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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3WHj|ENW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )*}2L_5]  
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, Oe:+%p  
3MPmLV#f  
k)U9 %Pr  
V^sZXdDNL  
  class filler e`27 ?  
  { qb'4x){  
public : h mC. 5mY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C2OBgM+  
} ; %{?EfULg  
X0wvOs:  
<$7HX/P  
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: ,l+lokD-#  
b*i_'k}*<g  
f*)8bZDD  
>r J9^rS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l6] :Zcd0  
l.[S.@\=.  
SM;UNIRVE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wK>a&`<  
us%dw&   
2l^hnog|  
VJviX[V?4  
二. 战前分析 0' j/ 9vm  
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。 m?G@#[ l  
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 #29m <f_n  
_ `5?/\7  
$2I^ ;5r[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4BF \- lq~  
  /* --------------------------------------------- */ &m<:&h& b  
vector < int *> vp( 10 ); ]@LeyT'cY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }ADdKK-  
/* --------------------------------------------- */ .nh }f}j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *L7&P46  
/* --------------------------------------------- */ onqfmQ,3E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); as%@dUK?  
  /* --------------------------------------------- */ 1fajTT?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %{"v^4  
/* --------------------------------------------- */ \zOo[/-<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~gZ"8frl  
K{DsGf ,  
Cb:}AQ=  
'y_<O|-  
看了之后,我们可以思考一些问题: s9^r[l@W0U  
1._1, _2是什么? Ix~_.&  
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。 SWwL.-+E]  
2._1 = 1是在做什么? 9vX~gh{]~  
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。 1j4tR#L  
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。 re}_+sv U  
SlK 6KnX  
EGJ d:>k  
三. 动工 f0!i<9<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b&]_5 GGc  
[ {@0/5i  
)c432).Z  
9W5~I9%  
template < typename T > 5=cS5q@  
class assignment L F<{/c9,  
  { aUZh_<@  
T value; SrVo0$5)  
public : =*2_B~`  
assignment( const T & v) : value(v) {} * z85 2@  
template < typename T2 > ^W8kt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zH)M,+P  
} ; vU(uu:U9  
nev@ykP6  
o,(]w kF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cl,\N\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =o_Ua^mr  
;YGCsLT<xt  
RV@'$`Q  
,76xa%k(U|  
  class holder L'A9TW2  
  { -2DvKW$  
public : +wPXDN#R  
template < typename T > cpLlkR O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JJE?!Yvc  
  { <A~a|A-QFR  
  return assignment < T > (t); r3OR7f[  
} A  [c1E[  
} ; YmwUl>@{  
}.DE521u  
T5<851rH  
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: ue8"_N  
qz_'v{uAj  
  static holder _1; _dQg5CmlG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \5 S^~(iL  
),!1B%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nv[MU@Tv  
而不用手动写一个函数对象。 L|hoA9/]  
%:S4OT8]  
?:woUTyCv  
84U?\f@u  
四. 问题分析 a*kvU"]  
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。 `AcUxnO  
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。 n5qg6(Tl]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XK+" x!   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Vd&&GI(:?^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z~S%|{&Br  
 WPu-P  
五. 问题1:一致性 yw@kh^L  
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?| Q# Yba  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 * a ?qV  
&2P=74\=  
struct holder s;!_'1pi@  
  { OL%KAEnD  
  // ,%=SO 82W  
  template < typename T > (,`R>Dk  
T &   operator ()( const T & r) const d8!yV~Ka  
  { y&&%%3  
  return (T & )r; gfr+`4H>v  
} (/ qOY  
} ; x$L(!ZDh  
(&osR|/Tq  
这样的话assignment也必须相应改动: jL6ZHEi#d7  
_TbQjE&6  
template < typename Left, typename Right > >}7Ml  
class assignment 'qy LQ:6  
  { o'?[6B>oj  
Left l; G(;hJ'LT  
Right r; `uh+d  
public : , RKl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E;MelK<8(  
template < typename T2 > })F.Tjf*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f`W)Z$fN5  
} ; ) Vf!U"  
G4;5$YGG  
同时,holder的operator=也需要改动: Abc%VRsT  
*}h#'+  
template < typename T > -_?U/k(Hi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $*')Sma  
  { I6e[K(7NY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b2r]>*Vc  
} zB68%  
)q|a Sd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 VFI\2n`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^:cc3wt'3[  
I<+i87=  
return l(rhs) = r; EA``G8Vn>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +bDBc?HZ{$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8\VP)<<  
{9Ug9e{ ~  
template < typename Tp > Z#NEa.]  
class constant_t sS{!z@\Lf  
  { M 8NWQ^Y  
  const Tp t; 4.e0k<]N`  
public : %y|L'C,ge"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MLT ^7'y  
template < typename T > UP .4#1I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X#Sgf|$  
  { 0&$,?CL?  
  return t;  MU>6s`6O  
} E=# O|[=  
} ; dRL*TT0NW  
k-!Jww  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zI.%b7wq  
下面就可以修改holder的operator=了 BqtUL_jm  
 P y!$r  
template < typename T > f`K[oCfu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5HC5   
  { s+<`iH9Hm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xOt {Vsv  
} %'w?fqk  
@L,4JPk  
同时也要修改assignment的operator() ty\F~]Oo  
.%G>z"Xx  
template < typename T2 > S;K5JBX0#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ua!43Bp  
现在代码看起来就很一致了。 $W;f9k@C!  
jB"IJ$cD  
六. 问题2:链式操作 %7hf6Xo=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,<s/K  
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。 ( yK@(euG  
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。 -P:o ^_)g  
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。 XGb*LY+Db6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {!&^VXZIT  
+5x{|!Pn  
template < typename T > z'01V8e  
struct result_1 Y !%2vOt  
  { :|%1i>O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8J)Kn4jq  
} ; ZJ8"5RW  
}eAV8LU  
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: ><xJQeW  
eb>jT:  
template < typename T > lOy1vw'  
struct   ref <nU8.?\?~  
  { =p2: qSV  
typedef T & reference; 1]a\uq}  
} ; 1t/mq?z:  
template < typename T > 43,baeG  
struct   ref < T &> ] ^53Qbrv  
  { tGJJ|mle>  
typedef T & reference; |OiM(E(  
} ; / ?'FSWDU  
BG8`B'i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &3$FkU^F6  
|Ae7wXOs  
template < typename T > m.68ctaa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *]:J@KGf  
  { ;(@' +"  
  return l(t) = r(t); az[#q  
} >rXDLj-e  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7.kgQ"?&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HX{K5+  
N u3B02D*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 l5nm.i<M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vA2>&YDFX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q 7-ZPX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T3NH8nH9"z  
最后的布局是: lhX4 MB"  
                Add >dJ[1s]  
              /   \ 1i&|}"  
            Divide   5 LP'~7FG  
            /   \ Rn*@)5  
          _1     3 G 2`hEX%  
似乎一切都解决了?不。 .@0@Y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9-Z ?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 7Ue&y8Yf  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: w7c0jIf{  
XS$#\UQ  
template < typename Right > :_|Xr'n`A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ojyP.R  
Right & rt) const d&lT/S  
  { Z*n4$?%W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -/:!AxIH  
} NiYT%K%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C;?<WtH  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \dbaY:(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 d;nk>6<|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 RI<&cgWn+<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 R*?!xDJ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^Y%<$IFG  
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: 6_&S ?yA  
vdh[%T,&  
template < class Action > |kY  
class picker : public Action ibn\&}1  
  { ; xL8W  
public : nErr&{C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #O{cplh,  
  // all the operator overloaded c!GJS`/  
} ; p=V1M-  
1vYa&!  
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。 ?<rZ9$  
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: G8WPXj(  
biZ=TI2P,L  
template < typename Right > 6~l+wu<$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -p"}K~lt:  
  { NiMsAI@j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C`-CfZZ  
} )NK#}c~5  
x)pR^t7u8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m/q`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。 \Xe{vlo>h  
r$<M*z5q(\  
template < typename T >   struct picker_maker G#~U\QlG-  
  { 3:)_oHq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %)Z,?DzZ  
} ; Res4;C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5j v*C]z  
  { 6E2#VT>@/  
typedef picker < T > result; h8 FV2"  
} ; +-T|ov<  
j`+{FCB7  
下面总的结构就有了: 9Wg;M#c2Y|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &Xc=PQ:I  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 IgRi(q^b-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P4LiU2C  
至此链式操作完美实现。 4|4 *rhwp  
7{]L{j-  
MEM(uBYKOb  
七. 问题3 fCZ"0P3(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 NZO86y/  
ac6@E4 _  
template < typename T1, typename T2 > f\r"7j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ("YWJJ'H  
  { 1<cx!=w'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ; K,5qs  
} b|*+!v:I>T  
o+L [o_er  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: / U!xh3  
I`s~.fZt  
template < typename T1, typename T2 > "3'a.b akw  
struct result_2 i3pOGa<  
  { G`/4 n@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +_25E.>ml  
} ; KdD~;Ap$  
{c~w Ms#  
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? H?FiZy*[Y  
这个差事就留给了holder自己。 DMTc{  
    q#1G4l.  
| O9b  
template < int Order >  ^6b5}{>  
class holder; G$luGxl[  
template <> ]o8yZ x  
class holder < 1 > b~B'FD  
  { k!G{#(++&6  
public : N<<O(r  
template < typename T > q(csZ\e=  
  struct result_1 v$+A!eo  
  { J1 w3g,  
  typedef T & result; @BPQ >  
} ; O S#RCN*  
template < typename T1, typename T2 >  w%::~]  
  struct result_2 Spu;   
  { ThkCKM  
  typedef T1 & result; &gW<v\6,  
} ; kd_! S[  
template < typename T > \t`VqJLyu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <f=<r*6  
  { O3)B]!xL  
  return (T & )r; hsJ^Au=})w  
} 6G#[Mc yn  
template < typename T1, typename T2 > [P0c,97_ H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j'Q0DF=GV  
  { ]HB1JJiS~  
  return (T1 & )r1; BG)zkn$  
} }_-tJ.  
} ; X"mPRnE330  
W7(5z  
template <> ,L<x=Dg  
class holder < 2 > G(wstHT;/  
  { 2Dt^W.!  
public : N"tX K  
template < typename T >  DZ4gp  
  struct result_1 9Y2.ob!$}  
  { D=Nt 0y  
  typedef T & result; x>,wmk5)  
} ; (kyRx+gA  
template < typename T1, typename T2 > 9G"4w`P  
  struct result_2 :4x6dYNU  
  { u\/TR#b  
  typedef T2 & result; 1 <m.Q*  
} ; TaaCl#g$?  
template < typename T > e>6W ^ )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o( mA(h  
  { Mn3j6a  
  return (T & )r; Bn%?{z)  
} *_m ER`  
template < typename T1, typename T2 > Q[%G`;e#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eu8a<  
  { >e(@!\ x  
  return (T2 & )r2; 7]Hf3]e>/  
} LNrM`3%2-  
} ; |`kk mq  
L]Xx-S  
k {vd1,HZ  
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> >。 Nf2lw]-G4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7xY&7 x(v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: { .0I!oWv  
f}KV4'n  
return l(i, j) = r(i, j); '66nqJb*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QFN9j  
Cs,Cb2[  
  return ( int & )i;  _VM}]A  
  return ( int & )j; ;49sou  
最后执行i = j; m6H+4@Z-;(  
可见,参数被正确的选择了。 @MoCEtt  
:cIPX%S  
|}:q@]dC#  
!6sR|c"~j  
PR AP~P&^  
八. 中期总结 [3ggJcUgW>  
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: qF-Fc q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *-.`Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]/3!t=La  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s jaaZx1  
<lU(9) L;&  
R#?atL$(  
F9tWJJUsr  
DHyQ:0q  
T-lP=KF=  
九. 简化 Uq x@9z(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 oK<H/76x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tNOOaj9mw  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *lu*h&Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O*N:.|dUw  
  +-*/&|^等 4PR&67|AH_  
2. 返回引用。 ,%zE>^~  
  =,各种复合赋值等 3h%Nd &_9  
3. 返回固定类型。 /QCg E ~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YguW2R=6]  
4. 原样返回。 FPZ@6  
  operator, @at*E%T[  
5. 返回解引用的类型。 uINEq{yo  
  operator*(单目) 7Up-a^k^`  
6. 返回地址。 iAPGP -<6  
  operator&(单目) \{Je!#  
7. 下表访问返回类型。 k Q_Vj7  
  operator[] 9x(t"VPuS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &|Rww\oJ  
  operator<<和operator>> mq(K_  
"jq6FT)O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o4j!:CI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L$ ^ew0C  
v}z^M_eFm  
template < typename Left > %m/5! "  
struct value_return 9Uz2j$p7  
  { o)CW7Y#?,  
template < typename T > Xi+l1xe  
  struct result_1 `r}a:w-  
  { Y(ClG*6 ++  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *_Ih@f H  
} ; 7 4(bo \  
qC=ZH#  
template < typename T1, typename T2 > z,@R jaX  
  struct result_2 VG$%Vs  
  { Tc/<b2 \g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CPY|rV  
} ; W>,D$  
} ; 2$2@?]|?  
31%3&B:Ts  
l Dwq[ I]w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f{\[+>  
8{7'w|/;.{  
下面我们来剥离functor中的operator() ]/%CTD(O  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  ;Yg/y  
m1tc="j  
return l(t) op r(t) dDA&\BuS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y.gNjc  
return op l(t) Lm0q/d2|\X  
return op l(t1, t2) `d x.<R#,  
return l(t) op qjf4G[]!  
return l(t1, t2) op c"Q9ob  
return l(t)[r(t)] V4W(> g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WS1Y maV  
V.yDZ"  
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: O-~cj7 0\  
单目: return f(l(t), r(t)); MRK3Cey}%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OKj\>3  
双目: return f(l(t)); *Ct ^jU7  
return f(l(t1, t2)); P`_Q-vu  
下面就是f的实现,以operator/为例 a +9_sUq  
\!0~$?_)P  
struct meta_divide n^|7ycB'  
  { q'Y)Y(d  
template < typename T1, typename T2 > ,W_".aguX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M{Vi4ehOq  
  { 3XUsw1,[  
  return t1 / t2; N]|)O]/[  
} lZ`@ }^&  
} ; Go~3L8 '  
wqX!7rD/g)  
这个工作可以让宏来做: -.Z;n1'^  
Oek$f,J-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `YBHBTG'o!  
template < typename T1, typename T2 > \ `#j;\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PBwKRD[I  
以后可以直接用 xP'"!d4^i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G?:5L0g  
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 >k~3W> D  
(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。。。) )S@TYzdAN  
<bywi2]z  
=}F$r5]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qx?0]!x  
"T>;wyGW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }\W^$e-  
class unary_op : public Rettype 0F &(}`V  
  { `2HNQiK'@  
    Left l; ^Uik{x  
public : C33RXt$X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZM57(D  
U-q:Y-h  
template < typename T > QKt{XB6Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r+h$]OJ  
      { irGgo-x  
      return FuncType::execute(l(t)); y"w`yl{_  
    } 9 tCF m.m  
b X/%Q^Y  
    template < typename T1, typename T2 > 4L&Rs;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l?x'R("{  
      { l<s6Uu"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <VT|R~  
    } 9t&m\J >8;  
} ; Z.U8d(  
 ;W@  
!q^2| %  
同样还可以申明一个binary_op &^B;1ZMHD  
.wQM_RZJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lfLLk?g3k  
class binary_op : public Rettype v-B&"XGy:  
  { 1?".R]<{2T  
    Left l; 14h0$7  
Right r; qtS+01o  
public : HQ/ Q"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |vh{Kb@  
;n/04z  
template < typename T > )zo:Bo .<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L:UPS&)  
      { Pbakw81!~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K5\;'.9M  
    } /)XN^Jwa;m  
:b(Nrj&TQ[  
    template < typename T1, typename T2 > "J%dI9tM{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0NyM|  
      { ?T8^tGD[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]_:j+6i  
    } VCvFCyAz  
} ; p9*Ak U&]  
Q^oB`)k  
[CG*o>n&|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0G #s/u#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  Y?IXV*J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p}yp!(l  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1&utf0TX6q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .J2tm2]"EZ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 DG 6W ^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HP[M"u  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }(w9[(K  
下面是修改过的unary_op 7[YulC-pH  
M tBoX*"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RJ$x{$r[  
class unary_op N7dI}ju  
  { SG-Xgr@  
Left l; h`V#)Q  
  i0{sE  
public : b|u0a6  
q,.@<sW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xdrs!GV:  
!sh>`AF  
template < typename T > Q=F4ZrNqD  
  struct result_1 RH0J#6C/  
  { <P pW.1w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &z;1Z  
} ; }x?2txuu  
U oG+du[  
template < typename T1, typename T2 > $5J~4B"%3  
  struct result_2 I{uwT5QT-  
  { H.!\j&4j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Bx ru7E"  
} ; Cg];UB}k  
nT/Az g  
template < typename T1, typename T2 > 78FLy7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M I R))j;  
  { \@GKVssw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h)sQ3B.}A  
} l]Q<BV  
u=PYm+q{  
template < typename T > ]}>uvl^l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {7LNQGiJ  
  { a>BPK"K2  
  return OpClass::execute(lt(t)); rFG_CC2  
} <g{d >j  
;hJz'&UWQ  
} ; P] qL&_  
\CZD.2p#&  
Yjh02wo  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 'qiDh[ATa  
好啦,现在才真正完美了。 ;.&k zzvJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zo T8  
ko`.nSZ-k  
template < typename Right > 'XW9+jj)/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e>!=)6[*  
  { 2~)r,.,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %%hG],w  
} ]seOc],4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?j@(1",=&  
w ;xbQZ|+  
m53~Ysq<  
d9.~W5^fC  
m-MfFEZ  
十. bind q?bKh*48  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 tIL ]JB  
先来分析一下一段例子 th`pf   
}BJR/r  
D;+sStZK3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +$ 0wBU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K)s{D ] B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /=S\v<z  
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。 3u~V&jl  
我们来写个简单的。 %v, a3^Qu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $`6Q\=*R/  
对于函数对象类的版本: cOvdC4  
s1%th"e [  
template < typename Func > O("13cU  
struct functor_trait 8>a%L?BY  
  { 9 1ndr@*|  
typedef typename Func::result_type result_type; c^x5 E`{  
} ; @"O|[%7e  
对于无参数函数的版本: gfly?)VnF  
c, FZ{O@  
template < typename Ret > 0artR~*}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g& ?{^4t]  
  { l$g \t]  
typedef Ret result_type; 2OsS+6,[x  
} ; i.0.oy>  
对于单参数函数的版本: W>y &  
}5]7lGR  
template < typename Ret, typename V1 > 9oTtH7%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7)dCdO  
  { b;I zK'  
typedef Ret result_type; J)._&O$  
} ; 0Q!/A5z  
对于双参数函数的版本: u Xo?  
x<\5Jrqt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Df.eb|[{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OZ6:u^OS]  
  { xt1Ug~5  
typedef Ret result_type; .njk^,N  
} ; H_>9'(  
等等。。。 |}isSCt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0N`N  
}}u16x}*n  
template < typename Func > k\KI#.>  
struct func_return HJjx!7h  
  { #R*7y%cO  
template < typename T > ?(Ytc)   
  struct result_1 PM`iqn)@  
  { ;C,t`(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JiFB<Q\  
} ; &.[I}KH|B  
<7_s'UAL!  
template < typename T1, typename T2 > ?ZP@H _w6}  
  struct result_2 tui5?\  
  { Q)2i{\GPVn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =buarxk  
} ; #MUY!  
} ; : 22)` ;0  
QzVoU |  
Y T'olk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P71] Z  
_f"KB=A_x  
template < typename Func, typename aPicker > rVZlv3  
class binder_1 tP4z#0r2  
  { 9xaieR  
Func fn; REWW(.3o  
aPicker pk; ;L[N.ZY!  
public : [,sm]/Xlc  
jr/IU=u*v  
template < typename T > "P yG;N!W  
  struct result_1  wWQt  
  { 1xjWD30  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z-_$P)[c  
} ; ~Z' /b|x<3  
~- eB  
template < typename T1, typename T2 > E?S  
  struct result_2 ^j7>Ul,  
  { *JF7 B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |J$ Bj?  
} ; ?D;7ut$~  
I(>j"H)cAF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m ;yIFO  
3v ~[kVhoG  
template < typename T > p# JPLCs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9D]bCi\  
  { S4VM(~,o  
  return fn(pk(t)); l'7' G$v  
} ^ddC a  
template < typename T1, typename T2 > eh}|Wd7J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B*:W`}G]_c  
  { ?-JW2 E"uT  
  return fn(pk(t1, t2)); m= rMx]k  
} OmlM9cXm^4  
} ; Zs2;VW4RW  
]z8Th5a?o  
'&/~Sh$%  
一目了然不是么? |_OoD9,M  
最后实现bind %LBf'iA  
}kSP p  
ndu$N$7+  
template < typename Func, typename aPicker > b8**M'k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %E[ $np>  
  { 8ib e#jlg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |? rO  
} g%okYH?  
Pq1j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ml6}47n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'EC0|IT)c  
a fLE9  
十一. phoenix +/ ?oyC+Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (-xVW#39  
iy|;xBI,  
for_each(v.begin(), v.end(), `NfwW:  
( JA% y{Wb  
do_ 08/Tk+  
[ B.L_EIw  
  cout << _1 <<   " , " poy_?7G  
] ZEs^b  
.while_( -- _1), m -0}Pe9L  
cout << var( " \n " ) mQ3gp&d3W  
) 5w5"rcV  
); 0E9 lv"3o  
,/Q`gRBh"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5t|$Yt[  
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 LI>Bl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <?%49  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :XOjS[wBm  
%4})_h?j  
KQ0f2?  
template < typename Cond, typename Actor > udPLWrPF\  
class do_while .  LeS-  
  { 2 ,krVb?<  
Cond cd; ?*6Q ;.f<  
Actor act; ni6zo~+W]  
public : }(oWXwFb&W  
template < typename T > xeKm} MN]S  
  struct result_1 ,YRBYK:  
  { #Q BW%L  
  typedef int result_type; JsEnhE}]  
} ; WR_B:%W.  
4#W*f3d[@:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L s+zJ1  
yq!peFu  
template < typename T > Y=,9M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gn4XVzB`O  
  { b>]UNf"-  
  do tMXNi\Bj  
    { ?;A\>sP  
  act(t); GK1P7Qy?V  
  } =i6k[rg  
  while (cd(t)); OS1f}<  
  return   0 ; _-2;!L#/  
} j+e s  
} ; NTSIClm}U  
qcge#S>  
>8&fFq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nELY(z  
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。 BU|)lU5)z  
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。 PP]7_h^ 2  
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。 C3~O6<,Jh  
下面就是产生这个functor的类: &UO/p/a  
93 =?^  
V."cmtf  
template < typename Actor > v=cX.^ L  
class do_while_actor ~du U& \  
  { zjSHa'9*  
Actor act; 5mZwg(si  
public : CZ>Ujw=&k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qRz /$|.  
`aA)n;{/2u  
template < typename Cond > "~KTLf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >_$_fB  
} ; [zSt+K;  
F I~=A/:  
+G+1B6S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7Hj7b:3K&!  
最后,是那个do_  bDD29  
E33WT{H&_'  
uo(LZUjPbN  
class do_while_invoker 6$l?D^{  
  { 24wr=5p]Q  
public : K[x=knFO  
template < typename Actor > KOoV'YSC[(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8idIJm%y  
  { @LSX@V   
  return do_while_actor < Actor > (act); u|k_OUTq  
} y qK*E*  
} do_; (W}DMcuSd  
/SyAjZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G<]@nP{P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f8G<5_!K_  
最后来说说怎么处理break和continue -9Ygn_M  
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。 aj=-^iGG  
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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