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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~ejHA~QC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m0 `wmM  
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, :qI myaGQ  
9!o:)99U  
iK)w3S}k1y  
] $5rh8  
  class filler @%RDw*L(  
  { 8R)*8bb  
public : %e3lb<sv6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |gT$M _}  
} ; 3?2;z+cz*u  
Uq"RyvkpP  
B [03,zVf  
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: }Za[<t BWS  
3wD6,x-e   
?onZ:s2  
T1D7H~ \lG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MYLq2g\  
4/HyO\?z5  
ww=< =  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iHTxD1 D+H  
eqXW|,zUm  
G3KiU($V  
W/fM0=!  
二. 战前分析 No j6Ina  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bw+~5pqM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >/Slk {  
7qu hp\  
.0Cpqn,[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <TDgv%eg0  
  /* --------------------------------------------- */ pp/Cn4"w  
vector < int *> vp( 10 ); ,)%nLc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9-9`;Z  
/* --------------------------------------------- */ az7L0pp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^lbOv}C*  
/* --------------------------------------------- */ F)!B%4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sA:0b5_a  
  /* --------------------------------------------- */ {n{ j*+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Lk`0z  
/* --------------------------------------------- */ b5KX`r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *pj&^W?  
}KJ/WyYW  
AuSL?kZ4|Y  
UtY< R  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ktg6*L/  
1._1, _2是什么? )J5(M`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z9E*Mh(NE  
2._1 = 1是在做什么? E}yl@8g:#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5q@o,d  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 i x,5-j  
lZ'NL bK  
=p ^Sn,t  
三. 动工 =f?|f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u:<%!?  
lfb]xu]O  
b1E>LrL  
8q}`4wCD$  
template < typename T > yn"8Ma*  
class assignment eCdMDSFO3  
  { Ig*!0(v5$  
T value; x>7}>Y*(  
public : m8#+w0p)  
assignment( const T & v) : value(v) {} mam|aRzd  
template < typename T2 > rC$ckug  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `UGHk*DL)  
} ;  pb6z)8  
t d-EB&i\  
N'3Vt8o,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @<r  ;>G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L:j;;9Sp{  
 E*i <P  
^DM^HSm  
9Iy>oV  
  class holder h{qB\aK  
  { l '<gkwX  
public : 6xvyhg#B  
template < typename T > Em %"] B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u6$fF=  
  { >@` D@_v  
  return assignment < T > (t); _T)dmhG  
} \k;*Ej~.  
} ; V1,O7m+F2  
[C.Pzo  
7J.alV4`/  
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: vSX71  
TlQu+w|  
  static holder _1; Si.3Je[q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d>VerZZU  
rq:R6e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /2tgxm$}  
而不用手动写一个函数对象。 Xq` '^)  
cEhwv0f!qS  
2a 3i]e5Kt  
UW8 8JA0  
四. 问题分析 $ nx&(V  
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。 Ox Zw;yD  
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。 &Vd,{JU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /:~mRf^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %n SLe~b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &>XIK8*  
@Q 8E)k@  
五. 问题1:一致性 ]Wa.k  
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?| 5~5d%C^3k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Mnn\y Tblp  
g!,>.  
struct holder h}nceH0s3d  
  { mhv{6v  
  // CuR.a  
  template < typename T > Wz`MEyj  
T &   operator ()( const T & r) const Hw-,sze j"  
  { 9~J  
  return (T & )r; 3){ /u$iH.  
} b%z4u0  
} ; )#%k/4(Y  
Ml@,xJ/aia  
这样的话assignment也必须相应改动: {=pRU_-^  
_e E(P1  
template < typename Left, typename Right > o4^rE<vJ  
class assignment %3M1zZY  
  { H.3+5 po  
Left l; ""|vhgP  
Right r; 8vjaQ5  
public : D~P I_*h.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KP(RK4F  
template < typename T2 > c*sK| U7)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p(g0+.?`~  
} ; [7]Kvb2t  
@zSI@Oq_  
同时,holder的operator=也需要改动: +l+8Z:i<  
wi-O}*O   
template < typename T > zUF%`CR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?j6?KR@#  
  { qq9fZZb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @*`9!K%  
} =87.6Ai  
-rb]<FrL^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;5urIYd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xXp$Nm]:  
ckY,6e"6  
return l(rhs) = r; U bUl]  
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。 ?=}~]A5N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f?}~$agc  
,<!_MNw[  
template < typename Tp > ~"6/OJA  
class constant_t \D}K{P  
  { )FVW/{NF@q  
  const Tp t; U{6i5;F#H  
public : aZ"9)RJe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Vj(}'h-c\  
template < typename T > !*JE%t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d}#G~O+y3v  
  { kq xX!  
  return t; 4Y2l]86  
} 4Qh\3UL~  
} ; NZ`Mq  
XMzL\Edo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z\Qa6f!  
下面就可以修改holder的operator=了 %P05k  
6P@3UQ)}s  
template < typename T > 8#b>4 Dx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G$FNofQx  
  { tai  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hry*.s -  
} j[2?}?  
HMDQEd;  
同时也要修改assignment的operator() 7v\K,P8  
B]jN~CO?  
template < typename T2 > WB~ ^R<g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,QU2xw D[  
现在代码看起来就很一致了。 S^ ij%  
<4V]>[{W  
六. 问题2:链式操作 =gL~E9\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fS2 ^$"B|  
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。 H=Sy.  
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。 :y#KR\T1  
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。 <7Igd6u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct agdiJ-lyQ  
"uK`!{  
template < typename T > N]qX^RSb  
struct result_1 $42%H#  
  { &aD ]_+b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; svki=GD_(.  
} ; a:nMW'!  
Q(Uj5aX  
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: BfQRw>dZ"{  
~&)  
template < typename T > Rf7*Ut wVr  
struct   ref bj)dYj f  
  { %{'hpT~h  
typedef T & reference; cEzWIS?pp\  
} ; N#<h/  
template < typename T > PW a!7n#A  
struct   ref < T &> `72 uf<YQ  
  { v}w=I}<x  
typedef T & reference; ~b L^&o(W  
} ; *oR`l32O0z  
'uAH, .B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i&KD)&9b#  
z=q   
template < typename T > NKae~ 1b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dfkmIO%9X  
  { -?)` OHc^  
  return l(t) = r(t); w s(9@  
} Zr!he$8(2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (W.euQy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 erG@8CG  
GWP;; x%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 X2ShxD|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7|=*z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JUBihw4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i^hgs`hvU  
最后的布局是: eO<:X|9T  
                Add Ya$JX(aUe  
              /   \ ZUE?19GA  
            Divide   5 ^'"sFEV7RN  
            /   \ WR;"^<i9  
          _1     3 LeY!A#j  
似乎一切都解决了?不。 zD8q(]: A  
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。 OW$? 6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 e*[M*u  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: t%jB[w&,os  
N"d*pi#h  
template < typename Right > 'W0?XaEk-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RJMrSz$  
Right & rt) const ?R2`RvQ  
  { ~4p@m>>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ba_T:;';0  
} ep]tio_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )2c[]d /a4  
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。 WgBV,{ C  
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。 ==d@0`  
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。 "],amJ  
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。 9p,<<5{  
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? v&CKtk!3{  
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: T?=[6  
F[ca4_lK  
template < class Action > cB5|% @$I  
class picker : public Action i Rwqt-WZ  
  { g2 dvs  
public : -#XNZy!//  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  imE5 $;  
  // all the operator overloaded XO |U4 #ya  
} ; r{~K8!=oU]  
"WKE% f  
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。 ^s'ozCk 0  
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: 0q%=Vs~@g  
XWo=?(iA  
template < typename Right > {ZK"K+;h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UH8)r  
  { ~O{sOl _<4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =d_@k[8<0  
} $ohg?B ;  
eZ~^Z8F[6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a ^+b(&;k  
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。 #N-NI+qX  
]# hT!VOd  
template < typename T >   struct picker_maker h[c HCVM:  
  { 5p&&EA/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G $u:1&   
} ; maANxSzi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,nO:Pxn|  
  { =Ewa}$-  
typedef picker < T > result; l\8 l.xP  
} ; r>lC(x\B  
],%}}UN  
下面总的结构就有了: Q}!U4!{i|p  
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。 -Kt36:|  
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。 +nKxSjqI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q"]C" ?  
至此链式操作完美实现。 )F;[  
5utMZ>%w_#  
Z@j$i\,`  
七. 问题3 =dbLA ,z9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9\W~5J<7  
45` Gv  
template < typename T1, typename T2 > 7`3he8@ze  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BaIh,iu  
  { X~RET[L2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tR#uDE\wR  
} i3 k ',8  
k07JMS?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !F{5"$  
* wN+Ak q  
template < typename T1, typename T2 > UP:+1Sp9  
struct result_2 $UlA_l29  
  { x@ bZ((w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RB'12^[  
} ; 2S^xqvh  
fU~>A-P  
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? 1'EMYQ  
这个差事就留给了holder自己。 n?@o:c5,r  
    1N< )lZl)  
d87pQ3e:&  
template < int Order > ^r=#HQGt  
class holder; /IVw}:G  
template <> fw^mjD  
class holder < 1 > j#%*@]>Tg  
  { g#=^U`y  
public : 0-Xpq,0  
template < typename T > aisX56Lc  
  struct result_1 ))63?_  
  { %@(6,^3%i  
  typedef T & result; $Vp&Vc8  
} ; hMw}[6m  
template < typename T1, typename T2 > nZQZ!Vfj  
  struct result_2 wP/rR D6  
  { &K k+RHM  
  typedef T1 & result; F!{N4X>%T  
} ; *n?6x!A  
template < typename T > _p{ag 1gP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'dj}- Rs  
  { J.":oD  
  return (T & )r;  6" 3!9JC  
} HkxFDU-K  
template < typename T1, typename T2 > ;,*U,eV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B!< {s'  
  { -'k<2"z  
  return (T1 & )r1; nngL,-v#F  
} L~ V 63K  
} ; DC*|tHl  
h bj^!0m  
template <> {NE;z<,*:  
class holder < 2 > /eR@&!D '  
  { W5:S+  
public : &nPv%P,e  
template < typename T > 4$.UVW\  
  struct result_1 ) !ZA.sx  
  { R|!4Y`  
  typedef T & result; w _eu@R:u@  
} ; CNcH)2Mk  
template < typename T1, typename T2 > 0e8)*2S  
  struct result_2 m{Q{ qJ5>  
  { 6?}8z q[  
  typedef T2 & result; 6@o_MtI  
} ; Jb$PlOQ  
template < typename T > OAw/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q*$x!q  
  { TQ@*eoJj  
  return (T & )r; lKIHBi  
} \ox:/-[c\<  
template < typename T1, typename T2 > C&Nd|c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a((5_8SX5  
  { 2T?t[;-  
  return (T2 & )r2; u[2R>=  
} (U/[i.r5Cj  
} ; {yVi/*;f^  
D (qT$#  
jy@}$g{  
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> >。 pSq\3Hp]Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `-ENKr]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lu-VBVwR  
4KybN  
return l(i, j) = r(i, j); f<|8NQ2y.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) drtQEc>qT  
H3OH  
  return ( int & )i; Kt}dTpVFr  
  return ( int & )j; pJ_Z[}d)c  
最后执行i = j; 4B]8Mp~\aL  
可见,参数被正确的选择了。 #C%<g:F8  
o/)\Q>IY  
m/Yi;>I(  
'zT/ x`V  
GUat~[lUrj  
八. 中期总结 |Z 3POD"9  
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: 8agd{bxU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^@X =v`C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N@)4H2_u \  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Hg(\EEe  
]iLfe&f  
Iob o5B  
@gX@mT"  
wK#UFOp  
uc7np]Z  
九. 简化 ,5r 2!d  
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。 D"1ciO8^I]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]]%C\Ryy}  
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: 0TA/ExJ-LT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nsgNIE{>gO  
  +-*/&|^等 Vp5qul%  
2. 返回引用。 s?%1/&.~  
  =,各种复合赋值等 YVW!u6W'[6  
3. 返回固定类型。 T/ S-}|fhQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,u]kZ]  
4. 原样返回。 J_P2%b=C  
  operator, 4TR:bQZs  
5. 返回解引用的类型。 6dq U4  
  operator*(单目) y'pG'"U]_  
6. 返回地址。 U?|s/U  
  operator&(单目) (Z`Y   
7. 下表访问返回类型。 N;[w`d'#  
  operator[] +}9%Duim  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yxA0#6so  
  operator<<和operator>> 5@ ZD'  
yDd&*;9%Qg  
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。 Pi*,&D>{7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b:%>T PT  
/h2`?~k+  
template < typename Left > O4$: xjs  
struct value_return u%*;gu"2  
  { 'inWV* P*g  
template < typename T > SKG_P)TnO  
  struct result_1 7%w4?Nv3I  
  {  m?B@VDZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?+Qbr$]  
} ; (x=NA )  
Mu:*(P/  
template < typename T1, typename T2 > #lVVSrF,-  
  struct result_2 OH=Ffy F,  
  { z5Nw+#m| i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D]oS R7h  
} ; 54 }s:[O  
} ; = )(;  
:EA,0 ,  
OB$A"XGAEV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tU)+q?Mw  
{n1o)MZ]R  
下面我们来剥离functor中的operator() ?=4J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *jW$AH  
2,_BO6 !d  
return l(t) op r(t) n!tCz<v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {h@R\bU  
return op l(t) Q6vkqu5!=  
return op l(t1, t2) 5Vvy:<.la  
return l(t) op ,:z@Ji  
return l(t1, t2) op y5R6/*;N.  
return l(t)[r(t)] hUl FP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g" M1HxlV  
yr;oq(&N  
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: /D~ ,X48+  
单目: return f(l(t), r(t)); +pjD{S~Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,g\.C+.S  
双目: return f(l(t)); ,%ajIs"Gi  
return f(l(t1, t2)); '-v~HwC+/T  
下面就是f的实现,以operator/为例 #4" \\  
fk",YtS*  
struct meta_divide 7`WK1_rR\  
  { ;2X1qw>  
template < typename T1, typename T2 > xSLN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wL%>  
  { zizrc.g/Yg  
  return t1 / t2; 0q62{p7  
} +5T0]!  
} ; 6xj&Qo  
>)VrbPRuA  
这个工作可以让宏来做: 2&Efqy8}DZ  
?^@;8m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 52%.^/  
template < typename T1, typename T2 > \ wPG3Ap8L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !J6k\$r  
以后可以直接用 Crey}A/N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4z$ eT  
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 b9\=NdyCY  
(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。。。) lR-4"/1|y  
8`*`4m  
r<b g->lX  
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 i@g6%V=  
lFRgyEPH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  kU#$  
class unary_op : public Rettype P|64wq{B8  
  { 5$O@+W!?@  
    Left l; u37+B  
public : ;xj^*b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 02=eE|Y@  
4l z9z>J.V  
template < typename T > 2 K` hH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g4~{#P^i  
      { :/1WJG:!  
      return FuncType::execute(l(t)); IXC: Q  
    } 7qnw.7p  
+i K.+B  
    template < typename T1, typename T2 > ,':?3| $c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O"{NHNG\oT  
      { pG|DT ?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1g|H8CA  
    } KWd]?e)  
} ; :K W   
&0N 3 p  
b)`<J @&{  
同样还可以申明一个binary_op $osDw1C  
i*F^;-q)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3tgct <"  
class binary_op : public Rettype tF=96u_X  
  { -o=qYkyLK  
    Left l; OvQG%D}P=  
Right r; 'jfI1 ]q  
public : a7M8sZ?"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iXXgPapz  
PY) 74sa  
template < typename T > .+ _x|?'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xe_c`%_  
      { %)]{*#N4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7MBz&wE^f  
    }  H'2pmwk  
$e0sa=/  
    template < typename T1, typename T2 > AC 3 ;i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =G*<WcR  
      { m}8c.OJ>K`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Thz&wH`W  
    } ,.DU)Wi?}  
} ; ]V}";cm;2  
l$z-'  
DQwbr\xy\  
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 S{&;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _W&.{ 7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d+z8^$z"  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^Z;5e@S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a^|mF# z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0urQA_JC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fF<~2MiKw  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4R}2H>VV%  
下面是修改过的unary_op z${DW@o3  
&(irri_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J4=~.&6  
class unary_op %~G)xK?W*  
  { Y+lZT4w  
Left l; _?mu2!X  
  V\4'Hd  
public : wR\%tumk  
Z+FJ cvYx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [N.4 i" Cd  
FzW7MW>\x  
template < typename T > 8)'OXR0/  
  struct result_1 1;S@XC>  
  { ;5dJ5_}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s}X2*o`,  
} ; 05$CIS>!  
z GA1  
template < typename T1, typename T2 > 8,=,'gFO  
  struct result_2 #sN]6  
  { #8rLB(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4Bs '5@  
} ; kp LDK81I  
tVFl`Xr   
template < typename T1, typename T2 > J?LetyDNr]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oyK'h9Wt1  
  { <U$x')W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <Y9e n!3\  
} GK~uoz:^O  
t#=W'HyW8  
template < typename T > |+f@w/+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F7x]BeTM  
  { /Rf:Z.L  
  return OpClass::execute(lt(t)); <0T|RhbY   
} 6 -N 442  
(gQP_Oa(  
} ; 4*P#3 B'@V  
2V:`':  
 l|j  
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 ACctyGd  
好啦,现在才真正完美了。 O,x[6P54P  
现在在picker里面就可以这么添加了: e?,n>  
58V`I5_  
template < typename Right > <Y:{>=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Nu/wjx$b  
  { B/0Xqyu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =+DfIO  
} #p*D.We  
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。 DS%~'S  
n 9PYZxy  
0*]n#+=  
l|9' M'a  
Je5}Z.3m  
十. bind u5;;s@{Ye4  
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。 k#liYw I  
先来分析一下一段例子 O`K2mt\%  
Gh>&+UA'$1  
z{`K_s%5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JuQwZ]3ed  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _wH>h$E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VkdGGY  
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。 Vdd HK  
我们来写个简单的。 d<K2 \:P{}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r2yJ{j&s  
对于函数对象类的版本: ( RO-~-  
70Jx[3vr  
template < typename Func > <-;/,uu  
struct functor_trait \Kr8k`f  
  { `,QcOkvbC  
typedef typename Func::result_type result_type; _t&` T  
} ; %e^GfZ  
对于无参数函数的版本: =gNPS 0H  
n&OM~Vs  
template < typename Ret > '.EO+1{a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > % b fe_k(  
  { ;`Nh@*_  
typedef Ret result_type; h?[|1.lJx(  
} ; 5(>SFxz"t  
对于单参数函数的版本: ~(nc<M[  
76H>ST@G|  
template < typename Ret, typename V1 > >Q $ph=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dq,j?~ _}  
  { Yw] 7@  
typedef Ret result_type; v{d$DZUs  
} ; Ps!umV  
对于双参数函数的版本: TZ&X0x8  
6_,JW{#"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0civXZgj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y<L35 ?  
  { L4,b ThSG  
typedef Ret result_type; HS[($  
} ; Q2/65$ nW  
等等。。。 !iO2yp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $Nd,6w*`  
?iZ2sRWR6  
template < typename Func > mG"xo^1_H  
struct func_return %UAF~2]g  
  { m _cRK}>  
template < typename T > 28k=@k^q  
  struct result_1 CP~mKmMV  
  { &&nbdu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 km^S9  
} ; 2n)?)w]!M  
p^CTHk_|  
template < typename T1, typename T2 > #x;,RPw5  
  struct result_2 C];P yQS  
  { wBcoh~ (y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q3AqU?f  
} ; SE'!j]6jI  
} ; Z\?2"4H  
\ ?pyax8  
tI1OmhNN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D"J',YN$  
 g5 T  
template < typename Func, typename aPicker > 0z'GN#mT5  
class binder_1 S=(<m%f  
  { Y=p!xr>  
Func fn; N0H=;CIQ  
aPicker pk; V"m S$MN  
public : &\1n=y  
Jy5sZ }t[  
template < typename T > u<Y#J,p`e  
  struct result_1 CHsg2S  
  { >!6|yk`GJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U@M3.[jw  
} ; Hs*["zFc  
`J1HQ!Z  
template < typename T1, typename T2 > E7t;p)x  
  struct result_2 7i*eKC`ZqK  
  { d{"-iw)t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]I[~0PCSX  
} ; } vmRm*8z  
|RFBhB/u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} odCt6Du  
MfP)Pk5  
template < typename T > z@yTkH_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PVsKI<  
  { #,%7tXOLR  
  return fn(pk(t)); R|C 2O[r}  
} l-Z( ]  
template < typename T1, typename T2 > ikW[lefTq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t N{S;)q#X  
  { Gq^vto  
  return fn(pk(t1, t2)); N ~{N Nf Y  
} lG}#K^q  
} ; H/c (m|KK  
]3rVULU"K-  
Iko]c_W0  
一目了然不是么? VG);om7`PD  
最后实现bind |5bLV^mv]i  
GC{M"q|_  
D7;9D*o\  
template < typename Func, typename aPicker > $@D a|d4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g1s%x=7/  
  { Ho>Np&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r-<O'^C  
} dE7S[O  
^U }k   
2个以上参数的bind可以同理实现。 t:2v`uk  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u= NLR\  
;f[lq^eV  
十一. phoenix E5w;75,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9af.t  
<Dd>- K  
for_each(v.begin(), v.end(), %{@Q7  
( 98>GHl'lM  
do_ T$I_nxh[)L  
[ Mfj82rHg  
  cout << _1 <<   " , " ,%M[$S'  
] A*EOn1hN  
.while_( -- _1), Rff F:,b  
cout << var( " \n " ) FTf#"'O  
) v $Iw?y  
); ''y.4dvX  
u^1#9bAW8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KJA :;   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v1 .3gzR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g8W,Xq+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DxJ;C09xNa  
]:P7}Kpb  
nlwqSXw  
template < typename Cond, typename Actor > xu2 KEwgb  
class do_while S/nPK,^d2  
  { qCV<-o  
Cond cd; X@rA2);6  
Actor act; j/FLEsU!R  
public : ={qcDgn~C  
template < typename T > eU[g@Pq:Y  
  struct result_1 o*S_"  
  { \^x{NV@v42  
  typedef int result_type; xN1P#  
} ; O G`8::S  
Q&} 0owe  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9iA rBL"  
K^Awf6%  
template < typename T > 0l!#u`cCI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cn{Hk)6  
  { J ^'El^F  
  do Zxa.x?:?n  
    { t`Kbm''d[  
  act(t); 6b2UPI7m~  
  } szI7 I$Qb  
  while (cd(t)); M/zO|-j&  
  return   0 ; ,_2-Op  
}  {>]\<  
} ; T] zEcx+e  
%FO{:@CH  
OtG\Uw8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rE3dHJN;  
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。 {&  o^p!  
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。 t" .Ytz>  
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。 BVQy@:K/  
下面就是产生这个functor的类: D(!^$9e9b  
p4`1^}f&Ie  
G]^[i6PQs  
template < typename Actor > w!.@64-  
class do_while_actor yvAO"43  
  { [q <'ty  
Actor act; kv+%  
public : sV\_DP/l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C]`uC^6g  
*l2`- gbE  
template < typename Cond > c8l>OS5i3_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j4.wd RK  
} ; +iVEA(0&$  
p"g|]@m  
,eXtY}E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h>N}M}8  
最后,是那个do_ GG} %  
wPA^nZ^}9c  
__=H"UhWv  
class do_while_invoker 79\ wjR!T  
  { _P>YG<*"kQ  
public : #[93$)Gd!  
template < typename Actor > nbi7r cT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )!T~l(g  
  { ex3Qbr  
  return do_while_actor < Actor > (act); *ByHTd  
} *rxr:y#Ve  
} do_; 5/meH[R\M  
HA6tGZP*L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !"<[&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LP<A q  
最后来说说怎么处理break和continue _plK(g-1J%  
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。 -dntV=  
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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