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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HQ /D)D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I+2#k\y  
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, '3<T~t  
Z9wKjxu+  
Fi+8|/5  
^AhV1rBB  
  class filler ~:FF"T>  
  { xVxN @[  
public : #q LsAw--Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mrmm@?  
} ; |\.:h":!0~  
Me 5Xd|  
RN^<bt{_U  
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: K* R  
-al\* XDz  
'+EtnWH s  
(aC~0 #4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `D/<*e,#  
W&~\@j]!D  
=[JstiT?E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lXpbAW  
uB=DC'lkg  
t=nZ1GZyM  
|j}D2q=  
二. 战前分析 Mi~x(W@}3  
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。 :$6mS[@|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M mmg3%G1  
lA{JpH_Y8s  
h;Hg/jv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [KQ#b  
  /* --------------------------------------------- */ MO^Q 8v  
vector < int *> vp( 10 ); ^>wlj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &x?m5%^l  
/* --------------------------------------------- */ _D 9/,n$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :6gRoMb]  
/* --------------------------------------------- */ h+rW%`B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C5Vlqc;  
  /* --------------------------------------------- */ d`gKF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aD^jlt  
/* --------------------------------------------- */ NufRd/q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ="p,~ivrz  
aT4I sPA?_  
{x,d9I  
Sw.k,p*r  
看了之后,我们可以思考一些问题: GIb,y,PDB  
1._1, _2是什么? &w!(.uDO  
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。 8]K+,0m6  
2._1 = 1是在做什么? %i6/= 'u  
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。 15z(hzU?#  
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。 IayF<y,8  
!'eh@BU;  
s%QCdU ]  
三. 动工 tWyl&,3?1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oeYUsnsbi  
2= Y8$-  
w=_q<1a  
' hDs.Wnu  
template < typename T > CKnPMvmz  
class assignment 2T?8{yO7  
  { YEa<zhO8  
T value; B/*\Ih9y  
public : s !IvUc7'  
assignment( const T & v) : value(v) {} L\hid /NL  
template < typename T2 > W(}2R>$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w~C\5 i  
} ; -x{@D{Q%  
,. zHG  
.sjv"D"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @;G%7&ps  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C{:U<q  
q`VkA \  
j[,XJ,5=  
I5*<J n  
  class holder m\oxS;fxWi  
  { ekW#|  
public : Yl&bv#[z  
template < typename T > +B[XTn,Cru  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q#F9&{'l  
  { Aj8zFt ]  
  return assignment < T > (t); ]eUD3WUe>q  
} 4T6: C?V  
} ; s)jNP\-  
`PZ\3SC'i  
4/V;g%0uN;  
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: jR9;<qT/  
#kk5{*`  
  static holder _1; [b+B"f6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O]Ey@7 &  
JXV#V7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $O&N  
而不用手动写一个函数对象。 9?q ^yy  
nA(5p?D+YB  
Y <`X$  
 1p K(tm  
四. 问题分析 Q/@ pcU  
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。 #eF,* d  
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(?1`1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yIf^vx_G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A{dqB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bk0<i*ju7(  
bXvriQ.UH  
五. 问题1:一致性 EERCb%M 8Z  
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?| !UR3`Xk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y(] W+k<  
iSX HMp4V  
struct holder 1LaJ hrp?  
  { F~0iJnF  
  // M6ZXq6J  
  template < typename T > >;]S+^dXY  
T &   operator ()( const T & r) const Hh%"  
  { p1[|5r5Day  
  return (T & )r; !<HF764@`  
} 1g,Ofr  
} ; 2Jky,YLcb  
fRxn,HyV  
这样的话assignment也必须相应改动: ~# \{'<  
 Ci 'V  
template < typename Left, typename Right > 7xM4=\~OG  
class assignment :]4s;q:m  
  { IA Ws}xIly  
Left l; ^F qs,^~W  
Right r; \PD%=~  
public : ?VCp_Ji  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $> ;|  
template < typename T2 > /eT9W[a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]heVR&bQ  
} ; .AQTUd(_  
bxPJ5oT  
同时,holder的operator=也需要改动: A>,kmU5  
3kh!dL3D  
template < typename T > k%8kt4\wn6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :`K2?;DC8  
  { NiEz3ODSi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xq_h C"s  
} LN) yQ-  
~c5 5LlO>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 U\W$^r,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XZQ-Ig18  
A~ v[6*~>  
return l(rhs) = r; wz@[rMf  
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。 ,gW$m~\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '"XVe+.O  
P9R-41!  
template < typename Tp > txm6[Io  
class constant_t 'f0R/6h\3s  
  { ;1s;"  
  const Tp t; Vx:uqzw#  
public : mE=Tj%+ x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6kMEm)YjT  
template < typename T > 3sRI 7g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V lkJ$f5l  
  { _dECAk &b  
  return t; V6+:g=@U-l  
} 4jlwu0L+  
} ; BpGyjo J2  
p.<d+S<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :?}> Q  
下面就可以修改holder的operator=了 `9k\~D=D~  
3''Uxlo\  
template < typename T > T24$lhM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1NG[   
  { F&#I[]#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,-kz \N@.  
} Dw 5Ze  
 fOKAy'  
同时也要修改assignment的operator() =*.S<Ko)  
z =\ENG|x#  
template < typename T2 > 0C3Y =F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q<DXDvL  
现在代码看起来就很一致了。 i+Mg[x$.  
g~(G P  
六. 问题2:链式操作 [S-#}C?~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  ;\f0II3  
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。 +;)Xu}  
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。 bdvpH DA  
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。 WRRR"Q$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !b+!] 2~g}  
P(o>UDy  
template < typename T > T!pA$eE  
struct result_1 rWqr-"0S.  
  { Z#l6BXK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .Iz JJp  
} ; 4/_! F'j  
6JeAXj1g+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qVO,sKQ{  
BlM(Q/z  
template < typename T > U ]B-B+-  
struct   ref arS@l<79  
  { I.>8p]X  
typedef T & reference; X)= m4\R  
} ; pc QkJ F  
template < typename T > EY.m,@{  
struct   ref < T &> **oDQwW]*  
  { IL uQf-  
typedef T & reference; Q \S Sv;3_  
} ; +VJyGbOcC  
W<TfDEEa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sHV?njZd  
loHMQKy@  
template < typename T > \4 +HNy3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `,Y3(=3Xe?  
  { G8MLg#  
  return l(t) = r(t); ]3 Ibl^J  
} iSfRo 31  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 C1qlB8(Wh>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RE-y5.kE^  
sPl3JP&s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {qU;>;(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h0A%KL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &" 5Yt&{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d/@P;YN!  
最后的布局是: ?5^DQ|Hg ^  
                Add s$lJJL  
              /   \ ($8!r|g5#  
            Divide   5 4Me3{!HJz  
            /   \ )T&r770  
          _1     3 2z AxGX  
似乎一切都解决了?不。 ;!7M<T$&  
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。 b2j ~"9  
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。 (^_I Ny*  
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: 2T@?&N^OD  
: w>R|]  
template < typename Right > R((KAl]dL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i=hA. y`  
Right & rt) const - (q7"h  
  { et(AO)uv6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fP8bWZ{  
} C*1 1?B[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '$ z@40u  
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。 83aWMmA(1  
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。 ^>eV}I5ak  
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。 u6:$AA  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +1\t 0P24  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? m,6[;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fEt BodA)  
T{N8 K K  
template < class Action > _Kh8 <$h  
class picker : public Action mtw{7 E  
  { 9[ o$/x}  
public : EN,}[^Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -zzT:C  
  // all the operator overloaded 2E!Q5 l!j  
} ; nQg_1+  
LY#V)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。 _?K,Jc8j.  
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: H:WuMwD4  
{h.j6  
template < typename Right > dYlVJ_0Zr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <^942y-=  
  { 9T1 - {s R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3;!!`R>e  
} #/_ VY.  
pwB>$7(_h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F[)tg#}@G  
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。 g&8-X?^Q  
tbfwgK  
template < typename T >   struct picker_maker q]s_hWWv  
  { t\v~ A0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [l7n "gJ~  
} ; +Z=y/wY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f|3LeOyz  
  { ~0}d=d5g  
typedef picker < T > result; 'e$8 IZm  
} ; 2p58_^l  
o!c~"  
下面总的结构就有了: 'TA !JB+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m6A\R KJ'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6 .[3N~pq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;hEeFJ=/G  
至此链式操作完美实现。 R+=wSG]  
YTr+"\CkA  
am7~  
七. 问题3 4AF.KX7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 `joyHKZI.  
Wd ga(8t  
template < typename T1, typename T2 > b d C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U8,pe;/ln`  
  { e+<9Sh7&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5ci1ce  
} T {=&>pNK[  
'tjqfR  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k/BlkjlNE  
lvLz){  
template < typename T1, typename T2 > 7?);wh7`  
struct result_2 T`]P5Bk8r  
  { k[f_7lJ2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oR3t vw.  
} ; ft4hzmuzM  
/bo`@ !-#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? mrr -jo  
这个差事就留给了holder自己。 d'b9.ki\  
    7*He 8G[W  
=j{Kxnv  
template < int Order > 3~Ap1_9  
class holder; ["<'fq;PJ  
template <> @18}'k  
class holder < 1 > {A)9ePgv!  
  { o,@ (]e~  
public : J=HN~B1  
template < typename T > 2zuQeFsK  
  struct result_1 &VG  
  { BKgCuz:y  
  typedef T & result; QUh`kt(E  
} ; 3UUN@Tx  
template < typename T1, typename T2 > >gz8,&  
  struct result_2 [X>f;;h  
  { uH[:R vC0  
  typedef T1 & result; xLgZtLt9  
} ; J@#rOOu  
template < typename T > %J1oz3n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  _~S[  
  { 7<Y aw,G  
  return (T & )r; =F %lx[9Ye  
} rd)W+W9  
template < typename T1, typename T2 > u1\r:q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *M$'dLn  
  { wxT( ktE  
  return (T1 & )r1; QV4FA&f&  
} 4=N(@mS  
} ; Yb1Q6[!  
a>Zp?*9  
template <> sk AF6n  
class holder < 2 > {i}E)Np  
  { k+Z2)j"  
public : [khXAf1{Q  
template < typename T > g}L>k}I?!W  
  struct result_1 (A "yE4rYK  
  { l kyK  
  typedef T & result; 2IUd?i3~l  
} ; ;mPX8bT  
template < typename T1, typename T2 > tg\o"QKW9  
  struct result_2 *d PbV.HCl  
  { 81w"*G5AM  
  typedef T2 & result; c%1{l]   
} ; ;WgUhA ;q  
template < typename T > Kx?8 HA[5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _rmKvSD%  
  { <y&&{*KW8m  
  return (T & )r; Ys&)5j-  
} ;k ,@^f8  
template < typename T1, typename T2 > ? PpS4Rd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e*U6^Xex  
  { s'$2 }K  
  return (T2 & )r2; R'" c  
} (L(n%  
} ; 8(L6I%k*  
8;# yXlf  
NFR>[L V  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \N$)Q.M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +[_3h9BK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gYe6(l7m  
O~Bh(_R&  
return l(i, j) = r(i, j); W!Fc60>p@f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6Rmdf>a  
Rz[3cN)?q  
  return ( int & )i; G\B+bBz  
  return ( int & )j; s[t<2)i  
最后执行i = j; Iga#,k+%  
可见,参数被正确的选择了。 o$rF-?  
DJAKF  
T Q5kM  
),|z4~  
3rjKwh7  
八. 中期总结 Y*S:/b~y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U3Z-1G~*r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kg\8 (@h]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <Y2$'ETD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4u"Bll  
D2=zrU3Y64  
b};o:  
Rd|8=`)  
OHrzN ']  
z,4 D'F&  
九. 简化 oR/_{#Mz"  
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。 \ Ce*5h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )a x>*  
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: /?($W|9+l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;mvVo-r*q  
  +-*/&|^等 +.OdrvN4)  
2. 返回引用。 1ANb=X|hig  
  =,各种复合赋值等 vm'ZA7f6  
3. 返回固定类型。 lW|v_oP9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '2ZvK  
4. 原样返回。 j4+Px%sW  
  operator, JodD6 ;P  
5. 返回解引用的类型。 Ks@c wY  
  operator*(单目) s~9n13z  
6. 返回地址。 Vu=/<;-N  
  operator&(单目) C,GZ  
7. 下表访问返回类型。 VCJOWU EO1  
  operator[] }lT;?|n:h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .{} 8mFi1  
  operator<<和operator>> qZ&~&f|>e  
v^vi *c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4d-(:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |"I)1[7  
X6 N&:<  
template < typename Left > o]<9wc:FZ  
struct value_return a^pbBDi W  
  { 2#r4dr0  
template < typename T > :tI F*pC  
  struct result_1 R&a$w8  
  { {]Hv*{ ]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /-G_0 A2wF  
} ; ai-rF^ehC  
Bc[~'gn  
template < typename T1, typename T2 > w,$qsmR  
  struct result_2 U+@U/s%8  
  { [.1ME lM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PMV,*`"9"A  
} ; RtzSe$O  
} ; PP>6  
LO>42o?/i  
WmN( (  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A`ajsZ{q,  
-]H~D4ng  
下面我们来剥离functor中的operator() "aCAA#$J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e,MsF4'  
;R[3nb9%  
return l(t) op r(t) Dfa3&# #{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?%}!_F`h%  
return op l(t) .V?[<}OJn  
return op l(t1, t2) 8/BMFRJ  
return l(t) op pDSNI2  
return l(t1, t2) op D fzsA4  
return l(t)[r(t)] \6JOBR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -!:5jfT"  
Xq&BL,lS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 46Sz#^y P  
单目: return f(l(t), r(t)); {G VA4=UAE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s&(;  
双目: return f(l(t)); y,3ZdY"  
return f(l(t1, t2)); IhYR4?e  
下面就是f的实现,以operator/为例 JcA+ztPU  
F!wz{i6\h  
struct meta_divide c$%*p (zY  
  { nGkSS_X  
template < typename T1, typename T2 > =@?[.`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %&| uT  
  { R]iV;j|  
  return t1 / t2; ,1$F #Eh  
} uMS+,dXy  
} ; u0 t lf  
?! 6Itkg  
这个工作可以让宏来做: @ 2)nhW/z6  
|f#hGk6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E<[ s+iX  
template < typename T1, typename T2 > \ }|Mwv $`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *_o(~5w-K  
以后可以直接用 .t5.(0Xk[A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v#d\YV{I  
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 %gh#gH   
(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。。。) N}K [Q=  
?YLq iAA  
~<m^  
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~j [Qm"CJ  
DylO;+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C; N6",s!  
class unary_op : public Rettype YAOfuas]j  
  { [49Cvde^  
    Left l; b j`\;_oo  
public : YcN|L&R.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )ffaOS!\  
nQjpJ /=  
template < typename T > '\tI|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cR/Nl pX  
      { jTvcKm|q  
      return FuncType::execute(l(t)); Gl1XRNy C  
    } *;Mi/^pzK  
|'nQvn:{  
    template < typename T1, typename T2 > VAz4@r7hkq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ApXf<MAy  
      { 'z(Y9%+a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f +{=##'0  
    } '|[V}K5m/f  
} ; q"u,Tnc;  
A iM ukd,  
i}sAF/  
同样还可以申明一个binary_op G`Nw]_ Z_  
1^![8>u"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "w'pIUQ3,  
class binary_op : public Rettype L7-BuW}&  
  { h*k V@Dc  
    Left l; E1eGZ&&Gd  
Right r; CO='[1"_5  
public : g Ed A hfx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e0zP LU}  
Z8 #nu  
template < typename T > 7~e,"^>T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @M5+12FYt  
      { w\bwa!3Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Jr2yn{s=S  
    } ^v'kEsE^*  
-G~]e6:zD  
    template < typename T1, typename T2 > |Ns4^2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a)QT#.  
      { .h-mFcjy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9|1msg4  
    } $r/$aq=K  
} ; im2mA8OH  
#'_#t/u  
V]F D'XAl  
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 '[ t.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,a?)O6?/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gjDNl/r/  
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。 MA`nFkVK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k83K2> ]  
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。。。 HAxLYun(3w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mr\,"S-`  
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) (p-q>@m  
下面是修改过的unary_op Kjd3!%4mB  
0)oh ab  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :y-;V  
class unary_op .<%tu 0  
  { >G6kF!V  
Left l; IA2VesHb  
  o08WC'bX  
public : NfV|c~?d  
6e-ME3!<l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "cKD#  
3Z XAAV  
template < typename T > LZV-E=`  
  struct result_1 r1L@p[>  
  { lL)f-8DX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \sNgs#{7E7  
} ; /ox7$|Jyr  
5Z>a}s_i  
template < typename T1, typename T2 > $6rm;UH  
  struct result_2 W%L'nR~w$  
  { wQ+pVu?6_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rl|'.~mc  
} ; |Ea%nghl  
qLEYBv-3  
template < typename T1, typename T2 > ^Arv6kD,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x%viCkq  
  { 4z<c8 E8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xMjhC;i{  
} <_Yd N)x  
6$urrSQ`N0  
template < typename T > nwFBuP<LR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MQoA\  
  { \zBi-GI7  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZNBowZI  
} ` UsJaoR#f  
Cqr{Nssu  
} ; ojM'8z 0Hn  
32ki ?\P  
^~~Rto)Y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tWIOy6`  
好啦,现在才真正完美了。 :r q~5hK  
现在在picker里面就可以这么添加了: eFiG:LS7  
X:i?gRy"  
template < typename Right > cW%)C.M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [G}dPXD  
  { wn[)/*(,$(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L$PbC!1  
} `+,?%W)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 L`nW&; w'  
a=MN:s?Fc0  
 0s;~9>  
xS|9Gk  
Lz 1.+:Ag  
十. bind AG,><UP  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b}qfOgd5  
先来分析一下一段例子 apL$`{>US  
|Hf|N$  
lh;fqn`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K#OL/2^ 5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FyEKqYl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Yi Zk|K_  
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。 m9[ 7"I  
我们来写个简单的。 nah?V" ?Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,WyEwc]  
对于函数对象类的版本: p/Ul[7A4e  
KU8,8:yY  
template < typename Func > 0|AgmW_7 .  
struct functor_trait yJ?=##  
  { PysDDU}v  
typedef typename Func::result_type result_type; yQhO-jT  
} ; $ar^U  
对于无参数函数的版本: +R*DE5dz  
dj0%?g>  
template < typename Ret > 9`f@"%h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $FPq8$V  
  { {"]!zL  
typedef Ret result_type; 2^'Ec:|f  
} ; ys`-QlkB  
对于单参数函数的版本: XUP{]w`.Z  
]aPf-O*  
template < typename Ret, typename V1 > do8[wej<:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /r7xA}se^  
  { ?}Zo~]7E  
typedef Ret result_type; # xO PF9  
} ; R'gd/.[e  
对于双参数函数的版本: if&bp ,  
+?)7 l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cW*v))@2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5UQ {qm*Q  
  { fqI67E$59  
typedef Ret result_type; MFq?mZ,  
} ; daSe0:daJ  
等等。。。 %Y~"Stmx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7T/BzXr,B  
]gBnzh.  
template < typename Func > Ek<Qz5)  
struct func_return v]SxZLa  
  { )WoH>D  
template < typename T > Z#.d7B"  
  struct result_1 }#7l-@{<  
  { 1]/;qNEv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'HW l_M  
} ; cX9o'e:C  
Tx} Nr^   
template < typename T1, typename T2 > JMB#KzvN[  
  struct result_2 I(M/ X/  
  { |:C0_`M9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s)WA9PiC  
} ; ~\am%r>  
} ; CU|E-XPW  
?>;b,^4  
L-(bw3Yr>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5Y+YN1  
Phi5;U!  
template < typename Func, typename aPicker > !; >s.]  
class binder_1 O+W<l:|$  
  { cvsH-uAp  
Func fn; 4bk`i*-O  
aPicker pk; [RXLR#  
public : Fv]6 a n.  
uzH MQp  
template < typename T > az ZtuDfv  
  struct result_1 O84:ejro  
  { (G F}c\=T7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aV$kxzEc  
} ; mo^E8t.  
1'/ [x(/]d  
template < typename T1, typename T2 > 93*d:W8Vr  
  struct result_2 G_1r&[N3  
  { <eXGtD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {m*lt3$k  
} ; [;wJM|Z J0  
kTH"" h{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b>ZAkz)U+  
V.{HMeE4  
template < typename T > E n7~wKF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zg ,=A?  
  { -+[Lc_oNPx  
  return fn(pk(t)); X| \`\[  
} _>vH%FY  
template < typename T1, typename T2 > @RPQ 1da  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AZ(zM.y!#_  
  { BI%^7\HZ  
  return fn(pk(t1, t2)); {#kCqjWG  
} Z7bJ<TpZ  
} ; s'yR 2JYv  
[y8(v ~H  
3: GwX4yW  
一目了然不是么? f$FO 1B)  
最后实现bind ~R[ k^i.Y  
l)\Q~^cxd  
{_b2!!p  
template < typename Func, typename aPicker > MH#Tp#RG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y/J~M$9P,  
  { =Fc]mcJ69  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [\3ZMH *  
} >/74u/&  
)Lz =[e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xS UpVK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 A5j? Yts  
J&j5@  
十一. phoenix s[8M$YBf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )y8Myb}  
gIrbOMQ7  
for_each(v.begin(), v.end(), hV~M!vFxA  
( WSMpX -^e@  
do_ B9|s`o)!  
[ Sj I,v+  
  cout << _1 <<   " , " Pd+*syOM  
] Vz0(D  
.while_( -- _1), D]_6OlIE#'  
cout << var( " \n " ) <cOjtq,0  
) VHPqEaR  
); D SX%SE)  
}>M\iPO.]*  
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: ^1~lnD~0  
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 b_`h2dUq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kcUn GiP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k.b=EX|  
9ye!kYF,  
\FfqIc9;  
template < typename Cond, typename Actor > G%k&|  
class do_while :xHKbWz6j  
  { 4AzDWK@/  
Cond cd; |$ ^3 5F  
Actor act; AS]8rH  
public : ;`/a. /bc  
template < typename T > a>l,H#w*vW  
  struct result_1 Tv1oy%dK  
  { s<LnUF1b  
  typedef int result_type; x"sbm  
} ; D7nK"]HG;l  
a& 0g0n6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pq r_{  
c BqbbZyUk  
template < typename T > /:]<z6R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U\Y0v.11  
  { L+G0/G}O\  
  do  OLIMgc(W  
    { ZxSnqbyA*  
  act(t); QDW,e]A  
  } 5eL b/,R  
  while (cd(t)); Y2tVq})!  
  return   0 ; QuEX|h,F  
} _IdW5G  
} ; `uMc.:5\  
Q9 AvNj>X  
vE,^K6q0`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hBRi5&%  
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。 L754odc  
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。 ;6 W[%{  
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。 Csy$1;"A  
下面就是产生这个functor的类: OvQzMXU^I  
xTu J~$(  
m-$}'mEO  
template < typename Actor > b-/QZvg  
class do_while_actor @;Jv/N6@  
  { WZ>nA[/  
Actor act; FRR05%K  
public : 2]?=\_T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LZ_0=Xx%  
)#z{P[X^  
template < typename Cond > 7b08Lo7b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  ?;v\wx  
} ; uvJHkAi  
%\,9S`0  
_BA; H+M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LI@BB:)[  
最后,是那个do_ #8M?y*<I  
 :QP1!  
yYGs] +  
class do_while_invoker $ c-O+~  
  { z/"*-+j  
public : WPsfl8@D  
template < typename Actor > O$r/ {{I.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n= 4  
  { FS=yc.Q_  
  return do_while_actor < Actor > (act); xi{ r-D8Z  
} `B"sy8}x  
} do_; 2DPv7\fW  
RHBQgD$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &-qQF`7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m W>Iib|  
最后来说说怎么处理break和continue >v, si].  
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。 pl3ap(/  
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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