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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  iK$)Iy0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #7IM#t c@  
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, $!L'ZO1_r  
!F*7Mif_E  
fPf8hz>  
i2SR.{&  
  class filler ErK5iTSD  
  { y#5xS  
public : oZxC.;xJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NKD<VMcqw  
} ; %vvA'WG  
d0y [:  
~F^(O{EG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >(s)S[\  
.az +'1  
n*6Oa/JG7  
t@[&8j2B>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hPa:>e  
*p}b_A}D  
6 eqxwj{S[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =7@N'xX  
)<bgZ, v  
:c@v_J6C&  
=T'N6x5@  
二. 战前分析 .5*h']iFr1  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 j:# wt70  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 iB;EV8E  
_FXvJ}~m  
m?DI]sIv#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U}ei2q\  
  /* --------------------------------------------- */ {3F;:%$`c  
vector < int *> vp( 10 ); pj:s+7"t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hI.@!$~=  
/* --------------------------------------------- */ &~ of]A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @sUYjB  
/* --------------------------------------------- */ k%|7H,7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u`I&&  
  /* --------------------------------------------- */ (- `h8M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DPCB=2E  
/* --------------------------------------------- */ ~.99H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d[mmwgSR?I  
@X@?jj&  
wVU.j$+_#  
tHAr9  
看了之后,我们可以思考一些问题: HBHDu;u  
1._1, _2是什么? LpwjP4vWJ  
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。 8aDh HXI  
2._1 = 1是在做什么? f]Jn\7j4  
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。 5}S~8  
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。 +XV7W=  
KY5it9e  
[B<htD&  
三. 动工 O@*^2, 6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v_M-:e3`  
oYOR%'0*m+  
/Kcp9Qx  
Jbv66)0M  
template < typename T > X{cFq W7  
class assignment 7A6Qrfw  
  { +i"^"/2f{  
T value; []^fb,5a  
public : t}FwS6u  
assignment( const T & v) : value(v) {} O5X@'.#rU  
template < typename T2 > Ruy qB>[o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JZ=ahSi  
} ; :wWPEhK  
C_CUk d[  
'" MT$MrT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B^|^hZZ>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Tvp~~Dk  
?2d! ^!9  
|E]`rfr  
;t6)(d4z?  
  class holder Sq<ds}o'8l  
  { \%],pZsA~  
public : -hy`Np  
template < typename T > wE*o1.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q[rmsk 2L'  
  { `^d[$IbDW  
  return assignment < T > (t); ZMp5d4y5  
} { $ a $m  
} ; _8QHx;}  
IA6,P>}N  
yj<j>JtN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 5vP=Wf cW  
8PRKSJ[@K  
  static holder _1; 5xb1FH d:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w'i8yl bZ  
xZ=6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K>a@AXC  
而不用手动写一个函数对象。 ;\mTm;]G  
Aq]*$s2\G  
A#;TY:D2  
?z{Z!Bt?=)  
四. 问题分析 (Zi,~Wqm$  
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。 m)\wbkC  
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。 6}/m~m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1yK=Yf%B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ABG>W>H-S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1b` `y  
6+.8nx:9X  
五. 问题1:一致性 bnZ`Wc*5b  
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?| wJ>.I<F6B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B k yW  
7eU|iDYo  
struct holder #cCR\$-~  
  { `VL<pqPP  
  // M/x*d4b_  
  template < typename T > SbYs a  
T &   operator ()( const T & r) const 2EAY`}Rl6.  
  { [g Y.h/  
  return (T & )r; )4O* D92  
} 1cdX0[sN  
} ; C< B1zgX  
_/pdZM,V  
这样的话assignment也必须相应改动: HUWCCVn&  
x7!YA>  
template < typename Left, typename Right > nq,P.~l  
class assignment /4{.J=R}  
  { L9bIdiB7  
Left l; 6>e YG <y{  
Right r; g@s'-8}X^  
public : Q<UKR|6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *nYb9.T]i  
template < typename T2 > OE8H |?%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P$hmDTn72  
} ;  Z5[f  
]/TqPOi:  
同时,holder的operator=也需要改动: tLc~]G*\`s  
];7/DM#Np  
template < typename T > Ynx.$$`$=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B`;DAsmT  
  { noSBwP| v*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u EE#A0  
} PTf.(B"z  
;Y"*Z2U  
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。 ZnXq+^ Z4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n%%u0a %  
[*2|#KSCX  
return l(rhs) = r; 6~y7A<[^  
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。 m=e#1Hs   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S /)J<?<b  
bR&<vrMmrA  
template < typename Tp > H>Ws)aCq  
class constant_t ;d{lvKk  
  { [R9!Tz  
  const Tp t; Q"QL#<N  
public : \[5mBuk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WC ZDS>  
template < typename T > J6m(\o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7iM;X2=7}  
  { F?!  
  return t; 7J$5dFV2  
} sXmo.{Ayb  
} ; 1WbawiG}  
Pln*?o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Xy'qgK?  
下面就可以修改holder的operator=了 Vo-]&u&cr  
; rJ  
template < typename T > #&jr9RB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q=|0lZ$`V_  
  { 2xJT!lN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xgQ]#{ tG  
} xB&6f")  
?=lnYD j  
同时也要修改assignment的operator() {aRZBIv  
H%:u9DlEK/  
template < typename T2 > <78LB/:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oL 69w1  
现在代码看起来就很一致了。 =P"Sm r  
;zl/  
六. 问题2:链式操作 N;BS;W5I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _Mis-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。 e2xqK G  
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。 UIl^s8/  
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。 b2vc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LN?b6s75U  
At#'q>Dn  
template < typename T > k-M-=VvA  
struct result_1 Nu%JI6&R  
  { !Ci\Zg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G$buZspL'd  
} ; i%R2#F7I  
vs )1Rm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yfD)|lK  
@$(/6]4p  
template < typename T > A -dL_3  
struct   ref B?xu!B,  
  { Jc#()4  
typedef T & reference; R{"7q:-  
} ; ?+bDFM}  
template < typename T > |5}~n"R5  
struct   ref < T &> wPl!}HNf  
  { ]v^;]0vcr  
typedef T & reference; vkXdKL(q  
} ; F;IG@ &  
7 vS]O$w<4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h4GR:`  
R":nG7o  
template < typename T > oR=^NEJv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f(O`t}Ed  
  { rX%qWhiEJ  
  return l(t) = r(t); jnK8 [och  
} s1!_zf_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 hr<E%J1k%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J]f\=;z;<a  
~[i,f0O,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {9<2{$Og  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P7I,xcOm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AUnRr+o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C/Ig.KmXF{  
最后的布局是: Hy<4q^3$G  
                Add UC^Bn1  
              /   \ >a]4}  
            Divide   5 eo4<RDe<  
            /   \ =GQ?P*x|$  
          _1     3 n ?%3=~9  
似乎一切都解决了?不。 ?wps_XU  
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。 `he{"0U~S  
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。 !}()mrIlP  
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: -;z&">  
Y962rZ  
template < typename Right > WT!8.M;Kv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UcMe("U  
Right & rt) const $} S5&  
  { [Bp[=\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `5`Pv'`  
} =VlO53Hy{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l%"eQ   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Nh41o0  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 d8g3hyI5\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 IPcAE!h6zN  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 fp9ksxb@m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Ifu$p]~z$  
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: p;) ;Vm+8  
J%xp1/= 2  
template < class Action >  UJoWTx  
class picker : public Action +*g[hRw[  
  { )%C482GO-  
public : C["^%0lj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?M7nbfy[A@  
  // all the operator overloaded 0i$jtCCL(  
} ; SV]M]CAe  
1z~;c|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Tm_vo-   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T~%5^+[h  
gsc*![N  
template < typename Right > &P!^k0NJR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E[LXZh  
  { Y_%\kM?7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); < V"'j  
} &}w,bG$  
-MHu BgYJ-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1_/\{quE  
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。 W1y,.6  
8pDJz_F!{  
template < typename T >   struct picker_maker I]Wb\&$  
  { I_#)>%H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~srmlBi6  
} ; [fR<#1Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +zs;>'Sf  
  { jRB:o?S  
typedef picker < T > result; 9A3Q&@,  
} ; ET _}x7  
V85a{OBm,8  
下面总的结构就有了: sj. eJX"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。 pq-zy6^  
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。 z]P|%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G~4^`[elB  
至此链式操作完美实现。 H7#RL1qM&  
-mX _I{BJ  
)OH!<jW  
七. 问题3 'L3 \I  
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。 [ Q=) f  
o,Ha-z]f  
template < typename T1, typename T2 > ZQl[h7c/N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \|j`jsq  
  { *TE6p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kHz3_B9 [  
} w=#&(xm0  
Di-"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: 3tIIBOwg[  
S*#y7YKI  
template < typename T1, typename T2 > 4ItXZo  
struct result_2 J4lE7aFDA~  
  { fhfdNmtR)I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *GRhZ~U  
} ; KD Qux  
S~Q7>oNm  
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? %$]u6GKabi  
这个差事就留给了holder自己。 CF42KNq  
    S8"X7\d{  
Xx?Jt  
template < int Order > G =< KAJ  
class holder; |UR.7rOV  
template <> =$BgIt  
class holder < 1 > 2N)Ywqvj  
  { <o?qpW$,>  
public : D;d;:WT5  
template < typename T > 7ky(g'  
  struct result_1 jjl4A} *0  
  { f4g(hjETbu  
  typedef T & result; ]E=JUYf0  
} ; })!n1kt  
template < typename T1, typename T2 > 3tLh{S?uJ  
  struct result_2 B r pin  
  { ~}ewna/2  
  typedef T1 & result; 0|GxOzNd  
} ; " *Ni/p$I  
template < typename T > W8":lpp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %eT/:I  
  { dOiy[4s  
  return (T & )r; ,vN#U&RS  
} &kO4^ A  
template < typename T1, typename T2 > s}?98?tYB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HPpnw] _  
  { /VJ@`]jhDf  
  return (T1 & )r1; k8*=1kl"  
} qx!IlO  
} ; 1m ![;Pg3  
hF2 G{{8A  
template <> RNt3az  
class holder < 2 > 41C=O@9m  
  {  =6A<>  
public : ;w6\r!O,  
template < typename T > uP* >-s'm  
  struct result_1 G&n_vwZ%  
  { vMC;5r6*d  
  typedef T & result; 1MV^~I8Dd  
} ;  u?'X%'K*  
template < typename T1, typename T2 > 75v*&-  
  struct result_2 `\.n_nM  
  { P)}:lTe  
  typedef T2 & result; 8;Pdd1GyUL  
} ; ] 2b@mX  
template < typename T > "thu@~aC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ic r'l$PE  
  { bC@b9opD  
  return (T & )r; h|-r t15  
} |owhF  
template < typename T1, typename T2 > )8N/t6Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tx.YW9xD  
  { RI%l& Hm  
  return (T2 & )r2; K8RloDjk_A  
} > voUh;L  
} ; ^#Z(&/5f0  
+ypT"y  
k1cBMDSokO  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1R:h$* -z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !nYAyjf   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U{_O=S u  
jBB<{VV|  
return l(i, j) = r(i, j); nh8h?&q|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xGH%4J\  
Df4n9m}E  
  return ( int & )i; :@3d  
  return ( int & )j; v EX <9  
最后执行i = j; UU !I@  
可见,参数被正确的选择了。 [+%*s3`c#  
u*U?VZ5  
JBg>E3*N  
}@#e D  
C1nQZtF R  
八. 中期总结 Vw#07P#A  
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: m7@`POI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k |Lm;g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eQeNlCG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :L?zk"0C  
*X>rvAd3  
:V"}"{ (6  
!Zwl9DX3  
_Yhpj}KZ  
aL`pvsnF  
九. 简化 {P3,jY^  
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。 Jv?e ?U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y#m0/1-  
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: D"Xm9 (  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +Q '|->#  
  +-*/&|^等 xtnB: 3  
2. 返回引用。 v{jl)?`~w  
  =,各种复合赋值等 Vz#cb5:g  
3. 返回固定类型。 l)|CPSN?w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *oPSkEA{  
4. 原样返回。 M-Js"cB[  
  operator, 9X(bByEO  
5. 返回解引用的类型。 v#X? KqD  
  operator*(单目) `rcjZ^n  
6. 返回地址。 Ug"B/UUFd  
  operator&(单目) "K@os<  
7. 下表访问返回类型。 `?$R_uFh:  
  operator[] #8RQ7|7b|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N8vWwN[3  
  operator<<和operator>> " pH+YqJ$  
3Q#VD)  
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。 {L+?n*;CA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b)V[d8IA  
#Q{6/{bM&J  
template < typename Left > B|%;(bM2C  
struct value_return _S[H:b$?  
  { FHD6@{{Gp"  
template < typename T > J3zb_!PPE  
  struct result_1 |9Y9pked8  
  { z(]*'0)P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6 Ym[^U  
} ; h8h4)>:  
z[';HJ0O;  
template < typename T1, typename T2 > h!Ka\By8#  
  struct result_2 m}XI?[!s  
  { A6sBObw;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W$3p,VTMmB  
} ; 55;xAsG  
} ; -r,J>2`l  
ctCfLlK  
kxdLJ_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /M#A[tZ3  
p5bH- km6  
下面我们来剥离functor中的operator() >S~#E,Tg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1jV^\ x0  
H p,r @  
return l(t) op r(t) fLy s$*^)^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w3& F e=c  
return op l(t) 1{,WY(,c  
return op l(t1, t2) +(<CE#bb[  
return l(t) op "NJ!A  
return l(t1, t2) op h?TE$&CL?  
return l(t)[r(t)] ML R3 A s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L7KHs'c*  
k_^d7yH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: UyJ5}fBJ  
单目: return f(l(t), r(t)); r)b`3=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;~@2YPj  
双目: return f(l(t)); +J^}"dG  
return f(l(t1, t2)); "+rX* ~  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q0r_+0[7j  
O" z=+79q  
struct meta_divide =}V`O>  
  { Z|~<B4#c  
template < typename T1, typename T2 > a. gu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FV^kOz  
  { ypml22)kz  
  return t1 / t2; ]=pEs6%O3  
} r%o!P`  
} ; <H 3}N!  
 @P~ u k  
这个工作可以让宏来做: 5-+Y2tp}  
7tyn?t0n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ KcSvf;sx  
template < typename T1, typename T2 > \ '[A>eC++  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5[@4($q8  
以后可以直接用 1 ltoLd\{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ha(hG3C  
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 9,9( mbWJv  
(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。。。) )JZfC&,  
ZkK +?:9  
on(W^ocnD  
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 %fxGdzu7.  
eR3!P8t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S4 tdW A  
class unary_op : public Rettype EKDv3aFQZ#  
  { |_ ;-~bmb  
    Left l; CqF< BE  
public : QGsUG_/_P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $+rdzsf)+/  
pM4 j=F  
template < typename T > cW3;5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q!FJP9x  
      { O[8Lp?  
      return FuncType::execute(l(t)); Pl 5+Oo  
    } wlkS+$<  
D@0eYX4s  
    template < typename T1, typename T2 > bbnAF*7s8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lQ)8zI  
      { <iTaJa$0m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?B[Z9Ef"8l  
    } aeg5ij-]u@  
} ; B\4SB  
M>'-P  
!ZB|GLpo6  
同样还可以申明一个binary_op (I\aGGW  
(3 _2h4O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > esxU44  
class binary_op : public Rettype ) I@gy  
  { $3FFb#r  
    Left l; ;B tRDKn  
Right r; Kr8p:$D};  
public : n /rQ*hr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _hXadLt  
=WN6Fj`  
template < typename T > <]"aP1+C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kw'A%7^e  
      { agt7b@-5=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bu\,2t}B  
    } +DVU"d  
%*LdacjZ  
    template < typename T1, typename T2 > 9B<y w.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }!B<MGBd  
      { ah~7T~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #E*jX-JT  
    } @8Co5`CVl  
} ; RN!oflb  
^2Op?J  
LkJ3 :3O  
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 |f`!{=?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I:='LH,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _:=w6jCk  
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。 -O-_F6p'D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ynDa4HB  
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。。。 ]%G[<zD,1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /&dC?bY  
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) e8P |eK  
下面是修改过的unary_op U<o,`y[Tn  
t?{E_70W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E]"ePdZZ/  
class unary_op {5_*tV<I  
  { eF:6k qg  
Left l; u:fiil$  
  QNn$`Qz.  
public : 6rdm=8WFA  
5Ss=z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FWPkvL  
k g+"Ta[9  
template < typename T > ^d-`?zb  
  struct result_1 ~9 K4]5K-  
  { BxlpI[yWq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b\H~Ot[i  
} ; o^_z+JFwb  
=3""D{l  
template < typename T1, typename T2 > kXv -B-wOj  
  struct result_2 _ ?=bW  
  {  8tLkJOu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rnun() plJ  
} ; %xkqiI3Ff  
Nqewtn9n  
template < typename T1, typename T2 > hDzKB))<w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q!|. ,?V  
  { h dPK eqg7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sj Yg  
} xlS t  
7$;mkHu4H%  
template < typename T > o^7}H{AE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nA5v+d-<T  
  { prhFA3 rW.  
  return OpClass::execute(lt(t)); y7$e7~}/  
} pO GVD  
($[pCdY  
} ; Vz51=?75  
JzCfs<D  
+X"TiA7{j  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e,|"9OK  
好啦,现在才真正完美了。 F(}d|z@@  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2}' &38wMT  
NTls64AS.  
template < typename Right > a'XCT@B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s%;18V:pi  
  { Fl^.J<Dz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {Km|SG[-q  
} NNb17=q_v  
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。 c"77<Db$  
axonqSf  
,5H$Tm,6\S  
Oa CkU  
4- N>#  
十. bind !5Z?D8dcx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 :KMo'pL  
先来分析一下一段例子 y @h^  
j+PW9>Uh  
Y=/HsG\W]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uWvl<{2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y -7x**I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5/>G)&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,TeDJ\k  
我们来写个简单的。 ^~eT# Y8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZO W{rv]  
对于函数对象类的版本: -L</,>p  
|`E\$|\p  
template < typename Func > /QD}_lh;,  
struct functor_trait (;V]3CtU*  
  { K\,&wU  
typedef typename Func::result_type result_type; DTAEfs!ZW  
} ; L'z;*N3D  
对于无参数函数的版本: nNq|v=L  
dcYUw]  
template < typename Ret > jFbz:aUF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IgR_p7['.  
  { bXC;6xZV  
typedef Ret result_type; fb&K.6"  
} ; S!up2OseW  
对于单参数函数的版本: {(7C=)8):  
b;Q cBGwKT  
template < typename Ret, typename V1 > V?0|#=_mE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6TlkPM$~2  
  { Z!^iPB0~D  
typedef Ret result_type; eWW\m[k]}  
} ; kG@1jMPtQ  
对于双参数函数的版本: @;JT }R H-  
G{YJ(6etZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .'L@$]!G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c3g\*)Jz"F  
  { P;mmK&&  
typedef Ret result_type; rq T@i(i  
} ; ){L`hQ*=w  
等等。。。 rM_8piD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /8 Ca8Ju  
[;h@ q}  
template < typename Func > qwiM .b5  
struct func_return k0{Mq<V*%  
  { <?2[]h:wp  
template < typename T > ;UArDwH  
  struct result_1 +Y'(,J  
  { !H~G_?Mf\O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M)i2)]F S  
} ; ERCW5b[RT  
`?2S4lN/  
template < typename T1, typename T2 > Mpb|qGi!  
  struct result_2 ]geO%m  
  { !pQQkZol  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P0 hC4Sxf  
} ; ;~tKNytD`B  
} ; l2X'4_d  
<Mxy&9}ic  
m7~kRY514  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,K,n{3]  
G%Wjtrpj  
template < typename Func, typename aPicker > ]M-j_("&  
class binder_1 Kw"7M~  
  { #92MI#|n9  
Func fn; cOxF.(L  
aPicker pk; cQA;Y!Q #  
public : |J?KHI  
6rq:jvlx$  
template < typename T > ./rNq!*a  
  struct result_1 QUH USDT  
  { [?.k8;k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !%_}Rv!JT  
} ; OU/PB  
TO- [6Pq#  
template < typename T1, typename T2 > "tn]s>iAd=  
  struct result_2 p*8=($j4  
  { 9]xOu Cb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %f*8JUE16  
} ; \L<Hy)l  
?FA} ;?v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MOJKz!%  
?WKFDL'_0j  
template < typename T > ?|w>."F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LeF Z%y)F  
  { l*e*jA_>:7  
  return fn(pk(t)); f)Z$ ,&  
} u$X [=  
template < typename T1, typename T2 > P>9F(#u_(F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~*79rDs{  
  { g~rZ=  
  return fn(pk(t1, t2)); .-awl1 W  
} Tuo`>ZA  
} ; F;kY5+a7~e  
sC(IeGbX  
'-N `u$3Y  
一目了然不是么? 6c$ so  
最后实现bind bqWo*>l  
-Wd2FD^x  
%iPWg  
template < typename Func, typename aPicker > ^ Vso`(Ss  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  MX2]Q  
  {  _zvCc%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EZ:pcnL {  
} ~:'tp28?  
jhgS@g=@ZC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MHeUh[%(  
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。 7jL+c~  
MKf|(6;~  
十一. phoenix  Fku~'30  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q,9"/@:c,  
[uU"=H|  
for_each(v.begin(), v.end(), dWqKt0uh!  
( }Go?j# !  
do_ = .a}  
[ ABb,]%  
  cout << _1 <<   " , " ,h,OUo]LIY  
] IO3p&sJ/  
.while_( -- _1), KSDz3qe  
cout << var( " \n " ) C~-x637/  
) >Q3_-yY+  
); ]^:sV)  
E6JfSH#  
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: >9dzl#  
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 8?LsV<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `yF6-F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h K;9XJAf  
Pt5"q3ec{T  
1Xzgm0OS;  
template < typename Cond, typename Actor > &n$kVNE  
class do_while x3DUz  
  { C2}n &{T  
Cond cd; 7>.d*?eao\  
Actor act; TWE>"8]  
public : }uP`=T!"8  
template < typename T > ^Gi9&fS,  
  struct result_1 !ZNirvk  
  { :m.6a4vx  
  typedef int result_type; HQ /D)D  
} ; jkAWRpOc)  
+MZsL7%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'h} (>%  
^^,cnDlm  
template < typename T > xVxN @[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0JT"Pv_  
  { [=<vapZt  
  do |7%has3"  
    { 4y*"w*L  
  act(t); sqXwDy+.  
  } +Vv+<M  
  while (cd(t)); =[JstiT?E  
  return   0 ; m^!Kthq  
} qu\cU(H|  
} ; E)3Ah!  
'p FK+j  
lA{JpH_Y8s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $^:s)Yv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -kF8ZF  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  p!> 5}f6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 V8n z@  
下面就是产生这个functor的类: *@I/TX'\rY  
 g^l~AR  
aD^jlt  
template < typename Actor > Qli#=0{`  
class do_while_actor shgZru  
  { 9dVHh?E  
Actor act; FuC#w 9_  
public : Rp+Lu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]z O6ESH  
>P+o NY  
template < typename Cond > 6E@TcN~ ,!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \@[Y ~:  
} ; WA6reZ  
s%QCdU ]  
P3!JA)p6a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 frokl5L@  
最后,是那个do_ M ~ ;]d  
~|G`f\Ln"  
YEa<zhO8  
class do_while_invoker cG"wj$'w  
  { B&QEt[=s  
public : b*(, W  
template < typename Actor > )[ QT ?;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (A )f r4  
  { +~>cAWZq_  
  return do_while_actor < Actor > (act); NQxx_3*4O  
} 5g%D0_e5  
} do_; 99\lZ{f(  
XU<XK9EA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .6!cHL3ln  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Aj8zFt ]  
最后来说说怎么处理break和continue J`4V\D}n  
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。 Co,?<v=Ll  
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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