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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4'+d"Ok  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g6rv`I $l  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,  4 "pS  
Du)B9s  
T$gkq>!j<E  
KW&nDu t  
  class filler M,b<B_$  
  { 9>A-$a4R>  
public : u~#%P&3 _W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #@nZ4=/z  
} ; Mq+viU&   
C!$Xv&"r  
IT8B~I\OY  
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: QT`fix{  
pu\b`3C(  
68v xI|EZ  
?~F]@2)5w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2"T8^r|U  
?,WUJH?^  
 .LX?VD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %3]3r*e&5  
::4"wU3t  
 K&j' c  
z `\# $  
二. 战前分析 rDpe_varA  
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。 f?2zLE>u  
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 mcvDxjk,h  
X tJswxw`K  
^OHZ767v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'jh2**i 34  
  /* --------------------------------------------- */ dj?G.-  
vector < int *> vp( 10 ); V8-4>H}Cb/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YH6snC$u  
/* --------------------------------------------- */ I 'x$,s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q<z)q<e  
/* --------------------------------------------- */ * zd.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a^@+%?X  
  /* --------------------------------------------- */ 5?^]1P_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0w^jls  
/* --------------------------------------------- */ I|$'Q$m~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V %i<;C  
Zk wJ.SuU  
B#J{F  
b OW}"  
看了之后,我们可以思考一些问题: uEBQoP2  
1._1, _2是什么? YavfjS:2  
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。 ri_P;#lz  
2._1 = 1是在做什么? +nU',E  
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。 Xfj)gPt}  
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。 kBrvl^D{5  
`2pO5B50  
#o"tMh!f  
三. 动工 J09*v )L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w(aUEWYL  
@8|~+y8,  
D[V`^CTu  
H( MB5  
template < typename T > 0 9tikj1  
class assignment !$xzA X,  
  { LOe4c0C6Ca  
T value; #1MKEfv(~  
public : C,[ L/!  
assignment( const T & v) : value(v) {} P~&O4['<  
template < typename T2 > TLy ;4R2Nn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QyTh!QM~`  
} ; ggMUdlU  
&Y 'z?N  
AlUJ1^o)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A8J?A#R*{q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \{kHSV%z  
EH(tUwY%{  
b7Yq_%+  
%cS#+aK6M'  
  class holder ,K T<4  
  { 6 tX.(/+L  
public : QI.t&sCh5  
template < typename T > C:Vv!u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yj>) {NcX  
  { P1$f}K}  
  return assignment < T > (t); }Bd_:#.mw  
} xOhRTxic  
} ; V!mWn|lf  
"@(58nk  
OO$|9`a  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: OthG7+eF  
61G|?Aax  
  static holder _1; -P2 @mx%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {d8^@UL  
NOV.Bs{ yL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8:~b &>   
而不用手动写一个函数对象。 {K+.A 9!  
se!g4XEWD  
YRXK@'[=  
{798=pC<.  
四. 问题分析 AYt*'Zeg!s  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]Uu aN8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 iL+y(]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r9<V%PH v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fa"\=V2S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZH% we  
v< Ty|(gd  
五. 问题1:一致性 K@HLIuz4t  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W.IH#`-9E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cFw3Iw"JJ  
O /vWd "  
struct holder %,XI]+d  
  { UB a-  
  // -E:(w<];  
  template < typename T > iEe#aO"D!  
T &   operator ()( const T & r) const *g*VCO  
  { FbmsN)mv!%  
  return (T & )r; u9BjgK(M  
} f0OgK<.>T  
} ; :fhB*SYK  
*aI~W^N3  
这样的话assignment也必须相应改动: 3XnE y +  
wBLsz/  
template < typename Left, typename Right > ZH!;z-R  
class assignment }H5/3be  
  { ZxI]I1)  
Left l; V>AS%lXj  
Right r; JfSdUWxT  
public : {b[tA, >  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hw*1gm  
template < typename T2 > L -YNz0A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L(;.n>/  
} ; .3(;9};  
=Aj"j-r&{  
同时,holder的operator=也需要改动: %oR>Uo  
b1 H7  
template < typename T > URLk9PI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x+K gc[r  
  { 3Mur*tj#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ERp{gB2U?  
} w?*j dwh,'  
^zHRSO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J,9%%S8/C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;|;iCaD a+  
(ZS/@He  
return l(rhs) = r; wz h.$?~  
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。 - {0g#G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q4=|@|U0  
;sCU [4  
template < typename Tp > U[bgu#P;  
class constant_t Hl/7(FJqc>  
  { zs0hXxTY:  
  const Tp t; G8noQ_-  
public : [#>{4qY2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W\%q} q2?  
template < typename T > ZzT&$J7]`{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I'?6~Sn3  
  { =E!x~S;N  
  return t; a&N%|b K  
} ? -CV %l  
} ; oCbpK  
B2Qp}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e+l\\9v  
下面就可以修改holder的operator=了 V'C-'Ythwf  
QE3ryD  
template < typename T > HZ{n&iJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,2ME2@OP  
  { fy`+Efuj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); puA |NT  
} cFDxjX?~  
8!;$qVt  
同时也要修改assignment的operator() ZJ9x6|q  
Ox~ 9_d  
template < typename T2 > 95[wM6?J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bb}?h]a   
现在代码看起来就很一致了。 IqNpLh|[  
$e*B:}x}  
六. 问题2:链式操作 k8 u%$G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m9woredS,  
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。 "Tv:*L5  
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。 `[OXVs,7"  
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。 W"|mpxp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8?kP*tmcZ  
-<PC"B  
template < typename T > Vha'e3 o!  
struct result_1 4T%cTH:.9N  
  { 3(C :X1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5a6VMqQ6  
} ; *<xrp*O  
2uEhOi0I  
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: bQ"N ;d)e  
YNk|+A.<d  
template < typename T > Ch7Egz l7?  
struct   ref i%MA"I\9  
  { "9ue76  
typedef T & reference; @+:4J_N  
} ; /'\;8A$J`  
template < typename T > %Ci^*zb  
struct   ref < T &> d@Q][7  
  { r ^ Y~mq  
typedef T & reference; QkL@JF]Re  
} ; @iRO7 6m  
ol<lCp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~$Y|ca  
GkciA{  
template < typename T > 3p&jLFphL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const St2Q7K5s{  
  { 0E1=W 6UZ  
  return l(t) = r(t); ~{P:sjsU  
} rd" &QB{  
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。 @701S(0 '7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1AT'S;`  
pqH4w(;  
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 FQ!Oxlq,Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c|Y!c!9F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R^6Zafp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mi?}S6bp  
最后的布局是: m:3J!1  
                Add S/fW/W*/}  
              /   \ CL1 oAk  
            Divide   5 [%?y( q  
            /   \ 2uL9.q  
          _1     3 c.0]1  
似乎一切都解决了?不。 / gu3@@h  
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。 !UcOl0"6  
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。 Z%e|*GS{  
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: 5 q65nF  
>C# kqxfg  
template < typename Right > cQn)^jx=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [@|be.g  
Right & rt) const {xToz]YA  
  { Ye@t_,)x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $_FZn'Db6  
} rVcBl4&1*g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OX^3Q:Z=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `iQqhx  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 wVE:X3Ei  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 M~p=#V1D  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~#Aa Ldq  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r )8z#W>s  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: "xn|zB  
s7"i.A  
template < class Action > Z/7dg-$?'0  
class picker : public Action I="oxf#q  
  { ${>DhfF  
public : Sr"/-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fI]bzv;  
  // all the operator overloaded jA<T p}$!  
} ; n_9x"m$  
F@EJtwLd5y  
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。 >A=\8`T^  
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: (bvoF5%  
<xqba4O  
template < typename Right > { 8p\Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SK-W%t  
  { v)+@XU2wZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "Yb y  
} !+KhFC&Py  
="dDA/,$VS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c&m9)r~zP  
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。 Jn#K0( FQ  
] D6|o5  
template < typename T >   struct picker_maker u w"*zBxl  
  { k!owl+a   
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;{Jb6'K1h  
} ; c{4R*|^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U0IE1_R  
  { u(2BQO7  
typedef picker < T > result; ]7vf#1i<  
} ; 7=3O^=Q ^Q  
hy!6g n  
下面总的结构就有了: ?(D}5`Nfu  
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。 `< Yf{'*  
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。 "-0;#&!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yC"Zoa6YZ  
至此链式操作完美实现。 SQE` U  
TGpSulg7  
J3IRP/*z  
七. 问题3 !Rqx2Q  
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。 gQ+9xTd  
h'!V8'}O?  
template < typename T1, typename T2 > t 7^D-l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KTv4< c]  
  { l{Er+)a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u E.^w;~2=  
} pBU]=[M0  
kFLT!k  
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: k{-`]qiK  
$ eX*  
template < typename T1, typename T2 > ? d5h9}B  
struct result_2 3+9 U1:1[.  
  { R@n5AN(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rJV?) =Z  
} ; s0lYj@E'  
_z]v<,=3M  
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? 2kJ!E@n7  
这个差事就留给了holder自己。 u>o<tw%Y  
    zt?H~0$LB  
QptOQ3!  
template < int Order > f[}|rf  
class holder; <\ETPL,<  
template <> 1Z 6SI>p  
class holder < 1 > !g2a|g   
  { r0Z+ RB^I  
public : =YHt9fb$c  
template < typename T > j ug'g  
  struct result_1 j+Zt.KXjT  
  { #_fY4vEO  
  typedef T & result; ?gG,t4D  
} ; >a@>N  
template < typename T1, typename T2 > +?V0:Kz]  
  struct result_2 [+gzdLad  
  { pl\b-  
  typedef T1 & result; 4>k I^  
} ; &CUC{t$VHX  
template < typename T > 0'@u!m?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >?V<$>12  
  { 7&#m]t^ ^  
  return (T & )r; ]QS](BbD:  
} L#ZLawG  
template < typename T1, typename T2 > PG"@A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =ybGb7?  
  { zX~}]?|9  
  return (T1 & )r1; )S Q('vwg  
} H%C\Uz"o  
} ; yQwVQUW8B  
waQtr,m)  
template <> PkJcd->  
class holder < 2 > x.\XUJ4x  
  { lY,/ W  
public : T.2ZBG ~|[  
template < typename T > SSQT;>  
  struct result_1 Bk@WW#b  
  { {82rne `[  
  typedef T & result; UE;Bb*<   
} ; w+Vk3c5uI)  
template < typename T1, typename T2 > EzpwGNfz}  
  struct result_2 !qaDn.9  
  { {+\'bIV[  
  typedef T2 & result; n1?}Xq|  
} ; }P. K2ku  
template < typename T > ph#efY`a:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nuxd S ,  
  { I%i:)6Un-y  
  return (T & )r; j6og3.H-  
} PY -+Bf  
template < typename T1, typename T2 > A8!Ed$@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k9&@(G[K3  
  { )UP8#|$#T  
  return (T2 & )r2; )-q\aX$])  
} c _mq  
} ; N5KEa]k1nw  
AsAFUuI  
y;:]F|%<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ((cb4IX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6Hn)pD#U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m#MlH=-  
agW9Go_F[  
return l(i, j) = r(i, j); B52H(sm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o\60 n  
r`[B@  
  return ( int & )i; 0\wiam-  
  return ( int & )j; L;Vq j]_  
最后执行i = j; L~ 2q1  
可见,参数被正确的选择了。 ngLJ@TP-  
gLx/w\l6  
gD1+]am  
cUsL 6y  
8T7f[?  
八. 中期总结 G h=<0WaF=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?} X}#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kXEtuO5FUM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Of#K:`1@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor esteFLm`6  
z^3Q.4Qc6^  
CpSK(2j  
)7w@E$l"  
FT4l$g7"  
~$*`cO  
九. 简化 6e/7'TYwT  
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。 8sWr\&!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yl]UUBcQ  
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: ]<+3Vw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FW5}oD( H  
  +-*/&|^等 (Xj.iP  
2. 返回引用。 >|(%2Zl  
  =,各种复合赋值等 z{' 6f@]  
3. 返回固定类型。 '+6 <U[ L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -nG wuEngP  
4. 原样返回。 )^";BVY  
  operator, Vpw[B.v  
5. 返回解引用的类型。 Mlwdha0  
  operator*(单目) !3 ?yG  
6. 返回地址。 -_HRqw,Z0  
  operator&(单目) j9>TTgy@  
7. 下表访问返回类型。 wB 2}uk7  
  operator[] =+4 _j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !pl_Ao~(  
  operator<<和operator>> Rhv%6ekI  
C rfRLsN]  
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。 zu C5@jy.x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2md.S$V$,  
"]UIz_^'`U  
template < typename Left > MISE C[/  
struct value_return @sdS 0pC  
  { 19) !$Hl  
template < typename T > %}ixgs7*c0  
  struct result_1 0:#7M}U  
  { ZHcONYAr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y.X4*B  
} ; DiR'p`b~  
<uC<GDO  
template < typename T1, typename T2 > ~ttKI4  
  struct result_2 @C07k^j=U  
  { ",QPb3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  Zsgi{  
} ; #?Wo <]i  
} ; 1EuK, :x  
EzUPah  
(s ;zRb!4L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9':/Sab:7v  
d{3I.$ThH  
下面我们来剥离functor中的operator() w_GLC%|7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P|8e%P  
/0l-mfRr  
return l(t) op r(t) ^H-QYuz:T0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }|,EU!nDi  
return op l(t) 6$DG.p  
return op l(t1, t2) xh`Du|jvm  
return l(t) op _\!0t  
return l(t1, t2) op '(XW$D  
return l(t)[r(t)] 4Lw'v:(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x.o3iN[=  
C6CGj8G  
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: }`#B f  
单目: return f(l(t), r(t)); t +J)dr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zG<0CZQ8  
双目: return f(l(t)); "!^c  
return f(l(t1, t2)); 'cYQ ?;  
下面就是f的实现,以operator/为例 K]9tc)  
rCkYfTYI  
struct meta_divide }.OxJ=M  
  { h>.9RX &  
template < typename T1, typename T2 > o:4CI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \"t`W:  
  { D*qzNT@`LR  
  return t1 / t2; v23TL  
} 7pd$?=__I  
} ; sb 8dc  
.1Vu-@  
这个工作可以让宏来做: Okk hP  
!}y8S'Yjw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uFWvtL?;_  
template < typename T1, typename T2 > \ lR, G;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YyG~#6aCh  
以后可以直接用 ~ J%m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b~F!.^7Q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 VGfD;8]z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) e`vUK.UoW  
{;\%!I  
(5>{?dR)|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |^Ur  
C9GU6Ao  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tjt=N\;  
class unary_op : public Rettype /m;O;2"  
  { # .~.UHt  
    Left l; rpx 0|{m  
public : =[APMig,n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'aNahzb  
]S*E  
template < typename T > A<a2TXcIE3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t ]71  
      { r,QJG$ Jo  
      return FuncType::execute(l(t)); ocq2  
    } )Gx": D  
9&&kgKKGQ  
    template < typename T1, typename T2 > m)(SG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W6)dUi :"  
      { 3 LT+9ad2d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t CkoYrvT  
    } an pJAB:1  
} ; 7=L:m7T  
-`,~9y;tx  
C:WtCAm(  
同样还可以申明一个binary_op >aX:gN  
3KDu!w@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >t2]Ssi(  
class binary_op : public Rettype buc,M@>  
  { F]hx  
    Left l; 4V!1/w  
Right r; zsHG= Ee*  
public : k\Yu5)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qfwwh`;  
yLV2>kq  
template < typename T > zojuH8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |2WxcW]U.%  
      { &@-1 "-H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,<`|-oa  
    } pg5@lC]J  
*Pa2bY3:  
    template < typename T1, typename T2 > &n}8Uw0440  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vcaBL<io  
      { C]aOgt/U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ru#T^AI*^  
    } Z $ p^v*y  
} ; /e;e\k_}'  
BDarJY  
Q>cL?ie  
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 Xi1q]ps  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U` ? zC~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o'9OPoof:.  
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。 m$j n5:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rTN"SQt  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 B:.;,@r]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]C9%]`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;9 =}_h)]  
下面是修改过的unary_op QwKky ^A  
h v;n[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aNuZ/9O  
class unary_op Ak<IHp^Q  
  { dj8F6\  
Left l; 48R]\B<R{  
  C5.\;;7^&  
public : Q1P,=T@  
*[XN.sb8E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xCDA1y;j  
Fh*q]1F  
template < typename T > XhJP87A  
  struct result_1 ]1YYrgi7  
  { e'}ePvN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D2hAlV)i(  
} ; P_:?}h\  
V{7lltu  
template < typename T1, typename T2 > 5n&)q=jk=  
  struct result_2 +9=@E  
  { nR=2eBNf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;EE{ ~  
} ; |SSf G~r  
jQH5$  
template < typename T1, typename T2 > [R@q]S/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x= vE&9_u  
  { ,qBnqi[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eG[umv.9b  
} PHe~{"|d?  
'l0eo' K  
template < typename T > LaEX kb*s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l^!0|/Vw  
  { 1FXzAc(c!  
  return OpClass::execute(lt(t)); XcJ'm{=   
} [[.&,6  
-KJ}.q>upq  
} ; U|y;b+n`  
3:02`;3  
b.w(x*a  
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 '&_y*"/c  
好啦,现在才真正完美了。 oHc-0$eMKY  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,=q7}5o Y  
#XYLVee,  
template < typename Right > a!hI${Xn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =/!{<^0  
  { 5VoOJ_hq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SevfxR  
} 9;xL!cy  
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+PSa%n  
32)&;  
((hJmaq  
.SRuyioF&  
Fw_bY/WN{  
十. bind )ZQ9a4%  
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。 4cVs(`g^  
先来分析一下一段例子 .zSimEOF  
s[{:>~{iq  
%BKR}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z<,CzKs+||  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;/hH=IT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EP*["fx  
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。 !4b; >y=m  
我们来写个简单的。 7-G'8t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0Tn|Q9R  
对于函数对象类的版本: ,h5-rw'  
{C,1w  
template < typename Func > yv#c =v|  
struct functor_trait c?V*X-   
  { ]y)R C-N  
typedef typename Func::result_type result_type; ]<o.aMdV  
} ; (x@i,Ba@  
对于无参数函数的版本: QB.*R?A  
c5mhl;+'  
template < typename Ret > 4E>/*F!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C^8)IN=$  
  { U d=gdsL  
typedef Ret result_type; B1i!te}*  
} ; C.9eXa1wkT  
对于单参数函数的版本: 4 L~;>]7  
M#8Ao4 T  
template < typename Ret, typename V1 > ]%Q]C 8[C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 71n uTE%!  
  { i"\AyKiJ  
typedef Ret result_type; BF1O|Q|d6  
} ; ,$zSJzS  
对于双参数函数的版本: w'zO(6 `  
Fh!!T%5>C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8ZDqqz^C0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0u&?Zy9&  
  { 6UzT]"LR;  
typedef Ret result_type; j O5:{%  
} ; ym,Ot1  
等等。。。 `Hp.%G(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E't G5,/m  
 _.J[w6  
template < typename Func > ~"<VUJ=Ly:  
struct func_return p?`|CE@h7  
  { +<9q]V  
template < typename T > [Yahxw}  
  struct result_1 (82\&dfy  
  { lWyP[>*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^6NABXL  
} ; SUnmp  
MF`k~)bDV  
template < typename T1, typename T2 > >. nt'BQ  
  struct result_2 &T{B~i3w8  
  { R82Zr@_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *O}'2Ht6\  
} ; e5/ DCz  
} ; )hZ}$P1  
_%p9 B#X<>  
/CQQ^/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @2Y]p.$q  
E.Q} \E  
template < typename Func, typename aPicker > Z :i"|;  
class binder_1 .Zo9^0`C  
  { ~C*6V{Tj  
Func fn; a ~iEps  
aPicker pk; $j4?'-i=e  
public : Kg0\Pvg8?T  
[m+O0VK$  
template < typename T > d(B;vL@R2V  
  struct result_1 \z2hXT@D  
  { u b>K^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H1b%:KRVK  
} ; g2b4 ia!L  
f}9`iN=k  
template < typename T1, typename T2 > 0&L0j$&h  
  struct result_2 !CMVZf;u  
  { CbvL X="%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [j+0EVwB  
} ; +so o2cb  
y7G|P~td  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]O(HZD%  
sbiDnRf  
template < typename T > ~x^+OXf!^g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ve]95w9J  
  { T+{'W  
  return fn(pk(t)); #?d>S;)+  
} Ywb)h^{!  
template < typename T1, typename T2 > {ZYCnS&?CL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Q?6-,?_  
  { *Lk&@(  
  return fn(pk(t1, t2)); ~)CU m[:oM  
} Nn4Kt,KY  
} ; 7X3l&J2C4l  
7a.#F]`  
1Y0oo jD  
一目了然不是么? ;8xn"G0}a  
最后实现bind V@xnz)^t  
OZ]3OL,  
F^v{Jqc  
template < typename Func, typename aPicker > eOmxA<h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;8x^9Q  
  { /(L1!BPP9m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rW>'2m6HU  
} >0okb3+  
e&7}N Za  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v__Go kj-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 RX|&cY>  
(#Kvm  
十一. phoenix %_LHD|<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~,4Znuin  
=]k_Oq-1h  
for_each(v.begin(), v.end(), ba1QFzN  
( x,*t/nzR  
do_ .4)P=*  
[ %;B'>$O  
  cout << _1 <<   " , " &T.P7nJ=  
] IIEU{},}z  
.while_( -- _1), }Nc!8'@  
cout << var( " \n " ) .Zz7LG{  
) ^[NmNi*  
); "_}D{ws1  
o;P;=<  
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: }XE/5S}D  
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 vPq\reKe  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v2z/|sG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )bg,rESM  
qq{N; C  
qk"=nAJX  
template < typename Cond, typename Actor > i58CA?  
class do_while Yx/~8K_%M?  
  { +FK<j;}C7  
Cond cd;  } R6h  
Actor act; j_<n~ri-  
public : D[y|y 3F  
template < typename T > 3&2q\]Y,  
  struct result_1 P@? '@.e  
  { 5Rp2O4Z  
  typedef int result_type; tzN;;h4C  
} ; 6$.Xj\zl  
};sm8P{M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~"B[6^sW  
dgD%I  
template < typename T > ';V+~pi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3c6)  
  { 6>A8#VT  
  do } ~bOP^'  
    { ar}759  
  act(t); -"L6^IH7  
  } >k-poBw  
  while (cd(t)); :Djp\ e6!  
  return   0 ; SSC!BcC1  
} MUl+Oy>  
} ; kniMXeiu  
]TOY_K8"z#  
VX%\_@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jX,~iZ_B  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 fs12<~+z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 A1;t60z+q>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 nClU 5  
下面就是产生这个functor的类: Agf!6kh  
FvP1;E  
2p ,6=8^v  
template < typename Actor > [: j_Y3-9  
class do_while_actor /_(Dq8^g@  
  { a{,t@G  
Actor act; L+CSF ]  
public : "j>0A Hem  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \H(,'w7H  
+[DVD  
template < typename Cond > gk` .8o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s1q d/  
} ; ?A>-_B  
*k$&Hcr$  
 i9"1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \_'pUp22  
最后,是那个do_ y_#wR/E)u{  
= ByW`  
(*]Y<ve  
class do_while_invoker hn .fX:}  
  { mqw.v$>  
public : aQ. \!&U  
template < typename Actor > ha 5\T'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _,Y79 b6  
  { hT#mM*`  
  return do_while_actor < Actor > (act); P&;I]2#  
} ^Pwq`G A  
} do_; VGIc|Q=F  
>MH@FnUL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "{lnSLk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jL$X3QS:  
最后来说说怎么处理break和continue &jcr7{cD  
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。 x.RZ!V-  
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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