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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q^"P_pV\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |+suGqo  
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, #uuwzE*M_  
}eEF/o  
6&.[ :IHw  
OWtN=Gk  
  class filler *M"lUw#(f  
  { r>$jMo.S"  
public : `9zP{p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TD!QqLW  
} ; r}"T y  
{3_M&$jN  
@zsr.d6Q  
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: #/\FB'zC  
U~Uxs\0:  
luat1#~J  
BIw9@.99B-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^~=o?VtBg  
`.L8<-]W  
4)v\Dc/9i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 < g6 [mS  
KXicy_@DC`  
B<8Z?:3YS  
[#lPT'l  
二. 战前分析 DFE?H  
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。 @@SG0YxZ  
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 A' dt WD  
WdunI~&.  
_wZ(%(^I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /x0zZ+}V  
  /* --------------------------------------------- */ M~ynJ@q  
vector < int *> vp( 10 ); z4UeUVfZ}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Pg*ZQE[ME8  
/* --------------------------------------------- */ D' uzH|z8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s x`C<c~u  
/* --------------------------------------------- */ WXO@oZ!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zcIZJVYA  
  /* --------------------------------------------- */ r4!zA-{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,h8)5Mj/J  
/* --------------------------------------------- */ o#%2N+w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2MtaOG2l&q  
5x=tOR/h  
&S''fxGL  
Nm#KHA='Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~y B[}BPf  
1._1, _2是什么? pZjyzH{~  
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。 ,((5|MbM/  
2._1 = 1是在做什么? SJy:5e?zk  
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。 D?X97jNm  
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。 ?B@iBOcu[  
=]Qu"nRB  
|JuXOcr4  
三. 动工 hb`b Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A6TNtXk  
Bz /NFNi[p  
BE%#4c.b  
HbZ3QWP  
template < typename T > - bFz  
class assignment 7/Ve=7]  
  { 1eiH%{w  
T value; i]9SCO  
public : OEq8gpqY  
assignment( const T & v) : value(v) {} }v=q6C#Q>  
template < typename T2 > el+euOV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7th&C,c&  
} ; ~3/>;[!  
0($MN]oZa  
15Yy&9D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .i[Tp6'%,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o6B!ikz 8  
sx*(JM}Be  
s {$c8  
iFS ?nZ~.  
  class holder 5hg>2?e9s?  
  { 0r:8ni%cL  
public : ]<++w;#+x  
template < typename T > ph^qQDA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B-r9\fi,  
  { r95$B6  
  return assignment < T > (t); -I\_v*nA  
} mIl^  
} ; IE'OK  
Q0ev*MS9Z  
i aP+Vab  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %<I0-o  
4y%N(^  
  static holder _1; mxP{"6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vV"TTzs!  
r&Za*TD^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }IEYH&4!  
而不用手动写一个函数对象。 SGjaH 8z  
-pa.-@  
w7w$z _P  
I:AlM ?  
四. 问题分析 NWX~@Rg  
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。 uop_bJ  
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。 j0:F E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~mmI] pC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0+cRUH9Ew  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]O&TU X@)  
GD~3RnGQ{  
五. 问题1:一致性 hMi!H.EX.  
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?| YR~g&E#U^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %Cb8vYz~  
 :jB(!XH  
struct holder <f{m=Dc  
  { w;r -TLf  
  // ?ew^%1!W.  
  template < typename T > \=,+weGw@  
T &   operator ()( const T & r) const B^{bXhDp  
  { SQa.xLU  
  return (T & )r; B)ynF?"  
} bpKMQrwd  
} ; OuS{ve  
IExQ}I  
这样的话assignment也必须相应改动: l|j&w[c[Q0  
* C's7O{O  
template < typename Left, typename Right > LFV;Y.-(h  
class assignment HHa7Kh|-H  
  { H\^5>ccU>V  
Left l; <~X=6  
Right r; &<.Z4GxS  
public : mxGvhkj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o.}^6.h"  
template < typename T2 > &&JI$x0;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |WubIj*\{  
} ; ?ix0n,m  
QF[9Zn  
同时,holder的operator=也需要改动: q w|M~vdm  
EzzzH(!j  
template < typename T > 3)42EM'9(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -^\k+4;  
  { Jg;Hg[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i!YZF$|  
} +zz9u?2C`  
@YWfq$23  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 otX#}} +  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &v3r#$Hj[  
mj5A*%"W  
return l(rhs) = r; D1#E&4   
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。 ((;9%F:/$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: --",}%-  
[J-r*t"!  
template < typename Tp > gjyg`%  
class constant_t ]WyV~Dzz<  
  { ] p+t>'s  
  const Tp t; W+Gu\=s%O  
public : G9Azd^3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8*6J\FE<p  
template < typename T > $`_(%tl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PX2Ejrwj  
  { Z''Fz(qMC  
  return t; 3<fJ5-z|-  
} Ob0=ZW`+&  
} ; a; /4 ht  
~3f#cEP>d}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [>Q{70 c[  
下面就可以修改holder的operator=了 Q 7B)t;^  
jnH44  
template < typename T > ecf<(Vl}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >[ 72]<6  
  { 3^1)W!n/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SL@Vk(  
} fVR ~PG0  
hTVN`9h7  
同时也要修改assignment的operator() >SfC '*1  
j] M)i:n  
template < typename T2 > Dtd bQF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }})4S;j  
现在代码看起来就很一致了。 8 _`Lx_R  
_eO+O=j_x  
六. 问题2:链式操作 ;J?^M!l2=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3%|<U51  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l\$_t2U  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \Xxx5:qM  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  4uU(t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <w{W1*R9  
q. BqOa:  
template < typename T > yFJ(b%7  
struct result_1 B#EF/\5  
  { t*.v!   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )2rI/=R  
} ; 9R.tkc|K  
Av+ w>~/3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: RA.@(DN&  
<!DOCvd  
template < typename T > 8'g/WZY~~  
struct   ref ( 7Y :3  
  { ;]n U->  
typedef T & reference; @&E E/j^  
} ; 3]} W  
template < typename T > 2px5>4<  
struct   ref < T &> \ 0<e#0-V  
  { %$sWNn  
typedef T & reference; pR\etXeLd  
} ; /hI#6k8o_  
_Q.3X[88C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kAy.o  
8 LaZ5  
template < typename T > *bv Iqa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L/<Up   
  { m^]/ /j  
  return l(t) = r(t); ?kS5=&<  
} hb? |fi  
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。 `5GJ,*{z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uLL#(bhDr  
Tb{,WUJg2  
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 UbQeN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WWE?U-o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vO4 &ZQ>6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kO2im+y  
最后的布局是: WQ"ZQ  
                Add #NL1N_B  
              /   \ EidIi"sr  
            Divide   5 D-,sF8{ i  
            /   \ T<!`~#kM  
          _1     3 Zjo9c{\  
似乎一切都解决了?不。 Ii[rM/sG  
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。 ,&)XhO?  
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。 R9=,T0Y p  
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: |c >  
1N#TL"lMS  
template < typename Right > d5zzQ]|L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w_|WberU  
Right & rt) const iZ_R oJ  
  { V?Nl%M[b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @d4zSG/s5w  
} ao7|8[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wz6e^ g  
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。 [N7[%iQ%  
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。 AvV.faa  
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。 1bj75/i<6  
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。 1U"Y'y2  
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? !' sDqBZ&7  
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: -@J;FjrXmP  
*O 0*  
template < class Action > & 6}vvgz  
class picker : public Action BY \p?79  
  { |AWu0h\keO  
public : }3?M0:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =M(\R8  
  // all the operator overloaded 0!(Ii@m=N  
} ; =20Q! wcu  
+9h6{&yr1  
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。 i [j`'.fj  
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: b#XS.e/uf  
&Rn/ c}[{  
template < typename Right > YHKm{A ]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z*9/"M  
  { K7_)!=DcX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /H3,v8J@  
} 9qqEr~  
Q&F@[k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $6'xRUx X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 VUNQ@{ST|1  
H!45w;,I  
template < typename T >   struct picker_maker ^kXDEKm  
  { y*7ht{B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _k j51=  
} ; LI nN-b#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vys*=48g  
  { <!w-op2@ir  
typedef picker < T > result; hw1ZTD:Y  
} ; jN*A"m  
<edAWc+  
下面总的结构就有了: H%%#^rb^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }"cb^3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2%@j<yS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1":{$A?OB  
至此链式操作完美实现。 aa".d[*1  
U7ajDw  
2r* o  
七. 问题3 -Xd/-,zPY  
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。 qc`_&!*D  
g~V{Ca;}  
template < typename T1, typename T2 > CMF1<A4]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r/{VL3}F_e  
  { )8Q|y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %@r h\Z  
} X He=  
`__CL )N|  
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: ?Z14l0iZ%d  
ucA6s:!={  
template < typename T1, typename T2 > 1C|j<w=i  
struct result_2 ]1Q\wsB  
  { <R !qOQI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Hh qx)u  
} ; + S%+Ku  
+h9CcBd  
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? Ak9W8Z}  
这个差事就留给了holder自己。 4ErDGYg}  
    }e@j(*8  
M(2[X/t  
template < int Order > h+Z|s  
class holder; -6H)GK14b  
template <> D(r|sw  
class holder < 1 > <T7y85  
  { N.isvDk%  
public : I;xT yhUd  
template < typename T > %3C,jg  
  struct result_1 >c1mwZS ;  
  { 6l>G>)  
  typedef T & result; 4wBCs0NIm  
} ; `9wz:s QtP  
template < typename T1, typename T2 > MWB uMF  
  struct result_2 qi)(\  
  { c?opVbJB\  
  typedef T1 & result; +"SBt}1  
} ; Az.Y-O<$\  
template < typename T > TVjY8L9'h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [S<DdTY9hZ  
  { i;\i4MT  
  return (T & )r; Z,d/FC#y(  
} @*c+`5)_  
template < typename T1, typename T2 > x[>A'.m@)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e EU :  
  { Aa1 |{^$:L  
  return (T1 & )r1; x/4lD}Pw]  
} %d?%^) u,  
} ; T}\U:@b  
&O%Kj8)  
template <> ;bA9(:?  
class holder < 2 > c~tkY!c  
  { 2'x_zMV  
public : nrf%/L  
template < typename T > =LT({8  
  struct result_1 F*NIs:3;  
  { Dgkt-:S/T|  
  typedef T & result; P,v}Au( UI  
} ; _QErQ^`  
template < typename T1, typename T2 > Sqb#U{E  
  struct result_2 Xajjzl\b  
  { >"Hj=?  
  typedef T2 & result; h`vM+,I  
} ; *wSl~J|ZM%  
template < typename T > #Y{"`5>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &FK=w]P  
  { HML6<U-eS  
  return (T & )r; d[S!e`,iD  
} F`ihw[ Wn  
template < typename T1, typename T2 > k?";$C}#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -(59F  
  { j"NqNv  
  return (T2 & )r2; fx}R7GN2  
} =_wgKXBFa  
} ; ioviJ7N% O  
ZPMEN,Dw  
cdh1~'q/  
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> >。 \J13rL{<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q2NS>[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +(P;4ZOmB  
G_o/ lIz"  
return l(i, j) = r(i, j); Onc!5L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G!Uq#l>  
)q=1<V44d  
  return ( int & )i; JRo{z{!O6  
  return ( int & )j; V,Gt5lL&/!  
最后执行i = j; aI\VqOt]  
可见,参数被正确的选择了。 -I|yi'  
tb=(L  
<<`."RY#0  
KS| $_-7 u  
Y0b.utR&  
八. 中期总结 <e=0J8V8,i  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: wWm#[f],?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hm5<_(F!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &=/.$i-w$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5(F!* 6i>  
kPxEGuL'  
\e=@h!p  
P_?1Rwm-45  
[lnN~#(Y  
T[7DJNdG6  
九. 简化 Jz-f1mhQV  
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。 o/[NUQSI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g =%W"v  
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: N2~z&y8.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *i\7dJ Dj  
  +-*/&|^等 uUJ2d84tV  
2. 返回引用。 Yw{](qG7e`  
  =,各种复合赋值等 b"zq3$6*  
3. 返回固定类型。 9S<W~# zz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D!-zQ`^  
4. 原样返回。  <Nw?9P  
  operator, W35nnBU  
5. 返回解引用的类型。 gr7W&2x7\  
  operator*(单目) i@p?.%K{  
6. 返回地址。 hyBSS,I  
  operator&(单目) ;w+A38N$J  
7. 下表访问返回类型。 ;WzT"yW)T  
  operator[] `hfwZ*s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <W5F~K ;41  
  operator<<和operator>> ]xS< \{og  
x##Iv|$  
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。 ce;9UBkOg2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7O{\^Jz1  
8+!$k!=X  
template < typename Left > ,~3sba  
struct value_return u ) ld  
  { VJNPs6  
template < typename T > L,l+1`Jz  
  struct result_1 }W YY5L8^  
  { X%gJ, c(4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _I -0[w  
} ; H`".L^  
2.x3^/  
template < typename T1, typename T2 > :l 7\7IT  
  struct result_2 `  ^6}Dn  
  { p]>bN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d82IEhZ#  
} ; nyDqR#t  
} ;  CZuxH  
YGNX+6Lz  
zxj!ihs<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &,#VhT![  
P "%/  
下面我们来剥离functor中的operator() [oYe/<3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3O]e  
6znm?s@~  
return l(t) op r(t) bc 0|tJc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P@Qo2zTh%  
return op l(t) F-ZD6l9O  
return op l(t1, t2) S^n:O  
return l(t) op wF&\@H  
return l(t1, t2) op !.F\v .  
return l(t)[r(t)] Pq`4Y K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m t*v@'l.  
foN;Q1?lS  
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: 't>Qj7vh0  
单目: return f(l(t), r(t)); ";zl6g"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pGOS'.K%t8  
双目: return f(l(t)); U} g%`<  
return f(l(t1, t2)); omY?`(=  
下面就是f的实现,以operator/为例 D QZS%)  
!<~Ig/  
struct meta_divide Jv7M[SJ#x  
  { |Rl|Th  
template < typename T1, typename T2 > u!X 2ju<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mq "p"iI  
  { 1.>` h:  
  return t1 / t2; P]y5E9 k  
} V*/))n?  
} ; k%LE"Q  
?r@ZTuq#  
这个工作可以让宏来做: mhs%b4'>  
T^Z#x-Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !KF;Z|_(I  
template < typename T1, typename T2 > \ - Zw"o>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L,:U _\HQ  
以后可以直接用 *yJb4uALB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gVuN a)  
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 =CJs&Qa2  
(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。。。) |, :(3Ml  
Dp'/uCW)  
1k hwwoo  
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 _\1(7?0D  
$iB(N ZV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q&wMp{  
class unary_op : public Rettype 5jV]{ZV#  
  { T xN5K`q  
    Left l; (+ >n/I6  
public : 3b_#xr-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TLkkB09fvk  
f8n'9HOw>  
template < typename T > zb3ir|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g-]td8}#  
      { kiECJ@5p  
      return FuncType::execute(l(t)); NR3IeTd  
    } 8(+X0}  
Psv-y  
    template < typename T1, typename T2 > )/=J=xw2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cz(PjS  
      { R52!pB0[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a:8@:d1T K  
    } (g;Ff`P Pc  
} ; g>Z1ZK0;M  
o]FQ)WRB  
zzxU9m~"  
同样还可以申明一个binary_op d#W[<,  
 &wj Ob  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BE U[M  
class binary_op : public Rettype !l&lb]V cz  
  { &fTCY-W[  
    Left l; <>R7G)w F  
Right r; kxO$Uk&TX  
public : :Rq D0>1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~C[,P\,  
_,'UP>Si  
template < typename T > l==T3u r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IEA[]eik>  
      { J d`NS3;*p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *"4ltWS  
    } b_LzG_n!   
d`xqs,0f  
    template < typename T1, typename T2 > [IYs4Y5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HsXFglQ  
      { ''(T3;^ +  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0 Hq$h  
    } 9 (&!>z  
} ; kfHLjr.  
;S%wPXj&  
:r6 bw  
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 >,y QG+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c[YC}@l%a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X ak~He  
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。 m:H )b{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (2{1m#o  
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。。。 >!wwXhH(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $L&*0$[]Q  
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) +yTL  
下面是修改过的unary_op g_q{3PW.  
WT0U)x( m5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b :+ X3  
class unary_op B>'\g O\2  
  { =]"PSY7p  
Left l; abF_i#  
  L2:C6Sc  
public : %URyGS]*  
<;Xj4 J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rUuM__;d  
|_A35"v  
template < typename T > 1wq 6E  
  struct result_1 -}>Q0d)  
  { Z2ZS5a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c2i^dNp_  
} ; qzH97<M}T  
> vahj,CZZ  
template < typename T1, typename T2 > r"4:aKF>  
  struct result_2 $V+ze*ra  
  { r9QNE>UG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nqV7Db~  
} ; [`:\(( 8  
cBAA32wf  
template < typename T1, typename T2 > m3,v&Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rk'pymap  
  { Xh{EItk~oO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c-3? D;  
} /!LfEO  
lKa}Bcd  
template < typename T > v<c8qg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } o=g)  
  { )QKZI))G0  
  return OpClass::execute(lt(t)); rj6wKf z  
} YlYTH_L>E  
2#rF/!`^  
} ; TN0d fba[  
avT>0b:  
#-{4 Jx  
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 wvgX5P>  
好啦,现在才真正完美了。 >Rr]e`3wG  
现在在picker里面就可以这么添加了: i#eb%9Mn  
+`9T?:fu  
template < typename Right > VJPt/Dy{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t[X'OK0W%3  
  { rSa 3u*xB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .-o$ IQsS  
} 8J>s|MZ  
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。 DQE.;0ld  
Q2+e`  
?{+}gS^  
? 1_*ct=g9  
n0cqM}P@;!  
十. bind w 5,-+&;  
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。 HtXzMSGo7  
先来分析一下一段例子 $cYh X^YG.  
:V >Z|?[*H  
Q.!D2RZc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f>Ij:b`Z2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Bf8 #&]O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a*o=,!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 UD .$C  
我们来写个简单的。 b2ZKhS8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V RT| OUq  
对于函数对象类的版本: -`A6K!W&~p  
&L;0%  
template < typename Func > RU@`+6 j+  
struct functor_trait pvcD 61,  
  { &t`l,]PQ=6  
typedef typename Func::result_type result_type; lh .p`^v  
} ; t.3b\RV[  
对于无参数函数的版本: k|&@xEbS  
MvQ0"-ZQ  
template < typename Ret > tLLP2^_&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pWeKN`  
  { l].dOso$`  
typedef Ret result_type; O,hT< s "  
} ; 2jaR_` `=:  
对于单参数函数的版本: /SjA;c! .  
j]YS(Y@AY  
template < typename Ret, typename V1 > Z}WMpp^r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )$Mgp *?  
  { (rvK@  
typedef Ret result_type; +1_NB;,e  
} ; "*<9)vQ6|  
对于双参数函数的版本: s<aJ pi{n4  
V|DAw[!6N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iz& )FuOr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s )\%%CM  
  { xa??OT`(  
typedef Ret result_type; /u5MAl.<[  
} ; C#+Gkzq  
等等。。。 6"z:s-V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &h')snp:#  
YG$Y4h" @"  
template < typename Func > jq%Qc9y  
struct func_return #T&''a  
  { 0)+F}SyyD  
template < typename T > gm(`SC?a  
  struct result_1 P @G2F:}  
  { $O?&!8);,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7$Jb"s  
} ; +CaPF  
3Oy?_a$  
template < typename T1, typename T2 > ]*D=^kA0[  
  struct result_2 COZ<^*=A#p  
  { ;&oS=6$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5PqL#Eu`!  
} ; VMZ\9IwI  
} ; ~#C7G\R  
9-5H~<}fF  
4v_<<l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FxW~Co  
"@#^/m)  
template < typename Func, typename aPicker > Rq|7$O5  
class binder_1 >;LXy  
  { 9rf6,hF  
Func fn; 'H0uvvhOp  
aPicker pk; k+t?EZ6L  
public : j KGfm9|zj  
[vrM,?X  
template < typename T > *2P%731n5  
  struct result_1 \oA>%+]5  
  { 3rBSwgRl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zi/ tax9C  
} ; u $O` \=  
*c3(,Bmw  
template < typename T1, typename T2 > 5_!s\5  
  struct result_2 *j6K QZ"  
  { 0}$Zr*|;Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B<zoa=  
} ; 9J+ p.N  
fh,kbn==r?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]?rVram;z  
NwP!.  
template < typename T > 1DLAfsLlj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Cfu19Dx  
  { Lyo!}T  
  return fn(pk(t)); Vsw] v  
} C9OEB6  
template < typename T1, typename T2 > <n? cRk'.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '{*{  
  { _UI*W&*  
  return fn(pk(t1, t2)); xq$(=WPI  
} `ECY:3"$KA  
} ; {%Cb0Zh  
Gj!9#on$7R  
C.4r`F$p  
一目了然不是么? rZ'&'#Q  
最后实现bind 4} .PQ{  
/Z^"[Ke  
[J{\Ke0<e1  
template < typename Func, typename aPicker > }:+SA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QP>tu1B|  
  { *hWpJEV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \no6]xN;  
} RGg=dN  
J'}G~rB<<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~?#>QN\\c  
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。 F \0>/  
7qsu0 .[d  
十一. phoenix e%[0 NVo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !$n@-  
/~~A2.=.  
for_each(v.begin(), v.end(), fVJlA  
( 4|U$ON?x  
do_ ;z2\ Q$  
[ UlP2VKM1&  
  cout << _1 <<   " , " = y @*vl   
] RG&t0%yj}  
.while_( -- _1), G.")Bg  
cout << var( " \n " ) |#(KP  
) pmwVVUEQ  
); = -bGH   
)_C+\K*  
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: 'Dn\.x^]1  
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 [J!jp& o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c V$an  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $Z|HFV{  
b!p]\B!  
NMs 8^O|0  
template < typename Cond, typename Actor > r{cmw`WA/P  
class do_while [g<Y,0,J  
  { I|n? 32F  
Cond cd; =y^`yv 3  
Actor act; \qf0=CPw8  
public : kz_gR;"(Z  
template < typename T > ~7=eHU.@  
  struct result_1 yE&WGpT  
  { -.@dA'j[  
  typedef int result_type; /PZx['g  
} ;  Zh  
t]IHQ8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !MXn&&e1  
LUs)"ZAi|  
template < typename T > /9pN.E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =fRC$  
  { #Z. QMWq  
  do o;TS69|D  
    { VQ"Z3L3-4  
  act(t); !n7'TM '  
  } CZ 33|w  
  while (cd(t)); Kpg?' !I  
  return   0 ; ty8>(N(~  
} w!dgIS$  
} ; 57wHo[CJ  
4aP 96  
**V8a-@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n!dXjInV  
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。 yJK:4af;.  
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。 R 7h^ @  
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。 tVv/G ~(  
下面就是产生这个functor的类: ))%f"=:wt  
U)[LKO1  
C: AD ZJL  
template < typename Actor > -aq3Lqi  
class do_while_actor ?6W v["%  
  { t zShds  
Actor act; :5sjF:@  
public : g#k@R'7E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \ 5.nr*5  
)n6,uTlOw  
template < typename Cond > u`CHM:<<?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; < z#.J]  
} ; z]2MR2W@X  
Oq^t[X'  
Z9G4in8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G|o O  
最后,是那个do_ G} f9:G  
O3V.4tp  
&S=Qu?H  
class do_while_invoker 2`^6``  
  { gR+P !Eow  
public : Mkh/+f4  
template < typename Actor > [_eT{v2B4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ppo.#p0w  
  { %+htA0aX  
  return do_while_actor < Actor > (act); GorEHlvVh  
} KPVu-{_Fi  
} do_; 2"T b><^"  
~:L5Ar<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #Iu "qu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R; w$_1  
最后来说说怎么处理break和continue ^7uXpqQBr  
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。 w&@zJ[  
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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