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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xZmKKKd0*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \o@b5z ]e  
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, hk&p+NV!  
6|LDb"Rvy  
zq]V6.]J  
ap9eQsC  
  class filler ,Ql3RO,  
  { N[ArwV2O  
public : (vjQF$Hp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7w{`f)~  
} ; wy_TFV  
&^9>h/-XT  
M)EUR0>8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9&'Mb[C`"  
v(4C?vxhG  
Ye!=  
K"b vUH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Hv0sl+  
^O\tN\g;c  
Ze Shn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O,JthlAV4  
g)&-S3\  
uD:O[H-x  
r:Cad0xj;^  
二. 战前分析 Q:VD 2<2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,bmTB ZV  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9LJ/m\bi  
nhXa&Nro  
+Mm0bqNN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4b3p,$BWS  
  /* --------------------------------------------- */ <k^9l6@  
vector < int *> vp( 10 ); a/^Yg rC\T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x'JfRz  
/* --------------------------------------------- */ -07(#>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fBd +gT\S  
/* --------------------------------------------- */ TJsT .DWW~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9f,HjRP  
  /* --------------------------------------------- */ <)n   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #^#)OQq]  
/* --------------------------------------------- */  |Be.r{l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -R7f/a8  
NK#Dq&W+&  
[EGE|   
$X*$,CCIB  
看了之后,我们可以思考一些问题: u{p\8v%7  
1._1, _2是什么? Bdbw!zRR$  
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。 JBUJc  
2._1 = 1是在做什么? N{p2@_fnB  
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。 <O\z`aA'q  
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。 FT (EH  
[V jd )%  
vlj|[joXw  
三. 动工 4?yc/F=kI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7 cIVK}&  
)s=z i"  
,CM$A}7[  
Tu/JhP/g,`  
template < typename T > B~PF<8h5  
class assignment "F[VqqD  
  { l1W5pmhK]'  
T value; x-Mp6  
public : 6o1.?t?  
assignment( const T & v) : value(v) {} [[ s k  
template < typename T2 > Y?%6af+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @MB;Ez v  
} ; U5Ho? `<  
!^"hYp`  
Ugdm"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $yFur[97C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MzG(+B  
3&?Tc|F+  
y:|7.f  
vCpi|a_eCu  
  class holder am"/Anml|  
  { .PAkW2\#  
public : uqO51V~  
template < typename T > J0=`n (48B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s9E:6  
  { WVN Q}KY  
  return assignment < T > (t); Bgs~1E@8V  
} 3.dUMJ$_  
} ; @JEr/yy  
HK[sHB&  
T:!sfhrZ~<  
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: ,<vrDHR  
"]NQTUb;  
  static holder _1; $Jr`4s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ka>RAr J  
`jZX(H   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %MjPQ  
而不用手动写一个函数对象。 4 ^+hw;  
pKH4?F  
mJsYY,b8  
Y?5yzD:  
四. 问题分析 VUnEI oKM  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,F-tvSc\Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?xf;#J+{8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wl{p,[]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [{{?e6J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3,F/i+@  
mm{U5  
五. 问题1:一致性 +I Ze`M%n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -y\N9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C`jP8"-  
y\S7oD(OR  
struct holder 5~44R@`  
  { 9e1 6 g  
  // hx2C<;s4  
  template < typename T > .gPsJ?b  
T &   operator ()( const T & r) const gOWyV@  
  { mhVoz0%1X  
  return (T & )r; | 5L1\O8#  
} gP`!MlY@  
} ; Q./ lX:  
%zelpBu+  
这样的话assignment也必须相应改动: fgp 7 |;Y  
,m"ztu-  
template < typename Left, typename Right > I+CQ,Zuf  
class assignment XeB>V.<y  
  { kCC9U_dj,  
Left l; v|/3Mi9mz  
Right r; !:n),sFv45  
public : EIYM0vls(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U.)G #B  
template < typename T2 > 7 IHD?pnZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NSgHO`gU8  
} ; Zn/9BO5  
t!T}Pg(Bo  
同时,holder的operator=也需要改动: Qr<%rU^{.  
I| j tpv}  
template < typename T > n% ` r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (O-)uC  
  { ,|#>X>^FQQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2 Lam vf  
} .3U[@*b(  
|O)deiJRy  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %'t~e?d!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uv-W/p  
:HE]P)wz-  
return l(rhs) = r; `;_tt_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t@u\ 4bv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cV{ZD q  
y{{EC#  
template < typename Tp > n>E*g|a  
class constant_t R_qo]WvR;  
  { fD~!t 8J  
  const Tp t; 38m%ifh)  
public : 0`P]fL+&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7XDV=PQ[  
template < typename T > ];I|_fXo%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1SFKP$^  
  { Ij #a  
  return t; 1:Yt2]  
} !1RV[b.8  
} ; N#u8{\|8]  
l'W+^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #c^Q<&B  
下面就可以修改holder的operator=了  [;=WnG  
Y1 P[^ws  
template < typename T > baNfS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E~>6*_?  
  { reA8=>b/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FqTkUWd,#  
} Wv0'?NL.  
nP3GI:mjL  
同时也要修改assignment的operator() |wJZU  
YF -w=Y6  
template < typename T2 > <nvWC/LU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?fmt@@]T?  
现在代码看起来就很一致了。 z/YMl3$l~  
>jX UO  
六. 问题2:链式操作 Hk]BC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3\KII9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <c ovApx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~}5Ml_J$,l  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 30_un  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u3wC}Zo  
;-?ZI$  
template < typename T > r}\h\ {  
struct result_1 Is@a,k  
  { IMGqJc,7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~B&*7Q7  
} ; d# 3tQ*G/  
m I zBK]@^  
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: ]|N4 #4  
QklNw6,  
template < typename T > f%{Tu`  
struct   ref ;:c%l.Y2  
  { B Z?W>'B%$  
typedef T & reference; p? ?/r  
} ; O|Ic[XfLx  
template < typename T > x~;EH6$5'/  
struct   ref < T &> tHtV[We.:  
  { vS YKe  
typedef T & reference; c[ ony:6  
} ; O4/n!HOb  
;x-H$OZX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {1MGb%xW  
uXLZtfu{  
template < typename T > EB>B,#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]zyX@=mM  
  { ey)u7-O  
  return l(t) = r(t); ZCBPO~&hO'  
}  |.C    
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。 U+;>S$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *e<Eu>fW#&  
fcICFReyV  
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 W3/ 7BW`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5)yOw|Bd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "PyWo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,iVPcza  
最后的布局是: ]&:b<]K3  
                Add nnE_OK!}T  
              /   \ h1XMx'}B  
            Divide   5 (.1 rtj  
            /   \ Q)S>VDLA  
          _1     3 `xUG|  
似乎一切都解决了?不。 umjhG6  
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。 y|.fR>5  
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。 rAx"~l.=  
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:  Wu!t C  
s^>lOQ=  
template < typename Right > MdH97L)L.0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]iDJ*!I  
Right & rt) const h/Hl?O8[  
  { D;zWksq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5!AV!A_Jp  
} f>r3$WKj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rer|k<k;]G  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 voV:H[RD9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9&%#nN4`8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 n}A?jOSAe  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 i u1KRuaF[  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? GVG!sM mnX  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8PBU~mr  
 *q*HGW5  
template < class Action > nG"n-$A?<  
class picker : public Action !&`}]qQZ  
  { "#pzZ)Zh  
public : i_u {5 U;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2L2 VVO  
  // all the operator overloaded 1n'$Ji7  
} ; =3|pHc hJ4  
&Vt2be*  
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。 Ad;S=h8:  
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: s=N#CE  
#, Q}NO#vT  
template < typename Right > :p<kQ4   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X0WNpt&h  
  { 2QGMe}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *KK[(o}^J-  
} wmo{YS3t|  
yGvDn' m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Dz`k[mI  
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。 qO-C%p [5  
94|yvh.B  
template < typename T >   struct picker_maker PK6*}y  
  { ZBX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; '@TI48 J+  
} ; 9?;@*x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5VR.o!h3I  
  { e&QS#k  
typedef picker < T > result; /vjGjb=3U  
} ; {'h_'Y`bOQ  
;1W6"3t-Y  
下面总的结构就有了: $Z;BQJVH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zF5q=9 4$  
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。 Gg%tVQu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fcRj  
至此链式操作完美实现。 7DtIVMiK  
QjA&IZEC  
-Z%F mv8  
七. 问题3 u7;`4P:o@  
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。 z)lM2x>|*  
pkXv.D`  
template < typename T1, typename T2 > 47IY|Jdz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r6`\d k  
  { m0A#6=<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i&`!|X-=R  
} l'U1 01M>F  
AnNP Ti  
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: Lt1U+o[ot  
=<{h^-j;a  
template < typename T1, typename T2 > ll^DY hx}  
struct result_2 lv4(4$T  
  { 3AURzU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {6'*Phw  
} ; W`$[j0  
<cYp~e%xIw  
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? Wo{K}  
这个差事就留给了holder自己。 0G5'Y;8  
    :pwa{P  
|;P^clS3  
template < int Order > 8xgJSk  
class holder; '61i2\[lZQ  
template <> 91u p^   
class holder < 1 > x;u~NKy  
  { &Yp+k}XU  
public : Xo Y7/&&  
template < typename T > <_9!  
  struct result_1 s~^*+kq  
  { td >,TW=A*  
  typedef T & result; IAI(Ix  
} ; Ik j=`,a2B  
template < typename T1, typename T2 > GR%{T'ZD`  
  struct result_2 b,dr+RB  
  { }W$8M>l  
  typedef T1 & result; i\Yl  
} ; {I{3(M#"  
template < typename T > b^ sb]bZW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zmI5"K"'F  
  { XA1f' Kk  
  return (T & )r; vM`7s[oAK  
} JSgpb ?(  
template < typename T1, typename T2 > 9? 2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lUv=7" [  
  { xW>ySEf  
  return (T1 & )r1; lkA^\ +Ct  
} Cxm6TO`-;  
} ; ExCM<$,  
WL l_'2h  
template <> vZ@g@zB4o0  
class holder < 2 > DLi?'K3t  
  { XJSa]P^B1  
public : EMlIxpCn:  
template < typename T > "jR]MZ  
  struct result_1 HzvlF0f  
  { d&jjWlHgEN  
  typedef T & result; BwxnDeG)  
} ; _A 2Lv]vfV  
template < typename T1, typename T2 > V^n0GJNo  
  struct result_2 JrDHRIkgm  
  { B3mS]  
  typedef T2 & result; \D?:J3H*]  
} ; )iU^&@[S  
template < typename T > FXahZW~Ol  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Uoj i@  
  { s<vs:jna  
  return (T & )r; :)IV!_>'d  
} (a.1M8v+Sg  
template < typename T1, typename T2 > )eYDQA>J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ewnfeg1  
  { rbyY8 bX  
  return (T2 & )r2; "MnSJ 2  
} )KY:m |Z  
} ; g9KTn4  
aMTFW_w  
^Kqf ~yS%  
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> >。 sDC*J \X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eA=WGy@IcN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YEv Lhh  
k_aW  
return l(i, j) = r(i, j); _KN/@(+F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {.CMD9F[  
Ei5wel6!  
  return ( int & )i; i#W*'   
  return ( int & )j; 5HKW"=5Cf  
最后执行i = j; .Evy_o\^  
可见,参数被正确的选择了。 Izo!rC  
%NajFjBI  
nt ,7u(  
*1^$.Q&  
-M4p\6)Ge  
八. 中期总结 ``|AgIg  
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: !tNd\ }@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T3N"CUk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zO~9zlik  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >7b)y  
ZFvyL8o  
qX#MV>1  
9+qOP>m   
>jx.R  
=Z,5$6%)  
九. 简化 gfy19c 9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Rc[0aj:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'bu)M1OLi  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >t  <pFh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OP! R[27>  
  +-*/&|^等 #E$X ,[ZFo  
2. 返回引用。 }Hcx=}j  
  =,各种复合赋值等 ^6;V}2>v}  
3. 返回固定类型。 3l4NC03I&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Tum_aI  
4. 原样返回。 g|%L"-%gJ  
  operator, C#Bz >2;#  
5. 返回解引用的类型。 UiQEJXwnz  
  operator*(单目) nJZ6? V  
6. 返回地址。 H(-4:BD?  
  operator&(单目) UMMB0(0D  
7. 下表访问返回类型。 `bG7"o`  
  operator[] @ -:]P8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9em*r9-  
  operator<<和operator>> {1-V]h.<J  
}|wv]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。 iL]'y\?lv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6'C2SihYp  
Y[ zZw~yx  
template < typename Left > r&3pM2Da}  
struct value_return %.HJK  
  { zsXpA0~3s  
template < typename T > ..W-76{  
  struct result_1 s9)8b$t]  
  { LM)`CELsYc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f{&bOF v  
} ; ?GT@puJS-  
@T-p2#&  
template < typename T1, typename T2 > `>lzlEhKV  
  struct result_2 ,0N94pKy  
  { +T{'V^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; </"4 zD|  
} ;  $_;e>*+x  
} ; 1wj:aD?g  
I f-_?wZe  
Uh6 '$0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~I=Y{iM  
O(Jj|Z  
下面我们来剥离functor中的operator() "3CJUr:Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (bp9Pjw  
D=r))  
return l(t) op r(t) Iah[j,]r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OE`X<h4r  
return op l(t) =aG xg57  
return op l(t1, t2) s +s" MI  
return l(t) op C.Uju`3  
return l(t1, t2) op b1#dz]  
return l(t)[r(t)] e [h8}F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UUe#{6Jx_  
$md%x mQ[  
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: c=O,;lWFqm  
单目: return f(l(t), r(t)); w'Tq3-%V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -~{c u47_  
双目: return f(l(t)); K2)!h.W  
return f(l(t1, t2)); iBg3mc@OO  
下面就是f的实现,以operator/为例 uQ1@b-e`5  
u{<"NR h  
struct meta_divide |*5 =_vF  
  { OhZgcUqQ8  
template < typename T1, typename T2 > u+m,b76  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NpP')m!`}  
  { <UP m=Hb  
  return t1 / t2; 7, } $u  
} ~&dyRt W4  
} ; (2ot5x}`j  
g|X;ahTT  
这个工作可以让宏来做: friWW ^  
M~e0lg8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k%c{ETdE  
template < typename T1, typename T2 > \ dUrElXbXd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ||7x;2e  
以后可以直接用 LW6ZAETyL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y9H% Xl  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 f|7\DeY9U  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #N(= 3Cj  
9m2, qr|  
M9\#Aq&\i  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }|OaL*|u  
>SF Uy\3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =ac_,]z  
class unary_op : public Rettype tC?=E#3 V  
  { ipnV$!z  
    Left l; H9XvO  
public : ~/pzxo$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qd_6)M-  
4rT*tW"U  
template < typename T > `3H4Ajzcc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } p FQRSOZ  
      { .T<= z  
      return FuncType::execute(l(t)); 3981ie  
    } VZr>U*J[:  
{Bs~lC$  
    template < typename T1, typename T2 > v4,h&JLt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?lGG|9J\  
      { F_iXd/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -&x2&WE'  
    } 1/1Xk,E  
} ; wcSyw2D  
}0#U;_;D  
r`y ezbG  
同样还可以申明一个binary_op u-D dq~;|  
hd\gH^wk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *K!|@h{60  
class binary_op : public Rettype /n~\\9#3  
  { -C-?`R  
    Left l; n9w9JXp;!  
Right r; `+'rib5  
public : ;7]u!Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5,qj7HZF  
_R'Fco  
template < typename T > ZRxZume<f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 00I}o%akO  
      { Ars687WB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s4Sd>D 7  
    } lt^\  
LZJA4?C  
    template < typename T1, typename T2 > Ee)[\Qjn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =L%DX#8  
      { FMNm,O]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~CB[9D=  
    } .7'kw]{/  
} ; 0N[&3Ee8  
d2oh/j6`TA  
WARb"8Kg  
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 e0@ 6Pd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n55Pv3}C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v(*C%.M)  
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。 tO7v4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H gTUy[(  
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。。。 HX'FYt/?t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [b%:.bjY  
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) !CX t*/~  
下面是修改过的unary_op ] 2 #  
bfB\h*XO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '1,,)U#6E  
class unary_op 5w%_$x  
  { U4m9e|/H;z  
Left l; /{wJEuE  
  \!(  
public : 'O5'i\uz  
RZM"~ 0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }kw/W#)J  
4h5g'!9-g  
template < typename T > b'VV'+|  
  struct result_1 {o5V7*P;_  
  { hjaT^(Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .s#;s'>g  
} ; 1h6 ^>()^  
SH*C"  
template < typename T1, typename T2 > :[ k4Z]t8  
  struct result_2 +k dT(7  
  { (P&4d~) m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rl9. ]~  
} ; ?$f)&O  
uwRr LF  
template < typename T1, typename T2 > fLV"T_rk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %6AW7q t  
  { KD/V aN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u6`=x$&  
} xs\!$*R  
 K;LZ-  
template < typename T > $P1O>x>LIL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N`)$[&NG]  
  { &1+X\c+t b  
  return OpClass::execute(lt(t)); '9c2Q/  
} jiF?fX@  
U4 13?Pe  
} ; 'J,T{s1J  
TCT57P#b  
,J`'Y+7W  
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 nW;g28  
好啦,现在才真正完美了。 aM7uBx\8 5  
现在在picker里面就可以这么添加了: >A0k 8T  
"NgoaG~!YO  
template < typename Right > Wrrcx(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5{n*"88  
  { 5K|"\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ed9Z9  
} h"H2z1$  
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。 k}KC/d9.z  
YeF1C/'hy  
GTHkY*  
0afei4i~N  
3!5Ur&  
十. bind O?<&+(uMTT  
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。 qc#)!   
先来分析一下一段例子 1sP dz L  
b T 2a40ul  
FQ>`{%>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N}\[Gr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q>w)"Dd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cBo{/Tn:  
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。 >vuY+o;B  
我们来写个简单的。 e" ]2=5g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %cE 2s`  
对于函数对象类的版本: ^<LY4^  
='TE,et@d  
template < typename Func > 6sa"O89   
struct functor_trait XQ4G)  
  { Z}|(F RVk  
typedef typename Func::result_type result_type; %*#n d  
} ; ;<0LXYL;  
对于无参数函数的版本: 'R&uD~Q  
Yq(G;mjM  
template < typename Ret > /m!Cc/Hv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z3!f^vAi&  
  { f]7M'sy|  
typedef Ret result_type; LN_xq&.  
} ; 7Sz?S_N/j  
对于单参数函数的版本: F @Te@n  
 iD= p\  
template < typename Ret, typename V1 > >Z1q j>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &qS[%K )  
  { w`l{LHrR  
typedef Ret result_type; y>*xVK{D  
} ; S$2b>#@UJ  
对于双参数函数的版本: K(XN-D/c  
B75k^ohfj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M)sZSH.<O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3pmWDG6L  
  { KFa_  
typedef Ret result_type; 1xv8gC:6  
} ; `GXkF:f=  
等等。。。 !~Q2|r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %%cHoprDa  
={hX}"*D  
template < typename Func > JoSJH35=:  
struct func_return OLI$1d_  
  { eHDef  
template < typename T > ^Q&u0;OJ  
  struct result_1 QJ|ap4r  
  { e)E$}4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^!q?vo\j|  
} ; ;W>Y:NCrp  
^( Rvk  
template < typename T1, typename T2 > y1=N F  
  struct result_2 ^[15&T5  
  { Ew3ibXD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8BvonY t=8  
} ; jNeI2-9c}  
} ; u !!X6<  
$cu00K  
Zs<KZGn-B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0zY(:;X  
w>b-} t  
template < typename Func, typename aPicker > JJRK7\~$  
class binder_1 <9> vO,n  
  { }-~T<egF  
Func fn; kp\\"+,VC  
aPicker pk; t\$U`V)  
public : R-^96fFBy  
r\;ut4wy  
template < typename T > YIR R=qpn  
  struct result_1 sl*5Y#,|1  
  { vf4{$Oag  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :rP#I#,7w  
} ; .CSS}4  
-|rLs$V1r  
template < typename T1, typename T2 > !;_H$r0  
  struct result_2 cwV]!=RtO  
  { 5[n(7;+gw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gl&5l1&  
} ; h~wi6^{&Y  
5{$LsL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e$Y[Z{T5  
GA`PY-Vs)  
template < typename T > e *j.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -R>}u'EG>  
  { vy,&N^P  
  return fn(pk(t)); $)H@|< K  
} ;60.l!   
template < typename T1, typename T2 > y< C<_2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /.M+fr S  
  { <W]g2>9o9  
  return fn(pk(t1, t2)); ]; %0qb  
} KsrjdJx, '  
} ; 2YuN~-  
%& _V0R\k  
exdx\@72  
一目了然不是么? nADX0KI  
最后实现bind !`bio cA  
,7XtH>2s  
SR*wvQnOx  
template < typename Func, typename aPicker > ?|e'Gbb_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (Z5##dS3  
  { m0{!hF[^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ) _ I,KEe  
} #.[AK_S5&  
8.bKb<y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m?HZ;  
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。 P,=+W(s9}  
q.2(OP>(  
十一. phoenix wM[~2C=vx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bxK(9.  
E+C5 h ;p&  
for_each(v.begin(), v.end(), i@NqC;~;  
( 4 g. bR  
do_ U}SXJH&&E  
[ a(]`F(L  
  cout << _1 <<   " , " L !4t[hhe=  
] Q!,<@b)  
.while_( -- _1), $;G{Pyp  
cout << var( " \n " ) /=uMk]h  
) Vx_rc%'  
); %r)avI  
F_uY{bg  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 3?E8\^N\n  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lt$zA%`odc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 . |*f!w}5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H UoyLy  
!6&W,0<  
| nJZie8m  
template < typename Cond, typename Actor > ,@z4I0cTi\  
class do_while 2FD=lR?6  
  { v}^5Rp&m  
Cond cd; 22(*J<  
Actor act; BK,sc'b  
public : l<(Y_PE:  
template < typename T > ~7!7\i,Y8\  
  struct result_1 e4OeoQ@ >  
  { _ .i3,-l)  
  typedef int result_type; ;d$qc<2uA  
} ; VGL#!4wK  
~"Gf<3^y+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d7Ur$K\=y  
1xf=_F0`&  
template < typename T > A|}l)!%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '2zL.:~  
  { x( mE<UQN  
  do *]JdHO  
    { 7t9c7HLuj/  
  act(t); gqib:q ;r  
  } &4dz}zz90  
  while (cd(t)); #[MJ|^\i  
  return   0 ; iA_8(Yo  
} ydv3owN  
} ; ~8`:7m?  
Ut]+k+ 4  
*sQcg8{^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _B2V "p  
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。 >*twTlb{  
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。 Kt>X3m,  
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(0q6~|  
下面就是产生这个functor的类: UkCnqNvx  
52zGJ I*  
zm9TvoC%}  
template < typename Actor > CBf7]n0H  
class do_while_actor CLKov\U\  
  { CGw--`#\  
Actor act; &@"]+33  
public : ?B.~ AUN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nA>sHy  
2W M\e lnA  
template < typename Cond > u!N{y,7W)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h06ku2Q  
} ; =R*Gk4<Y  
y?[snrK G  
nD" ~?*Lt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V@=V5bZLs  
最后,是那个do_ %,b X/!  
&Y@#g9G  
3HyhEVR-#~  
class do_while_invoker O\;=V`z-  
  { YC_3n5F%  
public : P];JKE%  
template < typename Actor > u%O-;>J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]Pn !nSg  
  { x2|6   
  return do_while_actor < Actor > (act); 5TBI<K  
} :&'{mJW*{t  
} do_; u"$a>S_  
J3S&3+2G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r0m)j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5CJZw3q  
最后来说说怎么处理break和continue p@&R0>6j  
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。 BX;5wKfA  
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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