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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z@iu$DZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @2c Gx/1#  
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, ;0(|06=  
*6=2UJcJ  
,{MA90!  
`O ?61YUQH  
  class filler AI}29L3C  
  { fT9$0:eO  
public : 422d4Zu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~ \z7$9Q  
} ; }"BXqh"\`  
gf7%vyMo$  
tYK 5?d  
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: JK34pm[s  
7KXc9:p+  
>xb}AY;  
m?VA 1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GY%lPp  
Z_Ffiw(p  
fw Ooi 'jb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p3>p1tC  
*J,VvO 9  
T!u&r  
:1NF#-2\f  
二. 战前分析 %H Pwu &  
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。 ~fbFA?g3  
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 ^u`1W^>  
*f{\ze@5=  
,\ [R\s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YMx]i,u'+  
  /* --------------------------------------------- */ f-&4x_5  
vector < int *> vp( 10 ); #lXwBfBMf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :23w[vt=  
/* --------------------------------------------- */ ;DbEP.%u$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xwoK#eC~ F  
/* --------------------------------------------- */ +Z99x#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); da<B6!  
  /* --------------------------------------------- */ @."_XL74  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PoTJ4z  
/* --------------------------------------------- */ {2QCdj46  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mDZ/Kp{  
o|FjNL  
H y}oSy26  
30 e>C  
看了之后,我们可以思考一些问题: AlF"1X02  
1._1, _2是什么? Q |,(C0<G  
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。 If[4]-dq  
2._1 = 1是在做什么? 8>Az<EF^=#  
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。 P]w5`aBM  
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。 "X<vgM^:  
6z (7l  
ObJgJr  
三. 动工 %<c2jvn+k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m X2i^.zH  
! f!/~M"!  
L[;U Z)V@  
2loy4f  
template < typename T > h$ ]=z\=  
class assignment fg"]4&`j-  
  { +P YX.  
T value; jFS])",\i  
public : W6STjtT3P  
assignment( const T & v) : value(v) {} Itaq4^CE  
template < typename T2 > Y~vyCU5nWR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W.u+R?a=  
} ; UqHk2h-  
x~3N})T5  
tgk] sQY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aTXmF1_n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R.nAD{>h*  
!V/Vy/'` *  
C]/]ot0%t  
vl1`s ^}R  
  class holder lRb|GS.h/  
  { v0psth?qV  
public : &!Sq6<!v2  
template < typename T > W&MZ5t,k=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BJA&{DMHm  
  { rLP:kP'b  
  return assignment < T > (t); WTWONO>  
} Ss>ez8q  
} ; -lICoRO#  
vlW521  
rf@Cz%xDD  
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: C1/qiSHsh  
w4I&SLm-b  
  static holder _1; bxU2.YC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e3T&KyPm?+  
5D9n>K4|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?xkw~3Yfi  
而不用手动写一个函数对象。 gl.uDO%.  
::goqajV  
 S(* u_  
YF)uAJAk  
四. 问题分析 b3j?@31AD  
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。 $qndG,([F  
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。 04o>POR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K14FY2"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jg)+]r/hS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3:H[S_q  
Mk=M)d`  
五. 问题1:一致性 r1pj-   
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?| >]/RlW[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w^BF.Nu  
C_5o&O8Bc  
struct holder Ufw_GYxan  
  { kh7RQbNY<I  
  // ([g[\c,H  
  template < typename T > kJP` C\4}f  
T &   operator ()( const T & r) const E}qW'  
  { d1[;~)  
  return (T & )r; U!y GZEU"[  
} ;,WI_iP(w  
} ; /-FvC^Fj  
MP LgE.n  
这样的话assignment也必须相应改动: FqWW[Bgd  
e@j&c:p(Y  
template < typename Left, typename Right > K$1(HbL  
class assignment ?:$aX@r  
  { .5_zh; `  
Left l; ]S2F9  
Right r; Xh5&J9pw   
public : EOj.Jrs~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v.Vd js  
template < typename T2 > )G+D6s23  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dQ.:xu}~  
} ; _n~[wb5J  
%tK^&rw%  
同时,holder的operator=也需要改动: jx=5E6(h  
gRsV -qS  
template < typename T > t>KvR!+`g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w %2|Po5  
  { .`ZuUr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6P$jMjs  
} uUIjntSF(  
~DL-@*&  
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。 7=wPd4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,%^qzoZnT  
>?L)+*^  
return l(rhs) = r; ~9We)FvU4  
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。 S\poa:D`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [Dq@(Q s'  
6,raRg6  
template < typename Tp > ;5dA  
class constant_t 6Cpn::WW}  
  { QJH((  
  const Tp t; }VU7wMk  
public : Can:!48  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oF(=@UL  
template < typename T > j6&q6C X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F?c : ).g  
  { xoB "hNIX  
  return t; w3>.d(Q  
} O>c2*9PM  
} ; SB) Hz8<  
hpBn_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A+QOox]<  
下面就可以修改holder的operator=了 Io*mFa?  
~a ]R7X7  
template < typename T > } Q1m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O<\h_   
  { qK jUp"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ).i :C(|  
} K&IHt?vh!  
gw^X-  
同时也要修改assignment的operator() E%&E<<nhZ  
rvUJ K,oE  
template < typename T2 > &0Bs?oq_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )VM'^sV?  
现在代码看起来就很一致了。 ]vQU(@+I  
JTS<n4<a  
六. 问题2:链式操作 5T-CAkR{n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6DxT(VU}  
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。 cs-dvpMZ  
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。 vO 3-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。 @wTRoMHPQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2tMa4L%@C  
^@-qnU lH  
template < typename T > Y- tK  
struct result_1 0ZJN<AzbA  
  { 6xW17P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >U#j\2!Sg  
} ; +9NI=s6  
R-]i BL  
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: 'iikcf*)C  
FNHJHuTe  
template < typename T > _OY<Hb3%M  
struct   ref BnPL>11Y  
  { qG8-UOUDt  
typedef T & reference; '(fCi  
} ; FV>xAU$  
template < typename T > IWNIk9T,u  
struct   ref < T &> V5up/6b,1  
  { 3BK_$Fy  
typedef T & reference; g7`uWAxZa  
} ; lfe^_`ij(+  
e)Pm{:E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'l41];_  
Vd+5an?  
template < typename T > G&,2>qxK R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EWp'zbWP  
  { W't.e0L<6  
  return l(t) = r(t); &aWY{ ?_  
} 12S[m~L%  
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。 K/D,sH!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q@ %9Y3  
- * _"ZgE  
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 e*/ya8p?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G}0fk]%\:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mP+rPDGp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [+ N 5  
最后的布局是: O#@KP"8  
                Add J%ue{PL7  
              /   \ Ku<_N]9  
            Divide   5 &k0c|q]  
            /   \ gt:Ot0\7  
          _1     3 (IIOVv 1J  
似乎一切都解决了?不。 P#x]3j]  
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。 .,( ,<  
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。 J>S`}p  
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[tFaB1  
1`@rAA>h'  
template < typename Right > v}^ f8nVR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !Z`xwk"!  
Right & rt) const -"X} )N2  
  { Rss=ihlM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  !#Hca  
} oQ_n:<3X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cwKOE?!  
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。 -nKBSls  
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。 J6*B=PX=(  
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。 Ykt(%2L  
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。 <B =!ZC=n  
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? ey3;rY1  
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: hXM2B2[  
MESPfS+  
template < class Action > aShZdeC*f  
class picker : public Action i4*!t.eI  
  { 4j h4XdH  
public : &m>txzo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hR3Pa'/i  
  // all the operator overloaded 0CS80 pC  
} ; *|Fl&`2  
Or[uq,Dm16  
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。 7LdNE|IP  
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: S&m5]h!D  
Le':b2o  
template < typename Right > vy+9Q5@W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j])nkm7_  
  { ^iwM(d]#5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y2Y!^A89  
} V7 dAB,:  
-hP-w>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > # pz{,  
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。 ofA6EmQ37  
v__;oqN0  
template < typename T >   struct picker_maker dj0`Q:VZ  
  { *cn#W]AE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v^_<K4N`  
} ; tHo0q<.oX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5`3f"(ay/  
  { .5m^)hi  
typedef picker < T > result; ^. i;,  
} ; X@7K#@5  
07dUBoq  
下面总的结构就有了: ,.+"10=N.  
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。 D3emO'`gQ  
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。 vDAv/l9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K-}'Fiq  
至此链式操作完美实现。 tF d^5A*  
4)3!n*I  
y[!4M+jj  
七. 问题3 b!' bu  
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。 :4D#hOI  
K{00 V#  
template < typename T1, typename T2 > x{|n>3l`b9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7#R& OQ  
  { 7TQh'j   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S hM}w/4  
} ;,h*s, i  
IBzHXa>75  
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: ptmPO4f  
Ueyt}44.e2  
template < typename T1, typename T2 > Q nqU!6k@  
struct result_2 +C)auzY7N  
  { _u:4y4}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3&@MZF&  
} ; AOaf,ZF 8  
 N>Pufr  
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? \g}FoN&  
这个差事就留给了holder自己。 Hvq< _&2  
    7=ZB;(`L1  
xUD$i?3z  
template < int Order > F*d{<  
class holder; u[jdYWQa  
template <> ;61m  
class holder < 1 > TJB0O]@3  
  { 'Sc3~lm(dH  
public : GSW{h[Op  
template < typename T > '}5}wCLA  
  struct result_1 ~^"cq S(  
  { HC8{);  
  typedef T & result; V_(?mC  
} ; Iq\sf-1E  
template < typename T1, typename T2 > XY| -qd}A  
  struct result_2 =k[!p'~jD  
  { 3RRZVc* ^  
  typedef T1 & result; ,U'Er#U  
} ; ' U)~|(\i  
template < typename T > Z3R..vy8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?#kI9n<O  
  { -c=IO(B/  
  return (T & )r; T[XI  
} 5.|rzk>  
template < typename T1, typename T2 > _TB\@)\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m`9)DsR N  
  { %'* |N [  
  return (T1 & )r1; YS{  
} A}\Rms 2  
} ; !@/?pXt|  
S&]:=He  
template <> @ z#k~  
class holder < 2 > SAG) vmm  
  { (>0d+ KT  
public : -lMC{~h\(S  
template < typename T > nwN<Q\]S  
  struct result_1 IHo6&  
  { %1HW ) 7  
  typedef T & result; xm YA/wt8  
} ; cp?`\P  
template < typename T1, typename T2 > f8?K_K;\   
  struct result_2  df 1* [  
  { u(ZS sftat  
  typedef T2 & result; 1"odkM  
} ; BJj~fNm1Zr  
template < typename T > 3 XfXMVm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }C#YR( ]  
  { 6w}:w?=6  
  return (T & )r; MO#%w  
} O:7y-r0i  
template < typename T1, typename T2 > XtfL{Fy|T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~*B1}#;  
  { z7PPwTBa  
  return (T2 & )r2; <tF]>(|M  
} T"d]QYJS  
} ; il-&d]AP  
5Ll[vBW  
Lp ]d4"L;3  
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> >。 ~82jL%-u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (rw bF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xJ&StN/'  
82)d.>  
return l(i, j) = r(i, j); ]K9 x<@!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F'j:\F6C;  
)edM@beY_  
  return ( int & )i; }(tGjx]  
  return ( int & )j; yJp& A  
最后执行i = j; W: ?-d{  
可见,参数被正确的选择了。 WejY b;KS  
W&!Yprr  
>uuX<\cW  
C#-x 3d-{  
cE*|8'rSf  
八. 中期总结 ~!A,I 9  
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: i2j)%Gc}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ew:JpMR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 XbH X,W$h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _ u:#2K$  
IWT##']G  
e;6Sj  
r\3In-(AT  
F}01ikXDb'  
lHGv:TN  
九. 简化 Xj-3C[ 8@  
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。 \:=Phbn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Sej$x)Q\t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;OKQP~^iH2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,Xh4(Gn#b  
  +-*/&|^等 d=5D 9' +  
2. 返回引用。 Zh(f2urKV  
  =,各种复合赋值等 K0E ;4r  
3. 返回固定类型。 |;_ yAL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1QN]9R0`#7  
4. 原样返回。 W.67, 0m$  
  operator, R*[ACpxr  
5. 返回解引用的类型。 Lw#h nLI.  
  operator*(单目) U50X`J  
6. 返回地址。 df:,5@CJ8  
  operator&(单目) FFQF0.@EBi  
7. 下表访问返回类型。 2)8lJXM$L  
  operator[] k{b ba=<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q/3}8BJ  
  operator<<和operator>> 8EE7mEmLH  
3Q]MT  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Rp<Xu6r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rb_G0/R  
ZE\t{s0  
template < typename Left > _N]yI0k(  
struct value_return ,H%\+yn{  
  { eQLa.0  
template < typename T > =_1" d$S&  
  struct result_1 ld?M,Qd  
  { JIQzP?+?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4YCGh  
} ; ?eO|s5r  
8r|LFuI  
template < typename T1, typename T2 > <^~F~]wnH  
  struct result_2 5Ci}w|c/>  
  { zV &3l9?U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9e=*jRs]l^  
} ; PT4`1Oy}/1  
} ; i Bi/9  
L9kP8&&KK  
)} #r"!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]d[q:N]z  
+|?c_vD  
下面我们来剥离functor中的operator() |s^ar8)=)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vLke,MKW  
fU}w81oe  
return l(t) op r(t) i!HGM=f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Lf-8G5G  
return op l(t) #SXXYh-e  
return op l(t1, t2) B%pvk.`  
return l(t) op xn@jL;+<-  
return l(t1, t2) op Qh[t##I/  
return l(t)[r(t)] H xlw1(zS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S3<v?tqLr  
b#m47yTW9<  
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: Gs6 #aL}]R  
单目: return f(l(t), r(t)); r%#qbsN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~4^e a  
双目: return f(l(t)); g3Q #B7A  
return f(l(t1, t2)); yS43>UK_W+  
下面就是f的实现,以operator/为例 b?$09,{0  
8j$q%g  
struct meta_divide 6vA5L_  
  { yR!>80$j  
template < typename T1, typename T2 > ; M(}fV]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G#V22Wca8  
  { e>^R 8qM?  
  return t1 / t2; P2p^jm   
} } :mI6zsNj  
} ; %FU[ j^  
?MYD}`Cv  
这个工作可以让宏来做: la4 ,Z  
HA%ye"(y8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YZ>cE#  
template < typename T1, typename T2 > \ g)9/z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -0`hJ_(  
以后可以直接用 n`,Q:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kUt9'|9!  
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 %)D7Dr  
(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。。。) >+#[O"  
JW\"S  
+Xp;T`,v  
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 -AT@M1K7%  
xD=D *W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rYJ ))@  
class unary_op : public Rettype R}>Do=hAO  
  { B`F82_O  
    Left l; A E711l-  
public : ASvPr*q/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3$8}%?i  
="DgrH  
template < typename T > ttnXEF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3(:mRb}  
      { ~30Wb9eL  
      return FuncType::execute(l(t)); WFd2_oAT  
    } iV&#5I  
/v{[Z&z  
    template < typename T1, typename T2 > *eP4dGe&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o zYI/b^  
      { Pb,^UFa=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z|c9%.,  
    } XV>6;!=E  
} ; )9r%% #  
1Q5<6*QL"  
dx}/#jMa  
同样还可以申明一个binary_op IJ8DN@w9  
:RsPGj6   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cPcV[6)5K9  
class binary_op : public Rettype C=IH#E=  
  { ?C:fP`j:  
    Left l; kA4ei  
Right r; ~@D%qbN  
public : 6bcrPf}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <.b$ gX  
E/ZJ\@gzD  
template < typename T > ]eW|}V7A:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Ol]^ 'y7)  
      { ugB{2oqi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i =N\[&  
    } Wu( 8 G  
`tG_O  
    template < typename T1, typename T2 > s vb4uvY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rda1X~-g  
      { e<4z)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?+5{HFx  
    } I_G>W3  
} ; iyYY)roB  
h50StZ8Yr  
nZCpT |M5  
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 ]$*{<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1H =wl =K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e@=[+iJc  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7omGg~!k(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i4n b#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Oq,.Kz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sjI[Vq  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >iH).:j  
下面是修改过的unary_op zm+4Rl(  
]B3FTqR{i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vvAk<[  
class unary_op NP`s[  
  { 15 o.j!S  
Left l; _c8.muQ<  
  82za4u$q#  
public : 3:joSQa  
M/a/H=J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C;q}3c*L  
_(`X .D  
template < typename T > mN{ajf)@  
  struct result_1 B" m:<@ "  
  { Kxc$wN<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O2]r]9sh*  
} ; = 6<w'>  
o U}t'WU  
template < typename T1, typename T2 > sNfb %r  
  struct result_2 P9"D[uz  
  { #)A?PO2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ckN(`W,xp  
} ; $&=;9="  
&n]Z1e}5  
template < typename T1, typename T2 > rtL9c w5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f=_?<I{  
  { IHbow0'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~hz@9E]O  
} #)mkD4  
[gkRXP[DGs  
template < typename T > ru/zLj:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I^O:5x> [l  
  { "1!.^<V*  
  return OpClass::execute(lt(t)); Da8$Is;n  
} @@/'b '  
V> a3V'  
} ; {<}I9D5  
]2\2/~l  
39T&c85  
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 3TiXYH  
好啦,现在才真正完美了。 7 Mki?EG  
现在在picker里面就可以这么添加了: K;y\[2;}e,  
OpbT63@L  
template < typename Right >  TXD^Do5^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  %*5g<5  
  { _"!{7e`Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |t65# 1  
} :*P___S=  
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。 oyN+pFVB:$  
W|H4i;u  
ay:\P.`5)  
NkA6Cp[Q,1  
h`EH~W0:z  
十. bind ;;y@z[ >  
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。 0J:U\S  
先来分析一下一段例子 <[3lV)~t  
UQ$\ an'  
;%rs{XO9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oX 2DFgz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oj^5G ]_ <  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KSgQ:_u4}  
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。 X[~f:E[1J  
我们来写个简单的。 *]:G7SW{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +A'q#~yILa  
对于函数对象类的版本: Jl}!CE@-  
>|_gT%]5  
template < typename Func > y13CR2t6  
struct functor_trait D)*_{   
  { F`;TU"pDf  
typedef typename Func::result_type result_type; g~Nij~/  
} ; 1FD7~S|  
对于无参数函数的版本: ^C:{z)"h  
XgiI6-B~  
template < typename Ret > ^;)SFmjg%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]m/@wW9  
  { "lU]tIpCu  
typedef Ret result_type; c;b[u:>~-  
} ; hHfe6P |  
对于单参数函数的版本: } `>J6y9  
,WO%L~db  
template < typename Ret, typename V1 > t7*G91Hoq&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mq{$9@3  
  { =0s`4Y"+  
typedef Ret result_type; *%Nns',  
} ; <nOuyGIZ  
对于双参数函数的版本: r?"}@MRW  
1&8j3"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l${Hgn+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~51kiQW  
  { _cxm}*}\#  
typedef Ret result_type; %;=IMMK  
} ; Imh2~rw;  
等等。。。 }"&n[/8~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =#.8$oa^  
%)<oX9E  
template < typename Func > OUlxeo/  
struct func_return I*+LJy;j  
  { )I Y 5Y  
template < typename T > uHUvntr  
  struct result_1 fw:7Q7 qo  
  { 2rR@2Vsw2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?b*/ddIs  
} ; ]|C_`,ux  
1*!c X  
template < typename T1, typename T2 > dr,B\.|jC  
  struct result_2 D% v:PYf  
  { P EX26==  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _q$0lqq~u  
} ; %2@ Tj}xa  
} ; |z!q r}i  
S|{Yvyp  
{UX"Epd);n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5bF9I H  
AMh37Xo  
template < typename Func, typename aPicker > G_2gKkIK-  
class binder_1 DGa#d_I  
  { f7_\).T  
Func fn; L;.VEz!  
aPicker pk; -A~;MGY  
public : tAb;/tM3I  
4DQ07w  
template < typename T > bK_0NrXP  
  struct result_1 ; d, JN  
  { KA|&Q<<{@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 27Kc -rcB  
} ; zK ' _e&*  
3i]"#wK  
template < typename T1, typename T2 > dl*_ m3T  
  struct result_2 U,%s;  
  { Q-! i$#-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RlI W&y  
} ; S4l)TtY  
dJdD"xj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D_l/Gxdpr  
LCo1{wi  
template < typename T > G?Qe"4 .  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L?3VyBE  
  { l]a^"4L4`o  
  return fn(pk(t)); V9+xL 1U#  
} =Q/w%8G  
template < typename T1, typename T2 > W;3 R;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1?D8|<  
  { l1-4n*fU  
  return fn(pk(t1, t2)); |uQn|"U4  
} qO:U]\P  
} ; {Ior.(D>Y  
~&wXXVK3  
E@5zd@[  
一目了然不是么? o :.~X  
最后实现bind [5]R?bQ0q{  
4&FNU)tt  
07$/]eO%C  
template < typename Func, typename aPicker > 2k.S[?)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cOzg/~\1  
  { ]uBT &  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !pd7@FwC  
} x><zGXvvp|  
bajC-5R1k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uuI3NAi~  
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。 w;N{>)hv  
w"fCI 13  
十一. phoenix /`7 IK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E0sbU<11  
"_ nX5J9  
for_each(v.begin(), v.end(), pj!k|F9  
( W@:^aH  
do_ ]h #WkcXQ  
[ oS[W*\7'!  
  cout << _1 <<   " , " [TRGIGtq  
] Bv;I0i:_  
.while_( -- _1), |x1$b 7  
cout << var( " \n " ) Y;fuh[#  
) A m2*-  
); '4af ],  
hVlyEsLg  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &E.OyqGZV  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor euRCBzc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /'-:=0a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0^J*+  
)vO_sIbnW  
+V2C}NQ5R  
template < typename Cond, typename Actor > rDpe_varA  
class do_while @Djs[Cs<*  
  { vg+r?4Q3  
Cond cd; X tJswxw`K  
Actor act; ^OHZ767v  
public : zXj>K3M  
template < typename T > dj?G.-  
  struct result_1 V8-4>H}Cb/  
  { Wl,%&H2S<  
  typedef int result_type; I 'x$,s  
} ; Q<z)q<e  
* zd.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a^@+%?X  
5?^]1P_  
template < typename T > 0w^jls  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I|$'Q$m~  
  { WEno+Z~=1'  
  do %0NLRfp  
    { B#J{F  
  act(t); $`E4m8fX  
  } V78Mq:7d  
  while (cd(t)); YavfjS:2  
  return   0 ; ri_P;#lz  
} 8&i;hZm  
} ; gs$3)t  
kBrvl^D{5  
`2pO5B50  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jeY4yM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 FL59  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 RwUW;hU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 wUbmzP.  
下面就是产生这个functor的类: wh9L(0  
>r~0SMQr  
j6`6+W=S(  
template < typename Actor > a a4$'8s  
class do_while_actor ! &Z*yH  
  { uRP Ff77  
Actor act; 2q12y Y f  
public : N0]z/}hd@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B<A:_'g  
_wMc*kjJO  
template < typename Cond > mG X\wta  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P<8LAc$T  
} ; yxqTm%?y  
HS7R lU^  
MY&<)|v\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TV<Aj"xw  
最后,是那个do_ pH^ z  
b7Yq_%+  
L%f-L.9`u  
class do_while_invoker ,K T<4  
  { 6 tX.(/+L  
public : QI.t&sCh5  
template < typename Actor > eDuX"/kHA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Bhj:9%`  
  { &.hoC Po$  
  return do_while_actor < Actor > (act); JL@F~U9  
} v<j2L"bj  
} do_; W^wd ([  
6ezcS}:+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~M*7N@D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sb'lZFSP~s  
最后来说说怎么处理break和continue sbzeY 1  
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。 9-B@GFB;8  
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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