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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'NEl`v*<P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ! _S#8"  
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, ~||0lj.D  
6hxZ5&;(*  
a+w2cN'  
QNj]wm=mp  
  class filler Re$h6sh  
  { G;Li!H  
public : `q^#u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L:$4o  
} ; Bm$|XS3cD  
v"USD<   
AUnfhk@$  
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: 8tj]@GE  
[C'bfX5HB5  
2c `m=  
wPlM= .Hq?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jm}CrqU  
Y{YbKKM  
2HE@!*z9H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Pe`(9&iT.  
C8U3+ s  
sg2;"E@  
i}-uK,^  
二. 战前分析 AI|vL4*Xd  
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。 @(t3<g  
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 =+zDE0Qs  
uzYB`H<  
VmS_(bM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |7qt/z  
  /* --------------------------------------------- */ &N~Eu-@b  
vector < int *> vp( 10 ); Q_5 l.M/9]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 82r8K|L.<y  
/* --------------------------------------------- */ -$Oh.B`i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3_(_yEKx  
/* --------------------------------------------- */ <DF3!r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qE[S>/R"  
  /* --------------------------------------------- */ 3JnpI,By  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l2D*b93  
/* --------------------------------------------- */ bJ ~H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DB'v7 Ij0  
9]4Q@%  
0U '"@A \  
lSxb:$g  
看了之后,我们可以思考一些问题: Br1R++]  
1._1, _2是什么? {)[o*+9  
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。 pSs*Z6c)@  
2._1 = 1是在做什么? pgU [di  
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。 ij" ~]I  
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。 ]PXM;w  
GEBSUvM7  
UcRP/LR%C  
三. 动工 ['d9sEv.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {v ?Q9  
i'IT,jz !  
slQn  
c_J9CKqc  
template < typename T > FuhmLm'p  
class assignment 0=Z[6Q@:  
  { rB>ge]$.  
T value; >!963>DR  
public : &>sbsx\y  
assignment( const T & v) : value(v) {} As:O|!F  
template < typename T2 > @DN/]P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8&<mg;H,  
} ; jK|n^5\  
e4z`:%vy  
Q6h+.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <kh.fu@.Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -F5B Jk  
djd/QAfSC  
{}O~tf_  
P}R:o   
  class holder -ng1RA>  
  { mRk)5{  
public : ':*H#}Br-#  
template < typename T > i8]EIXbMX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gabfb#  
  { ?nU<cxh  
  return assignment < T > (t); n]%- 2`}(  
} |[\;.gT K  
} ; N /4E ~^2  
2+1ybOwb  
V9c.(QY|f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Myq8`/_  
DT-VxF6h  
  static holder _1; `4Yo-@iVP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s9 - qR_  
ejN/U{)jK'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u`bD`kfT>  
而不用手动写一个函数对象。 'eM0i[E+`  
N} EKV  
0TU3 _;o  
57\ 0MQO  
四. 问题分析 c=! >m  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9&+]YY CS-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 K<S3gb?0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n`Q@<op  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K;F1'5+=D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 01cBAu   
Q\Ek U.[I  
五. 问题1:一致性 /%@;t@BK4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >eJ <-3L;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1J?v\S$ma`  
4cjfn'x  
struct holder fdl.3~.C  
  { uwe#& V-  
  // H:fKv7XL  
  template < typename T > ;ALWL~Xm  
T &   operator ()( const T & r) const #QNN;&L]R  
  { AA\a#\#Z3  
  return (T & )r; dN8Mfa)  
} H& |/|\8F  
} ; \ .xS  
pMfb(D"  
这样的话assignment也必须相应改动: wQxI({k@  
HNzxF nh  
template < typename Left, typename Right > q*I*B1p[m  
class assignment UU=]lWib  
  { "@Vyc6L  
Left l; *22Vc2[i;  
Right r; xyL"U*  
public : Z.VKG1e}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T#!>mL|9|  
template < typename T2 > d |17G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <PLAAh8  
} ; Xu$>$D# a  
b:==:d:0s  
同时,holder的operator=也需要改动: z.Cj%N  
o'2eSm0H  
template < typename T > PK|-2R"M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kx,.)qKk  
  { =p5DT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ho &Q }<(  
} ,!orD1,'  
+O}Ik.w  
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。 F!+1w(b:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Exb64n-_=  
R%UTYRLUn  
return l(rhs) = r; Gwd38  
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。 #p}GWS)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O}M-6!%<,  
+,e#uuj$p  
template < typename Tp > 4@9Pd &I  
class constant_t =j.TDv'^nd  
  { t3<MoDe7`r  
  const Tp t; 3$?6rMl@y  
public : cBxGGggB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !M^O\C)  
template < typename T > Tmzbh 9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nI:M!j5s`  
  { 5(>=};r+  
  return t; b RAD_  
} 4'QX1p  
} ; uw;Sfx,s  
x|O7}oj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v,w af`)J  
下面就可以修改holder的operator=了 ]]j^  
yE}\4_0I/  
template < typename T > YR?Y:?(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T$;S   
  { ';C'9k<P:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 25>R^2,LiE  
} * %D_\0;  
%"WENa/t  
同时也要修改assignment的operator() ifD WN*k6  
'=dQ$fs  
template < typename T2 > h;V 4|jM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VLXA6+  
现在代码看起来就很一致了。 ddQ+EY@!  
Oe5rRQ$O  
六. 问题2:链式操作 $d<NN2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >@vu;j\*E5  
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。 b-u@?G|<  
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。 9nFL70  
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。 eHr0],  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b A+_/1C  
E)-;sFz  
template < typename T > f,G*e367:  
struct result_1 [qc1 V%g  
  { NLy4Z:&{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X4%uY  
} ; ]?6wU-a  
3](hMk,}  
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: /.]u%;%r[  
?+zFa2J  
template < typename T > &5W;E+Pub  
struct   ref {4g';  
  { 0 qS/>u*  
typedef T & reference; Wga2).j6  
} ; x,gk]Cf  
template < typename T > p:08q B|uQ  
struct   ref < T &> ?%,LZw^[  
  { .W{CJh  
typedef T & reference; QAkK5,`vV.  
} ; 5wue2/gl  
78l);/E{v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $1.-m{Bd  
HVa9b;  
template < typename T > V0;"Qa@q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1jKpLTSs  
  { ^lp=4C9  
  return l(t) = r(t); Q.N!b 7r7  
} N<Sl88+U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 a>47k{RSzE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m.lR]!Y=w  
oJa}NH   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2 7)If E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 505c(+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a2P)@R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NjIPHM$g  
最后的布局是: {o~TbnC  
                Add B $u/n  
              /   \ ad}8~6}_&  
            Divide   5 71{Q#%5U~  
            /   \ )U~|QdZ  
          _1     3 %9cT#9!7  
似乎一切都解决了?不。 W&hW N9iR  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 m7^f%<l  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 , 5W7a  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8?Rp2n*o  
v]EMJm6d|  
template < typename Right > 7Fj8Mp|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y_CYx  
Right & rt) const oJA_" xp  
  { d*8*9CpO:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iq' PeVo  
} Z@s[8wrmPl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vn}m-U XA*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {0,b[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 %`i*SF(gV  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 8\s#law  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SJ]6_4=y*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /?;'y,(Q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fXMY.X>f  
|OeWM  
template < class Action > Gazva/e  
class picker : public Action v>keZZOs  
  { t+v %%N_  
public : NgTB4I 8P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rd7p$e=i  
  // all the operator overloaded -Cyo2wk  
} ; xt}.0dC!/%  
Gwk$<6E  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,8r?C!m]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Jg$<2CR&  
DQGrXMpV0  
template < typename Right > FO*Gc Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }||u {[  
  { e|oMbTZ5m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &|x7T<,)  
} >ZJ]yhbhK  
8&U Mmbgy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0si1:+t-[+  
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。 :\[l~S  
X,G<D}  
template < typename T >   struct picker_maker NK qI x  
  { 4s 7 RB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pg%(6dqK4  
} ; j!agD_J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N>(w+h+  
  { GQYR`;>  
typedef picker < T > result; u\Cf@}5(  
} ; R=~%kt_n  
y"yo\IDW  
下面总的结构就有了: UN'n~d @~  
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。 eA7 Iv{M  
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。 !dT+cZsf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @ eJ8wf]  
至此链式操作完美实现。 a,Pw2Gcid  
H$Kc~#=  
JlYZ\  
七. 问题3 @<P2di  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n~UI 47  
wH?)ZL  
template < typename T1, typename T2 > yx Om=V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8xENzTR  
  { ^2- <XD)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~Ykn|$_"I  
} m%6VwV7U  
?Kgb-bXB  
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: ,<IomA:q4  
u@dvFzc  
template < typename T1, typename T2 > <<!fA ><W  
struct result_2 'S3<' X  
  { 0g[ %)C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +%YBa'Lk  
} ; i2Wvu3,D3-  
c*rH^Nz  
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? @Fc:9a@  
这个差事就留给了holder自己。 US$$ADq  
    %>$<s<y  
bB?E(>N;  
template < int Order > U> lf-iI2B  
class holder; 8)>x)T  
template <> (T*$4KGV  
class holder < 1 > (6$ P/k8  
  { 6C2~0b   
public : jMn,N9Mf  
template < typename T > yMWh#[phH  
  struct result_1 e' M&Eh  
  { Imv#7{ndq  
  typedef T & result; N" L&Z4Z  
} ; l$&~(YE f  
template < typename T1, typename T2 > Os<E7l zqO  
  struct result_2 n725hY6}<l  
  { +vy fhw4  
  typedef T1 & result; }gQ2\6o2g  
} ; 7(1`,Y  
template < typename T > %_W4\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0{b} 1D  
  { T [$-])iK  
  return (T & )r; $6Q^u r:  
} mcQL>7ts  
template < typename T1, typename T2 > VaD+:b4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _CHzwNU  
  { I4"p]>Y"  
  return (T1 & )r1; qS\#MMsTd  
} <kFLwF?PM'  
} ; [eD0L7 1[  
[XY%<P3D  
template <> J- S.m(  
class holder < 2 > |BFzTz,o  
  { T^7Cv{[  
public : s21} a,eB  
template < typename T > 67iI wY*8'  
  struct result_1 !Q[v"6?  
  { G{!er:Vwdh  
  typedef T & result; 5csh8i'V  
} ; O?X[&t  
template < typename T1, typename T2 > +7b8ye  
  struct result_2 _nqnO8^IG4  
  { Mq$K[]F  
  typedef T2 & result; ULAr!  
} ; jn5xYKv  
template < typename T > 0FOB5eBR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U|3!ixk>>w  
  { Nhs!_-_I  
  return (T & )r; dLp1l2h!0  
} tfU*U>j  
template < typename T1, typename T2 > o=YOn&@%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M?lh1Yu"  
  { }R}+8  
  return (T2 & )r2; U=bx30brh%  
} >S I'Q7k  
} ; M,fL(b;2  
n.+'9Fj  
%C_tBNE <  
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> >。 LH4A!a]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :$"{-n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W q<t+E[  
I uxf`sd  
return l(i, j) = r(i, j); FPYk`D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tkctwjD  
/Q3>w-h  
  return ( int & )i; |4mvB2r  
  return ( int & )j; =#u4^%i)  
最后执行i = j; _uO$=4Sd  
可见,参数被正确的选择了。 ,m<YS MKX  
9InP2u\&:  
>T[/V3Z~K  
KdCrI@^  
1w=.vj<d8  
八. 中期总结 NVb}uH*i  
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: Y2DL%'K^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  tA#$q;S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *|=D 0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SxY z)aF~  
i]c{(gd`  
W p)!G  
'o IE:#b  
zufphS|  
<2)AbI+3  
九. 简化 2G~{x7/[@  
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。 |3FI\F;^q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9F807G\4Qt  
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: 4fKvB@O@.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9;L4\  
  +-*/&|^等 ;3/}"yG<p  
2. 返回引用。 ^i8,9T'=  
  =,各种复合赋值等 @SD XJJ h  
3. 返回固定类型。 Leb Kzqe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1)= H2n4)  
4. 原样返回。 y8$3kXh  
  operator, i W6O9 ~  
5. 返回解引用的类型。 ?1ey$SSU]  
  operator*(单目) `NQ  
6. 返回地址。 r^ Dm|^f#  
  operator&(单目) CC=I|/mBM  
7. 下表访问返回类型。 >\1twd{u]  
  operator[] E,m|E]WP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1x_EAHZ>7  
  operator<<和operator>> U:*rlA@_.  
:Vxt2@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。 fDsT@W,K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Bb=r?;zjO  
:=B.)]F.)  
template < typename Left > E.*hY+kGZ  
struct value_return vt5w(}v(  
  { wG)e8,#  
template < typename T > KF'fg R  
  struct result_1 c$  /.Xp  
  { ^dpM2$J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w<B S  
} ; 'aEK{#en  
Xgx/ubca0  
template < typename T1, typename T2 > 1e[?}q]*  
  struct result_2 x~5,v5R^]  
  { qA '^b~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \r IOnZ.WK  
} ; Hpix:To  
} ; +1wEoU.l2  
0cG[<\qT  
+~V_^-JG&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (LK@w9)i;  
!U?C _  
下面我们来剥离functor中的operator() Y)k"KRW+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ze%S<xT!O  
K ar!  
return l(t) op r(t) F qJ`d2E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V30w`\1A  
return op l(t) D N!V".m`J  
return op l(t1, t2) ;[ QIHA!  
return l(t) op C+/EPPi  
return l(t1, t2) op Y!j/,FU  
return l(t)[r(t)] +(DzE H |  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,u|>%@h  
V<WWtu;3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: p|gVIsg[-e  
单目: return f(l(t), r(t)); C1{Q 4(K%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "S#$:92  
双目: return f(l(t)); [,U l  
return f(l(t1, t2)); \Yj_U'2"i  
下面就是f的实现,以operator/为例 <p<6!tdO  
#om Gj&  
struct meta_divide M%:\ry4:  
  { yreH/$Ou 8  
template < typename T1, typename T2 > 0 @#Jz#?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GOxP{d?  
  { =EVB?k ,  
  return t1 / t2; eY` z\I  
} imADjBR]  
} ; <&[`  +  
#*:1Ch]B  
这个工作可以让宏来做: <q'?[aKvR  
 zr ez*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;L:UYhDbUx  
template < typename T1, typename T2 > \ "d-vs t5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5dv|NLl  
以后可以直接用 1;m?:|6K{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AM?ZhM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \GHj_r  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) gIweL{Pc  
i+S%e,U*  
?6*\  M  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `%|3c  
vV"YgN:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .K^gh$z!  
class unary_op : public Rettype q>%.zc[x  
  { rui 8x4c  
    Left l; BT(eU*m-  
public : :JBt qpo2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MA{ZmPm)  
I[A<e]uK  
template < typename T > nEUH;z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Ch2Ep  
      { Zah<e6L  
      return FuncType::execute(l(t)); -ik$<>{X  
    } @[FO;4w  
iaMl>ua  
    template < typename T1, typename T2 > t(UBs-t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z*VK{O)o  
      { 6GAEQ]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y, Lpv|  
    } WTD86A  
} ; k3LHLJZ#  
YO.ddy*59  
0 {d)f1  
同样还可以申明一个binary_op &9gI?b8  
KY2z)#/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cC9Zc#aK  
class binary_op : public Rettype 86KK Y2  
  { %*q^i}5)E  
    Left l; V9KRA 1  
Right r; 9Pvv6WyKy  
public : [#aJ- Uu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Dr( /n  
,W 'P8C  
template < typename T > b$Ei>%'/";  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y:zNf?6&  
      { B!x6N"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BQ,749^S  
    }  f^}n#  
OGH,K'l  
    template < typename T1, typename T2 > '4GN%xi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BC#`S&R  
      { :V6t5I'_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?;w`hA3ei  
    } \u6.*w5TI  
} ; N:KM8PZ&~  
Kl?C[  
WOgkv(5KN  
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 C!K&d,M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8YPX8d8u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mxH63$R  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [g@Uc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N.|zz)y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "J&WH~8+N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TrgKl2xfx  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;*Mr(#R  
下面是修改过的unary_op .i;?8?  
^!O!HMX0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a&kt!%p:  
class unary_op B$OV^iwxK  
  { 6 %`h2Z  
Left l; p")"t`k7  
  UZ-pN_!Z:  
public : KAVkYL0  
~4#D G^5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M`iE'x  
]:n9MFv  
template < typename T > );S8`V  
  struct result_1 b"Nd8f[  
  { Rw63{b/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }YiFiGf,  
} ; %<|<%~l&  
n%}#e!  
template < typename T1, typename T2 > Tqs|2at<t  
  struct result_2 J}bLp Z  
  { s[7/w[&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (B*,|D[J@i  
} ; 44k8IYC*o  
D2Q0p(#%  
template < typename T1, typename T2 > 7uu\R=$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oku7&L1  
  { g%)cyri  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /nh3/[u  
} N3)n**  
d|gfp:Z`a  
template < typename T > H4wDF:n0H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const roi,?B_8  
  { 7 > _vH]  
  return OpClass::execute(lt(t)); BEAY}P(y3  
} dtG>iJ  
gL@]p  
} ; O"X7 DgbC  
9B>P Qbs  
}Q^*Zq9-  
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 "2tKh!?Q  
好啦,现在才真正完美了。 pI_:3D xe  
现在在picker里面就可以这么添加了: XKOPW/  
3_&s'sG5  
template < typename Right > Fl(j,B6Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }dU!PZ9N)  
  { SY}"4=M?l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $ \!OO)  
} #Hl?R5  
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。 L|'B*  
05jjLM'e  
zG%'Cw)8  
bx-:aC)]2  
_$8:\[J  
十. bind z 63y8  
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。 # x X  
先来分析一下一段例子 @'Pay)P  
`0+-:sXZ6  
)g^O'e=m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pUu<0a^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B <G,{k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w)R5@ @C*  
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。 s._,IW;   
我们来写个简单的。 g">^#^hBE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yKz%-6cpSl  
对于函数对象类的版本: YPKB4p#  
<1QXZfQ"  
template < typename Func > ]{t!J^Xn  
struct functor_trait HRCnjem/v\  
  { z${[Z=  
typedef typename Func::result_type result_type; wIWO?w2  
} ; Vkf{dHjW  
对于无参数函数的版本: fMM%,/b{  
hdmKD0  
template < typename Ret > 7^d7:1M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \W\*'C8q\  
  { 9pWSvalw9  
typedef Ret result_type; *dC&*6Rx  
} ; ,.|/B^jV  
对于单参数函数的版本: Q/h-Kh mz  
+A$>F@u  
template < typename Ret, typename V1 > *q[;-E(fZ#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eq<!  
  { .Ep&O#  
typedef Ret result_type; yGV>22vv M  
} ; gr@Ril^  
对于双参数函数的版本: I;G(Wj  
j^hLn >  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0fqycGSmU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xm=$D6O:  
  { & Yx12B\  
typedef Ret result_type; }iU pBn  
} ; fILvEf4b  
等等。。。 ~Jj~W+h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $++O@C5  
L gy^^.  
template < typename Func > {r5OtYmpR  
struct func_return )dJx82" l  
  { cVr+Wp7K#|  
template < typename T > (zk/>Ou  
  struct result_1 ovi^bNQ  
  { |goK@ <  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; % w  
} ; !*?9n ^PaF  
@tJic|)x  
template < typename T1, typename T2 > 8f65;lyN  
  struct result_2 OF-VVIS  
  { {:Kr't<XzF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?|\wJrM ]  
} ; B`jq"[w]-  
} ; 0y+i?y 9  
2n-kJl`: O  
h[<l2fy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GY^;$?  
{.y_{yWo  
template < typename Func, typename aPicker > }WBHuVcZG  
class binder_1 q1ZZ T"'  
  { @S>;t)\J  
Func fn; Ap4.c8f?Q-  
aPicker pk; $~%h4  
public : )%lPKp4]  
{2i8]Sp1d/  
template < typename T > K%Bz6 ~  
  struct result_1 V\l@_%D[(v  
  { "7j E&I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4G XS(  
} ; <z>oY2%  
:)&vf<JL  
template < typename T1, typename T2 > $TK= :8HY  
  struct result_2 ooC9a>X  
  { A(cR/$fn6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;BKU _}k=  
} ; aeAx0yE[p  
cL~YQJYp  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^6LnB#C&  
8.+ yZTg  
template < typename T > :fq4oHA#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ps[#z@5{x  
  { 25@@-2h @  
  return fn(pk(t)); t*u#4I1  
} }Gy M<!:  
template < typename T1, typename T2 > [9#zE URS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )OVa7[-T  
  { GQQp(%T  
  return fn(pk(t1, t2)); 1EWZA  
} A r>BL2@  
} ; UP%6s:>:  
"^;h'  
.0~uM!3y  
一目了然不是么? ]]3rSXs2}J  
最后实现bind j]vEo~Bbh  
Ndgx@LTQQ  
9.il1mAKg  
template < typename Func, typename aPicker >  _+(@?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,|.}6\zl*{  
  { ik;F@kdm`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t V>qV\>  
} N]6t)Zv  
-|>T? t'K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %~P T7"4  
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。 %H,s~IU  
D{[{&1\)r  
十一. phoenix ?,8+1"|$A]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XrWWV2[  
5C^@w  
for_each(v.begin(), v.end(), I3d}DpPx%  
( $$"G1<EZ  
do_ +%u3% }  
[ =9,^Tu|  
  cout << _1 <<   " , " FouN}X6  
] HXztEEK6  
.while_( -- _1), bS954d/  
cout << var( " \n " ) %\n|2*r  
) f fBd  
); a7453s  
`(=Kp=b  
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: 7mMMVz2  
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 cO 5zg<wF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =6"5kz10  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {<Gp5j  
X J)Y-7c  
F *r)  
template < typename Cond, typename Actor > pe\Nwq  
class do_while V/kndV[j  
  { oD1k7Gq1  
Cond cd; Xc}XRKiy{  
Actor act; 1?1Bz?EKF*  
public : 8N?D1; F;  
template < typename T > o)^ Wz  
  struct result_1 pRL:,q\  
  { ( }Bb=~  
  typedef int result_type; W I MBw mg  
} ; 6N5(DD  
&>E gKL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '%XYJr:H[  
\IImxkE  
template < typename T > oOU_ Nay  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hq 3V+$  
  { OE9,D:t v  
  do }2Euz.0  
    { \=bKuP(it  
  act(t); lw.[qP  
  } 19#>\9*  
  while (cd(t)); >eQ.y- 4  
  return   0 ; N&?V=X  
} 1gbFl/i6T  
} ; &b}g.)RI  
%A=/(%T>  
6=;(~k&x9:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $sE=[j'v  
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。 H"6x/&s.=k  
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。 ]a4+]vLK  
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。 =DD KGy.g  
下面就是产生这个functor的类: nReld :#T  
vZ"gCf3#?3  
RLB"}&SF]  
template < typename Actor > dIlpo0; F  
class do_while_actor | |awNSt  
  { bvB', yBZ  
Actor act; =\5WYC  
public : G[yzi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hr6j+p:  
}&e HU  
template < typename Cond > C49\'1\6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X.k8w\~  
} ; ce}A!v  
}6/M5zF3  
H>+])~#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fe98 Y-e  
最后,是那个do_ HbsNF~;  
X )tH23  
h72/03!  
class do_while_invoker V3q`V/\  
  { hRu}P"  
public : cK u[ 4D{  
template < typename Actor > k'#3fz\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iC=>wrqY>  
  { MyllL@kP  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0#!}s&j/  
} @:GqOTN  
} do_; x]x3iFD  
L'? aoRj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M-Efe_VRQc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L%is"NZh  
最后来说说怎么处理break和continue d$3md<lIB  
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。 8X"4RyNSn  
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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