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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #o7)eKeQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ! |UX4  
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, |w54!f6w_  
B+mxM/U[c  
cz{`'VN}`  
{\CWoFht>  
  class filler 0c`nk\vUy  
  { c)B3g.C4m  
public : 6h2keyod  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V7r_Ubg@K  
} ; Dmr*Lh~  
y_}vVHT,  
1[8^JVC>6  
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: i?;#Z Nh  
iC/*d  
6lv@4R^u  
u}|v;:|j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d&raHF*  
5RFro^S9E  
o{`x:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {59 >U~  
4=/jh:h  
XsQ81j.  
 1n +Uv*  
二. 战前分析 m*A b<$y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 HY FMf3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 e15yDwvB  
z<%bNnSO  
jwa6`u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s_XCKhN:  
  /* --------------------------------------------- */ `Wg"m~l$N  
vector < int *> vp( 10 ); B=L!WGl<!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ( _6j@?u  
/* --------------------------------------------- */ GDSXBa*7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +pwTM]bV  
/* --------------------------------------------- */ H-+U^@w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fmj}NV&ma  
  /* --------------------------------------------- */ #Iv KI+"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GdI,&| /  
/* --------------------------------------------- */ ye9GBAj /  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2[ofz}k]r)  
%UrNPk  
I`X!M!dB)  
[`b,SX x  
看了之后,我们可以思考一些问题: gac31,gH  
1._1, _2是什么? +]A,fmI.  
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。 rzIWQFv  
2._1 = 1是在做什么? vJ}WNvncVF  
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。 qnboXGaFu  
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。 ; F'IS/ttX  
gv>DOez/  
yuBRYy#E|%  
三. 动工 F:T(-,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: el*|@#k}  
V 97ORI  
Mf#@8"l  
1F,U^O  
template < typename T > oo\^}jb  
class assignment %%}l[W  
  { AXHY$f|  
T value; BInSS*L  
public : Lv['/!DJ|  
assignment( const T & v) : value(v) {} dN3^PK  
template < typename T2 > 1C{0 R.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C/Tk`C&  
} ; N=Ct3  
`e<IO_cg  
9dNkKMc@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SoM,o]s#y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @9| jY1  
npltsK):  
4 H0rS'5d  
pI-Qq%Nwt  
  class holder U1y!R<qlp  
  { bWp:!w#K  
public : W ,6q1  
template < typename T > iv_3R}IbX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JI]Lz1i  
  { 9!n95  
  return assignment < T > (t); Es7 c2YdU  
} e:nByzdH0[  
} ; F t11?D B  
S/)),~`4  
9;v3 (U+:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: #~nXAs]Q  
y/Y}C.IWp)  
  static holder _1; \Hrcf+`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hGY-d}npAJ  
/)J]ItJlz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W7WHDL^  
而不用手动写一个函数对象。 O U7OX]h  
]NTQF/   
G<-KwGy,D  
&,%n  
四. 问题分析 JseKqJ?g  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 aUZ?Ue9l>2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [;,E cw^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fVgK6?<8^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }Y.YJXum  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T90O.]S  
WUie `p  
五. 问题1:一致性 DCiU?u~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| sx=1pnP9`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2[`n<R\  
y4jiOhF<d  
struct holder 0vfMJzk  
  { `RSiZ%Al  
  // ;%2+Tc-7I  
  template < typename T > f\= @jV  
T &   operator ()( const T & r) const }EwE#sZ#  
  { l hYJectJa  
  return (T & )r; 1gK^x^l*f  
} 8Pa*d/5Y(  
} ; Y QC.jnb2  
'6qH@r4Z<  
这样的话assignment也必须相应改动: fDns r" T  
4N$Wpx  
template < typename Left, typename Right > iu=Mq|t0  
class assignment zqdkt `  
  { drjNK!XL@  
Left l; /c=8$y\%@  
Right r; s3JzYDpy  
public : c Q-#]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A'jL+dI.  
template < typename T2 > Q" h]p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mv:@D  
} ; u-iQ  
\Qah*1  
同时,holder的operator=也需要改动: jm<^WQ%Cc  
0qFO+nC  
template < typename T > ) 6QJZ$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c{1)- &W  
  { R P~67L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N*Q*>q  
} 2*w`l|Sx  
npkT>dB+  
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。 t=Rl`1 =(K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JJ)  
VO:  
return l(rhs) = r; jG `PyIgw  
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。 dLH@,EKl)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e"^WXP.t&  
h!(# /  
template < typename Tp > +sn0bi/rG  
class constant_t v2]N5  
  { ?SYmsaSr5  
  const Tp t; ;U?=YSHk7  
public : W#g!Usf:/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "B__a(  
template < typename T > }o!b3*#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WP\kg\o  
  { ?E!M%c@,  
  return t; 7CR#\&h`  
} +pq=i  
} ; 2<J2#}+ \  
$bMmyDw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dRzeHuF92  
下面就可以修改holder的operator=了 Cd^1E]O0{  
!U4YA1>>  
template < typename T > g/$RuT2U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  ) 4t%?wT  
  { X=?9-z] QO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u8?$W%eW  
} TW 1`{SM  
s7}-j2riq  
同时也要修改assignment的operator() m\&99-j:@b  
cCiDe`T\F  
template < typename T2 > t3.;qDy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \25EI]  
现在代码看起来就很一致了。 <n k/w5nKL  
#o~C0`8!B=  
六. 问题2:链式操作 %?V~7tHm>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _M8'~$Sg  
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。 `Zmdlp@  
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。 eW<NDI&b  
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。 )xU+M{p-os  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6X'0 T}  
7fWZ/;p  
template < typename T > Xajt][  
struct result_1 |ul{d|  
  { J=kf KQV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fA1{-JzV<4  
} ; VPO~veQ  
3hJ51=_0^  
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: M7Xn=jc  
be-HF;lZe'  
template < typename T > @`B_Q v@  
struct   ref S/eplz;  
  { H0B=X l[  
typedef T & reference; Y evd h<  
} ; 8.wtv5eZ  
template < typename T > "-:g.x*d  
struct   ref < T &> j)ln"u0R^B  
  { "tJ[M  
typedef T & reference; t}}Ti$$>  
} ; WyB^b-QmDh  
73u97oe>1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mcQ A'  
}3WP:Et  
template < typename T >  Jc]k\U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S Cn)j:gH;  
  { Vy/G-IASb  
  return l(t) = r(t); $mAyM+ ph[  
} dqB N_P%  
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。 'bH~KK5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8yOhKEPX  
o+k*ia~Fa  
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 =_N $0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pIpdVKen  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M|@@ LJ'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ] NW_oRH  
最后的布局是: Hv' OO@z  
                Add * _usVg  
              /   \ 8qfXc ^6  
            Divide   5 @Wm:Rz  
            /   \ NTK9`#SA  
          _1     3 |G/)<1P  
似乎一切都解决了?不。 mss.\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 S&l [z,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %<O~eXY  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: O\=Zo9(NHF  
1x##b [LC  
template < typename Right > C^_m>H3b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (*vBpJyz%  
Right & rt) const plr3&T~,&S  
  { kbH@h2Ww  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &N/dxKZcc  
}  ]sP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3;uLBuZOCN  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]i1OssV~>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yP` K [/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 M djxTr^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 N<KsQsy=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? s6}SdmE  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: IY!8j$'|  
5D7k[+6  
template < class Action > nsq7dhq  
class picker : public Action @0tX ,Z9  
  { i3L2N~:V  
public : +4qR5(W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} psiuoYf  
  // all the operator overloaded heWQPM|s  
} ; IZQ*D)  
n8\88d  
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。 ~`$P-^u88X  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: dxS5-aWy9w  
Uhn3usK  
template < typename Right > y G mFi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Jko=E   
  {  Bw+ ?MdS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :7Uv)@iUk  
} '<e$ c  
qf@P9M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vwa*'C  
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。 j`Ek:  
W|sU[dxZ  
template < typename T >   struct picker_maker >xF&>SDC  
  { qq?o^_^4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sS4V(:3s  
} ; t -}IKrbv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z7P~SM  
  { 2o1WXE %$  
typedef picker < T > result; =C|^C3HK  
} ; M*Q}^<E*  
$n47DW &  
下面总的结构就有了: Z?&ZgaSz  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b53s@7/mq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 :}#j-ZCC"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xDS]k]/(T  
至此链式操作完美实现。 7.)_H   
3'0Jn6(  
tef>Py  
七. 问题3 +nB0O/m'U  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 23'{{@30  
F$:UvW@e1  
template < typename T1, typename T2 > @FF{lK?[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ofI,[z3  
  { sint":1FC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JFNjc:4{0  
} !HhF*Rlr  
qM2m!  
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: 5'`DrTOA  
Nm-E4N#'i  
template < typename T1, typename T2 > }1CvbB%,A  
struct result_2 )1GJ^h$l  
  { !\Cu J5U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; */@I$*  
} ; :hWG:`  
+^AAik<yl  
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? ;nAx@_ab^  
这个差事就留给了holder自己。 VP~%,=  
    zYWVz3l  
V|awbff:  
template < int Order > <y7Hy&&y-  
class holder; -H|!KnR  
template <> YV>&v.x0;  
class holder < 1 > W+4Bx=Mj  
  { (Gapv9R  
public : @LS%uqs  
template < typename T > J*6B~)Sp@  
  struct result_1 XgeUS;qtta  
  { 7Xh @%[   
  typedef T & result; )"2eN3H/  
} ; ,4-],~T  
template < typename T1, typename T2 > tuY= )?  
  struct result_2 7;r3Bxa Q  
  { 8$IUit h  
  typedef T1 & result; id`RscV]  
} ; >f1fvv6  
template < typename T > `JGW8 _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %t74*cX  
  { #~qza ETv,  
  return (T & )r; 'L{pS-+6  
} Ri::Ek3qu  
template < typename T1, typename T2 > wM-H5\9n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t!B,%,Dp  
  { J'WOqAnPZ  
  return (T1 & )r1; 1r*@1y<0"  
} gt~u/Z%  
} ; z-sq9Qp&x  
PB BJ.!Pb  
template <> Mdp'u$^!  
class holder < 2 > } ,Dk6w$  
  { 9Gx`[{wI9<  
public : ['iEw!  
template < typename T > x[+bLlb  
  struct result_1 Ruwp"T}mF  
  { zh(=kS `  
  typedef T & result; '9&@?P;  
} ; <'hoN/g  
template < typename T1, typename T2 > a`eb9o#  
  struct result_2 Bw[#,_  
  { Z;0<k;#T(p  
  typedef T2 & result; Z\n^m^Z =  
} ; EF9Y=(0|  
template < typename T > |;p.!FO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8R(l~  
  { i;IhsKO0R  
  return (T & )r; Nm%#rZrN~Q  
} +-5YmN'  
template < typename T1, typename T2 > I@#IXH?6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,WW=,P  
  { Z,~@_;F  
  return (T2 & )r2; M@*Y&(~  
} z|(<Co8#.  
} ; :vaVghN\  
Wu8zK=Ve(  
fZnq5rTk"  
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> >。 0[7"Lhpd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XCXX(8To0=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "zqa:D26  
QWC C  
return l(i, j) = r(i, j); A.$P1zwC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Cj YI *  
2)QZYgfh  
  return ( int & )i; 5rQu^6&  
  return ( int & )j; KAu>U3\/  
最后执行i = j; >5 Y.  
可见,参数被正确的选择了。 G2P:|R  
TDy$Mv=y  
WWOjck #  
:j/sTO=  
(>lH=&%zj  
八. 中期总结 OcC|7s" ,  
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: u6MU @?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MvaX>n !o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E9 @Sc>e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f9d{{u  
I"KosSs  
gp'k(rGH  
w2lO[o~x}  
(eHTXk*V`  
S&J5QZjC  
九. 简化 \ *g3j  
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。 3Lv5>[MnN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S{{wcH$n'i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :1]J{,VG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1vJj?Uqc  
  +-*/&|^等 ~K(mt0T )  
2. 返回引用。 BV}sN{  
  =,各种复合赋值等 EDF0q i  
3. 返回固定类型。 .%M80X{5~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <l eE.hhf.  
4. 原样返回。 ;Qc^xIPy  
  operator, WQB V~.<Yv  
5. 返回解引用的类型。 "2 :zWh7|  
  operator*(单目) yOk{l$+  
6. 返回地址。 Jq8v69fyQ  
  operator&(单目) 8{6`?qst@  
7. 下表访问返回类型。 f*p=j(sF  
  operator[] <B @z>V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PO:sF]5  
  operator<<和operator>> $gL^\(_3H  
w`dSc@ :  
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。 7>AM zNj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D^f;X.Qm  
f=8{cK0j  
template < typename Left > 4VC8#x1  
struct value_return q_"w,28  
  { b"OHXu  
template < typename T > ?t/\ ID  
  struct result_1 m5, &;~  
  { "QBl "<<s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p )WRsJ8  
} ; J90 )v7  
##Qy6Dc  
template < typename T1, typename T2 > 4Bt)t#0  
  struct result_2 T!^v^m@>y  
  { \+x#aN\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vw-y:,5`t8  
} ; h&~9?B  
} ; 2~V"[26t  
\zOsq5}  
!lM.1gTTC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [Ov/&jD"  
53^3. .E|  
下面我们来剥离functor中的operator() 7)FYAk$@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: joNV4v"=`  
>Qg-dJt[  
return l(t) op r(t) X `F>kp1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1Cw$^jd  
return op l(t) q &S@\b  
return op l(t1, t2) jBd=!4n  
return l(t) op  J2Qt!-  
return l(t1, t2) op h*3{IHAQ  
return l(t)[r(t)] 5Z=GFKf|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Il#ST  
_c(h{dn  
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: %:OX^ ^i;  
单目: return f(l(t), r(t)); nE bZ8M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TJZ arNc$  
双目: return f(l(t)); G 6xN R  
return f(l(t1, t2)); b7gN|Hw5 H  
下面就是f的实现,以operator/为例 b.9[Vf_G  
HJd{j,M  
struct meta_divide ?>gr9w\  
  { S9'Xsh  
template < typename T1, typename T2 > /wkrfYRs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MIN}5kc<  
  { O:imX>|u  
  return t1 / t2; a^Q ?K\c4N  
} .*z$vl  
} ; \c!e_rZ  
#CW{y?=  
这个工作可以让宏来做: #<#-Bv  
w?Cho</Xu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V0%a/Hi v  
template < typename T1, typename T2 > \ m9\~dD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @CoUFdbz  
以后可以直接用 vZ^U]h V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7 ;2>kgf~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 X0]$Ovq(l  
(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。。。) ]K%d   
7`^=Ie%(K  
+I}!)$/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0sCWIGU W  
}j!C+i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /)?qD  
class unary_op : public Rettype ?D(aky#cyc  
  { 5'<a,,RKu  
    Left l; NSq29#  
public : lwjA07 i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6uX,J(V,  
64^l/D(  
template < typename T > 7loWqZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V6kDyl(  
      { ID<[=es6  
      return FuncType::execute(l(t)); 5X uQQ!`  
    } w@\4ft6d  
kL<HGQt  
    template < typename T1, typename T2 > Z>dvth  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r"t,/@`n  
      { bw!*=<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `(6cRT`Wp  
    } h8;H<Y;yQ  
} ; 7|o}m}yVx  
%zhSSB =BJ  
3T[zieX  
同样还可以申明一个binary_op czB),vooz  
b'vIX< g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _ D"S  
class binary_op : public Rettype Vl'rO_?t  
  { /J(~NGT  
    Left l; : ?>yi7w  
Right r;  &'?Hh(  
public : - rI4_Dl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M-e|$'4u  
Z4m+GFY  
template < typename T > =c%gV]>G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FV/lBWiQQ  
      { _<l)4A3rS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7y$U$6  
    } 3FMYs&0r4  
`7.$ A U  
    template < typename T1, typename T2 > Z2-"NB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hZ')<@hNP  
      { pr1kYMrqri  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \FnR'ne  
    } nj-LG!"a  
} ; 1KjzKFnb  
Q@"!uB.e  
zQ(`pld  
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 !wZIXpeL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -a'D~EGB^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Lzx/9PPYn  
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。 N9u {)u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _T;Kn'Gz(&  
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。。。 98vn"=3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :W+%jn  
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) )q[Wzx_ j<  
下面是修改过的unary_op s%A?B 8,  
=<AG}by![  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j!@, r^(  
class unary_op `H9 !Z$7G  
  { OU*skc>  
Left l; 0%yPuY>  
  mILCC} Kt  
public : f?(g5o*2  
is^5TL%@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4.>y[_vu  
7dOpJjv?)  
template < typename T > g\*2w @  
  struct result_1 <<-BQ l~  
  { (%9J( 4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zKh<zj  
} ; ucJ8l(?Qc  
L^2wEF  
template < typename T1, typename T2 > hI*6f3Vn(n  
  struct result_2 'u_j5  
  { 4~hP25q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ={jj'X9  
} ; 5D mSgP:  
cs4IO O$  
template < typename T1, typename T2 > }|j#C[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vorb?iVf>  
  { bzZ7L-yD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DW)X3A(^  
} VmZDU(M  
OD?y  
template < typename T > ?Iag-g9#=m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j#YVv c%  
  { V}JBv$+ko  
  return OpClass::execute(lt(t)); PeSTUR&  
} Vw`%|x"Xz  
gRZ!=z[&  
} ; Dj3,SJ*x  
Rk{vz|  
>xXq:4l>}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9j5B(_J^  
好啦,现在才真正完美了。 _P%PjFQ)  
现在在picker里面就可以这么添加了:  \7e4t  
KYq<n& s  
template < typename Right > 0;%\L:,O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ; NO#/  
  { H)rJ >L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :]LW,Eql  
} ] ^J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ft_g~]kZo  
FR\r/+n:t0  
g O8~$Aj  
#(Yd'qKo  
i6O'UzD@T  
十. bind rY$ wC%  
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。 ppeF,Q  
先来分析一下一段例子 V2g"5nYT  
\\Z?v,XsS  
}$* z:E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q_*.1L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [lz H%0 V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AR g]GV/L  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |Vp ?  
我们来写个简单的。 `*]r+J2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zY].ZS=7  
对于函数对象类的版本: .m xc~  
YDgG2hT/2  
template < typename Func > cu#r#0U-  
struct functor_trait CYM>4C~>JW  
  { e'fo^XQn[  
typedef typename Func::result_type result_type; 6 I43a1[s  
} ; DP!8c  
对于无参数函数的版本: A>*#Nw5L  
Ki /j\  
template < typename Ret > JQW7y!Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D"{%[;J  
  { zJOyr"B'8  
typedef Ret result_type; 9|K :\!7  
} ; 0 Cyus  
对于单参数函数的版本: VI.Cmw~S  
uTy00`1  
template < typename Ret, typename V1 > C @P$RVS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -y/Y%]%0  
  { T6\d]  
typedef Ret result_type; w~n+hhMF  
} ; p#>,{  
对于双参数函数的版本: \^lDd~MWG  
8boiJku`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W>[TFdH?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s2#}@b6'.  
  { <co:z<^lqu  
typedef Ret result_type; *QoQ$alHH  
} ; ~Yre(8+M  
等等。。。 O_*tDq,e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _?XR;2 ]  
s|R`$+'{  
template < typename Func > `*B6T7p1  
struct func_return ^Jc|d,u;s  
  { OSwum!hzN  
template < typename T > ayN[y  
  struct result_1 LVy (O9g  
  { 6g)CpZU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8w~X4A,  
} ; 31p7oRzr  
g c<Y?a-  
template < typename T1, typename T2 > "rpP  
  struct result_2 3RI %OCGF  
  { ~6[3Km|2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qGzF@p(p8  
} ; ]oKHS$W9  
} ; %htwq]rZd  
/K<>OyR?  
iS`ok  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6s$h _$[X  
? ~oc4J*>(  
template < typename Func, typename aPicker > :S+Bu*OyH  
class binder_1 0.B'Bvn=s2  
  { m4R:KjN*  
Func fn; $-39O3  
aPicker pk; ^+Vf*YY 8  
public : /^`d o3a}  
LXRIo2ynuw  
template < typename T > o3le[6C/8=  
  struct result_1 A=np ?wc  
  { 6L-3cxqf\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U \F ?{/  
} ; ayLINpL  
}50s\H._C  
template < typename T1, typename T2 > \{o<-S;h  
  struct result_2 1Q$/L+uJ5  
  { ^fbzlu?G4-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6Zv-kG  
} ; e`?o`@vO,  
{G=|fgz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?%b#FXA  
+rKV*XX@  
template < typename T > &p55Cg@e)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y!~ }7=  
  { (^~~&/U_U$  
  return fn(pk(t)); +y 48.5  
} mS+sh'VH  
template < typename T1, typename T2 > ZD<e$PxxCd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O 2+taB  
  { f~f)6XU|  
  return fn(pk(t1, t2)); =@d->d  
} iVb7>d9}  
} ; /7WdG)'  
c(s: f@ 1  
@\U] hN?  
一目了然不是么? $WsyAUl  
最后实现bind 3k:`7E.  
1#|qT7  
W O'nW  
template < typename Func, typename aPicker > QF$s([  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (?[%u0%_  
  { _I0=a@3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +O7GgySx  
} HzAw rC  
 wKbU}29c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8,)<,g-/=  
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。 0*KL*Gn  
QH kjxj  
十一. phoenix Yd<9Y\W%?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~8)l/I=`);  
9e;:(jl^  
for_each(v.begin(), v.end(), p R ! m  
( |Pv)&'B"  
do_ k: z)Sw  
[ $@~s O0q  
  cout << _1 <<   " , " L$@qEsO  
] c7]0 >nU;  
.while_( -- _1), 9x#T j/5%  
cout << var( " \n " ) .cr<.Ov  
) Am >b7Z!  
); {gB9EGY  
K#R|GEwr  
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: ~pwk[Q!  
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 QvlV jDIy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NOl/y@#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E=ObfN"ge  
"!:)qVL^  
nHQWO   
template < typename Cond, typename Actor > !#PA#Q|cO  
class do_while (Y  
  { RAA,%rRhu(  
Cond cd; 43*;"w=  
Actor act; UW{C`^?=B  
public : jM>;l6l  
template < typename T > m:cWnG  
  struct result_1 k8,s<m  
  { ~NIqO4 D  
  typedef int result_type; aX*7tRn_%  
} ; $]4o!Z  
RG_6& A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }5}#QHF  
}-p-(  
template < typename T > #r@>.S=U]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .i1|U8"X  
  { J$S*QCo  
  do Qa"4^s  
    { "J 2v8c  
  act(t); & z5:v-G?  
  } dA0o{[o=  
  while (cd(t)); pbG v\S F  
  return   0 ; tQ)l4Y 8  
} >KJE *X@s  
} ; A" IaFXB  
4H`B]Zt7  
HC| ]Au  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w]US-7  
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。 Q$Q:Jm53  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e]V7 7oc  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YOUX  
下面就是产生这个functor的类: ~oRT@E  
5IbCE.>iU  
wif1|!aL  
template < typename Actor > 5.lg*vh  
class do_while_actor -5@hU8B'a  
  { 1|$J>  
Actor act; *nwH1FjH  
public : w=thaF.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s^/2sjoL  
5oo6d4[  
template < typename Cond > [2ri=lf,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;V bB]aUg  
} ; }*7Gq  
~31-)*tJ]  
4\ny]A:~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?_. SV g  
最后,是那个do_ Pxgal4{6  
r|ogF8YN  
x)f<lZ^L&H  
class do_while_invoker '~xiD?:  
  { Sy^@v%P'A  
public : kE1k@h#/  
template < typename Actor > a,e;(/#\7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U:8cz=#  
  { "|/q4JN)7d  
  return do_while_actor < Actor > (act); /1.gv~`+  
} Kj:'Ei7  
} do_; NFI~vkk'G  
Iz&<rL;s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '<AE%i,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (mx}6A  
最后来说说怎么处理break和continue !ozHS_  
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。 9 $zx<O  
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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