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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nY-* i!H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9>*c_  
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, [`fI:ao|  
&vUq}r%P  
'JmBh@A  
4n( E;!s  
  class filler ^J=hrYGA  
  { 6o&ZIYJ9k  
public : oh8L`=>&a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PBqy F  
} ; +",S2Qmo  
{5Lj8 N5  
6.Ie\5-a;  
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: @M;(K<%h  
".2K9j7$  
f_mhD dq  
V-W'RunnW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L^Wz vv]  
OYwGz  
`x8B n"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W.}].7}h  
I+?hG6NM  
:J_oj:0r"f  
<lwuTow  
二. 战前分析 _kraMQ>  
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。 Gm8E<iTP  
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 /MTf0^9  
cgZaPw2 bw  
@s* ,xHE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iw]k5<qKj  
  /* --------------------------------------------- */ /Bv#) -5  
vector < int *> vp( 10 ); lJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I*)VZW  
/* --------------------------------------------- */ b[^{)$(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0&w0a P`Y  
/* --------------------------------------------- */ loOOmHhJ&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gSi5u# }J  
  /* --------------------------------------------- */ cnNOZ$)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i?}>.$j  
/* --------------------------------------------- */ je%M AgW`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L4' [XcY  
j~av\SCU*  
[s6C ZcL  
,Qc.;4s-  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1 =GI&f2I  
1._1, _2是什么? zmFws-+A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 mV\$q@sII  
2._1 = 1是在做什么? n'w,n1z7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 n Y w\'c  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :hqZPajE  
V0i9DK|!  
G?)vWM`j  
三. 动工 .Ao0;:;(2-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K b(9)Re  
';YgG<u  
D'i6",Z>  
!$xu(D.  
template < typename T > Eu<r$6Q0}o  
class assignment {w 5Z7s0  
  { $[CA&Y.  
T value; ;)/@Xx  
public : J\`^:tcG  
assignment( const T & v) : value(v) {} EA0iYzV  
template < typename T2 > fEqC] *s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KCqqJ}G  
} ; )2j:z#'>  
bKz{wm%  
S7sb7c'4 k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \9m*(_Qf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?Myh 7  
O.\h'3C  
7sV /_3H+  
uH{'gd,q8  
  class holder 5w3Fqu>39?  
  { 78Y@OL_$  
public : h8v>zNf'  
template < typename T > rG6\ ynBX%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X0i3_RVa  
  { @EZ>f5IO+  
  return assignment < T > (t); aj7dH5SZl  
} $G";2(-k  
} ; gA:TL{X0  
bx;f`8SN  
qu{mqkfN>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J_"3UZ~&  
ejcwg*i  
  static holder _1; 3wt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (2txM"Dja  
PZOORjF8A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~"7J}[i 5  
而不用手动写一个函数对象。 I'_v{k5ZI  
VXC4%  
L#j/0IHD  
Bymny>.M  
四. 问题分析 WYO\'W  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OgMI  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +VOb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w-rOecwFvu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rg)h 5G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #+G`!<7/@f  
}~zO+Wf2  
五. 问题1:一致性 Uf2:gLrF  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| xZ ;bMxZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3M*Y= ?pI  
[j0w\{  
struct holder JMsHK,(  
  { %zljH"F  
  // n7iE8SK|k  
  template < typename T > {nRUH*(d9  
T &   operator ()( const T & r) const I'A:J  
  { eP|)SU  
  return (T & )r; ,)$Wm-  
} >d%VDjk .  
} ; Gpu_=9vzv  
_Ex?Xk  
这样的话assignment也必须相应改动: ] 09yy  
wZ>Y<0,  
template < typename Left, typename Right > =J3`@9;  
class assignment ,cQA*;6  
  { yQ-hnlzn~  
Left l; Wo3'd|Y~i  
Right r; .<w)Bmh  
public : !sK#zAR2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lU$X4JBzS  
template < typename T2 > .mt^m   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z93nYY$`Y  
} ; <.$,`m,  
O5MDGg   
同时,holder的operator=也需要改动: B9W/bJ6%  
ITvHD-,\  
template < typename T > {PmzkT}LF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %!wq:~B1  
  { @_O3&ZK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .zwVCW,u  
} ?*o;o?5s^  
LDX y}hm)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 fLM.k CD?u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +$ ~8)95<B  
|_I[1%&`N  
return l(rhs) = r; |Gc&1*$  
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。 9:\A7 =  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D pNX66O  
 2}!R T  
template < typename Tp > iiN?\OO^~  
class constant_t S w "|iBZ@  
  { D;C5,rN t  
  const Tp t; $Sw,hb  
public : .f%vDBJS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UzJ!Y/5  
template < typename T > F*!gzKZ"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \7DCwu[0M  
  { gix>DHq$k  
  return t; !qS05  
} +{^'i P  
} ; $w`veP  
B3 .X}ys#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `&,_xUA  
下面就可以修改holder的operator=了 s kY0\V  
H<z30r/-w  
template < typename T > w3d\0ub  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j]Ua\|t  
  { ' tSnH&c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tnJ`D4  
} N.vG]%1"  
Vy r] x  
同时也要修改assignment的operator() w'XSb.\)_m  
v C-[#]<  
template < typename T2 > T7s+9CE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `W="g6(  
现在代码看起来就很一致了。 ,i;9[4QMX  
}Fz!6F2w  
六. 问题2:链式操作 vcV!K^M-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 30BR 0C  
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。 <L%HG  
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。 (I!1sE!?1  
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。 2X^iV09  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'N|2vbi<  
%cd]xQpCp  
template < typename T > i _8zjj7  
struct result_1 _rG-#BKW8L  
  { 3U>S]#5}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Sn0Xl3yr  
} ; CP@o,v-  
b sMC#xT  
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: |&(H^<+Xp  
yq!CWXZ2  
template < typename T > ~6MMErSj  
struct   ref #yX^?+Rc  
  { do*Wx2:R  
typedef T & reference; y]MWd#U  
} ; [ns&Y0Y`t  
template < typename T > ^Jn|*?+l  
struct   ref < T &> @X|ok*v`  
  { <BQ%8}  
typedef T & reference; (+@faP   
} ; Lq%[A*`^  
65uZ LsQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [KD}U-(Wg  
;+r0 O0;9  
template < typename T > rrbZ+*U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s~/57S  
  { ]m RF[b$  
  return l(t) = r(t); V02309Y  
} & 8zk3  
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。 q~mcjbLz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^sJ1 ^LT  
:S#eg1y.w]  
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 ADTU{6UPS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {~":;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X3 <SP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Yo>%s4_,  
最后的布局是: "[Yip5  
                Add 1o(+rR<h9  
              /   \ ,I("x2  
            Divide   5 bL+sN"Km  
            /   \ }1l}-w`F  
          _1     3 #3YdjU3w  
似乎一切都解决了?不。 Mp!2`4rD  
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。 XL=2wh  
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。 O^y$8OKEi,  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0qOM78rE  
}`#j;H$i  
template < typename Right > zf}rfn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u|(aS^H=q  
Right & rt) const 9tW3!O^_  
  { (69kvA&|q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HW^{;'kH~  
} (2n3exx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o@Dk%LxP  
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。 wHq('+{=&  
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。 [''=><  
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。 Mf!owpW T  
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。 Uy:@,DW  
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? B[C7G7<B  
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: ( ?atGFgu  
*4zoAslU1  
template < class Action > h\Z3yAYd  
class picker : public Action hLu&lY  
  { 4mki&\lw`  
public : >6n@\n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r7zf+a]  
  // all the operator overloaded \ro~-n+o  
} ; 0^-z?Kb<}  
mm3zQ!2j.  
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。 =9#i<te  
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: T]5U_AI@  
Lx9hq7<  
template < typename Right > ,oy4V^B&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T[`QO`\5O  
  { #1gTpb+t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9 ?EY.}~  
} bfcD5:q  
PGC07U:B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <!$j9)~x  
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。 C6Um6 X9/i  
ZS07_6.~  
template < typename T >   struct picker_maker Rt*-#`I $  
  { eW<!^Aer  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +:j4G^V  
} ; fo/(()  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \Qe'?LRu{  
  { Nj! R9N  
typedef picker < T > result; ZYpD8u6U  
} ; h+\$ Z]  
&1\u#LU  
下面总的结构就有了: oY| (M_;  
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。 `K1PGibV  
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。 U`},)$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ',v0vyO8  
至此链式操作完美实现。 h9@gs,'   
s2,`eV  
#$9U=^Z[  
七. 问题3 pZNlcB[Qn-  
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。 P7M0Ce~iW  
B{=,VwaP_  
template < typename T1, typename T2 >  uhPIV\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l%vhV&  
  { >B|ofwm*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); + xkMW%e<  
} zwF7DnW<<  
&k {t0>  
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: 5k!(#@a_T  
/0'fcjOaQ  
template < typename T1, typename T2 > U^WQWa  
struct result_2 @5uyUSt]  
  { 7]0\[9DyJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :{e`$kz  
} ; tFb|y+  
2l;ge>D J  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? c;A ew!  
这个差事就留给了holder自己。 0:nt#n~_  
    I+-Rs2wb  
IrVM|8vT3  
template < int Order >  Wl}G[>P  
class holder; `pn-fk  
template <> ixUiXP  
class holder < 1 > QQ2OZy> W  
  { #EwRb<'Em  
public : l-JKcsM  
template < typename T > 6r ?cpJV{  
  struct result_1 U7f#Z  
  { OmQuAG ^\x  
  typedef T & result; oD|+X/F K  
} ; B@: XC&R^  
template < typename T1, typename T2 > `jl. f  
  struct result_2 {;wK,dU  
  { *AJezhR  
  typedef T1 & result; ! 7#froh  
} ; ,& {5,=  
template < typename T > n,R[O_9u[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l"V8n BR`  
  { D(2kb  
  return (T & )r; =h1 QN  
} b]s%B.h  
template < typename T1, typename T2 > e=NQY8?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %QlBFl0a  
  { ;U5x'}%0]  
  return (T1 & )r1; Ib<5u  
} omDi<-  
} ; v:so85(S<  
Ii2g+SlQDa  
template <> Qc)RrqYNGF  
class holder < 2 > mYU dhL ^  
  { [~&:`I1  
public : _*-'yu8#  
template < typename T > Jh hT7\h(  
  struct result_1 +BTNm66Z  
  { ~`Gcq"7, !  
  typedef T & result; pR^Y|NG!  
} ; Xj&~N;Ysb  
template < typename T1, typename T2 >  ;#Bh_f  
  struct result_2 4 w/t$lR  
  { ?F_;~  
  typedef T2 & result; /R+]}Lt~%*  
} ; azATKH+j  
template < typename T > QI^8b\36  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <]SS gQ9/"  
  { q2"'W|I  
  return (T & )r; smQpIB;  
} gx{~5&1  
template < typename T1, typename T2 > L@x8hUG"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const js$a^6  
  { &B>uPZ]  
  return (T2 & )r2; u{dN>}{  
} R,b O{2O  
} ; T W;;OS[  
(Os OPTp  
D -\'P31  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "Y J;-$rb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hi 0df3t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3qwYicq,  
@R Yb-d  
return l(i, j) = r(i, j); pDnFT2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xWI 0s;k  
lr= !:D=K  
  return ( int & )i; %BP)m(S7  
  return ( int & )j; ^zs4tCW%  
最后执行i = j; e"8m+]  
可见,参数被正确的选择了。 =xQfgj  
.TrQ +k>  
"u> sS  
kl<B*:RqH  
>[3,qP]E  
八. 中期总结 H<}Fk9  
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: .}u(&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U=<.P;+f9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -W"0,.Dvg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x~Esu}x7  
e, 3(i!47  
*,=+R$  
q\Io6=39x  
d+| ! 6  
+!Gr`&w*)  
九. 简化 \:)o'-   
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。 >"My\o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !/lY q;$R  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jm!C^5!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 af5`ktx  
  +-*/&|^等 _=M'KCL*)  
2. 返回引用。 sYW)h$p;D  
  =,各种复合赋值等 4Xho0lO&  
3. 返回固定类型。 8$xKg3-3M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HC`3AQ12!&  
4. 原样返回。 vCe<-k  
  operator, <("w'd}  
5. 返回解引用的类型。 wN0OAbtX'  
  operator*(单目) zNTu j p  
6. 返回地址。 .L|ax).D  
  operator&(单目) (+v*u]w4  
7. 下表访问返回类型。 wuCtg=  
  operator[] [";5s&)q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7%x+7  
  operator<<和operator>> "ddH7:(k<  
F!cAaL1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +g7nM7,1a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 10C91/  
av$_hEjo|D  
template < typename Left > |MR?8A^"  
struct value_return J^a"1|  
  { "jJ)hk5e  
template < typename T > ])l[tVHm  
  struct result_1 sN) .Jo  
  { g#2X'%&+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3jVm[c5%]  
} ; )'CEWc%  
!>);}J!e]  
template < typename T1, typename T2 > 5K-)X9z?  
  struct result_2 ) CTM  
  { e*Med)tc^$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1KR|i"  
} ; &>b1ES.>  
} ; ;l4 \^E1  
~0{Kga  
32FGDM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T@WMT,J6j  
IbaL.t\>  
下面我们来剥离functor中的operator() Z|GkM5QH:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Bj[/ tQ  
"{xv|C<*n  
return l(t) op r(t) dct#E CT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E.bbIV6mQ  
return op l(t) 1@dx(_  
return op l(t1, t2) \)]2Uh|  
return l(t) op io'Ovhf:  
return l(t1, t2) op RUtS_Z&  
return l(t)[r(t)] XFe7qt;%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pREY AZh  
C7_T]e<  
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: BT#g?=n#`  
单目: return f(l(t), r(t)); }f'1x%RS^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @O @yJ{(I  
双目: return f(l(t)); ,#O8:s  
return f(l(t1, t2)); ?C2;:ol  
下面就是f的实现,以operator/为例 WkIV  
vp9<.*h  
struct meta_divide _ 7.y4zQJ  
  { 5hK\YTU  
template < typename T1, typename T2 > LkB!:+v |B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GK%ovK  
  { *03/ :q^(  
  return t1 / t2; v('d H"Y  
} W>nb9Isp  
} ; gD =5M\  
"uC*B4`  
这个工作可以让宏来做: K7VG\Ec  
Vgk,+l!4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wKbymmG  
template < typename T1, typename T2 > \ w8ld* z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I*2rS_i[T  
以后可以直接用 W (=B H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wO%:WL$5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]w_)Spo.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) BF!zfX?n  
fMaNv6(  
Lc?O K"[m  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 y]9U FL"  
c10).zZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  RZ%X1$  
class unary_op : public Rettype p2(_YN;s  
  { W10fjMC}^  
    Left l; D:EF@il  
public : 3~la/$?p0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #B9[U} 8  
f|0QN#$  
template < typename T > +cH(nZ*f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gAP}KR#T  
      { &Z!2xfQy>  
      return FuncType::execute(l(t)); -`EoTXT*U  
    } 1?\Y,+  
dR:iUw:V  
    template < typename T1, typename T2 > ,2bAKa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -5.%{Go$[  
      { =rF8[Q0K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7`!( 8  
    } V p{5Kxq  
} ; $:wM'&M  
3)SZVME1Z  
p> S/6 [X  
同样还可以申明一个binary_op *, K \A  
K6 7? d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pa-4|)qY  
class binary_op : public Rettype Bx4GFCdifC  
  { cO&9(.d  
    Left l; gw T,D.'Ut  
Right r; K/cK6Yr  
public : [CX?Tt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UULL:vqq  
\ 6 a  
template < typename T > 9YhsJ~"Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8$Yf#;m[  
      { 9zd/5|W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D[M?27  
    } Iq \oB  
>~~\==".  
    template < typename T1, typename T2 > mM>|fHGA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4V8wB}y7e  
      { K~T\q_ZPZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _xt(II   
    } ku8c)  
} ; ':4pH#E  
%WR"85  
*`T &Dlt'8  
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 H_nJST<v`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7+4"+CA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8ZfIh   
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。 sb.SpF>   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =lQ[%&  
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。。。 5AU3s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bz]O(`  
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) oW6<7>1M7  
下面是修改过的unary_op !H\GHA'DO]  
.+h pxZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qpf]3  
class unary_op kH -b!  
  { 0u2uYiE-l  
Left l; yVzg<%CR^  
  :G/]rDtd  
public : 7g+]  
#SNI dc>9\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fg_s'G,`  
*PU,Rc()6  
template < typename T > ygt)7f5  
  struct result_1 4LJ}>e  
  { X{9o8 *V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /j@ `aG(a  
} ; !5t 3Y  
4{t$M}?N  
template < typename T1, typename T2 > F:GKnbY  
  struct result_2 ~la04wR28  
  { >Fk `h=Wd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T?{9Z  
} ; v=-3 ,C  
"e<. n  
template < typename T1, typename T2 > z}8L}:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :=v{inN  
  { #q.G_-H4J@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6*33k'=;F  
} _O9H. _E  
$OoN/^kv  
template < typename T > ld:alEo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ O=|v/]  
  { )^f Q@C8  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~(^*?(Z  
} G>>u#>0  
=c^=Yvc7U  
} ; WVK-dBU  
l{m~d!w`a  
D-:<]D:  
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 0.+eF }'H  
好啦,现在才真正完美了。 5THS5'  
现在在picker里面就可以这么添加了: [iy;}5XK  
q%Jy>IXt  
template < typename Right > yUwgRj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bTp2)a^G  
  { a;(zH*/XK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JMl hBh  
} \[I .  
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。 $= xQX  
~<OjXuYu  
i/~QJ1C  
h^$}1[  
2BA9T nxC  
十. bind - :z5m+  
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&k T#  
先来分析一下一段例子 G2{M#H  
RTBBb:eX  
;Jn0e:x`E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RXS|-_$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sxwW9_C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }Rxg E~ F  
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。 "`*a)'.'^c  
我们来写个简单的。 yXo0z_ G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q,JA~GG  
对于函数对象类的版本: C;:L~)C@t  
6cT~irP  
template < typename Func > i)PV{3v$J  
struct functor_trait EZumJ."  
  { |$?Ux,(6  
typedef typename Func::result_type result_type; \(U"_NPp  
} ; T_tDpq_|  
对于无参数函数的版本: f"<@6Axq  
7h#faOP  
template < typename Ret > 7e{X$'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SA+%c)j29  
  { L[Yp\[#-q  
typedef Ret result_type; {F+M&+``  
} ; s?x>Yl %  
对于单参数函数的版本: 'BdmFKy1  
oT (:33$  
template < typename Ret, typename V1 >  QXxLe*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jvc?hUcLKT  
  { '}pgUh_  
typedef Ret result_type; ' raB  
} ; iVi3 :7*  
对于双参数函数的版本: Pn'(8bRm  
(GcKaUg8*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ml33qXW:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p@7i=hyt`p  
  { *(&ClUQQ  
typedef Ret result_type; .4C[D{4  
} ; >yA,@%X  
等等。。。 ^8oc^LOa~2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KWh M  
u ?G\b{$m  
template < typename Func > v;bP8)mI  
struct func_return 3ES[ N.V#  
  { KjwY'aYwr:  
template < typename T > %][$y 7  
  struct result_1 U|Z>SE<k  
  { [b i3%yWh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vMZ7uO  
} ; L_lDFF  
4$zFR}f  
template < typename T1, typename T2 > ZkB6bji  
  struct result_2 zdjM%l);  
  { {~p7*j^0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "?eH=!  
} ; cR=94i=t  
} ; =yTa,PY  
i+X2M-[Ls  
NrJ_6sjF0g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y7kb1UG  
BU]WN7]D$  
template < typename Func, typename aPicker > *bxJ)9B  
class binder_1 }6CXJ+-UR  
  { N;x<| %peL  
Func fn; .qIy7_^  
aPicker pk; 6_%]\37_Z  
public : 2l)9Lz=;L  
7edPH3  
template < typename T > G_^iR-  
  struct result_1 ^YG7dd_  
  { 5&?KW)6 Rz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (3N"oE.b]  
} ; .A*VLF*m  
oGJ*Rn)Z  
template < typename T1, typename T2 > W%>i$:Qq  
  struct result_2 ,5\2C{  
  { eg2U+g4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y%fVt|  
} ; 1qLl^DW  
wTlK4R#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;J(rw  
$h 08Z  
template < typename T > 97(Xu=tX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hg?j)jl|  
  { XVrm3aj(m  
  return fn(pk(t)); so!w!O@@  
} 1tc]rC4h  
template < typename T1, typename T2 > h6\3vfj^f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <'}b*wUB  
  { qY$*#*Q  
  return fn(pk(t1, t2)); ?E+:]j_  
} M[YTk=IM#  
} ; QE 45!Z g  
*2,e=tY>  
^"O{o8l>2  
一目了然不是么?  (# 6<k  
最后实现bind =% q?Cr  
11)/] ?/j  
%NT`C9][  
template < typename Func, typename aPicker > 1p7cv~#95  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K\IYx|Hm a  
  { SZ5O89  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aNE9LAms  
} PPoI>J  
G$;] ?g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M5GY>3P$c  
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。 x">W u2  
m]FaEQVoE  
十一. phoenix .KLm39j(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nT.L}1@  
bJQ5- *F  
for_each(v.begin(), v.end(), AT B\^;n.  
( Hp)X^O"  
do_ n7IL7?!o  
[ `z|= ~  
  cout << _1 <<   " , " 4M @ oj  
] ]d@^i)2LF  
.while_( -- _1), 0'?V|V=v  
cout << var( " \n " ) vKNt$]pm=  
) q2x|%H RF  
);  4%g6_KB  
P%zH>K  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _0'm4?"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor W@I 02n2 H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q>_vE{UB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =n@F$/h  
aO8c h  
]y3pE}R  
template < typename Cond, typename Actor > #TMm#?lC  
class do_while 9=t#5J#O  
  { N\9}\Rk@  
Cond cd; 3iE-6udCS  
Actor act; ^FP} qW~;9  
public : /> ^@ O  
template < typename T > Yim{U:F  
  struct result_1 J=I:T2bV&s  
  { WnD^F>  
  typedef int result_type; @S`$C  
} ; m7$8k@r  
A2m_q>> !  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u~s Sk  
iO!27y  
template < typename T > tIq>Oojdx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "pt+Fe|@c;  
  { ?h/xAl  
  do e8$l0gzaD  
    { drW~)6Lr@  
  act(t); Ne3R.g9;Z  
  } Lltc 4Mzw  
  while (cd(t)); 86 *;z-G  
  return   0 ; b,nn&B5@{  
} OE_ QInb<  
} ; q`XW5VV{K  
]JOephX2R  
k*5'L<&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 24#bMt#^  
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。 !Citzor  
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。 Ls&+XlrX8  
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。 G+0><,S  
下面就是产生这个functor的类: 9]"S:{KSCn  
ac9qj  
M70c{s`w5  
template < typename Actor > 94\t1fE  
class do_while_actor 2ck 4C/ h  
  { ujU=JlJ7dl  
Actor act; g %f*ofb  
public : &J_Z~^   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YRPm^kW  
7 _`L$<-n  
template < typename Cond > J , V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pgT9hle/  
} ; [`d$X^<y;  
m9Ax\lf  
OFA{ KZga  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  3P1&;  
最后,是那个do_ nSS>\$  
P` #QGZ>  
[r(Qs|  
class do_while_invoker r#A_RZ2~@  
  { #?dUv#  
public : z"lqrSJ:  
template < typename Actor > /RGNAHtIi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @5WgqB  
  { r!7Y'|  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3{KR {B#L  
} ] /+D^6  
} do_; %?bcT[|3  
 ?>af'o:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &-M]xo ^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f|U0s  
最后来说说怎么处理break和continue baee?6  
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。 +iy7e6P  
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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