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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M)-6T{[IT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;!>Wz9  
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, Xf'=+f2p  
`(y(w-:W1  
p&p.Q^"ok  
 gJN0!N'  
  class filler {^)70Vz>PE  
  { )KSoq/  
public : K+\nC)oG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d[gl]tj9  
} ; 3L>IX8_   
$"JpFT  
NR%Y+8^M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,Z9>h[JF  
&jA\hg#9  
*hhmTc#  
l(W[_ D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4Aes#{R3v  
E8\XNG)V4  
-[7O7'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #U7_a{cn"M  
)>\}~s  
 ,*id'=S  
F'P Qqb{  
二. 战前分析 Lz9#A.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g:ErZ;[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6SM:x]`##,  
AbwbAm+  
;#+0L$<t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G#`\(NW  
  /* --------------------------------------------- */ _cH@I?B  
vector < int *> vp( 10 ); '1SG(0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }l0&a!C  
/* --------------------------------------------- */ >cMd\%^t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  P\m7 -  
/* --------------------------------------------- */ le)DgIT>=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8ip7^  
  /* --------------------------------------------- */ Fqq6^um  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nt1CTWKM8^  
/* --------------------------------------------- */  v9RW5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qNgd33u1  
is; XmF*5=  
A?!I/|E^;  
7Ey#u4Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: "@3@/I  
1._1, _2是什么? 8ovM\9qT  
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。 4R%*Z ~  
2._1 = 1是在做什么? .\3`2  
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。 'm=*u SJK  
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。 /TQ}} YVw  
<lxD}DH=  
4DWwbO  
三. 动工 yq[Cq=rBk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n| O [a6G  
zJlQ_U-!  
^n.WZUk  
ws/63 d*  
template < typename T > FN[R(SLbL  
class assignment Zi$ziDz&  
  { `b5 @}',  
T value; >RI>J.~  
public : we7c`1E  
assignment( const T & v) : value(v) {} .aOnGp  
template < typename T2 > ,8G{]X)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y(VJbm`  
} ; x|64l`Vp(:  
B6P|Z%E;D6  
V}w;Y?] J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gYop--\14]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ybdd;t}&1  
Y$8JM  
t%1^Li  
q> :$c0JY  
  class holder ~}ml*<z@  
  { dj6*6qX0'^  
public : [`=LTBt  
template < typename T > <-Bx&Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &<'n^n  
  { yR~-k?7b  
  return assignment < T > (t); i7[uLdQ  
} 1t[j"CG(o  
} ; :VmHfOO  
{NM+Oj,~'  
)QiQn=Ce  
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: ,SlN zR  
SF ]@|  
  static holder _1; 1M3% fW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rEZ8eeB[3  
5 LP?Ij  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m#H3:-h,  
而不用手动写一个函数对象。 Ei>m0 ~<\  
-|yb[~3  
AF,BwLN  
^cvl:HOog  
四. 问题分析 Br>Fpe$q4  
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。 &sVvWNO#2  
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。 {Z;t ^:s#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  @gGRm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6~meM@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'WyTI^K9  
?wpB`  
五. 问题1:一致性 ^,Ydr~|T  
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?| <oMUQ*OtV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }1 vT)  
CDy^UQb  
struct holder $WQq? 1.9  
  { 4IdT'  
  // vm23U^VJ  
  template < typename T > O  OFVnu  
T &   operator ()( const T & r) const >n5:1.g  
  { xom<P+M!|  
  return (T & )r; {1 J&xoV"  
} _#$9 y1bd  
} ; bucR">_p  
g\A y`.s  
这样的话assignment也必须相应改动: YMpf+kN  
\Xrw"\")j  
template < typename Left, typename Right > w*j$uW6{  
class assignment >ndJNinV  
  { IputF<p  
Left l; v]:=K-1n  
Right r; =8 G&3 R  
public : BG2)v.CU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q'B6^%:<~  
template < typename T2 > ?@6b>='!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5 +9 Ze9  
} ; :bU(S<%M  
Ac k}QzXO  
同时,holder的operator=也需要改动: :HViX:]H  
+~Cy$M CX  
template < typename T > /x@RNdKv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c2SC|s]  
  { DmqX"x%P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t-%Q`V=[  
} [V# r7a  
&(rWwOo6  
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。 ri~<~oB 2:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1r[@(c0  
.~lKBkS`!  
return l(rhs) = r; jLg@FDb~  
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。 -#`c5y}P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;a"q'5+Ne  
Nw J:!  
template < typename Tp > y9Y1PH7G  
class constant_t ]bCq=6ZKR  
  { ] 7;f?+  
  const Tp t; l":c  
public : )bOBQbj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [jx0-3s:X  
template < typename T > Hq&"+1F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \~rlgxd  
  { 9W*+SlH@ !  
  return t; 6Q|k7*,B  
} $*[{J+t_  
} ; :y]Omp  
\@a$'   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H!e 3~+)  
下面就可以修改holder的operator=了 >PKBo  
Weoj|0|t  
template < typename T > Zzua17  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &6 -k#r  
  { 4tA_YIv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !SOrCMHx  
} eZhPu'id\s  
k ^'f[|}  
同时也要修改assignment的operator() ?q2j3e[>  
oj.A,Fh  
template < typename T2 > AtS;IRN@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e`tLR- &  
现在代码看起来就很一致了。 _K9VMczj  
QA!_} N4n  
六. 问题2:链式操作 s,VXc/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P'@<:S|  
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。  84zTCX  
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。 %bXx!x8(  
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。 ]6Ug>>x5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6+rlXmd  
F^aR+m  
template < typename T > N8cAqr  
struct result_1 5}ie]/[|  
  { =iB,["s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BI[JATZG  
} ; ~i'Nqe_  
aAvsb$  
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: 4wzlJ19E(  
Qq-"Cg@-/  
template < typename T > SD\= m/W  
struct   ref [t\B6XxT  
  { t5k!W7C  
typedef T & reference; %3;Fgky  
} ; dth&?/MERL  
template < typename T > 5@Bu99`  
struct   ref < T &> ]36sZ *  
  { ;.s l*q1A  
typedef T & reference; t,)N('m}=  
} ; ^he=)rBb?  
>M!xiQX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?C0l~:j7D  
dGfVZDsr]  
template < typename T > ~`;rNnOT3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q\ ^[!|  
  { TjK{9A  
  return l(t) = r(t); YKZrEP 4^  
} _#e&t"@GS  
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。 v ]Sl<%ry  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gJt`?8t  
6~:Sgt nU  
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 jdeV|H} u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }G46g#_6d>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q "r_!f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c47")2/yO  
最后的布局是: TZir>5  
                Add ^62|d  
              /   \ }H4=HDO  
            Divide   5 5y2? f  
            /   \ j Ib  
          _1     3 DH DZ_t:  
似乎一切都解决了?不。 eg"Gjp- 4=  
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。 _zxLwU1(x  
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。 ulHn#)  
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: 4Q=ftY<  
3Rg}+[b  
template < typename Right > fyz nuUl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /NT[ETMk+  
Right & rt) const @(``:)Z<b  
  { 3XiO@jzre  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a>4uiFiv  
} 2g*J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I:(m aMc  
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。 NW|f7 ItX  
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。 QlFZO4 P3|  
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。 +YOKA*  
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。 wCs3:@UH  
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? 7z6 b@$,  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \ A1uhHP!  
){s*n=KIO  
template < class Action > gsar[gZ  
class picker : public Action 5/[H+O1;  
  { }y%`)lz~;  
public : ,7Y-k'7Kop  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ph&urxH@  
  // all the operator overloaded "Y`3DxXz  
} ; B(k=oXDF  
wmNHT _  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Yw3oJf&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |9xI_(+{kP  
z_;3H,z`  
template < typename Right > )|j[uh6w o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v4Zb? Yb  
  { }g +;y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :qhpL-ER  
} 4:3rc7_ 1  
Z.L?1V8Q1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > foF19_2 ,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4!62/df  
Gz I~TWc+G  
template < typename T >   struct picker_maker vq*Q.0M+  
  { VO3pm6r5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5F+APz7  
} ; K`}{0@ilCw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %Kh4m7  
  { 8rZ!ia!  
typedef picker < T > result; C F!Sa6  
} ; MmPU7Nl%X  
seFGJfN\?f  
下面总的结构就有了: =-cwXo{Q.O  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zo{/'BnU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 EqiFy"H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O-vGyNxP|  
至此链式操作完美实现。 sML=5=otx  
,ea^,H6  
m .IU ;cR  
七. 问题3 #$~ba %t9%  
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。 r'LVa6e"N  
'[|+aJ  
template < typename T1, typename T2 > zr v]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x}/,yaWZ  
  { uhH^>z KA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Zd^6ulx  
} \b V6@#,  
yfQ5:X  
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: z@|dzvjl Q  
A$0H .F>  
template < typename T1, typename T2 > j!~l,::$"X  
struct result_2 Kyt)2p  
  { hD,:w%M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; in <(g@Zg  
} ; $\o {_?}1  
DDT_kK;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xp'_%n~K@  
这个差事就留给了holder自己。 }UJv[  
    nZ1zJpBmI  
%t=kdc0=_  
template < int Order > +i ?S  
class holder; +=Jir1SLV  
template <> >% p{38  
class holder < 1 > !1T\cS#1%  
  { MfO:m[s  
public : 7`vEe 'qz  
template < typename T > O-]mebTvw  
  struct result_1 qs\2Z@;  
  { 9 Gy  
  typedef T & result; _cTh#t ^  
} ; :Eh\NOc_O  
template < typename T1, typename T2 > onCKI,"  
  struct result_2 [AH6~-\x  
  { ( m\$hX  
  typedef T1 & result;  mvW%  
} ; w&$d* E  
template < typename T > #&<)! YY5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \]Kh[z0"  
  { 3uU]kD^  
  return (T & )r; mC&=X6Q]  
} e+v({^k  
template < typename T1, typename T2 > yNW\?Z$@q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const # ,uya2!)  
  { %98' @$:0  
  return (T1 & )r1; &wd;EGGT!q  
} "q}FPJ^l_N  
} ; bawJ$_O_  
"xcX' F^  
template <> N#V.1<Y  
class holder < 2 > m^'uipa\  
  { lN,/3\B  
public : !f>d_RG  
template < typename T > Y^Nuz/  
  struct result_1 Rtb :nJ8  
  { v}@xlB=  
  typedef T & result; h1 WT  
} ; sAo& uZ  
template < typename T1, typename T2 > W)'*m-I  
  struct result_2 qbrpP(.  
  { WPZ?*Sx  
  typedef T2 & result; (npj_s!.C)  
} ; 5tJ,7Y'  
template < typename T > *vgl*k?)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R(.}C)q3  
  { +[\eFj|=  
  return (T & )r; ,h|qi[7  
} f~E*Zz`;  
template < typename T1, typename T2 > (>J4^``x=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $VAx:Y|  
  { j R=s#Xz  
  return (T2 & )r2; >56>*BHD  
} $'W}aER  
} ; &aM7T_h8  
GdB.4s^  
_'4A|-9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 NmK8<9`u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wB'zuPAK6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6nhMP$h  
d]9U^iy  
return l(i, j) = r(i, j); Bwr3jV?S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z\[N!Zt|  
C]^H&  
  return ( int & )i; Li*eGlId  
  return ( int & )j; =U|N=/y#hJ  
最后执行i = j; 1+b{}d  
可见,参数被正确的选择了。 ' |-JWH  
e\O/H<  
TJE\A)|>g  
6y%0`!  
!+u"3;%h  
八. 中期总结 .4. b*5  
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: L@=3dp!\Cu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sNun+xsf^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2VW}9O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Kn+S,1r  
"CiTa>x  
+_-bJo2a  
:akT 'q#  
I ZQHu h  
l & Dxg  
九. 简化 t1E[uu,V8  
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。 6c0>gUQx-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CJ}5T]WZ  
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: @FdSFQ/9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #plY\0E@  
  +-*/&|^等 4Llo`K4  
2. 返回引用。 lKk/p^:  
  =,各种复合赋值等 d[rv1s>i  
3. 返回固定类型。 9@Cv5L?p\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bINvqv0v  
4. 原样返回。 tabT0  
  operator, P%K4[c W~  
5. 返回解引用的类型。 Bc3:}+l  
  operator*(单目) 9Fn\FYUq  
6. 返回地址。 ! 8`3GX:B_  
  operator&(单目) ;#w3{ NB  
7. 下表访问返回类型。 V I% 6.6D  
  operator[] IK*07h/!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vn/.}GkpU  
  operator<<和operator>> @cU&n6C@  
boG_f@dv(  
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。 1+?N#Fh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "RIZV  
fNGZo  
template < typename Left > `6+"Z=:  
struct value_return 3Hf0MAt  
  { .s$z/Jv  
template < typename T > ;c$J=h]  
  struct result_1 G:g69=x y  
  { @k&qb!Qah  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k4 F"'N   
} ; KZPEG!-5  
]qhPd_$?D'  
template < typename T1, typename T2 > h=-"SW  
  struct result_2 hB{jUP) ";  
  { ! VjFW5'{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6;b~Ht  
} ; eYx Kp!f  
} ; -_$$Te  
m.,U:>  
nB .G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k5]j.V2f  
sH\5/'?  
下面我们来剥离functor中的operator() =*Bl|;>6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /*0K92NB  
)=Jk@yj8x  
return l(t) op r(t) y( y8+ZT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B#9{-t3Vf  
return op l(t) @IXsy  
return op l(t1, t2) ->N8#XH2=  
return l(t) op >rvQw63\  
return l(t1, t2) op Ci rZ+o  
return l(t)[r(t)] 6Cp]NbNrq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O$cHZs$  
~K@'+5Pc  
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: .9.2Be  
单目: return f(l(t), r(t)); y|wc ,n%L>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?,/U^rf^4  
双目: return f(l(t)); NIw\}[-Z0E  
return f(l(t1, t2)); 5xL~`-IA&v  
下面就是f的实现,以operator/为例 0Lb4'25.  
TsTPj8GAl[  
struct meta_divide ({o'd=nO  
  { l#n,Fg3  
template < typename T1, typename T2 > R4-~jgzx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QE7V. >J_p  
  { c*~]zR>s!  
  return t1 / t2; 13Lr }M&  
} %iw3oh&Fkm  
} ; 9?k_y ZV  
}u1O#L}F5  
这个工作可以让宏来做: Vx-7\NB  
=G]@+e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Dih3}X&jn$  
template < typename T1, typename T2 > \ {AQ=<RDRF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #Qkroji qw  
以后可以直接用 fum0>tff  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  Tgl}  
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 "^Ybs'-  
(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。。。) G+F: 99A  
!^ _ "~  
%.vVEy  
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 `/_G$_  
4ni3kmvX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A%^ILyU6c  
class unary_op : public Rettype 0x!2ihf  
  { Fgh]KQ/5  
    Left l; QPq7R  
public : KZeQ47|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]~Z6;  
0#MqD[U(  
template < typename T > //aF5 :Y#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gw1@KKg  
      { :Lz\yARpk  
      return FuncType::execute(l(t)); LcE+GC  
    } ."Y e\>k  
bwl|0"f+`  
    template < typename T1, typename T2 > \Acqr@D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pfs;0}h5  
      { M.>l#4s,'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Nr=d<Us9f  
    } )YqXRm  
} ; T' ~!9Q  
)l#E}Uz  
^,]B@ t2  
同样还可以申明一个binary_op !*OJ.W&  
.(WQYOMl0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iya"ky~H  
class binary_op : public Rettype m?&1yU9  
  { Y &K;l_  
    Left l; B2O}1.  
Right r; plZ>03(6Q  
public : CJ++?hB]X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ki)#d' }  
w[ ~#av9  
template < typename T > 6VhjJJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [0D Et   
      { Kde9 $  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3@]SKfoo1  
    } >i6yl5s  
9WR6!.y#f  
    template < typename T1, typename T2 > 3Gip<\$v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fS`$'BQ  
      { gatB QwJb9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cA:*V|YV `  
    } mbueP.q[?  
} ; 2J;kSh1,L  
M^]cM(swK5  
x_dy~(*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Nj 00W1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (V HL{rj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y(xJT j  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ]i)j3 WDz]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H_QsNf  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P$-X)c$&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DX|# gUAm  
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) f^.AD-  
下面是修改过的unary_op EE W_gFn  
Alxx[l\<J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eD#hpl  
class unary_op 2TA*m{\Hr  
  { L5\WpM=  
Left l; eET}r 24  
  \(vY%DL1:  
public : v 7x:dcV  
N~xLu8,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $81*^  
)d>!"JB-  
template < typename T > PKzyV ;  
  struct result_1 j+ LawW-  
  { ih;]nJ]+-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; oo.2Dn6z  
} ; }O4^Cc6  
q')R4=0 K  
template < typename T1, typename T2 > `kJ^zw+  
  struct result_2 1N>|yQz  
  { aUtnR<6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uF3qD|I\  
} ; IyLx0[:U  
@$+ecaVW  
template < typename T1, typename T2 > qhz]Wm P   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QD>"]ap,o  
  { 4tS.G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <|Pun8j  
} ez6EjUk  
r'*}TM'8  
template < typename T > : 7`[$<~E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h|"9LU4a  
  { .?Gd'Lp  
  return OpClass::execute(lt(t)); jav#f{'  
} 1wP-  
#*(t d<Cp  
} ; 5EebPXBzB  
$+I;oHWI  
^~A>8CQOU  
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 n;T7=1_"  
好啦,现在才真正完美了。 UZpIcj cL  
现在在picker里面就可以这么添加了: <N9[?g)  
5x>}O3Q_  
template < typename Right > aWY gR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?n ZY)  
  { BFOq8}fX2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jE/AA!DC#  
} }-sdov<<  
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。 +qwjbA+  
L-k@-)98  
TTTPxO,  
?C A,  
8Bjib&im  
十. bind c. 2).Jt,  
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。 &@yo;kB  
先来分析一下一段例子 W!>.$4Q9  
k|H:  
9c6gkt9eB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D'Y-6W3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |YY_^C`"-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]f({`&K5  
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。 ]&pds\  
我们来写个简单的。 M!XsJ<jN/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z=3\Ab  
对于函数对象类的版本: k-{<=>uM  
sH[ROm  
template < typename Func > u!W0P6   
struct functor_trait M%kO7>h8  
  { Oz%>/zw[h  
typedef typename Func::result_type result_type; A"rfZ`  
} ; LpqO{#ZG  
对于无参数函数的版本: ftF@Wq1f  
/ :n#`o=;  
template < typename Ret > F 70R1OYU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^kB8F"X  
  { $H9%J  
typedef Ret result_type; J:zU,IIJ  
} ; Q{5kxw1ZF  
对于单参数函数的版本: 3skC$mpJHw  
,~]tg77  
template < typename Ret, typename V1 > %s(k_|G+4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 57&b:0`p  
  { D5*q7A6  
typedef Ret result_type; DuHu\>f<S  
} ; %YC_Se7  
对于双参数函数的版本: cZ2kYn 8  
[CXrSST")E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?3.b{Cq{-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j?x>_#tIY  
  { +yD`3` E  
typedef Ret result_type; ?}U(3  
} ; "\o+v|;  
等等。。。 -RvQB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cLsV`@J(k  
@8pp EFw  
template < typename Func > m1M t#@,$  
struct func_return 1R1 z  
  { n' q4  
template < typename T > S9~ +c  
  struct result_1 GfmI<{da  
  { ei[j1F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /*X2c6<d  
} ; I ,z3xU  
=aBctd:eX`  
template < typename T1, typename T2 > ne_TIwfw-  
  struct result_2 t~#zMUfac  
  { mSb#Nn6W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ke2ccN  
} ; \Yc'~2n  
} ; 0,89H4  
V#S9H!hm$  
E(8* pI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m;GbLncA  
8)10o,#L  
template < typename Func, typename aPicker > rFj-kojg  
class binder_1 vPTM  
  { t7j);W%e6  
Func fn; +oovx2r&  
aPicker pk; ~^r29'3  
public : =06gj)8  
UVd7 JGR  
template < typename T > @c;|G$E@3  
  struct result_1 J:V6  
  { 5',8 ziJQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )W;o<:x3  
} ; 4;0lvDD  
5n9B?T8C  
template < typename T1, typename T2 > P'Ux%Q+B>  
  struct result_2 UJ CYs`y  
  { (2^gVz=j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2[O&NdP\Zk  
} ; /2=#t-p+  
GycSwQ ,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3@M|m<_R$  
{ + Zd*)M[  
template < typename T > Pa V@aM~3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "J [K 3  
  { a!"$~y$*  
  return fn(pk(t)); 3W3ZjdV+  
} ?"i}^B`*  
template < typename T1, typename T2 > j/_ s"}m{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LH kc7X$  
  { e :%ieH<  
  return fn(pk(t1, t2)); WSp  
} O$&mFL[`  
} ; ;7 E7!t^  
CsoiyY -2  
i*Sqda $  
一目了然不是么? FtfKe"qw  
最后实现bind -xEXN[\S  
%t" CX5 n  
7!EBH(,z  
template < typename Func, typename aPicker > Vr^n1sgE}r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4{rZppm  
  { S||}nJ0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;>?rP88t  
} GzI yP(U  
{MCi<7j<?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Rn9m]x  
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。 (`c [#0=n  
-bT)]gA2  
十一. phoenix %yW3VL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D(AXk8Vub  
=u2l. CX  
for_each(v.begin(), v.end(), ]yx$(6_U  
( zMm#Rhn  
do_ d%RC  
[ | r&k48@  
  cout << _1 <<   " , " QLEKsX7p>  
] ktFhc3);!  
.while_( -- _1), k@f g(}6  
cout << var( " \n " ) OwH81#   
) beRVD>T  
); q_g+Jf P-D  
)4gJd? 8R  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6@{(;~r  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor B8V>NvE~o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4E]l{"k<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aWWU4xe  
mKL<<L [  
(Pf+0,2  
template < typename Cond, typename Actor > aJ-K?xQ  
class do_while EN;}$jZ>47  
  { s:#V(<J  
Cond cd; sk,ox~0R  
Actor act; mpI5J'>]  
public : q)S^P>  
template < typename T > {mZC$U'  
  struct result_1 '_w=k 4  
  { 6K-_pg]  
  typedef int result_type; '=nQ$/!q  
} ; % NA9{<I  
fPn>v)lN{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #sPHdz'3M  
9`I _Et  
template < typename T > +*ZO&yJQ^<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6y+Kjd/D  
  { -@yh> 8v  
  do [ sN EHf  
    { ] >LhkA@V  
  act(t); Z&1T  
  } ysxb?6  
  while (cd(t)); ko.(pb@+  
  return   0 ; R?~Yp?B^  
} )0"wB  
} ; ,2j&ko1  
6*B19+-  
 [F0s!,P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2N~Fg^xB  
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。 m?pstuUK(  
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。  "HElB9  
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。 lef2X1w}!  
下面就是产生这个functor的类: (l-tvk4Ln  
KIui(n#/  
=XucOli6  
template < typename Actor > uC+V6;  
class do_while_actor y.#")IAF  
  { l6YtEHNG  
Actor act; /^X/8  
public : y#Fv+`YDl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Xu< k3oD7  
f&eK|7J_Yf  
template < typename Cond > kbTm^y"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f,V<;s  
} ; @ezH'y-v  
sYe?M,  
R< ,`[*Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -8eoNzut  
最后,是那个do_ -=)+dCyB^  
E*.{=W }C  
2z6yn?'&L  
class do_while_invoker \>jLRb|7Ts  
  { (]0%}$Fo  
public : SB1upTn  
template < typename Actor > @.b+av4J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *5vV6][  
  { M=1nQF2J  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4 Y ;Nm1 @  
} Mn9dqq~a  
} do_; N^HUijw<  
2 ^mJ+v<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9o;^[Ql-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _,xc[ 07  
最后来说说怎么处理break和continue g!$!F>[  
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。 YP.5fq:  
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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