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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DQ a0S7I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eC71;"  
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, <l,Kg 'v  
2G4OK7x  
e?"XMY  
X=Th  
  class filler G"~%[k  
  { 6,D)o/_  
public : Uz&XqjS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H%AF,  
} ; fNkN  
Oy,`tG0  
JkiMrpkuk  
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: MK*WStY  
^71!.b%  
lN<,<'&^.  
VXpbmg!{S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P%-@AmO^_  
)w.\xA~|  
ND3(oes+;K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q!5 *) nw"  
f Cq  
D02_ Jrg  
0VOj,)K=  
二. 战前分析 GOx+%`.R\  
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。 gp/_# QVWC  
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 8LH"j(H  
kN99(  
:())%Xu3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qg(rG5kD@  
  /* --------------------------------------------- */ X9d~r_2&m<  
vector < int *> vp( 10 ); /61P`1y(J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D{4Ehr "T  
/* --------------------------------------------- */ JDIQpO"Qji  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cc"L> XoK  
/* --------------------------------------------- */ J#pl7q)^w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "gR W91 T  
  /* --------------------------------------------- */ 3*DwXH+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w=r3QKm#K  
/* --------------------------------------------- */ lQnl6j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cjd Z.jR2  
;g0p`wV  
DKcg  
*t,J4c  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?2#v`Z=L;  
1._1, _2是什么? K1F,M9 0]  
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。 !E0zj9 [ R  
2._1 = 1是在做什么? -}h+hS50F  
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。 le*1L8n$'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 NvZ )zE  
axRzn:f  
k>N >_{\  
三. 动工 Pd,+= ML  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NVTNjDF%s  
cvf@B_iN9  
<N Lor55.]  
#..-!>lY  
template < typename T > ]T3dZ`-(  
class assignment A=v^`a03I  
  { S;582H9D  
T value; `3v! i   
public : I^5T9}>Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} RawK9K_1  
template < typename T2 > 1>doa1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x}w"2[fL  
} ; *acN/Ca1  
; U)a)l'y  
1lxsj{>U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q*<Fy4j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NbD"O8dL~E  
6Q&*V7EO  
"]jGCo>9  
`o9vE0^T<  
  class holder p8>.Q/4  
  { 5 W<\J  
public : ?:Y0#Btj  
template < typename T > 3lyk/',  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _d8k[HAJ|  
  { 1I?D$I>CV  
  return assignment < T > (t); }HM8VAH  
} Z=ayVsJ3  
} ; q<YteuZJ,  
MI|51&m  
vZdn  
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: Fb<r~2  
Cmq.V@  
  static holder _1; AC=/BU3<yc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {[~ !6&2(k  
+fgF &.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X7I"WC1ncz  
而不用手动写一个函数对象。 }`oe<|  
[TZlvX(E  
Xwg|fr+p  
FkdG@7Xf  
四. 问题分析 lWv3c!E`  
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。 _]"5]c&*3  
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。 w1J&c'-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O IF0X!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &&0,;r, -)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FuOP+r!H  
Lx-ofN\  
五. 问题1:一致性 Lp; {&=PIo  
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?| 8{5Y%InL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Hev S}L  
vG(Gs=.U  
struct holder {iP^51fy  
  { |~mi6 lJ6  
  // M DnT  
  template < typename T > ZQT14.$L  
T &   operator ()( const T & r) const m6a q_u{W  
  { Ni5~Buf  
  return (T & )r; la ~T)U7  
} U!:Q|':=h  
} ; D6iHkDTg  
Y[AL!h  
这样的话assignment也必须相应改动: Hno:"k?  
:X>%6Xj?RV  
template < typename Left, typename Right > Zho d%n3  
class assignment mPNT*pAO  
  { f>)k<-<yj  
Left l; r\y~ :  
Right r; oYNP,8r^  
public : u>Z0ug6x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Epm\ =s  
template < typename T2 > $oO9N^6yF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eRC /Pr  
} ; VGoD2,(b^  
#>-_z  
同时,holder的operator=也需要改动: AL/q6PWi  
\UI7H1XDH  
template < typename T > ] X,C9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }/ 6Q3B  
  { ]HP aM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @O}%sjC1  
} 0>Y3>vwSl  
7Op6> i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 uBLI!N-G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nB?$W4  
B\a-Q,Wf  
return l(rhs) = r; 4,m aA  
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。 BN&^$1F((  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t\nYUL-H  
#C1u~db  
template < typename Tp > B./Lp_QK  
class constant_t 6P=6E   
  { VLW<"7I 6\  
  const Tp t; -W(O~AK  
public : )s6pOxWx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n?*Fr sZ  
template < typename T > "nX L7N0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l~,5)*T  
  { $LLkYOwI  
  return t; A-\OB Nh  
} <6`_Xr7)  
} ; ?yfk d:WD  
gF;i3OJg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q.0a0 /R  
下面就可以修改holder的operator=了 q3\ YL?  
9L;fT5Tp7  
template < typename T > K1Ms  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Xc;W9e(U  
  { OosxuAC(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Tj}H3/2  
} J[rpMQ  
fOEw]B#@  
同时也要修改assignment的operator() @K; 4'b~  
&*\wr} a!  
template < typename T2 > p\66`\\l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sf4NKe2*  
现在代码看起来就很一致了。 ftB-gItV  
gT$`a  
六. 问题2:链式操作 mGZ^K,)&OR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RnV )*  
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。 E7-il;`cKn  
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。 g$<Sh.4A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Md_S};!QN6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MG<kvx~2  
bcFG$},k  
template < typename T > _NQMi4 V(  
struct result_1 E}K6Op;=v5  
  { >[;+QVr;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2Z 4Ekq0@  
} ; OnE#8*8  
=n>&Bl-Bl  
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: pIBL85Xe  
1e.V%!Xk  
template < typename T > m,KG}KX  
struct   ref XVcY?_AS#  
  { ?|LR@M!S7  
typedef T & reference; 4{JoeIRyz  
} ; :/ ,h)h)|  
template < typename T > ehB (?  
struct   ref < T &> 2TB>d+  
  { ssGp:{]v/  
typedef T & reference; $d 2mcwh\  
} ; Mz,G;x}  
BH"f\oc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x5[wF6A  
ZYr6Wn  
template < typename T > mOG;[CB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \^O&){q(9  
  { 1sgI,5liUs  
  return l(t) = r(t); K TJm[44  
} U^iNOMs?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 K*^3FO}JG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (D5 dN\  
8."B  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 rw(EI,G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D?ojxHe  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +VxzWNs*JP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EM9K^l`  
最后的布局是: wp7<0PP  
                Add  [@YeQ{  
              /   \ [w&B>z=g$  
            Divide   5 .} al s  
            /   \ +?r,Nn  
          _1     3 wWjZXsOd  
似乎一切都解决了?不。 #[$^M:X.  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5Fa.X|R~  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Fq\vFt|m<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: S"+X+Oxp7?  
Yxik .S+G  
template < typename Right > 2wR?ON=Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BZHba8c(  
Right & rt) const )5n*4A  
  { 6 axe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yOHVL~F  
} s6=jHrdvv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X@;; h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 oPP`)b$x  
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。 G`1!SEae  
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。 66ULR&D8  
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。 M&auA  
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? fCC^hB]'  
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: RLl*@SEi"  
X0a)6HZ{  
template < class Action > 8SH&b8k<<  
class picker : public Action B?A]0S  
  { +d/V^ <#  
public : H!N`hEEj>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m5i?<Ko@  
  // all the operator overloaded 'x/pV5[hQ  
} ; KV&4Ep#  
W}^X;f  
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。 zsM3 [2E*  
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: t5t!-w\M$+  
g~ubivl2  
template < typename Right > ~)ut"4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VINb9W}G[  
  { hbfN1 "z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tfsx&k\  
} +UvT;"  
{,;R\)8D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2Kg-ZDK8  
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。 p;nRxi7'  
nulLK28q  
template < typename T >   struct picker_maker 3 UXaA;  
  { 7 LotN6H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b { M'aV  
} ; $W_sIS0\z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OoIs'S-Z#  
  { _z6_mmMp  
typedef picker < T > result; ( AI gW  
} ; Ec2?'*s   
:X+!W_xR  
下面总的结构就有了:  (zIWJJw  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #/"?.Z;SSH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )h0 3sv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 85e!)I_  
至此链式操作完美实现。 {pJf ~  
|f+`FOliP  
{wK| C<K  
七. 问题3 czG]rl\1  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *3R3C+ L  
|[+/ ]Y  
template < typename T1, typename T2 > NC @L,)F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^uCZO  
  { [N=v=J9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8?l/x  
} 8u|F %Sg  
0(o{V:l%Z|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ] Hiw+5n  
PS:"mP7n  
template < typename T1, typename T2 > ",, W1]"%  
struct result_2 6B8g MO  
  { Crg@05Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vRI0fDu  
} ; 1#Q~aY  
4QZ|e{t  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %M7EOa  
这个差事就留给了holder自己。 woyn6Z1JQ  
    r)]8zK4;=  
#_pQS}$  
template < int Order > F-TDS<[S?  
class holder; jA' 7@/F/  
template <> Od]B;&F  
class holder < 1 > ]@P!Q&V #  
  { 9]4W  
public : qmy3pnL  
template < typename T > 4Pv Pp{Y  
  struct result_1 gcI?)F   
  { bnzIDsw!Q  
  typedef T & result; !,Uzt1K:  
} ; KAI/*G\z  
template < typename T1, typename T2 > @h E7F}  
  struct result_2 wg}rMJoG|  
  { 4 Q<c I2|  
  typedef T1 & result; wAA9M4  
} ; )<K3Fz Bs  
template < typename T > ; 8B )J<y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Oj]4jRew  
  { #E;a ;$p  
  return (T & )r; :k/Z|  
} s2kom)  
template < typename T1, typename T2 > 38zG[c|X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /w/um>>K.  
  { GNX`~%3KYc  
  return (T1 & )r1; -qs R,H  
} ]_js-+w6  
} ; >HRL@~~Z  
0 zn }l6OS  
template <> qe_qag9  
class holder < 2 > {oVoN>gp  
  { Qj3l>O  
public : 8{B]_: -:  
template < typename T > $ISx0l~  
  struct result_1 f?BApm  
  { N= G!r  
  typedef T & result; qA>C<NL  
} ; ?' /#Gt`  
template < typename T1, typename T2 > [kKg?I$D@B  
  struct result_2 H[[#h=r0f  
  { I7]qTS[vg  
  typedef T2 & result; 2qDyb]9  
} ; ^@f-Ni\  
template < typename T > :=oIvSnh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L)QAI5o:3  
  { ,sZ)@?e  
  return (T & )r; rp_Aw  
} c4 bo  
template < typename T1, typename T2 > ;y]BXW&l&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QdK PzjA  
  { #!7b3>}  
  return (T2 & )r2; Aq,&p,m03  
} I~T~!^}U  
} ; *5z"Xy3J  
K06x7W  
As+^6  
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> >。 @p [ml m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X*< !_3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i-M<_62c  
(_nU}<y_i  
return l(i, j) = r(i, j); ?656P=b)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /D,<2>o  
Z"N}f ,  
  return ( int & )i; jn._4TQ*}  
  return ( int & )j; (Y~gItej  
最后执行i = j; FB }8  
可见,参数被正确的选择了。 8Y P7'Fz  
c +N\uG4  
hOR1R B  
xY@<<  
J|@kF!6  
八. 中期总结 ftRzgW);  
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: 7R#$Hm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2B[I- K s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'tJ@+(tqw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vC%Hc/&.}  
"7}e~*bM?`  
I'c rH/z9  
H]PEE!C;xC  
4O '%$6KR(  
,jJbQIu#  
九. 简化 Co^GsUJ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0I7 r{T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cL^r^kL("  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T u7}*vsR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .q5WK#^  
  +-*/&|^等 eeCrHt4;  
2. 返回引用。 fYiof]v@_m  
  =,各种复合赋值等 J{r3y&:  
3. 返回固定类型。 AkA2/7<[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KOit7+Q  
4. 原样返回。 b>'y[P!  
  operator, _qjkiKm?1F  
5. 返回解引用的类型。 ,Wlw#1fP  
  operator*(单目) 1+9}Xnxb  
6. 返回地址。 ,niQs+'<  
  operator&(单目) S&{#sl#e  
7. 下表访问返回类型。 DpvMY94Qh  
  operator[] %3es+A@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J?oEzf;M  
  operator<<和operator>> 8Uoqj=5F  
aB2t/ua  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !"bU|a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -^WW7 g`  
Ak+MR EG  
template < typename Left > nRh.;G  
struct value_return q4]Qvf>  
  { `Oe"s_O#  
template < typename T > A ^X1  
  struct result_1 H'x) [2  
  { }HxC ~J"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]?UK98uS\A  
} ; JqP~2,T  
2<TpNGXM_  
template < typename T1, typename T2 > U$EQeb  
  struct result_2 ]_mcJ/6:  
  { gmdA1$c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >L,Pw1Y0W[  
} ; VdF<#(X+  
} ; 25/M2u?  
yBnUz"  
4N_iHe5U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g$^I/OK?  
B; r` 1 G  
下面我们来剥离functor中的operator() ?7\$zn)v#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *5q_fO  
bxvpj  
return l(t) op r(t) >36>{b<'$*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?^!: Lw  
return op l(t) WNo<0|X  
return op l(t1, t2) sO 0j!;N  
return l(t) op  ^9 Pae)  
return l(t1, t2) op b9"HTQHl  
return l(t)[r(t)] Y%#r&de  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 905Lk>rB  
>m4HCs>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: l]F)]>AE  
单目: return f(l(t), r(t)); %d2\4{{S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]udH`{]  
双目: return f(l(t)); (laVmU?I7  
return f(l(t1, t2)); 3AcCa>  
下面就是f的实现,以operator/为例 ' qN"!\  
v<V9Z <ub  
struct meta_divide Hi#f Qji  
  { LseS8F/q  
template < typename T1, typename T2 > ]C5/-J,F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O"m(C[+ [  
  { LNI]IITx/  
  return t1 / t2; lJdwbuB6  
} xF7q9'/F  
} ; 1wt(pkNk  
>f-*D25f%  
这个工作可以让宏来做: 7|^5E*8/  
A)641"[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f/tJ>^N5  
template < typename T1, typename T2 > \ J:G~9~V^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '-vzQd@y  
以后可以直接用 <XH,kI(%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u8Oo@xf0Fr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  9t_N 9@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) zi= gOm  
`m=u2kxY  
'h{| ]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :{M1]0 NH  
,]Q i/m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2PG= T/  
class unary_op : public Rettype ]_y0wLq  
  { /..a9x{At>  
    Left l; TY]-L1$  
public : ),&tF_z:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0/,Dy2h  
??h4qJ  
template < typename T > %TS8 9/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OQ*rxL cA  
      { q+cx.Rc#  
      return FuncType::execute(l(t)); r>;6>ZMe  
    } *;Gnod<  
d <Rv~F@  
    template < typename T1, typename T2 > GOj<>h}r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?@5#p*u0  
      { \@hq7:Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X'.*I])  
    } l@<yC-Xd  
} ; +WB';D  
Y^9b>H\2  
9P\R?~3  
同样还可以申明一个binary_op K4j2xSGeo  
q.Vcb!*$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]}s'`44J9e  
class binary_op : public Rettype -/gAb<=  
  { mxkv{;ad  
    Left l; 2sOetmWE7  
Right r; V jZx{1kCR  
public : 8bW,.to(?x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +nm?+ F  
*|^}=ioj*  
template < typename T > 2/.I6IbL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const drW}w+ !  
      { $x|4cW2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YCS8qEP&  
    } dXewS_7  
I>(-&YbC  
    template < typename T1, typename T2 > >w)A~ F<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x'hUw*  
      { PBY ^m+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mYw9lM  
    } Z9k"&F ~u}  
} ; m5\/7 VC  
:+$/B N:iO  
EViQB.3w\  
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 >cRE$d?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GK8x<Aq%z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O [v(kH'  
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。 ;@ lC08SE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Gz@/:dW^vZ  
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。。。 GZk{tTv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qTi%].F"G  
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) SVj4K \F  
下面是修改过的unary_op @o4n!Ip2x/  
2:tO"   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8V(-S,  
class unary_op $<v{$UOh  
  {  SE D_^  
Left l; ED=P  6u  
  C|H/x\?zRv  
public : \o=YsJ8U  
8CN~o|uN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ua HB\Uc  
3tAX4DnYrq  
template < typename T > MaQ`7U5 |e  
  struct result_1 r8Pdk/CW^  
  { /FW{>N1   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U5pg<xI  
} ; G'0]m-)dw  
U?sio%`(  
template < typename T1, typename T2 > ?VP07 dQTe  
  struct result_2 H;=++Dh  
  { RY9h^q*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FNB4YZ6  
} ; VT~jgsY  
``9`Xq  
template < typename T1, typename T2 > =BNS3W6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [7*$Sd  
  { 4E~!$Ustx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +tSfx  
} 1 wB2:o<  
HA W57N  
template < typename T > xXn2M*g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P K9BowlW  
  { Ki{]5Rz  
  return OpClass::execute(lt(t)); <QZ X""  
} PS3%V_2  
?84B0K2N s  
} ; $TR#-q  
fx `oe  
B jsF5~+\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug jpI=B  
好啦,现在才真正完美了。 jZLD^@AP  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1Z| {3W  
gW(7jFl  
template < typename Right > 6<N Q/*(/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (TQhO$,  
  { /+{]?y,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]v6s](CE  
} [H&Z / .{F  
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。 ];VJ54  
"O j2B|:s&  
3El5g0'G  
B9(e"cMm  
.6xIg+  
十. bind bX*c-r:  
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。 oA'LQ  
先来分析一下一段例子 p?qW;1  
3Sclr/t  
VGtKW kVH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [23F0-p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 EXD Qr'"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i!+Wv-  
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。 6l|,J`G  
我们来写个简单的。 ;&8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )Fw{|7@N  
对于函数对象类的版本: xKW`m  
[>y0Xf9^  
template < typename Func > bQelU  
struct functor_trait Se>"=[=  
  { N@>o:(08  
typedef typename Func::result_type result_type; 0^ IHBN?9  
} ; 1`z^Xk8vt  
对于无参数函数的版本: g Xi& S  
^KO=8m( )J  
template < typename Ret > Jkq?wpYp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N5Rda2m  
  { :SD^?.W\iT  
typedef Ret result_type; 7B| #*IZe  
} ; Fy'/8Yv#L  
对于单参数函数的版本: {YzRf S  
U#{^29ik=o  
template < typename Ret, typename V1 > Jx(`.*$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vbT,! cEm  
  { ^:F |2  
typedef Ret result_type; U9ZWSDs  
} ; yQ{xRtNO  
对于双参数函数的版本: 9u&q{I  
_J+p[=[L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q $5U5hb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2&Hn%q)  
  { +o7Np| Ou  
typedef Ret result_type; 7UzbS,$x  
} ; X 'W8 mqk  
等等。。。 a$K.Or}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy = ^OXP+o  
j9XRC9   
template < typename Func > f#3U,n8:  
struct func_return 8p)*;Y  
  { \vR&-+8dk  
template < typename T > /y~ "n4CK~  
  struct result_1 Z F&aV?  
  { a&*fk?o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 43p0k&;-7  
} ; XKEd~2h<y  
)1!jv!  
template < typename T1, typename T2 > H*M)<"X  
  struct result_2 UNB'Xjp}@  
  { !0+!%Nr>J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;#F7Fp*U  
} ; lm 1Mz  
} ; o;D[ F  
/v^1/i  
Aa#WhF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ; Fi(zl  
^Cm9[1p  
template < typename Func, typename aPicker > 2kS]:4)T  
class binder_1 ARt+"[.*p  
  { OB{d^e}  
Func fn; B]xZ 4 Y  
aPicker pk; Gj%cU@2  
public : 2V*<HlqOif  
RIDzNdM>U  
template < typename T > }hPFd  
  struct result_1 <E`Ygac  
  { ,(  ?q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I2R" Y<  
} ; G?t<4MT v  
yK #9)W-  
template < typename T1, typename T2 > jhN]1t /\X  
  struct result_2 :@H&v%h(u  
  { x?unE@?\S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5[py{Gq  
} ; Qq.ht  
xpb,Nzwt^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v[O}~E7'  
k{ru< cf  
template < typename T > 86BY032H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nhm)P_p   
  { ? V0!N;  
  return fn(pk(t)); rrSsQq  
} (<"uV%1  
template < typename T1, typename T2 > S3G9/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c9c_7g'q-  
  { R zOs,  
  return fn(pk(t1, t2)); S-$N!G~!  
} :E>" z6H  
} ; \:To>A32  
v9<'nU WVR  
0E5"}8  
一目了然不是么? *88Q6=Mm  
最后实现bind E W {vF|  
a->;K+  
@Weim7r  
template < typename Func, typename aPicker > 4w\@D>@}H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /ehmy(zL  
  { ^J TrytIB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ey~5DY7  
} Lcx)wof  
j<HBzqP%6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oVK3=m@ {  
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。 S{qc1qj  
1j9R^  
十一. phoenix - DO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ob+Rnfx37  
M$9?{8m  
for_each(v.begin(), v.end(), m~#f L  
( (2oP=9m  
do_ Ju"* ;/  
[ %l#i9$s  
  cout << _1 <<   " , " T;f`ND2fY  
] 94>EA/+Ek  
.while_( -- _1), i1OF @~?  
cout << var( " \n " ) E=-ed9({:  
) cQ?eL,z  
); tTMYqg zUk  
O)$rC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: N}j]S{j}'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -8r';zR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &7i o/d\/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #}8l9[Q|M  
w[5uX>  
/{[Y l[{"<  
template < typename Cond, typename Actor > DxFmsjX[L  
class do_while S^Lu RF]F  
  { 8R) 0|v&;  
Cond cd; j>{Dbl:#2  
Actor act; R7q\^Yzo  
public : vG{+}o#  
template < typename T > ,u:J"epM  
  struct result_1 e6 R<V]g  
  { !>,\KxnM  
  typedef int result_type; 3?do|>  
} ; [dQL6k";b  
kgq"b)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y .O%  
m>H+noc^  
template < typename T >  ?)_?YLi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fbG+.'  
  { `Mh 3v@K:  
  do &!xePKvO6k  
    { ko2T9NI:S  
  act(t); YKUb'D:t]  
  } b-d{)-G{(  
  while (cd(t)); =02$Dwr  
  return   0 ; B=>VP-:  
} O3YD jas  
} ; VP7g::Ab  
EDl*UG83G  
u["3| `C5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,R-T( <r  
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。 0gLl>tF[H  
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。 _i/x4,=xv  
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。 (mNNTMe  
下面就是产生这个functor的类: \4/zvlo]h  
OH(w3:;[8  
prWK U  
template < typename Actor > hLv~N}  
class do_while_actor lBpy0lo#  
  { '^npZa'%sW  
Actor act; U9*uXD1\  
public : Z}8khNCYr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y:m ;_U,%c  
z(8:7 G  
template < typename Cond > vuNt+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !R 2;]d*  
} ; bPlqS+ai_  
!nBE[&  
i-<1M|f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oc^j<!Rh  
最后,是那个do_ 'P:u/Sq?m  
pZ@)9c  
|g$n-t  
class do_while_invoker yDE0qUO  
  { |#>:@{X<  
public : @L9C_a  
template < typename Actor > pL& Zcpx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xy^t_];X  
  { LA837P  
  return do_while_actor < Actor > (act); JNJ96wnX1  
} N<$dbqoT|  
} do_; V,*<E&+  
RZ6[+Ygn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A"V($:>U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /O^aFIxk  
最后来说说怎么处理break和continue '[Ue0r<jn  
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。 c SV`?[a  
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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