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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oH]"F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yjB.-o('  
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, \o=YsJ8U  
;+Uc} =  
ua HB\Uc  
gaa;PX  
  class filler #(f- cK  
  { @-H D9h  
public : _ tO:,%dL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (Aw!K`0Y1  
} ; Q~S3d  
{Bm7'%i  
&&er7_Q  
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: j%@wQVxq  
tG}cmK~%  
aH+n]J] =)  
'D<84|w:1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CHo(:A.U>  
!3T,{:gyrI  
b0ablVk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  %3A~&  
mb_~ "}A  
o u*`~K|R  
jg+q{ ^  
二. 战前分析 }"o,j>IP  
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。 cBz_L"5vr[  
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 UKfpoDhEe  
A<|]>[ax  
3IHA+Zz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [G>U>[u|  
  /* --------------------------------------------- */ .L'eVLQe  
vector < int *> vp( 10 ); :3$-Qv X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +ZU@MOni  
/* --------------------------------------------- */ "[M k5tM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y*q_>kps"  
/* --------------------------------------------- */ HMrl!;:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f{j (H?5  
  /* --------------------------------------------- */ :jU u_s}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _q /UDf1  
/* --------------------------------------------- */ 6nP-IKL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NNM+Z:  
@ - _lw  
A:5B6Z  
#mvOhu  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,[t>N>10TH  
1._1, _2是什么? DgB]y6~KXl  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 q/l@J3p[qm  
2._1 = 1是在做什么? R}VEq gq  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Al1BnFB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *&A/0]w  
mw,\try  
,oS<9kC68  
三. 动工 2\, h "W(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7m +d;x2  
4kqgZtg.  
%L;;W,l$`)  
]f< H?  
template < typename T > %tC3@S  
class assignment ;;; {<GEQ  
  { -D-]tL6w  
T value; UxS@]YC  
public : \yNe5  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4(O;lVT}  
template < typename T2 > s_`=ugue  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k5ZkD+0Jo  
} ; `SH#t3 5,  
A(dWA e,  
~D$?.,=l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o6LZ05Z-&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8R;A5o,  
E` aAPk_ y  
e"]*^Q  
F^bzE5#  
  class holder ~+r"% KnG  
  { zJ7=r#b  
public : nm.~~h+8M  
template < typename T > h..D1(M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @ %}4R`S0  
  { 1deNrmp%  
  return assignment < T > (t); 4EtP|  
} K)!Nf.r$9  
} ; %e,X7W`'2  
VM[U&g<8n  
Dd:;8Xo  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FsdxLMwk1  
*'&mcEpg  
  static holder _1; Rz_fNlA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JDA:)[;  
p[Yja y+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WP b4L9<  
而不用手动写一个函数对象。 K9 tuiD+j  
EX.`6,:+2  
fZ)M Dq  
se:lKZZ]  
四. 问题分析 =|_{J"sv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 v2tKk^6`(i  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wf[B-2q)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8H})Dq%d7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sVjM^y24  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (" ,(@nS  
Oi~ ]~+2  
五. 问题1:一致性 @C34^\aH+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^A"TY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ci~pM<+  
5`?'}_[Yj  
struct holder Hve'Z,X  
  { i& ,Wg8#R  
  // +dIO+(&g  
  template < typename T > 0s#`H  
T &   operator ()( const T & r) const xct{Tv[FO  
  { y:>'1"2`  
  return (T & )r; @! gJOy  
} Hi{1C"%  
} ; (E.,kcAJ  
OE4hG xG  
这样的话assignment也必须相应改动: Q#} 0pq  
Cb5Rr +K=  
template < typename Left, typename Right > C ~&~Ano,  
class assignment wgeR%#DW  
  { qek[p_7  
Left l; 4Sq[I  
Right r; D$wl.r  
public : $&!i3#FF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :XP/`%:  
template < typename T2 > M-Tjp'=*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kkz{;OW  
} ; `- \J/I  
37S  bF,G  
同时,holder的operator=也需要改动: 'p{N5eM  
{d%% nK~  
template < typename T > H(~:Ajj+zQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?^< E#2a  
  { c[I4'x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )zR(e>VX  
} \UF/_'=K  
}eO{+{D +  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Z"T#"FDIr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yG`J3++ S  
`<z"BGQ  
return l(rhs) = r; Wt%+q{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^D=1%@l?#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >4.K>U?0FC  
el;eyGa  
template < typename Tp > #Pf?.NrTn  
class constant_t "GTlJqhk  
  { _8f? H#&  
  const Tp t; VT;Vm3\  
public : *x;&fyR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +@ FM~q  
template < typename T > ]hPu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ig sK7wn  
  { ^bZ'z  
  return t; mYy{G s7  
} ey~5DY7  
} ; Lcx)wof  
j<HBzqP%6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oVK3=m@ {  
下面就可以修改holder的operator=了 S{qc1qj  
1j9R^  
template < typename T > - DO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ob+Rnfx37  
  { ID#p5`3n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m!qbQMXn  
} IsC`r7  
+p%!G1Yz  
同时也要修改assignment的operator() GbLuX U  
|A'y|/)#Z  
template < typename T2 > 7H+IW4Ma  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8K]5fkC|  
现在代码看起来就很一致了。 =nQgS.D  
"zn<\z$l  
六. 问题2:链式操作 * 7<{Xbsj^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0I`)<o-  
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。 /oWn0  
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。 eYN =?  
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。 2+2Gl7" s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bI_6';hq!  
)dv w.X  
template < typename T > _5nS!CN  
struct result_1 8%@![$q<g  
  { N5yt'.d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a+U^mPe  
} ; *CIR$sS  
V+A9.KoI  
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: G<2OL#Y-  
Q1A_hW2x  
template < typename T > Z4^O`yS9+  
struct   ref m ll-cp  
  { ko2T9NI:S  
typedef T & reference; YKUb'D:t]  
} ; b-d{)-G{(  
template < typename T > 9?jD90@ }  
struct   ref < T &> |2$wJ$ I  
  { V>$A\AWw  
typedef T & reference; ?F^$4:  
} ; 0bR)]"K  
<Va7XX%>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MsaD@JY.y  
R;G"LT  
template < typename T > L[|($vQ"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /#lqv)s'  
  { StuQ}  
  return l(t) = r(t); y.xyr"-Q  
} 8NE+G.:G  
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。 >{v,H Oxl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wX!q dII)  
Z~?1xJ&  
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  .J0Tn,m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ($h`Y;4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2@A%;f0Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t-gLh(-.  
最后的布局是: yGxAur=dE  
                Add o4^|n1vN  
              /   \ kK,Ne%}a2K  
            Divide   5 V!{}%;f  
            /   \ fj7\MTy  
          _1     3 K+s@.D9J  
似乎一切都解决了?不。 SU,#:s(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ^n@dC?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5~pQ$-  
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: 1 +0-VRl  
eTeZ^G  
template < typename Right > ef Moi'v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l\HLlwYO  
Right & rt) const **D3.-0u&  
  { NMM$ m!zg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UdiogXZ  
} ,:E*Mw:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 __3s3YG  
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。 mSg{0_:  
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。 }Ai_peO0a  
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。 T"b'T>Y  
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。 MMQ^&!H  
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? mB.j?@Y%  
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: MXsCm(  
U5iyvU=UG  
template < class Action > j_ \?ampF  
class picker : public Action MR?5p8S#g  
  { v!>(1ROQ.=  
public : e}PJN6"5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SqF `xw  
  // all the operator overloaded xpO'.xEs  
} ; TEzMFu+V  
&(Yv&j X  
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。 `hVi!Q]*P  
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: x @a3STKT  
S{0iPdUC  
template < typename Right > PX} ~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jQ"z\}Wf  
  { 4X1!t   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vOIzfwYG9  
} - K@mjN  
LwI A4$d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @mJ# ~@*(  
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。 e2dg{n$6"  
f i_'Ny>#  
template < typename T >   struct picker_maker 1^HmM"DD  
  { u alpm#GU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;h-W&i7  
} ; ,(@JNtx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M SnRx*-  
  { 0p31C7!  
typedef picker < T > result; e!B>M{  
} ; ^E#i5d+'N  
Od,P,t9  
下面总的结构就有了: *B3 4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Rt9S  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 '|7'dlW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 FB>^1B]]  
至此链式操作完美实现。 *M]@}'N  
=-m"y~{>3  
O u-/dE%  
七. 问题3 HPus/#j'+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]_EJ "'x  
h 3`\L4b  
template < typename T1, typename T2 > qj #C8Tc7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Rb[0E$  
  { 1zP)~p3a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e*!0|#-  
} 0^m`jD  
H5)8TR3La  
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: (oxMBd+n1  
0zHMtC1 ,  
template < typename T1, typename T2 > |lG7/\A  
struct result_2 J/(^Z?/~P!  
  { w~%Rxdh?8W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n([9U0!gu  
} ; c]+uj q  
Sp]u5\  
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? E|K|AdL  
这个差事就留给了holder自己。 A0l-H/l7  
    ]F#}8$  
1KMSBLx  
template < int Order > "|^-Yk\U  
class holder; [a[.tR38e  
template <> buu /Nz$  
class holder < 1 > ,vh $G 7D  
  { N87)rhXSo,  
public : ;ipT0*Y  
template < typename T > EZee kxs  
  struct result_1 nSr_sD6"  
  { 6g-Q  
  typedef T & result; >At* jg48  
} ; @d1YN]ede  
template < typename T1, typename T2 > 3Jh!YzI8  
  struct result_2 l8~s#:v6X  
  { %E k!3t  
  typedef T1 & result; Ef]<0Tm]:  
} ; 6.'j \  
template < typename T > "sUjJ|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *Tum(wWZ  
  { Iy#=Nq=  
  return (T & )r; 5XzN%<_h9  
} d2U+%%Tdw  
template < typename T1, typename T2 > L&,&SDr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]pq(Q:"P,5  
  { uefrE53  
  return (T1 & )r1; 9-"!v0['  
} +/n<]?(T  
} ; I R|[&}z  
HPc~wX  
template <> yBl9a-2A  
class holder < 2 > |r+w(TG  
  { `Iqh\oY8-  
public : |*%i]@V=  
template < typename T > EpCF/i?9:  
  struct result_1 I&wJK'GM`  
  { <;lwvO  
  typedef T & result; [C`LKA$t  
} ; @:Emmzucv|  
template < typename T1, typename T2 > VD~ %6AjyN  
  struct result_2 r7jh)Q;BbR  
  { ZKTY1JW_  
  typedef T2 & result; 8.zYa(< 2  
} ; }Y!v"DO#Q*  
template < typename T > \k9]c3V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dlRTxb^Y>u  
  { .x'?&7#(  
  return (T & )r; h7kn >q;  
} Vj[hT~{f  
template < typename T1, typename T2 > 'm TQ=1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _-|+k  
  { & d_2WQ}  
  return (T2 & )r2; sH.,O9'r  
} JLak>MS  
} ; GMlJM  
f7b6!R;z_  
:X}fXgeL  
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> >。 &)izh) FA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _%wB*u,X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `O]$FpO  
<<PXh&wu0  
return l(i, j) = r(i, j); S1o[)q   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }z F,dst  
#Q"04'g  
  return ( int & )i; ( TJGJY  
  return ( int & )j; 9Cs/B*3)b  
最后执行i = j; g=$nNQ \6=  
可见,参数被正确的选择了。 1T}jK^"  
NpH9}, 1i  
2 b80b50  
%)w7t[A2D  
AAF']z<4_"  
八. 中期总结 H5(: 1  
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: ](^FGz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &S39SV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I23"DBR3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~(`&hYE  
NQcNY=  
VA @  
aUi^7;R&<  
k'NP+N<M  
`$MO;Fv,G  
九. 简化 uT>"(wnJ|  
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。 jN!VrRA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j dkqJ4&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: %6la@i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u s8.nL/  
  +-*/&|^等 \olY)b[  
2. 返回引用。 )4RSo&9p`  
  =,各种复合赋值等 p2 !w86 F  
3. 返回固定类型。 >*EJ6FPO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $ I J^  
4. 原样返回。 j8+>E ?nm  
  operator, deEc;IAo  
5. 返回解引用的类型。 b!qlucA eE  
  operator*(单目) 6OR)97  
6. 返回地址。 kZ=2# .  
  operator&(单目) RG9iTA'  
7. 下表访问返回类型。  i (`Q{l  
  operator[] IEe;ygL#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aTkMg  
  operator<<和operator>> CIVV"p`}  
%I;uqf  
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。 ?:6w6GwAA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Bkg./iP5x  
h0C>z2iH  
template < typename Left > d.Q<!Au3  
struct value_return U ]7;K>.T  
  { %' /^[j#  
template < typename T > \hdil`{>  
  struct result_1 ;(rK^*`fO  
  { Lb?0<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [ OS& eK 8  
} ; T%A"E,#  
==S^IBG  
template < typename T1, typename T2 >  tYG6Gl  
  struct result_2 = toU?:.  
  { )6%a9&~H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j Y(|z*|  
} ; j8%Y[:~D  
} ; @k\,XV`T~t  
wRZS+^hx  
'wWuR@e#&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hxt;sQAo{  
q3`~uTzk  
下面我们来剥离functor中的operator() q. j$]?PQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C=bQ2t=Z  
U;M !jj  
return l(t) op r(t) Tfx-h)oP3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7eW6$$ju,N  
return op l(t) C}ASVywc,1  
return op l(t1, t2) Qjd]BX;  
return l(t) op Zy|u5J  
return l(t1, t2) op f ~bgZ  
return l(t)[r(t)] P0RtS1A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >Bu _NoM  
wxN&k$`a  
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: S4rm K&  
单目: return f(l(t), r(t)); NN5G '|i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0Hx'C^m72  
双目: return f(l(t)); _:FD#5BZ1  
return f(l(t1, t2)); )P,pW?h$  
下面就是f的实现,以operator/为例 cM\BEh h  
mex@~VK  
struct meta_divide P.jy7:dB,  
  { %/BBl$~ji  
template < typename T1, typename T2 > WO6+r?0M2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b;nqhO[f}  
  { P76gJ@#m  
  return t1 / t2; <sX_hIA^Fx  
} yZ]?-7  
} ; [[xnp;-;  
g?K? Fn.}  
这个工作可以让宏来做: Gyrc~m[$  
*$3p3-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $M~`)UeV_  
template < typename T1, typename T2 > \ F"QJ)F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;,7m  
以后可以直接用 u68ic1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c~}FYO$  
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 BqM[{Kv  
(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。。。) =dmxE*C  
O-box?  
x=X&b%09  
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 r?dkE=B  
bR$5G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J% ZM V  
class unary_op : public Rettype F5OQM?J  
  { 0_,un^  
    Left l; {bG.X?b  
public : xk3)#*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "ZA`Lp;%w  
_ q AT%.  
template < typename T > ~f( #S*Ic  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s>[Oe|`  
      { =h|7bYLy  
      return FuncType::execute(l(t));  )\kNufP  
    } ~#)9Kl7<X  
bJkFCI/  
    template < typename T1, typename T2 > rrq7UJ;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eLbh1L  
      { a&dP@)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r{_1M>F D!  
    } >GzH_]  
} ; 7[i&EPN  
qD /h/  
r"p"UW9og  
同样还可以申明一个binary_op o{ccO29H/  
:9(w~bB9$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _@VKWU$$  
class binary_op : public Rettype &B++ "f  
  { db}lN  
    Left l; 7HL23Vr k  
Right r; LX #.  
public : 9*Fc+/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y&y<WN}Q  
F!2VTPm9z  
template < typename T > YG)7+94  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,u!_mV  
      { W)Y:2P<.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uC6e2py<[  
    } 2z1r|?l  
tf1Y5P$  
    template < typename T1, typename T2 > ;=@?( n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{b/Nv:b  
      { v+dT7* ^@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ha9 d z  
    } ZmI#-[/  
} ; QkLcs6)R  
NH1ak(zHW  
y5Fgf3P@ju  
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 LmUR@ /V Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .Np!Qp1*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4 XGEw9`3  
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。 AboRuHQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fSGaUBiq}  
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。。。 Fl"LK:)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #vViEBVeN  
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) g Eq6[G  
下面是修改过的unary_op a t=;}}X  
e`)zR'As  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 52F3r:Rk  
class unary_op B74]hgK  
  { Hl8\*#;C&>  
Left l; Rn{X+b.  
  B0gs<E  
public : $c LZ,N24  
6^FUuj.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d ;,C[&  
=H^~"16  
template < typename T > (: mF+%(  
  struct result_1 JqEo~]E]  
  { `[x'EJp#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2#' "<n,G  
} ; y@Td]6|f  
6']WOM#  
template < typename T1, typename T2 > n.o_._mu2  
  struct result_2 9$%S<v  
  { Ju.T.)H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0_t9;;y :  
} ; aDE}'d1qo  
^HHT>K-m  
template < typename T1, typename T2 > 8P2_/)|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P{,=a]x,mz  
  { W=,]#Z+M;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QR$m i1Vv\  
} ,{Z!T5 |  
3v)`` n@  
template < typename T > !{ORFd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ihl]"76q/  
  { w" A{R  
  return OpClass::execute(lt(t)); @^HZTuP2;  
} $tK/3  
W@~a#~1O  
} ; \JNWL yw  
K{FBrh  
]_4HtcL4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,~NJ}4wP  
好啦,现在才真正完美了。 .;&4'ga4  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,@Elw>^  
!ed0  
template < typename Right > <_4'So>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _ n4C~  
  { xB}B1H%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YH-W{].  
} 4>]B8ZxH  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Qaiqx"x3  
=DI/|^j{ ;  
;]2d%Qt  
Nh6!h%  
x0xQFlGk  
十. bind IN"6 =2:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 dAjm4F -  
先来分析一下一段例子 /qd~|[Kx:  
rP}0B/  
`QT9W-0e^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o7yvXrpG(U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "}< baz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P_M!h~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  Lvn+EM  
我们来写个简单的。 _,*QJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #?bOAWAwLh  
对于函数对象类的版本: S#\Cyn2(t  
59(} D'lw>  
template < typename Func > >< Qp%yT  
struct functor_trait _147d5  
  { ~8[`(/hj  
typedef typename Func::result_type result_type; j8ac8J,}c  
} ; RNX>I,2sh  
对于无参数函数的版本: [ _&z+  
' h|d-p\`9  
template < typename Ret > x|3G}[=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^]$rh.7&  
  { ~|`jIqU  
typedef Ret result_type; G\*`%B_ n  
} ; A)nE+ec1  
对于单参数函数的版本: n5?7iU&JIo  
ymA8`k5>@  
template < typename Ret, typename V1 > `(@{t:L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w#;y  
  { SdJkno  
typedef Ret result_type; t},71Ry  
} ; <J^94-[CF  
对于双参数函数的版本: DXfQy6k'  
wPpern05  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3:gF4(.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `W4Is~VVv  
  { 6yMaW eT  
typedef Ret result_type; #M:Vwn JX  
} ; ^~m}(6  
等等。。。 qWI8 >my11  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BU%gXr4Ra  
Gk<6+.c~  
template < typename Func > 4pFoSs?\  
struct func_return "%+9p6/  
  { \0^Je>-:U  
template < typename T > R%;dt<Dh  
  struct result_1 ^L's45&_  
  { !GZ{UmwA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'zYx4&s  
} ; rF . Oo0  
[3(lk_t  
template < typename T1, typename T2 > f`p"uLNo<  
  struct result_2 HO39>:c  
  { $eh>.c'&]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ] U[4r9V  
} ; EBplr ,  
} ; O)}5`0@L  
=2, iNn  
-2y>X`1Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B%KfB VC  
4NmLbM&C8  
template < typename Func, typename aPicker > h7>`:~  
class binder_1 ~01Fp;L/  
  { mvGj !'  
Func fn; 7gT^ZL  
aPicker pk; &fgfCZz'  
public : DX8pd5 U  
@%$<,$=  
template < typename T > h,P#)^"  
  struct result_1 {8J+ Y}  
  { ,+E"s3NW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -2*Pm1\Z  
} ; qbQH1<yS<  
~*ll,<L:  
template < typename T1, typename T2 > ]llvG \  
  struct result_2 jftf]n&Z(q  
  { u/X1v-2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 I[3%Q{  
} ; .T^e8  
T3^(I~03  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CYN|  
~ ^) 4*@i6  
template < typename T > [xg& `x9,.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k54Vh=p  
  { el^WBC3  
  return fn(pk(t)); dL>8|  
} =^gZJ@  
template < typename T1, typename T2 > VY'1 $  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z<n&P7k5j  
  { "TePO7^m  
  return fn(pk(t1, t2)); SFa~j)9'n  
} kV+O|9  
} ; PkxhR;4  
:HDU \|{^  
2<Q3-|/i  
一目了然不是么? 0]`%i G|  
最后实现bind i@STo7=  
WhN~R[LE_  
BFMINq>  
template < typename Func, typename aPicker > _9b;8%? Yf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OqA#4h4^  
  { OG}m+K&<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y4 ~;H{!  
} c*`= o( S  
0?8{q{ o+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >TZyax<:  
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。 =$awUy  
g:CMIe4  
十一. phoenix ekhx?rz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X\'+);Z  
Kq2,J&Ca3  
for_each(v.begin(), v.end(), ^%k[YJtB=i  
( <46fk*  
do_ V<G=pPC'H  
[ $&[}+??  
  cout << _1 <<   " , " x6B_5eF  
] h[I~D`q)v  
.while_( -- _1), *S=zJyAO  
cout << var( " \n " ) O #S27.  
) #&ZwQw  
); 2';f8JLY  
.@(9v.:_u  
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: W=@]YI  
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 <hSrx7o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b6A]/290x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *&lNzz5&  
%vFoTu)2  
.3yxg}E>{  
template < typename Cond, typename Actor > kA%"-$3  
class do_while CP!>V:w%9!  
  { $d _%7xx  
Cond cd; {P@OV1  
Actor act; U<H< !NV  
public : yCT:U&8%F  
template < typename T > 6`Af2Y_  
  struct result_1 [<p7'n3x  
  { DKxzk~sOM  
  typedef int result_type; XK t">W  
} ; tW |K\NL  
Km9Y_`?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yYM_  
2dUVHu= +  
template < typename T > 'CSIC8M<j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ({_Dg43O'[  
  { U$5 lh  
  do WGeTL`}dh  
    { z}:|is)?  
  act(t); 1rmK#ld"=Z  
  } vkQkU,q  
  while (cd(t)); c3$h-M(jVJ  
  return   0 ; =UW! 7OzC  
} uNSbAw3  
} ; dJ}E,rW}  
$Q cr  
DoA+Bwq@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9dFSppM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Z U^dLN- N  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 KixS)sG  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 r|>a;n Y  
下面就是产生这个functor的类: 2po>%Cp  
1^4z/<ZWm  
nR1QS_@{L  
template < typename Actor > Dtw1q-  
class do_while_actor >uN)O-  
  { 0+P<1ui  
Actor act; >u:t2DxE  
public : mgxoM|n6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ufekhj  
7jL3mI;n%;  
template < typename Cond >  DlWnz-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]d|:&h  
} ; bEJz>oyW"  
uYv"5U]MFv  
l].Gz`L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 toCxY+"nbU  
最后,是那个do_ sw'?&:<"Ow  
0[qU k(=}[  
*$I5_A8,.  
class do_while_invoker 9j;L-  
  { "X }@VT=  
public : l" #}g%E  
template < typename Actor > L-T3{I,3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lnk`D(>W  
  { Gz9w1[t  
  return do_while_actor < Actor > (act); `N69xAiy  
} A1A/OU<Vb  
} do_; %ur_DQ  
|%@.@c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D/ SM/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &GC`4!H  
最后来说说怎么处理break和continue .9<  i  
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。 $H9+>Z0(  
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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