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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fKW)h?.Kd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .b? Aq^i8  
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, yv|`A2@9  
?C`r3  
*XOLuPL>6)  
X;1yQ |su  
  class filler Ms#rvn!J  
  { p,.6sk  
public : aJ QzM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fC".K Yjp  
} ; !nsx!M  
%:v<&^oDlm  
"~mY4WVG  
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: a4[t3U  
Q5b9q$L$  
>xXC=z+g]  
KM+[1Ze$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z (t7QFd  
!FwNq'Q8$  
4f&"1:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ? G`6}NP  
)$h!lAo  
$J):yhFs e  
)8!*,e=4  
二. 战前分析 W7. +  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 R@-x!*z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /xSFW7d1  
@QMy!y_K~m  
L~%7=]m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %!r.) Wx|2  
  /* --------------------------------------------- */ pC]XbokES  
vector < int *> vp( 10 ); Re2&qxE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Qvty;2$o@  
/* --------------------------------------------- */  T  5F)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %fnG v\uI  
/* --------------------------------------------- */ Y1ks'=c>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SpImd IpD  
  /* --------------------------------------------- */ j9rxu$N+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B 6z 'Q  
/* --------------------------------------------- */ /Kh,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {-lpYD^k3  
kno[!A7_6  
}i{qRx"4  
O}w%$ mq  
看了之后,我们可以思考一些问题: I tb_ H  
1._1, _2是什么? zE<Iv\Q  
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。 dr(-k3ex  
2._1 = 1是在做什么? 14"+ctq  
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。 7{]dh+)  
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。 d@ >i=l [  
*NG\3%}%|@  
b50mMW tG  
三. 动工 xKl1DIN[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /z_]7]  
zO---}[9a  
h5rR44  
BN `2UVH  
template < typename T > :G6aO  
class assignment |Iwglb!k  
  { T-#4hY`  
T value; `/Rqt+C  
public : , /%'""`w  
assignment( const T & v) : value(v) {} <=V{tl  
template < typename T2 > @TQ/Z$y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F}7sb#G  
} ; @gfW*PNjlP  
lKB9n}P  
l^d'8n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >[Wjzg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0k{\W  
b"Q8[k |d  
Aj|->Y  
|g.CS$'#Nt  
  class holder 33EF/k3vW  
  { Av?R6  
public : <zL_6Y2  
template < typename T > 3LT~- SvL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w|6/i/X  
  { q" f65d4c  
  return assignment < T > (t); lcm3wJ'w  
} E*u*LMm  
} ; ?].MnwYo  
:dh; @kp  
p<{P#?4 g  
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: tsJR:~  
oX8EY l  
  static holder _1; mEbI\!}H0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e b} P/  
*!ng)3#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ps>:|j+  
而不用手动写一个函数对象。 l'/`2Y1  
*V%"q|L8  
(jA5`4>u  
L2,2Sn*4i  
四. 问题分析 Z3weFbCH  
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。 gu!!}pwV9  
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。 c )LG+K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `hZh}K^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L7Hv)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v@soS1V!  
o0]YDX@T  
五. 问题1:一致性 nj'5iiV`]  
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?| 5XUm}D$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ga5*tWj  
xy]O8> b  
struct holder ~t~[@2?WG  
  { hAAh  
  // *qm|A{FQR  
  template < typename T > CYLab5A  
T &   operator ()( const T & r) const N.vWZ7l8  
  { zXx/\B$&d*  
  return (T & )r; N?ccG\t  
} R\5,H!V9n  
} ; &F uPd}F  
Ai1"UYk\\Y  
这样的话assignment也必须相应改动: J<;io!  
XZb=;tYo  
template < typename Left, typename Right > o6px1C:  
class assignment 6qHD&bv\%C  
  { y\Aa;pL)RQ  
Left l; Tc/^h 4xH  
Right r; u"=]cBRWL6  
public : j*<J&/luYZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <7VLUk}  
template < typename T2 > xeSch?}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W|m(Jh[w]  
} ; \Q|-Npw  
ZK8)FmT_<O  
同时,holder的operator=也需要改动: ]JjS$VMauX  
X|T|iB,vT  
template < typename T > !xfDWbvHV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #\w N2`" W  
  { .Qx5,)@9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M5ZH6X@5  
} x.*^dM@V  
Ks P2./N  
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。 <E4(KE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Tse#{  
GIM/T4!)  
return l(rhs) = r; q$:7j5E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a#=d{/ ab  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y7.+ Ma#|  
`s}L3bR]  
template < typename Tp > iz#R)EB/g  
class constant_t b^$`2m-?@f  
  { o>r P\  
  const Tp t; &T,|?0>~=J  
public : ZOEe-XW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E+lR&~mK=  
template < typename T > &SE}5ddC7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bgi_QB#k\  
  { no3yzF3Hi  
  return t; >+a\BK"k  
} ;_I>`h"r  
} ; ]&%KU)i?  
{Nl?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v`Jt+?I  
下面就可以修改holder的operator=了 "Xv} l@  
9 8|sWI3 B  
template < typename T > o1ZVEvp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %^@l5h.lqB  
  { ^YLC{V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o9 9ExQ.  
} <{kPa_`'  
_u[tv,  
同时也要修改assignment的operator() 1?Y>Xz  
)XDBK* !  
template < typename T2 > YRlfU5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KEOk%'c,  
现在代码看起来就很一致了。 +>#SNZ[  
2T&MVl!%  
六. 问题2:链式操作 GQtNk<?$I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;d6Dm)/(  
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。 $xWwI( SaB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 eL}w{Hlk T  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }=/zG!+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @:}c(j  
y|6n:<o  
template < typename T > .G[/4h :.  
struct result_1 G ?$ @6  
  { Ab@ G^SLX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; irAXXg  
} ; 0F|t@?S  
Kyh>O)"G^%  
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: ]bY|>q  
e'K~WNT  
template < typename T > MT-Tt  
struct   ref F@u7Oel@m  
  { ]Lub.r  
typedef T & reference; }3{eVct#|  
} ; m.K cTM%j  
template < typename T > 9r?Z'~,Za  
struct   ref < T &> bTum|GWf  
  { #dZs[R7h  
typedef T & reference; 1C<cwd;9  
} ; CeYhn\m5K0  
4-yK!LR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .$&^yp  
62sl6WWS3  
template < typename T > PQ 4mNjXN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const RsZj  
  { sUG!dwqqd  
  return l(t) = r(t); 3(WijtH  
} +HS]kFH  
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。 eN=jWUoCh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3YvKHn|V"  
~m6=s~Vn  
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 gK rUv0&F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: = QBvU)Ki  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !/}3/iU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nQiZ6[L  
最后的布局是: 8ZY]-%  
                Add E8!`d}\#  
              /   \ v)+g<!  
            Divide   5 bXs=<`>  
            /   \ $%~ JG(  
          _1     3 }^&S^N 7  
似乎一切都解决了?不。 izl6L  
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。 'S_i6K  
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。 %hVR|K|J  
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: 1[!:|=  
g6,DBkv2  
template < typename Right > |[.-pA^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8%9 C<+.R  
Right & rt) const /.SG? 5t4  
  { MKBDWLCB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c2P}P* _  
} JXc.?{LL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3uuIISK  
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。 UY(T>4H+h  
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。 ;xwcK-A  
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。 $XF$ n#ua  
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。 ?\o~P  
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? Xq135/d  
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: cwmS4^zt8  
ME)Tx3d  
template < class Action > qfDG.Zee#  
class picker : public Action tAv3+  
  { 4mvR]: G  
public : QC+ Z6WS;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} joe)b  
  // all the operator overloaded d/; tq  
} ; "`% ,l|D  
[M\ an6h6O  
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。 3x[C pg,  
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: t7]j6>MK3q  
F rc  kA  
template < typename Right > & P-8_I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *JJ8\R&P0  
  { jYp!?%!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?%6oM  
} 4zyQ"?A~  
1iF=~@Nz_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Pe _O(  
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。 ,jY:@<n  
yT7$6x  
template < typename T >   struct picker_maker 'I$FOH   
  { J0!V(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ng%[yY  
} ; p>tkRA?lk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .iy4 (P4  
  { H,(vTthd  
typedef picker < T > result; 'n'>+W:  
} ; ^-"Iw y  
"9caoPI0~  
下面总的结构就有了: AT&K>NG  
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。 eAlOMSL\  
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。 \;&;K'   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &E&~9"^hQL  
至此链式操作完美实现。 Pe@# 6N`  
Y9^l|,bm5  
/PwiZ A3sA  
七. 问题3 %/A>'p,~  
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。 KfiSQ!{  
?#z$(upQ  
template < typename T1, typename T2 > Py;5z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6}6Q:V|  
  { *)E${\1'<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d"FB+$  
} G0 )[(s  
V ?Jy  
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: $S#Z>d*1!  
4A2}3$c9  
template < typename T1, typename T2 > \ptO4E  
struct result_2 D kWp  
  { J+P<zC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t W UI?\  
} ; <wS J K  
"-&K!Vfs  
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? y RxrfAdS  
这个差事就留给了holder自己。 jSp&\Wjb  
    Qf~>5(,h  
M {jXo%C  
template < int Order > uMQI Aapb  
class holder; dL0Q8d\^T  
template <> 6&$.E! z  
class holder < 1 > B/ 4M;G~  
  { _pTcSp 3  
public : <odi>!ViH  
template < typename T > XM:BMd|  
  struct result_1 "L~Oj&AN[  
  { bLg!LZ|S0s  
  typedef T & result; )V1xL_hx/  
} ; . Vb|le(7  
template < typename T1, typename T2 > @ [;'b$T$  
  struct result_2 64u(X^i  
  { G=cRdiy`C  
  typedef T1 & result; t<v.rb  
} ; :`N&BV  
template < typename T > TanWCt4r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZO%^r%~s  
  { LQ~|VRRX<  
  return (T & )r; 0 PYYG  
} D)-LZbPa  
template < typename T1, typename T2 > Jt[ug26  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |?88EG@05  
  { Ge2Klyi  
  return (T1 & )r1; 0S5xmEzop  
} fJ*^4  
} ; (9u`(|x  
k{+cFG\C&  
template <> q9vND[BQ  
class holder < 2 > zx$YNjeV  
  { b\"F6TF:  
public : (u 7Lh>6%  
template < typename T > 6y^ zC?  
  struct result_1 *F( qg%1+  
  { 'UX^]  
  typedef T & result; eX$KH;M  
} ; toY_1  
template < typename T1, typename T2 > ^&<M""Z  
  struct result_2 Dl/ C?Fll  
  { D/E5&6  
  typedef T2 & result; AOg'4  
} ; &| (K#|^@  
template < typename T > "pDU v^ie  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?6_]^:s  
  { &oMEz 0  
  return (T & )r; i431mpMa  
} T:Cq}4k<  
template < typename T1, typename T2 > &oG>Rqkm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pn9".  
  { Vo"G@W)lZ  
  return (T2 & )r2; "e-Y?_S7R8  
} .JKH=?~\  
} ; Tt~4'{Bc  
yP]>eLTSd  
/H<{p$Wd  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q?LOtN? o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3V]dl)en%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V=ll 9M  
9y7hJib  
return l(i, j) = r(i, j); w,IJ44f ^%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vs"b  
P.YT/  
  return ( int & )i; 5mAb9F8@  
  return ( int & )j; +k6` tl~*  
最后执行i = j; 7u"Q1n(h/  
可见,参数被正确的选择了。 %i\rw*f  
CNRSc 4Le  
XgxO:"B  
7Q!ksp  
[7><^?t V  
八. 中期总结 diXWm-ZKL  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #f(a,,Uu'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "7sv@I_j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :?f+*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QP(d77 n  
_gVihu  
;.jj>1=Tnl  
R_j.k3r4d  
yM 7{v$X0  
L$Z!  
九. 简化 Nd( I RsH(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /5E0'y,|P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >4ex5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <Ch9"1f3,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l'l&Zqd  
  +-*/&|^等 uVgA <*0  
2. 返回引用。 FtJaX])b  
  =,各种复合赋值等 !Mw/j`*  
3. 返回固定类型。 ,xU#uyB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v^eAQoFLhN  
4. 原样返回。 >C,0}lj  
  operator, rZ,qHM  
5. 返回解引用的类型。 MZ%J ]Nd  
  operator*(单目) i@:^b_  
6. 返回地址。 -$!r+4|q  
  operator&(单目)  2l,>x  
7. 下表访问返回类型。 N]yT/8  
  operator[] e_!h>=$%8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nO yG7:  
  operator<<和operator>> JA{kifu0+  
1!1,{\9%  
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。 8@vq.z}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :#vA5kC  
1o5kP,)  
template < typename Left > W.4R+kF<  
struct value_return "#Z e3Uy\  
  { :[l}Bb,  
template < typename T > $-DW+|p.?^  
  struct result_1 A23K!a2u&  
  { \@PMj"p|:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i$pUUK  
} ; MNU7OX<  
pej-W/R&  
template < typename T1, typename T2 >  @mw1__?  
  struct result_2 h<3bv&oI .  
  { BUZ74  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~7aD#`amU  
} ; )Fd)YJVR  
} ; HpbwW=;V  
TS#1+f]9J<  
=_&,^h@'3e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z3o HOy  
x=0Ak'1M  
下面我们来剥离functor中的operator() u9:sj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oG22;  
\>su97  
return l(t) op r(t) ,ng/T**@G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /E/6(c  
return op l(t) 6&+dpr&c~=  
return op l(t1, t2) ^Zs ^  
return l(t) op =l2 @'YQ  
return l(t1, t2) op W\Il@Je;  
return l(t)[r(t)] 9Cd=^Im5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oTk\r$4eb  
f`vWCb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: vy [7I8f{  
单目: return f(l(t), r(t)); c-zW 2;|61  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jB -A d8  
双目: return f(l(t)); B$c'^ )  
return f(l(t1, t2)); #U'}g *  
下面就是f的实现,以operator/为例 H^*[TX=#[  
CWZv/>,%  
struct meta_divide ,P`:`XQ>_B  
  { :V"e+I  
template < typename T1, typename T2 > lx$Z/f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Nba1!5:M  
  { LB7$&.m'B  
  return t1 / t2; &%3}'&EBv  
} 6I~M8Lo ;  
} ; NWwKp?  
^Gbcs l~Gj  
这个工作可以让宏来做: 9XUYy2{G  
Fbotn(\h@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5a6d3u/  
template < typename T1, typename T2 > \ {2xc/   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ='I2&I,)  
以后可以直接用 Qt"jU+Zoy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ko!]vHB9`  
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 fZs}u<3Q)  
(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。。。) Ai%Wt-  
! .Pbbs%  
H5vg s2R  
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 1.2qh"#  
|I]G=.*E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c -~i=C]  
class unary_op : public Rettype &6GW9pl[  
  { 4D.h~X4  
    Left l; ,~=+]9t  
public : "V:RKH`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /.mx\_$   
| v>W  
template < typename T > N#OO{`":Z`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K_j*9@  
      { L.9@rwfI  
      return FuncType::execute(l(t)); \V j7%ph  
    } gBgaVG  
G #$r)S  
    template < typename T1, typename T2 > tR=1.M96Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $*fEgU% c  
      { TD;u"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OS~Z@'Eg  
    } BMzS3;1_  
} ; d^Cv9%X  
mg3YKHNG  
ZV/g_i #  
同样还可以申明一个binary_op 9-Qu5L~  
Ta8lc %0w3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > % Q93n {?  
class binary_op : public Rettype ,=u!hg  
  { yBqKldl  
    Left l; xs)SKG*  
Right r; O8*yho  
public : 1OFrxSg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z4[ 8*}  
/GP:W6:6z6  
template < typename T > LqQ&4I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RLh%Y>w  
      { #FGj)pu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MR":a T  
    } [r1\FF@v,  
> W^"*B  
    template < typename T1, typename T2 > )P W Zc?M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w`Cs,  
      { {bNKyT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n7#}i2:  
    } 0$R}_Ok  
} ; Nk\/lK\  
{tXyz[;i1}  
Wh?3vZ^  
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 T ^`R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *kGk.a=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |r`0< `  
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。 p ^I#9(PT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]1bNcq2I  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 p^QppM94  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M;X}v#l|XI  
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) VPDd*32HC  
下面是修改过的unary_op Eye.#~  
d r=h;[Q'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?&XpwJw:~  
class unary_op 8}OII\  
  { dJ,,yA*  
Left l; =W'{xG}  
  y(6*)~Dh  
public : h"$], =  
K"=I,Vr:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PAjH*5I A  
0e~4(2xK  
template < typename T > Q$S|LC  
  struct result_1 D14i]  
  { Qvhy9Cr;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -H](2}  
} ; FHyyZ{"  
d/I*$UC  
template < typename T1, typename T2 > {dNWQE*\c  
  struct result_2 )WF*fcx{  
  { KZsJ_t++!W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ei\tn`I&  
} ; }C{wGK+o[  
-]Q6Ril  
template < typename T1, typename T2 > Xa=oEG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uPL|3ACS  
  { -W"  w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5PT*b}g@  
} 5cSqo{|En  
5m a(~5  
template < typename T > } |? W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a.G;s2>  
  { OYk/K70l3  
  return OpClass::execute(lt(t)); /: }"Zb  
} ~`CWpc:  
4wx _@8  
} ; l 1Ns~  
!Im{-t  
Ub*O*nre  
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 CW;=q[+w  
好啦,现在才真正完美了。 R(cM4T.a  
现在在picker里面就可以这么添加了: MN. $a9m  
r| 0wIpi6Q  
template < typename Right > :"~n` Q2[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q$=X ?{  
  { H1kxY]_/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gK>aR ^*  
} T.#Vma  
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。 Hyz:i)2  
+ Awo\;@,  
~&T%u.u 7  
lX|d:HFtP  
L[.RV*sL  
十. bind r2xIbZ  
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。 m\ (crkN  
先来分析一下一段例子 #TKByOcD2!  
i.6+ CA  
~{gV`nm=J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^Y+P(o$HM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Jz6zJKcA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v?qU/  
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。 =S}SZYw l  
我们来写个简单的。  ,7w[r<7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m?pm)w  
对于函数对象类的版本: <aGfQg|554  
,e5#wz  
template < typename Func > ! p|d[  
struct functor_trait md`"zV  
  { YgW 50)q^  
typedef typename Func::result_type result_type; 9w( Wtw'  
} ; 3YOYlb %j  
对于无参数函数的版本: `\5u/i'Ca!  
?*2Uw{~}  
template < typename Ret > zDx*R3%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > };s8xGW:k3  
  { d{G*1l(X  
typedef Ret result_type; We*&\e+"T  
} ; *B1%-  
对于单参数函数的版本: "3X~BdH&J  
KO5! (vi@  
template < typename Ret, typename V1 > 3zuYN-;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sAfNu~d  
  { "YePd * W  
typedef Ret result_type; ^OnZ9?C{R  
} ; UbSAyf  
对于双参数函数的版本: ftwn<B  
,f?+QV\T.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f{eMh47 NC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >7I"_#x1:  
  { A/w7 (  
typedef Ret result_type; y ZR\(\?<  
} ; wwD?i.3  
等等。。。 P\2UIAPa\b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IIIP<nyc  
=E10j.r  
template < typename Func > :B"Y3~I  
struct func_return 9L9+zs3 k  
  { c&a.<e3mL  
template < typename T > b?{\t;  
  struct result_1 ;ro%Wjg`}  
  { :FqHMN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R8![ $mkU  
} ; >%{H>?Hn  
p`2w\P3;)  
template < typename T1, typename T2 > >* >}d%  
  struct result_2 RDWUy (iX  
  { ]'!$T72  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1O@ D  
} ; 6A,-?W'\  
} ; 7\nR'MOZ  
Tq*K =^  
o"-*,:Qe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pZaOd;t  
nb,+!)+  
template < typename Func, typename aPicker > T?Y/0znB*  
class binder_1 95%QF;h  
  { }{( J *T  
Func fn; +JrbC/&  
aPicker pk; (n0h#%  
public : n+9rx]W,  
-K*&I!  
template < typename T > !au%D?w  
  struct result_1 N497"H</  
  { 0;  BX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X[r\ Qa  
} ; '|^<|S_+K  
nht?58  
template < typename T1, typename T2 > ]p5]n*0X  
  struct result_2 h1+lVAQbT  
  { E[kf%\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (Y>|P  
} ; pRrokYM d  
L92vb zP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D3xyJ  
Q@w=Jt<  
template < typename T > Tj v)jD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +4]31d&3  
  { Ti!<{>  
  return fn(pk(t)); g6p:1;Evf  
} n 0rAOkW  
template < typename T1, typename T2 > nkii0YB!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8^>qzaf 8  
  { C^8n;i9  
  return fn(pk(t1, t2)); |E5\_Z  
} ZxvBo4>tH  
} ; Kdr7JQYzuz  
Ia!B8$$'RP  
ywj'S7~A  
一目了然不是么? \mGo k<b4  
最后实现bind .qAlPe L:  
$G}!eV 6  
9w:9XziT  
template < typename Func, typename aPicker > bj$VYS"kY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1Q>D^yPI[  
  { Y `ySNC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E@%9u#  
} Tw+V$:$$  
nXFPoR)T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (`me}8  
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。 O\&-3#e  
' zz ^ !@  
十一. phoenix %Z]c[V.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b"7L ;J5|  
PRQEk.C  
for_each(v.begin(), v.end(), JNk6:j&Pf  
( *iwV B^^$  
do_ ILyI%DA&  
[ q-|j =  
  cout << _1 <<   " , " =s5g9n+7  
] ;VW->i a6  
.while_( -- _1),  ; V)jC  
cout << var( " \n " ) $3c9iVK~_  
) o7=#ye&P  
); QuWW a|g^.  
lNs;-`I~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >pRC$'Usx  
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 f<;w1sM\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -lqsFaW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PPMAj@B}V  
Wkj0z ]]?  
x?rn< =  
template < typename Cond, typename Actor > 2.PZtl  
class do_while OLs<]0H  
  { K);)$8K  
Cond cd; 3GVS-?  
Actor act; Zc|V7 +Yx  
public : Y7_2pGvZ  
template < typename T > Z;M th#  
  struct result_1 c]]e(  
  { 2PTAIm Rq  
  typedef int result_type; o>i@2_r\&H  
} ;  TnXx;v  
(mOL<h[)IP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rJ=r_v  
+L U.QI'  
template < typename T > -Wm'@4bH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KJ#SE|  
  { oGvk,mh"(  
  do e~P4>3  
    { mIh >8))E  
  act(t);  hSgH;k  
  } e]DuV)k&  
  while (cd(t)); Bj*\)lG<  
  return   0 ; Hzc5BC  
} 6tZ ak1=V  
} ; 64LAZE QX  
[~{'"-3L0  
;m#_Rj6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?mn&b G  
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。 57( 5+Zme  
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。 =lZtI6tZ  
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。 cJLAP%.L  
下面就是产生这个functor的类: s8V:;$ !  
aExt TE  
.NSV%I  
template < typename Actor > G(;R+%pu  
class do_while_actor I#UL nSJ3  
  { F_.1^XM  
Actor act; des.TSZ  
public : 9!?Ywc>0#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7xh91EU:4  
U%r|hn3  
template < typename Cond > !%Bhg?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <i~=-Z(  
} ; )o`[wq  
~i UG24v  
UZRN4tru6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z2~\ b3G  
最后,是那个do_ ?<efKs  
-Dy":/Bk  
+F]=Z  
class do_while_invoker >qS2ha  
  { Plj>+XRO  
public : ;Z.sK-NJ4  
template < typename Actor > p)Fi{%bc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'y&DOy/|  
  { ~c`%k>$  
  return do_while_actor < Actor > (act); eZ8DW6l*  
} ^TEFKx}PX  
} do_; szUJh9-  
*-X`^R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;pt.)5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 utU ;M*  
最后来说说怎么处理break和continue 5Zuk`%O  
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。 ^GnR1.ux  
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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