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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O'j;"l~H|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Uu3[Cf=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, Kk#8r+ ,  
BWQ (>Z"  
RAxA H  
1?mQ fW@G  
  class filler !".@Wg$  
  { T}fo:aB}  
public : `Y$LXF~,Om  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o/9 V1"  
} ; -6DfM,  
9C`Fd S   
L$Ss]Ar=  
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: B"8^5#t4s  
%>pglI  
FK+jfr [  
"Tfbd^AU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >. zk-`>-  
*6=[Hmygi  
cMtkdIO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BQ".$(c q  
whRc YnJ  
GyT{p#l  
V4xZC\)Gk  
二. 战前分析 Yuh t<:`  
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。 191O(H  
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 jJg 'Y:K9q  
^ zo"~1  
8th G-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q.rnZU  
  /* --------------------------------------------- */ +tlTHK  
vector < int *> vp( 10 ); a0y;c@pkO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C>t1~^Q},9  
/* --------------------------------------------- */ pdmeB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); du`],/ 6  
/* --------------------------------------------- */ ^[d)Hk}L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "r.pU(uxt  
  /* --------------------------------------------- */ %6*xnB?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ugrcy7  
/* --------------------------------------------- */ Z7OWpujCvN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5C2 *f 4|  
op[OB=  
?JtFiw  
orEwP/L:  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?hsOhUs(5  
1._1, _2是什么?  #*?5  
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。 v#=-  
2._1 = 1是在做什么? [4sbOl5yZ  
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。 R.+Q K6B&  
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。 lvk(q\-f  
zFwp$K>{QY  
IO|">a6  
三. 动工 4,T S1H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /GfC/)1_  
K)F;^)KDHf  
uFG]8pj2V1  
3'*SSZmnOB  
template < typename T > m9xO& @#vx  
class assignment (<2PhJ|  
  { +KXg&A/^  
T value; Q4q3M=0  
public : Oh-HfJyi  
assignment( const T & v) : value(v) {} Vc c/  
template < typename T2 > StaX~J6=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } > : \lDz  
} ; '$4o,GA8  
6z!?U:bT  
Zwp*JH+G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V$<og  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VA.:'yQtJ  
El]Rrku  
j$Gb> Ex>  
EKq9m=Ua@o  
  class holder VO[s:e9L  
  { !:a pu!  
public : @dD70T  
template < typename T > UPUO8W)<Z6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ="<+^$7:k  
  { 4vGkgH<,  
  return assignment < T > (t); WE68a!6  
} )\'U$  
} ; [ gx<7}[  
>*{\N^:z  
fg+Q7'*Vq  
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: gx@b|rj;  
jA<v<oV  
  static holder _1; ZrXvR`bsw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .6f %"E,  
[6)`wi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4LJUO5(y@  
而不用手动写一个函数对象。 |oC&;A  
x gnt)&7T  
:C_\.pA  
vgo-[^FiP$  
四. 问题分析 4Poi:0oOys  
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。 _`*x}  
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。 97NF*-)N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uZ\ >  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N>'1<i?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \0'o*nlJ  
fQ 'P2$  
五. 问题1:一致性 *5.s@L( VU  
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?| xSug-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  3m  
a[[u>oHyd  
struct holder UYD(++  
  { %'%r.  
  // h 5t,5e}  
  template < typename T > `lqMifD  
T &   operator ()( const T & r) const )pW(Cp  
  { 03iO4yOu  
  return (T & )r; ^SVdaQ{7  
} +#A >[,U  
} ; j'#W)dp(  
CKmoC0.  
这样的话assignment也必须相应改动: MjQKcL4%7  
I[WW1P5  
template < typename Left, typename Right > p p9Gzn C  
class assignment /{\tkvv-Z  
  { `GUj.+u  
Left l; uhbo/7d'7  
Right r; Fpzps!(;=  
public : "ALR)s,1,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :|EM1-lwf  
template < typename T2 > U[ u9RB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n*{e0,gp`  
} ; !!%vs 6  
C>4y<,Q  
同时,holder的operator=也需要改动: ,a~- (@  
FzXVNUMP  
template < typename T > ,3!l'|0jJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #]q<fhJhr$  
  { ^mm:u<Yt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b6'%nR*f  
} +8 ]}'6m  
-A[iTI"  
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。 v@&&5J|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ijw'7d|,  
[^A93F  
return l(rhs) = r; {ckA  
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。 mrS:|| ,_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gmJiKuAL5  
Xv|~1v%s7  
template < typename Tp > X0* y8"  
class constant_t S/"-x{Gc2v  
  { ,3qi]fFLMe  
  const Tp t; 7ZI!$J|  
public : *+vS f7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w(]Q `  
template < typename T > 1X.5cl?V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5YQ4]/h  
  { <2HI. @^  
  return t; l[fU0;A  
} 1;i[H[hNY  
} ; .-k\Q} D  
o;7!$v>uK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J'sVT{@GS  
下面就可以修改holder的operator=了 ^!3Sz1  
]HgAI$aA,  
template < typename T > !rlN|HB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vClD)Ar  
  { l Ztq_* Fl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (@vu/yN  
} SuMK=^>%  
 I@08F  
同时也要修改assignment的operator() rg]eSP3 W  
r77?s?  
template < typename T2 > ?dVF@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T_lexX[\  
现在代码看起来就很一致了。 (x2I*<7P  
O~.A}  
六. 问题2:链式操作 /lCn^E6-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?{mFQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q7gBxp  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 fT!n*;h  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 FZ DC?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g<-x"$(C&  
f>g>7OsD]  
template < typename T > 'QFf 7A  
struct result_1 ,9^wKS!7$  
  { P PZxH}J.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n{J<7I e"*  
} ; o}mD1q0yE  
"<SK=W  
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: yk5-@qo  
4nzUDeI3MG  
template < typename T > s(q\!\FS  
struct   ref )zkk%mE/IM  
  { <v&>&;>3  
typedef T & reference; R;,+0r^i  
} ; 7rw}q~CE5  
template < typename T > 7Co }4  
struct   ref < T &> lwIU|T<4  
  { 6 :K~w<mMJ  
typedef T & reference; ?*zRM?*  
} ; \/I@&$"F  
r4D*$H-rR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hhLEU_U  
y,v*jE  
template < typename T > Lj6$?(x}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~rN~Ql%S  
  { bm*Ell\a.  
  return l(t) = r(t); f' Dl*d  
} v?F~fRH  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6H\3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 id8a#&t]  
nyD(G=Q5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 BY.' 0,H=k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I:Wrwd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MQ9 9fD$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *D! $gfa  
最后的布局是: /KFCq|;7s,  
                Add sqFMO+  
              /   \ 'z0@|a  
            Divide   5 LRW7_XYz  
            /   \ (?Fz{  
          _1     3 Ho9 a#9  
似乎一切都解决了?不。 O+A/thI%*S  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 TXD\i Dq  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l 3bo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: BFc=GiPnQ  
# kl?ww U  
template < typename Right > ~]a:9Ev*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |f;u5r!^=  
Right & rt) const Xs$k6C3  
  { ]f=108|8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P#-Ye<V~J(  
} d#cw`h<c~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q|0Lu  
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。 2uu"0Rm%  
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。 %:yJ/&-Q,Z  
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。 (Vnv"= (  
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。 :KGUO{_u  
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? V6)\;c  
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: avrf]raM|  
7'\<\oT  
template < class Action > g+|1khS)  
class picker : public Action ~ \z7$9Q  
  { }"BXqh"\`  
public : gf7%vyMo$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tYK 5?d  
  // all the operator overloaded JK34pm[s  
} ; }t#uSz^  
FWcE\;%yVg  
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。 {{w5F2b((%  
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: gBGUGjVj  
%/NB263Db  
template < typename Right > cL}} ^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $x#0m  
  { *J,VvO 9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T+7-6y+ d  
} 4Ynv=G Qz  
u+"3l@Y#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J24<X9b  
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。 aE BQx  
-}Vnr\f  
template < typename T >   struct picker_maker 1Ys6CJ#  
  { Ucr$5^ME  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |Y?1rLC  
} ; qT}<D`\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tJ`tXO  
  { w6(E$:#d  
typedef picker < T > result; <XG&f  
} ; E0]B=-  
|Am +f.  
下面总的结构就有了: 3.>M=K~09  
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。 ?o307 r  
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。 _{0'3tI7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +j Z,vKr  
至此链式操作完美实现。 6V)P4ao  
]/&qv6D*d  
5'>DvCp%M  
七. 问题3 ,xmmS\  
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。 DtLga[M  
|Xz-rgkQ  
template < typename T1, typename T2 > ([\mnL<FC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a hQdBoj  
  { ;cKN5#7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R"%zmA@o=  
} xe9E</M_  
SbS*z:  
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: VrDSN  
~.\CG'g  
template < typename T1, typename T2 > u*LMpTnn  
struct result_2 WrJgU&H{  
  { =UY)U-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +P YX.  
} ; mcbvB5U  
=GH>-*qp  
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? >G `Uc&=  
这个差事就留给了holder自己。 ZYf0FC=-  
    ?}p~8{ '  
.yK~FzLs  
template < int Order > 84(NylZ  
class holder; `wIMu$i  
template <> W%Jw\ z=  
class holder < 1 > ]34fG3D|  
  { kF{'?R5 w  
public : I_ O8 9Sgn  
template < typename T > ^\o3V<  
  struct result_1 U~h f,Oxi  
  { ppL*#/jYt  
  typedef T & result; r2dU>U*:4  
} ; %a\!|/;6  
template < typename T1, typename T2 > k2]fUP  
  struct result_2 ]k0Pe;<  
  { YO&=f d*  
  typedef T1 & result; i3 ?cL4  
} ; _"nzo4e0  
template < typename T > 3(?V!y{@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S)`%clN}J  
  { B8J_^kd  
  return (T & )r; $wnK"k%G  
} ha Tmfh_|  
template < typename T1, typename T2 > #GoZH?MAF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  C=k]g  
  { s0EF{2<F  
  return (T1 & )r1; OGA_3|[S   
}  S(* u_  
} ; YF)uAJAk  
barY13)$U  
template <> U1oZ\Mh  
class holder < 2 > )I&,kH)+  
  { ,hO*W-a% 1  
public : ;iB9\p$K)  
template < typename T > 4\?z^^  
  struct result_1  DT2uUf  
  { (3. B\8s  
  typedef T & result; }.ZT?p\  
} ; 8/i];/,v*M  
template < typename T1, typename T2 > &oJ1v<`  
  struct result_2 >oD,wSYV~  
  { /J@<e{&t~  
  typedef T2 & result; D5Z@6RVt  
} ; ,1|Qm8O  
template < typename T > ICvl;Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ! !KA9mP  
  { 8D]&wBR:  
  return (T & )r; 9-B/n0  
} `#g62wb,HY  
template < typename T1, typename T2 > ~-J!WC==U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d+m}Z>iQ1O  
  { }Mv$Up  
  return (T2 & )r2; u)X]]6YJ  
} :ebu8H9f%  
} ; #aHJ|[[(n  
frh!dN  
Yo-$Z-ud  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 PH1jN?OEwZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]?un'$%e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >IT19(J;A  
UR{OrNg*  
return l(i, j) = r(i, j); [}+h86:y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y| dw>qO  
fo$s9g^<  
  return ( int & )i; `<#Ufi*c  
  return ( int & )j; xU6rZ CqE  
最后执行i = j; BE$Wj;Q  
可见,参数被正确的选择了。 d~QZc R  
fK 4,k:YC  
[@_IUvf^.  
~DL-@*&  
7=wPd4  
八. 中期总结 Jn\@wF9xd  
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: >?L)+*^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D!g \-y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7;8DKY q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F!RzF7h1  
IE*5p6IM~  
(ah^</  
{SRv=g  
Efa3{ 7>{  
7*MjQzg-P  
九. 简化 &=.SbS  
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。 hy}n&h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %E\pd@  
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: 6uu49x_^L4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SB) Hz8<  
  +-*/&|^等 F2^qf  
2. 返回引用。 (~Hwq:=.  
  =,各种复合赋值等 KvvG H-]  
3. 返回固定类型。 (?vKe5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0l'"idra  
4. 原样返回。 eZbT;  
  operator, By;{Y[@rS  
5. 返回解引用的类型。 b~td ^  
  operator*(单目) zI& ).  
6. 返回地址。 k:yrh:JhB  
  operator&(单目) C"cBlru8B  
7. 下表访问返回类型。 .4%6_`E  
  operator[] 3E$h W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y,F|L?dIq  
  operator<<和operator>> /ReOf<%B  
(GJX[$@  
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。 6DxT(VU}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cs-dvpMZ  
vO 3-B   
template < typename Left > @wTRoMHPQ  
struct value_return 2tMa4L%@C  
  { ~&7 *<`7{  
template < typename T > PBY;S G ~  
  struct result_1 SrT=XX,  
  { V }wh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p9Y`_g`  
} ; `]$H\gNI[8  
,AuejMd  
template < typename T1, typename T2 > /8[T2Z!  
  struct result_2 'iikcf*)C  
  { FNHJHuTe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _OY<Hb3%M  
} ; BnPL>11Y  
} ; qG8-UOUDt  
'(fCi  
FV>xAU$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,/Yo1@U  
)%Lgo${[;  
下面我们来剥离functor中的operator() HI!bq%TZ4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dx)v`.%V  
3F\UEpQ  
return l(t) op r(t) w@$_2t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `XK+Y  
return op l(t) &?0hj@kd~  
return op l(t1, t2) [h@MA|  
return l(t) op NB .&J7v  
return l(t1, t2) op g 6!#n  
return l(t)[r(t)]  rT!9{uK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qy,X#y'FuE  
VK/i5yT5N  
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: Y^ ti;:  
单目: return f(l(t), r(t)); -FW'i10\2+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nOdAp4{:q%  
双目: return f(l(t)); vy{YGT  
return f(l(t1, t2)); x5YHmvy/l  
下面就是f的实现,以operator/为例 A,f%0 eQR  
n||!/u)*  
struct meta_divide <^YZ#3~1T  
  { nH(H k%~  
template < typename T1, typename T2 > fudLm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fS- 31<?  
  { h@D</2>  
  return t1 / t2; .ta*M{t  
} G{{Or  
} ; pNzpT!}H>  
m9li%p  
这个工作可以让宏来做: HH aerc  
O\[Td  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BGZvgMxLJ  
template < typename T1, typename T2 > \ /u N3"m5i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7).zed^  
以后可以直接用 RWK##VHK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Dwi[aC+k  
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 :rX/I LAr  
(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。。。) iT"H%{+~  
@V5'+^O  
G[[NDK  
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 ^bckl tSo  
]J6+nA6)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bmu<V1[W  
class unary_op : public Rettype ,';+A{aV  
  { bcy( ?(  
    Left l; C@q&0\HN  
public : Gj(UA1~1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n:5*Tg9  
^jMo?Zwy  
template < typename T > n\D3EP<s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | QI-gw  
      { R@H}n3,  
      return FuncType::execute(l(t)); q'p>__Ox  
    } h8uDs|O9n  
)B' U_*  
    template < typename T1, typename T2 > BA+:}81&<q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |~3$L\X  
      { : j m|)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k<3 _!?3  
    } C JNz J(  
} ; D7Nz3.j  
x uDn:  
sP NAG  
同样还可以申明一个binary_op 1yIo 'i1  
Y)L\*+ >"[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  8E!I9z  
class binary_op : public Rettype tKUy&]T  
  { oFeflcSz  
    Left l; NR)[,b\v  
Right r; CQcb !T  
public : "rA: ;ntz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fJ3qL# '  
YMx zj  
template < typename T > ;Q.g[[J/p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {@u}-6:wAT  
      { *X^__PS]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x6x6N&f?  
    } s!E-+Gw  
=9;jVaEMJL  
    template < typename T1, typename T2 > 9h6xli  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IK6XJsz$J  
      { K,IPVjS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p3eJFg$  
    } ZN ?P4#Z S  
} ; s `r  tr  
OQA3~\Vu  
N2_=^s7  
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 m~Dq0 T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =;3|?J0=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CFh&z^]PR  
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。 Te#wU e-|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V6d*O`  
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。。。 *X;g Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m`c(J1Et  
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) ~QsQ7SAs  
下面是修改过的unary_op ::vw 1Es  
I$`Vw >  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~5wCehSb  
class unary_op 7}r!%<^  
  { `q exEk@S  
Left l; ZX.VzZS  
  !+M H?A  
public : uu>[WFh  
'eo2a&S2D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *0R=(Gy  
g-%uw[pf  
template < typename T > t MB;GIb #  
  struct result_1 i c]f o  
  { *qG=p`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m[{*an\  
} ; qgca4VV|z  
y( MF_'l  
template < typename T1, typename T2 > 7@DinA!  
  struct result_2 jq["z<V )x  
  { @/JGC%!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DoPm{055J  
} ; AX1'.   
7Hpsmfm  
template < typename T1, typename T2 > ){>;eky  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ z#k~  
  { SAG) vmm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (>0d+ KT  
} -lMC{~h\(S  
zPV/{)S  
template < typename T > z6G^BaT'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IFPywL{K  
  { `bT{E.(T  
  return OpClass::execute(lt(t)); HXdPKS4q  
} O|j5ulO}&"  
^[%~cG  
} ; J7QlGm,=  
/,0t,"&Aqa  
z4-AOTo2y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _k sp;kH?)  
好啦,现在才真正完美了。 v!F(DP.)Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ir\3c9  
^s5.jlZr@  
template < typename Right > p]+W1v}V!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y+?bo9CES!  
  { x\Sp~]o3C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E7_^RWG  
} \Y!Z3CK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {.,OPR"\  
ydns_Z  
#zy,x  
jQ`"Op 3  
%q*U[vv  
十. bind u khI#:[  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1C$^S]v%a  
先来分析一下一段例子 D}"GrY 5  
>; W)tc,  
Y,(eu*Za  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DR0W)K ^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FxZ\)Y   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uEi!P2zN  
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。  Uero!+_  
我们来写个简单的。 Ew;<iY[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )%tf,3  
对于函数对象类的版本: s*l_O* $'  
2s{yg%U(  
template < typename Func > R9CAw>s  
struct functor_trait CYrL|{M]  
  { `z=MI66Nl  
typedef typename Func::result_type result_type; <![T~<.  
} ; e;6Sj  
对于无参数函数的版本: ;JmD(T7{  
huTJ a2  
template < typename Ret > <aHK{ *'3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2hu6  
  { y~luuV;uj  
typedef Ret result_type; &erNVD5o  
} ; 5;^8wh(  
对于单参数函数的版本: ,Xh4(Gn#b  
d=5D 9' +  
template < typename Ret, typename V1 > Zh(f2urKV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K0E ;4r  
  { |;_ yAL  
typedef Ret result_type; 1QN]9R0`#7  
} ; W.67, 0m$  
对于双参数函数的版本: ^2??]R&Q  
gR(c;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KcU,RTE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =;{S>P!I(t  
  { Z9sg6M@s  
typedef Ret result_type; 8@qahEgQ  
} ; MoX* e  
等等。。。 nK|";  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WWe.1A,  
( ~OwO_|3  
template < typename Func > d)G-K+&B  
struct func_return qe$K6A%Yd  
  { { &qBr&kg  
template < typename T > b R6bS7$  
  struct result_1 f/c}XCH_h  
  { |(V%(_s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ml3F\ fAW  
} ; Qxvz}r.l]  
QAJ>93  
template < typename T1, typename T2 > B#DV<%GPl  
  struct result_2 l1:j/[B=  
  { /.?\P#9)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DuE>KX{<!R  
} ; )3 r1; ^W  
} ; d}=p-s.GA  
M)xK+f2_[  
)b7mzDp(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dG rA18  
='JX_U`A^F  
template < typename Func, typename aPicker > *= 71/&B  
class binder_1 MJC Yi<D  
  { }"8_$VDcz  
Func fn; +\ySx^vi  
aPicker pk; vLke,MKW  
public : j>T''T f  
#X8[g_d/  
template < typename T > TXaXJIp  
  struct result_1 4|e#b(!  
  { Ov|j{}=L=9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]@P*&FRcZ  
} ; DEs?xl]zO  
/{U{smtdFl  
template < typename T1, typename T2 > %G@aZWk Sa  
  struct result_2 @$*c0 . |z  
  { 96.Wfx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <#Lw.;(U;k  
} ; h>/ViB@"W|  
vuZ<'?Nm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L~$RF {$  
1=X=jPwO C  
template < typename T > :1=?/8h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _"bx#B*  
  { d5\1-d_uz  
  return fn(pk(t)); op*+fJHD  
} }';&0p2Z  
template < typename T1, typename T2 > kT1lOP-Bg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -^5R51  
  { >guQY I@4,  
  return fn(pk(t1, t2)); kC0!`$<2f)  
} cTnbI4S;  
} ; vy#(|[pL{  
f+6l0@K2  
GCKl [<9*  
一目了然不是么? US|vYd}u+  
最后实现bind 0o]K6 b  
fUL"fMoU  
f3>/6 C  
template < typename Func, typename aPicker > ,2`d3u^CW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  {5udol5?  
  { W24bO|>D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~roHnJ>  
} k +Oq$Pi  
{dwV-qz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q T].,?  
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。 l)8V:MK  
-?RQ%Ue  
十一. phoenix s]iOC6v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [UH5D~Yx  
,ln uu  
for_each(v.begin(), v.end(), yFt7fdl2  
( DX"; v J  
do_ WI6E3,ejB1  
[ K*9b `%  
  cout << _1 <<   " , " =;H'~  
] %\cC]<>  
.while_( -- _1), CnH R&`  
cout << var( " \n " ) o FLrSmY)E  
) 1aE/_  
); Lvq]SzOw  
FQFENq''B  
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: ej;ta Kzj  
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 pJz8e&wyLM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {yHfE,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o0'av+e7  
\bOjb\ w$  
fhmr*E'J  
template < typename Cond, typename Actor > -z$0S%2?  
class do_while }gW/heUE  
  { w8 $Qh%J'<  
Cond cd; 6iG<"{/U5  
Actor act; ib_Gy77Os  
public : kPH^X}O$  
template < typename T > v8Zg og)V  
  struct result_1 bJm0  
  { ~ ""MeaM8[  
  typedef int result_type; q4i8Sp>  
} ; Y14R"*t~  
{1aAm+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $O'2oeM  
*fSM'q;  
template < typename T > %j">&U.[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p2vBj.*J  
  { jtv Q<4  
  do ogqV]36Idh  
    { \&5@yh  
  act(t); LG#w/).^  
  } dV{Hn {(  
  while (cd(t)); DA$Q-  
  return   0 ; 1H =wl =K  
} e@=[+iJc  
} ; 49oW 'j  
#2jn4>  
*\KMkx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <IyLLQ+v  
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。 w3qf7{b  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 rA,Y_1b *  
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。 !rg0U<bO!  
下面就是产生这个functor的类: @>2rz  
V6MT>T  
93IOG{OAY  
template < typename Actor > 3:joSQa  
class do_while_actor M/a/H=J  
  { C;q}3c*L  
Actor act; _(`X .D  
public : :{:?D\%6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d._gH#&v  
BG:`Fq"T  
template < typename Cond > ^HFU@/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2ZbY|8X$r  
} ; 9c{%m4  
`A'I/Hf5  
K#UA M .  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -`dxx)x  
最后,是那个do_ urXb!e{l  
fslk7RlSKg  
NzAtdcwR  
class do_while_invoker $Kz\ h#}  
  { NB5L{Gf6-  
public : OF<n T  
template < typename Actor > @MZ6E$I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W(a'^ #xe  
  { 62)lf2$1  
  return do_while_actor < Actor > (act); QP5:M!O<)  
} xrVZxK:!  
} do_; S~rVRC"<xo  
aC yb-P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V,XP&,no\j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8U2 wH  
最后来说说怎么处理break和continue  ,eeL5V  
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。 +%}5{lu_e  
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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