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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L:i-BI`J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D"a~ #^  
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, =fO5cA6Z  
Yj6*NZ*  
njWL U!  
0Nnsjh  
  class filler 1q,{0s_kp  
  { 23DiW#o'  
public : OUhqM VX9C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Kq;8=xP[  
} ; _Nqt21sL  
/K. !sQ$  
"-+\R}q$  
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: 4#:W.]U8  
;{U@qQD7  
]3X@_NYj  
oyYR-4m\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~2gG(1%At9  
%3ICI  
1f":HnLRM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3ZXQoC '  
hMykf4  
v#U"pn|M  
7G/1VeVjB  
二. 战前分析 |bO"_U  
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。 Qm Ce>+  
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 \uaJ @{Vug  
yrC7F` .  
v~@pMA$(h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V{:A3C41  
  /* --------------------------------------------- */ USM4r!x  
vector < int *> vp( 10 ); d~1 gMz+)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mqSQL}vR  
/* --------------------------------------------- */ ^h"`}[+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?'KL11@R  
/* --------------------------------------------- */ ]Ccg`AR{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4UW_Do  
  /* --------------------------------------------- */ #0y)U;dA+w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \cUC9/ b  
/* --------------------------------------------- */ VB, ?Mo}R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4}eepJOn  
qa0 yg8,<  
id2j7|$,  
F7O(Cy"1  
看了之后,我们可以思考一些问题: fR*q?,  
1._1, _2是什么? 0a-0Y&lQm  
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。  y"H*%]  
2._1 = 1是在做什么? /Z@tv .f  
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。 UHTvCc  
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。 fngOeLVG  
5a hVeY  
4<lRPsvgc  
三. 动工 l@\#Ywz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hKT  
YTexv;VNb|  
\l]DQaOEe  
4DL)rkO  
template < typename T > Cc%LztP>  
class assignment rU2%dkTa  
  { K"4>DaK2P  
T value; ck.w 5|$  
public : \v.C]{Gzc  
assignment( const T & v) : value(v) {} o1h={ao  
template < typename T2 > Te<}*qvD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OslL~<  
} ; JU^lyi!  
]Zyur`  
dAkgR~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T`;%TO*Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8(~K~q[Cr  
%\H|B0  
`m!j$,c.  
_U |>b>  
  class holder CkdP#}f  
  { ^7 &5 z&o  
public : PGLplXb#[S  
template < typename T > ~s]iy9i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d+Ek%_  
  { T ^~5n6  
  return assignment < T > (t); JAQb{KefdO  
} @M5#S7q";  
} ; 9+{G8$Ai  
JSTuXW  
O"c;|zCc>  
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: y6[IfcN  
"F.;Dv9V[0  
  static holder _1; .R./0Ot tx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 OG~6L4"  
< F`>,Pm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G}:lzOlMH  
而不用手动写一个函数对象。 m6[0Kws&  
s1h/}  
[N#, K02mk  
D-4f >  
四. 问题分析 7zSLAHW  
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。 NT+?  #0I  
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^IPZF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #>mr[   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lJis~JLd`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;[ u%_  
obNqsyc77R  
五. 问题1:一致性 jkt_5+S  
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?| 2L} SJUk*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L&%s[  
!VI]oRgP  
struct holder D IzH`|Y  
  { -U/c\-~fU  
  // tjluk  
  template < typename T > +(1zH-^.  
T &   operator ()( const T & r) const )XzI #iQ  
  { X  .5aMm  
  return (T & )r; H P3lz,d  
} w6W}"Uw  
} ; /|eA9 ]  
(KF=On;=Y  
这样的话assignment也必须相应改动: */|9= $54  
I| b2acW  
template < typename Left, typename Right > #~l(]h@ )  
class assignment pt?q#EfFJ  
  { kAC&S!n  
Left l; 7|[mz> "d  
Right r; vDxe/x%  
public : B9H@e#[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8W#heW\-]  
template < typename T2 > "t_-f7fS7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d BJJZ^(  
} ; A?t%e  
x*nSHb  
同时,holder的operator=也需要改动: ,}))u0q+:  
5yiK+-iTs  
template < typename T > OSf}Q=BL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y~(Md@!0S  
  { <c,u3cp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DFd%9*N  
} NF0%}II&xK  
o)2W`i&  
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。 \DD0s8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 thvYL.U :  
{'2@(^3  
return l(rhs) = r; tGl;@V@Qj  
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。 3 "Q=Vl"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iIq)~e/ Z  
vc+ARgvH+  
template < typename Tp > fI~Xmw+}}  
class constant_t Ts ^"xlK  
  { qh2ON>e;  
  const Tp t; \u>"s   
public : :E@3Vl#U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Bxfc}vC.  
template < typename T > %ve:hym*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  $W9{P;  
  { $[/&74#0HX  
  return t; !/3B3cG  
} !cAyTl(_  
} ; \&iP`v`K  
`P8Vh+7u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B&.FO O  
下面就可以修改holder的operator=了 u( wGl_  
846$x$G4  
template < typename T > y?a Acn$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ie`13 L2  
  { J<dVT xK12  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -:Ia^{YN  
} '=G|Sq^aO  
f/Hm{<BY  
同时也要修改assignment的operator() 0;:.B j  
sh`s /JRf  
template < typename T2 > cnFI &,FM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \e'R @  
现在代码看起来就很一致了。 "gne_Ye.  
g)_e]&  
六. 问题2:链式操作 3`ELKq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bV$)!]V  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 elG<k%/2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 , 'ZD=4_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 wm$}Pch  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1I<rXY(a`  
{6c2{@  
template < typename T > r!HwXeEn/  
struct result_1 5c^Z/ Jl$c  
  { u a~CEs  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5KDGSo  
} ; `}l JH i  
bBS,-vN  
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: bLQ ^fH4ww  
I*IhwJFl/  
template < typename T > 7_mw%|m6@  
struct   ref { Q`QX`#  
  { 3&[>u;Bp  
typedef T & reference; DiEluA&w9  
} ; '6xQT-sUih  
template < typename T > i 4%xfN  
struct   ref < T &> ,>:;#2+og  
  { ]Qfn(u=o  
typedef T & reference; 3'c0#h@VD  
} ; N\#MwLm  
 k7>|q"0C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e=Z, Jg  
Sz^5b!  
template < typename T > Fx $Q;H!.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f"9q^  
  { YE=q:Bv  
  return l(t) = r(t); +AHUp)  
} W0k0$\iX  
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。 h|h>u ^@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3v mjCm  
)Jk0v_ X  
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 mXUGe:e8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DWID$w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &/uu)v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &%s8L\?  
最后的布局是: -GqT7`:(H4  
                Add T.We: ,{  
              /   \ v|Yh w  
            Divide   5 &g.+V/<[  
            /   \ L. EiO({W  
          _1     3 =9z[[dQ|L  
似乎一切都解决了?不。 e#Z$o($t  
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。 9(5Oe H6o?  
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。 59%tXiO  
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: ` bdZ/*E  
p8\zG|b5  
template < typename Right > PC[c/CoD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B';6r4I-  
Right & rt) const A%^w^f  
  { >j'ZPwj^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w7FW^6Zl  
} lK4M.QV ?\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t\ 7~S&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。 g+ MdHn[  
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。 ,Vh{gm1  
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。 ^ mS o1?<  
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。 |6(ZD^w  
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? B"v.* %"&/  
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: uFLx  
FI<q@HF  
template < class Action > x,otFp  
class picker : public Action ~,BIf+ \XF  
  { g*F'[Z."  
public : }j^\(2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >TP7 }u|  
  // all the operator overloaded ?APe R,"V  
} ; 13+<Q \  
`"@g8PWe  
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。 lr{?"tl_  
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: Z-U-N  
'2laTl]`  
template < typename Right > 2 OwV^-OG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N @#c,,  
  { EM/@T}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]Z oD'-,  
} `d[1`P1i[  
*JaqTI,e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Qhw^S*  
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。 %<\6TZr  
!Yw3 d   
template < typename T >   struct picker_maker TD9;kN1`  
  { Xu>r~^w=S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r)1'ePI"  
} ; WJ d%2pO]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s-RQMK}H  
  { fnNYX]_bk  
typedef picker < T > result; T`9u!#mT=  
} ; VL/|tL>E^  
mCWhUBghR  
下面总的结构就有了: BA:yQ  
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。 2PeR   
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。 E^rbcGJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =Me5ft w  
至此链式操作完美实现。 sj8~?O  
Ht-t1q  
w~ ;I7:  
七. 问题3 tBm_YP[  
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。 i:cXwQG}B  
Pf$pt  
template < typename T1, typename T2 > r 3M1e+'fc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DwV4o^J:l  
  { M#4QQ} F.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :KKa4=5L  
} 3 AHY|  
!bD@aVf?5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >rP#ukr5  
 X!j{o  
template < typename T1, typename T2 > g >'p>}t  
struct result_2 v|ck>_" .  
  { _kdL'x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DEw8*MN  
} ; s%!`kWVJ.  
/%I7Vc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N~?{UOZd  
这个差事就留给了holder自己。 LFZ iPu  
    )$&dg2[  
SR8qt z/V  
template < int Order > #k$)i[aI-  
class holder; X/; p-KX  
template <> c=;:R0_'t  
class holder < 1 > N,J9Wu ZJ\  
  { * FeQ*`r  
public : 1Fe^Qb5G  
template < typename T > (Si=m;g  
  struct result_1 p:OPw D+  
  { *1'`"D~  
  typedef T & result; jV/CQM5a+  
} ; >?]_<:  
template < typename T1, typename T2 > y?)}8T^  
  struct result_2 Jj= ;  
  { WA$>pG5s  
  typedef T1 & result; ]u-02g  
} ; z**hD2R!  
template < typename T > a|BcnYN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $x#FgD(iI  
  { D&ve15wL  
  return (T & )r; /oL;YIoQX  
} /R LI,.%  
template < typename T1, typename T2 > NJ MJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ai'4_  
  { Z Dhx5SL&  
  return (T1 & )r1; jhGlG-^  
} jDRe)bo4  
} ; nq1 9Q)  
%Td )0Lqp  
template <> u0RS)&  
class holder < 2 > %y<ejM  
  { g2R@`./S  
public : ya -i^i\  
template < typename T > *<'M!iRC  
  struct result_1 o]LRzI  
  { / EMJSr  
  typedef T & result; 1mSaS4!"B  
} ; O3N_\B:  
template < typename T1, typename T2 > f7hXQ|$  
  struct result_2  Q2p)7G  
  { $>R(W=Q  
  typedef T2 & result; @cq`:_.[  
} ; s-W[ .r|  
template < typename T > 7dX/bzUVz8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rxO2js  
  { AY SSa 1}  
  return (T & )r; [Qdq}FYr  
} qUo-Dq>  
template < typename T1, typename T2 > {C^@Q"I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9e^HTUFbG  
  { "XQj ~L  
  return (T2 & )r2; +bC-_xGuh  
} %{GYTc \'X  
} ; #H]b Xr  
Qn`$xY9mT  
fa#xEWaFr  
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> >。 00s&<EM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q:Lw!'Z h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %4X#|22n  
L0ZgxG3:g  
return l(i, j) = r(i, j); _3_d;j#G U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gcLwQ-  
a`SQcNBf*  
  return ( int & )i; `dB!Ia|  
  return ( int & )j; w[g(8 #*  
最后执行i = j; InI^,&<  
可见,参数被正确的选择了。 HEZgHL  
(#zSVtZ  
&{#4^.Q  
WxNPAJ6YH  
K(*QhKX  
八. 中期总结 i1ph{;C  
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: Q_p!;3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hVvPI1[2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $L|YllD%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \5g7_3,3W  
k+*DPo@)  
lZyxJDZ A  
`o7m)T')  
"BN-Jvb7q  
x,kZ>^]&b  
九. 简化 dV{N,;z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :H}a/ x*ur  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lTNfTO^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j\V9o9D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q/e$Ttt4J  
  +-*/&|^等 Bq}p]R3X  
2. 返回引用。 Vf Jpiv1  
  =,各种复合赋值等 $s]c'D)  
3. 返回固定类型。 5o2W[<%v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L2v j)(  
4. 原样返回。 tx-HY<  
  operator, etY/K0  
5. 返回解引用的类型。 \k6Ho?PL  
  operator*(单目) ! E\xn^  
6. 返回地址。 JaC =\\B  
  operator&(单目) <8yv(  
7. 下表访问返回类型。 )"j)9RQ}  
  operator[] G]q1_q4P1?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9v7l@2/  
  operator<<和operator>> Q}G'=Q]Juz  
'B;aXy/JC  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -Fcg}\9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +8+@Az[e0  
5l"EQ9  
template < typename Left > ]ZkhQ%  
struct value_return W}6(;tI  
  { #&+0hS  
template < typename T > w6F'rsko]  
  struct result_1 !2dA8b  
  { hr%O4&sa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i#I+   
} ; <I.anIB:U  
;k6>*wFl|!  
template < typename T1, typename T2 > :[#g_*G@p  
  struct result_2 +dWx?$n  
  { VV/6~jy0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0i}4T:J@`  
} ; 4_3O?IY  
} ; ]d#Lfgo  
& [)1LRt_  
MB42 3{j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7.4Q  
w,L PM+  
下面我们来剥离functor中的operator() w3lR8R]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b>|3?G  
7_r$zEP6  
return l(t) op r(t) \VmqK&9   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YxH"*)N  
return op l(t) %1Gat6V<'  
return op l(t1, t2) /s.O3x._'  
return l(t) op 0RY{y n3  
return l(t1, t2) op / H+br_D9  
return l(t)[r(t)] M7"I]$|\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p"4i(CWGS  
x2B~1edf  
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: mG[S"?C  
单目: return f(l(t), r(t)); FoM4QO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f(.@]eu X  
双目: return f(l(t)); T.kmoLlH  
return f(l(t1, t2)); }>vf(9sF`  
下面就是f的实现,以operator/为例 w[w{~`([",  
JlAUie8  
struct meta_divide 3ThCY`  
  { KE\p|Xi  
template < typename T1, typename T2 > K @3 yS8F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y%9S4be  
  { O[Xl*9P  
  return t1 / t2; hQ&S*f&='  
} '$u3i #. \  
} ; y3T- ^  
WjZJQK  
这个工作可以让宏来做: Q+|8|V}w  
fr S1<+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /G$8j$  
template < typename T1, typename T2 > \ xlVQ[Mt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e*_8B2da  
以后可以直接用 A#~"Gp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Iu6KW:x  
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 c^P8)g Pf  
(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。。。) fq/F| c  
q+XL,E  
p D!IB`cA4  
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 d;&'uiS  
24{!j[,q@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \dj&4u3  
class unary_op : public Rettype +7?p& -r)x  
  { CBx1.xL  
    Left l; nt\6o?W  
public : @O+yxGA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \7Hzj0hSi  
\FN"0P(G  
template < typename T > KL]K< A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B`OggdE  
      { 2%0z PflT  
      return FuncType::execute(l(t)); .>>@q!!s!  
    } ]d?`3{h9LD  
&n|! '/H  
    template < typename T1, typename T2 > aNb=gjLpt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xdp!'1n."g  
      { `*e',j2}UU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CYrVP%xRA  
    } i_ws*7B<  
} ; uRG0} >]|U  
Ous[{"-J  
%)*!(%\S*3  
同样还可以申明一个binary_op  Py\xN  
QQP bKok>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {55{ YDqx  
class binary_op : public Rettype @& #df  
  { s$6zA j!  
    Left l; o%h"gbvMY!  
Right r; .6SdSB ^M  
public : w[\*\'Vm0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yo;/7gG>  
A/RHb^N  
template < typename T > O_0|Q@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :gDIGBK,  
      { (: 2:_FL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uS bOGhP  
    } 7{f&L '  
@/H1}pM~  
    template < typename T1, typename T2 > M_+&XLnzsJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lx,"jA/  
      { ??12 J#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -h^FSW($-R  
    } )v;>6(  
} ; ('Wo#3b$  
)u]J`.OA  
4;Z`u.1  
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 HxAq& J;xu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /A}3kTp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f7{E(,  
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。 OGg9e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Htl6Mr*{  
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。。。 ^DXERt&3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }$#e&&)n  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +mhYr]Z  
下面是修改过的unary_op </tiNc  
(7`goi7M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'IBs/9=ZC  
class unary_op P 482D)  
  { x,IU]YW@  
Left l; QZef=  
  N}nU\e6 Y  
public : f'F:U^  
5p"n g8nR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xr?=gY3E;  
5 g99t$p9  
template < typename T > ^i_mGeu  
  struct result_1 ?;> s<  
  { rtv\Pf|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xb0hJ~e  
} ; FMhwk"4L  
6:>4}WOP  
template < typename T1, typename T2 > T[U&Y`3g  
  struct result_2 N~l(ng9'U  
  { *ntq;]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4Cke(G  
} ; ~cy/\/oO  
WRZi^B8 @  
template < typename T1, typename T2 > O7ceSz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Av87!kJ!X  
  { !vfjo[v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ySP1WK  
} uljd)kLy4O  
f<9H#S:  
template < typename T > flIdL,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iHr{ VQ  
  { AOWX=`J8V  
  return OpClass::execute(lt(t)); jC ,foqL  
} wfM$JYfI  
@!'Pr$`  
} ; N\=pH{  
5!}xl9D  
:y!e6  
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 8wwqV{O7  
好啦,现在才真正完美了。 Yfk[mo  
现在在picker里面就可以这么添加了: af\>+7x93  
kLR4?tX!  
template < typename Right > m46Q%hwV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sI/Hcm  
  { \ lP c,8)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eHF#ME  
} I8gGP'  
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。 eJilSFp1  
5g&.P\c{  
PP/M-Jql)  
AnU,2[(  
WG NuB9R  
十. bind ~ 6 1?nu  
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。 jU)r~QhN  
先来分析一下一段例子 _zI9 5  
15r,_Gp8  
hdW",Bf'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }+#-\a2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qg:R+`z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *GbC`X)  
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。 # ,u7lAz  
我们来写个简单的。 Y"D'|i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +8."z"i3lE  
对于函数对象类的版本: '{\VO U  
 "@Bc eD  
template < typename Func > Xlw&hKS  
struct functor_trait C16MzrB}(N  
  { <oI{:KH  
typedef typename Func::result_type result_type; "u Xl  
} ; WSn^P~vC  
对于无参数函数的版本: %h g=@7,|  
~1`.iA  
template < typename Ret > 'M|W nR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SWD v\Vr  
  { @R9zLL6#7  
typedef Ret result_type; ^HLi1w|  
} ; Z6!MX_ep  
对于单参数函数的版本: zKe&*tZ  
}C/u>89%q  
template < typename Ret, typename V1 > C#emmg!a\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /YR*KxIx  
  { O4$ra;UM`  
typedef Ret result_type; Kw3fpNd  
} ; ^-w:D  
对于双参数函数的版本: =2s 5>Oz+  
R5ZnkPEA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xAYC%)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m}T^rX%m_  
  { Pg-~^"?y  
typedef Ret result_type; 1HskY| X  
} ; Ra'0 ^4t  
等等。。。 A)2vjM9}K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |Pz-  
A5!j rSyv  
template < typename Func > :J@q Xa  
struct func_return muQH!Q  
  { `x lsvK>  
template < typename T > 2" ~!Pu^.j  
  struct result_1 <P3r+ 1|R  
  { 3uwu}aw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; miCt)Qd  
} ; 0J_ AX  
5znLpBX<N  
template < typename T1, typename T2 > }e6Ta_Z~  
  struct result_2 Cmm"K[>Rx  
  { i@6MO'y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9<k<HmkD  
} ; Nm--h$G  
} ; E8T4Nh_  
{q~Bss{z  
)UI$ s"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xgrk>Fb|R  
[`_&d7{-4b  
template < typename Func, typename aPicker > 6`]R)i]  
class binder_1 v'a]SpE5  
  { |A8Ar7)  
Func fn; =   
aPicker pk; O_ nk8  
public : @/lLL GrZ"  
W,`u5gbT  
template < typename T > ! W$ u~z  
  struct result_1 @CP"AYB #  
  { 9bPQD{Qb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; COOazXtW  
} ; g (33h2"  
+Q_X,gZ  
template < typename T1, typename T2 > qBpv[m  
  struct result_2 [@ "H2#CQ  
  { ?;0=>3p*0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g:q+.6va"  
} ; n>Y3hY  
RsIEY5Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y%|nE((  
&O#a==F!(  
template < typename T > yv 9~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^LfCLI9Z  
  { QBR9BR  
  return fn(pk(t)); )?%FU?2jrn  
} R$K.;  
template < typename T1, typename T2 > $G"PZ7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .bB_f7TH.  
  { {DI_i +2  
  return fn(pk(t1, t2)); f?dNTfQ3mi  
} ":"QsS#*"#  
} ; @?!/Pl49R  
7 ZET@  
"monuErg&  
一目了然不是么? +>.plvZhu  
最后实现bind fNFdZ[qOd  
,yWTk ql  
?6p6OB  
template < typename Func, typename aPicker > eE>3=1d]w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =3{h9  
  { ~4U[p  50  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '# "Z$  
} Fh? ;,Z  
$ e+@9LNK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "}\2zub9  
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。 *wwLhweQ5W  
9HLn_|yU  
十一. phoenix ci+Pg9sS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q0gO1 T  
_R1UEE3M  
for_each(v.begin(), v.end(), t+q LQY}=  
( C N"V w  
do_ EX>>-D7L  
[ q5BJsw  
  cout << _1 <<   " , " TIW6v4  
] )"WImf:*  
.while_( -- _1), 1HN_  
cout << var( " \n " ) DOkEWqM!  
) }1`Rq?@J  
); l'&l!D&   
7\"-<z;kK  
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: hEl)BRJ  
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 ?fXg_?+{'g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .!U `,)I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E,xCfS)  
xii*"n~  
Q~,E K  
template < typename Cond, typename Actor > ^Xt9AM]e  
class do_while !.+iA=K{  
  { !#rZ eDmw  
Cond cd; ~`#.ZMO  
Actor act; )FMpfC>An  
public : 3a:(\:?z  
template < typename T > [=Np.:Y%  
  struct result_1 ({m["d  
  { YJuaQxs  
  typedef int result_type; K>RL  
} ; CUnZ}@?d  
' hO+b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =V"ags   
L FHyiIO  
template < typename T > |O+R%'z'<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E5jK}1t4V  
  { /Or76kE  
  do y@~.b^?_u  
    { `y;&M8.  
  act(t); vO]gj/SaT  
  } R{#-IH="  
  while (cd(t)); UldKlQ8  
  return   0 ; vW"x)~B  
} }C/}8<  
} ; plsf` a  
l2 gI2Cioa  
L^RyJ;^c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vD:.1,72  
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。 YCh!D dy  
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。 9`{Mq9J  
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。 WN>.+qM~8  
下面就是产生这个functor的类: (Uv{%q.n6  
OA%.>^yb@  
k,X)PQc  
template < typename Actor > t82Bp[t  
class do_while_actor IhM-a Y y5  
  { CS50wY  
Actor act; S&_ZQLiQ$  
public : _]j=[|q 9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cn<9!2a  
`WWf?g  
template < typename Cond > 4yQ4lU,r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W;~^3Hz6  
} ; %- %/3  
\Vm{5[:SA  
xdYjl.f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QdUl-(  
最后,是那个do_ M[<O]p6  
A |NX"  
OTN"XKa$  
class do_while_invoker U=Z@Ipu5T  
  { %04>R'mN  
public : Y +HVn0~qz  
template < typename Actor > -<ZzYQk^h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tDy1Gh/c  
  { RvDqo d  
  return do_while_actor < Actor > (act); U!3nn#!yE  
} 6XFO@c}d  
} do_; dMRwQejY{7  
CrS[FM= +W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1?7QS\`)fB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8'^eH1d'  
最后来说说怎么处理break和continue ~+l%}4RZ  
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。 _[0Ugfz (  
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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