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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  O+j:L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zx 1z hc  
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, L|w-s4L  
_AbEQ\P{  
! fc)  
dhkpkt<G8  
  class filler 4] 1a^@?  
  { 2GzpWV(  
public : IBh~(6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R!G7;m'N1  
} ; Y sV  
D.`\ ^a  
1?\Y,+  
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: ]L^M7SKE6  
w%n]~w=8  
D0i30p`  
+Bfi/>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N@)~j+Pz  
NM.B=<Aw*  
`1]9(xwhQ0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f tDV3If  
q:^Cw8  
>IjLFM+U  
Ghc0{M<  
二. 战前分析 q04Dj-2<  
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。 |9eY R  
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 2A+,. S_!x  
,eCXT=6  
@D=`iG%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K6 7? d  
  /* --------------------------------------------- */ "mK (?U!A  
vector < int *> vp( 10 ); au* jMcq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7!;/w;C  
/* --------------------------------------------- */ Beg5[4@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d2sq]Q  
/* --------------------------------------------- */ ^mQfXfuL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y@_?3m7B=  
  /* --------------------------------------------- */ It-*CD9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LP /4e`  
/* --------------------------------------------- */ NhX.yLb$   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k^jCB>b  
EQC  
f*Js= hvO  
[hbp#I~*[  
看了之后,我们可以思考一些问题: #57z-x[1  
1._1, _2是什么? D[M?27  
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。 Iq \oB  
2._1 = 1是在做什么? G|_aU8b|t  
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。 G.TX1  
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。 926oM77  
g<%-n,  
&y\2:IyA  
三. 动工 |"v{RC0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :`1g{8.+  
&S]v+wF  
:X*LlN  
MGDv4cFE.  
template < typename T > /GGu` f  
class assignment TVwYFX  
  { vy2aNUmt  
T value; ZQA C &:  
public : V.:A'!$#  
assignment( const T & v) : value(v) {} Dj"=kL0  
template < typename T2 > ,$$$_+m\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wkA!Jv%  
} ; l&xD3u^G  
I3Xh[% -!  
%nF\tVP3]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XtdLKYET  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S]O Hv6  
W[<":NX2  
Ct+%  
o1+]6s+j}  
  class holder ZH_4'm!^g|  
  { :exuTn  
public : ',Pk>f]AB-  
template < typename T > mXj Ljgc}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5N<v'6&=  
  { q.{/{9  
  return assignment < T > (t); 'fFdqsXr  
} +Q0-jS#d  
} ; 4{t$M}?N  
2tm-:CPG  
~la04wR28  
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: >Fk `h=Wd  
QC,(rB  
  static holder _1; KdsvZim0>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :9#{p^:o  
l?_!eA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /+O8A}  
而不用手动写一个函数对象。 15DK \_;  
1R9? [RE  
w{x(YVS H  
Nj&%xe>].  
四. 问题分析 ^|(4j_.(e  
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。 pY#EXZ#   
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。 ;XQ lj?:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X>8?p'*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q9tE^d+%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qFbUM;  
;o459L>sW  
五. 问题1:一致性 w1(06A}/  
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?| i9U_r._qj;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G<6grd5PP  
LlY*r+Cgl1  
struct holder }(EOQ2TI  
  { z}2e;d 7  
  // WTs[Sud/  
  template < typename T > G11.6]?Gg  
T &   operator ()( const T & r) const \&)W#8V  
  { #gJ~ {tA:  
  return (T & )r; 8Flf,"a   
} l5]oS? >y  
} ; v/.h%6n?  
u;qMo`-  
这样的话assignment也必须相应改动: U*"cf>dB(  
vD9D:vK  
template < typename Left, typename Right > 05I39/T%  
class assignment 2BA9T nxC  
  { - :z5m+  
Left l; aW-o=l@;  
Right r; G5y  
public : <`UG#6z8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C_ZD<UPA\  
template < typename T2 > H-KwkH`L4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,Ysl$^\  
} ; ,T*_mDVY  
L^{;jgd&T9  
同时,holder的operator=也需要改动: $_zkq@  
mKQST ]5  
template < typename T > fB,1s}3Hn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :_,]?n  
  { "u8o?8+q~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i)PV{3v$J  
} EZumJ."  
;=\5$J9  
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。 b_gN?F7_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uPC qO+f  
>VUQTg  
return l(rhs) = r; nk|N.%E  
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。 &z X 3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OK?3,<x  
J$9xC{L4  
template < typename Tp > AKC foJ  
class constant_t xZ=FH>Y6'  
  { 8w8I:*  
  const Tp t; Fxth> O`$  
public : 6`baQ!xc.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y!1^@;)^  
template < typename T > cm 9oG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VIYksv   
  { 0"qim0%|DF  
  return t; /\a]S:V-j  
} !:O/|.+Vmf  
} ; ml33qXW:  
y(3c{y@~X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :&0yf;>v  
下面就可以修改holder的operator=了 :{i$2\DH6  
eMl]td rI  
template < typename T > ^c0$pqZ}r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L+~YCat|$U  
  { JQ/t, v$G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [[0bhmG)  
} ZG/8Ds  
Ei9_h  
同时也要修改assignment的operator() i B!hEbz  
QTjftcu  
template < typename T2 > vMZ7uO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L_lDFF  
现在代码看起来就很一致了。 NBqV0>vR  
V)1:LLRW  
六. 问题2:链式操作 yg+IkQDf4U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {~p7*j^0  
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。 *)`kx   
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。 :m++ iR  
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。 !(]dz~sM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g#'fd/?Q  
|j~EV~A J  
template < typename T > XHZ: mLf  
struct result_1 YD='M.n\  
  { Vy% :\p+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wsJ%* eYf  
} ; U!\2K~  
l4mUx`!  
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: b%[ nB  
EAD0<I<>  
template < typename T > u3*NO )O  
struct   ref ;N$0)2w  
  { u JQaHL!  
typedef T & reference; Y1fy2\<'  
} ; @ k+%y'Y?  
template < typename T > (3N"oE.b]  
struct   ref < T &> .A*VLF*m  
  { ia^%Wg7  
typedef T & reference; Q$fRi[/L  
} ; P!FEh'.  
 z _O,Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ev+HWx~Y  
p]h*6nH>~  
template < typename T > i+)}aA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9QH9gdiw  
  { +dCDM1{_a  
  return l(t) = r(t); (aJP: ^  
} :>P4L,Da]  
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。 8Q^6ibE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +^4BO`   
dSe8vA!)  
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 r:c@17  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SLdN.4idK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Hbjb7Y?[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h6\3vfj^f  
最后的布局是: C(V[wvL  
                Add ~[| V3h4v  
              /   \ Xq,UV  
            Divide   5 BKC7kDK3H  
            /   \ ceb s.sF:  
          _1     3 MegE--h  
似乎一切都解决了?不。 =f4[=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。 \LdmGv@ &  
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。 wC(vr.,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<$b  
la\zaKC;>  
template < typename Right > $hjP}- oUX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r zMFof  
Right & rt) const 29Gwv  
  { ~!]&>n;=G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0%xR<<gir  
} sK`~Csb iB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n#+%!HTh  
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。 %RQC9!  
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。 x">W u2  
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。 eVw\v#gd  
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。 [j)\v^m  
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? ]#Vo}CVP  
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: bBUbw*DF)  
lAdDu  
template < class Action > 1R=)17'O  
class picker : public Action U1,~bO9  
  { hrs#ZZ:E  
public : &1z)fD2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M}Nb|V09  
  // all the operator overloaded $!YKZ0)B'0  
} ; OUEI~b1  
E?30J3S  
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。 E rop9T1  
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: @br@[RpB  
1t/dxB;  
template < typename Right > b8J @K"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  Y{B9`Z  
  { B{7Kzwh;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1)TK01R8  
} x9&-(kBU  
8tb6 gZz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M{`/f@z(  
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。 V bg10pV0  
([:]T$0 #  
template < typename T >   struct picker_maker t"<s}~  
  { /> ^@ O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k? 3S  
} ; ;i<$7MR.e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 51I|0 ly  
  { ;mDM5.iF  
typedef picker < T > result; 01U *_\  
} ; bTZ>@~$  
&|v{#,ymeb  
下面总的结构就有了: h ?uqLsRl  
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。 06 QU  
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。 Ho 3dsh)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 duX0Mc. 0P  
至此链式操作完美实现。 FH)t:!#  
F-_%>KJS  
;wJ~haC  
七. 问题3 kf<c, 3A  
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。 CY34X2F  
<,\ `Psa)N  
template < typename T1, typename T2 > &^ V~cJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _i5mC,OffN  
  { NF6X- ,c d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yJ%t^ X_  
} _p\629`  
&!ED# gs  
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: p6`Pp"J_tr  
z< z*Wz  
template < typename T1, typename T2 > Ls&+XlrX8  
struct result_2 JkZ50L  
  { x&'o ]Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M'kVL0p?vN  
} ; R)ERx z#  
w{pUUo:<  
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? z"tjDP  
这个差事就留给了holder自己。 6yY.!HRkr  
    ~@{w\%(AK]  
i=YXKe6fD  
template < int Order > LH4>@YPGE#  
class holder; {@?G 9UypA  
template <> Ck: 9gn  
class holder < 1 > X*i/A<Y`=  
  { !)N|J$FU  
public : dd]?9  
template < typename T > O7%2v@j|8  
  struct result_1 !<&m]K  
  { *n8%F9F  
  typedef T & result; # kyl?E  
} ; d')-7C  
template < typename T1, typename T2 > gw"~RV0  
  struct result_2 o/C(4q6d  
  { wu A^'T  
  typedef T1 & result; P''X_1oMC  
} ; +noZ<KFW "  
template < typename T > g?B3!,!9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MU'@2c  
  { cB#nsu>  
  return (T & )r; @:Di`B_{  
} $(ewk):  
template < typename T1, typename T2 > syv$XeG=}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Br}h/!NU/  
  { \i!Son.<  
  return (T1 & )r1;  9:5:`' b  
} f;gZ|a  
} ; 'Gjq/L/x  
X APYpBgm  
template <> ~4\,&HH  
class holder < 2 > @9Q2$  
  { 'B_\TU0 O  
public : qos`!=g?  
template < typename T > 9IA$z\<<w  
  struct result_1 FXV`9uq}Z  
  { $J.T$0pFa  
  typedef T & result; nU(DYHc+l  
} ; I^D0<lHl~  
template < typename T1, typename T2 > Y>B P?l  
  struct result_2 m 41t(i  
  { 'Hw4j:pS  
  typedef T2 & result; nBN&.+3t  
} ; q@n^ZzTx  
template < typename T > AVG>_$<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `2 `fiKm  
  { JS2nXs1  
  return (T & )r; *XbI#L%>  
} EATu KLP\  
template < typename T1, typename T2 > 3$VxRz)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3LDsxE=N:q  
  { =p@8z /u  
  return (T2 & )r2; ;Wc4qJ.@  
} (vc|7DX M  
} ; HSN8O@dy  
8!mc@$Z  
>`'O7.R  
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> >。 e}0:"R%E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >xu [q\:"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O oSb>Y/4  
A5fwAB  
return l(i, j) = r(i, j); /qU>5;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k%P;w1  
cu&,J#r%  
  return ( int & )i; ]JE TeZ^/  
  return ( int & )j; Z{R[Wx  
最后执行i = j; kS :\Oz\  
可见,参数被正确的选择了。 %+-C3\'  
{f/]5x(_  
Jq ]:<TQ  
ZDx@^P y  
hXn3,3f3oZ  
八. 中期总结 YE}s  
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: 4=Gph  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w!SkWS b,~  
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&$$w!n0w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @ O>&5gB1u  
8' K0L(3[  
w,1Ii}d9  
}P9Ap3?  
1mH%H*#  
.>pgU{C`!  
九. 简化 uj|BQ`k  
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。 8FkFM^\1L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a%BeqSZh  
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: pV(lhDNoQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |J0Q,F]T  
  +-*/&|^等 k(%QIJH  
2. 返回引用。 G{9X)|d  
  =,各种复合赋值等 l4y{m#/  
3. 返回固定类型。 gRJfX %*F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |o<8}Nja6  
4. 原样返回。 tMp=-"  
  operator, %Sk@GNI_  
5. 返回解引用的类型。 v4Ga0]VN$8  
  operator*(单目) ILwn&[A0  
6. 返回地址。 otJ!UfpR8  
  operator&(单目) aj\nrD1  
7. 下表访问返回类型。 <3okiV=ox  
  operator[] ^pnG0(9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Avlz=k1*  
  operator<<和operator>> wnLi2k/Dt<  
m-/j1GZ*  
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。 :-`7Q\c}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r\`+R"  
Jb["4X;h  
template < typename Left > H ?M/mGP  
struct value_return o*g|m.SjL  
  { }!>=|1 fY  
template < typename T > 5S{7En~zUE  
  struct result_1 X"fh@.  
  { o>/O++7Ra  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c`*TPqw(B[  
} ; ]rN5Ao}2  
. lgPFr6X  
template < typename T1, typename T2 > *i{Y9f8  
  struct result_2 f.B>&%JRZ  
  { clw%B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A"5z6A4WB  
} ; 9@ 16w  
} ; 9Z5D\yv?H  
5kNzv~4B,;  
X^9d/}uTa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fq[;%cr4  
;a{:%t  
下面我们来剥离functor中的operator()  Ez~'^s@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: llV3ka^!  
Z?Hs@j  
return l(t) op r(t) <#GB[kQa  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gb=/#G0R  
return op l(t) 6[E|  
return op l(t1, t2) F0vM0 e-  
return l(t) op ?ULo&P[  
return l(t1, t2) op :!a 2]-D}  
return l(t)[r(t)] >>i@r@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A5'NGt  
R"MRnr_4K  
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: 3@Z#.FV~C[  
单目: return f(l(t), r(t)); r|e-<t4.9L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SUKxkc(  
双目: return f(l(t)); :'F}Dy  
return f(l(t1, t2)); 38DT2<qC  
下面就是f的实现,以operator/为例 cRd0S*QN2  
G$0c '9d*(  
struct meta_divide ,j:|w+l  
  { +ISz?~8  
template < typename T1, typename T2 > OA/WtQ5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |tR OL 9b  
  { v:Tzv^  
  return t1 / t2; r_e7a6  
} =0;}K@(J  
} ; 4'4\ ,o  
gBh;=vOD  
这个工作可以让宏来做: I+>%uShm  
AcI,N~~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VvFC -r,=G  
template < typename T1, typename T2 > \ ")O`mXg-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VhjM>(  
以后可以直接用 HHX-1+L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r:&` $8$  
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 :ISMPe3'  
(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。。。) r78TE@d  
P0H6 mn*  
b"!Q2S~  
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 "YdEE\  
8:BIbmtt5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?pgG,=?  
class unary_op : public Rettype w.,Q1\*rPp  
  { Le<w R  
    Left l; oAWzYu(v  
public : O=SkAsim  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZxV"(\$n  
.s+aZwTMT  
template < typename T > |#1(Z-}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / XnhmqWm%  
      { Y6,Rj:8  
      return FuncType::execute(l(t)); 1+-_s  
    } +xc'1id@[  
`wF8k{Pb  
    template < typename T1, typename T2 > WDFjp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FnJ?C&xK  
      { dq[Mj5eC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HV6f@  
    } *(PL _/:  
} ; &Ysosy*  
2z\zh[(w  
z'uK3ng\hH  
同样还可以申明一个binary_op HB Iip?  
l;y7]DO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z1^gDjkZ  
class binary_op : public Rettype btdb%Q*  
  { K\XH4kic  
    Left l; s w39\urf  
Right r; >``MR%E:<  
public : N3u((y/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >#,G}xf  
6#IU*  
template < typename T > /axIIfx-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ui(^k $  
      { 0b4R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CR6R?R3b  
    } ?wnzTbJN  
hXqD<?  
    template < typename T1, typename T2 > V& C/Z}\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u%~igt@x  
      { &\apwD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F(t=!k,4\  
    } ?c0xRO%y  
} ; _`64gS}^  
nLV9<M Zm  
y*D]Q`5cag  
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 Oft4- 4$E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sP^R/z|Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [s&$l G!  
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。 V+I|1{@i0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t |~YEQ  
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。。。 Gs3LB/8?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #v<QbA  
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) MwmUgN"g  
下面是修改过的unary_op &QhX1dT+  
Qg6 W5Hc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a33TPoj  
class unary_op Duc#$YfGm  
  { w`q%#q Rk  
Left l; dnj}AVfQx  
  F<!)4>2@  
public : /4xki_}  
X/N0LU(q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zh_|m#)  
;|UF)QGa2  
template < typename T > Y(44pA&oN  
  struct result_1 x' .:&z  
  { >@"Oe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ss5 m/i7  
} ; da (km+  
?JL:CBvCp  
template < typename T1, typename T2 > C -iK$/U  
  struct result_2 yRo- EP  
  { :O(^w}sle  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jg?x&'u\)  
} ; {J^lX/D  
d6W SL;$  
template < typename T1, typename T2 > c+2FC@q{l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b$Vz2Fzx  
  { :]J Ye*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?(R]9.5S  
} G#MdfKH  
gdkwWoN .  
template < typename T > Unsogd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Pg@M  
  { {#)0EzV6  
  return OpClass::execute(lt(t)); -YsLd 9^4  
} Nj?/J47?,  
qu|B4?Y/CR  
} ; .|/~op4;  
"_`F\DGAZu  
S{Er?0wm.R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug y~75r\"R  
好啦,现在才真正完美了。 ^$ t7+g  
现在在picker里面就可以这么添加了: s+Q~~]HJM  
>Jp:O 7  
template < typename Right > r3>i+i42  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8jyG" %WO  
  { Sv  &[f}S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J9=m]R8T  
} p1vp 8p  
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。 bR V+>;L0@  
@'|)~,"bx  
z Toq^T  
l&[;rh  
C*`mM'#  
十. bind 0Q^Ikiv   
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。 CxfRV L`7  
先来分析一下一段例子 A\#iXOd  
Aj0Tfdxy  
2 aL)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mQY_`&Jq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A,`8#-AX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VqS#waNrx  
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。 kcQ'$<Mz<  
我们来写个简单的。 FXs*vg`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4n4?4BEn  
对于函数对象类的版本: HQB(*  
8H_l:Z[:i  
template < typename Func > D_x +:1(  
struct functor_trait 4T=u`3pD7l  
  { kV3 8`s>+  
typedef typename Func::result_type result_type; ~j<+k4I~  
} ; i@4~.iZ8  
对于无参数函数的版本: ?2oHZ%G  
E <c9#I=  
template < typename Ret > k2AJXw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e/^=U7:io  
  { #es9d3 ~\  
typedef Ret result_type; SXy=<%ed  
} ; v.]Q$q^  
对于单参数函数的版本: l \sU  
C[%OkPR,H  
template < typename Ret, typename V1 > V<j.xd7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #H0dZ.$b0  
  { u{*SX k  
typedef Ret result_type; R~ZFy0  
} ; mL4]l(U  
对于双参数函数的版本: J2^'Xj_V  
_N@ro  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2"B_At  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n+PzA[  
  { 0D&t!$Ibf  
typedef Ret result_type; SGe^ogO"v  
} ; 3Oi nK['  
等等。。。 ?|39u{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3:C oZ  
d.P\fPSD  
template < typename Func > u07pq4Ly  
struct func_return zA1lca0HK  
  { -*XCxU'  
template < typename T > nI*v820,  
  struct result_1 rW0FA  
  { 'UYR5Y>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qu-/"w<3$  
} ; $bsG]  
]X^rU`":  
template < typename T1, typename T2 > t8dm)s[r8  
  struct result_2 IqD_GL)Ms  
  { M-giR:,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AqV7\gdOC  
} ; |0%+wB  
} ; X3V'Cy/sy  
fF V!)Zj  
OdB?_.+$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >mjNmh7  
_C`K*u 6Z<  
template < typename Func, typename aPicker > sUU{fNC6|  
class binder_1 x(eb5YS  
  { ruazOmnn~  
Func fn; r}jGUe}d  
aPicker pk; k0Uyf~p~  
public : !H}vu]R  
iV eC=^1  
template < typename T > (4Zts0O\  
  struct result_1 /\W Qx e  
  { <0PT"ij  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,.qMEMm  
} ; r9ww.PpNk#  
f?'JAC*  
template < typename T1, typename T2 > k+DR]icv  
  struct result_2 'FS?a  
  { :M6+p'`j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uIDuGrt  
} ; Xt'sQ}  
1rDqa(7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =%> oR  
NwZ@#D#[ Y  
template < typename T > A21N|$[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `2PLWo  
  { Ed ,D8ND  
  return fn(pk(t)); |USX[j m\  
} 1 %,a =,v  
template < typename T1, typename T2 > b/Xbs0q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ME=/|.}D<  
  { Vl2XDkhq  
  return fn(pk(t1, t2)); Rh>}rGvCUN  
} Ey4z.s'-l  
} ; V@\%)J'g  
@`,1:  
Uv4`6>Ix  
一目了然不是么? Qx'`PNU9\  
最后实现bind Y]3>7q%  
al[n, u  
8 P>#l.#  
template < typename Func, typename aPicker > oI#a_/w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A4]s~Ur  
  { xSBc-u#< G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eVM/uDD  
} dF~8XYo  
>~Qr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u3o#{~E/#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _Y[jyD1>  
56Vb+0J'  
十一. phoenix PtTHPAKj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5=1^T@~#&  
D2,z)O%VK  
for_each(v.begin(), v.end(), nM0[P6p  
( [u._q:A  
do_ u@4V7;L  
[ 6HlePTf8  
  cout << _1 <<   " , " ,yTjU{<"  
] <fs2fTUeqF  
.while_( -- _1), s\P2Bp_{  
cout << var( " \n " ) gc?#pP  
) 3dDX8M?  
); "hdvHUz  
~wVd$%7`  
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: 9,^_<O@Q  
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 Y!T %cTK)a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MX ;J5(Ae  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FEJ~k1z  
!Lh^oPT"I  
;IpT} ,  
template < typename Cond, typename Actor > pm6>_Kz  
class do_while KW7UUXL  
  { cDI [PJ9  
Cond cd; c?%(Dp E  
Actor act; LvEnXS  
public : :(H>2xS,s  
template < typename T > Zx d~c]n  
  struct result_1 Z?O *'#yn  
  { {b@KYR9K  
  typedef int result_type; C*G=cs\i  
} ; D3x/OyG(  
q@jq0D)g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t>uN'oCyC  
a<h1\ `H7  
template < typename T > x1BobhU~Zl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [S@}T zE  
  { 0V!l,pg  
  do 1DA1N<'  
    { k}#;Uy=5  
  act(t); ts8+V<g  
  } "jaJr5Wv=y  
  while (cd(t)); m B\C?=_  
  return   0 ; M BXBog7U  
} ~%2pp~1 K  
} ; sIv)'  
`~W-Xx  
ez9 q7SpA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h?$T!D>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Rtjqx6-B;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 E[^ {w  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M1%Dg'}G  
下面就是产生这个functor的类: _A0mxq  
J=dJs k   
UG<79"\i  
template < typename Actor >  ]@M5&  
class do_while_actor /o2P+Xr8"  
  { .uEPnzi  
Actor act; {vE(l'  
public : aceZ3U>W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C8L'si  
+L=*:e\j  
template < typename Cond > n\ Hs@.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >~\89E 02  
} ; MJ\eh>v&  
%r iK+  
k'PQ} ,Vb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d;+[i  
最后,是那个do_ Zx$ol;Yd  
W#Qmv^StZ  
EbZdas!l  
class do_while_invoker 5p +ZD7jK  
  { 3or\:  
public : #YSF&*  
template < typename Actor > ;2m<CSv!D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :ah 5`nmPO  
  { [Ym   
  return do_while_actor < Actor > (act); Rl6\#C*  
} $@i"un;  
} do_; `.2h jO  
BQ jK8c<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1R. 4:Dn_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Cbs5dn(Y  
最后来说说怎么处理break和continue K]xa/G(  
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。 Cb:gH}j  
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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