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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \Vme\Ke*v)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ymm]+v5S.]  
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,  0J+WCm`  
CcUF)$kz  
8gavcsVE[  
GTLS0l)  
  class filler ^`!+7!  
  { XncX2E4E  
public : +.~K=.O)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,f^fr&6jb  
} ; S*<Jy(:n  
 +rv##Z  
z]9t 5I  
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: <P#BQt f  
ry|a_3X(I  
t*= nI $  
-F?97&G$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4^r6RS@z  
R[zN?  
sl-wNIQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OH06{I>;  
x'0_lf</ #  
'dWUE-  
}Hb0@ b_  
二. 战前分析 HWV A5E[`Y  
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_)#  
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 w)ki<Dudg  
LilK6K  
d:hnb)I$*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MB;rxUbhe3  
  /* --------------------------------------------- */ y7/4u-_c  
vector < int *> vp( 10 ); dDA8IW![S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2->Lz  
/* --------------------------------------------- */ a+HK fK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]A}ZaXd  
/* --------------------------------------------- */ >>$L vQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S!PG7hK2  
  /* --------------------------------------------- */ Ye]K 74M.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L*4"D4V  
/* --------------------------------------------- */ 1qR$ Yr\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Qw5-/p=t  
\FfqIc9;  
]*P9=!x|M  
OCu_v%G 0  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5/Qu5/  
1._1, _2是什么? 8?8V;   
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。 0rL.~2)V  
2._1 = 1是在做什么? Zj -#"Gm  
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。 <pV8 +V)  
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。 )PvnB=wy  
D7nK"]HG;l  
C-A? mIC  
三. 动工 +%j27~ R>D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /RJ]MQ\*O  
g^H,EaPl  
v {r%/*  
@gb W:  
template < typename T > d)V8FX,t  
class assignment 4v/MZ:%C`  
  { D'u7"^=  
T value; ~C^:SND7  
public : vu@.;-2E%  
assignment( const T & v) : value(v) {} f6K.F  
template < typename T2 > UFT JobU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [/q Bvuun  
} ; xi{ r-D8Z  
;8XRs?xyd  
nK03xYA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {e|.AD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $%cHplQz5  
aL[6}U0(}  
?Xvy0/s5  
9vyf9QE;  
  class holder LA_{[VWYp>  
  { q\?p' i  
public : xE;O =mI  
template < typename T > j24 3oD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OFtf)cGE  
  { U!-Nx9  
  return assignment < T > (t); 7^#f)Vp  
} Z5(9=8hB/  
} ; tnnGM,"ol  
;6``t+]q   
l+ >eb  
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: 11"r FZ  
@I-gs(  
  static holder _1; So!=uYX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5C1EdQ4S0  
%gO/mj3*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0D2I)E72o  
而不用手动写一个函数对象。 cQhr{W,Un  
G`n $A/9Q  
MuOKauYa  
HdxP:s.T  
四. 问题分析 9}9VZ r?  
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。 1}a4AGAp  
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。 jG7PT66>;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1b1Ab zN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f/O6~I&g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rWL;pM<  
o5a=>|?p>  
五. 问题1:一致性 <7Pp98si,u  
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?| ~>(~2083*;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )pHlWi|h  
V2}\]x'1  
struct holder j~{cT/5Y_  
  { w1"+HJd  
  // 1V1I[CxlX  
  template < typename T > IyHbl_ P ^  
T &   operator ()( const T & r) const '+_>PBOc  
  { 4{kH;~ z$  
  return (T & )r; )  FR7t  
} uRko[W(  
} ; PX|@D_%Y=  
?yS1|CF%&y  
这样的话assignment也必须相应改动: wUCxa>h'  
klJ21j0Bb2  
template < typename Left, typename Right > HCN/|z1Xq  
class assignment ffmtTJFC5  
  { * HKu%g  
Left l; =p'+kS+  
Right r; vO1; ;  
public : FoK2h!_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WChP,hw  
template < typename T2 > 4`#Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7v%c.  
} ; *[]E 5U  
DD$> 3`  
同时,holder的operator=也需要改动: OtqFI!ns  
Y'|,vG  
template < typename T > EB*sd S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f zo'9  
  {  JaY"Wfc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *(Dmd$|0|  
} .}!.4J%q2  
/J#(8p  
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。 #; ?3k uq(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Lg7A[\c ~  
b4_0XmL  
return l(rhs) = r; U0_^6zd_  
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 39q%j$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z l r !   
tON>wmN  
template < typename Tp > X@`a_XAfd  
class constant_t H\S)a FY[  
  { LQR2T5S/Q,  
  const Tp t; 5X!-Hj  
public : uatUo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZUQ _u  
template < typename T > C[^V\?3ly:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h+g\tYWGP  
  { *V6| FU  
  return t; EG>?>K_D  
} ?mg@zq8  
} ; f4f2xe7\Q  
G>V6{g2Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {.:$F3T  
下面就可以修改holder的operator=了 /d3Jd .l!  
aas.-N T  
template < typename T > .Fn|Okn^gr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KMRPleF  
  { y"q aa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ha@; Sz<R  
} @gI1:-chB  
`$T$483/  
同时也要修改assignment的operator() PE%$g\#?  
V"4Z9Qg}  
template < typename T2 > Vx_33";S\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,S-h~x  
现在代码看起来就很一致了。 @RoZd?  
&N7ji  
六. 问题2:链式操作 X$Vi=fvt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I_J&>}V'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ote,`h  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (GSP3KKo*G  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 UD.b b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jxe+LG  
iEvQ4S6tD  
template < typename T > 1-_r\sb  
struct result_1 eM5?fE&!&  
  { sl]< A[jR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cSb;a\el$  
} ; )% 7P?^>  
"%-Vrb=:Y  
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: 6CY&pbR  
`S {&gl  
template < typename T > `R[Hxi  
struct   ref x e`^)2z  
  { ?E([Nc0T  
typedef T & reference; >@YefNX6  
} ; _;1{feR_  
template < typename T > ZwmucY%3  
struct   ref < T &> <S@jf4  
  { K;?D^n.  
typedef T & reference; .Bm%  
} ; m@4Dz|  
";K w?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DP ? d C`  
$83B10OQ&L  
template < typename T > !J`lA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3A7774n=P  
  { OK [J h  
  return l(t) = r(t); I.<c{4K5  
} 2xI|G 3U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 XjX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )kD/ 8  
CKsVs.:u  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Wl j&_~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _P;D.>?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (`P\nnb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n>M`wF>  
最后的布局是: ~ Z\:Nx  
                Add 4QL>LK  
              /   \ {0zn~+  
            Divide   5 8t-GsjHb  
            /   \ FKa";f"  
          _1     3 ;a:H-iC  
似乎一切都解决了?不。 H];B?G';C  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 FfoOJzf~o  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 jwZ,_CK  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Zi!Ta"}8  
Gz[yD ~6a  
template < typename Right > %oZ:Awx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NTg@UT <  
Right & rt) const n<I{x^!  
  { [M?2axOC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j)A#}4jd  
} }lJ;|kx$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }cKB)N BJb  
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。 m>>.N?  
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。 K5""%O+  
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。 k+3qX'fd  
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。 O7K.\  
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? 1yy?1&88S  
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: {$*N1$(%  
uV/5f#)  
template < class Action > x(_[D08/TT  
class picker : public Action / HTY>b  
  { :+rGBkw1m  
public : x%{]'z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nwRltK  
  // all the operator overloaded  6@S6E(^  
} ; MK$u }G  
IK~&`n](>  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 U|(+-R8Z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .])prp8  
cr7MvXF-  
template < typename Right > U84W(X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1<@SMcj>  
  { I.2J-pu}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  C0rf  
} AOf4y&B>q  
Y.tx$%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $o^Z$VmL  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 L * n K> +  
[}RoZB&I  
template < typename T >   struct picker_maker `?Rq44=  
  { vqf$("  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 92+8zX  
} ; taQE r 2Zy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > " qI99e  
  { wb-yAQ8  
typedef picker < T > result; pl[J!d.c  
} ; ]BQYVx/  
&4#Zi.]  
下面总的结构就有了: sE1cvAw9l  
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。 C*9X;+S0J  
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。 6Rd4waj_,U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 azcPeAe  
至此链式操作完美实现。 5~Y`ikwxL  
3>,}N9P-v  
 ao(T81  
七. 问题3 +SJ.BmT  
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。 ~5 ^Jv m  
*[Hrbln  
template < typename T1, typename T2 > s6H'}[E<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fsx?(?tCMo  
  { BHXi g~d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <v"o+  
} L'e_?`!:  
B.z$0=b  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Bq0 \T 0,  
7  ,Rg~L  
template < typename T1, typename T2 > 9KSi-2?H  
struct result_2 PnsBDf%v  
  { V"FQVtTx7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V+d_1] l  
} ; ^0VL](bD>  
|<%!9Z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? YJi%vQ*]  
这个差事就留给了holder自己。 \P\Z<z7jy  
    0=d2_YzSf  
(8nv&|  
template < int Order > Tc2.ciU  
class holder; <LX\s*M)  
template <> Z`Yt~{,Q  
class holder < 1 > Iv`IJQH>  
  { Io6/Fv>!  
public : #6sz@XfV  
template < typename T > OvdT* g=8*  
  struct result_1 S0$^|/Sr  
  { Cu"Cpt[  
  typedef T & result; UA[`{rf  
} ; _Hb;)9y  
template < typename T1, typename T2 > jX53 owZ  
  struct result_2 |dRVSVN  
  { E-LkP;  
  typedef T1 & result; A~ya{^}  
} ; OLw]BJXYaE  
template < typename T > ul{x|R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _vQ52H,  
  { -@To<<`n  
  return (T & )r; Uqr>8|t?  
} R!nf^*~  
template < typename T1, typename T2 > A|A~$v("R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6r7>nU&d  
  { lFBdiIw  
  return (T1 & )r1; 'r;mm^cS?  
} 7Q 3!= b  
} ; _0/unJl`  
PK*Wu<<  
template <> lH-VqkR\  
class holder < 2 > s.3"2waZ=T  
  { Daf|.5>(@  
public : 0zt]DCdY  
template < typename T > ,GbmL8P7Y  
  struct result_1 'C+cQLig@  
  { r924!zdbR  
  typedef T & result; =C\Tl-$\f  
} ; .?>Cav9:  
template < typename T1, typename T2 > =bKDD <(  
  struct result_2 'K[ml ?_  
  { \ovs[&  
  typedef T2 & result; 3bEcKA_z(  
} ; nep#L>LP$x  
template < typename T > 5Rqdo\vE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bzN[*X|  
  { )|gw5N4;  
  return (T & )r; yR[6s#F/h  
} 0b&# w  
template < typename T1, typename T2 > Pwh}hG1s a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dwj?;  
  { ]ua3I}_B6v  
  return (T2 & )r2; ]HKt7 %,  
} RQ+,7Ir  
} ; 2D\ pt  
ZR>BK,  
Nc[@QC{  
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> >。 \S}/2]* 1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '|}A /`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #~0Nk6*u  
*P mZqe  
return l(i, j) = r(i, j); p1N}2]e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =NB[jQ :(  
-jH|L{Iyq}  
  return ( int & )i; $b8[/],  
  return ( int & )j; y6(PG:L  
最后执行i = j; :e<jD_.X  
可见,参数被正确的选择了。 NAYLlW}A  
3(YvqPp&  
"t|)Kl  
^WA7X9ed  
@]uqC~a^  
八. 中期总结 \w9}O2lL  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Q%e<0t7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tE*BZXBlm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ax@H^Gj@2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VcjbRpTy&  
!'f7;%7s  
5es t  
.?}M(mL  
s$Vl">9#  
y-<.l=6A  
九. 简化 {Jn0G;  
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。 4o>y9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bY_'B5$.^2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _p$/.~Xo9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wAh]C;+{  
  +-*/&|^等 }[+uHR6L  
2. 返回引用。 {f06Ki  
  =,各种复合赋值等 <2U#U;  
3. 返回固定类型。 Xv1vq -cM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p fc6;K:d  
4. 原样返回。 <kB:`&X<\  
  operator, vQWmHv\P  
5. 返回解引用的类型。 H'A N osv  
  operator*(单目) Emlj,c<?j  
6. 返回地址。 Ak[X`e T  
  operator&(单目) }*fBHzNN  
7. 下表访问返回类型。 sn"((BsO<  
  operator[] +p 6Ty2rz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^O|fw?,  
  operator<<和operator>> 9r%fBiSk  
9 qx4F<   
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。 MA .;=T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :7e*- '  
U[C>Aoze  
template < typename Left > ?(ORk|)kU  
struct value_return qu B[S)2}  
  { U]hqRL  
template < typename T > IQ&PPC  
  struct result_1 T//xxH]w-  
  { A6(Do]M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @O"7@%nu  
} ; >u=  
u(vZOf]jL  
template < typename T1, typename T2 > h'y"`k -  
  struct result_2 i6Z7O )V  
  { h<9vm[.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [?K>s>it  
} ; ^0]0ss;##R  
} ; )KZMRAT-  
!*]i3 ,{7v  
t6Iy5)=zY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~  QRjl  
\,S |>CPQ  
下面我们来剥离functor中的operator() -A#p22D,5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h@RpS8!Bi  
@i ~A7L0/  
return l(t) op r(t) ^E}?YgNp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v3"6'.f;bY  
return op l(t) bi8_5I[  
return op l(t1, t2) SkuR~!  
return l(t) op 4t*%(  
return l(t1, t2) op LR=Ji7  
return l(t)[r(t)]  Bx45yaT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  X}(s(6  
X>I3N?5  
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: WK|5:V8E  
单目: return f(l(t), r(t)); TcZ.5Oe6h#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n/ KO{:  
双目: return f(l(t)); |d0ZB_ci  
return f(l(t1, t2)); Y` }X5(A@  
下面就是f的实现,以operator/为例 EE 9w^.3a  
1ksFxpE  
struct meta_divide S]3CRJU3`  
  { )j;^3LiV3  
template < typename T1, typename T2 > C1 ^%!)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q>_<\|?%x  
  { dWz?`B{'  
  return t1 / t2; @gN"Q\;F  
} s)Y1%#  
} ; .wNXvnWr  
q|*^{(tWs  
这个工作可以让宏来做: :#:|:q.]  
A8f.h5~9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A}ZZQ  
template < typename T1, typename T2 > \ 6Vnq|;W3Zv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @43psq1  
以后可以直接用 aL1%BGlmZ<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xMr,\r'+  
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 }Xj25` x  
(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。。。) 0+SDFh  
hywcj\[  
}AS?q?4?  
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 s4bV0k  
M50I.Rd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d,GOP_N8I  
class unary_op : public Rettype VcKB:(:[  
  { [wQ48\^  
    Left l; Ki><~!L  
public : ;<Q%d~$xy}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^/BGOBK  
(;#c[eKy  
template < typename T > H,}&=SCk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '3S~QN  
      { zT>!xGTu7~  
      return FuncType::execute(l(t)); l.@1]4.  
    } `XxnQng  
Y,s EM%  
    template < typename T1, typename T2 > 0O"W0s"T#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DFMpU.BN W  
      { gGM fy]]R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :|;@FkQ  
    } u1/ >)_U  
} ; nJe}U#  
u%C oo  
l@);U%\pS  
同样还可以申明一个binary_op _v&fIo  
! JA;0[;l=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m?kiGC&m  
class binary_op : public Rettype 'dwW~4|B  
  { Na91K4r#  
    Left l; X%b1KG|#(  
Right r; Z1 Nep !  
public : 6 \8d6x>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ) lUS'I  
aDdxR:  
template < typename T > '?C6P5fm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6nTM~]5.  
      { f30J8n"k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9w-\K]  
    } g,d_  
`/sNX<mp  
    template < typename T1, typename T2 > "'CvB0>   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [oh06_rB  
      { ?W'z5'|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Um+_ S@h  
    } 9[qOfIny  
} ; |O(>{GH  
akvi^]x  
HTh? &u\QG  
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 mn@1&#c4y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 | In{5E k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DvH-M3  
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。 "VZ1LVI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JX0M3|I=  
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。。。 XO]^+'U}p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R&cT Md  
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) l>\EkUT  
下面是修改过的unary_op 5t:Zp\$+`  
xJ3C^b%H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @JGmOwZ  
class unary_op Ql{#dcRx  
  { WX4sTxJK  
Left l; ?"@Fq2xgB4  
  +iC:/CJL  
public : ob>)F^.iS  
m%L!eR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \9[vi +T  
L62'Amml  
template < typename T > ]1++$Ej  
  struct result_1 h@`Rk   
  { VgbNZ{qk@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pk;w.)kT  
} ; {($bz T7c  
n~629&  
template < typename T1, typename T2 > F?6kkLS/  
  struct result_2 D|OGlP  
  { -H%v6E%yh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ii+3yE@c  
} ; *}vvS^c0  
P8m0]T.&x  
template < typename T1, typename T2 > ; $rQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N1'"7eg/  
  { i~Tt\UA>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0$|VkMq(  
} lfAy$qP"}  
2E40&  
template < typename T > c';~bYZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ bnu DS  
  { <PSz`)SN  
  return OpClass::execute(lt(t)); "]"0d[d  
} IBNg2Y  
Q+1ot,R  
} ; \hX,z =  
9i\}^ s2  
=OK#5r[UV  
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 w9Yx2  
好啦,现在才真正完美了。 q]{gAGe~  
现在在picker里面就可以这么添加了: o'lG9ePM|  
0'd@8]|H  
template < typename Right > l-w4E"n3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A'w+Lc.2  
  { %uo8z~+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hp)>Nzdx  
} 6 :4GI  
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。 wwl,F=| Y  
%ZoJu  
=\]gL%N-|  
U)kyq  
])?dqgwa  
十. bind a >fA-@  
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。 Z kw-a  
先来分析一下一段例子 W_XFTqp^  
;,-)Z|W  
#w L(<nE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ai?uJ}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W\[E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XF: wsC  
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。 :fmV||Q  
我们来写个简单的。 Wqv7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DSs/D1mj&  
对于函数对象类的版本: >*!T`P}p  
sA6HkB.  
template < typename Func > q2 7Ac; y  
struct functor_trait iY>x x~V  
  { ]yKwH 9sl  
typedef typename Func::result_type result_type; Y#lAG@$  
} ; 05ZYOs}  
对于无参数函数的版本: HV!P]82Pa  
KdR\a&[MA  
template < typename Ret > tgBA(2/Co  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,;6%s>Cvd(  
  { m:Rx<E E  
typedef Ret result_type; @d Qr^'h  
} ; ^I/(9KP#  
对于单参数函数的版本: x/1FQ>n:9  
pjO  
template < typename Ret, typename V1 > K/(LF}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9I 6^-m@:  
  { Mxz X@GBX  
typedef Ret result_type; Z2{$FN  
} ; `*CoVx~fk  
对于双参数函数的版本: (a!E3y5,  
JK)|a@BtOT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -T+yS BO_3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kk126?V]_  
  { BfCib]V9C  
typedef Ret result_type; |\B\IPs{%'  
} ; 7# 'j>]  
等等。。。 3znhpHO)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WL% T nux  
VII`qbxT  
template < typename Func > >`3 0 ib  
struct func_return >ptI!\i}  
  { W(ZEqH2  
template < typename T > mp3Dc  
  struct result_1 9F,XjPK=  
  { @W+8z#xr'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q&ed4{H<  
} ; hW,GsJ,  
dFeGibI{  
template < typename T1, typename T2 > /XRgsF  
  struct result_2 >&<D.lx  
  { 0wBr_b!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kc9)Lzu+  
} ; L%9yFg%u  
} ; 5NSXSR9c  
-NG9?sI\U  
$o\U q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]H:K$nmX  
'iYaA-9j  
template < typename Func, typename aPicker > ^1}ffE(3>  
class binder_1 *|+ ~V/#  
  { bVRxGn @l  
Func fn; /9y'UKl7[  
aPicker pk; f2|On6/  
public : # 9f 4{=\  
$AFiPH9  
template < typename T > h^9Ne/s~  
  struct result_1 mR{%f?B  
  { B7ys`eiB5C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p|Fhh\,*`X  
} ; Us9$,(3  
XeBSHvO_  
template < typename T1, typename T2 > Qzk/oH s  
  struct result_2 K3UG6S\B  
  { qj|B #dU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7L:R&W6  
} ; [/t/694  
P3XP=G`E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5Q72.4HH  
q14A 'XW  
template < typename T > dR /UXzrc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e$(i!G)  
  { eEe8T=mD  
  return fn(pk(t)); <Q-ufF85)  
} '*p-`  
template < typename T1, typename T2 > $t </{]iX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zck |jhJ6  
  { W%Zyt:H`  
  return fn(pk(t1, t2)); Y=rW.yK8  
} CM's6qhQnn  
} ; "Lpt@g[HF  
k0D&F;a%  
 Ez1*}  
一目了然不是么? &FvNz  
最后实现bind #WpO9[b>  
VZlvmN  
:* /``  
template < typename Func, typename aPicker > :U[_V4? 7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U ._1'pW  
  { 6nSk,yE'hE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 01q7n`o#zf  
} J2[QHr&tn  
|)JoxqR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $ .Z2Rdlv(  
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。  FZ2-e  
Tx_(^K  
十一. phoenix GRV9s9^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S@"=,Xj M  
ez5`B$$  
for_each(v.begin(), v.end(), +m7 x>ie)  
( rqh,BkQ0t  
do_ OB^2NL~Q~  
[ @ Q1jH~t  
  cout << _1 <<   " , " H62*8y8  
] x)yf!Dv5$  
.while_( -- _1), mVL,J=2  
cout << var( " \n " ) q(p0#Mk,E  
) 7ER 2 h*  
); V= *J9~K  
S&uL9)Glb  
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: TgB;R5  
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 835Upj>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8k`zMT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +l/j6)O`(m  
?-84_i  
g^4FzJ  
template < typename Cond, typename Actor > 9f6TFdUi"y  
class do_while omA*XXUx=8  
  { 2M#CJ&  
Cond cd; @YB\ PVhW  
Actor act; .- Lqo=o\  
public : udZ: OU<  
template < typename T > 1;gSf.naG  
  struct result_1 =GVhAzD3  
  { _Lb& 2 PAG  
  typedef int result_type; >C}RZdO~  
} ; kZ.3\  
XfrnM^oty  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g&vEc1LNo  
QMxz@HGa|  
template < typename T > 9h(hx 7]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |)-:w?  
  { ZtLn*M  
  do /_a *C.a6  
    { <"+C<[n.  
  act(t); V$%K=[  
  } ui{_w @o  
  while (cd(t)); /nP=E  
  return   0 ; g\)z!DQ]  
} a !K;8#xc  
} ; tp^'W7E  
!~l%6Z5  
R*0F)M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cj<@~[uw  
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。 9.=#4OH/  
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。 G]1pGA;  
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。 yMkd|1  
下面就是产生这个functor的类: urB3  
k>CtWV5B  
+3>4 ?,^g  
template < typename Actor > %4Zy1{yKs_  
class do_while_actor OJ 5 !+#>  
  { B^?XE(.  
Actor act; @GtZK  
public : fLoVcl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;alFK*K6  
!?*!"S-Sl  
template < typename Cond > 3@?YTez#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B-|Zo_7  
} ; U9 *2< c  
BD-=y  
" G6j UTt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }2,#[m M  
最后,是那个do_ 3raA^d3!?  
=3C)sz}  
NF!1)  
class do_while_invoker UJ$:5*S=u  
  { r_E)HL/A  
public : n;`L5  
template < typename Actor > u(Sz$eV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )>5k'1  
  { A_~5|  
  return do_while_actor < Actor > (act); CHit  
} l|em E ^  
} do_; )6 <byO  
/$,=>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iBC>w+t14  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m@u`$rOh  
最后来说说怎么处理break和continue oD@jtd>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。 C}'="g^=sl  
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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