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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TD0 B%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KZE,bi: ~  
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, ^yp{32  
oG\Vxg*  
6 H$FhJF  
8nV+e~-w  
  class filler a1lh-2x X  
  { A;M'LM-M  
public : CD~.z7,LC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }Sv:`9=  
} ; a`>B Ly5o  
~f98#43  
8l`*]1.W<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #"~<HG}bR/  
Fx.=#bVX7  
+mn[5Y}:  
UaeXY+O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NBGH_6DROw  
{P_.~0pc*  
)SGq[B6@I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xy;;zOh`  
'H;*W|:-]  
=Xr.'(U  
x.$FNt(9  
二. 战前分析 s$j,9uRr  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tR$NRMZ.  
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 YT,{E,U;  
wibNQ`4k  
Q=$2c[Uk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =I_'.b  
  /* --------------------------------------------- */ &};zvo~P.  
vector < int *> vp( 10 ); eaU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5{,<j\#L  
/* --------------------------------------------- */ H Pz+Dm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z% UP6%  
/* --------------------------------------------- */ [nq@mc~<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Eu3E-K@y  
  /* --------------------------------------------- */ ~k5W@`"W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $6IJ P\  
/* --------------------------------------------- */ Q"#J6@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %WS+(0*1  
A04U /;  
_+MJ%'>S  
{)<v&'*c~  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y'X%Aw;`  
1._1, _2是什么? E]r?{t`]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Fsg*FH7J  
2._1 = 1是在做什么? qH_Dc=~la  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R4d=S4 i  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Z;"vW!%d  
veECfR;  
9>#6*/Oa7  
三. 动工 [Ch.cE_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A3*!"3nU  
2X&qE}%k S  
hi[pVk~B)  
j] [,J49L  
template < typename T > aw>#P   
class assignment % & bY]w  
  { <gBA1oRz  
T value; BJ(M2|VH  
public : `M6)f?|$.  
assignment( const T & v) : value(v) {} g9F?z2^  
template < typename T2 > RD&PDXT4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5F"jk d+  
} ; P!k{u^$L  
kcx Ad   
fF kj+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2J;g{95z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FN73+-:n:j  
$ME)#(  
/a o5FL  
:BT q!>s  
  class holder { (}By/_  
  { m l$o5&sN  
public : ?bu>r=oIO]  
template < typename T > vfo~27T{(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?z u8)U  
  { KK &?gTa  
  return assignment < T > (t); LreP4dRe  
} sx<%2  
} ; 4X|zmr:A  
igAtRX%Qx  
uW3!Yg@  
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: hR|MEn6KC  
#3d(M  
  static holder _1; wlmRe`R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8Q+36!  
5/z/>D;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xn\jO>[Ef  
而不用手动写一个函数对象。 0qT%!ku&  
wec)Ctj+  
Z EO WO  
2GStN74Xr  
四. 问题分析 4xJQ!>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。 =mmWl9'mJ  
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。 >@AB<$ A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xn|(9#1o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M& CqSd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <b<j=_3  
A. w:h;7  
五. 问题1:一致性 >&#)Tqt!?  
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?| 4nz35BLr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y18Y:)DkL  
&G$Ucc `  
struct holder KCDE{za  
  { P L+sR3bR  
  // 1g~R/*Jo  
  template < typename T > j 1HW._G  
T &   operator ()( const T & r) const /|#fejPh  
  { W|(1Y D  
  return (T & )r; kz7(Z'pw  
} Fea(zJ_  
} ; /JU.?M35  
IdxzE_@  
这样的话assignment也必须相应改动: w)jISu;RG  
G<;*SYAb  
template < typename Left, typename Right > S>; 5[l 4  
class assignment 9 JK Ew  
  { HLHz2-lI  
Left l; x3eZ^8^1}  
Right r; f'3$9x  
public : :T(|&F[(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gbagi+8s`%  
template < typename T2 > dcWD(-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jm r"D>  
} ; Q.c\/&  
m9}P9 ?  
同时,holder的operator=也需要改动: w.-!UD9/.x  
*G 9V'9  
template < typename T > k+l b@!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9k[9P;"F:  
  { 8qu6.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n@[O|?S  
} %GIr&V4|  
MR.'t9m2L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2T[9f;jM'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ps DetP  
Xm2z}X(%  
return l(rhs) = r; S?BG_J6A7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4|#WFLo@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >~+ELVB&  
{P#|zp4C{  
template < typename Tp > &Z|P2dI  
class constant_t VTHH&$ZNq  
  { wJY'  
  const Tp t; n>U5R_T  
public : 2jCfT>`3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KdbHyg<4  
template < typename T > H~z`]5CN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PRE|+=w$  
  { 6Sn.I1Wy  
  return t; QUQ'3  
} 0}dpK $.  
} ; Tc3yS(aq  
liz~7RY4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WvZ8/T'x  
下面就可以修改holder的operator=了 }|5Pr(I  
0%I=d  
template < typename T > @>H75  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,U dVNA  
  { 4x[S\,20  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y% 5eZ=z  
} ZO$%[ftb  
jsi!fx2Rm  
同时也要修改assignment的operator() R]*K:~DM  
SGlNKA},A  
template < typename T2 > qK&d]6H R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3>VL}Ui}  
现在代码看起来就很一致了。 BsYa3d=}  
@cB$iP=Z4  
六. 问题2:链式操作 ~z;FP$U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O463I.XAP  
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。 -v|qZ'  
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。 zjoq6  
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。 e6RPIg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C8i^P}y  
G+\GaY[  
template < typename T > 0'?L#K  
struct result_1 UN<]N76!  
  { Gjo`&#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u!qP  
} ; h>OfOx/{q9  
85xR2<:  
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: f^XOUh  
{%6`!WW[  
template < typename T > Ck7uJI<x  
struct   ref pBA7,z"`mP  
  { 3WIk  
typedef T & reference; O/(xj2~$ J  
} ; vTw>JNVI  
template < typename T > GYUn6P  
struct   ref < T &> p,i[W.dy.'  
  { jPW#(3hoE  
typedef T & reference; y;@:ulv[  
} ; "o}+Ciul  
=P #]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Aj+F |l  
1 Nd2{(  
template < typename T > 7g}w+p>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gQ1;],_  
  { t" Z6[XG  
  return l(t) = r(t); _MX>#!l  
} .];=Pu^  
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。 (n9g kO&8"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `~CQU  
HJYScwjQ;`  
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 ]1pIj i[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3fQuoQuD"}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Dy8r 9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cY.bO/&l  
最后的布局是: ><HE;cVg?  
                Add l}sjD[2  
              /   \ K1!j fp  
            Divide   5 ax5<#3__  
            /   \ ur7q [n  
          _1     3 ut/=R !(K  
似乎一切都解决了?不。 =D#bb <o  
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。 :$BCRQ  
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。 A#'8X w|  
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: G<rHkt@[  
#d2.\X}A"3  
template < typename Right > 2JcjZn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *w0%d1  
Right & rt) const Jcm&RI"{  
  { JQHvz9Yg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tc{s B\&-  
} !6Mo]xh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O2dW6bt  
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。 )*x6 FfTUd  
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。 u-G+ j)  
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。 bTs?!~q  
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。 yT9@!]^L  
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? 5>N2:9We  
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: D#JL!A%O  
>{J(>B\  
template < class Action > :mn>0jK,N  
class picker : public Action Cg?&wj<  
  { d;9FB[MmOJ  
public : ls:w8 &`*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~d*(=G  
  // all the operator overloaded p/@smke  
} ; 74k dsgQf  
p\aaJ  
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。 o;<Xo&  
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: mg.kr:  
DG ;_Vg  
template < typename Right > q0r>2c-d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :~N-.#  
  { ly_HWuFJ3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3H6lBF  
} Bj-: #P@  
_k ~KZ;l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l &5QZI0I  
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。 1--C~IjJ+  
A='N=^Pm  
template < typename T >   struct picker_maker fbKkq.w  
  { KP5C} ZK+s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?8Z0Gqt74  
} ; .-oxb,/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?FF4zI~  
  { kw %};;  
typedef picker < T > result; "PTZ%7YH}  
} ; .NC:;@y  
x&Kh>PVh\  
下面总的结构就有了: p &"`RS #Z  
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。 W~9tKT4  
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。 qjdMqoOCjl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v~V!ayn)wQ  
至此链式操作完美实现。 [)zP6\I  
A5R<p+t6  
xQXXC|T  
七. 问题3 8hJ%JEzga  
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。 RA'M8:$  
$jI3VB  
template < typename T1, typename T2 > >$7v ;Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f"SD/]q-  
  { m\r@@!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ![_*(8v}S  
} :^WKT  
BB*f4z$Y%  
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: ~8P!XAU56%  
z(Pe,zES  
template < typename T1, typename T2 > .e=:RkI,  
struct result_2 ADP%QTdqFJ  
  { Et/\xL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @As[k2  
} ; c[4i9I3v  
`e|0g"oP  
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? <vh/4  
这个差事就留给了holder自己。 kJzoFFWo$  
    6qoyiT%P&  
e2t-4} ww  
template < int Order > QaS7z#/?.  
class holder; h WtVWVNL  
template <> 2ZMb<b4H  
class holder < 1 > e .2ib?8  
  { {kCw+eXn?  
public : p~^D\jR.  
template < typename T > 'H&2HXw&2  
  struct result_1 XJ` ]ga  
  { o(LFh[  
  typedef T & result; %gyLCTw  
} ; {/(D$"j(S  
template < typename T1, typename T2 > 7- ] as$  
  struct result_2 bg&zo;Ck8T  
  { ;/fF,L{c  
  typedef T1 & result; X>(TrdK_9"  
} ; ~yfNxH~k  
template < typename T > n}_JB>i~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?Exv|e  
  { B~JwHwIhA  
  return (T & )r; qx8fRIK%  
} o+QE8H43  
template < typename T1, typename T2 > f]|ysf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w' OXlR  
  { I^UC&5dC  
  return (T1 & )r1; ^~@U]  
} g-H N  
} ; P+PR<ZoI{f  
x:>wUhzZ  
template <> E^lvbLh'  
class holder < 2 > Wm"4Ae:B  
  { + SFVv_n  
public : I)cFG{~L  
template < typename T > Hh-+/sO~"  
  struct result_1 %?uc><&?e  
  { ;WM"cJo9  
  typedef T & result; Y/ >&0wj)d  
} ; X4AyX.p  
template < typename T1, typename T2 > ZP *q4:  
  struct result_2 sCis4gX.]  
  { )5%'.P>  
  typedef T2 & result; 'EF9Zt8  
} ; 5b/|!{  
template < typename T > lB4GU y$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TRQF^P3o  
  { 0]=i}wL 8  
  return (T & )r; =aA+~/~8%  
} =aj/,Q]  
template < typename T1, typename T2 > KgOqbSJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -/cZeQDPb  
  { s3O} 6  
  return (T2 & )r2; &nkW1Ner9  
} {u\Mj  
} ; WObvbaK  
Vf'd*-_!Q<  
Bck7\  
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> >。 m~Bl*`~M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }L3oR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]Nl=wZ#`  
2viM)+  
return l(i, j) = r(i, j); mc_ch$r!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n\5RAIg  
r77PQQD T  
  return ( int & )i; 'u_t<F ]b  
  return ( int & )j; Ikiib WQL+  
最后执行i = j; /.i.TQ]  
可见,参数被正确的选择了。 ?-^m`  
J6%AH?Mt  
{%{ `l-  
@t`Xq1  
gk+h8 LZ  
八. 中期总结 }!/$M\w  
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: k.^co I5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BV(8y.H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J-) XQDD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \XM^oE#G  
ZAUQJS 91E  
92d6U2T4&  
4Hn`'+b  
no] z1D  
8 <7GdCME  
九. 简化 ,^WJm?R  
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。 IWveW8qJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4*mS y  
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: C,NxE5?h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2aB^WY'tC  
  +-*/&|^等 z=_Ef3`M  
2. 返回引用。 }kK[S|XVO  
  =,各种复合赋值等 )+"'oY$]}  
3. 返回固定类型。 T4 N~(Fi)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s^|.Zr;,>  
4. 原样返回。 _uKZMl  
  operator, /K{9OT@>  
5. 返回解引用的类型。 M=*bh5t%]  
  operator*(单目) {^rs#, W  
6. 返回地址。 ofMY,~w  
  operator&(单目) bY2 C]r(n  
7. 下表访问返回类型。 RUUk f({(  
  operator[] @81Vc<dJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LIVU^Os.  
  operator<<和operator>> ^/ =#UQ*k  
nG, U>)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 E)-r+ <l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ev2HGU[  
}^*F59>H  
template < typename Left > )VK }m9Ae  
struct value_return zT|)uP*  
  { q@~L&{  
template < typename T > 1 s*.A6EP"  
  struct result_1 l|+BC  
  { jWO/ xX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j0GMTri3  
} ; y}K\%;`[a  
T<joR R  
template < typename T1, typename T2 > CBKkBuKuk  
  struct result_2 0\~Z5k`IT  
  { q )lnS )  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FvuGup`w  
} ; 4E[!,zvl  
} ; LrV{j?2@  
mNAY%Wn6k  
9 ASb>A2~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #4h+j%y[H  
p|/j4@-h  
下面我们来剥离functor中的operator() NHgjRP z"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n*'<uKpM  
Grz 3{U  
return l(t) op r(t) 0Hw-59MK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xf>z@)e  
return op l(t) |nk3^;Yf  
return op l(t1, t2) l\!-2 T6Y  
return l(t) op 5ZPzPUa8~  
return l(t1, t2) op Q2%QLM:.,  
return l(t)[r(t)] O:/y Ac`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0l#)fJo  
RF!1oZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :9Y$'+ <&H  
单目: return f(l(t), r(t)); %_aMl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w$5A|%Y+V}  
双目: return f(l(t)); R,!Q Zxmg  
return f(l(t1, t2)); daAyx-  
下面就是f的实现,以operator/为例 TfZ6F8|B  
MZSxQ8  
struct meta_divide JH]K/sC>  
  { |m?vVLq  
template < typename T1, typename T2 > 2~p[7?sp'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }5O>EXE0R  
  { hc$@J}`  
  return t1 / t2; ~Z lC '  
} '7B"(dA&C  
} ; RQvVR  
&?p:3%;Dr  
这个工作可以让宏来做: |"$uRV=qm  
0-3rQ~u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )W&>[B  
template < typename T1, typename T2 > \ Qc{RaMwD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; + f;CyMEp  
以后可以直接用 Q1&P@Io$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +>g`m)?p  
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 =KX<_;E  
(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。。。) nxap\Lf  
$ Cjk  
3Gr&p6  
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 D 0]a\,aZ  
g#K'6VK{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D~&Mwsi  
class unary_op : public Rettype iY/KSX^~O  
  { o8FXqTUcs4  
    Left l; q cA`)j  
public : qturd7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qq0?e0H  
Y &r]lD  
template < typename T > h#Ce_,o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cw,D{  
      { h:Ndzp{  
      return FuncType::execute(l(t)); ;<G<1+  
    } ;+I4&VieK  
vV`|!5x  
    template < typename T1, typename T2 > C;\VO)]t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y5!b)vke  
      { cf[vf!vi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r<L#q)]  
    } 22KI]$D#f  
} ; ?Zyok]s  
gw3NS8 A+  
Yi rC*  
同样还可以申明一个binary_op eE/%6g  
+ydm,aKk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WA.\*Nqze  
class binary_op : public Rettype kJ: 2;t=  
  { ZAg;q#z j  
    Left l; 3On JWuVfZ  
Right r; ke.7Zp2.R  
public : GZ0aOpUWVq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WY)^1Gb$ux  
s"0b%0?A  
template < typename T > .)8   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h[ 6hM^n  
      { A@$fb}CF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iTNqWU-o  
    } ?:|YGLaB  
U?U(;nSR\A  
    template < typename T1, typename T2 > jgvh[@uB?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :?r*p>0$  
      { (@ea|Fd#4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g^o_\ hp  
    } `.k5v7!o  
} ; o|2 87S|$  
+ >sci  
VvgN3e[  
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 2%]hYr;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 coB6 rW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x|apQ6  
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。 5(}H ?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d7bjbJwu  
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。。。 = ?N^>zie  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D$_8rHc\A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &R\XUxI  
下面是修改过的unary_op "zZ&n3=@  
dV$!JTsd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x9`ZO< L$  
class unary_op 2uo8jF.h  
  { YbvX$/zGu  
Left l; 5|WOBOh>`&  
  owMuT^x?  
public : /;UTC)cJ  
P6OM)>C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <J#R3{  
gv` h-b  
template < typename T > ^~I @ spR4  
  struct result_1 1XnBK$`  
  { S_!R^^ySG9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s}b*5@8|tA  
} ; 4ROWz  
(/q}mB  
template < typename T1, typename T2 > t+}uIp42<  
  struct result_2 aVK()1v]  
  { [>uwk``_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gO{W#%  
} ; "X?LAo  
!\w\ ]7 ls  
template < typename T1, typename T2 > @dhH;gt.I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H5 q:z=A  
  { Nzc>)2% N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 59qnEIi  
} 7jZrU|:yu(  
)% |r>{  
template < typename T > &kq7gCd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j[T%'%  
  { er\:U0fr#@  
  return OpClass::execute(lt(t)); bVmvjY4  
} fbL!=]A*3  
Y_shy6" KH  
} ; }I<N^j=/pO  
H5^Y->  
)O-sWh4  
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 F0: &>'}  
好啦,现在才真正完美了。 bG1 ofsU  
现在在picker里面就可以这么添加了: d:$G|<uA  
zuj;T,R;  
template < typename Right > I! ITM<Z$l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &.*T\3UO  
  { 'h:!m/1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~g96o81V  
} E#~2wqK  
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。 p d%LL?O  
D;yd{]<  
R]fYe#!"  
Dpp@*xX>  
@>9A$w$H|a  
十. bind v*gLNB,ZH  
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。 H.;yLL=  
先来分析一下一段例子 c( 8W8R  
n=SzF(S[M  
:6sGX p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'XME?H:q a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z7$}#)Z7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g BH?l/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <e^6.!;W  
我们来写个简单的。 o[H\{a>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |<2JQ[]  
对于函数对象类的版本: iqlVlm>E  
IM|Se4;x  
template < typename Func > @%keTTZ  
struct functor_trait K;kLQ2)  
  { \Qb>:  
typedef typename Func::result_type result_type; s2%0#6c'c  
} ; n+S&!PB  
对于无参数函数的版本: %`N&ti  
j?d!}v  
template < typename Ret > c8!j6\dC*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )m>6hk  
  { Wpa$B )xg  
typedef Ret result_type; EsNk<Ra  
} ; 5D >BV *"  
对于单参数函数的版本: @<%oIE~]F  
3Y=,r!F.h  
template < typename Ret, typename V1 > (#lm#?<)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )<tzm'Rc  
  { 8:BQHYeJK  
typedef Ret result_type; oO}>i0ax*  
} ; X$ejy/+.  
对于双参数函数的版本: s:G [Em1  
gx&\Kw6HM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N_*u5mfQX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q 8tP29  
  { {!>E9Px  
typedef Ret result_type; =54Vs8.  
} ; )OS>9 kFH  
等等。。。 .Lp Nm'=R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e*6U |+kJ  
+KYxw^k}"7  
template < typename Func > Udg & eEF  
struct func_return YGi/]^Nba  
  { Rqt[D @;m  
template < typename T > y`T--v3mI  
  struct result_1 Y|Nfwqz  
  { [k}dES#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ktdz@f  
} ; /"g[Ay  
4/ 0/#G#j  
template < typename T1, typename T2 > +YkmLD  
  struct result_2 QGu7D #%|  
  { n^3NA| A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; | 3hT{  
} ; $a)J CErN  
} ; hG< a  
(bM)Nd  
IH*U!_ `  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y_;]=hEL  
m7weR>aS4  
template < typename Func, typename aPicker > A)~ /~  
class binder_1 0#2T0zk  
  { xop-f#U*  
Func fn; BvNl?A@]A  
aPicker pk; v[p/c.p?i  
public : z|taa;iM  
M^!C?(Hx^x  
template < typename T > d)pz  
  struct result_1 &zaW"uy3T  
  { o9DYr[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "Yc^Nc  
} ; L5i#Kh_  
!- Cs?  
template < typename T1, typename T2 > 8T!fGzHx  
  struct result_2 }D&"z8mP  
  { p =#'B*'w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j=!(F`/  
} ; Po2_ 0uX  
v3=&{}+j.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^\Ue7,H-  
3Qm t]q  
template < typename T > 35-DnTv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?[a7l:3-[  
  { |>jqH @\P  
  return fn(pk(t)); RPofa+  
} 4O5n6~24  
template < typename T1, typename T2 > \#IJ=+z   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d&$.jk8 2  
  { Q6e'0EIKC  
  return fn(pk(t1, t2)); (25^r  
} -&f]X u  
} ; EU&6 Tg  
]x5(bnW x  
GgZEg ?@  
一目了然不是么? >b/k|?xP  
最后实现bind `2Z4#$.  
uM}dZp 1  
J,(U<%n  
template < typename Func, typename aPicker > P22y5z~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) DKaG?Y,*p  
  { w[J (E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6qmo ZAg  
} E#&c]9QM75  
4F1.D9u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r P<d[u  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3thG*^C5  
P^uP$D  
十一. phoenix c)n0D=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6@,'m  
Q T0IW(A  
for_each(v.begin(), v.end(), 6cgpg+-a  
( )\:lYI}Wpm  
do_ 2s]]!{Z#  
[ f0HV*%8  
  cout << _1 <<   " , " 3f7t%  
] }tl8(kjm  
.while_( -- _1), K2cpf  
cout << var( " \n " ) KNUMz4  
) gpO_0U4lQ]  
); ,_TH@0{   
s$+: F$Y0  
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: NL>[8#  
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 yC&b-y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 US*<I2ZLh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GFy0R"&d[  
T[8"u<O96  
\V!X& a  
template < typename Cond, typename Actor > MU^xu&MB  
class do_while S9F]!m^i  
  { )Zu Q;p  
Cond cd; #4|i@0n}D  
Actor act; $.x?in|_  
public : PL$(/Z  
template < typename T > !m/Dd0  
  struct result_1 v2W"+QS}u  
  { Ej{eq^n  
  typedef int result_type; ^r?sgJ  
} ; ]Pg?(lr6)  
,~=z_G`R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9< 0$mE^:  
l#5k8+s  
template < typename T > VES4x%r=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :b3l J-dB  
  { uq#h\p|  
  do bCac .x#jo  
    { vY+_tpuEH  
  act(t); QVZ6;/  
  } 5k7(!  
  while (cd(t));   xhVq  
  return   0 ; JQvQm|\nc  
} NXG}0`QVT  
} ; OrKT~JQVC&  
6jy n,GU  
j}x O34  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e>i8=U` ;  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {1-CfQ0 8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =QxE-)v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +h\W~muR  
下面就是产生这个functor的类: +ouy]b0`t  
~"4vd 3  
z6>ZV6(d2^  
template < typename Actor > #t9=qR~"  
class do_while_actor rc{[\1 -N  
  { jP7+s.j>  
Actor act; %imBGh  
public : S|5lx7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HDae_.  
.WPR}v,.Z  
template < typename Cond > ]&tr\-3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xYkgNXGs5  
} ; vS,G<V3B  
v %PWr5]  
^zluO   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N=?kEX O  
最后,是那个do_ i!+3uHWu`)  
" ih>T^|  
!6 fpMo  
class do_while_invoker =D"63fP1  
  { )V =K#MCK  
public : *U^\Mwp  
template < typename Actor > "GC]E8&>H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PAWr1]DI  
  { )GT?Wd  
  return do_while_actor < Actor > (act); *t-A6)2  
} +>9^])K|  
} do_; -~GJ; Uw  
%K f . F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hn'2'Vu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hm} :Me$[)  
最后来说说怎么处理break和continue 2BU)qv-  
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。 M$hw(fC|m1  
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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