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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Dk5Zh+^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #b7$TV  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, [NFNzwUB  
!yhh8p3  
aAy'\T$x.  
|T{C,"9y  
  class filler #Eb5:;  
  { !a~`Bs$'jr  
public : i%6;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SIKOFs  
} ; xTGxvGv8  
{3!E4"p  
a5G/[[cwTV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: G/v/+oX  
B&N/$= 5m  
C.kxQ<  
~n/ $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *SO{\bu  
&[&r2 >a  
\(">K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  {Ha8]y  
KzQ3.)/q  
]QuM<ms  
=~I-]4  
二. 战前分析 IuZ) [*W  
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。 2y%,p{="  
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 mYc.x  
@x/T&67k  
N4*G{g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :{q"G#  
  /* --------------------------------------------- */ )a3IQrf=  
vector < int *> vp( 10 ); IL_d:HF|1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;sch>2&ZWU  
/* --------------------------------------------- */ ejA%%5q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cVwbg[W]  
/* --------------------------------------------- */ Ys!>+nL|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vS;1/->WD  
  /* --------------------------------------------- */ F:#J:x'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); oDcKtB+2  
/* --------------------------------------------- */ ?:Y#Tbi3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pZyQY+O  
Jl "mL  
+ S4fGT  
Zatf9yGD  
看了之后,我们可以思考一些问题: KFZm`,+69  
1._1, _2是什么? 6{qIU}!  
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。 0q rqg]  
2._1 = 1是在做什么? 6:% L![FX  
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。 JH7Ad (:  
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。 Ez{MU@Fk  
<[GYLN[0Q  
L>Mpi$L  
三. 动工 C%~a`e|/Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wZh:F !  
[Ei1~n)o  
DKVT(#@T  
Ys8SDlMo  
template < typename T > bJ_cId8+  
class assignment V]S1X^  
  { OMk5{-8B  
T value; .q][? mW3  
public : >\w&6 i~  
assignment( const T & v) : value(v) {} oQ=>'w  
template < typename T2 > 3 DaQo0N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =_]2&(?  
} ; OUP?p@%]<  
gGMWr.! 8  
NU (AEfF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BGr.yEy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "g+z !4b#  
b6E<r>q  
t\v+ogbk)  
>5G>D~b  
  class holder +u'I0>)S  
  { MCh#="L2  
public : \Ey~3&x9f  
template < typename T > Dr;iQkGP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MlW 8t[  
  { u =gt<1U  
  return assignment < T > (t); 1b9hE9a{j  
} 6bBdIqGb}  
} ; 'lZ.j&  
V\K<$?oUb  
T#Z%y!6  
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: U.T|   
XR0O;JN  
  static holder _1; S-+M;@'Rl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q8ImrC.'^  
AnZclqtb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2u?zO7W)-L  
而不用手动写一个函数对象。 bAr` E  
D5?phyC[Z  
:c8n[+5  
Lhh;2r/?78  
四. 问题分析 Y\2|x*KwvF  
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。 Q)af|GW$  
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。 {0!#>["<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OlD`uA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X5 ITF)&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U/;]zdP.K  
m=qOg>k  
五. 问题1:一致性 `Pc3?~>0HH  
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?| R.s|j=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2i|B=D(  
%]p6Kn/>  
struct holder >5T_g2pkv  
  { x|eeRf|  
  // K t#,]]  
  template < typename T > DG;y6#|p  
T &   operator ()( const T & r) const VhEMk\  
  { 6k?`:QK/sl  
  return (T & )r; >NV=LOO  
} /NF#+bx  
} ; P%X-@0)  
oojiJ~  
这样的话assignment也必须相应改动: si(;y](  
uHNpfKnZ  
template < typename Left, typename Right > #ZiT-  
class assignment dPjhq(8 zU  
  { 7.bN99{xPM  
Left l; v[<Bjs\q5  
Right r; q;AT>" =)  
public : /,|CrNwY*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (sw-~U%  
template < typename T2 > NBl __q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O_K_f+7  
} ; L(&}Wv  
[RU NuO  
同时,holder的operator=也需要改动: oQ+61!5>  
#f'DEo<b  
template < typename T > Y@F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pw'wWZE'  
  { h7qBp300  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MEwdw3  
} |)_-Bi;MW`  
&S74mV  
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。 ZI ?W5ISdg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f3WSa&eF  
4}KU>9YRA  
return l(rhs) = r; !D.0 (J  
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。 j nwQV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E@ h y7X  
^&c$[~W  
template < typename Tp > hv)7H)|l~]  
class constant_t Sav`%0q?7a  
  { G@d`F  
  const Tp t; . gZZCf&?  
public : oUW<4l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u}H$-$jE  
template < typename T > 2pyt&'NJua  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \+qOO65/+  
  { ; 7G_f  
  return t; i+M*J#'  
} -.vDF?@G  
} ; 4f1D*id*`#  
1(`M~vFDK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hhR aJ  
下面就可以修改holder的operator=了 >R,?hWT  
jOtX 60;  
template < typename T > DpL8'Dib  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F!KV\?eM$  
  { I^Qx/uTKw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]jM^Z.mI+  
} J+<p+(^*v  
T%CxvZ  
同时也要修改assignment的operator() [5pCL0<c@  
p4/$EPt)lY  
template < typename T2 > Ae|P"^kZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,J9}.}Hd  
现在代码看起来就很一致了。 Sw! j=`O  
& QZVq"  
六. 问题2:链式操作 m=&j@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 , &' Y  
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。 =v"xmx&4  
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。 `"y{;PCt_  
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。 >BqCkyM9Kf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z^tGu7x  
ged,>  
template < typename T > gAE!a Ky  
struct result_1 |ViU4&d*  
  { RLKj u;u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~oi_r8 K  
} ; C*wdtEGq  
kN'Thq/ZE  
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: , Fytk34  
EZ% .M*?  
template < typename T > g_D-(J`IK,  
struct   ref s'2Rs^,hN  
  { S=R 3"~p  
typedef T & reference; lpEDPvD_Vm  
} ; kHU"AD}.  
template < typename T > _Dq Qfc%  
struct   ref < T &> !7` [i  
  { _p4}<pG  
typedef T & reference; 8j\d~Lw=  
} ; g{DFS[h  
5t'Fv<g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F RH&B5w  
44C+h    
template < typename T > )W9_qmYd"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /| GH0L  
  { H%.zXQ4}n  
  return l(t) = r(t); |[w^eg  
} ul}'{|4  
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。 q,,j',8kq/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (UW6F4:$  
( Yi=v'd  
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 t.z$j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T7GQ^WnA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;nf&c;D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 utd:&q|}  
最后的布局是: +L6" vkz  
                Add rdI]\UH  
              /   \ -lp"#^ ;  
            Divide   5 :J%'=_I&H  
            /   \ rsSue_Q  
          _1     3 p+D=}O  
似乎一切都解决了?不。 b{HhS6<K?  
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。 Qu_EfmN|  
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。 /oDpgOn  
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: y*KC*/'"  
PdM*5g4  
template < typename Right > '(9YB9 i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6e:P.HqjA  
Right & rt) const |F~88j{VN  
  { T:#S86m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +wts 7,3  
} l4 `^!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BQU/QoDY  
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。 NTVHnSoHh  
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。 ,Qo}J@e(  
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。 nhT;b,G.Z  
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。 8|vld3;  
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? ruHrv"29  
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: < %rh/r  
Z3 n~&!  
template < class Action > V#H8d_V  
class picker : public Action 5\?3$<1 I  
  { g$gS7!u,  
public : ^teaJy%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k1wr/G'H[  
  // all the operator overloaded 9i[4"&K  
} ; fn?VNZ`J  
??+:vai2  
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。 X4 Y  
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: $/.<z(F  
ULTNhq R*n  
template < typename Right > #'g^Za  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \AJS,QD  
  { #ZF>WoC@e?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n\* JaY  
} 0k.v0a7%  
aYBTrOdz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \L %q[  
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。 O$(c. (_$  
#'c%  
template < typename T >   struct picker_maker v<+4BjV!J}  
  { QD}1?)}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pzAoq)gg:  
} ; }Qb';-+;d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;fkSrdj  
  { 9IOGc}  
typedef picker < T > result; /o\U/I  
} ; }"0{zrz  
tU(y~)]  
下面总的结构就有了: 2J&XNV^tJ  
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。 Kc-4W6?$  
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。 v#Sj|47  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'Y ,1OK  
至此链式操作完美实现。 B MY>a  
5<^'Cy  
\{:%v#ZZ  
七. 问题3 0 S2v"(_T  
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。 >KKeV(Ur  
)]tvwEo  
template < typename T1, typename T2 > 8T<@ @6`T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >6k}HrS1V  
  { tw-fAMwU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yT&x`3f"i  
} n{L:MT9TD  
SF"#\{cjj  
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: k=ts&9\  
/M]eZ~QKD  
template < typename T1, typename T2 > /=q.tDH=I  
struct result_2 e& p_f<  
  { h)^dB,~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RA} U#D:$i  
} ; au,jAk  
8H7O/n  
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? k)|'JDm  
这个差事就留给了holder自己。 wy YtpW  
    |G)Y8 #D  
%N>\:8 5?  
template < int Order > 8.[&wy U  
class holder; XzW7eO ,A  
template <> .uBO  
class holder < 1 > rAM *\=  
  { &;E d*OJ  
public : Oy:QkV9  
template < typename T > =w?M_[&K)  
  struct result_1 ^l--zzO 8l  
  { xv^Sh}\}  
  typedef T & result; W"dU1]  
} ; FOc|*>aKP  
template < typename T1, typename T2 > G *ds4R?!  
  struct result_2 3IGCl w(  
  { :fRmUAK%  
  typedef T1 & result; Q js2hj-$  
} ; Sf=F cb  
template < typename T > c%ZeX%p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E(% XVr0W  
  { B;SzuCW  
  return (T & )r; 3mk=ZWwv  
} hHCzj*5  
template < typename T1, typename T2 > <D~6v2$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8~.iuFp  
  { ';&0~[R[  
  return (T1 & )r1; Q! Kn|mnN  
} | O57N'/  
} ; /8=:qIJYA  
|MR%{ZC^i  
template <> 3R'.}^RN  
class holder < 2 > B*y;>q "{U  
  { h (qshbC}  
public : 0{-`Th+h  
template < typename T > #fwzFS \XL  
  struct result_1 I ca3  
  { mm_^gQ,`  
  typedef T & result; xIM8  
} ; =Na/3\^WP  
template < typename T1, typename T2 > {%=S+89l  
  struct result_2 IY V-*/ |  
  { 3\7'm]  
  typedef T2 & result; Z "-ntx#  
} ; 4pLQ"&>}80  
template < typename T > aF,j J}On  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4g>1G qv6  
  { %I_&Ehu  
  return (T & )r; G XarUjs  
} Yr5iZ~V$  
template < typename T1, typename T2 > {EOn r1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C5>{Q:.`e'  
  { XI]OA7Zis  
  return (T2 & )r2; Y_$^:LG  
} = vY]G5y  
} ; &1*4%N@'  
be&6kG  
h0T< :X   
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> >。 c=jcvDQ6W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NR ;q`Xe-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A * a{  
2_Pz^L  
return l(i, j) = r(i, j); ^a086n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N =x]A C,  
BHF{-z  
  return ( int & )i; 2^cAK t6bC  
  return ( int & )j; W8Ke1( ws&  
最后执行i = j; #D/$6ah~m  
可见,参数被正确的选择了。 's=Q.s  
`kqT{fs  
d|>9rX+f  
RcY6V_Qx  
se~ *<5  
八. 中期总结 :|?~B%-p[  
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: 5OPS&:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?+bTPl;%'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Tf9&,!>V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JCM)N8~i  
UN,<6D3\b  
-;sJ25(  
aw %>YrJ  
QV`X?m  
)3k)2XF  
九. 简化 p#ZMABlE,P  
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。 b%=1"&JI:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {[l'S  
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: F;cI0kP=>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F(T=WR].o  
  +-*/&|^等 db{NK wpj'  
2. 返回引用。 j%6|:o3G(  
  =,各种复合赋值等 F6RyOUma  
3. 返回固定类型。 M /n[&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2Som0T<2  
4. 原样返回。 B=Xnv*e  
  operator, wlm3~B\64  
5. 返回解引用的类型。 sqm%iyC=q  
  operator*(单目) 2A dX)iF@  
6. 返回地址。 1gF*Mf_7  
  operator&(单目) V_NjkyI  
7. 下表访问返回类型。 w:m'uB%W  
  operator[] ],BJ}~v,X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ({*.!ty  
  operator<<和operator>> vS~AxeW/7R  
F7k4C2r  
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。 C\;;9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P Xyyyir{  
?9o#%?6k  
template < typename Left > 2&^,IIp  
struct value_return hXV4$Dai  
  { /V#MLPA  
template < typename T > 5A0K V7N5  
  struct result_1 nG&w0de<>  
  { T+ &x{+gZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jm{As*W>  
} ; I T*fjUY&  
N&R '$w  
template < typename T1, typename T2 > U92B+up-  
  struct result_2 f9h:"Dnzin  
  { t9KH|y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U p]VU9z  
} ; 5*G8W\ $  
} ; Y;a6:>D%cT  
J,dG4.ht  
f)&`mqeE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r?Ev.m  
`~w%Jf  
下面我们来剥离functor中的operator() +^^S'mP8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b&hF')_UOz  
UiGUaBmF*  
return l(t) op r(t) "k>{b:R|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b?+ Yo>yF8  
return op l(t) w]]x[D]L  
return op l(t1, t2) sqq/b9 uL/  
return l(t) op &(z8GYBr  
return l(t1, t2) op :Olj  
return l(t)[r(t)] hq|j C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j8D$/  
@F""wKnV  
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: puf;"c6e'  
单目: return f(l(t), r(t)); )_x8?:lv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nlf&]^4(0  
双目: return f(l(t)); ql%]$`IV6  
return f(l(t1, t2)); h=p-0 Mx .  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^)eessZ  
N7j]yvE  
struct meta_divide F M@W>+  
  { ;-<<1Jz/2  
template < typename T1, typename T2 > 1xFhhncf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e!:?_z."  
  { I&Eg-96@  
  return t1 / t2;  N#2nH1C  
} PBP J/puW  
} ; &9jUf:gJ0  
+e{djp@m  
这个工作可以让宏来做: ;GSfN  
:5q*46n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @; j0c_^"!  
template < typename T1, typename T2 > \ h!JjN$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E| 8s2t  
以后可以直接用 I'6 ed`|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \nWzn4f  
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 ]aL  [  
(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。。。) #!<+:y'S?  
%r}KvJgd  
V, "AG  
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 \fQgiX  
%n V@'3EI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r*  
class unary_op : public Rettype sDh6 Uk  
  { v J,xz*rc`  
    Left l; hQW#a]]V:  
public : $[^ KCNB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )}zA,FOA*  
Qbe{/  
template < typename T > o^.s!C%j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,XF6Xsg2  
      { cbg3bi  
      return FuncType::execute(l(t)); lw/ m0}it  
    } PauFuzPP  
c,u$tnE)  
    template < typename T1, typename T2 > {F{[!.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Ig,_i\UY:  
      { &55uT;7] a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XTn{1[.O  
    } N;Gf,pE  
} ; [/2@=Uh-  
0,i+  
-7A!2mRiz  
同样还可以申明一个binary_op ,y{fqa4  
iM-hWhU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [wpt[zG  
class binary_op : public Rettype (*^E7 [w  
  { S)AE   
    Left l; \)6?u_(u  
Right r; -%QEzu&  
public : Wf&G9Be?8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?eg@ 7n  
(}7o a9Q<  
template < typename T > \FaB!7*~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4j=@}!TBt  
      { #@OKp,LJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |H|eH~.yg&  
    } -QHzf&D?  
B'#gs'fl  
    template < typename T1, typename T2 > ,:Y=,[n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =S?-=jPtg  
      { V1+o3g{}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EXM/>PG  
    } eVbh$cIrZ  
} ; :-jP8X  
mm9S#Ya  
EPUJa~4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [7t0[U~3?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <a/ZOuBzZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;{)@ghD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :WKyEt!3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~'YSVx& )  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 I7-PF?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w `9GygS  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) t6U+a\-<  
下面是修改过的unary_op 98%a)s)(a  
Q,LWZw~"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '&L   
class unary_op [>QsMUvak  
  { 0i1?S6]d-  
Left l; XzRWY\x  
  ovRCF(Og,  
public : <k8rSx n{  
]KII?{ <k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xVmUmftD  
MyR\_)P?  
template < typename T > 7Bb@9M?i  
  struct result_1 7}HA_@[  
  { ,2L,>?r6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tYxlM!  
} ; qb/!;U_  
WlJRKM2  
template < typename T1, typename T2 > <zWQ[^  
  struct result_2 Bf}0'MK8zQ  
  { r -DD*'R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4xC6#:8  
} ; !P3tTL!*L  
9"v ox   
template < typename T1, typename T2 > JL*]9$o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p<.!::*%(  
  { OaVL NA^{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <@2?2l+`X  
} /?<9,7#i  
Sf8Xj |u  
template < typename T > iO#xIl<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,kuFTWB  
  { ="*C&wB^  
  return OpClass::execute(lt(t)); \fGYJ37  
} 9#ay(g  
< 2r#vmM  
} ; <L[)P{jn?p  
S)1:*>@  
{:!SH6 ff  
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 U%6lYna{M#  
好啦,现在才真正完美了。 Wa<NId  
现在在picker里面就可以这么添加了: t"m`P1  
?q8g<-?  
template < typename Right > R(#;yn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KuAGy*:4T  
  { /]UNN~(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R}YryzV5  
} m=b+V#4i(  
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。 8IcQpn#  
e5y`CXX  
1;sAt;/W8  
O? <_,-.  
{twf7.eY  
十. bind {+59YO  
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。 nK; rEL  
先来分析一下一段例子 81 Not  
o ieLh"$  
R1rfp;   
int foo( int x, int y) { return x - y;} p_ y*-,W (  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tg4&j$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %bETr"Xom  
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。 )%W2XvG  
我们来写个简单的。 (9QRg;   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~w% +y  
对于函数对象类的版本: v\T1,Z@N^  
\YyU5f7';  
template < typename Func > Ji:@z%osr  
struct functor_trait 2{qG  
  { k0=y_7 =(5  
typedef typename Func::result_type result_type; PhL5EYn  
} ; 2]KPW*V  
对于无参数函数的版本: 7"U,N;y  
xL#oP0d<e  
template < typename Ret > 0([jD25J!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9Ei#t FMc  
  { nmAXU!t'  
typedef Ret result_type; 7E t(p'  
} ; =I3U.^ :  
对于单参数函数的版本: BuO J0$  
^@cX0_  
template < typename Ret, typename V1 > 5q*~h4=r7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N>iCb:_ T;  
  { D($UbT-v  
typedef Ret result_type; )W#g@V)>  
} ; p 5w g+K  
对于双参数函数的版本: 4& WzG nK  
_Xe< JJvq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^W*)3;5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FX%E7H  
  { :jCaDhK  
typedef Ret result_type; JG$J,!.\  
} ; vIv3rN=5vB  
等等。。。 6XqO' G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JH, +F  
T 0C'$1T  
template < typename Func > ,o6:  V]a  
struct func_return 7hE=+V8  
  { H*<dte<  
template < typename T > U}TQXYAg  
  struct result_1 wYM{x!D  
  { J~6*d,Ry`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :36^^Wm  
} ; }e|]G,NZO  
` &DiM@Sm  
template < typename T1, typename T2 > ;f*xOdi*k  
  struct result_2 ~Dh}E9E:  
  { |EA1+I.&x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %ua5T9H Z  
} ; $^GnY7$!>  
} ; 8`<GplO  
:RG6gvz  
$9$NX/P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TR7TF]itb  
$l0w{m!P  
template < typename Func, typename aPicker > EPfVS  
class binder_1 ,\"gN5[$(  
  { J> |`  
Func fn; ~0:c{v;4  
aPicker pk; n\,W:G9AR7  
public : X^)5O>>|t  
Ue%5 :Sdr  
template < typename T > ]>j_ Y ,  
  struct result_1 -': tpJk  
  { QJ'C?hn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YkbLf#2AE|  
} ; u{^Kyo#v  
o^J&c_U\3'  
template < typename T1, typename T2 > H%V[% T4=  
  struct result_2 eZo%q,L  
  { )Qp?LECrt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j$Co-b1  
} ; p `Z7VG  
21Opx~T3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /GNYv*  
Gd 9B  
template < typename T > F*u;'K   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YTA  &G  
  { (d\bSo$]  
  return fn(pk(t)); Vh&KfYY  
} |M&/( 0  
template < typename T1, typename T2 > [sRQd;+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Vh82Id^  
  { kdq55zTc<6  
  return fn(pk(t1, t2)); 2sH5<5G'  
} .`9KB3  
} ; Mf"B!WU>]B  
G@2M&0'  
 (w fZ!  
一目了然不是么? =XB)sC%  
最后实现bind e)8iPu ..  
bv0 %{u&  
I Cs1=  
template < typename Func, typename aPicker > vhW '2<(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?*0kQo'  
  { N:.bnF(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9yPB)&"EF  
} =T`-h"E~@  
* bK@A2`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kzT'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 * G4;  
0v?,:]A0E  
十一. phoenix TM;)[R@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WfVie6  
Z^ 3Risi  
for_each(v.begin(), v.end(), bC|~N0b  
( ?CC6/bE-{  
do_ uVocl,?.L  
[ y{<7OTA)  
  cout << _1 <<   " , " O1"!'Gk[!L  
] K.SHY!U}  
.while_( -- _1), jEadVM9  
cout << var( " \n " ) [ 0Sd +{Q  
) i`X{pEKP+  
); f~Su F,o@h  
O(VV-n7U  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: jn'8F$GU  
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 z&8#1'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?.H*!u+9>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m,b<b91  
~[{| s' )  
9azPUf) C  
template < typename Cond, typename Actor > J.*=7zmw  
class do_while w~`P\i@  
  { x0] *'^aA  
Cond cd; 7pNh|#Uv'  
Actor act; h7{W-AtM7_  
public : G[mYx[BTz  
template < typename T > -Y6JU  
  struct result_1 ,yoT3_%P  
  { 1,E/So   
  typedef int result_type; h ? M0@Z  
} ; B.o&%5dG  
a)e2WgVB/E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M:~#"lfK  
]KmYPrCl0  
template < typename T > B4?P"|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K"D9.%7  
  { F=#Wfl-o  
  do bF.Aj8ZQ  
    { qr*/}F6  
  act(t); C,E 5/XW  
  } AG?oA328  
  while (cd(t)); >HDK< 1>  
  return   0 ; ?s//a_nL*  
} )`)cB)s  
} ; 86i =N _  
vc<8ApK3V  
t9kgACo/M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L\UYt\ks  
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。 $I'ES#8P6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 lxeolDl  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 t?s1@}G^  
下面就是产生这个functor的类: A[o Ri}=  
c09uCito  
h(9K7  
template < typename Actor > j<c_*^/'9  
class do_while_actor > ,[(icyzn  
  { <(v!Xj^yO  
Actor act; z)ydQw>  
public : ms?h/*E<H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J-U}iU|  
V\ |b#?KL  
template < typename Cond > 09Fr1PL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TCVJ[LbJ  
} ; |Bjb  
gG}<l ':  
0@ -LV:jU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8WAg{lVs  
最后,是那个do_ M*x_1h5n  
'F@'4[uda  
*StJ5c_kg2  
class do_while_invoker U@9n 7F  
  { 6 R!0v8  
public : 8?PNyO-Wt5  
template < typename Actor > gw H6r3=y(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =0Nd\  
  { ,QK>e;:Be  
  return do_while_actor < Actor > (act); q|~9%Pujg  
} EprgLZ1B  
} do_; qZ4DO*%b3  
H)5]K9D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )T^hyi$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `8L7pbS%,Q  
最后来说说怎么处理break和continue O@l`D`  
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。 Z@1rs#  
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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