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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :<v$vER,&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7Rh:+bT  
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, %8{_;-f  
OLR1/t`V  
!S-hv1bE  
}-Ma ~/  
  class filler )Ud S (Bj  
  { =Fs LF  
public : uE|[7,D7;u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ni)#tz_9  
} ; Zn} )&Xt  
]`kvq0Gyb  
J-ZM1HoB  
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: gdZVc9 _  
i;xMf5Jz  
<Ztda !  
eJA{]^Zf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .5ycO  
&B85;  
ii2Z }qe  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C}kJGi  
$P@cS1sB  
} 2.}fHb2  
3"hR:'ts  
二. 战前分析 .#eXNyCe  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >V$#Um?AXj  
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 2r0!h98  
)/AvWDKvO  
Iq=B]oE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8WGM%n#q  
  /* --------------------------------------------- */ /t^lI%&  
vector < int *> vp( 10 ); }:8>>lQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q(IS=  
/* --------------------------------------------- */ D6oby*_w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !491 \W0ZH  
/* --------------------------------------------- */ W9Lg}[>:)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V<pqc&f .  
  /* --------------------------------------------- */ //,'oh~W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~.lH)  
/* --------------------------------------------- */ #]N9/Hij#g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^k(eRs;K  
zLqp@\sT  
Ju[`Qw`I  
b?NeSiswn  
看了之后,我们可以思考一些问题: )89jP088V  
1._1, _2是什么? 11T\2&Q  
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。 8'[wa  
2._1 = 1是在做什么? -8jqC6mQ  
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。 =4 H K  
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。 bx^EaXj(r  
D5b _m|7%  
c]r|I %D  
三. 动工 PPO<{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g DG m32  
NGs9Jke2  
TjK5UML  
90ag!   
template < typename T > yy1r,dw  
class assignment <3x#(ms!!  
  { }_22 wjm~  
T value; z\Y^x 9  
public : EM/+1 _u  
assignment( const T & v) : value(v) {} l,L=VDEz,  
template < typename T2 > sr+mY;   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } an`(?6d  
} ; ncr-i!Jjk  
P/9J!.Cm  
L,pSdeq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <xjv7`G7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xm0#4GFUS  
{kH^OZ^(e  
JW [\"`x!  
\=V[ba:q  
  class holder cgeS)C7  
  { mRY6[*u  
public : uW9M&"C~  
template < typename T > 4Z9 3 g {  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mVAm^JK  
  { J\$l3i/I  
  return assignment < T > (t); R<HZC;x  
} [5*-V^m2  
} ; UjOhaj "h  
|I5?5 J\  
s)8M? |[`I  
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: %,cFX[D/)  
A<5`[<x$  
  static holder _1; ya L W(@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xBfe8lor  
LC\:xia{X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J8BT%  
而不用手动写一个函数对象。 z8 ;#H tr  
-+>r4P  
/B\-DP3K  
tB=D&L3  
四. 问题分析 N pND/  
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。 Sw@,<4S  
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。 &E riskI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,wi=!KzX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9PqgBq   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U"Hquo  
3t{leuO'  
五. 问题1:一致性 lO:{tV  
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?| &N_c-@2O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7QiCZcb\  
xyjV dD\  
struct holder nCMa$+  
  { kz;_f  
  // A=C3e4.C  
  template < typename T > wy- C~b'Qd  
T &   operator ()( const T & r) const qZsddll  
  { ~)a ;59<$  
  return (T & )r; 0s9z @>2  
} k)K-mD``U  
} ; c_bVF 'Bz  
q[OTaSQ~u^  
这样的话assignment也必须相应改动: ZHF(q6T  
iq uTT~  
template < typename Left, typename Right > Rw\C0'  
class assignment _+ 04M)q0  
  { }t%>_  
Left l; _d| 62VS  
Right r; jc.JX_/  
public : B%J%TR_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5J+V:Xu{  
template < typename T2 > }j(2Dl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !HjNx%o5<  
} ; mHEf-6|C`  
4G8nebv  
同时,holder的operator=也需要改动: ivX37,B\bS  
<j 9Mt=8M  
template < typename T > "x|NG,<[9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }t51U0b%  
  { XCIa2Syo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +Sd,l>8\  
} R=?po=  
"c/s/$k//  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ryq"\Q>+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZutB_uW  
loUl$X.u  
return l(rhs) = r; fEw=I7{Y  
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。 y /:T(tk$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $C05iD  
L=HVdeE  
template < typename Tp > ?5yH'9zE  
class constant_t sjzXJ`s  
  { {y:#'n  
  const Tp t; p=~h|(M|  
public : l/ rZcf8z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xeHb89GnoQ  
template < typename T > Lubs{-5lk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *Cnq2=A]A  
  { r[v-?W'  
  return t; }, fo+vRM  
} u.kYp  
} ; G?ugMl}  
JOdwv4(3V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U$A7EFK'  
下面就可以修改holder的operator=了 Q-`{PJ(p  
YXzZ-28,<  
template < typename T > m@Ip^]9ry  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fNqmTRu  
  { 7SK 3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %[n R|a<  
} zvGK6qCk  
TsX+. i'  
同时也要修改assignment的operator() <4Q12:  
!b7'>b'J<1  
template < typename T2 > k%l_N)38  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =F'M~3M   
现在代码看起来就很一致了。 Be{/2jU%  
98A(jsj  
六. 问题2:链式操作 Dr6s ^}}~n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g8,?S6\nMz  
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。 ^S#\O>GHP  
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。 ("?&p3];b  
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。 ;V~rWzKM(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kG$E tE#  
'(*&Ax  
template < typename T > >:jM}*dnL  
struct result_1 -MrtliepW*  
  { Zlk,])9Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zkh hN"bX  
} ; sOl>5:D6  
oSn! "<x  
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: Q sg/ V]  
5 o#<`_=J  
template < typename T > {Z#e{~m#  
struct   ref >I4p9y(u  
  { ^XBzZ!h|  
typedef T & reference; ^Ti_<<X  
} ; -^iUVO`z  
template < typename T > $Ns,ts(ng  
struct   ref < T &> rBD(2M  
  { 2$ |]Vj*Zs  
typedef T & reference; 3I"NI.>*  
} ; *K(k Kph  
+}^|dkc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W|25t)cJ8h  
z.3<{-n}0i  
template < typename T > Qz@IK:B}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oTCzYY  
  { `/O`OrZ1K  
  return l(t) = r(t); Tm)GC_  
} OJP5k/U$  
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。 <b d1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8K0X[-hs8  
q^ a|wTC  
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 D<U 9m3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bmOqeUgB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OXHvT/L`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C$<"w,  
最后的布局是: VEj$^bpp5s  
                Add S]&8St  
              /   \ #bT8QbJ(  
            Divide   5 -AjH}A[!  
            /   \ oW 1"%i%  
          _1     3 ~x|aoozL  
似乎一切都解决了?不。 ~:>AR` 9G  
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。 #:J: YMv  
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。 /O|:{LQ  
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: :dP~.ZY7  
SY-ez 91  
template < typename Right > i;o}o *=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I^~=,D  
Right & rt) const l|YT[LR7  
  { $. %L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LY]nl3{E  
} kE/`n],1U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z % x7fe  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )K~w'TUr  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .'|mY$U~]  
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。 |3}5:k  
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。 2fl4h<V  
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? \dRzS@l  
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: QyPg |#T2>  
Ji;SY{~kv  
template < class Action > ' .B.V?7  
class picker : public Action n*Q`g@`  
  { kdp% !S%2  
public : #s"851e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q|5Q?t:,r  
  // all the operator overloaded .K IVf8)"  
} ; *'D=1{WZ!  
 gH %y  
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。 w |_GV}#_  
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: 2fJ{LC  
v:KX9A.  
template < typename Right > }A]BpSEP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,c>N}*6h=W  
  { `Da+75 f6v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '\`6ot8  
} EYL]TeS  
\PpXL*.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XCDSmZ  
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。 9tn;L"#&N  
#G_F`&  
template < typename T >   struct picker_maker Sw)i1S9  
  { ncv7t|ZN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !z"Nv1!~|  
} ; jM~Bu.7 i6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x?"#gK`3;  
  { nnNv0 ?>d(  
typedef picker < T > result; V!4a*,Pz  
} ; fb .J$fX  
f/}  
下面总的结构就有了: @F>F#-2  
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。 845 W>B  
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。 ?i~g,P]NK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YNSyi@  
至此链式操作完美实现。 < f(?T`  
z{:-!oF&CB  
f~ =r*&U  
七. 问题3 V<8K@/n@  
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。 62[8xn=(%  
740B\pc0  
template < typename T1, typename T2 > J~KX|QY.S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8eluO ?p  
  { G"T\=cQz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uWjN2#&,  
} 0GZq`a7[  
DAdYg0efex  
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: ['cz;2{:W  
4KXc~eF[M"  
template < typename T1, typename T2 > XphE loL  
struct result_2 !:WW  
  { IG< H"tQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J8?2R^;{  
} ; !\-WEQrp\  
>"v9iT  
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? pMR,#[U<  
这个差事就留给了holder自己。 a(;!O}3_)(  
    {uU 2)5i2-  
$ rUSKm#  
template < int Order > ACg;CTB b  
class holder; pr tK:eGe2  
template <> 03=5Nof1  
class holder < 1 > m:uPEpcU  
  { +dk f cG  
public : 9sSN<7  
template < typename T > =su]w2,Iy  
  struct result_1 .oqIZ\iik  
  { hmpr%(c`  
  typedef T & result; 2N5`'  
} ; v4rW2F:X  
template < typename T1, typename T2 > :^i^0dC  
  struct result_2 p[9s<lEh  
  { |mhKIis U  
  typedef T1 & result; eQUe >*  
} ; d(-EcY>?  
template < typename T > \OQkZ.cU;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R_ ZK0ar  
  { $TG =w  
  return (T & )r; ?>$l  
} 0 Y>M=|  
template < typename T1, typename T2 > -fy9<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B4h5[fPX  
  { >|g?wC}V;  
  return (T1 & )r1; tGjhHp8}c  
} +lE90y  
} ; *$,:m  
m&*JMA;^  
template <> d%_OT0Ei  
class holder < 2 > s?2$ue&-f  
  { \?**2{9&)  
public : Kcy@$uF{2  
template < typename T > [;A[.&6  
  struct result_1 /mA,F;   
  { tyh@ ^7  
  typedef T & result; nhT-Ido  
} ; v+G=E2Lhv  
template < typename T1, typename T2 > -F@L}|  
  struct result_2 aC%&U4OS  
  { kLj$@E`4  
  typedef T2 & result; %<0eA`F4  
} ; z//VlB  
template < typename T > ?'s6Xmd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s58 C2  
  { :e<7d8E5n{  
  return (T & )r; ?QZ"JX])  
} E&`Nh5JfC  
template < typename T1, typename T2 > 1oiRWRe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aNxAZMg  
  { eJ0?=u!x  
  return (T2 & )r2; U75Jp%bL  
} ]bZ(HC?KZr  
} ; rHjq1-t  
FAsFjRS  
- VxDNT}Tr  
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> >。 zFz10pH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oGa^/:6L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hc^W%t~  
tM4 Cx  
return l(i, j) = r(i, j); TX=yPq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T4)fOu3]  
83%)/_&  
  return ( int & )i; lf(`SYQnOY  
  return ( int & )j; !-<p,z  
最后执行i = j; _ :Ag?2  
可见,参数被正确的选择了。 e:'?*BYVg3  
,:LA.o}h  
I,yC D7l_  
]\ !5}L  
R :X0'zeRr  
八. 中期总结 `h:34RC;  
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: ^D%FX!$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ziPR>iz-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ",6M)3{|c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #>lG7Ns|4  
f| _u7"OX  
5"XC$?I<}  
PHOP%hI $  
0k)rc$eDF+  
Q7Iw[=;\  
九. 简化 fGhn+8VfX  
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。 ,R%q}IH#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  ]^'@ [<  
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: #$1Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oND@:>QBF  
  +-*/&|^等 `F<jLU^3  
2. 返回引用。 Guz"wY  
  =,各种复合赋值等 (T`E!A0I\?  
3. 返回固定类型。 yY?b.ty  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gx`Lks  
4. 原样返回。 / 0 O=(  
  operator, '3zc|eJt&  
5. 返回解引用的类型。 (hiyNMC  
  operator*(单目) <sK4#!K  
6. 返回地址。 >leU:7  
  operator&(单目) 4=<tWa|@9  
7. 下表访问返回类型。 x }Ad_#q  
  operator[] 'AN>`\mR$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =[b)1FUp  
  operator<<和operator>> RuII!}*  
/1Ue?)g  
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。 ck?YI]q|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dXF^(y]l  
p w8 s8?  
template < typename Left > `tP7ncky  
struct value_return ~e6Brq  
  { 1UPC e  
template < typename T > '>r7V  
  struct result_1 EoK~S\dS  
  { '!/<P"5t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KQB3 m"  
} ; 0c}  }Q  
yKO`rtP  
template < typename T1, typename T2 > +$g}4  
  struct result_2 "[y-+)WTG  
  { g+J-Zg6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0u\GO;  
} ; dKdj`wB  
} ; 0`^&9nR  
|JQQU! x  
Q~Hy%M%R3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^]TVo\,N  
EK4d_L]I  
下面我们来剥离functor中的operator() sBcPq SMby  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O)[1x4U  
vM5k_D  
return l(t) op r(t) 6I%5Q4Ll  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e)(wss+d7P  
return op l(t) nDHTV !]<  
return op l(t1, t2) oH_;4QU4y  
return l(t) op =3L;Z[^9  
return l(t1, t2) op x QIq^/F0  
return l(t)[r(t)] -3Hy*1A.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2 B  
p6;OL@ \~  
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--tgZJg  
单目: return f(l(t), r(t)); k |eBJ%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2AMo:Jqv  
双目: return f(l(t)); u:=7l  
return f(l(t1, t2)); q^Y-}=w  
下面就是f的实现,以operator/为例 0N $v"uX@  
9b9$GyI  
struct meta_divide ME*LH r,  
  {  iKT[=c  
template < typename T1, typename T2 > T\D}kQM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,^2>k3=  
  { "thdPZ  
  return t1 / t2; 4rLL[??  
} ]@phF _  
} ; sG F aL  
_no*k?o *  
这个工作可以让宏来做: ?vbvBu{a  
Z'.AAOG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;IZwTXu!S  
template < typename T1, typename T2 > \ c}2jmwq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eQ]~dA8>  
以后可以直接用 0 eDHu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m)'=G%y  
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 $w`=z<2yo1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =`H@%  
'F9jq  
OG>}M$ Ora  
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 ,,q10iF  
9-fLz?J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xg;}R:g '  
class unary_op : public Rettype cWe"%I  
  { KV0]m^@x  
    Left l;  2*^j  
public : xD~5UER  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DK: o]~n  
q1d}{DU  
template < typename T > 9,:l8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -C(crn  
      { v0H@Eg_  
      return FuncType::execute(l(t)); mc? Vq  
    } dtRwTUMe?  
paCV!tP  
    template < typename T1, typename T2 > %z,m B$LY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rWR}Stc@]  
      { 7%x[q}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qKr8)}h  
    } ~d|A!S`  
} ; m8d!< h  
l)1r+@) \  
/rnu<Q#iH  
同样还可以申明一个binary_op PgF* 1  
Lh!J >  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YUtC.TR1  
class binary_op : public Rettype RC7]'4o  
  { -"' j7t:  
    Left l; F%@aB<Nu  
Right r; BBwy,\o#  
public :  3KlbP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gd`!tRcNY  
i@"@9n~  
template < typename T > +M\`#i\g>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q_A!'sm@)  
      { Vt:~q{9*k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iT gt}]L  
    } OR~8sU  
P3+5?.p.  
    template < typename T1, typename T2 > 4%>$-($  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s(/; U2"e  
      { ^/I 7|u]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); < $lCkSx<Q  
    } }ppN k:B  
} ; X86O lP)eX  
-*Xa3/kQ  
 *x@Onj  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .WA-&b_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CQF:Rnb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5Ha9lM2gh  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5q3JI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gmw|H?]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 cQCSe,$ W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tkeoNuAM  
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) |"ls\ 7  
下面是修改过的unary_op Yvw(t j5_5  
ayR-\mZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &^ 1$^=  
class unary_op +" .X )avF  
  { !Xf5e*1IS  
Left l; `u3EU*~W  
  y\4L{GlBM  
public : )~)J?l3 {  
*2p t%eav  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gp?a(-K5  
?+@n3]`0  
template < typename T > \A 2r]  
  struct result_1 K[YI4pt7  
  { kCWV r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YxYH2*q@  
} ; y-'$(x  
:~"CuB/  
template < typename T1, typename T2 > g:g\>@Umo  
  struct result_2 -$,TMqM  
  { t3 8m'J :>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BO~ 0ON0  
} ; HVR /7&g  
x nsLf?>]  
template < typename T1, typename T2 > AifWf2$S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <'y?KiphL  
  { cOmw?kA*G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n9W(bG o  
} 'N (:@]4N  
(-UYB9s  
template < typename T > O,{6*[)@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xgVeN["  
  { aL+ o /  
  return OpClass::execute(lt(t)); T0wW<_jh  
} HJ=:8:  
!![DJ  
} ; X9v.1s,  
w1EXh  
-; s|  
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 xI#9  
好啦,现在才真正完美了。 Qp)v?k ]  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vz~{UHH6  
?8npG]L)  
template < typename Right > tU}h~&M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @K  &GJ  
  { %a>&5V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Si2k"<5 U  
} @>r._ ~  
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。 >c1qpk/  
`x+ B+)0X  
*'Sd/%8{  
n`? py  
n,vct<&z@  
十. bind xK *b1CB  
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。 Qf~vZtJ+J  
先来分析一下一段例子 ~Z\8UsVN  
^cOUQ33  
sJB;3"~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :KQ~Cb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I:R[;TB?y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  ~^NtO  
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。 u 1J0$  
我们来写个简单的。 Ec!"O3%!M^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8bTn^!1  
对于函数对象类的版本: }^ApJS(FQ  
Sj%u)#Ub  
template < typename Func > >{q]&}^U  
struct functor_trait C)um9}  
  { faE t6  
typedef typename Func::result_type result_type; 5V?& 8GTe  
} ; {% rA1g  
对于无参数函数的版本: 0IsPIi"7  
.?8;qA  
template < typename Ret > H4WP~(__  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q:2>}QgX}  
  { /C:Y94B-z  
typedef Ret result_type; u 1>2v  
} ; wT6"U$cV  
对于单参数函数的版本: pj\u9 L_  
h9t$Uz^N  
template < typename Ret, typename V1 > 0at/c-K`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K^ vIUZ>  
  { Kfbb)?  
typedef Ret result_type; |B?cVc0  
} ; g#"zQvON  
对于双参数函数的版本: C8J[Up  
{c6=<Kv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `!ob GMTQ<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }s7$7  
  { zIqU,n|]s  
typedef Ret result_type; }zeO]"`  
} ; QmQ=q7  
等等。。。 d`QN^)F0#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iFd+2S%  
TJ10s%,V  
template < typename Func > 8H%;WU9-  
struct func_return iN bIp"W  
  { =2`[&  
template < typename T > vNyf64)  
  struct result_1 D>`xzt'.6  
  { /j #n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .M qP_Z',  
} ; @CpfP;*{w`  
JB%',J  
template < typename T1, typename T2 > "|x^|n8i  
  struct result_2 %v=*Wb\3|  
  { =ElO?9&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y4J3-wK5  
} ; j_qbAP  
} ; 4V{:uuI;f  
~uj#4>3T  
$iN"9N%l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]Z>}6!  
;@mS^ik")$  
template < typename Func, typename aPicker > y`L>wq,KU  
class binder_1 8EZ$g<}  
  {  |tKsgj  
Func fn; Xe3U`P7(  
aPicker pk; R4[N:~Z$|  
public : G~F b  
B7VH<;Z  
template < typename T > .yMEIUm  
  struct result_1 OC_+("N  
  { zykT*V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hwPw]Ln/  
} ; %41m~Wh2  
Mer/G2#&  
template < typename T1, typename T2 > $[Sc0dzJ  
  struct result_2 Jf{*PgP  
  { <ykU6=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E~DQ-z  
} ; uu-PJTNZ  
-"R2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #Vnkvvv  
kDEXN  
template < typename T > TEP,Dq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TtJH7  
  { 9)h"-H;5:  
  return fn(pk(t)); )cX*I gO  
} 9>= ;FY  
template < typename T1, typename T2 > 9"N~yKa`"K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B~'vCuE  
  { Q3XpHnufu+  
  return fn(pk(t1, t2)); 1rNzJ;'  
} `}D,5^9]  
} ; kI,yU}<Fq  
g!FuY/%+  
[T|aw1SoN  
一目了然不是么? S){)Z  
最后实现bind rF3wx.  
!eGC6o}f  
Bj+S"yS  
template < typename Func, typename aPicker > #QS`_TlKk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q1T$k$n  
  { 6, ^>mNm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kVuUjP6(c  
} fJ=0HNmX  
sSr&:BOsi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5us:adm[pD  
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。 Z|&MKG24  
`vU%*g&R  
十一. phoenix V)3KS-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |O{m2Fi  
272q1~&  
for_each(v.begin(), v.end(), F6LH $C  
( YC*"Thuu  
do_ l z/8  
[ U2ohHJ``  
  cout << _1 <<   " , " CLxynZ \;  
] df*#!D7oz  
.while_( -- _1), Fh)IgzFj  
cout << var( " \n " ) +UCG0D  
) '<gI8W</  
); raW>xOivR  
g!|=%(G=  
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: k 9_`(nx  
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 $CRm3#+ ~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <KJ/<0l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;/bewivNJ  
H/"-Z;0{  
vRznw&^E  
template < typename Cond, typename Actor > q?H|o(  
class do_while Ve8=b0&Y#j  
  { 2pZXZ  
Cond cd; R &n Pj~  
Actor act; DKH-Q(M56  
public : H!@kO]?n  
template < typename T > ww)<E`eGi  
  struct result_1 -r!. 9q  
  { V~UN  
  typedef int result_type; "0$a)4]  
} ;  FK^p")i  
T5|q RlW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} biLs+\C  
Z EQ@IS:Y  
template < typename T > Vk` h2BV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mJ<=n?{Z  
  { Qu"8(Jk/  
  do S\^P ha q  
    { _aq 8@E~  
  act(t); t;){D:]k  
  } &]Q@7Nl7:l  
  while (cd(t)); o m!!Sl3  
  return   0 ; /hpY f]t  
} c|f<u{'  
} ; l\f*d6o  
J; S (>c  
&PL8|w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !:)s"|=  
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。 3 D6RLu  
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。 4M^= nae  
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。 Dxtp2wu%t  
下面就是产生这个functor的类: I.I`6(Cb  
)i6mzzj5  
]GUvV&6@(  
template < typename Actor > D,FHZD t  
class do_while_actor [.K1i ZyTi  
  { X enE^e+9  
Actor act; u]:oZMnj  
public : {0r0\D>bw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V[mT<Lc  
2v:]tj  
template < typename Cond > Qo>b*Ku;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @<,X0S  
} ; x-XD.qh7Hr  
Z~GL5]S  
-7SAK1c$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1eA7>$w}[  
最后,是那个do_ QemyCCP+  
fAF1"4f  
S2E8G q9  
class do_while_invoker GeI-\F7b  
  { Cwr~HY  
public : ^0Zf,40  
template < typename Actor > S&e0u%8mc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !H#bJTXB  
  { 9X[kEl  
  return do_while_actor < Actor > (act); u\a#{G;Z  
} r+'qd)  
} do_; w!#tTyk`  
(XVw"m/ye  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oL-]3TY~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y=%tn8<  
最后来说说怎么处理break和continue MvuQz7M#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。 % BVs47g  
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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