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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g!kRa.`u1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L&gEQDPgq|  
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, GE3U0w6WbK  
Y;/=3T7An  
>G3 J3P(  
OTFu4"]M  
  class filler Ci#5@Q9#w  
  { I3E8vi%B.  
public : iDkWW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `bi_)i6Low  
} ; ~3-YxCn%  
oj4)7{  
EV7+u0uN&Q  
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: ,IVr4#w0=  
+KwF U  
I#6' NZ  
zH\;pmWiN9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k s`  
CR<pB)F?a  
)'I<xx'1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PS<tS_.  
W-ND<=:Up  
7!yF5 +_d  
W9:{pQG  
二. 战前分析 vM3|Ti>a'  
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。 Z FrXw+  
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 +uGP(ONY  
 v=Bh A9[  
Sdu@!<?B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mBgx17K/-_  
  /* --------------------------------------------- */ Y  X{  
vector < int *> vp( 10 ); [Oy2&C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xY}j8~k  
/* --------------------------------------------- */ ^5@"|m1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +&zuI  
/* --------------------------------------------- */ 7Caap/L:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o  >4>7  
  /* --------------------------------------------- */ Zz*mf+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [6gHi.`p'  
/* --------------------------------------------- */ %Ja{IWz9L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Hr,lA(  
ZxeE6&#M^w  
y2% ^teX k  
gl\{QcI8<  
看了之后,我们可以思考一些问题: d=OO(sf  
1._1, _2是什么? om39;nk!}  
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。 N*oJ$:#  
2._1 = 1是在做什么? p YvF}8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Y&Vbf>Hi+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mE@o27  
F1[ [fH  
3\l9Sf=M|  
三. 动工 ]~ 8N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {kO:HhUg  
J2k'Ke97o  
<W|{)U?p  
"N:]d*A\  
template < typename T > "=TTsxyM6P  
class assignment !<^j!'2  
  { @ DKl<F  
T value; pO+wJ|f  
public : 5Fm? ,^  
assignment( const T & v) : value(v) {} <?@46d?C  
template < typename T2 > @:&dOqQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MJR\ g3  
} ; nPX'E`ut-V  
^aM/BS\  
5+"8q#X$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <@ex})su  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m<LzB_ G\  
:< 3;7R'5  
=<uz'\Ytv%  
90696v.  
  class holder GIl{wd  
  { 8ewEdnE   
public : ZrT|~$*m`  
template < typename T > eOO*gM=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WjxBNk'f  
  { {"AYOc>2|  
  return assignment < T > (t); s+G9L)b'  
} /*2W?ZM~H  
} ; q$*_C kT  
8$tpPOhzb  
sWzXl~JbF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: KFG^vmrn  
e7AI&5Eg{  
  static holder _1; n/Z =q?_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0~5}F^8[L  
7uH{UpslJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dOgM9P  
而不用手动写一个函数对象。 ptL}F~  
'QS~<^-j"  
]-OkW.8d1  
=U|SK"oO  
四. 问题分析 FOyfk$  
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。 BrmFwXLP"  
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。 (D3m5fO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  .5r0%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T1 .@Tbbt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *Z(C' )7r  
5]ob;tAm  
五. 问题1:一致性 D\~$6#B>>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o6%f%:&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZlXs7 &_  
jl29~^@}1i  
struct holder D)$k{v#~  
  { g+F_M  
  // Lh$ac-Ct  
  template < typename T > QZP;k!"w  
T &   operator ()( const T & r) const U.jMK{  
  { I4ct``Di  
  return (T & )r; :dc J6  
} P?ol]MwaB  
} ; z1A-EeT  
!.N=Y;@lY  
这样的话assignment也必须相应改动: m5g: Q  
oK[,xqyA  
template < typename Left, typename Right > 780MSFV8  
class assignment ^?`,f>`M  
  { hzVO.Q*  
Left l; } /FM#Xh  
Right r; %?wE/LU>  
public : EU~'n-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @&> +`kgU-  
template < typename T2 > @3D%i#2o&[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zOp"n\  
} ; S(xA}0]  
*Y?]="8c#;  
同时,holder的operator=也需要改动: f 8U;T$)  
j0M;2 3@[  
template < typename T > </Lqk3S-!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hZG{"O!2 s  
  { P3>2=qK"E(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0']M,iC/  
} ^<b.j.$<z  
0+h?Bk  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %uMsXa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KwyXM9h6=  
I[C.iILL  
return l(rhs) = r; J(L$pIM  
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。 p 1fnuN |,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c3mlO [(  
{$.{VE+v5  
template < typename Tp > v:b%G?o  
class constant_t |9JYg7<  
  { I<#kw)W!  
  const Tp t; 94/}@<d-=  
public : o4795r,jz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Yq.@7cJ  
template < typename T > 69L&H!<i:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]kvE+m&p}^  
  { '93&?  
  return t; yV`vu/3K  
} /iy/2x28>  
} ; Vngi8%YWp  
]sE^=;Pv?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g9.hR8X  
下面就可以修改holder的operator=了 M?97F!\U  
Kep?=9r4+  
template < typename T > Rh^$0Q*2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2|EoP-K7  
  { ]e9kf$'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I}{eYXh  
} @n3PCH6:Ao  
}%|OnEk"  
同时也要修改assignment的operator() Su~`jRN $  
3+ 'w%I  
template < typename T2 > C<ljBz`,t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -ybupUJcbv  
现在代码看起来就很一致了。 Ja2.1v|r .  
nwYeOa/t  
六. 问题2:链式操作 v4zARE9#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wVB8PO8  
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。 b87d'# .  
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。 kE}I b4]J  
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。 Bf'(JJ7&N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &bNj/n/  
<Do89  
template < typename T > 8iB}a\]B  
struct result_1 uR[i9%=8L(  
  { Z )I4U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #B[>\D"*  
} ; a1&^P1.  
lRq!|.C  
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: 7[PXZT  
rL/+`H  
template < typename T > 9:WKG'E8a  
struct   ref Ig2VJs;  
  { [;bLlS,  
typedef T & reference; 12E"6E)  
} ; }K\_N]#6n  
template < typename T > u-$AFSt  
struct   ref < T &> IG\\RYr  
  { ubw ]}sfM#  
typedef T & reference; BN67o]*]<  
} ; =v}.sJ V?  
Lj#6K@u@Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 70Am]L&M  
9v A`\\9  
template < typename T > 4+0Zj+ q";  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 62q-7nV  
  { Y;WrfO$J  
  return l(t) = r(t); lPQH_+)Z"  
} X,b} d#\  
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。 l%O-c}X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3`y:W9!u  
A{k@V!A%  
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 {u5@Yp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _nt%&f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r_",E=e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~*qGH  
最后的布局是: E*$:~w  
                Add spf}{o  
              /   \ ,o`qB81  
            Divide   5 RL%{VE  
            /   \ OkM>  
          _1     3 -llujB%;,e  
似乎一切都解决了?不。 ~Hq 2'  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 l#Tm`br  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 r]yq #T`z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &*}S 0  
pfG:P rZ  
template < typename Right > d$ /o\G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0WFZx Ad"  
Right & rt) const [g{}0 [ew  
  { *w;f\zW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f55Ev<oOa  
} Jg:'gF]jt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q&.!*rPD  
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。 xFJ>s-g*  
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 2?  
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。 a;(:iMCi  
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。 >3JOQ;:d8  
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? DI\^ +P  
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: 9f "*O j  
CfAqMH*ip  
template < class Action > 0t~--/lA  
class picker : public Action x8H)m+AW  
  { Hi9]M3Ub  
public : ;J:YNup  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p81~Lk*Hz@  
  // all the operator overloaded JBqzQ^[n  
} ; j EX([J1  
]Vubz54  
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。 _^B+Xo@E-  
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:  _R ]1J0  
FR&RIFy  
template < typename Right > REw3>/=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >TE&myZ?*  
  { biJU r^n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %ug`dZ/  
} 5H79) n>  
OygYP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?E`J-ncP  
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。 _tjH=Ff$  
%w@(V([(c  
template < typename T >   struct picker_maker 1 >Op)T>{c  
  { qIk6S6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (z[cf|he  
} ; 4bO7rhve  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?;$g,2n  
  { DN!EsQ6  
typedef picker < T > result; T]:5y_4?[  
} ; `s+qz  
b~|B(lL6Xm  
下面总的结构就有了: oyHjdPdY#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 r"n)I$  
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。 h'bxgIl'`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @/9> /?JP  
至此链式操作完美实现。 zIL.R#|D=  
{3;4=R3  
W&"FejD  
七. 问题3 f; 22viE  
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。 ~6OdPD  
m?csake.Me  
template < typename T1, typename T2 > wiutUb Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GVg0)}  
  { a+X X?uN{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PBUc9/  
} r1[0#5kJ;J  
2]7nw1&  
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: KT8Fn+  
N=wB1gJ  
template < typename T1, typename T2 > &W ~,q(  
struct result_2 XW19hG  
  { <%!@cE+y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;%U`P8b!  
} ; ^PD a  
0$UE|yDs>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |HL1.;1  
这个差事就留给了holder自己。 IE|$>q0Z  
    6Us#4 v,  
]6%| L  
template < int Order > $`uL^ hlj]  
class holder; uv@4/M`  
template <> \Wo,^qR  
class holder < 1 > K(_nfE{  
  { ?&Lb6(}e  
public : )37|rB E  
template < typename T > <AB]FBo(  
  struct result_1 {6n B83BB  
  { 5VISP4a  
  typedef T & result; N~a?0x  
} ; d9E:LZy  
template < typename T1, typename T2 > YS;Q l\4   
  struct result_2 6@bO3K|  
  { gHTo|2 Q{  
  typedef T1 & result; v67o>`<$  
} ;  _G`kj{J  
template < typename T > (_d^i Zyf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /N~.,vf  
  { :#+VH_%N  
  return (T & )r; fSSDOH!U,  
} W# ev  
template < typename T1, typename T2 > VPf=LSxJe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .i&]VGv  
  { R7vO,kZ6Q  
  return (T1 & )r1; )4DF9JpD  
} xvb5-tK -  
} ; oas}8A)  
f 1]1ZOb  
template <> }VyD X14j  
class holder < 2 > xFgY#F  
  { h_H$+!Nzb  
public : 5*~G7/hT  
template < typename T > ,%Dn}mWu  
  struct result_1 +Ge-!&.;A  
  { )y._]is)b  
  typedef T & result; x%0Q W  
} ; iEnDS@7  
template < typename T1, typename T2 > m&fm<?|  
  struct result_2 U"/":w ~  
  { >8EIm  
  typedef T2 & result; yw2sK7  
} ; Yf<6[(6 O  
template < typename T > lLl^2[4k5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8M !If  
  { iFpJ /L  
  return (T & )r; gLU #\d]  
} 9z,V]v=  
template < typename T1, typename T2 > .%.J Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >/GVlXA'  
  { { "=d7i  
  return (T2 & )r2; wU+-;C5e  
} fm Fh.m.+N  
} ; F`+}p-  
j#zUO&Q@  
QF Vy2 q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 r,aV11{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XJ.bK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a|{RK}|3  
^GHA,cSf  
return l(i, j) = r(i, j); qE!.C}L +  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,~>A>J  
CB\E@u,  
  return ( int & )i; n](Q)h'nlo  
  return ( int & )j; Jwgd9a5  
最后执行i = j; 6]1cy&SG  
可见,参数被正确的选择了。 }HRM6fR1S  
a;8q7nC  
E:!?A@Fy  
C,HKao\  
[HLXWu3  
八. 中期总结 `2( )Vf  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6O>NDTd%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -lAX-W 0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h`;w/+/Zr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %i 6i.TF  
f+d[Q1  
+a0q?$\  
3]$qY_|7  
+O8rjVg)  
`2.[8%6  
九. 简化 ,* !HN &  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 S&^i*R4]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Xz4T_-X8d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E>NRC\^@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kLtm_  
  +-*/&|^等 3\JEp,5  
2. 返回引用。 DSf  
  =,各种复合赋值等 [Wf%iwB  
3. 返回固定类型。 .?|pv}V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !,WO]O v  
4. 原样返回。 gn4+$f~w  
  operator, g ]%sX6T  
5. 返回解引用的类型。 .EpcMXT%  
  operator*(单目) mO%F {'  
6. 返回地址。 qy|[V   
  operator&(单目) X+dLk(jI`u  
7. 下表访问返回类型。 )i|0Ubn[|  
  operator[] KsVN<eR{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dX^ ^ @7  
  operator<<和operator>> p(vmMWR!  
Pr|BhX  
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。 /zV&ebN]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p^J=*jm)x  
H;D 5)eJ90  
template < typename Left > 0;6eSmF  
struct value_return .0 }eg$d  
  { ; D'6sd"  
template < typename T > v%^"N_]  
  struct result_1 b5!D('w>]  
  { Qze.1h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [P_@-:(O  
} ; v_G1YC7TU  
Z/G`8|A  
template < typename T1, typename T2 > FqwH:Fcr:  
  struct result_2 ;8Qx~:c  
  { Q7#Yw"#G!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b;xn0sDn#  
} ; :[\M|iAo  
} ; ^L4"X~eM  
?cur}`  
kD*r@s]=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2UbTKN  
/Pv dP#!  
下面我们来剥离functor中的operator() -_[ZRf?^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: to,\sc  
K&'Vd@  
return l(t) op r(t) +Z7:(o<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2r^G;,{  
return op l(t) (ay((|)  
return op l(t1, t2) 2e?a"Vss  
return l(t) op 6N< snBmd  
return l(t1, t2) op z{m%^,Cs,  
return l(t)[r(t)] 1[:tiTG|C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *N65B#  
vX;~m7+  
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: 89Ch'D  
单目: return f(l(t), r(t)); 2'U+QK@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &zV; p  
双目: return f(l(t)); Xte"tf9(C  
return f(l(t1, t2)); }'u0Q6Obj  
下面就是f的实现,以operator/为例 K#;EjR4H  
1ir~WFP  
struct meta_divide p N+1/m,  
  { y^:N^Gt  
template < typename T1, typename T2 > | Kw}S/F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rO[ Zx'a  
  { / n@by4;W  
  return t1 / t2; tRYi q  
} }rA _4%  
} ; _z6" C8W  
*f-8egt-  
这个工作可以让宏来做: ]k)h<)nY  
v43FU3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (|dN6M-.K  
template < typename T1, typename T2 > \ HDQH7Bs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8i~n;AhDs  
以后可以直接用 vYNu=vnM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \Xpq=2`  
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 @)x8<  
(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。。。)  WfH4*e  
f#3!Q!C^  
m {?uR.O  
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 U2CCjAgRs  
yL #2|t(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kWZ/O  
class unary_op : public Rettype i%# <Hi7  
  { dOFK;  
    Left l; 5pz(6gA  
public : "JpnmE[`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9jf2b  
<sor;;T  
template < typename T > snvixbN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |PutTcjQ  
      { ~JX+4~qT  
      return FuncType::execute(l(t)); cz;gz4d8  
    } I?X!v6  
 aX}:O  
    template < typename T1, typename T2 > T{4Ru6[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ay>u``$R  
      { <2ymfL-q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "yf#sEabV  
    } !b{7gUjyI  
} ; &BE'~G  
[DSD[[ z[  
S*'  
同样还可以申明一个binary_op 7q@>d(xho  
b |JM4jgK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZnZ`/zNO  
class binary_op : public Rettype S r4/8BZ  
  { 8dCa@r&tz  
    Left l; kpx2e2C|  
Right r; Rd:wMy$  
public : r8TNl@Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '[`pU>9  
cUD}SOW  
template < typename T > ";*Iwd*V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 't#E-+o  
      { k*k 9hv?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |YWX.-aeo  
    } D)GD9MJ  
s^>1rV]=(`  
    template < typename T1, typename T2 > $[M5V v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YdF\*tZ  
      { ~O~R,h>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U( (F<  
    } Wer.VL  
} ; ;H`>jI$  
 o\-:  
:FWo,fq?:{  
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 Kn4x _9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c~v(bK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F8OE  
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。 1zWEK]2.R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! We:b1sZR  
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。。。 -=VGXd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tY0C& u2  
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) =N<Z@'c  
下面是修改过的unary_op rF)[ Sed:T  
1%k$9[!l%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kdp- |9  
class unary_op +kZW:t!-  
  { [O\[,E"K  
Left l; #7"*Pxb#A  
  65AG# O5R  
public : D9-D%R,  
{/K_NSg+h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $^louas&  
+Q!  
template < typename T > 5~E'21hJ  
  struct result_1 B<6Ye9zuG  
  { \zv?r :1t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d!#qBn$*[  
} ; Gb_y"rx?0  
Hl b%/&  
template < typename T1, typename T2 > !)+8:8H'  
  struct result_2 3%DDN\q\u  
  { " twq#Alx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \K%A}gnHe  
} ;  >q^l  
n Wb0S  
template < typename T1, typename T2 > D/Hob  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =x^b  
  { sEm064  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i2Cw#x0s  
} _|} GhdYE  
J)"g`)\2+  
template < typename T > 7^*[ XH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1PnWgu  
  { mQ qv{1  
  return OpClass::execute(lt(t)); u!DAeE  
} 6%t>T~x  
^Uq"hT(41  
} ; 18];fC  
EH~XN9b  
-9> oB  
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 8}<4f|?  
好啦,现在才真正完美了。 {v~.zRW%]r  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5&N55? G6  
a^QyYX}\qR  
template < typename Right > GMJ</xG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p 7eRAQ\'  
  { NZ=`iA8)X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P/;d|M(  
} y;1l].L  
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。 8e*1L:oB!  
h4lrt  
ZA Xw=O5  
/R!/)sg  
3 F ke#t  
十. bind }J-+^  
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。 UqEpeLK  
先来分析一下一段例子 :qL1jnR^  
;8J+Q0V  
+*vg) F:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1Kc[ ).O1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bL"!z"NA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ZQ'bB5I  
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。 %YbcI|i]<0  
我们来写个简单的。 RJO40&Z<Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eV)'@ 8p  
对于函数对象类的版本: QM 'Db`B  
E0-<-w3'  
template < typename Func > *eb2()B%  
struct functor_trait [K4wd%+  
  { afNqK~  
typedef typename Func::result_type result_type; L] ce13K  
} ; ^;=L|{Xl  
对于无参数函数的版本: Ln C5"  
%?WR 9}KU0  
template < typename Ret > i>}aQ:&^0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [9>h! khs  
  { Od5I:p]N  
typedef Ret result_type; /n&Y6@W  
} ; % XS2 ;V  
对于单参数函数的版本: xhmrep6+<  
_)6N&u8  
template < typename Ret, typename V1 > { i2QLS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o2 vBY]Tj  
  { +M/1,&  
typedef Ret result_type; \WN ,.  
} ; |NoTwK  
对于双参数函数的版本: ? j8S.d~  
*%,{<C,Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DpZO$5.Ec+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8BgHoQ*  
  { oR_qAb  
typedef Ret result_type; 1QPS=;|)  
} ; CW9vC  
等等。。。 D8S3YdJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H$o=kQN  
{Z^  G]@  
template < typename Func > [;n/|/m,  
struct func_return r(Vz(  
  { m}oqs0xx  
template < typename T > O<EFm}Ae  
  struct result_1 $VRVM Y [q  
  { WXzSf.8p|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r3_O?b  
} ; yoc;`hO-  
Z2cumx(  
template < typename T1, typename T2 > Sq Y$\&%  
  struct result_2 6-oy%OnN  
  { eKw!%97>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #lld*I"d  
} ; b)1v:X4Bv=  
} ; ^+'[:rE  
qVDf98  
zA g.,dA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dr~6}S#  
9z0G0QW[  
template < typename Func, typename aPicker > &?)? w-$p  
class binder_1 ~#^suy?  
  { Or9"T]z  
Func fn; XVwJr""+  
aPicker pk; |2t1m 6\j  
public : D{)K00mm  
X{YY)}^  
template < typename T > a?dUJt  
  struct result_1 ]QbT%0  
  { c1x{$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a(Fx1`}  
} ; v%2@M  
+ <4gJoI  
template < typename T1, typename T2 > lH#C:n  
  struct result_2 `EJ.L6j$'  
  { qjrl$[`X:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CNkI9>L=W`  
} ; b:6NVHb%  
f2f2&|7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (.Th?p%>7  
vi1 D<  
template < typename T > >=+: lD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pcrarj  
  { n;+`%;6  
  return fn(pk(t)); ^S%xaA9  
} j2GTo~muq  
template < typename T1, typename T2 > rQb=/@-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \fD)|   
  { 5HqvSfq>?  
  return fn(pk(t1, t2)); ;.'\8!j  
} `:>N.9'o  
} ; yRyUOTK  
[0M`uf/u  
 gmW-#.  
一目了然不是么? 3[Xc:;+/  
最后实现bind 7]`l"=/z  
JV`"kk/  
Qt+i0xd  
template < typename Func, typename aPicker > b2 5.CGF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \Aq$h:<  
  { 49iqrP'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m<liPl uv  
} L4t( Y7  
?;xL]~Q~1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 epm ~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 WZ6'"Cz`  
kuI$VC  
十一. phoenix JUpb*B_z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #i'wDvhol  
vKFEA7  
for_each(v.begin(), v.end(), [fZhfZ)<  
( lK%)a +2  
do_ %F2T`?t:  
[ F6Ne?[b  
  cout << _1 <<   " , " %)#yMMhR  
] >z|bQW#2  
.while_( -- _1), zb,YYE1  
cout << var( " \n " ) i[4t`v'Dk  
) @=NTr  
); G vTA/zA  
k@ So l6  
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: `P/87=h  
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 ^9zlxs`<d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZuNUha&a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9  M90X8  
[U@ ;EeS  
yW]>v>l:Eg  
template < typename Cond, typename Actor > H g04pZupN  
class do_while oH"VrS 6  
  { 9l<}`/@}W  
Cond cd; fJK;[*&Y  
Actor act; 9 Eqv^0u  
public : <El!,UBq<  
template < typename T > ql I1<Jx  
  struct result_1 AvZO R  
  { f7?u`"C  
  typedef int result_type; [5;_XMj%  
} ; Pah*,  
/:ju/ ~R}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f64}#E|w  
kIJ=]wU|v  
template < typename T > _T(77KLn;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b>@fHmpwD  
  { ZfU &X{  
  do _Rk>yJD7s  
    { vs2xx`Y<Lq  
  act(t); ,?c=v`e  
  } 4&<zkAMR  
  while (cd(t)); *],= !  
  return   0 ; z0 J:"M  
} FvyC$vip  
} ; P/[}$(&:  
xA>3]<O  
T!1Np'12zF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W2]%QN=m$  
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。 r"W<1H u  
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。 )&[Zw{6P  
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。 wpf  
下面就是产生这个functor的类: `,s0^?_  
Mi<}q@]e  
T~naAP  
template < typename Actor > Z|BOuB^   
class do_while_actor 9Idgib&  
  { 5|g#>sx>`q  
Actor act; hY/i)T{  
public : !|-:"hE1h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *fp4u_:`  
tN_~zP  
template < typename Cond > "u3 N9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M5`wfF,j  
} ; iUk#0 I  
2#Y5*r's\  
*n`8 -=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CA3`Ee+rD  
最后,是那个do_ 6#Bg99c  
uiq;{!dop  
7 aN}l QM  
class do_while_invoker ;5:3 =F>ao  
  { Z9UNp[  0  
public : n:[LsbTk  
template < typename Actor > / jN &VpDG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zJTSg  
  { Dw&_6\F@  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3gz4c1 s^:  
} }b / G{92  
} do_; 5[A4K%EL  
*W<|5<<u@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Za'}26  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eXQzCm  
最后来说说怎么处理break和continue V]|P>>`v9p  
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。 (@cZmU,  
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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