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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !#0)`4O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7By7F:[b  
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, PxKBcx4o`  
aT0~C.vT  
OUulG16kK  
x1gS^9MqCB  
  class filler !gX xM,R  
  { \+o\wTW  
public : fK/:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tc~gn!"  
} ; RC_Pj)  
d.&_j`\F  
T<]{:\*n  
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: lNe4e6  
| Y:`>2ev  
UQ0!tFx  
!Rv ;~f/2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5IU!BQU  
//@6w;P  
";/]rwHa)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }c,b]!:  
ZKi&f,:  
'w:ugb9]  
l,@>J9}Se  
二. 战前分析 uaIAVBRcS  
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。 0,hs %x>v  
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 Z %pc"  
NO5k1/-  
W2{w<<\$3}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `EKf1U\FI  
  /* --------------------------------------------- */ Iy)1(upM  
vector < int *> vp( 10 ); ,M.C]6YMr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MHwfJ{"zo  
/* --------------------------------------------- */  2s}S9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KM&P5}  
/* --------------------------------------------- */ 8^_:9&)i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -ssb|r  
  /* --------------------------------------------- */ 'o&d!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6J;!p/C8E  
/* --------------------------------------------- */ k+_>`Gre}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wUvE  
jIKg* @  
H; `F}qQ3  
VxY]0&sq  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3,p!Fun:r  
1._1, _2是什么? S9dx rm?  
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。 rmg\Pa8W>  
2._1 = 1是在做什么? A"*=K;u/|m  
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。 >Tf}aI+  
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。 G 2`YZ\  
Jt$YSp=!!  
&g?GF\Y  
三. 动工 g1t6XVS$9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QFnuu-82"  
ld(60?z>FH  
SS/vw%  
I[E 6N2  
template < typename T > @!iS`u  
class assignment [#KY.n  
  { Oti;wf G7o  
T value; W B:0}b0Gu  
public : xh;gAh5n  
assignment( const T & v) : value(v) {} W'6DwV|  
template < typename T2 > jI,[(Z>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %; &lVIU0  
} ; &S="]*Z  
HQ+{9Z8 ?5  
Mmz; uy_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T#*,ME7|m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fTEZ@#p  
yl$Ko  
e"866vc,  
1(;{w +nM  
  class holder aQoB1 qd8  
  { Q7x[08TI  
public : 1V,@uY)s  
template < typename T > fDr$Wcd~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7#JnQ| ]  
  { }8^qb5+!3  
  return assignment < T > (t);  ]j0+4w  
} |-JG _i  
} ; eX\v;~W*  
wXQu%F3  
|ts0j/A]Pi  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]{=y8]7  
bB4FjC':  
  static holder _1; @. sn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6zM:p/  
3nBZ+n4z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p7\LLJ y  
而不用手动写一个函数对象。 U_VP\ 03  
F,vkk{Z>  
{)Wf[2zJ  
QYH#WrIVx  
四. 问题分析  Ht.P670  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 huqtk4u  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A^}#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ET^?>YsA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u""26k51  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Sk EI51]  
Op0*tj2i),  
五. 问题1:一致性 2:Yvr_L  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Zwq\m.h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W$]qo|2P  
[ as,AX  
struct holder E$lbm>jsb$  
  { '7oR|I  
  // 9{(q[C5m  
  template < typename T > }S iR;2W  
T &   operator ()( const T & r) const 1{/Cr K/o  
  { cQ1[x>OcU  
  return (T & )r; TQb/lY9*  
} <5L99<E  
} ; 2lfEJw($  
0Fkr3x  
这样的话assignment也必须相应改动: 5voL@w>  
Uic  
template < typename Left, typename Right > aMu6{u6  
class assignment gjsks(x  
  { e <+)IW:  
Left l; E3a^"V3p  
Right r; ok6t| 7sq  
public : Gt{%O>P8t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {_tq6ja-<  
template < typename T2 > 0J?443A Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @V>]95RX  
} ; Yv=L'0K&  
>Ec;6V e  
同时,holder的operator=也需要改动: ?9xWTVa8  
Lp%J:ogV`  
template < typename T > (6/aHSXI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C_3,|Zq?|  
  { ,#N}Ni:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~NE`Ad.G  
} 6 JI8l`S  
;a|%W4"  
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。 0++RxYFCL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?h1g$SBxk  
w3i74C&0  
return l(rhs) = r; h>>~Bi  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -5v{p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @u$NB3  
R{[v#sF >#  
template < typename Tp > pj7a l;  
class constant_t +PBl3  
  { p+ReQ.5|  
  const Tp t; HJb^l 4Q  
public : !d 4DTo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cY+fZ=  
template < typename T > x _kT Wq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z;NaIJiL-  
  { 7*K2zu3  
  return t; 43g1/,klm  
} 9b6U] z,  
} ; mph9/ %]S  
^f N/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?*UWg[  
下面就可以修改holder的operator=了 Uo9@Y{<B  
@ o<O I  
template < typename T > [g`4$_9S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <8~c7kT'  
  { _9"ZMUZ{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L{1[:a)']B  
} ` >>]$ZJ  
6i+AJCkC  
同时也要修改assignment的operator() Vxo?%Dj  
^[R/W VNk  
template < typename T2 > Rt,po  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'b"7Lzp2  
现在代码看起来就很一致了。 w('}QB`xad  
V:t{mu5j  
六. 问题2:链式操作 8LF=l1=~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7Ou]!AOhG  
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。 [OPF3W3z  
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。 -1hCi !  
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。 \' zloBU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jj0:p"  
GB Vqc!d  
template < typename T > 3 QXsr<  
struct result_1 a; a1>1  
  { }s"].Xm^2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?ecR9X k  
} ; ~("bpS#ZgD  
b%x=7SMXO  
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: XL44pE m  
2zbn8tO  
template < typename T > J!|R1  
struct   ref L)<~0GcP  
  { M%$ITE  
typedef T & reference; <Vt"%C  
} ; Myn51pczl  
template < typename T > Jw;G_dQ[  
struct   ref < T &> eC<?g  
  { Mcz;`h|EW  
typedef T & reference; cb|hIn\>7  
} ; ,jW a&7  
I\-M`^@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DTsD<o  
?b}e0C-a  
template < typename T > 3&"uf9d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9:3`LY3wW  
  { v=dK2FaY  
  return l(t) = r(t); gw">xt5  
} M17+F?27M  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mBB"e"o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t+pA9^$[ `  
`WMU'ezF  
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 NU'2QSU8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \R-'<kN.*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oO7)7$|1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ang~_Ec.  
最后的布局是: NYKYj`K  
                Add YUTh*`1k<  
              /   \ pVzr]WFx  
            Divide   5 }G^'y8U  
            /   \ m$hkmD|  
          _1     3 '~7zeZ'  
似乎一切都解决了?不。 ?I+$KjE+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6Hy_7\$(-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L?M x"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: e]dFNunFq0  
b?!S$Sxz  
template < typename Right > +Y;hVc E9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <gFisc/#r  
Right & rt) const &Cm]*$?  
  { " &`>+Yw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u(hJyo}  
} 1`s^r+11:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 GjN6Af~}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 92C; a5s  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7hLh}  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 g HxRw  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 E{^W-  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? k}qCkm27  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sk:B; .z  
4hfq7kq7(  
template < class Action > O~?d;.b  
class picker : public Action zTPNQ0=|  
  { P0sAq7"  
public : .r-Zz3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "j_cI-@6  
  // all the operator overloaded ZzQLbCV  
} ; ZCBF&.!  
!&.-{ _$  
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。 i6P$>8jBQ-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: e^x%d[sU  
Q W c^}#!!  
template < typename Right > QUZ+#*:s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \hEIQjfi  
  { z yp3 +|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iweT @P`  
} XWNo)#_3  
Akws I@@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k!bJ&} Q(b  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -eD]gm  
}J-e:FUF#  
template < typename T >   struct picker_maker SXE@\Afj  
  { 8X278^ #  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q \fyp\z  
} ; =[Z3]#h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \L}7.fkb8  
  { l,3,$  
typedef picker < T > result; darbL_1  
} ; 5}! 36SO\  
5'V-Ly)*%  
下面总的结构就有了: \Mdi eO*  
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。 <Ter\o5%  
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。 <9:~u]ixt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `ueOb  
至此链式操作完美实现。 ;R<V-gab  
,!PV0(F(  
B&1E&Cv_8  
七. 问题3 f87XE";:A  
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。 bR:hu}YS  
gNDMJ^`  
template < typename T1, typename T2 > t. (6tL]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p-w:l*-`  
  { yOAC<<Tzus  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jT F "  
} nZ#u#V  
tGbx/$Y   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: voTP,R[}85  
V eY&pPQ  
template < typename T1, typename T2 > !"-.D4*r  
struct result_2 5j0 Ib>\  
  { Fq o h!F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }s6Veosl  
} ; |YV> #l  
OQKc_z'"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ,q7FK z{  
这个差事就留给了holder自己。 >p;&AaXkoG  
    ;KEie@Ry  
f|F=)tJO  
template < int Order > JY;u<xl  
class holder; <%rm?;PBl  
template <> _V0%JE'  
class holder < 1 > x%[NK[^&  
  { hsYE&Np_Q  
public : FgrVXb_q  
template < typename T > Je2&7uR0  
  struct result_1 XJy.xI>;  
  { 0_Elxc  
  typedef T & result; ukc 7Z OQ  
} ; Tow!5VAM  
template < typename T1, typename T2 > ~_F;>N~  
  struct result_2 T (]*jaB  
  { xdz 6[8 d8  
  typedef T1 & result; l%?4L/J)#  
} ; R?2HnJh  
template < typename T > 4PkKL/E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BSJS4+,E  
  { ^SsnCn-e  
  return (T & )r; .c@Y ?..+  
} q"DHMZB  
template < typename T1, typename T2 > dxH\H?NO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^Oeixi@f  
  { v]H9`s#,  
  return (T1 & )r1; '=\>n(%Q  
} utl-#Wwt/  
} ; #sg dMrVQ  
+uTl Lu;MT  
template <> )l! `k  
class holder < 2 > >Bdh`Ot-!  
  { HD2C^V2@M  
public : 2Qh)/=8lM  
template < typename T > -Lb7=98  
  struct result_1 i: jB  
  { Dsc0 ;7~6  
  typedef T & result; njO~^Hl7  
} ; G!G:YVWXP  
template < typename T1, typename T2 > o~L(;A]yN  
  struct result_2 ~Lg ;7i1L  
  { 9k6/D.Dz  
  typedef T2 & result; uqa pj("  
} ; BIew\N  
template < typename T > YK$[)x\S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iVf7;M8O  
  { t.VVE:A^%  
  return (T & )r; FKL@,>!<e  
} wPu.hVz  
template < typename T1, typename T2 > 0E,QOF{o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fR+{gazk n  
  { Doq}UWp  
  return (T2 & )r2; KhX)maQ  
} j{2 0  
} ; Dv` "3  
}aI>dHL  
~gOZ\jm}  
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> >。 HY?#r]Ryt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oOAkwc%)b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v0=v1G*rvJ  
c#1kg@q@  
return l(i, j) = r(i, j); ~RwoktO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) suW|hh1/Ya  
:F#^Q%-IS  
  return ( int & )i; 7#oq|5  
  return ( int & )j; V[]Pya|s+  
最后执行i = j; \.p; 4V&  
可见,参数被正确的选择了。 E?bv<L,"  
oSf`F1;)HQ  
|:4?K*w",  
],~[^0  
-1NR]#P'  
八. 中期总结 $ <C",&  
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: iQT0%WaHl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }~ N\A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Li0+%ijM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i gjn9p&_  
5K682+^5  
@]8flb )T  
BA@M>j6d  
*:"60fkoU  
MLM/!N 7  
九. 简化 $>uUn3hSx\  
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。 4K dYiuz0`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >,'guaa  
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: =h +SZXe<r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }Qe(6'l_  
  +-*/&|^等 A:2CP&*  
2. 返回引用。 XqhrQU|wM  
  =,各种复合赋值等 P>)J:.tr0  
3. 返回固定类型。 e6tU8`z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0dS(g&ZR  
4. 原样返回。 u^c/1H:6  
  operator, H"k\(SPVS  
5. 返回解引用的类型。 4g}r+!T  
  operator*(单目) `.3.n8V  
6. 返回地址。 &y|PseH"  
  operator&(单目) 8g-Z~~0W1  
7. 下表访问返回类型。 2@pEiq3  
  operator[] "x HK*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U 0~BcFpD  
  operator<<和operator>> {D(l#;,iX2  
%[9ty`UE  
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。 MtF0/aT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lcy+2)+  
qwnVtD  
template < typename Left > -)Vy)hD,  
struct value_return ZqpK}I  
  { c=bK_Z_  
template < typename T > Hg8 4\fA  
  struct result_1 <RbfW'<G  
  { V?) V2>]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w9RBT(u  
} ; &+ PVY>q  
MZcvr9y  
template < typename T1, typename T2 > Y8IC4:EO  
  struct result_2 J|be'V#]1  
  { vlZmmQeJm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [q_62[-X  
} ; /L@o.[H  
} ;  cC|  
V*(x@pF  
ahCwA}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fk X86  
Lc[TIX  
下面我们来剥离functor中的operator() 02%~HBS  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  iycceZ  
TgDT  
return l(t) op r(t) Xo[cpcV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q)M-f;O  
return op l(t) q@XJ,e1A  
return op l(t1, t2) w'$>E4\   
return l(t) op (vzYgU,  
return l(t1, t2) op ~&F|g2:  
return l(t)[r(t)] _y>drvg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $FX$nY  
yM9>)SE5`  
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: ~UQ<8`@a  
单目: return f(l(t), r(t)); 5!$sQ@#}D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +opym!\  
双目: return f(l(t)); O7LJ-M  
return f(l(t1, t2)); -b8SaLak  
下面就是f的实现,以operator/为例 VYh/ URU>  
(4yXr|to}  
struct meta_divide d7QUg 6=  
  { @(E6P;+{  
template < typename T1, typename T2 > GE=S.P;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @"/H er  
  { '73}{" '  
  return t1 / t2; t]]Ig  
} !v9`oL26  
} ; $^czqA-&  
][V`ym-e  
这个工作可以让宏来做: 0c!^=(  
KD+&5=Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `_ M+=*}  
template < typename T1, typename T2 > \ 4oryTckS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V6((5o#  
以后可以直接用 I!u=.[5zdC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b2[U3)|oO  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 OkISR j'!U  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IuAu_`,Ndi  
\pTC[Ry1  
O:T 49:R}r  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |*h{GX.(  
|]?W`KN0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C\ Yf]J  
class unary_op : public Rettype -wl&~}%M  
  { dV'^K%#  
    Left l; eX}aa0  
public : /?XI,#j3kM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \Zx&J.D  
L2}<2  
template < typename T > 7 H:y=?X6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f2SJ4"X  
      { 4@<wN \'  
      return FuncType::execute(l(t)); xE!0p EHd  
    } 8@S]P0lk  
~=[5X,Ta  
    template < typename T1, typename T2 > U#iW1jPE2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ed_+bCNy  
      { 'o0o.&/=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ohJDu{V  
    } Xppb|$qp4H  
} ; dhJ=+Fz"w  
D/4]r@M2c  
I!1+#0SG  
同样还可以申明一个binary_op iT O Y  
$XMpC{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l=Pw yJ  
class binary_op : public Rettype ,2^A<IwR  
  { JTBt=u{6^  
    Left l; /z`tI  
Right r; S0:Oep   
public : k&f/f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]F>#0Rdc  
eK*oV}U-k  
template < typename T > {TJBB/B1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `D=`xSEYl  
      { UhkL=+PD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?YV#  K  
    } `T7TWv"M  
`l.bU3C  
    template < typename T1, typename T2 > /0fsn_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;E.f%   
      { DS7L}]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e m)%U  
    } )flm3G2u  
} ; \awkt!Wa  
,`YBTU  
\QF0(*!!  
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 D Y4!RjJ47  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ct~j/.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zOFHdd ,"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。 n|DMj[uT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Yh@2m9  
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。。。 A8ef=ljM?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k4u/v n`&r  
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) qP##C&+#q  
下面是修改过的unary_op "XLtrAu{  
Yl"CIgt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "zQ<)Q]U  
class unary_op S-~)|7d.  
  { z\8s |!  
Left l; o:3(J}  
  vx ' ];  
public : kw gLK@@%1  
`VUJW]wGu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2  @T~VRy  
#G`K<%{?f  
template < typename T > 5VQ-D`kE+  
  struct result_1 H8dS]N~[Y  
  { =2NrmwWZs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W+U0Y,N6  
} ; }gt)cOaY  
birc&<  
template < typename T1, typename T2 > -U A &Zt  
  struct result_2 JXq!v:w6  
  { B)L0hi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'r\RN\PT  
} ; I^u~r.  
Kr1Y3[iNv  
template < typename T1, typename T2 > `#8kJt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l Ib d9F  
  { !]D`|HoW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UQ7]hX9  
} In1n.oRFn^  
-KfK~P3PF  
template < typename T > 4e AMb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >b=."i  
  { j&Xx{ 4v  
  return OpClass::execute(lt(t)); h*!oHS~/l  
} >G%oWRk  
=mPe wx'  
} ; )X|)X,~+-  
`zw%  
CnZEBAU  
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 3"v>y]$U  
好啦,现在才真正完美了。 ']I!1>v$[  
现在在picker里面就可以这么添加了: o~\.jQQxa  
_-543B}  
template < typename Right > y06**f)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Tbv w?3  
  { ~tRGw^<9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Is<XMR|{  
} IvY3iRq6  
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。 AJ& j|/  
*V\.6,^v  
]$9y7Bhj.  
Ml{ ]{n  
?nbu`K6T  
十. bind 2fu<s^9dh  
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。 :b %2qBv  
先来分析一下一段例子 $0 vT_  
2Vf242z_  
fsw[ R0B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {I $iD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hwL`9.w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |o9`h9i  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u7RlxA:  
我们来写个简单的。 sP2Uj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZS(%!+M  
对于函数对象类的版本: W}3%BWn  
} eHxw+.  
template < typename Func > o 7tUv"Rs  
struct functor_trait <rK[&JlJ  
  { L97 ~ma  
typedef typename Func::result_type result_type; T`Up%5Dk  
} ; BN%cX 2j  
对于无参数函数的版本: %*npLDi  
Z}\,rex  
template < typename Ret > 6S_mfWsi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3c,4 wyn  
  { rTVv6:L  
typedef Ret result_type; ZN;ondp4  
} ; ISFNP&& K  
对于单参数函数的版本: esBv,b?*  
!u8IZpf  
template < typename Ret, typename V1 > S5ai@Ks f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {,h_T0D^j  
  { bfZt<-  
typedef Ret result_type; ~]d9 J  
} ; JA9NTu(  
对于双参数函数的版本: jXALL8[c  
(GpP=lSSeY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [M%? [E}>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &oHr]=xA  
  { m;{HlDez  
typedef Ret result_type; !9KDdU  
} ; W#NZnxOX"  
等等。。。 FGyrDRDwC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p_&B+ <z  
x7<l*WQ  
template < typename Func > fKr_u<|  
struct func_return v^s?=9  
  { pL;e(lM  
template < typename T > ~?fl8RF\  
  struct result_1 MD<x{7O12>  
  { nw`rH*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YsVKdh  
} ; cNmAr8^}  
quaRVD>s +  
template < typename T1, typename T2 > '<<@@.(f  
  struct result_2 {^N,$,Ab.  
  { O#18a,o@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DeNWh2  
} ; Fv %@k{  
} ; ?6&G:Uz/  
a.gMH uL  
KA{QGaZ/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $b{8 $<;9  
JU5,\3Lz#  
template < typename Func, typename aPicker > uM\\(g}  
class binder_1 LA59O@r  
  { cl]W]^q-Cx  
Func fn; >yP> ]r+  
aPicker pk; ':_gYA  
public : X o9vE3  
 WTl0}wi  
template < typename T > SSE,G!@  
  struct result_1 a*D<J}xe  
  { U; <{P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uuF~+=.|  
} ; o&@y^<UQ  
<bg6k .s  
template < typename T1, typename T2 > XP}5i!}}7=  
  struct result_2 2 YWO'PL  
  { qM26:kB{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pp69|lxV=k  
} ; SnXM`v,  
>.od(Fh{l|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4xalm  
W=293mME  
template < typename T > piIz ff  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SC2LY  
  { StTxga|  
  return fn(pk(t)); AI{0;0  
} #4LTUVH  
template < typename T1, typename T2 > rDoMz3[w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N2[jBy8M  
  { c?c\6*O  
  return fn(pk(t1, t2)); )z z{~Cf  
} <kwF<J  
} ; v< 2,OcH  
V?x&\<;,  
E)jd>"  
一目了然不是么? Bd=K40Z:  
最后实现bind h;r^9g  
G,Eh8 HboK  
F^!O\8PFd  
template < typename Func, typename aPicker > l?J[K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f B]2"(  
  { OiZ-y7;k^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '@#(jY0_  
} ~-lUS0duh  
|r;>2b/ x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e<`?$tZ3   
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。 >Jn`RsuV  
lnjs{`^  
十一. phoenix "10\y{`v^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )AdwA+-x  
UCj+V@{  
for_each(v.begin(), v.end(), sIaehe'B  
( >Sk%78={R  
do_ d`$w3Hy  
[ b.[9Adi >  
  cout << _1 <<   " , " }.9a!/@Aj  
] \vV]fX   
.while_( -- _1), u 6l)s0Q  
cout << var( " \n " ) xnWezO_  
) MwSfuP  
); 0~W XA=XG  
Bv3B|D&+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: '4u/g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &X` lh P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tK*y/S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lcReRcjm  
knV*,   
oVbs^sbRH  
template < typename Cond, typename Actor > A(`Mwh+  
class do_while N:+EGmp  
  { a x;<idC}  
Cond cd; T5T[$%]6  
Actor act; \j wxW6>  
public : p*YV*Arv  
template < typename T > DyZ6&*s$  
  struct result_1 0 .T5% _ /  
  { :cXN Fu\C  
  typedef int result_type; :-hVbS0I  
} ; S-Vxlku]  
x 00'wY|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wnXU=  
!m'Rp~t  
template < typename T > XA.1Y)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t&5Ne ?  
  { ?-`&YfF  
  do OQ<;w  
    { ze5#6Vzd&  
  act(t); wCv9VvF`  
  } u` (yT<>H  
  while (cd(t)); $*_79F2zN  
  return   0 ; Ks(l :oUB  
} \{a5]G(4s  
} ; ;tA$ x!5]  
7u :kR;wk  
0xCe6{86  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tr/.pw6  
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。 DOkuT/+  
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。 v6L]3O1  
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。 mO]dP;,  
下面就是产生这个functor的类: 5K$<Ad4$b  
).e}.Z6[i`  
yqtHlz%  
template < typename Actor > H)dZ0n4T  
class do_while_actor xkSVD6Km  
  { YG0b*QBY~  
Actor act; [Ran/D\.  
public : uXUuA/O5-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7'{Vh{.  
*a{WJbau]  
template < typename Cond > /!p}H'jl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f;,*P,K  
} ; 0blbf@XA  
f$dIPt(  
 fWs*u[S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q4]O d{[  
最后,是那个do_ N$:-q'hX  
JlRNJ#h>  
swJQwY   
class do_while_invoker Y;g\ @j  
  { S-7C'dc  
public : c_.Fe'E  
template < typename Actor >  i?eVi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %hH> %  
  { W* v3B.  
  return do_while_actor < Actor > (act); A>FWvlLw'm  
} C,LosAd  
} do_; "K+EZ%~<  
\&Bdi6xAy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9GTp};Kg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d:_;  
最后来说说怎么处理break和continue d1 kE)R  
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。 f3>DmH#  
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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