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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lt("yqBu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zEKVyZd*{  
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, `qV*R 2  
FN<S agj  
l`A e&nc6  
8Sk$o.Gy  
  class filler 0m,q3  
  { `< 82"cAT{  
public : hK UK#xx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?sW}<8\  
} ; >x1yFwX}-f  
7fC:' 1]G  
1=_Qj}!1  
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: ]P96-x  
wu.>'v?y  
z+K1[1SM  
p Le[<N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I_Omv{&u  
n#5S-z1KNw  
F@b=S0}K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n}dLfg *  
$T6+6<  
)SHB1U25{  
A!v:W6yiz  
二. 战前分析 =u`tlN5pOT  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @Hl+]arUh  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 G+t=+T2m  
T|2v1Vj  
XE8%t=V!c$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y7Nd3\v [\  
  /* --------------------------------------------- */ P7epBWqDP  
vector < int *> vp( 10 ); *LEI@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F+]cFx,/  
/* --------------------------------------------- */ Dqc2;>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0_N.s5~N  
/* --------------------------------------------- */ 5 FE&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f#\Nz>tOhE  
  /* --------------------------------------------- */ A*{CT>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h!7Lvh`o  
/* --------------------------------------------- */ hGcu(kAC,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9TZ6c  
w8bvqTQ  
r&_e3#]*  
(K('@W%\?  
看了之后,我们可以思考一些问题: /z )Nz2W  
1._1, _2是什么? Ab8Ke|fA  
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。 GHO6$iM)[  
2._1 = 1是在做什么? <cFj-Ys(T  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M6j~`KSE  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !xU[BCbfYV  
lV9   
Svdmg D!  
三. 动工 >=86*U~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _K B%g_{  
VNs3.  
AzVv- !Y  
#itZ~tol  
template < typename T > =imJ0V~RW  
class assignment /i{V21(%  
  { ]!uId#OH  
T value; C%|m[,Gx  
public : \zeuvD  
assignment( const T & v) : value(v) {} BZ(DP_}&D  
template < typename T2 > 2|&SG3e+(I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZcN#jnb0/  
} ; 2$'bOo  
Fd<eh(g9P  
JL [!8NyU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a+j"8tHu$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O"#/>hmv-  
5n[''#D  
k\r^GB  
lx7]rkWo|a  
  class holder e|q~t {=9S  
  { B}J0 d  
public : V{ fG~19  
template < typename T > j@{B 8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I]%Kd('  
  { 0es\ j6c  
  return assignment < T > (t); EeGTBVms  
} _j*a5fsPU  
} ; :x3xeVt Y  
i0Rj;E=:]  
UjMWSPEBy  
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: ZSr!L@S  
0lOR.}]q  
  static holder _1; xUTTRJ(\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }D-jTZlC  
'.jYu7   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PsZ>L  
而不用手动写一个函数对象。 [c XSk  
j<k-w  
[ P,gEYk  
cgO<%_l3`  
四. 问题分析 c& K`t  
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。 /&9R*xNST#  
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。 ;#^ o5ht  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r`pf%9k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X]o"vx%C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nb ?(zDJ8  
cI&XsnY  
五. 问题1:一致性 5vLA)Al3  
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?| Mcq!QaO}&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1vS-m x  
[,{Nu EI  
struct holder ";/ogFi  
  { *U$%mZS]1  
  // fe8hgTP|  
  template < typename T > T=RabKVYP  
T &   operator ()( const T & r) const qFl|q0\ A  
  { Xkk 8#Y":  
  return (T & )r; E^0a; |B[  
} C{+JrHV%h  
} ; TF80WMt  
#. 71O#!  
这样的话assignment也必须相应改动: SE(c_ sX  
#$]8WSl  
template < typename Left, typename Right > ou{V/?rb  
class assignment :, 3S5!(y  
  { :^-\KE` 3  
Left l; dK;ebg9|  
Right r; LIKQQ  
public : C Sz+cS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .gM6m8l9wp  
template < typename T2 > % [~0<uO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dn:\V?9  
} ; K=r~+4F  
9m\Yi  
同时,holder的operator=也需要改动: uKj(=Rqq  
KzJJ@D*4M]  
template < typename T > Q- w_ @~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /`0>U  
  { >UV}^OO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RS#C4NG  
} 3sW!ya-VZ  
c]i;0j? 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。 IkG;j+=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Vol}wc  
,`YIcrya:  
return l(rhs) = r; Z$B%V t  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ypxp4B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =LgMG^@mu  
uy<<m"cA;  
template < typename Tp > @%YbptT}  
class constant_t {;6a_L@q;|  
  { ;}M&fXFp"|  
  const Tp t; Z[0/x.pp$  
public : 4Xww(5?3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `m #i|8  
template < typename T > m&z(2yb1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '=eVem=  
  { fJ6Q:7  
  return t; $*LBZcL  
} sZ7~AJ  
} ; j)#yyK{k2s  
7j29wvSp5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @1' Y/dCyD  
下面就可以修改holder的operator=了 EWY'E;0@5  
ZE= Yn~XM  
template < typename T > P,(_y8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g++-v HD  
  { EEo I|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _%23L|  
} Mz86bb^J  
VvT7v]  
同时也要修改assignment的operator() F,Ve,7kh  
Ix<!0! vk  
template < typename T2 > UoUQ6Ij  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TtH!5{$s  
现在代码看起来就很一致了。 #sk~L21A  
l;&kX6 w  
六. 问题2:链式操作 Do5.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I?Z"YR+MQ  
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。 ,el[A`b  
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。 W$`#X  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 U0iV E+)Bt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jw 5 U-zi  
HL dHyK/S  
template < typename T > nJ/}b/A{  
struct result_1 rl&.|;5uH;  
  { )heHERbJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,}"jiGgS4  
} ; @ &Od1X  
2@@evQ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P2| +7D:  
&FJr?hY%  
template < typename T > \=`jo$S  
struct   ref #K/JU{"  
  { y~wr4Q=  
typedef T & reference; JG7K-W|!c  
} ; |[>yJXxEL@  
template < typename T > da_0{;wR  
struct   ref < T &> 7+IRI|d  
  { 9\T9pjdZE  
typedef T & reference; Plhakngj  
} ; @K}h4Yok  
^zS;/%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Bu+?N%CBi  
L6;'V5Mg72  
template < typename T > L GVy4D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wZW\r!Us  
  { F?0Q AA  
  return l(t) = r(t); qZ +K4H  
} 4S[)5su  
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。 ^ 4Ff8Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x8~*+ j  
k g Rys  
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 i[ws%GfEv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j)Kd'Va  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Cud!JpL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %tZrP$DQ  
最后的布局是: X#K;(.},h  
                Add g+c%J#F=  
              /   \ }$r]\v  
            Divide   5 N93R(x)%  
            /   \ jW-;Y/S  
          _1     3 412E7   
似乎一切都解决了?不。 hE$3l+  
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。 |JP'j1 Ka  
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。 e@ $|xa")  
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: M)AvcZNs  
h@\HPYi#.  
template < typename Right > b!`Ze~V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r .6?|  
Right & rt) const ]VE3u_kR  
  { s.n:;8RibP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _-^mxC|M  
} +Ar4X-A{y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K[ S>EITr  
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。 +DR{aX/ll  
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。 o)x&|0_  
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。 <RY!Mc  
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。 v&3" (fp  
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? $J,$_O6  
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: J&}1=s  
Kv<mDA!  
template < class Action > oDJ &{N|  
class picker : public Action ! hEZV&y  
  { nZc6 *jiz  
public : m_BpY9c]5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D ] n|d+  
  // all the operator overloaded U>m{B|H  
} ; ]=I2:Rb  
-1`}|t;  
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。 _#+l?\u  
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: 1uR@ZK  
`P-d. M6Oa  
template < typename Right > W1t_P&i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F:[[@~z  
  { ]` A*7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UQ7La 7"  
} n<<arO"cv  
E|SmvIV-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %g3QE:(2@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。 ]KXyi;n2  
NYs<`6P:Y  
template < typename T >   struct picker_maker o{n#f?EA  
  { ~ _tK.m3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OL:hNbw'~T  
} ; !?Y71:_!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B4+c3M\$V  
  { pv&iJ7RN  
typedef picker < T > result; 1/qD5 *`Y  
} ; 8ph1xQ'  
pY&dw4V  
下面总的结构就有了: d(R8^v/L  
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。 -vk/z+-^!  
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。 ,# .12Q!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UX.rzYM&T  
至此链式操作完美实现。 Kxeq Q@  
Tyb'p9  
riaL[4c  
七. 问题3 g}K/ba'  
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。 $=^}J 6  
/h`gQyGuY  
template < typename T1, typename T2 > QMrH%Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E?|NYu#I6  
  { \u[5O@v#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !8W0XUqh+  
} CRrEs 18;#  
a|3+AWL%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >9#) obw  
3pL4 Zhf  
template < typename T1, typename T2 > px+]/P <dX  
struct result_2 ,@ f|t&  
  { TL7qOA7^X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h^`@%g9 S  
} ; EM +! ph  
0b8=94a{>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /Dt:4{aTOC  
这个差事就留给了holder自己。 i.?rom  
    _4#7 ?p  
DAORfFG74  
template < int Order > u(? U[pe[  
class holder; bJR\d0Z  
template <> k]RQ 7e  
class holder < 1 > Fl{~#]  
  { xy$aFPH!-  
public : |UQ [pas  
template < typename T > US-f<Wq  
  struct result_1 -~4kh]7%  
  { 2e3AmR@*  
  typedef T & result; -ik((qx_  
} ; 4 2-T&7k  
template < typename T1, typename T2 > f(!cz,y^\*  
  struct result_2 xCT2FvX6  
  { [C~N#S[]  
  typedef T1 & result; ",,.xLI7  
} ; Q^l!cL| {  
template < typename T > `022gHYv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _,UYbD\[J}  
  { +ek6}f#  
  return (T & )r; [)I W9E v  
} FB>P39u  
template < typename T1, typename T2 > cd=H4:<T5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p?P.BU\CR  
  { m6 xbO  
  return (T1 & )r1; M\IdQY-c  
} oblw!)  
} ; n:s _2h(u  
vMn$lT@  
template <> SNSoV3|k-  
class holder < 2 > 00y(E @~  
  { VAyAXN~  
public : ~YviXSW  
template < typename T > 4 EA$<n(A-  
  struct result_1 7*Zm{r@u  
  { ,lFzL3'_0x  
  typedef T & result; 'X/:TOk{W  
} ; mYXL  
template < typename T1, typename T2 > ) R\";{`M  
  struct result_2 ]_|%!/_  
  { "e>9R'y  
  typedef T2 & result; YWV)C?5x&  
} ; h2:TbQ  
template < typename T > Bqk+ne  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <+b~E,  
  { !A|}_K1Cr  
  return (T & )r; JPj/+f  
} %.\+j,G7  
template < typename T1, typename T2 > vQ $"|8,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1 un!  
  { =i7CF3  
  return (T2 & )r2; 16.?4 5  
} >Apa^Bp  
} ; [=Nv=d<[p  
zqI|VH  
7/BjWU5*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 iF.f*3-NJB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uOKdb6]r6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /!/Pk'p=/  
"15frr?  
return l(i, j) = r(i, j); 92b}N|u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JV/:QV  
d$?+>t/  
  return ( int & )i; 61HJ%  
  return ( int & )j; 5,|{|/  
最后执行i = j; H,j_2JOY=  
可见,参数被正确的选择了。 ]f wW dtz1  
8/u kzY1!  
KR hls"\1  
2t{Tz}g*  
XZ8]se"C  
八. 中期总结 6KN6SN$  
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: zd F;!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e-lc2$o7{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !I91kJt7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :inVwc  
|^F$Ta  
j*1MnP3/8Y  
^ ~Tn[w W_  
;vpq0t`  
n4H'FZ  
九. 简化 =~)rT8+)  
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。 -G=.3 bux  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y2g%{keo  
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: QNXS.!\P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W3%RB[s-  
  +-*/&|^等 0}9jl  
2. 返回引用。 U2Ky4UFm  
  =,各种复合赋值等 %y)hYLOJ  
3. 返回固定类型。 i.-2 w6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CWd &  
4. 原样返回。 O%&N6U  
  operator, $"0`2C  
5. 返回解引用的类型。 'S#^ 70kt  
  operator*(单目) n2[h`zm1{B  
6. 返回地址。 Ak O-PL  
  operator&(单目) yaHkWkl =  
7. 下表访问返回类型。 %?S[{ 4A&  
  operator[] v+<4?]EJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sdgI ,  
  operator<<和operator>> Az>r}*F Gr  
`P*wZKlW  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 T[cJ   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9}q)AL-ga  
X%7l! k[  
template < typename Left > RYl\Q,#  
struct value_return 4 .(5m\s!  
  { aH, NS   
template < typename T > <si cldz  
  struct result_1 @;S)j!m`  
  { q+w] Xs;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fM*aZc*Y  
} ; eqWs(`  
<9;X1XtpI  
template < typename T1, typename T2 > Ngm/5Lc  
  struct result_2 8'v:26   
  { n# FkgXP$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ._.Qf<7  
} ; Yb:F,d-Ya  
} ; swLNNA.  
Jt?`(H  
|Fq\%y#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k#p6QA hS  
'RV wxd  
下面我们来剥离functor中的operator() q)YHhH\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1gLET.I:  
p DU+(A4>  
return l(t) op r(t) VArMFP)cz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )"E1/$*k  
return op l(t) %GMCyT  
return op l(t1, t2) zYftgH_o  
return l(t) op +)_DaL E  
return l(t1, t2) op :8?l=B9("g  
return l(t)[r(t)] CXi:?6OG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f\Q_]%^W  
)|Ka'\xr  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: I3}I7oc_  
单目: return f(l(t), r(t)); N[yS heT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qv8 =CnuOT  
双目: return f(l(t)); W{ZJ^QAq/  
return f(l(t1, t2)); )E6E}  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^Q!A4 qOQ  
H8Z|gq1r  
struct meta_divide &nY#G HB  
  { O}6*9Xy  
template < typename T1, typename T2 > oS_YQOoD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @?t+O'&  
  { K>-01AGHL  
  return t1 / t2; 0rAuK7  
} Jl$ X3wE  
} ; N4WX}  
A 0;ng2&  
这个工作可以让宏来做: e_1L J  
xi)M8\K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5 <7sVd.  
template < typename T1, typename T2 > \ ?|n@ %'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wV4MP1c$  
以后可以直接用 Nfmr5MU_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TEC#owz  
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 }rWg ']  
(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。。。) DMKtTt[}  
JDO n`7!w  
+9# qNkP  
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 "`* >co6r  
%e+*&Z',  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F$O$Y[  
class unary_op : public Rettype &NI\<C7_Gw  
  { }CrWmJu0  
    Left l; i=V2 /W}  
public : jk%H+<FU`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ')(U<5y)  
acj-*I  
template < typename T > 3u,B<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M L7vP  
      { +\>op,_9I  
      return FuncType::execute(l(t)); Q>L.  
    } @q{.shqo  
k#8E9/ t@  
    template < typename T1, typename T2 > GB)< 5I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w)/~Gn676  
      { aT BFF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i\o * =+{r  
    } CH5>u  
} ; 1_M}Dc+J  
[4;G^{ bX  
6DC+8I<  
同样还可以申明一个binary_op =pnQ?2Og  
z<9Llew^e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !=6\70lJ  
class binary_op : public Rettype v:NQrN  
  { q/qig5Ou  
    Left l; h)z2#qfc  
Right r; #E_<}o  
public : #+|0o-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qga?-oz,<6  
R|_._Btu!  
template < typename T > Lw<.QMN%f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y6(= cm  
      { NGW:hgf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bE3mOml  
    } 9A9T'g)Du  
&/g^J\0M)  
    template < typename T1, typename T2 > 8cuI-Swz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F|8;Swb5  
      { 8T"kQB.Zv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y-"QY[  
    } rshUF  
} ; 6LabFX@{&  
7'|aEH  
t8*NldC  
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 +/hd;s$x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y!_8m#n S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3kVN[0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Au:R]7   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z A/Fh(uX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3h}i="i   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8U!$()^?  
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) ; {v2s;  
下面是修改过的unary_op  #J  
f|~X}R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b|\dHi2F T  
class unary_op bo@, B  
  { z8xBq%97us  
Left l; er3`ITp:dp  
  <*o V-A  
public : //%#?JJV  
6-+ wfrN2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y) l=r^Ap>  
J :KU~`r  
template < typename T > q)J5tBfJ  
  struct result_1 DZ9^>`*  
  { x1Z*R+|>2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V~do6[(  
} ; tjx|;m7  
Z EvK  
template < typename T1, typename T2 > )g KC}_h=  
  struct result_2 g2A#BMe'.$  
  { >B;KpO"+m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]kF1~kXBe  
} ; + f:!9)C  
QXgfjo  
template < typename T1, typename T2 > u^W!$OfZpp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^sqzlF  
  { M0`1o p1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p 8Z;QH*  
} #L57d  
dqO]2d  
template < typename T > =r3g:j/>q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =y`-:j\  
  { 6;;2e> e  
  return OpClass::execute(lt(t)); :39arq  
} ]EG8+K6  
YGRb|P-  
} ; q$Ms7 `a  
.}:*tvot  
4t>"-/  
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 k$pND,Ws  
好啦,现在才真正完美了。 Tr;.O?@{t}  
现在在picker里面就可以这么添加了: $9:  @M.  
O2"V'(  
template < typename Right > ln8es{q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %,zHS?)l  
  { r|i)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^dE[ ;  
} W>: MK-_ J  
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。 NQqNBI?cr  
`,4@;j<^@  
Bx6,U4o*  
'`f+QP=`  
C &y 2I  
十. bind fzvyR2 I  
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。 OXn-!J90P  
先来分析一下一段例子 O,S>6o)?  
-)R =p"-w  
$xcZ{C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M0OIcMTv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }Z< Sca7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +;M 5Sp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0)ZLdF_6  
我们来写个简单的。 Qqk(,1u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: iSg0X8J)  
对于函数对象类的版本: emB<{kOkw  
o2q-x2uB  
template < typename Func > p(K ^Zc  
struct functor_trait tmoaa!yRnT  
  { };<?W){!H  
typedef typename Func::result_type result_type; gQJLqs"F  
} ; bbDm6,  
对于无参数函数的版本: iyXd"O  
<K,X5ctM}  
template < typename Ret > eZ-fy,E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @u: `  
  { w~Nat7nD  
typedef Ret result_type; 7S=,#  
} ; TQ0ZBhd  
对于单参数函数的版本: Sw5:T  
5HE5$S  
template < typename Ret, typename V1 > =6'bGC%c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D5f[:  
  { (h g6<`  
typedef Ret result_type; 8Op^6rX4  
} ; jzBW'8  
对于双参数函数的版本: _*b`;{3  
jicH94#(]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .GL@`7"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S ?J(VJqE  
  { `"<hO 'WU  
typedef Ret result_type; lP*=4Jh  
} ; `AvK=]  
等等。。。 G6G-qqXy6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sLXM$SMBh  
F w t  
template < typename Func > c\&;Xr  
struct func_return \sfc!5G  
  { '>n&3`r5  
template < typename T > hw*u.46  
  struct result_1 [Q J  
  { LZ.Xcy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A1`6+8}o;b  
} ; lNtxM"G&  
1i_%1Oip  
template < typename T1, typename T2 > 3la`S$c  
  struct result_2 K<`W>2"  
  { _Hfpizm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F`2h,i-9  
} ; j+{cc: h"X  
} ; 7YK6e  
>]C/ Q6  
mg@Ol"2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 noEl+5uY  
N:'!0|6?x-  
template < typename Func, typename aPicker > C=v+e%)x@  
class binder_1 +v:]#1  
  { vqO#Z  
Func fn; dNF_ T?E\  
aPicker pk; `'k2gq&  
public :  N&kUTSd  
* fj`+J  
template < typename T > uOy/c 8`  
  struct result_1 cAot+N+9|]  
  { 0a#v}w^ *  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pV_zePyOn  
} ; ^;.u }W  
:N"&o(^  
template < typename T1, typename T2 > qu dY9_  
  struct result_2 [@8po-()L  
  { kWy@wPqms  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MPy>< J  
} ; `Syfl^9B  
4z26a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a?8)47)  
v+`'%E  
template < typename T > :FtV~^Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;aX?K/  
  { @TX@78fWz=  
  return fn(pk(t)); )*{B_[  
} Sy4|JM-5  
template < typename T1, typename T2 > #s15AyKz5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 H5  
  { _)!*,\*`{  
  return fn(pk(t1, t2)); ?Tu=-ppw  
} N-knhA  
} ; " zD9R4\X.  
O! XSU,  
W*#5Sk  
一目了然不是么? rqdN%=C  
最后实现bind q(^iT~}  
@xa$two  
W6i9mER-  
template < typename Func, typename aPicker > W*CRxGyZCl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Kg"eS`-  
  { c$L1aZo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gO "G/  
} z=g!mVK5  
Zv=pS (9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $x]/|u/9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 lNyyL Lt  
l&e$:=;8  
十一. phoenix `BG>%#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %O"Whe  
g52)/HM  
for_each(v.begin(), v.end(), w5~j|c=_W  
( -l[$+Kw1S  
do_ CMOyK^(e  
[ CM++:Y vJ  
  cout << _1 <<   " , " lqJ92vi6Q  
] yt5<J-m  
.while_( -- _1), eI2HTFyT  
cout << var( " \n " ) 9X;*GC;d  
) PsXCpyY!s  
); FdzdoMY  
'ROz|iJ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?Z?(ky!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x4L3Z__  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q{f\_2[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RJerx:]  
hCr,6ncC  
PQSmBTs.  
template < typename Cond, typename Actor > KA?%1s(kJ  
class do_while sCrP+K0D  
  { ,zHL8SiTX  
Cond cd; tcv(<0  
Actor act; V,d\Wkk/  
public : Y:,C_^$w;  
template < typename T > #Pf<2S  
  struct result_1 <4vCx  
  { jK*d  
  typedef int result_type; 4OgH+<G  
} ; yF.Gz`yi  
g H'hA'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jI*@&3  
wS#Uw_[  
template < typename T > 6fo" k+S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w(S~}'Sg*P  
  { TaHcvjhR  
  do E7? n'!=  
    { j<0 ;JAL  
  act(t); {2P18&=  
  } 5o>`7(t`  
  while (cd(t)); C5I7\9F)  
  return   0 ; GU2TQx{V  
} MQN~I^v3  
} ; J@_^]  
vn$=be8l4  
W$NFk(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Aixe?A_x  
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。 Q. O4R_H  
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。 (Q% @]  
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。 `H$XO{w  
下面就是产生这个functor的类: s_fe4K  
@!! u>1  
2672oFD  
template < typename Actor > ,iP YsW]5  
class do_while_actor ~B"HI+:\L  
  { &DGz/o  
Actor act; x} c  
public : .-tR <{ g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {fHor  
!s1<)%Jt  
template < typename Cond > Qr~!YPK\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qwj7CIc(  
} ; r1<*=Fs=>>  
&Y=~j?~Xm  
^$lZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $u~ui@kB  
最后,是那个do_ 8Z9>h:c1  
M NwY   
_%D7D~2r|  
class do_while_invoker e8xq`:4Y  
  { <%uEWb)  
public : ?VE'!DW  
template < typename Actor > l_:P |  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Nr>UZlU8  
  { L{F]uz_[x  
  return do_while_actor < Actor > (act); jwE=  
} <Y}m/-sD5  
} do_; zE$HHY2ovi  
!P EKMDh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FauASu,A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +39uKOrZ  
最后来说说怎么处理break和continue zM&ro,W  
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。 :AztHf?X  
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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