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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3Sf <oYF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U''/y\Z  
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, -05#/-Z=  
Gpo(Zf?  
fg^$F9@  
 b-yfBO  
  class filler ##EMJi  
  { Vw<=& w#K  
public : }e&   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,*wa#[  
} ; N>xs@_"o  
\Om.pOz  
fiES6VL  
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: OpW4@le_r  
x?y)a9&Hm  
&r;-=ASYzV  
Zu,rf9LMj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }L'BzSU@G  
D/5 ah_;  
_ 2R;@[f2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PB(mUD2"r  
#kR8v[Z  
"6[fqW65  
~Uz,%zU#3  
二. 战前分析 Lf4c[[@%gd  
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。 dmgoVF_qR  
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 { r yv7G  
o $7:*jU  
7y""#-}V[r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q@1b{q#C5  
  /* --------------------------------------------- */ k2(B{x}L  
vector < int *> vp( 10 ); +fBbW::R^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2_'{f1bVxz  
/* --------------------------------------------- */ \fj* .[,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W|XW2`3p  
/* --------------------------------------------- */ 1MkQ$v7m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JPJ&k( P  
  /* --------------------------------------------- */ qb'4x){  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V+G.TI P  
/* --------------------------------------------- */ C@3a/<6m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FZf{kWH  
#&u9z5ywM  
f*)8bZDD  
{ }Q!./5  
看了之后,我们可以思考一些问题: lgWEB3f .  
1._1, _2是什么? _Vul9=  
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。 2l^hnog|  
2._1 = 1是在做什么? XRA RgWj  
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。 eb&#sZ  
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。 fhp\of/@ R  
eLPWoQXt  
W/e6O??O  
三. 动工 pbc<326X"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +||y/}1  
as%@dUK?  
<vS3 [(  
[[ {L#  
template < typename T > "Bn8WT2?  
class assignment lqdil l\  
  { s9^r[l@W0U  
T value; Dfz3\|LJ  
public : '$nm~z,V  
assignment( const T & v) : value(v) {} "L ,)4v/J  
template < typename T2 > 8);G'7O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } at<N?r  
} ; <yt|!p-tS  
PqUjBP\  
^/c v8M=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Hst]}g' .  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K3g<NC  
_`|te|ccF  
7# !RX3  
$F&m('aB8  
  class holder GQ -fEIi{  
  { 76 ] X  
public : D_s0)|j$cy  
template < typename T > XWd;-%`<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cpLlkR O  
  { [T}Lq~  
  return assignment < T > (t); @}{lp'8FYi  
} SLsw '<  
} ; _EEOBaZ  
(D5sJ$&E@\  
2oBT _o%/J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .Tm m  
b@s6jNhVO^  
  static holder _1; ,;D$d#\"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q%T[&A}3B  
@yImR+^.7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `AcUxnO  
而不用手动写一个函数对象。 5 *R{N ~>  
BG&XCn5g|  
_/c1b>kcso  
K`vc&uf  
四. 问题分析 tg~@(IT}j  
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。 /}kG$ ~  
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。 |d)*,O4s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y&&%%3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T1~G {@"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KkJrh@lk  
|O';$a1S  
五. 问题1:一致性 nDU=B.?E{O  
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?| w\}@+w3b~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uB@~xQ_V  
,wYA_1$$H  
struct holder b0| ;v-v  
  { $p;<1+!  
  // S*3*Q l*  
  template < typename T > @,^c?v  
T &   operator ()( const T & r) const zg>)Lq|VsT  
  { +Y! P VMF  
  return (T & )r; zB68%  
} wl.a|~-  
} ; k}&7!G@T  
5._1G| 3  
这样的话assignment也必须相应改动: ;@<Rh^g]  
YwizA}a#  
template < typename Left, typename Right > LX8A@Yct  
class assignment F%ffnEJg  
  { oAprM Z 7Y  
Left l; $<da<}b  
Right r; :B7dxE9[r  
public : 80GBkFjV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} : *8t,f~s^  
template < typename T2 > csjCXT=Ve  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UC@Jsj~f  
} ; }bZb8hiG  
s9rKXY',:l  
同时,holder的operator=也需要改动: K41Gn  
A4{p(MS5  
template < typename T > OK" fFv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <~teD[1k"  
  { SVn $!t  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f\vMdY  
} )}$]~ f4R  
)]tf|Mbu  
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。 M(U<H;Csk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `$t|O&z  
EC/=JlL`5  
return l(rhs) = r; _;mA(j  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3}2;*:p4Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +z|@K=d#|  
"F:V$,mJ  
template < typename Tp > 4TRF-f  
class constant_t |,Kk#`lW<f  
  { *cP(3n3]R  
  const Tp t; ?*^HZ~O1  
public :  r m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Le V";=_n  
template < typename T > 8?hZ5QvA(j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j6WDh}#  
  { *]:J@KGf  
  return t; az[#q  
} w0X})&,{`m  
} ; Vg(FF "  
~gdnD4[G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vA2>&YDFX  
下面就可以修改holder的operator=了 Dkg^B@5Xr  
4\E1M[6  
template < typename T > >dJ[1s]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1i&|}"  
  { to;^'#B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <+UJgB A-  
} H8kB.D[7Q  
pQi|PQq  
同时也要修改assignment的operator() .I0M'L~!/L  
mu2|%$C;$  
template < typename T2 > 2cjbb kq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 26}fB  
现在代码看起来就很一致了。 y~'%PUN  
>8|V[-H  
六. 问题2:链式操作 D63?f\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z*n4$?%W  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 -/:!AxIH  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 NiYT%K%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5<M$ XT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +;,X?E]g  
%\L{Ud%7  
template < typename T > 5+2qx)FZ  
struct result_1 :F_>`{  
  { '~VF*i^4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rZ&li/Z  
} ; WRrg5&._q  
hC4 M}(XM  
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: `>GXJ~:D["  
JS/~6'uB  
template < typename T > nErr&{C  
struct   ref mV0u:ws  
  { p=V1M-  
typedef T & reference; Zrzv';  
} ; e8M0Lz#}  
template < typename T > "xNP"S  
struct   ref < T &> -p"}K~lt:  
  { gnYo/q=K  
typedef T & reference; Nza@6nI"  
} ; =y>CO:^G%  
"ZL_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [_`@ V4  
k;K-6<^h  
template < typename T > 0+k..l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x`Wb9[u8  
  { &Ez+4.srkh  
  return l(t) = r(t); Fkg%_v$  
} ^Rtxef  
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。 pgs<Mo$\%B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T7-yZSw -m  
Dw>)\\n{Kl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 QQ=Kj%R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 96S$Y~G# &  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jxZf,]>T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EnmMFxu<  
最后的布局是: &- !$qUli  
                Add 1<cx!=w'  
              /   \ A%X=yqY  
            Divide   5 o+L [o_er  
            /   \ -zWNQp$  
          _1     3 8Zy*#[-  
似乎一切都解决了?不。 'V8o["P  
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。 +_25E.>ml  
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。 DL d~  
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: ?]aVRmL  
n/`!G?kvI  
template < typename Right > g}IOHE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cB_9@0r[S  
Right & rt) const  ^6b5}{>  
  { 2 6 >9$S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I!}V+gu=  
} }{kn/m/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XfflD9M  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tc{l?7P  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5s;@;V  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 s Ytn'&$\  
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。 (pHJEY  
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? &gW<v\6,  
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: um%s9  
4E_u.tJ  
template < class Action > :5'hd^Q  
class picker : public Action Ujqnl>l  
  { j'Q0DF=GV  
public : ,1cpV|mAr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }_-tJ.  
  // all the operator overloaded )A6=P%;}>I  
} ; 0LYf0^P  
 *M$mAy<  
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。 \}%_FnP0ZU  
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: >;F}>_i  
1r*yYm'  
template < typename Right > 6 8fnh'I!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #xq3 )B  
  { _/"e'@z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mM2I  
} P.g./8N`z  
BHS@whj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q&O9W?E8dG  
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。 <%W&xk  
MiKq|  
template < typename T >   struct picker_maker L_|iQwU%  
  { B*E"yB\NV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t-n'I/^5  
} ; <AiE~l| D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NH:Bdl3  
  { HRQfT>"/  
typedef picker < T > result; $ %|b6Gr/&  
} ; 1HqN`])l/j  
Cs,Cb2[  
下面总的结构就有了: nv7)X2jja  
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。 Fp"c {  
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。 YHke^Ind  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &~x|w6M]J  
至此链式操作完美实现。 PR AP~P&^  
"vkM*HP  
;% i-:<ac  
七. 问题3 9eE FX7  
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。 A[`c+&  
WP Gp(X w  
template < typename T1, typename T2 > #6mw CA|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oK<H/76x  
  { jeO`45O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [9}<N2,9z  
} ,%zE>^~  
tu@-+< *  
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: 0LIXkF3^1  
 BPKrRex  
template < typename T1, typename T2 > n$h+_xN  
struct result_2 mi5bk>o  
  { ;*U&lT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n:?a=xY  
} ; >MhZ(&iD  
\l# H#~  
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? .<YfnW5/K  
这个差事就留给了holder自己。 U[q39FR  
    Uxe]T  
Y(ClG*6 ++  
template < int Order > vS:=%@c>ta  
class holder; )7AjRtb!/  
template <> Dr(;A>?qG  
class holder < 1 > 31M'71s  
  { CSwB+yN  
public : LJ9#!r@H  
template < typename T > 9\E];~"iP  
  struct result_1 8u"C7} N_  
  { \[8uE,=|  
  typedef T & result; RaymSh  
} ; ,wHlU-%  
template < typename T1, typename T2 > `d x.<R#,  
  struct result_2 63t'|9^5  
  { h ^w# I  
  typedef T1 & result; B < HD  
} ; QYAt)Ik9q  
template < typename T > jCg4$),b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6pZ/C<Y|W  
  { >{rD3X"d  
  return (T & )r; k^s7s{  
} Z^KWYe'w  
template < typename T1, typename T2 > (8~Hr?1B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jq|fI P  
  { /$FpceB!W  
  return (T1 & )r1; hsI9{j]f  
} wqX!7rD/g)  
} ; 4]%MrSjS  
0Yr-Q;O<f  
template <> SuBUhzR  
class holder < 2 > H~0B5Hl!F  
  { 5<oV>|*@{  
public : %kQ[z d^  
template < typename T > <bywi2]z  
  struct result_1 f4|ir3oy  
  { "T>;wyGW  
  typedef T & result; C}:_&^DQ  
} ; S;nlC  
template < typename T1, typename T2 > gzyi'K<  
  struct result_2 }. V!|R,  
  { 5hlS2fn  
  typedef T2 & result; <2^ F'bQV  
} ; 1%N[DA^<\  
template < typename T > ksAu=X:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {iTA=\q2O  
  { -{$L`{|G  
  return (T & )r; ,mt=)Ac  
} "Y=4Y;5q  
template < typename T1, typename T2 > % +M,FgW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d{]2Q9g  
  { ?T'a{ ~]R  
  return (T2 & )r2; ey U*20  
} /@LUD=  
} ; mnq1WU;<  
__-V_(/b,x  
!L@a;L  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }>'1Qg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E*}1_,q)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C4eQ.ep  
/nNrvMt v  
return l(i, j) = r(i, j); 0?'v|5}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Tpp?(lT7r  
XhJYsq]]J  
  return ( int & )i; .:SY:v r  
  return ( int & )j; ?]58{O(?c  
最后执行i = j; 9XN/ w p  
可见,参数被正确的选择了。 :b(Nrj&TQ[  
mX@!O[f%9e  
bN>|4hS  
?T8^tGD[  
]_:j+6i  
八. 中期总结 5R*55@)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #pWeMt'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VP"C|j^I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;:w0%>X^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B>e},!  
?&@a{-  
'2S?4Z  
p</V_BIW  
s-T#-raE  
JS(%:  
九. 简化 o/I`L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 p4wx&VLi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <io;d$=}  
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: e]3b0`E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p-2PC{% t|  
  +-*/&|^等 U^9#uK6GM  
2. 返回引用。 3TNj*jo  
  =,各种复合赋值等 #Dl=K<I  
3. 返回固定类型。 '/<f'R^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Hni?r!8r  
4. 原样返回。 _'U(q\ri  
  operator, M}N[> ,2'  
5. 返回解引用的类型。 ::p(ViYG  
  operator*(单目)  <4 D.H  
6. 返回地址。 .2QZe8"  
  operator&(单目) PsyXt5Dk  
7. 下表访问返回类型。 &z;1Z  
  operator[] ]+@I] \S4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $5J~4B"%3  
  operator<<和operator>> UO_tJN#X  
_K<Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nT/Az g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &K-0ld(;  
i-`J+8|d  
template < typename Left > :lp V  
struct value_return p!H'JNG  
  { K&TO8   
template < typename T > lVo}DFZ  
  struct result_1 {4HcecT  
  { DkeFDzQ5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E6s)J -a  
} ; DY8w\1g"  
#0 eop>O  
template < typename T1, typename T2 > QK(w2`  
  struct result_2 xcE<|0N :  
  { ,2`FSL%J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )|E617g  
} ; #;F*rJ[XY  
} ; )o_Pnq9_  
1'BC R  
s=83a{#K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )wfqGkr=m!  
C0 o  
下面我们来剥离functor中的operator() 2~)r,.,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %%hG],w  
]seOc],4  
return l(t) op r(t) ?j@(1",=&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "|<U`3y6  
return op l(t) {# Vp`ji  
return op l(t1, t2) G^qt@,n$;  
return l(t) op XywsjeI4  
return l(t1, t2) op l1ViUY&Z  
return l(t)[r(t)] Z:Y_{YAD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }MW+K&sIh  
}BJR/r  
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: D;+sStZK3  
单目: return f(l(t), r(t)); +$ 0wBU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4LkW`Sbm  
双目: return f(l(t)); zL/r V<  
return f(l(t1, t2)); (Kb_/  
下面就是f的实现,以operator/为例 ECr}7R%  
G)3Q|Vc  
struct meta_divide P|QM0GI  
  { 4~Jg\@  
template < typename T1, typename T2 > + vO; J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /DoSU>%hK  
  { 9 1ndr@*|  
  return t1 / t2; c^x5 E`{  
} F8d:7`lO@/  
} ; (KnU-E]L  
_tR?WmNH=  
这个工作可以让宏来做: *`~]XM@H  
pMLTXqL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .1A/hAdU  
template < typename T1, typename T2 > \ QpiA~4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sz+%4T  
以后可以直接用 ANq3r(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GtpBd40"  
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 -X_dY>>s  
(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。。。) 9|qzFmE#  
rIQ%X`Y  
*dPG[ }  
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 QHgkfo  
(e _l1O?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^!*nhs%  
class unary_op : public Rettype 8\Kpc;zb  
  { n'qWS/0U=  
    Left l; BKk+<#Ti  
public : vX<^x2~9(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^:Fj+d  
F-%Hw  
template < typename T > -SUK [<=X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aXh~w<5F  
      { )8*}-z  
      return FuncType::execute(l(t)); \"1%>O*  
    } @cu#rWiG  
\/F*JPhy  
    template < typename T1, typename T2 > AfvIzsT0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V2 >+s y  
      { PM`iqn)@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); usR+ZQaA  
    } ErxvGB(2  
} ; dry>TXG*  
\Sv8c}8  
dQ=L<{(  
同样还可以申明一个binary_op N^f_hL|:9  
iaHL&)[YK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RwUosh\W  
class binary_op : public Rettype tP4z#0r2  
  { O'h f8w  
    Left l; <kKuis6h  
Right r; rUh2[z8:  
public : @K\ hgaQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W<>R;~)  
 wWQt  
template < typename T > Hq#q4Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jx14/E+^  
      { qi$nG_<<Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {'sp8:$a  
    } %\T#Ik~3  
m\G45%m  
    template < typename T1, typename T2 > 0( q:K6zI}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )3.=)?XW  
      { =HjC.h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tly*i"[&  
    } rqz48~\lJ  
} ; p# JPLCs  
!GnwE  
Zmm6&OZ%  
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 ~DP5Qi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9Y+7o%6e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OmlM9cXm^4  
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。 ]z8Th5a?o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YRQ?:a{H  
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。。。  E]W :  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %xA-j]%?ep  
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) r4Xaa<  
下面是修改过的unary_op |? rO  
AjJ/t4<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;gLOd5*0  
class unary_op wRg[Mu,Q5  
  { Z-3("%_$/  
Left l; e5(c,,/  
  39A|6>-?  
public : z9w]{Zd_,d  
Wr`<bLq1vs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WO$8j2!~#  
sl`?9-_[  
template < typename T > 0E9 lv"3o  
  struct result_1 ,/Q`gRBh"  
  { hqa6aYY x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <5zr|BTF]F  
} ; `>=@Kc  
m[v%Qe|~  
template < typename T1, typename T2 > r`i.h ^2De  
  struct result_2 8X/SNRk6p  
  { vAjog])9s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h+w1 D}*  
} ; f|Nkk*9$  
>M^:x-mib  
template < typename T1, typename T2 > >sQf{uL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P MI?PC[;  
  { \d3~kq3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qB+OxyT&  
} 'sTc=*p/  
\F)WUIK  
template < typename T > SeuDJxqopD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !&5|:96o  
  { 89t"2|9 u  
  return OpClass::execute(lt(t)); /Mj|Px%  
} 2fXwJG'  
8! /ue.T  
} ; Zzmo7kFx3  
7!;zkou  
@2`nBtk  
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 ng9 _c  
好啦,现在才真正完美了。 Wu/:ES)C  
现在在picker里面就可以这么添加了: `|mV~F|  
c *i,z  
template < typename Right > goNDS5}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bK{ VjXF  
  { &'Xgf!x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?v`24p3PC  
} U G4I @@=  
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。 IFW7MF9V  
'<'5BeU  
b5? kgY  
V9cj  
_|{Z850AS  
十. bind 5g.K yj|  
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。 zjSHa'9*  
先来分析一下一段例子 5mZwg(si  
CZ>Ujw=&k  
qRz /$|.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ( X+2vN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S;oRE' kk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J&B5Ll  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I9x kqj  
我们来写个简单的。 F I~=A/:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +G+1B6S  
对于函数对象类的版本: 7Hj7b:3K&!  
 bDD29  
template < typename Func > E33WT{H&_'  
struct functor_trait uo(LZUjPbN  
  { 6$l?D^{  
typedef typename Func::result_type result_type; 24wr=5p]Q  
} ; K[x=knFO  
对于无参数函数的版本: ;wTc_i  
&he:_p$x  
template < typename Ret > xNa66A-8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qnqS^K,':  
  { FF0~i+5  
typedef Ret result_type; 8L]Cc!~  
} ; (Ffa{Tt!  
对于单参数函数的版本: ;|W:,a{kS  
_xBhMu2f  
template < typename Ret, typename V1 > L(9AcP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [)il_3t  
  { igEqty!.  
typedef Ret result_type; DyA1zwp}  
} ; \tY7Ga%c  
对于双参数函数的版本: b `bg`}x  
@ZrNV*&<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JY,oXA6O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hegH^IN M  
  { ?.n1t@sG&  
typedef Ret result_type; B\qy:nr j  
} ; m\E=I5*/  
等等。。。 ltMcEv-d0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }*O8]lG  
D-O{/  
template < typename Func > E`{DX9^  
struct func_return /LtbmV  
  { 4W<[& )7  
template < typename T > XqwP<5Z  
  struct result_1 1=ZQRJW0B  
  { 9[lk=1.qN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <q Q@OUI   
} ; B~J63Os/  
@;KvUR/+FE  
template < typename T1, typename T2 > Dz/MIx  
  struct result_2 BB ::zBg  
  { ZwiXeD+4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <*P)"G  
} ; }o\} qu*  
} ; 6Q{OM:L/;.  
mS49l  
!D V0u)k(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N P5K1:  
.q!i +0  
template < typename Func, typename aPicker > H+@?K6{h  
class binder_1 oq b(w+<  
  { |KO[[4b ?+  
Func fn; oa[O~z{~  
aPicker pk; K@:Ab'(P^|  
public : " BLJh)i  
NbCIL8f]  
template < typename T > P m&^rC;  
  struct result_1 3df5 e0  
  { '-$cvH7_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y"nz l]T  
} ; I]3!M`IMG  
4vkqe6  
template < typename T1, typename T2 > n36iY'<)G  
  struct result_2 "$ISun=8  
  { -Rr !J37  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V 'fri/Z  
} ; 8Z)wot  
?crK613 t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l-x-  
F(^#_tXP  
template < typename T > H\a\xCP3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :)kHXOb.  
  { _::ssnG3jT  
  return fn(pk(t)); :@@m'zF<;  
} $ub0$S/Hu  
template < typename T1, typename T2 > VN$7r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YkFERIa076  
  { ,p!IFS`  
  return fn(pk(t1, t2)); &l4kwds R  
} L:Mjd47L  
} ; -8d z`o}  
&5[+p{2  
E]S:F3  
一目了然不是么? K$r)^K=s  
最后实现bind .YP&E1lNi  
73SH[f[g  
{.DY\;Q  
template < typename Func, typename aPicker > ^+k= ;nl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `tXd?E/e  
  { %|>D{q6C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o` dQ  
} s I09X6)  
$Zkk14  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @gM}&G08  
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。 xVN!w\0  
3Wx\Liw,  
十一. phoenix C@<gCMj,"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #7}YSfm^6  
] ;CJ6gM~  
for_each(v.begin(), v.end(), <Z\{ijfvD  
( 2vb qz  
do_ MD3iWgM  
[ ^&$86-PB/  
  cout << _1 <<   " , " Tks"GlE*D  
] '$J M2 u  
.while_( -- _1), {) sE;p-  
cout << var( " \n " ) }U4mXkZF  
) mgM"u94-]  
); xO,;4uE  
]KG.-o30  
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: h~z}NP  
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 u0g"x_3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L {&=SR.  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  Vo%Z|  
c%(Nd i  
)r)ZmS5O  
template < typename Cond, typename Actor > >$)~B 4  
class do_while =^_a2_BBl  
  { G2+ gEg  
Cond cd; $M+'jjnP  
Actor act; BQ70<m2D$  
public : 4x@W]*i  
template < typename T >  obPG]*3  
  struct result_1 }7P[%(T5  
  { p{ ``a=  
  typedef int result_type; vF>]9sMv  
} ; (A=Z,ed  
$H]NC-\+>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aygK$.wos  
W"CG&.  
template < typename T > PAxR?2m{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'fk6]&-I  
  { ?5,I`9  
  do Np+pJc1  
    { uY/C iTWr  
  act(t); {zLgLBM  
  } ^!n|j]aw  
  while (cd(t)); _={mKKoHs  
  return   0 ; 3TS:H1n  
} D,(:))DmR  
} ; ,ei=w,O  
T7O)  
eV }H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6\-u:dvGI?  
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。 Dk8@x8  
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。 Kxz|0l  
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。 ~ t N/  
下面就是产生这个functor的类: BglbQ'6p  
{y%@1q%"  
up0=Y o@  
template < typename Actor > >g@@ yR,  
class do_while_actor 8s-X H  
  { Fdq5:v?k  
Actor act; !C^>tmqS  
public : IR;3{o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *&R|0I{>  
aVr=7PeF  
template < typename Cond > BqA_C W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |oe  
} ; <E^;RG  
wx!2/I>  
9- 24c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3a=\$x@  
最后,是那个do_ LX=v _}l J  
2 &_>2"=<@  
&fU48n1Uh  
class do_while_invoker NS*Lv  
  { |+>U91!  
public : ?|!m  
template < typename Actor > JRj{Q 1J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T1x67 b u  
  { CJs ~!ww  
  return do_while_actor < Actor > (act); {G<1.  
} [qk c6sqo  
} do_; (XFF}~>B.  
}nO%q6|\V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yT='V1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >Ad`_g6Wew  
最后来说说怎么处理break和continue ,Ik~E&Ku2'  
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。 `@vksjxu  
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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