aPm  
最后来说说怎么处理break和continue ZV+tHgzlv5  
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。 :v;U7  
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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