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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M"qS#*{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fq o h!F  
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, OjG`s-91&  
}*C  
vM$hCV ~N  
>,_0Mem2Rr  
  class filler 8$Zwk7 w8A  
  { Di}M\!-[  
public : F?cwIE\J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e{XzUY6  
} ; Rh$+9w  
y7rT[f/J  
wf\7sz  
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&)d]oV>  
kd]CV7(7  
iC>%P&|-)|  
7fSNF7/+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0L,!o[L*  
V\]j^$  
qHo H h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dV}]\ 8N  
nII#uI /!q  
I_N:j,Mx  
\d]Y#j<  
二. 战前分析 2m*/$GZ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 BSJS4+,E  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^SsnCn-e  
.c@Y ?..+  
GK3T w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kg7 bZ  
  /* --------------------------------------------- */ KK6z3"tk5  
vector < int *> vp( 10 ); >msQ@Ch  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )54a' Hp  
/* --------------------------------------------- */ %W=BdGr[8z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X=lsuKREZ  
/* --------------------------------------------- */ 2i !\H$u`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~ F-lO1  
  /* --------------------------------------------- */ SXO.|"M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cu'(Hj  
/* --------------------------------------------- */ G)M! , Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o`7 Z<HF  
ZH>i2|W<  
'$'a .q1q9  
ct OCj$$u  
看了之后,我们可以思考一些问题: Dsc0 ;7~6  
1._1, _2是什么? njO~^Hl7  
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。 G!G:YVWXP  
2._1 = 1是在做什么? o~L(;A]yN  
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。 ~Lg ;7i1L  
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。 EE`[J0 (  
F#RNm5  
YK$[)x\S  
三. 动工 iVf7;M8O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t.VVE:A^%  
FKL@,>!<e  
wPu.hVz  
v;Q*0%~  
template < typename T > ;(;~yB|NZ5  
class assignment TA:uB[Ji  
  { +{m+aHk  
T value; A=Hv}lv  
public : zxH<~2  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0 z]H=  
template < typename T2 > J P5en  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UIg?3J}R  
} ; C]l)Pz$  
bmi",UZ:F  
yHlQKI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 11Qi _T\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pzUr9  
.X"&k O>G  
H+]h+K9\7  
3/uvw>$  
  class holder LHu  
  { +Wy`X5v  
public : |:4?K*w",  
template < typename T > ],~[^0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -1NR]#P'  
  { $ <C",&  
  return assignment < T > (t); iQT0%WaHl  
} }~ N\A  
} ; Ea'jAIFPpO  
\/gf_R_GN  
bb\XZ~)F  
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: 3 |LRb/|  
:D;pDl  
  static holder _1; .3XiL=^~Qp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rnp; R  
/0Qo(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *O@Zn  
而不用手动写一个函数对象。 !b4AeiL>w  
@ ,;h!vB*=  
m|x_++3  
|`Yn'Mj8rm  
四. 问题分析 {Oq8A.daJ  
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。 Ruq>+ }4  
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。 MU2kA&LH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PYs0w6o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0dS(g&ZR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?m7i7Dz   
2G!z/OAj  
五. 问题1:一致性 9HiyN>(  
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?| ; lrO?sm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CR2.kuM0~  
G %\/[ B  
struct holder &DHIYj1 i  
  { ?"<m{,yQI  
  // *zDDi(@vtK  
  template < typename T > /-m)  
T &   operator ()( const T & r) const %[9ty`UE  
  { BD}%RTeWKq  
  return (T & )r; S?a4 IK  
} iC^91!<  
} ; w`+-xT%  
?p 4iXHE  
这样的话assignment也必须相应改动: V>E7!LIn.  
c&wiTvRV  
template < typename Left, typename Right > &`vThs[x  
class assignment kTT%< e  
  { #.fJ M:"tG  
Left l; !+z^VcV  
Right r; #Cy3x-!  
public : )+8r$ i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +|8.ymvm  
template < typename T2 > ZG#:3d*)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8y_(Iu|:  
} ; c9Cc%EK  
xx7&y !_  
同时,holder的operator=也需要改动: =5fY3%^b{  
YO?o$Hv16  
template < typename T > ht>/7.p]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x>BFK@#  
  { ;#IrHR*Bk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K7(k_4  
} Jg{K!P|i  
Y"KJ`Rx  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &b*v7c=o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4${3e Sg_  
_5(p=Zc  
return l(rhs) = r; w L>*WLfR  
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。 #2:?N8vz*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #Z `Tk)u/  
5WxNH}{  
template < typename Tp > iyr8*L\  
class constant_t 99By.+~pX  
  { /38I (0  
  const Tp t; 77aUuP7Iw  
public : FV aC8Kw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z[R dM#L  
template < typename T > ZU.E}Rn:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Bz>f  
  { ,3MHZPJ?k]  
  return t; 6@FhDj2X  
} On!+7is'  
} ; !Icznou\  
(Pw,3CbJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jTV4iX  
下面就可以修改holder的operator=了 J.U%W}Hx  
@icw:68  
template < typename T > cq gCcO ,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AGS(ud{  
  { B1E:P`t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;!t?*  
} ^J^FGo|M  
QkD]9#Id&  
同时也要修改assignment的operator() hgE :2@  
s~B)xYmyB'  
template < typename T2 > Y$c7uA:4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @]}/vsI m  
现在代码看起来就很一致了。 _Ye.29  
P0OMu/  
六. 问题2:链式操作 >t'A1`W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O&;d82IA{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 K]M@t=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /?XI,#j3kM  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \Zx&J.D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L2}<2  
gp$Rf9\  
template < typename T > xt "-Jmox  
struct result_1 u(f;4`  
  { -JPkC(V7]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gae=+@z  
} ; 5T(cy  
7,Z<PE  
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: ZHeq)5C ;f  
;/?w-)n?  
template < typename T > t>*(v#WeZ  
struct   ref NRT]dYf"z  
  { Xppb|$qp4H  
typedef T & reference; nec}grA  
} ; Z0y~%[1X  
template < typename T > g=qaq  
struct   ref < T &> /iQh'rp  
  { 0CXXCa7!  
typedef T & reference; `r3 klL,W'  
} ; bXXX-Xc  
gYk5}E-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;YMg 4Cs  
1|H4]!7kE  
template < typename T > dvZlkMm   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k2,`W2] ^E  
  { ,mi7WW9  
  return l(t) = r(t); Mk973 'K'  
} 9h)8Mq+M  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {+d)M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~[og\QZX  
Vmh$c*TE  
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 vRf$#fBEQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7w8UnPuM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uW#s;1H.)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hm0A%Js  
最后的布局是: I} +up,B]o  
                Add YTY(Et1i  
              /   \ jA^Dk$  
            Divide   5 IqsUtWSp  
            /   \ '!?t+L%gO  
          _1     3 >g~IP>  
似乎一切都解决了?不。 ^P]5@dv  
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。 pBv,,d`  
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。 ^>Z7."uGY  
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: B3?rR-2mEE  
{^uiu^RAc  
template < typename Right > 34k>O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $9r4MMs{$  
Right & rt) const Yl"CIgt  
  { j)YX=r;xM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y^nT G  
} 1=,2i)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vx ' ];  
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。 wqV"fZA\]  
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。 GXQ%lQ  
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。 JhTr{8{  
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。 |_7k*:#q:  
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? {[Y7h}7  
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: jrz.n 4Y`  
'wMvO{}$  
template < class Action > 3^fwDt}  
class picker : public Action L+ XAbL)  
  { AL,7rYZG$  
public : &HAu;u@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d8+@K&z|  
  // all the operator overloaded dKU :\y  
} ; N81M9#,["~  
"X;5* 4+  
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。 [uHC AP  
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: 9rT^rTV  
Buh}+n2]5  
template < typename Right > `^'fS@VA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *jPd=+d  
  { wQd8/&mmk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )s, t BU+N  
} ST?Rl@4  
2cIKph  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ONDO xXs  
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。 G%>[7]H  
Wq5}LO)  
template < typename T >   struct picker_maker /^\E:(RH  
  { +r;t]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tCGx]\  
} ; CnZEBAU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5$Kj#9g-#  
  { M<NY`7$^  
typedef picker < T > result; 6<QC|>p  
} ; SDE$ymP x  
qz3 Z'  
下面总的结构就有了: M eep  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *l"CIG'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 c?. i;4yh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w%X@os}E  
至此链式操作完美实现。 GbZ~e I`,2  
WcY_w`*L  
j|&D(]W/  
七. 问题3  zy"k b  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Xy!NBh7I  
V.qH&FJ=l  
template < typename T1, typename T2 > ~I;x_0iY4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P2aFn=f  
  { k0ai#3iJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @n.n[zb\|  
} i|AWaG)  
p'%S{v@5((  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I=<Qpd4  
i '*!c  
template < typename T1, typename T2 > n^hkH1vY  
struct result_2 ">3t+A  
  { W}3%BWn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; } eHxw+.  
} ; #Ktk["6  
L97 ~ma  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? T`Up%5Dk  
这个差事就留给了holder自己。 d4^x,hzV  
    =7H\llL4BC  
_&9P&Zf4  
template < int Order > 6_u!{  
class holder; 7qUg~GJX  
template <> 8IxIW0  
class holder < 1 > ~xsJML  
  { m;>G]Sbe  
public : <Lxp t  
template < typename T > w{xa@Q]t-  
  struct result_1 !o?&{"#+  
  { jIrfJ*z  
  typedef T & result; AH/o-$C&  
} ; UQ;2g\([  
template < typename T1, typename T2 > ty"L&$bf  
  struct result_2 !m9hL>5vR  
  { rEC  
  typedef T1 & result; ;|?_C8  
} ; @{_X@Wv4iV  
template < typename T > 4;AQ12<[1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O< /b]<[  
  { kBrA ?   
  return (T & )r; h^Yh~84T  
} se2Y:v  
template < typename T1, typename T2 > {6RA~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _a& Z$2O  
  { Z8Y& #cB  
  return (T1 & )r1; 9{j`eAUZl  
} lZ[J1:%  
} ; |? fAe {*  
.xmB8 R  
template <> r2'K'?T3  
class holder < 2 > w@Q~ax/  
  { l1]{r2g  
public : <\Y(+?+uZ  
template < typename T > Et(H6O 8  
  struct result_1 j n SZ@u  
  { H' /V<%  
  typedef T & result; *C+[I  
} ; ?Sa,n^b*H  
template < typename T1, typename T2 > J(/J;PW  
  struct result_2 y }R2ZO  
  { hFr+K1  
  typedef T2 & result; Ij.mLO]  
} ; IZLCwaW  
template < typename T > xZ`vcS(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bCC &5b  
  { *WJK&  
  return (T & )r; 9e>2kd  
} 3gVU#T [[  
template < typename T1, typename T2 > +2 oZML  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cl&?'` )  
  { ~uZ9%UB_m  
  return (T2 & )r2; G;u~H<  
} MmvOyK NZF  
} ; OAW_c.)5D  
B]<N7NYn1  
=FIZh}JD  
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> >。 HDzeotD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @}!?}QU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {v=[~H>bt  
uaKbqX  
return l(i, j) = r(i, j); V( 0Y   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `RE>gX  
G9QvIXRi  
  return ( int & )i; H*3u]Ebh  
  return ( int & )j; Q#ksf h!D  
最后执行i = j; PHI c7*_  
可见,参数被正确的选择了。 *?uUP  
;'V[8`Z@  
MMET^SO  
i>CR{q  
Ti0kfjhX7  
八. 中期总结 !.O[@A\.-  
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: K,|3?CjS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J>#yA0QD2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c?c\6*O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )z z{~Cf  
<kwF<J  
v< 2,OcH  
V?x&\<;,  
A&v Qtd  
9IG<9uj  
九. 简化 $t"QLsk0  
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。 +N+117m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AT3HH QD  
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: cyHbAtl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U*sQ5uq  
  +-*/&|^等 S\t!7Xs%*U  
2. 返回引用。 ebCS4&c  
  =,各种复合赋值等 L1Yj9i  
3. 返回固定类型。 'w72i/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1'TS!/ll];  
4. 原样返回。 tq'hiS(b  
  operator, s%Ph  
5. 返回解引用的类型。 jR\ !2!  
  operator*(单目) u0oTqD?  
6. 返回地址。 T>#~.4A0  
  operator&(单目) BOM0QskLf  
7. 下表访问返回类型。 ,d_rK\J  
  operator[] N!dBF t"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $qZ6i  
  operator<<和operator>> 9yTkZ`M28  
=1|p$@L`%  
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。 55<!H-zt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )*uotV  
;WYz U`<g  
template < typename Left > #sjGju"#_  
struct value_return BU>R<A5h  
  { 4o@:+T:1  
template < typename T > 811QpYA  
  struct result_1 1?8M31  
  { T9r6,yY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \?8q&o1=]  
} ; &;JeLL1J  
p^ROt'eQ<  
template < typename T1, typename T2 > !~'D;Jh  
  struct result_2 5{1=BZftZ  
  { Zn)o@'{}{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -}oH],C  
} ; ]qq2VO<b  
} ; .Sa=VC?EZ  
0Db=/sJ>  
HEa7!h[a'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gC kR$.-E  
&%/T4$'+Y+  
下面我们来剥离functor中的operator() ?LU>2!jN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V7gL*,3>=  
eUR+j?5I  
return l(t) op r(t) N;!!*3a9=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (0_zp`)  
return op l(t) IIBS:&;+-  
return op l(t1, t2) bi@'m?XwJ  
return l(t) op -T+'3</T  
return l(t1, t2) op a7u*d`3X=  
return l(t)[r(t)] /FPO'} 6i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Wk/Q~ o  
&><b/,]  
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: IFa~`Gf[  
单目: return f(l(t), r(t)); xy&*s\=:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wzoT!-_X  
双目: return f(l(t)); PX/^*  
return f(l(t1, t2)); L|-|DOgw  
下面就是f的实现,以operator/为例 LZs'hA<L  
oGg<s3;UND  
struct meta_divide ]E DC s?,  
  { L 9cXgd  
template < typename T1, typename T2 > mC0Dj O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i=P}i8,^ =  
  { P&tw!B  
  return t1 / t2; *a{WJbau]  
} /!p}H'jl  
} ; f;,*P,K  
0blbf@XA  
这个工作可以让宏来做: [fvjvN`  
r5(efTgAd+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q4]O d{[  
template < typename T1, typename T2 > \ N$:-q'hX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JlRNJ#h>  
以后可以直接用 WI&}94w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .V UnOdI  
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 '`W6U]7>  
(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。。。) dShGIH?  
D,=#SBJ:Z  
UFj!7gX]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D eT$4c*:[  
,TB$D]u8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M&9urOa`  
class unary_op : public Rettype C,LosAd  
  { NB.'>Sar  
    Left l; #67 7,dn  
public : 2<w vO 9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @*=5a (#  
d(b~s2\i  
template < typename T > U+E9l?4R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n3-VqYUP  
      { 1O,8=,K2a  
      return FuncType::execute(l(t)); # M!1W5#  
    } 7+X~i@#rU  
|}<Gz+E>  
    template < typename T1, typename T2 > p_EM/jI,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M&Ln'BC  
      { n:1Ijh 1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e VQ-?DK  
    } }*qj,8-9  
} ; pDvznpQ  
,LmP >Q.  
~0?B  
同样还可以申明一个binary_op :l iDoGDi  
&rX#A@=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C[#C/@  
class binary_op : public Rettype dq'f >S z}  
  { ;mwnAO  
    Left l; puMb B9)  
Right r; iY&I?o!Ch  
public : E8p,l>6(f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mk+G(4p  
Unb3 Gv#O  
template < typename T > rQU6*f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %9S0!h\  
      { 5)hfI7{d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =]"I0G-s!  
    } |z:4T%ES  
{c*5 )x!  
    template < typename T1, typename T2 > kl9~obX 1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _./s[{ek  
      { a1_o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6Q_A-X3hk  
    } ev_'.t'  
} ; Q[|*P ] w  
H3ovF  
;G3?Sa7+  
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 s2 :Vm\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x.] tGS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8gt&*;'}*D  
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。  ~mi4V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! '!,(G3  
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。。。 wQ@:0GJH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uxh>r2Xr=  
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) Eciu^  
下面是修改过的unary_op V@ O)7ND  
M:iH7K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e6jA4X+a  
class unary_op !H9^j6|  
  { WLfDXx 2A  
Left l; ae]6F_Qtc*  
  d~{$,"!-f  
public : 1)z Xv  
Q {BA`Q@V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j|!t3}((  
MOnTp8   
template < typename T > mo(>SnS<  
  struct result_1 K' <[kh:cl  
  { BfVh\ lkH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BpYxH#4  
} ; Y~UAE.  
CXyb8z4/+  
template < typename T1, typename T2 > <1<xSr  
  struct result_2 6DgdS5GhT_  
  { oVPr`]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4neO$^i8J  
} ; ylQj2B,CB  
SO[ u4b_"h  
template < typename T1, typename T2 > xk7Dx}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *kYGXT,f]  
  { N#t`ZC&m'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MtN!Xx  
} $60`Hh 4/  
>V)"TZH  
template < typename T > }<l:~-y|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !@N?0@$/  
  { uN>5Eh&=Pf  
  return OpClass::execute(lt(t)); h8(>$A-  
} PwthYy  
cY kb3(  
} ; >!a- "  
RtpV08s\  
W g6H~x  
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 RwOOe7mv  
好啦,现在才真正完美了。 ~dpf1fP  
现在在picker里面就可以这么添加了: )7o? }"I  
h,]VWG  
template < typename Right >  [)~1Lu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v}d)uPl} ;  
  { G'PZ=+!XO/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6yMZ2%  
} _*Z3,*~"X  
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。 e6J^J&`|4  
pi/0~ke4"  
!jSgpIp  
()O&O+R|)  
\]5I atli  
十. bind ugE!EEy[^  
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。 ubOXEkZ8N  
先来分析一下一段例子 2{vAs  
ZILJXX4  
"*F`,I3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~QxW^DGa7]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B%MdJ D>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _6ck@  
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。 c1jR j=\  
我们来写个简单的。 g,]m8%GHE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J@6j^U  
对于函数对象类的版本: t H.L_< N  
6l;2kztGp  
template < typename Func > DF4CB#  
struct functor_trait @p WN5VL  
  { {B4qeG5  
typedef typename Func::result_type result_type; g3>>gu#0DC  
} ; hd~#I<8;2  
对于无参数函数的版本: vO~  Tx  
1PUZB`"3  
template < typename Ret > ,qv\Y]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L~Peerby  
  { -`* 'p i  
typedef Ret result_type; {tY1$}R  
} ; kmc"`Ogotw  
对于单参数函数的版本: "#E<Leh'  
<<A#4!f  
template < typename Ret, typename V1 > n-l_PhPQ`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CW?Z\  
  { ftR& 5 !Wm  
typedef Ret result_type; 83t/ \x,Q  
} ; cGgfCF^`  
对于双参数函数的版本: c$7~EP  
gK({InOP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z_m<x!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YI,t{Wy  
  { 62zu;p9m  
typedef Ret result_type; m} s.a.x  
} ; Rk3 bZvj3  
等等。。。 L6{gwoZf3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F=1 #qo<?  
yxp,)os:  
template < typename Func > :;]9,n  
struct func_return v x/YWZ  
  { /3~L#jS  
template < typename T > 2[qfF6FHA  
  struct result_1 WK(X/!1/k  
  { UgS`{&b36  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TaBya0-  
} ; rpm\!O  
"IT7.!=@9  
template < typename T1, typename T2 > %gAT\R_f  
  struct result_2 Y'i yfnk  
  { Xi[]8o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n>j2$m1[  
} ; :e;6oC*"q  
} ; DlE,aYB  
$">j~!'  
nf 8V:y4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FrXP"U}Y  
N n FR;  
template < typename Func, typename aPicker > R2sG'<0B0  
class binder_1 \j62"  
  { "N6HX*  
Func fn; "j,vlG  
aPicker pk; J~]@#=,v  
public : ?1JY6v]h4  
^?+[yvq  
template < typename T > P{6$".kIY  
  struct result_1 Rq5'=L  
  { s~A-qG>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lxv4w  
} ; U\?D;ABQ%  
49&i];:%7%  
template < typename T1, typename T2 > C:t>u..  
  struct result_2 #[{{&sN  
  { ya8p 4N{_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^ WO3,  
} ; {jB> ]7  
e,e(t7c?d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kWZY+jyt P  
W{"sB:E  
template < typename T > z0<E3t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nZ(]WPIN"  
  { CE`]X;#y  
  return fn(pk(t)); P>X[}  
} 1\m,8i+gU  
template < typename T1, typename T2 > '@.6Rd 8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /x ?@M n>  
  { VGeTX 4h  
  return fn(pk(t1, t2)); nwKp8mfP  
} (6ga*5<  
} ; h{^v756L  
)4=86>XJT  
OA&'T*)-A6  
一目了然不是么? E.Xp\Dm71  
最后实现bind M0fN[!*z  
$kTm"I  
x:MwM?  
template < typename Func, typename aPicker > s"=TM$Vb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :$b` n  
  { $45|^.b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]|CcQ1#|H  
} Yvo*^jv  
@Z ==B%`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v}j5G, [-  
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。 mufGv%U2  
o{,I O!q  
十一. phoenix A4,{ep'Z!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FprdP*/  
]{6/6jl  
for_each(v.begin(), v.end(), u>fMO9X} 2  
( ? ;CIS$$r  
do_ RQQ' Wg  
[ D#&9zR86F  
  cout << _1 <<   " , " LVB wWlJ  
] Hh^ "c}  
.while_( -- _1), =\%ER/  
cout << var( " \n " ) dXh[Ea^  
) vYV!8o.I  
); 6 H P 66B  
6v3l^~kc'  
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: @@o J@;  
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 GB|>eZLv<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x!_5 /  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $UH:r  
y<FC7  
2@ZVEN  
template < typename Cond, typename Actor > Nz2 VaZ  
class do_while 47Z3 nl?  
  { n>,:*5"G  
Cond cd; 'M~`IN`  
Actor act; *ai~!TR  
public : u?`{s88_mF  
template < typename T > LsWD^JE.  
  struct result_1 ruGJZAhIA^  
  { yk8b>.Y\A  
  typedef int result_type; x8@ 4lxj  
} ; + kKanm[!v  
n\((#<&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v@%4i~N  
~x,_A>a  
template < typename T > T5u71C_wmt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1- s(v)cxh  
  { ^5E9p@d"J  
  do N4+Cg t(  
    { IrL%0&*hS  
  act(t); 2V)+ ba|+  
  } g9" wX?*  
  while (cd(t)); F9o7=5WAb  
  return   0 ; / rc[HbNg.  
} }dzdx "  
} ; /*y5W-'d^  
fG'~@'P~  
^ 0YQlT98  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >*{k~Y-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。 VBL4cU8D  
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$  
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。 h_(M#gG  
下面就是产生这个functor的类: Wz' !stcp  
We{@0K/O  
S9l,P-X`  
template < typename Actor > r"2lcNE  
class do_while_actor +XsE  
  { m:h6J''<Z*  
Actor act; kZG.Id  
public : d MR?pbD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v`,!wS  
OlCqv-B2&  
template < typename Cond > "HJ^>%ia  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x\G%  
} ; v%qOW)].  
! eZls  
w U+r]SK@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7G_<+rn  
最后,是那个do_  J| N 6r  
<{cY2cx~3  
6 ^3RfF^W  
class do_while_invoker xw9ZRu<z  
  { F~6]II  
public : ,5$G0  
template < typename Actor > Fy{yg]O"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rByth,|  
  { vIJ5iLF  
  return do_while_actor < Actor > (act); N-upNuv  
} [<53_2]~  
} do_; Eto"B"  
OCrTzz8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V#w$|2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _+B y=B.'  
最后来说说怎么处理break和continue HMF2sc$N  
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。 \eKXsO"d  
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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