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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |7}C QU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y;AL'vm9  
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, gF5a5T,  
Tp9- niW  
|)K]U  
h?FmBK'BAd  
  class filler L[20m (6?  
  { NbGV1q']  
public : |R#"Th6mH!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BYo/57&:  
} ; nYa*b=[.  
-atGlu2  
_Jt 2YZdA  
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: i6 (a@KRY  
ZU9c 5/J  
OKvPL=~  
S:x?6IDPC^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f}@jFhr'<  
(<Th=Fns?  
=pk)3<GwF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <@Fy5k-%.  
= pzn u+,  
eU N"w,@y  
wu4NLgkE  
二. 战前分析 NSFs\a@1  
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。 {M?vBg R\B  
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>AKC0cX  
ryc& n5  
"n=vN<8(o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V2<?ol  
  /* --------------------------------------------- */ \#>T~.Y7K  
vector < int *> vp( 10 ); /g$G_}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -#Z bR  
/* --------------------------------------------- */ WzI8_uM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W{rt8^1  
/* --------------------------------------------- */ &%_& 8DkG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @j4U^"_QB  
  /* --------------------------------------------- */ T1r3=Y4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jh.@-  
/* --------------------------------------------- */ kee|42E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f7'q-  
a+9 *@z2  
AT\qiznvP  
F|HJH"2*&q  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6O22P?v  
1._1, _2是什么? \J6hI\/4^  
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。 &V<W>Y>|l*  
2._1 = 1是在做什么? 7oR:1DX w|  
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。 ) 9oH,gZ  
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。 )#}mH@  
U7DCx=B  
DtEwW1J  
三. 动工 $L2%u8}8:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nxJee=qH  
o8Z[+;  
B=@ jWz"  
bLnrbid  
template < typename T > c.A|Ir  
class assignment & BvZF  
  { [*Z`Kc  
T value; gn{=%`[  
public : @Kgl%[NmX  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7 lo|dg80  
template < typename T2 > QERU5|.wc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F>X-w+b4r  
} ; 5&f{1M6l>  
P/ oXDI8  
tWdhDt8$&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Fbp{,V@F2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 07/L}b`P  
>2?aZ`r+  
ZK'-U,Y.H7  
0iZGPe~  
  class holder ~kCwJ<E  
  { & ``d  
public : 4W#E`9 6u  
template < typename T > D)brPMS:o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m"9XT)N  
  { WpLZQ6wH  
  return assignment < T > (t); [,aqQ6S  
} JNFIT;L  
} ; BvU"4d;x  
cM_ Fp  
7DfTfTU6  
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: "W#t;;9Wz  
aRc'  
  static holder _1; )){xlFA}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H\GkW6  
w~@-9<^K]v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (.Lrmf@hI7  
而不用手动写一个函数对象。 ?K@t0a   
I=Oy-  
poJg"R4  
1KYN>s:  
四. 问题分析 ]p~IYNl2%j  
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。 0~& "  
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。 T|"7sPgGR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Se!)n;?7Sw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Fn^C{p^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GyC/_ntn  
pX=,iOF[I  
五. 问题1:一致性 Y?#i{ixX6n  
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?| F.)!3YE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d3]hyTqbtm  
4q$H  
struct holder C#w]4$/  
  { ofW+_DKB?l  
  // 5=KF!?  
  template < typename T > htPqT,L  
T &   operator ()( const T & r) const YGsS4ia*4i  
  { m/`IGT5J  
  return (T & )r; fRm}S>Nibb  
} 5v^L9!`@%v  
} ; qXXGF_Q  
1zktU.SZ  
这样的话assignment也必须相应改动: gZT)pP  
=raA?Bp3;(  
template < typename Left, typename Right > 9B)(>~q  
class assignment @gSkROCdC)  
  { Bfd-:`Jk  
Left l; j|e[s ? d  
Right r; X-B8MoG|  
public : nB5Am^bP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wE).>  
template < typename T2 > M@p"y q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T ^JuZG  
} ; FXo2Y]K3`L  
2*U.^]~"{  
同时,holder的operator=也需要改动: Q;nAPS  
m h;X~.98  
template < typename T > Icp0A\L@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :[M[(  
  { %McO6.M@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4(vyp.f  
} 0p fnV%  
2:$ 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。 uG>nV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gUB{Bh($Y  
K%}}fw2RMN  
return l(rhs) = r; Y(GN4@`S  
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。 |xr32g s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tiLu75vj  
uv4 _:   
template < typename Tp > Wn!G.(Jq  
class constant_t #Nte^E4  
  { ?kt=z4h9(  
  const Tp t; U '[?9/T  
public : 1h"_[`L'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #/j={*-  
template < typename T > Fu8 7fVi/\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }gsO&g"8  
  { "uu)2Xe  
  return t; 6kvV  
} ;Mj002.\G  
} ; yZSvn[f  
oTOfK}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6T^lS^  
下面就可以修改holder的operator=了 v5T9Y-{`  
J-J3=JG  
template < typename T > T{*^_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1a9w(X  
  { lv:U%+A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #Y[H8TW  
} J"[3~&em  
=8{*@>CX  
同时也要修改assignment的operator() N"DY?6  
a ]1i/3/  
template < typename T2 > F>:%Cyo0!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ID8k/t!  
现在代码看起来就很一致了。 B[NJ^b|  
,VD6s !(  
六. 问题2:链式操作 <<3+g"enno  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \Tq "mw9P  
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。 kqB\xlS7k  
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。 Ku3!*n_\  
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。 Kj*m r%IaU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4`mO+.za1  
wL<j:>Ke[3  
template < typename T > ~4s-S3YzaM  
struct result_1 v`{:~ q*  
  { ;]&-MFv#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =|y|P80w  
} ; bNvAyKc-  
?^3B3qqh9  
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: 'TEyP56  
#t5juX9Ho9  
template < typename T > @;9()ad  
struct   ref QAvWJydb  
  { Zd>ZY,-5  
typedef T & reference; !cCg/  
} ; ^`&HWp  
template < typename T > /!b x`cKG  
struct   ref < T &> [:i sZG*  
  { R^9"N?Q7;`  
typedef T & reference;  ,o&<WMD  
} ; 96W4 c]NT  
|h1^G v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tL8't]M,  
*IlQ5+3I  
template < typename T > -fM1$/]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }W "(c YN_  
  { h}6b&m  
  return l(t) = r(t); , ;'SVe%  
} 3@X|Gs'_S  
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。 %)IrXz>Zh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mcMb*?]  
Z90Fcp:R  
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 Xr2J:1pgg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4GTrI@}3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,#%SK;1<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #5d8?n  
最后的布局是: 5}SXYA}  
                Add &^ceOV0+  
              /   \ =[(%n94  
            Divide   5 &9h  
            /   \ =n }Yqny  
          _1     3 f)tc4iV  
似乎一切都解决了?不。 t/LgHb:)  
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。 7sN0`7  
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。 w?;b7i  
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: jmPp-} tS7  
S%V%!803!  
template < typename Right > nB}e1 /_y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /a%KS3>V*  
Right & rt) const 9<qx!-s2rr  
  { o@@w^##  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vUfO4yfdg  
} F=5kF/}x-z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ko-QR(  
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。 tz8t9lb[  
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。 Z>HNe9pr  
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。 lDU#7\5.  
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。 </hR!Sb]  
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? O &\<FT5  
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: qqD0R*(C  
n@o  
template < class Action > 4`G=q^GL,  
class picker : public Action /^ QFqM;  
  { iXnx1w   
public : #?5VsD8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /~"AG l.  
  // all the operator overloaded '7=<#Blc  
} ; U:Fpj~E_w  
c8tP+O9  
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。 j5A\y^Kv  
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: "D!Dr1  
lzI/\%  
template < typename Right > " xxXZGUp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4= $!_,.  
  { tpz=} q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^X(_zinN"  
} [sptU3,2U  
:`j"Sj !t3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wISzT^RS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 y (ldO;.  
e7wKjt2fy  
template < typename T >   struct picker_maker 6z`8cI+LRw  
  { '&{(:,!B  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  z8tt+AU  
} ; !?Tzk&'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3_@G{O)e  
  { .1%i`+uZ  
typedef picker < T > result; *ig5Q(b*N  
} ; ur`V{9g  
9cbB[c_.  
下面总的结构就有了: 0YHYxn  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3 dY6;/s  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 RDJ82{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 np&HEh 6  
至此链式操作完美实现。 5Wj5IS/  
}cyq'm i  
r}Q@VS% %  
七. 问题3 OC`QD5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Q9nu"x %  
6p e4Ni7I2  
template < typename T1, typename T2 > hiT9H5 6 >  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ubpg92  
  { (''$' 5~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MQhYJ01i  
} yW'BrTw  
EywZIw?mjX  
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: rHR5,N:  
EsS!07fAM:  
template < typename T1, typename T2 > rjt O`Mt`  
struct result_2 Y}*Ctdrl  
  { s')!<E+z\t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \y<+Fac1S  
} ; Rf&^th}TH  
>l6XZQ >  
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? &<m WA]cAL  
这个差事就留给了holder自己。 RN sJ!or  
    Q9SPb6O2  
]eORw $f  
template < int Order > s 0 =@ &/  
class holder; H74NU_   
template <> N7%=K9  
class holder < 1 > d8 3+6d  
  { _dz:\v  
public : ok8JnQC  
template < typename T > (}~ 1{C@  
  struct result_1 P2s^=J0@  
  { `7+tPbjs  
  typedef T & result; K1CMLX]m  
} ; sz){uOI  
template < typename T1, typename T2 > 8'>.#vyMGv  
  struct result_2 xy2eJJq  
  { e=|F(iW  
  typedef T1 & result; #IcT @(  
} ; s#4))yUR6Z  
template < typename T > )3d:S*ly  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mvxc[  
  { %@)U/G6s}  
  return (T & )r; u9 da]*\7y  
} c1=;W$T(s  
template < typename T1, typename T2 > a .B\=3xn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PLl x~A  
  { zhD`\&G.  
  return (T1 & )r1; 6oe$)iV  
} ~W5>;6f\  
} ; m|g$'vjk  
% DHP  
template <> $Ykp8u,(  
class holder < 2 > 4p0IBfVG  
  { xX[{E x   
public : uT@8 _9  
template < typename T > xQcMQ{&;  
  struct result_1 b3jU~L$  
  { ]*t*/j;N  
  typedef T & result; oQKcGUZ  
} ; +U c&%Px  
template < typename T1, typename T2 > \ltErd-  
  struct result_2 L.R\]+$U2  
  {  k,o=1I  
  typedef T2 & result; H>Iet}/c   
} ; w96j,rEC  
template < typename T > S@l a.0HDA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %u<&^8EL+#  
  { Sv CK;$:  
  return (T & )r; w2RESpi  
} 9 ^=t@  
template < typename T1, typename T2 > gGceK^#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1yY'hb,0  
  { jtlDSf#  
  return (T2 & )r2; fNmG`Ke  
} J/H#d')c  
} ; co(fGp#!  
r[i~4N=  
V9);kD  
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> >。 "J0Oa?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B_6v'=7]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v f/$`IJ  
s}p GJ&C  
return l(i, j) = r(i, j); (h8hg+l o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x Jj8njuq4  
Vf\?^h(tP  
  return ( int & )i; Bwi[qw  
  return ( int & )j; (urfaZ;@+  
最后执行i = j; Vtc)/OH  
可见,参数被正确的选择了。 UC<[z#]\;  
[M zc^I&  
vX!dMJa0  
1Tts3O .  
U_=wL  
八. 中期总结 faKrSmE!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _mq*j^u,j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jwtXI\@MS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Rqd%#v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +{ ,w#@  
S'H0nJ3  
hr 6LB&d_  
bx%hizb  
`U?H^,FVA  
LQ&d|giA  
九. 简化 5)o-]S>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {/[?YTDU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >?uH#%C5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: FZ'>LZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v"?PhO/{=  
  +-*/&|^等 QY CNO#*  
2. 返回引用。 P*qNRP%  
  =,各种复合赋值等 BIB>U W  
3. 返回固定类型。 o^"d2=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7l|>  
4. 原样返回。 ~QQ23k&  
  operator, 1rzq$,O  
5. 返回解引用的类型。 \t~u : D  
  operator*(单目) S0o,)`ZB  
6. 返回地址。 \gk3w,B?E  
  operator&(单目) :Y)kKq d  
7. 下表访问返回类型。 =Q8^@i4[&D  
  operator[] 5/eS1NJ@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?p/kuv{\o#  
  operator<<和operator>> yP=isi#dDY  
qytGs@p_  
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。 a\ 2Myj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K5c7>I%k  
5['B- Iw  
template < typename Left > O|g!Y(  
struct value_return KzH}5:qI  
  { RX<^MzCDV  
template < typename T > JNz"lTt>[g  
  struct result_1 {II7%\ya  
  { YF[!Hpzq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b<H6 D}  
} ; jU9zCMyNF  
}_D5, k  
template < typename T1, typename T2 > #5"<.z  
  struct result_2 keq[ 6Lv  
  {  f"=4,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =)UiI3xHk  
} ; XU })3]/  
} ; :DF4g=  
7!840 :a?+  
D8Waf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6+d"3-R.  
X52jqXjg  
下面我们来剥离functor中的operator() 4lKbw4[a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J5_ qqD)  
]j#$.$q  
return l(t) op r(t) 71 m-W#zyA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !Z2n;.w  
return op l(t) V6!73 iY  
return op l(t1, t2) "aO,  
return l(t) op ).`a-Pv  
return l(t1, t2) op RxeRO2  
return l(t)[r(t)] )A+j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (7#lN  
EqDYQ 7  
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: u9^;~i,  
单目: return f(l(t), r(t)); 4uVmhjT:X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jW0z|jr  
双目: return f(l(t)); =}o>_+"  
return f(l(t1, t2)); \ A UtGP  
下面就是f的实现,以operator/为例 c\rbLr}l)  
5pyvs;As  
struct meta_divide <T% hfW  
  { <`p'6n79  
template < typename T1, typename T2 > =gv/9ce)3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cj_?*  
  { *A9{H>Vq  
  return t1 / t2; +Y^F>/4=Y  
} ^znv[  
} ; vo<#sa^,j  
8BH)jna`Qo  
这个工作可以让宏来做: Leick 6  
Wn#JY p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C>;8`6_!gU  
template < typename T1, typename T2 > \ p. ~jo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P FFw$\j  
以后可以直接用 l6U'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TS8E9#1a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (_5+`YsV  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !3v"7l{LF  
d<m>H$\Dm  
tU2;Wb!Y  
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 F"TI 9ib  
C`<} nx1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {:8[Mdf  
class unary_op : public Rettype TUn@b11  
  { G[-jZ  
    Left l; f?^xh  
public : Xz@;`>8i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #]HjP\C  
? bg pUv  
template < typename T > ?vNS!rY2&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s H[34gCh;  
      { ~{!!=@6  
      return FuncType::execute(l(t)); =w?cp}HW  
    } 07Cuoqt2  
%4^/.) Q  
    template < typename T1, typename T2 > rAdcMFW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7B2Og{P  
      { iDxgAV f*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .7rsbZzs  
    } GV[BpH  
} ; s'=]a-l~  
.Vjpkt:H  
gbZX'D  
同样还可以申明一个binary_op M8Lj*JN  
P[oB'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LtIZgOd<  
class binary_op : public Rettype m:7bynT{  
  { 6FFv+{ 2^@  
    Left l; 9h=WWu',  
Right r; F RUt}*  
public : Dv{AZyqe  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yiA\$mtO  
\$UU/\  
template < typename T > },ZL8l{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TrA Uu`?#  
      { > n\ Q [W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TI&J>/z;$  
    } e%>E| 9*u  
rt;>pQ9,  
    template < typename T1, typename T2 > (ajX ;/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /bk} J:QRg  
      { NFPkK?+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HWZ*Htr  
    } {IwYoRaXa  
} ; m&8_i`%<  
rvO+=Tk  
$MGd>3%y  
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 Nh-* Gt?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Vi-@z;k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |@|D''u>6  
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。 4B pm{b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6>%NL"* ]  
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。。。 .{>-.&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <#` L&w.  
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) /UAj]U  
下面是修改过的unary_op ^jA^~h3(W  
PxY"{-iAM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z [{%.kA  
class unary_op @@&;gWr;  
  { $6Psq=|  
Left l; i:To8kdO  
  `Y9@?s Q  
public : D=]P9XDvb.  
|.yRo_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2US8<sq+  
K~G^jAk+  
template < typename T > A":x<9   
  struct result_1 `R;XN-  
  { ;[ojwcK[ZF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d1TG[i<J_  
} ; (Zkt2[E`  
Yr@@ty  
template < typename T1, typename T2 > .kV/ 0!q?  
  struct result_2 Rk^&ras_  
  { =*N(8j>y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xRmB?kM3]5  
} ; 3]A'C&  
KxI(# }5o&  
template < typename T1, typename T2 > >ZWm0nTr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ='azVw%_  
  { )JON&~C  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XZJx3!~fm  
} 5@\<:Zmi  
[;+YO)  
template < typename T > xNU}uW>>T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0jMrL\>C  
  { Ft7l/  
  return OpClass::execute(lt(t)); DoA f,9|_  
} aQuENsB  
gUl Z cb  
} ; E.brQx#}  
0jq#,p=l;  
Hr'#0fW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mqpZby  
好啦,现在才真正完美了。 j\<S6%p#R  
现在在picker里面就可以这么添加了:  `!BUd  
Zf! 7pM  
template < typename Right > 4l:+>U@KU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w@R-@ G  
  { F{S.f1Bsp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l!2.)F`x  
} TDFv\y}yc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 y!].l0e2a  
oz--gA:g  
6 AY%o nY  
L'(^[vR(  
9dAsXEWh  
十. bind mj pH)6aD0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #v1 4"sZ}  
先来分析一下一段例子 ,wjL3c  
W\/0&H\i  
AkF3F^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *niQ*A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5 ,HNb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n!2|;|$}Z  
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。 i?]!8Ji  
我们来写个简单的。 1'iRx,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G(L*8U< UG  
对于函数对象类的版本: Al?XJ C B@  
ZWv$K0agu  
template < typename Func > ; 1WclQ!(  
struct functor_trait gNJ\*]SY  
  { $k dfY'u  
typedef typename Func::result_type result_type; FM5$83Q  
} ; - >2ej4C  
对于无参数函数的版本: se-}d.PwL  
6%>0g^`)9Y  
template < typename Ret > q\\J9`Q$J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mmi~A<  
  { K)n(U9#  
typedef Ret result_type; =e63>*M|  
} ; F+X3CB,f  
对于单参数函数的版本: QJ QQ-  
a^N/N5-Z  
template < typename Ret, typename V1 > [Z1EjeX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t{ 'QMX  
  { a v/=x  
typedef Ret result_type; ie)Qsw@  
} ; 1FuChd  
对于双参数函数的版本: CBc}N(9  
8w$cj'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z&eJ?wb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jU=)4nx  
  { drH!?0Dpg  
typedef Ret result_type; }I]9I _S  
} ; ][.1b@)qV  
等等。。。 3Xy>kG}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @{j-B IRZ0  
?r/7:  
template < typename Func > lD(d9GVm{z  
struct func_return X6PfOep  
  { j \SDw  
template < typename T > W[b/.u5z:  
  struct result_1 2- )Ml*  
  { l{ k   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'lWNU   
} ; nV'B!q  
i^=an?}/  
template < typename T1, typename T2 > f,$FrI,  
  struct result_2 \.{?TB  
  { zMDR1/|D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tW(E\#!|p<  
} ; oY{*X6:6<  
} ; o)NWsUXf  
{KR/ TQ?A  
Z-WWp#b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q,2 @X~T  
P9c1NX\-  
template < typename Func, typename aPicker > ?[kO= hs  
class binder_1 A!NT 2YdHZ  
  { C~ >'pS6%5  
Func fn; -Z:al\e<g  
aPicker pk; E-r/$&D5mP  
public : |^FDsJUN  
1Eg,iTn2*x  
template < typename T > :D(:( `A=  
  struct result_1 P0W%30Dh  
  {  X(bb1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &Zov9o:gx  
} ; :QN,T3i'/3  
\4V'NTjB  
template < typename T1, typename T2 > 0<e7!M=U1  
  struct result_2 <>-UPRw qI  
  { " <=^Sm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %$b 5&>q  
} ; D0uf=BbS  
&:Q""e!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1cUC>_%?  
rGoB&% pc  
template < typename T > L&l> ?"_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZgN*m\l  
  { `9@!"p f  
  return fn(pk(t)); LV`- eW  
} E]Kd`&^}  
template < typename T1, typename T2 > 7m8L!t9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |s|RJA1  
  { yp8 .\.  
  return fn(pk(t1, t2)); cLamqZf3  
} MECR0S9  
} ; 7 0KZXgBy_  
rsrv1A=t?  
.3$iOMCH  
一目了然不是么? N#|c2n+  
最后实现bind /bg8oB4  
2H4+D)  
N:=D@x~]  
template < typename Func, typename aPicker > d ;ry!X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e;Q~P]x  
  { w:pc5N>we0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NJn~XCq  
} gJ2R(YMF  
RL($h4d9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G$ipWi  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )5&Wt@7Kj`  
>4bOM@[]  
十一. phoenix ARslw*SJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !iITX,'8  
5PdC4vI*+  
for_each(v.begin(), v.end(), vVE^Y  
( ;0 @"1`  
do_ 7v1}8Uk  
[ }**^ g:  
  cout << _1 <<   " , " @@}A\wA-  
] !SVW}Q=5#  
.while_( -- _1), l~!#<=.  
cout << var( " \n " ) ^fH]Rlx  
) ]kc]YO7i%R  
); P%.9g  
z.#gpTXD  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: D4_D{\xhO  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +BmA4/P$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 df}B:?Ew.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fyT!/  
Ii SO {  
3vDV   
template < typename Cond, typename Actor > tWD*uA b  
class do_while V.;0F%zks5  
  { `Q}.9s_ri  
Cond cd; QTM+ WD  
Actor act; ;sb0,2YyP  
public : URY%+u  
template < typename T > )6Z)z;n]aW  
  struct result_1 3 nb3rHQ  
  { 0s= GM|y  
  typedef int result_type; wMei`svY  
} ; yU&A[DZQ  
90M:0SH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]oZ$,2#;~  
ePB=aCZ  
template < typename T > w Xfy,W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >(*jL  
  { <Eq^r h  
  do n6 )  
    { ptYQP^6S[  
  act(t); 8ec~"vGLz~  
  } 7J##IH+z35  
  while (cd(t)); vP? "MG  
  return   0 ; }Li24JK  
} ^PO0(rh  
} ; @^/JNtbH!  
zI(b#eUF  
tHD mX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kVZ>Dc2M  
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。 uflp4_D   
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。 2= u5N[*  
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。 4d[:{/+Q  
下面就是产生这个functor的类: h?fv:^vSi  
i5V ly'Q  
fytgS(?I'  
template < typename Actor > g7#_a6  
class do_while_actor ,!PNfJA2  
  { dLG5yx\js  
Actor act; %]RzC`NZ  
public : F71.%p7C8"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Bglh}_X  
RwN*/Li  
template < typename Cond > bQEQHqY5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 866n{lyL  
} ; rn U2EL  
Mv JEX8M  
X2T)]`@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5>"-lB &  
最后,是那个do_ Mt<TEr}7Z=  
592q`m\  
fGY. +W_  
class do_while_invoker &`0heJ 5Yn  
  { N^CD4l  
public : /3'>MRzR  
template < typename Actor > !&ac}uD^g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M%sWtgw(  
  { =M ?  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~~b[X\1  
} L0_R2E A  
} do_; \"5%w *vl  
_D[vMr[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {BDp`uZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #2{ };)  
最后来说说怎么处理break和continue T'0Ot3m`  
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。 "~N#Jqzr:  
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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