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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N%*5T[.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t~#zMUfac  
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, mSb#Nn6W  
Ke2ccN  
[VsKa\9u  
HTS%^<u  
  class filler E4~<V=2l  
  { \(^nSy&N  
public : 8)10o,#L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rFj-kojg  
} ; vPTM  
w.YiO5|y  
#x 177I\  
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: G2Qlt@.T  
|n,<1QY  
iA'lon  
8L:ji,"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -v]Sr33L  
noml8o  
HiR[(5vnf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hM6PP7XH  
@ W[f1  
rPLm5ni  
rLI8pA|.  
二. 战前分析 opy("qH  
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。 Y6zbo  
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 IJ(  
8{^WY7.'  
@oV9)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <FcG oGK  
  /* --------------------------------------------- */ Wp!%-vzy&  
vector < int *> vp( 10 ); XH}\15X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NnDxq%l%  
/* --------------------------------------------- */ 10q'Z}34  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !`,Sfqij  
/* --------------------------------------------- */ QD:{U8YbF$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LXC9I/j/  
  /* --------------------------------------------- */ y}My.c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pEIRh1  
/* --------------------------------------------- */ GS a [ oh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "AnC?c9?-^  
uj R_"r|l  
`Nb[G)Xh  
XkXHGDEf1  
看了之后,我们可以思考一些问题: T>2[=J8U  
1._1, _2是什么? B"TAjB& *  
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。 ymx>i~>7J  
2._1 = 1是在做什么? ZaV8qAsP  
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。 iw8yb;|z;A  
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。 UBaAx21x  
0 yuW*z  
MHX?@. v  
三. 动工 $_o-~F2i5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ->g*</  
'%dfz K*Z  
g1W.mAA3B  
#><.oreXq  
template < typename T > V-Sd[  
class assignment vdx0i&RiL  
  { %.^_Ps0  
T value; T_@K& <  
public : @` 1Ds  
assignment( const T & v) : value(v) {} |Lf"6^@yh  
template < typename T2 > rvbLyv;~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @|63K)Xy  
} ; vY${;#~|  
R`DKu=  
[<g?WPCcC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u'|4?"uz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ||hb~%JK6  
lOuHVa*}  
\{Z; :,S  
pb ~u E  
  class holder 1 u| wMO  
  { ?'@8kpb  
public : =|3ek  
template < typename T > T92UeG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X(]WVCu  
  { Po__-xN>Q  
  return assignment < T > (t); kb{]>3Y"  
} %l}D.ml  
} ; sk,ox~0R  
mpI5J'>]  
g`vny)\7/  
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: aT)BR?OYSJ  
oX S1QT`B  
  static holder _1; kI 4MiK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Bm.:^:&k  
<acUKfpY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w)kNkD  
而不用手动写一个函数对象。 dZ  rAn  
tD(7^GuR  
+cgSC5nR  
RrX[|GLSJ  
四. 问题分析 h|VeG3H  
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。 <lw` 3aa(  
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。 j9?}j #@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EQb7 -vhg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5!DBmAB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wQP^WzNE  
e vrXo"3  
五. 问题1:一致性 u frW\X  
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?| i'H/ZwU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~]pE'\D7Ad  
)uj Ex7&c  
struct holder OGde00  
  { <>s`\ %  
  // >}`:Ac  
  template < typename T > q3.j"WaP  
T &   operator ()( const T & r) const }!"A!~&  
  { P&9Gga^I  
  return (T & )r; v 1z  
} M)'HCnvs'  
} ; )6,de2Pb  
uC+V6;  
这样的话assignment也必须相应改动: y.#")IAF  
dv8>[#  
template < typename Left, typename Right > /^X/8  
class assignment y#Fv+`YDl  
  { Rn`x7(WA  
Left l; b$ve sJ  
Right r; }.3nthgz  
public : 1|kvPo#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;1`fC@rI  
template < typename T2 > #!aN{nK0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {1V($aBl  
} ; D7lK30  
4]G?G]lS>  
同时,holder的operator=也需要改动: @wpN6 /   
YQ+tDZY8`  
template < typename T > #E? (vA1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z.$4!$q  
  { ,k{#S?:b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "U!AlZ`g  
} WG N=Y~E  
lD^]\;?  
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。 =yr0bGy`-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y4*U6+#.  
u.d).da  
return l(rhs) = r; C8[&S&<_<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 &Q;sSIc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: co~Pyj  
:=/85\P0SU  
template < typename Tp > <j&DK2u=i  
class constant_t p2n0Z\2  
  { P_?gq>E8  
  const Tp t; ';TT4$(m  
public : b8V~S'6VqO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C ~<'rO}|  
template < typename T > c(:f\Wc3Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U*( izD  
  { 1<BX]-/tP  
  return t; qUjmB sB  
} {;N,t]>8M  
} ; 6|aKL[%6  
jGXO\:s O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;i Fz?d3;  
下面就可以修改holder的operator=了 !lf|7  
fBRo_CU8!  
template < typename T > 4]h =yc R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $ et0s;GBv  
  { MaRi+3F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zo+nq%=  
} [q/Abz'i  
H<v'^*(  
同时也要修改assignment的operator() @6{~05.p  
cxA^:3  
template < typename T2 > gZLP\_CL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lDOCmdt@N  
现在代码看起来就很一致了。 :p]'32FA!  
b4E:Wn9x  
六. 问题2:链式操作 lV1G<qP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [`^a=:*  
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。 (yF:6$:#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 zA$k0p  
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。 N['qgO/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l^|UCgRn  
Sz^ veh?  
template < typename T > @\|_  
struct result_1 1u: gFUb  
  { |+iws8xK?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; txiP!+3OWB  
} ; 5&v~i\Q  
zaah^.MA|  
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: MYla OT  
5]n[]FW  
template < typename T > V}dJ.I /#  
struct   ref -j73Wz  
  { G]+&!4  
typedef T & reference; '+osf'&  
} ; )3~{L;q  
template < typename T > 7w'wjX-  
struct   ref < T &> ep2k%?CX 1  
  { a^`rtvT  
typedef T & reference; 3 ):A   
} ; o$w_Es]Ma  
Z&|Kki*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?Lyxw]  
:?/cPg'D  
template < typename T > 2Ou[u#H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gW-V=LV (  
  { 'yL%3h _@  
  return l(t) = r(t); Ag&0wN+jTM  
} H-~6Z",1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 QA<Jr5Ys  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XmEq2v  
i%/Jp[e\W>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cm?\ -[cV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P8>~c9$I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S-k8jm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #a<Gxj  
最后的布局是: VH+%a<v"  
                Add cIav&Zko  
              /   \ $u9K+>.  
            Divide   5 ~NQ72wph{  
            /   \ )xbHCoU,  
          _1     3 MrDc$p W G  
似乎一切都解决了?不。 AQ_|:  
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。 73xAG1D$r  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 G*-b}f  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: T;,cN7>>O  
kdl:Wt*4o  
template < typename Right > SzjkI+-$:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p4'G$]#  
Right & rt) const gREzZ+([  
  { my}-s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :P<]+\m  
} <4P4u*/o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B5X(ykaX~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 f6p-s y>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 G5C I<KRK#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *q()f\  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @>p<3_Y1  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 5*1D$mxD"  
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: C}_ ojcR  
; mZW{j  
template < class Action > !4^C #{$  
class picker : public Action oZ!m  
  { MO n  
public : F;+|sMrq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @ Wd9I;hWv  
  // all the operator overloaded ~} ,=OF-b  
} ; w]]8dz  
Zg'Q>.:  
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。 y~F,0"N\r  
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: *XT/KxLa7  
FQqI<6;  
template < typename Right > Y*H|?uNF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const go'-5in(  
  { Mdl{}P0)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RLLTw ?]$  
} cNM3I,o7  
4iKgg[)7`=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X{\F;Cb*  
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。 `NgAT 3zq  
aFS,GiB  
template < typename T >   struct picker_maker Q$="_y2cTA  
  { hM{{\yZS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yF"1#{*y  
} ; =y0C1LD+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0l-Ef 1  
  { {\c(ls{  
typedef picker < T > result; i*#-I3  
} ; Yy)tmq  
>D(RYI  
下面总的结构就有了: +\F'iAs@  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 xHz[t6;4;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gqu?o&>9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2oNk 93D  
至此链式操作完美实现。 wid;8%m  
e> (<eu~P  
TWQG591  
七. 问题3 xwJH(_-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  :}@g6   
_Ou WB"  
template < typename T1, typename T2 >  Kfh|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :'~ Y  
  { UN]f"k&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /.Ww6a~  
} >g+?Oebgw  
Y#u}tE d  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: SVO3821  
8]M_z:F7F  
template < typename T1, typename T2 > "a8j"lPJ  
struct result_2 N6 (  
  { (^u1~1E 5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >(?9?  
} ; p; tVn{u  
`kZ@Zmj#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3td)'}  
这个差事就留给了holder自己。 Z;:u'=  
    }^/9G17  
u%$Zqee  
template < int Order > 1oN^HG6O  
class holder; 1@QZnF5[  
template <> /+\uqF8F  
class holder < 1 > dt`{!lts'  
  { -Xxqm%([71  
public : x)rM/Kq  
template < typename T > {j:hod@-:5  
  struct result_1 W!?7D0q  
  { PzA|t;*  
  typedef T & result; ~~SwCXZ+b^  
} ; MD|5 ol9  
template < typename T1, typename T2 > ;S57w1PbVA  
  struct result_2 (&+kl q  
  { 0Sgaem`  
  typedef T1 & result; uWM{JEOl  
} ; 8;Yx<woR  
template < typename T > b+f'[;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gcig*5   
  { BbgnqzU  
  return (T & )r; Z(Bp 0a  
} ~[\_N\rm  
template < typename T1, typename T2 > q^r#F#*1l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %=/)  
  { ~Uxsn@nLr  
  return (T1 & )r1; uoXAQ6k  
} L7V G`h;  
} ; \>7^f 3m  
bZ|FnY}FB  
template <> UmQ?rS8d  
class holder < 2 > 6bBB/yd  
  { t=-SH^$SR  
public : |=$-Wu  
template < typename T > +eX@U;J,g  
  struct result_1 4)U.5FBk )  
  { ?84 s4BpV1  
  typedef T & result; .R9IL-3fO  
} ; [BT/~6ovrZ  
template < typename T1, typename T2 > Qt/8r*Oe  
  struct result_2 Z| V`B `  
  { 1;mW,l'`  
  typedef T2 & result; 72oF,42y  
} ; Up,vD)tG  
template < typename T > D,g1<:<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nSkPM 5\TI  
  { qUOKB6  
  return (T & )r; x}Aw)QCh+r  
} /yZQ\{=  
template < typename T1, typename T2 > VxXzAeM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FKT1fv[H  
  { ui@2s;1t  
  return (T2 & )r2; N9vP7  
} .]sf0S!  
} ; rwG CUo6Z  
86\S?=J-b  
U)o$WH.b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I;Bjfv5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UGuxV+Nwf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x >^Si/t  
!X<~-G2)l  
return l(i, j) = r(i, j); mGGsB5#w>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9M1d%jT  
"sl1vzRN  
  return ( int & )i; 7g(F#T?;'  
  return ( int & )j; o4zM)\;F  
最后执行i = j; 4y5UkU9|  
可见,参数被正确的选择了。 )J NSZB  
Ldl 5zc  
.?!N^_ Ez3  
V`7FKL@"  
^pe{b9c  
八. 中期总结  R#DwF,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5GPo*Qpl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >$,y5 AJ&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N1}={yF.fQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N~NQ6:R[  
=?s 3iP  
Jte#ZnP  
vMs$ceq  
[g Z"a*  
ty*@7g0k  
九. 简化 }-o{ASC#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3Bx:Ntx<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !ZI7&r`u;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;x8k[p~2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }GZ}Q5  
  +-*/&|^等 K.z64/H:  
2. 返回引用。 ]Wq?H-B{  
  =,各种复合赋值等 \;mH(-  
3. 返回固定类型。 !k/Pv\j/R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Kbb78S30  
4. 原样返回。 !\,kZ|#>  
  operator, ;XDz)`c  
5. 返回解引用的类型。 %bD}m!  
  operator*(单目) 4|`Bq}sjZf  
6. 返回地址。 W!"}E%zx   
  operator&(单目) MiRdX#+Y  
7. 下表访问返回类型。 x"CZ]p&m  
  operator[] o)[2@fRC(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }oKG}wgY  
  operator<<和operator>> 3t0[^cY8=z  
en:4H   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5n ^TRB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?l$Nf@-  
%T[^D&9$,  
template < typename Left > ]+m/;&0  
struct value_return m/@<c'i  
  { 9Y<#=C  
template < typename T > C>[fB|^  
  struct result_1 A,) VM9M_l  
  { >N?2""  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _C+b]r/E  
} ; XbZ*&  
60)iw4<wf  
template < typename T1, typename T2 > hAjM1UQ,Y  
  struct result_2 d)"?mD:m/M  
  { ;9}pOzF1q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5zIAhg@o:q  
} ; _%x4ty  
} ; i]#+1Hf  
X2xuwA  
R3!@?mcr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Cua%1]"4w  
1 `7<2w  
下面我们来剥离functor中的operator() E3*\ ^Q_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,~);EC=`  
XJ0oS32_wK  
return l(t) op r(t) ee/&/Gt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wHem5E  
return op l(t) PccB]  
return op l(t1, t2) .?>5-od2  
return l(t) op snt(IJQ  
return l(t1, t2) op 7 uarh!  
return l(t)[r(t)] NcAp_q? 4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k3t78Qg  
D>!6,m2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: eJo3 MK  
单目: return f(l(t), r(t)); /LM4- S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tL+OCLF;  
双目: return f(l(t)); :~ A%#  
return f(l(t1, t2)); z 8*8OWM  
下面就是f的实现,以operator/为例 KnNh9^4"\2  
}rdIUlVO\  
struct meta_divide 4A3nO<o MF  
  { }I!hOD>]O  
template < typename T1, typename T2 >  P N*JR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) olW|$?  
  { 6ITLGA  
  return t1 / t2; *E~VKx1  
} 5eA8niq#  
} ; jkF8\dR  
:EtMH(  
这个工作可以让宏来做: '>v^6i S  
)!Bd6-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D5an\gE  
template < typename T1, typename T2 > \ X{g%kf,D=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gLSA!#[ h  
以后可以直接用 $y?k[Y-~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G3G6IP  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 '&;69`FSe  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f):~8_0b  
R4<lln:[  
z1!6%W_.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o y<J6  
2 /y}a#s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oR*=|B  
class unary_op : public Rettype K$ v"Uk  
  { ~=Ncp9ej#  
    Left l; rz(0:vxwA  
public : ?v-1zCls  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K+T .o6+  
hGf-q?7  
template < typename T > {FI\~ q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vSW L$Y2  
      { [ "xn5l E  
      return FuncType::execute(l(t)); <fdPLw;@e4  
    } {$M;H+Foh  
k?VQi5M  
    template < typename T1, typename T2 > V5D`eX9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LjdYsai-  
      { kHJ96G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M"_FrIO  
    } jFerYv&K~  
} ; )nu~9km3  
<TNk?df7  
^\:2}4Uj_  
同样还可以申明一个binary_op jvzBh-!  
Z7jX9e"L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o;[bJ Z\^x  
class binary_op : public Rettype [k]|Qi nk  
  { zx1:`K0bi  
    Left l; d/7lefF  
Right r; (}:C+p 'I  
public : :Au /2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )h^NR3N  
!CjqL~  
template < typename T > \Z/k;=Sla  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~@8+hnE]  
      { =ex'22  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5A&y]5-Q`  
    } V8O.3fo`[`  
&!35/:~uD  
    template < typename T1, typename T2 > Ih1|LR/c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *T4<&  
      { NfE.N&vI_c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ' 9J|=z9.  
    } Xev54!619  
} ; 4%*hGh=  
W>spz~w%j  
eFTX6XB:i  
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 6(sIYZ2yq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S2~@nhO`U(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }iIbcA  
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。 `eRLc}aP2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g$j6n{Yl  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 qvt-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wUi(3g|A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -PAF p3w\y  
下面是修改过的unary_op | W#~F&{]  
OYf{?-QD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Xz;b,C&*t  
class unary_op .F0]6#(  
  { @XOi62(  
Left l; G+)?^QTn  
  YDiN^q7  
public : {@M14)-x>_  
FQf #*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xy#V Q{!  
JZ`L%  
template < typename T > N_C_O$j  
  struct result_1 Y~oT)wTU  
  { Rq7p29w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W81o"TR|pt  
} ; .R5/8VuHF  
NcL =z o<  
template < typename T1, typename T2 > lVeH+"M?  
  struct result_2 ?gV'(3 !  
  { !=[uT+v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7tH]*T9e>  
} ; {e]NU<G ,  
,VD6s !(  
template < typename T1, typename T2 > <<3+g"enno  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Tq "mw9P  
  { kqB\xlS7k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ku3!*n_\  
} Kj*m r%IaU  
4`mO+.za1  
template < typename T > Rlw9$/D!Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PO ko]@~!i  
  { a'[)9:  
  return OpClass::execute(lt(t)); X9'xn 0n;  
} s!h5hwBY  
1<uwU(  
} ; tE!'dpG5)  
0&`}EXe<f  
#t5juX9Ho9  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @;9()ad  
好啦,现在才真正完美了。 xbC~ C~#  
现在在picker里面就可以这么添加了: *1;23BiH-  
#J+\DhDEPO  
template < typename Right > uFe'$vI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /!b x`cKG  
  { [:i sZG*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R^9"N?Q7;`  
}  ,o&<WMD  
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。 ?"@ET9  
}%{=].)L  
(G5T%[/U  
vug-n 8  
~yN(-I1P  
十. bind ChIoR:y>  
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。 e<'U8|}hc{  
先来分析一下一段例子 yQS04Bl]  
=mJ F_Ri  
DS 1JF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #v qz{R~nM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uAb 03Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A;%kl`~iyz  
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。 oWcACs3fB  
我们来写个简单的。 yGV{^?yoP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X'2Gi  
对于函数对象类的版本: JfKg_&hM  
jI#z/a!j:  
template < typename Func > bD@@tGr;W  
struct functor_trait Orc>.~+f%A  
  { {@\/a  
typedef typename Func::result_type result_type; 7Jc<.Z"/Gd  
} ; W}k[slqZA  
对于无参数函数的版本: ~\bHfiIDy  
Fhi5LhWe+.  
template < typename Ret > ` Y\QUj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1OPfRDn.bk  
  { 8g5.7{ky  
typedef Ret result_type; !'PlDGD  
} ; QAXYrRu  
对于单参数函数的版本: 7+S44)w}~  
Lnx2xoNk  
template < typename Ret, typename V1 > 2^bgC~2C1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q+J0}y{#8)  
  { _U=S]2 Q W  
typedef Ret result_type; 'X ~Ab  
} ; 2e\Kw+(>{  
对于双参数函数的版本: 6+#,=!hF{  
c V(H<"I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u p~@?t2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jhcuK:`L  
  { h~.V[o7=  
typedef Ret result_type; #[(0tc/  
} ; #J3zTG(:@  
等等。。。 Ris-tdg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eb7UoZw  
Ds G !S*  
template < typename Func > G%`cJdM  
struct func_return V"U~Q=`K  
  { `NoCH[$!+  
template < typename T > I9:%@g]uYw  
  struct result_1 Z[bv0Pr  
  { ,m"l\jP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; " V/k<HRw  
} ; _6 /Qp`s  
R_~F6O^EO  
template < typename T1, typename T2 > [sptU3,2U  
  struct result_2 :`j"Sj !t3  
  { s3y}Yg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YL!oF^XO  
} ; *q[^Q'jnN  
} ; Y/!0Q6<[2Y  
'&{(:,!B  
 z8tt+AU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !?Tzk&'  
3_@G{O)e  
template < typename Func, typename aPicker > .1%i`+uZ  
class binder_1 TR_(_Yd?36  
  { R3cG<MjmK  
Func fn; 0Mq6yu^  
aPicker pk; hAYQ6g$A  
public : &,Uc>L%m  
RDJ82{  
template < typename T > np&HEh 6  
  struct result_1 5Wj5IS/  
  { }cyq'm i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @)06\ h  
} ; Q,O]x#  
<6gU2@1  
template < typename T1, typename T2 > M`q#,Y?3^I  
  struct result_2 J~:kuf21  
  { 2%*|fF}I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <,#rtVO$  
} ; 5@""_n&FV  
d?E4[7<t$1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EywZIw?mjX  
rHR5,N:  
template < typename T > N/`g?B[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l'P[5'.  
  { Y~<rQ  
  return fn(pk(t)); WJP`0f3  
} pvI&-D #}  
template < typename T1, typename T2 > '$lw[1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d9ZDpzx B  
  { 7=AO^:=bx  
  return fn(pk(t1, t2)); C[^a/P`i  
} ?T~3B]R  
} ; ((n5';|N  
 ; \Y-  
$K;_Wf  
一目了然不是么? x Xl$Mp7  
最后实现bind 1Q3%!~<\s  
Es_ SCWJ  
[UUM^!1  
template < typename Func, typename aPicker > >V3W>5X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6eVe}V4W  
  { r(748Qc4f?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,2Sv1v$  
} O7E;W| ]  
(%=lq#,   
2个以上参数的bind可以同理实现。 b'i%B9yU:%  
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。 G>9'5Lt  
u~j'NOv  
十一. phoenix FC|y'j 0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !NQf< ch  
GIJV;7~  
for_each(v.begin(), v.end(), C%qtCk_cN  
( ~0:$G?fz  
do_ WllCcD1  
[ Zm?G'06  
  cout << _1 <<   " , " JT}dor  
] OqUE4. vIP  
.while_( -- _1), GhaAvyN  
cout << var( " \n " ) ~W5>;6f\  
) m|g$'vjk  
); % DHP  
$Ykp8u,(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: uugzIV)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Xb8:*Y1'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 = D;UMSf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]*t*/j;N  
c'm-XL_La  
cJ1{2R  
template < typename Cond, typename Actor > :zS>^RE  
class do_while ~j\;e  
  { K[Ws/yc^a  
Cond cd; oc,U4+T  
Actor act; (W{rv6cq  
public : j8F~j?%!  
template < typename T > u/K)y:ZZ  
  struct result_1 BBZ)H6TzL  
  { cviN$oL  
  typedef int result_type; 'R-JQ E-]  
} ; #m[w=Pu}  
?Ix'2v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (>kBmK1Aj  
'3Y0D1`v  
template < typename T > \^^hG5f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4%Z\G@0<'  
  { P,+ 0   
  do 2t~7eI%d  
    { ()rx>?x5  
  act(t); J_)z:`[yE  
  } ! S$oaCxM  
  while (cd(t)); Ve')LY<  
  return   0 ; z;Gbqr?{{  
} 7m@^=w  
} ; Z"PDOwj5  
|M0,%~Kt  
h)aWerzL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D[FfJcV'$  
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。 A,A-5l<h]?  
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。 EIVQu~,H  
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。 Q?I"J$]&L  
下面就是产生这个functor的类: ADJ5ZD<Q  
dk, I?c &  
:9O0?6:B|  
template < typename Actor > Y+Q,4s  
class do_while_actor ~,3v<A[5Vi  
  { a#~Z5>{  
Actor act; y("0Xve  
public : \?Oly171  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'KIi!pA.  
,nuDoc  
template < typename Cond > .\hib. n3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; { <ao4w6B  
} ; D aqy+:  
f T+n-B  
Wy0a2Ve  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1V?Sj  
最后,是那个do_ 6DiA2'{f  
D2wgSrY  
`'tw5}  
class do_while_invoker He$mu=$q{  
  { hU)f(L  
public : l$bmO{8uG  
template < typename Actor > NiQc2\4%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e&]`X HC9  
  { W:N"O\`{m  
  return do_while_actor < Actor > (act); lCs8`bYU  
} ."#jN><t  
} do_; h0EGhJs  
m6ZbYF-7W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZJJl944  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7 +W?Qo  
最后来说说怎么处理break和continue 9@&Z`b_  
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。 1Qc(<gM  
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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