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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g];!&R-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^9v4OUG  
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, Snj'y,p[  
>FeX<L  
n1Yp1"2b[  
zO-z%y  
  class filler Ouk ^O}W6  
  { Vr3Zu{&2  
public : rDdoOb]B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x[ SDl(<@;  
} ; 7`*h2 mgY  
ROH|PKb7  
=Qy<GeY  
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: \j$&DCv   
q`Go`v  
$o+j El>  
s:n6rG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S\CCrje  
?qb}?&1  
(d(CT;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Amtq"<h9a  
wW Lj?;bx  
u+9hL4  
k R?qb6  
二. 战前分析 y6g&Y.:o  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >xN .F/[K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M[NV )q/)  
j * %  
nGC/R&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &h}#HS>l  
  /* --------------------------------------------- */ \;,_S+Fz8  
vector < int *> vp( 10 ); _P!m%34|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bL0yuAwF2  
/* --------------------------------------------- */ xVw9v6@`h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2R[:]-b  
/* --------------------------------------------- */ sU=H&D99  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K%t*8 4j  
  /* --------------------------------------------- */ Kew@&j~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j`EXlc~  
/* --------------------------------------------- */ ))qy;Q,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lt/1f{v[:  
#NQMy:JHD)  
.j ?W>F  
!Z1@}`V&;  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0 j^Kgx  
1._1, _2是什么? wi!?BCseq  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ?al'F  q  
2._1 = 1是在做什么? ko!)s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 kXViWOXU^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 EfqX y>W  
[CY9^N  
&eJfGt5  
三. 动工 pJ>P[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &j;wCvE4+  
ez7A4>/  
2_>N/Z4T  
%:i7s-0w  
template < typename T > ;xy"\S]  
class assignment [|v][Hwv  
  { \P[Y`LYL  
T value; VMZMG$C  
public : sWhZby7  
assignment( const T & v) : value(v) {} xH ]Ct~ md  
template < typename T2 > )L? P}$+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,Co|-DYf}  
} ; !M(xG%M-V  
[DuttFX^x  
:'Vf g[Uq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W"scV@HKu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EAUEQk?9  
YqscZ(L:y  
7P } W *  
9i:L&dN  
  class holder 5=-Q4d  
  { yNPVOp*  
public : _O?`@g?i  
template < typename T > e1yt9@k,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `>o{P/HN  
  { ,KH#NY]  
  return assignment < T > (t); *;W+>W  
} I{|O "8  
} ; U4'#T%*  
6bg ;q(*7  
y RqL9t  
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: RbB.q p  
=nHUs1rKn  
  static holder _1; Lj({[H7D!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PI {bmZ  
}{Pp]*I<A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ./Xz}<($8  
而不用手动写一个函数对象。 ROI7eU  
ijv(9mR  
xo^b&ktQd  
2DA]i5  
四. 问题分析 RH W]Z Pr<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AI2)g1m  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z^B,:5Tt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D\v+wp.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h4gXvPS&r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hPkp;a #  
=IZT(8  
五. 问题1:一致性 '@v\{ l  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @?sRj&w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E:68?IJ  
@mCEHI{P  
struct holder !)f\%lb  
  { .^`{1%  
  // ~12EQacOT  
  template < typename T > 9c bd~mM{  
T &   operator ()( const T & r) const "Fr.fhh'~  
  { ~ah~cwmpS  
  return (T & )r; B`)BZ,#p  
} >58YjLXb  
} ; [>I<#_^~  
+fB5w?Rg  
这样的话assignment也必须相应改动: LH.]DVj  
uh0VFL*@  
template < typename Left, typename Right > ;?Tbnn Wn  
class assignment LVM%"sd?  
  { n` _{9R  
Left l; ,&A7iO  
Right r; dl)Y'DI  
public : [\e eDa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z?q] bSIT  
template < typename T2 > C}j"Qi`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N{!i=A  
} ; {lzWrUGO  
QW~E&B%  
同时,holder的operator=也需要改动: 6Igz:eX  
2QcOR4_V  
template < typename T > !qQl@j O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y-b%T|p9  
  { 1s&zMWC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u/0h$l  
} WDYeOtc  
yWc$>ne[L  
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。 tKuwpT1Qc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "S]0  
X,% 0/6*]  
return l(rhs) = r; 4"(Bu/24  
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。 EWhK0Vej=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9rX&uP)j^#  
$99n&t$Y  
template < typename Tp > oCv.Ln1;Z  
class constant_t {w O|)|  
  { m])y.T  
  const Tp t; iq8<ov  
public : ;4\ 2.* s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ub0.J#j@  
template < typename T > 8 FK/~,I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 79j+vH!zh  
  { $rBq"u=,0+  
  return t; Pj^{|U21  
} 05#1w#i  
} ; Y]_ruDIW  
1-uxC^u?|#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 76Cl\rV  
下面就可以修改holder的operator=了 :S83vE81WK  
Ta0|+IYk<  
template < typename T > ?!:ha;n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iuW[`ou X  
  { tY<4%~%X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7nTeP(M%  
} B]wk+8SMY.  
H2\;%K 2  
同时也要修改assignment的operator() | j`@eF/"  
:r,pqnH_  
template < typename T2 > -Cpl?Io`r5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eK=xrk  
现在代码看起来就很一致了。 YlQ=5u^+  
d"mkL-  
六. 问题2:链式操作 .G. 0WR/2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `AtBtjs RV  
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。 8 ^2oWC#U(  
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。 lv<*7BCp  
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。 0S_~\t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d L 1tl  
4[r0G+  
template < typename T > 'F3f+YD  
struct result_1 aiUY>M#|  
  { dq6m>;`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7IH@oMvE  
} ; n ATuD  
J1|\Q:-7p  
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: l/ GGCnO/  
6vo;!V6  
template < typename T > }OR@~V{Gj  
struct   ref G6P?2@  
  { H5B:;g@  
typedef T & reference; iC32nY?  
} ; ZY55|eE  
template < typename T > P6`u._mX  
struct   ref < T &> iN\4gQ!  
  { zkrM/ @p#  
typedef T & reference; 4r#= *  
} ; hbDXo:  
-HbC!w v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [A~xy'T  
]NY~2jmX  
template < typename T > .t-4o<7 3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TDKki(o=~  
  { BLdvyVFx  
  return l(t) = r(t); ]i)c{y  
} $y&E(J  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 PI)+Jr%L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (O?.)jEW(.  
d#Y^>"|$.  
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 P>C~ i:4n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T^t# c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 drP=A~?&:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %QGC8Tz  
最后的布局是: Jy:Qlx`  
                Add A]0 St@  
              /   \ Dlae;5 D  
            Divide   5 AaOu L,l  
            /   \ F?*-4I-  
          _1     3 M61xPq8y5  
似乎一切都解决了?不。 Su7?;Oh/yI  
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。 ;>yxNGV`  
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。 &*,#5.  
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: }Yzco52  
 2DtM20<>  
template < typename Right > x%m%_2%Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Egp/f|y  
Right & rt) const ~{g [<Qi  
  { mt{nm[D!Xp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KIf dafRL  
} gMmaK0uhS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eS\Vib  
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。 SCHP L.n  
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。 vn!3l1\+J  
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。 5h-SCB>P  
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。 Tod&&T'UW  
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? C.yQ=\U2  
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: b\kdKVh&  
6+|do+0Icg  
template < class Action > ColV8oVnU  
class picker : public Action TH&U j1  
  { _Xc8Yg }`  
public : :Zbg9`d*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jh%Eq+#S  
  // all the operator overloaded x(6SG+Kr  
} ; <I\/n<*  
Uw. `7b>B  
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。 8,4"uuI  
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-=  
/<=u\e'rE  
template < typename Right > QL&ZjSN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]Ji.Zk  
  { v5#j Z$<F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uM IIYS  
} feDlH[$  
t ;;U}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q460iL7yF}  
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。 EzM ?Nft  
N=5a54!/  
template < typename T >   struct picker_maker w !-gJmX>  
  { O|{d[eX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F3@phu${  
} ; {OkV%Q<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pYZmz  
  { .+3g*Dv{&  
typedef picker < T > result; yy^q2P  
} ; '4+ ur`  
-hGk?_Nqa/  
下面总的结构就有了: 6 l|DU7i  
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。 @]%IK(|  
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。 _LEK%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mZS >O_E  
至此链式操作完美实现。 kX7C3qdmt  
WYm\)@  
nLZTK&7}  
七. 问题3 pk$l+sNZ=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [I,Z2G,Jb  
QC OM_$y  
template < typename T1, typename T2 > {tuYs:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Ni\\  
  { S"bg9o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NdA[C|_8}f  
} ~F|+o}a `  
y1eW pPJa  
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: ~*&H$6NJS  
Ju!]&G8  
template < typename T1, typename T2 > <e=#F-DE  
struct result_2 #Yj1w  
  { jjRi*^d9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ha0M)0Anv  
} ; p J! mw\:  
!21FR*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ,GbR!j@6  
这个差事就留给了holder自己。 UJAv`yjG  
    1y@i}<9F  
_lJ!R:*  
template < int Order > 17%,7P9pg  
class holder; <s31W3<v  
template <> 0y'H~(  
class holder < 1 > VX0 %a@ur  
  { WTQ\PANAaR  
public : 8`B3;Zmm  
template < typename T > sQHv%]s 0  
  struct result_1 p SH=%u>  
  { Eak$u>Fd8c  
  typedef T & result; hB]Np1('  
} ; D(@S+r_ota  
template < typename T1, typename T2 > |/|5UiX7  
  struct result_2 5,lEx1{_  
  { hP%M?MKC  
  typedef T1 & result; y{B=-\O]  
} ; e\`&p  
template < typename T > MC&` oX[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Tj` ,Z5vy  
  { 5K1)1E/Fu  
  return (T & )r; ~]|6T~+]83  
} ntX3Nt_n  
template < typename T1, typename T2 > :\`o8`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }#RakV4  
  { ,GhS[VJjR  
  return (T1 & )r1; ,hm\   
} YlJ@XpKM  
} ; lV3x*4O=  
e{'BAj  
template <> Wa>}wA=v  
class holder < 2 > lwxaMjaL4K  
  { d`=MgHz  
public : FJ GlP&v<  
template < typename T > !I{0 _b{  
  struct result_1 p}z<Fdu 0  
  { hn7# L  
  typedef T & result; ~f&E7su-6+  
} ; + /4A  
template < typename T1, typename T2 > ONB{_X?  
  struct result_2 @ p9i  
  { )Yh+c=6 ?  
  typedef T2 & result; gS!:+G%  
} ; t9GR69v:?  
template < typename T > z3{G9Np  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n:I,PS0H<  
  { Q",t3i4  
  return (T & )r; ^KnU4sD  
} .O5Z8 p  
template < typename T1, typename T2 > kUL' 1!j7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jh?H.;**  
  { Y #ap*  
  return (T2 & )r2; :DK {Vg6  
} 8?B!2  
} ; K e;E1S-~  
"b~+;<}Q  
('4_ xOb  
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> >。 [NjXO`5#]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k{R>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 60^`JVGWH  
T#T*Zw"+  
return l(i, j) = r(i, j); j1Y~_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4B8 oO  
XFVE>/H  
  return ( int & )i; fh&nu"&  
  return ( int & )j; v|)4ocFK  
最后执行i = j; 1W c=5!  
可见,参数被正确的选择了。 UP$.+<vm  
w8")w*9Lmg  
v ,i%Q$  
Si4!R+4w  
W]$w@.oW[  
八. 中期总结 H `XUJh  
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: 7y'RFD9@{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NR$3%0 nC6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F>SRs=_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Co9^OF-k  
;>%r9pz ~  
rK 8lBy:<  
nmee 'oEw  
|"q5sym8Y_  
{LI=:xJJv  
九. 简化 rm'SOJVA  
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。 ]6k\)#%2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f=+mIZ  
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: JMCKcZ%N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ydEoC$?0  
  +-*/&|^等 )NW)R*m~D  
2. 返回引用。 c8 )DuJ#U  
  =,各种复合赋值等 0Uz"^xO["  
3. 返回固定类型。 >.Pnkx*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L8@f-Kk  
4. 原样返回。 c`)\Pb/O  
  operator, etQCzYIhn  
5. 返回解引用的类型。 udK%>  
  operator*(单目) w0 M>[ 4  
6. 返回地址。 %_H<:uGO%  
  operator&(单目) a K[&V't~  
7. 下表访问返回类型。 wA ,6bj  
  operator[] *xAqnk   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~f2z]JLr:  
  operator<<和operator>> w?PkO p  
+uF>2b6'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 # " 6Qj'/h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tH@Erh|%  
#Qw0&kM7I  
template < typename Left > .fqN|[>  
struct value_return c1(RuP:S  
  { .|KyNBn  
template < typename T > BiLY(1,  
  struct result_1 /s&9SYF  
  { tn\yI!a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /obfw^  
} ; a@K%06A;'  
R`5.[?Dt  
template < typename T1, typename T2 > UkwP  
  struct result_2 *}qWj_RT  
  { sPpH*,(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -a}Dp~j  
} ; 5+0gR &|j  
} ; )b L'[h  
0@0w+&*"@  
4&lv6`G `  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D(op)]8  
GRIti9GD  
下面我们来剥离functor中的operator() FW;?s+Uyx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ] Jg&VXrH  
4HXo>0  
return l(t) op r(t) FBX'.\@`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Wx%H%FeK  
return op l(t) kOrZv,qFG[  
return op l(t1, t2) _#E0g'3  
return l(t) op :wyno#8`-  
return l(t1, t2) op Vi$~-6n&  
return l(t)[r(t)] i$"F{|Z0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UBU=9a5  
w>&aEv/f  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: q s!j>x  
单目: return f(l(t), r(t)); dh\'<|\K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G^|:N[>B  
双目: return f(l(t)); .[KrlfI  
return f(l(t1, t2)); m]0;"jeL  
下面就是f的实现,以operator/为例 A/$QaB,x  
J$DE"| -  
struct meta_divide ;W )Y OT  
  { ij`w} V  
template < typename T1, typename T2 > ea2ayT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r EE1sy/#  
  { wo{gG?B  
  return t1 / t2; qbN =4  
} A1$TXr  
} ; ,Ks8*;#r  
a 7 V-C  
这个工作可以让宏来做: 2DDtu[}  
'W^YM@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Xf]d. :  
template < typename T1, typename T2 > \ 8U"v6S~A%Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )T2Caqs2  
以后可以直接用 z6\UGSL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;%9|k U  
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!\B6=r y4  
(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。。。) !X#OOqPr=  
!;v|'I  
yjX9oxhtL  
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 (_]~wi-,  
Hyl%mJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z (wc0I  
class unary_op : public Rettype x.6:<y  
  { ibk6|pp  
    Left l; >Eto( y"q  
public : Wq&if_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;?i W%:_,  
%3-y[f  
template < typename T > ,AFu C <  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lIS-4QX1  
      { e{K 215  
      return FuncType::execute(l(t)); -zgI_u9=EB  
    } 7t0=[i  
bl;1i@Z*M  
    template < typename T1, typename T2 > Z]Cq3~l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` p-cSxR_  
      { %)W2H^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &)ChQZA  
    } Do7Tj  
} ; Cctu|^V  
D_*WYV  
- %h.t+=U  
同样还可以申明一个binary_op :U%W%  
;bib/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }!r|1$,kL  
class binary_op : public Rettype <{cQM$ #  
  { \ :sUL!  
    Left l; @o _}g !9=  
Right r; *vxk@ `K~  
public : mxC;?s;~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b5vC'B-!  
1~ 3_^3OT  
template < typename T >  }q`S$P;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b=NxUd O  
      { xs bE TP?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WPMSm<[  
    } 1};Stai'  
9}<ile7^  
    template < typename T1, typename T2 > <0&*9ZeD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  "Og7rl  
      { 24*XL,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zKJ#`OhT  
    } d#4**BM  
} ; 0@iY:aF  
IY\5@PVZ  
b9HtR-iR;  
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 6j]0R*B7`Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]MitOkX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kfY}S  
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。 DU/]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X51:  
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。。。 K=h9Ce  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /]Md~=yNp  
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) h2]P]@nW;W  
下面是修改过的unary_op SsDmoEeB[  
c9 _ rmz8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k2tF}  
class unary_op P* BmHz4KL  
  { )lqAD+9Q  
Left l; #a,PZDaE  
  bJ {'<J  
public : 9 -a0:bP  
Zt{[ *~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L48_96  
Hd ={CFip  
template < typename T > A[{yCn`tM  
  struct result_1 ,Ah;A[%?~  
  { FHg 9OI67  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8^1 Te m  
} ; D.u{~  
"e>;'%W  
template < typename T1, typename T2 > vw/J8'  
  struct result_2 >jLY"  
  { O-hAFKx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L\"d  
} ;  |TH\`U  
 DA,?}  
template < typename T1, typename T2 > %pL''R9VF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %XQ(fj>  
  { -zeG1gr3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Jk n>S#SZ  
} A]oV"`f  
"JV_2K_i  
template < typename T > hD!7Cl Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uZKr  
  { 6 V=9M:  
  return OpClass::execute(lt(t)); rw JIx|(  
} SZ'R59Ee<  
flbd0NB  
} ; ;$wVu|&  
!?h;wR  
>SHhAEF  
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 :OT0yA=U  
好啦,现在才真正完美了。 d^ 8ZeC#  
现在在picker里面就可以这么添加了: N<VJ(20y  
y??XIsF  
template < typename Right > \X D6 pr@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vXZOy%$o  
  { '_FsvHQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f46t9dxp$  
} PKiy5D*8p  
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。 jm/`iXnMf  
`1fY)d^ZS  
>0TxUc_va  
Feq]U?  
o 3P${Rq  
十. bind h3 }OX{k  
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。 cR<fJ[*  
先来分析一下一段例子 BW*rIn<?G  
"@0]G<H  
+iRh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f 6>b|k~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @lrztM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5<Nx^D  
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。 = m#?neop  
我们来写个简单的。 `+:`_4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &d^m 1  
对于函数对象类的版本: K1yzD6[eW  
/@TF5]Ri  
template < typename Func > je=a/Y=%U{  
struct functor_trait 'I6i ,+D/q  
  { z<XtS[ki  
typedef typename Func::result_type result_type; ,w4V?>l  
} ; aj{Y\ 3L  
对于无参数函数的版本: .p" xVfi6  
$DaNbLV  
template < typename Ret > r52gn(,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6mxfLlZ  
  { ; )@~  
typedef Ret result_type; _F|Ek;y%  
} ; (gWm,fI RZ  
对于单参数函数的版本: 1^JS Dd  
cU!vsdR3  
template < typename Ret, typename V1 > e=m42vIB-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RQ" ,3.R==  
  { @<EO`L)Z  
typedef Ret result_type; $5%SNzzl  
} ; q#9RW(o  
对于双参数函数的版本: f?X)k,m  
k=T\\]KxC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?J >  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s R/F"  
  { ')<hON44EX  
typedef Ret result_type; _ *Pf  
} ; +Q"4Migbe@  
等等。。。 VQOezQs\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >@ .  
&Hs!:43E-<  
template < typename Func > lZKi'vg7  
struct func_return Q K<"2p?  
  { a~y'RyA  
template < typename T > "b3"TPfK  
  struct result_1 ":QZy8f9%  
  { aHK}sr,U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w@w(-F!%l  
} ; 8P&:_T!  
|z^^.d~a0  
template < typename T1, typename T2 > .V8Lauz8  
  struct result_2 z1X`o  
  { <*cikXS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &`2)V;t  
} ; 8$Y9ORs4  
} ; $X,D(  
(V2fRv  
8XE7]&)];  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iSs:oH3l  
[FR`Z=%  
template < typename Func, typename aPicker > oE]QF.n#  
class binder_1 -]M5wb2,  
  { G2: agqL/  
Func fn; 8VXH+5's  
aPicker pk; _u QOHwn  
public : 8&b,qQ~  
O)r4?<Q  
template < typename T > WOL:IZX%  
  struct result_1 sdw(R#GE  
  { =]0&i]z[.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v0.#Sl-  
} ; BR;D@R``}  
t'k$&l}+  
template < typename T1, typename T2 > /aZ`[m2  
  struct result_2 z*% q@]ym  
  { smo~7;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fVpMx4&F   
} ; u;2[AQ.  
GC}==^1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} amY!qg0P*  
_E.>`Q  
template < typename T > \(2sW^fY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z"fJ`--  
  { Qd3 j%(  
  return fn(pk(t)); Wg]Qlw`\|  
} 9CD_ os\h  
template < typename T1, typename T2 > Y`a3tO=Pd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {F.[&/A  
  { ye5&)d"fa(  
  return fn(pk(t1, t2)); E$p+}sP(C  
} *b\t#meS&  
} ; KJ4.4Zq{c  
ER.}CM6{[  
['iPl/v0  
一目了然不是么? Q hO!Ma]  
最后实现bind YT(AUS5n  
BLD gt~h#  
A6(/;+n  
template < typename Func, typename aPicker > ,Ko!$29[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H"WprHe  
  { hkQ"OsU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XlR@pr6tw  
} o!A+&{  
E hMNap}5"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z-)O9PV  
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。 1yu4emye4  
[`7ThHX  
十一. phoenix mc\"yC ^s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B^^#D0<  
1p=]hC  
for_each(v.begin(), v.end(), xU`p|(SS-  
( H9e<v4 c  
do_ {R6ZKB  
[ $6SW;d+>n  
  cout << _1 <<   " , " 1 ]b.fD  
] v` 1lxX'*  
.while_( -- _1), _I5Y"o  
cout << var( " \n " ) P/_['7  
) j&qub_j"xX  
); brUF6rQ  
?&1!vz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: pYf-S?Y/V  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =D"#U#>;7&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {R `[kt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P~X2^bw  
EXqE~afm2  
}0Ed ]  
template < typename Cond, typename Actor > e$rZ5X  
class do_while b d!Y\OD  
  { t"oeQ*d%  
Cond cd; I-l_TpM)  
Actor act; &{t,'[ u  
public : M9%$lCl   
template < typename T > 5:_}zu|!u  
  struct result_1 e+fN6v5pU  
  { 1bwOm hkS  
  typedef int result_type; ^^ixa1H<  
} ; CRy|kkT  
$ $mV d+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3%b6{ie/=  
GnJt0{  
template < typename T > 4BpZJ~(p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 HYwLG:\~  
  { @f3E`8  
  do + v:SM 9  
    { { 2f-8Z&>  
  act(t); Cq~dp/V  
  } {E|$8)58i  
  while (cd(t)); (TT}6j  
  return   0 ; .HABNPNg(  
} :gFx{*xN/9  
} ; uW %#  
A|{(/G2*  
!R`{ TbN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~*];pV]A[  
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。 $6R-5oQ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5]:U9ts#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j^RmrOg ,  
下面就是产生这个functor的类: NC6&x=!3  
H3-hcx54T  
e~"U @8xk~  
template < typename Actor > ;#< 0<  
class do_while_actor :?1Dko^  
  { 8'y$M] e9n  
Actor act; 0?|<I{z2  
public : *.w 9c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z6MO^_m2  
!0<,@v"  
template < typename Cond > >uEzw4w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IO<6  
} ; ="l/klYV  
b^vQpiz  
) Hr`M B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YKK*ER0  
最后,是那个do_ XfIJ4ZM5  
Ar#(psU  
B/Ws_Kv  
class do_while_invoker deh*Ib:(S  
  { )J(6xy  
public : S~G ]~gt  
template < typename Actor > +D*Z_Yh6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n|yO9:Uw<  
  { ,zY{  
  return do_while_actor < Actor > (act); xxQ;xI0+]  
} -jm Y)(\  
} do_; zX i 'kB  
A?OQE9'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (A.C]hD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h 'nY3GrU  
最后来说说怎么处理break和continue [0("Q;Ec[j  
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。 XW92gI<O  
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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