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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ul$YV9 [\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7)Rx-  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 1(**JTe  
<ctn_"p Z  
}Ik{tUS$  
>_$DKY>$`  
  class filler nn_j"Nu  
  { #ab=]}2W_g  
public : Mb(aI!;A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N5=; PZub  
} ; -3<5,Q{G+  
=/rIXReY  
w(9.{zF|vQ  
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: eOQUy +  
kEE8cW3  
\}e1\MiZ  
dEp?jJP$;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }X3SjNd q  
U/oncC5  
!s]LWCX+|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?b~Vuo  
j9za)G-J  
]64mSB  
*_z5Pa`A  
二. 战前分析 NVMhbpX6  
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。 Z?5kO-[  
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 \S@;>A<J  
'%`W y@  
D/Y.'P:j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .sA?}H#wb  
  /* --------------------------------------------- */ -zd*tujx  
vector < int *> vp( 10 ); u9FXZK7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gC#PqK~  
/* --------------------------------------------- */ 'Z+~G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z2&SZ.mk  
/* --------------------------------------------- */ +?~'K&@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u4=j!Zb8}  
  /* --------------------------------------------- */ |wZ8O}O{E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F}A@H<?  
/* --------------------------------------------- */ O=#FpPHrdw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g`!:7|&,_  
{@9y%lmrh  
0=;jGh}|i  
++:vO  
看了之后,我们可以思考一些问题: '@u/] ra:  
1._1, _2是什么? 9(Vq@.;Z`j  
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。 /}Y>_8 7  
2._1 = 1是在做什么? [BHf>  
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。 Mrp'wF D  
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。 8Z!+1b  
k|,pj^  
2@o_7w98  
三. 动工 FG-w7a2mn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Nf>1`eP  
02} &h  
A}sb 2P  
$L.0$-je4  
template < typename T > ZN|DR|c UY  
class assignment qbkvwL9  
  { @M?N[LG  
T value; A:1O:LB=!  
public : ky#d`   
assignment( const T & v) : value(v) {} nv(Pwb3B  
template < typename T2 > N G1]!Vz5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dfe 9)m>  
} ; hq/\'Z&!+P  
pK#Ze/!  
SG8H~]CO)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hNXPm~OK\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YZf<S:  
[SgP1>M  
r:y *l4  
86~HkHliv  
  class holder /!UuGm   
  { phUno2fH  
public : 0yXUVKq3  
template < typename T > Z bxd,|<|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -Xkdu?6Eh  
  { y>u+.z a|  
  return assignment < T > (t); gy _86y@  
} 8<k0j&~J  
} ; J1Mm,LTO  
jcN84AaRFI  
MwL' H<  
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: `pN"T?Pk  
mUzNrkG(G  
  static holder _1; Y*O7lZuF%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S)z jfJR  
B N@*CG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &TSt/b/+W  
而不用手动写一个函数对象。 -[v:1\Vv  
R5G~A{w0  
Y*3qH]  
bmc1S  
四. 问题分析 7(eWBJfTo  
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。 Fg?Gx(g4  
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。 qI<6% ^i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,v$gQU2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X}_}`wIn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (80]xLEBL  
31wact^  
五. 问题1:一致性 =+97VO(w]G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| NDU,9A.P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C+,;hj  
#18H Z4N  
struct holder m1VyYG  
  { ._=Pa)T  
  // 6 EE7<&  
  template < typename T > [Zl  
T &   operator ()( const T & r) const Et%s,zeA{2  
  { x'; 6  
  return (T & )r; <[?oP[ j  
} 9C$b^wHd  
} ; 8=T;R&U^M  
pQ*9)C   
这样的话assignment也必须相应改动: U#+S9jWe  
E$34myOVf  
template < typename Left, typename Right > iquB]z'  
class assignment e\k=T}  
  { 7<AHQ<#@  
Left l; &m`1lxT  
Right r; P`5@$1CJ  
public : \)DP(wC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f$iv+7<B^  
template < typename T2 > FsY}mql  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6/T hbD-C  
} ; mmAikT#k  
j.sxyW?3  
同时,holder的operator=也需要改动: $/5Jc[Ow  
y VUA7IY  
template < typename T > `z-4OJ8~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]/HSlT=  
  { g[44YrRD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kG &.|  
} kW4/0PD  
X(?.*m@+TB  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d[w'j/{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B1JdkL 3h  
0lF.!\9  
return l(rhs) = r; 5 r"`c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0MF[e3)a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v6HBO#F'V{  
iT%aAVs  
template < typename Tp > Va\dMv-b  
class constant_t qWGnIPk  
  { n(/(F `  
  const Tp t; x$J1%K*  
public : _,=A\C_b@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @~U: |h  
template < typename T > X7?p$!M6;B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9loWh5_1Z  
  { |zKe*H/  
  return t; 4Ucg<Z&%  
} g6IG>)  
} ; '49&qO5B  
7qA0bUee5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cTHSPr?<  
下面就可以修改holder的operator=了 xpx=t71Hq  
Tw)nFr8oF]  
template < typename T > `Ff3H$_*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KIC5U50J  
  { m(s(2wq"f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 75r>~@)*  
}  VljAAt  
Ha@'%<gFe  
同时也要修改assignment的operator() sk\U[#ohH  
1%]| O  
template < typename T2 > 1LZ?!Lw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (#BkL:dg  
现在代码看起来就很一致了。 ePq(:ih  
a57Y9.H`o  
六. 问题2:链式操作 xM8}Xo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fB:9:NX  
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。 hq6fDRO/4  
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。 |o6 h:g  
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。 BDNn~aU#m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P_B#  
-/ ; y*mP  
template < typename T > zu5'Ex`gQa  
struct result_1 h +.8Rl  
  { ^&zwO7cS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,G!M?@Q  
} ; P(_D%0xKm  
&dh%sFy  
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: n`2 d   
81eDN6 M\  
template < typename T > 3xxQL,FV  
struct   ref pzbR.L}'D  
  { (8TB*BhQ_  
typedef T & reference; NKvBNf|D  
} ; dFS>uIT7X  
template < typename T > +(x^5~QX  
struct   ref < T &> O%H_._#N`  
  { l9lBhltOH  
typedef T & reference; Bq.@CxK  
} ; T1m"1Q  
gS_)(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vp? 87h  
t 9&xk?%{  
template < typename T > ((Ak/qz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;&q}G1  
  { I@+h| n  
  return l(t) = r(t); j2c -01}  
} S_/9eI~X  
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。 <`i " 5`J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 15+>W4v  
|!E>I  
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 dqnH7okZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y  >r7(qg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n$ $^(-g@)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lqn7$  
最后的布局是: B8UtD  
                Add veAg?N<c p  
              /   \ k{;"Aj:iL  
            Divide   5 &PVos|G  
            /   \ 7yD=~l\Bbs  
          _1     3 M$~3`n*^  
似乎一切都解决了?不。 $m,gQV~4  
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。 cjAKc|NJ  
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。 T6h-E^Z  
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: ."&,_F  
id<i|  
template < typename Right > SNV~;@(h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )Fx"S.Ok  
Right & rt) const 9]fhH  
  { M(|Qvh{Q6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v".q578 0B  
} fftFNHP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JQ=i{9iJ  
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。 _x&;Fa%  
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。 %tul(Z~<1  
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。 [Oen{c9 A  
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。 %KHO}gad1  
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? 8@]*X,umc  
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: W^npzgDCo  
:,g nOfV=  
template < class Action > 6w(Mb~[n  
class picker : public Action +KgoLa  
  { ZUP\)[~  
public : M #'br<]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x=T`i-M  
  // all the operator overloaded ma9q?H#X  
} ; [ -"o5!0<  
gNF8&T  
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。 F1)B-wW  
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: 2_M+akqy^  
rqW[B/a{  
template < typename Right > .Uq?SmK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 59mNb:<  
  { <6QG7 i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uMVM-(g%  
} %|E'cdvkX  
nfpkWyIu{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `q|&;wP.  
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。 6(awO2{BP  
N`XJA-DE  
template < typename T >   struct picker_maker 56gpAc  
  { g?` g+:nug  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .w2QiJ  
} ; Go~bQ2*'(/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BC*vG=a  
  { (uW/t1  
typedef picker < T > result; qcMVY\gi  
} ; i;Cs,Esnf  
pm$2*!1F(  
下面总的结构就有了: K*iy^}  
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。 ,<?iL~> %  
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。 d\aKGq;8C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u>c\J|K_V  
至此链式操作完美实现。 9rXbv4{  
w}+#w8hu  
x{4Rm,Dxn  
七. 问题3 8 2qf7`  
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。 NbOeF7cq+  
j1 _ E^  
template < typename T1, typename T2 > j,%@%upM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xw_VK1  
  { r>73IpJI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M S 3?#b  
} 2WQKj9iyN  
_G s*4:  
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: @(>XSTh9  
Gt#Jr!N~  
template < typename T1, typename T2 > #vrxhMo  
struct result_2 qu]ch&"?U  
  { b`"E(S/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1HQh%dZZ  
} ; ?#8',:  
r~cmrLQa  
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? #qkokV6`  
这个差事就留给了holder自己。 ZeewGa^r  
    $YZsaw  
H QHFD0hv  
template < int Order > KHwzQ<Z3  
class holder; AA][}lU:5  
template <> z_qy >  
class holder < 1 > ~\= VSwJ  
  { [A$5~/Q{U1  
public : &v!=\Fig4  
template < typename T > pR_cI]{=SA  
  struct result_1 FTM(y CN  
  { Jf\lnJTyU8  
  typedef T & result; hZGoiWC  
} ; d:/8P985  
template < typename T1, typename T2 > W: Rs 0O  
  struct result_2  .G}E  
  { D|8vS8p  
  typedef T1 & result; m-f"EFmP  
} ; A ?"(5da.  
template < typename T > _&S?uz m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TDI8L\rr  
  { .7kVC  
  return (T & )r; 3aDma/  
} -_314j=`/  
template < typename T1, typename T2 > +QHhAA$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u{3KV6MS  
  { UWusSi3+LG  
  return (T1 & )r1; pixI&iQ  
} :JN3@NsK  
} ; yqBu7E$X  
Iy,)>V%iZV  
template <> D^TKv;%d  
class holder < 2 > xv%}xeE V  
  { RV($G8U  
public : k[zf`x^  
template < typename T > ?.Kl/8ml  
  struct result_1 zh4o<f:-  
  { snK9']WXo  
  typedef T & result; Tl1?5  
} ; ~]yqJYiid^  
template < typename T1, typename T2 > my} P\r.  
  struct result_2 L`Ic0}|lzy  
  { Z7f~|}  
  typedef T2 & result; d@l;dos),  
} ; K3Xy%pqR#  
template < typename T > *Z0}0< D@Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @+ 2Zt%  
  { V2y[IeSQ  
  return (T & )r; P`oR-D  
} D=OU61AA  
template < typename T1, typename T2 > (*;u{m=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jG^~{7#  
  { ze ua`jQ  
  return (T2 & )r2; y7w>/7q  
} ^{Vm,nAQqs  
} ; stDn{x .  
Zn^E   
\GWq0z&  
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> >。 + X ?jf.4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `C()H@;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .DX#:?@4@Y  
[Dt\E4  
return l(i, j) = r(i, j);  z7K?rgH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NKGCz|- 9  
D H.ljGb  
  return ( int & )i; 3dM6zOK  
  return ( int & )j; 2MC\~"L<  
最后执行i = j; 49#-\=<gt  
可见,参数被正确的选择了。 iKK=A.g  
3a5H<3w_  
givK{Yt<B  
'Oc8[8   
@2u<Bh}}  
八. 中期总结 J)-owu;  
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: 7]^Cg;EtM:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QxkfP%_g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :C&?(HJ&r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i3~!ofTb  
;'Y?wH[  
-@73"w/  
cn#a/Hx  
yO($KL +  
Z5U~g?  
九. 简化 tyDtwV|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 d-* 9tit  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J^XH^`'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2Fh_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lAGxE-B^a"  
  +-*/&|^等 5bAXa2Vt  
2. 返回引用。 WDX?|q9rCt  
  =,各种复合赋值等 f^]AyU;F:  
3. 返回固定类型。 55I>v3 w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lt*k(JD  
4. 原样返回。 gPf aiVY  
  operator, :Hd<S   
5. 返回解引用的类型。 m<yA] ';s  
  operator*(单目) ufJFS+?  
6. 返回地址。 <hea%6  
  operator&(单目) 0g+@WK6y  
7. 下表访问返回类型。 AVJk  
  operator[] tL5Xfd?u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }/LYI  
  operator<<和operator>> I*ej_cFQ^  
Zu$f[U)X  
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。 )FP|}DCxQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0L1P'*LRU  
%pt $S~j  
template < typename Left > X1-s,[j'  
struct value_return ?yz%r`;r  
  { w(yU\ N  
template < typename T > 08f~vw"  
  struct result_1 1_t Dp& UO  
  { . 9 NS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !69^ kIi$  
} ; ZMe|fn  
3x'30  
template < typename T1, typename T2 > X+3)DE\2  
  struct result_2 )&9 =)G  
  { N!v@!z9Mu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ArEpH"}@  
} ; `8-aHPF-  
} ; 6?lg 6a/eO  
rNAu@B  
rEf\|x=st:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "tark'  
4Rm3'Ch  
下面我们来剥离functor中的operator() W>~%6K>p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v Y\O=TZT  
|x4yPYBL  
return l(t) op r(t) 9JtvHUkO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N|j. @K  
return op l(t) RmQt%a7\{  
return op l(t1, t2)  LJ))  
return l(t) op e.+)0)A-  
return l(t1, t2) op @Otc$hj  
return l(t)[r(t)] KC u6:)6'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^ZlV1G;/W@  
Rf^cw}jU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ""+*Gn 7^8  
单目: return f(l(t), r(t)); pd1m/:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Psa8OJan  
双目: return f(l(t)); kziBHis!  
return f(l(t1, t2)); a(~Yr A%~  
下面就是f的实现,以operator/为例 u s0'7|{q  
>2:Sv1T  
struct meta_divide c 2@@Rd~M  
  { ##_Za6/n  
template < typename T1, typename T2 > C]H <L#)ZU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v6VhXV6$|  
  { 8_m9CQ6 i  
  return t1 / t2; tb{{oxa,k  
} QT$1D[>  
} ; c #!6  
GN9_ZlC  
这个工作可以让宏来做: 9/M!S[N9  
?>8zU;Aj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #[W[ |m  
template < typename T1, typename T2 > \ UT~2}B9fc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 713M4CtJ  
以后可以直接用 qlJOb}$ I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lnWi E}F  
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 [8P2V  
(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。。。) gk1S"H  
orHD3T%&  
5r<(Z0  
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 j*u9+.   
0_ \ g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h /QP=Zd  
class unary_op : public Rettype ug,|'<G+  
  { P` F'Nf2U  
    Left l; Bqi2n'^O2  
public : ]M(f^   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9u@h`  
FBAC9}V"  
template < typename T > } XU:DE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -ikuj  
      { :"^< aLj  
      return FuncType::execute(l(t)); PL$F;d  
    } j2 ^T:q[  
l&Ghs@>Kl  
    template < typename T1, typename T2 > "T%'Rp`j|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p.] .M"A  
      { AV4HX\`{P0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cu^*x/0,  
    } 5{0>7c|.  
} ; eKz~viM'  
nE0~Y2  
/7@2Qc2  
同样还可以申明一个binary_op 8 ysK VF  
eJGos!>*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XHM"agrhSQ  
class binary_op : public Rettype W+ '}O<  
  { 7B\(r~f`t  
    Left l; J<#`IaV  
Right r; SzlfA%4+GR  
public : 64']F1p0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !TL}~D:J  
K('l H-3wS  
template < typename T > 51opP8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d 4\E  
      { K_|~3g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P&3/nL$9N  
    } s|j<b#<xQ  
&9_\E{o%]  
    template < typename T1, typename T2 > <o7#?AcPu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yX V|4  
      { (g/X(3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5[2.5/  
    } '#i]SU&*  
} ; AOx3QgC^NO  
FT/5 _1i  
$%%>n ^??  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 hAr[atu87  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !8@rK$DB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {/A)t1nL  
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。 nuO3UD3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $jed{N7Y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3).o"AN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :n4:@L<%H  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +>:}req  
下面是修改过的unary_op -V u/TT0  
)=E~CpKV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,J (5@8(>a  
class unary_op T$^>Fiz{Se  
  { $#7J\=GZ+  
Left l; 4%fN\f  
  ]6B mCh  
public : *Qg5Z   
ZE8/ m")  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &[ u6oAR  
X`3vSCn  
template < typename T > B>|U-[A  
  struct result_1 8gbm"!  
  { QI#*5zm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |pH* CCA  
} ; { 0%TMiVf  
~0F9x9V  
template < typename T1, typename T2 > :#\B {)(  
  struct result_2 (' Ko#3b  
  { `$V[;ld(mz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; du'}+rC  
} ; CaYos;Pl  
MLt'YW^  
template < typename T1, typename T2 > U+*oI*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z6R: rq  
  { N* ] i G~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B)"#/@!bHH  
} 6L8tz 8  
mS:j$$]u  
template < typename T > Sj0 ucnuHi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <E[HlL  
  {  ^%5~ ;  
  return OpClass::execute(lt(t)); J+@MzkpK  
} 5X`w&(]m  
+f X}O9  
} ; H-_^TB  
D/S>w(=  
M9Nk=s! 3  
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 qIDWl{b<  
好啦,现在才真正完美了。 {b|3]_-/  
现在在picker里面就可以这么添加了: yE.495  
)l#%.Z9  
template < typename Right >  :Hzz{'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (:?5 i`  
  { GJC!0{8;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <V$Y6(uMs  
} 8tLT'2+H#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {=bg5I0|a  
]&C:>  
FDF3zzP0  
<.r ]dCf  
qe5tcv}u  
十. bind stg30><  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >'} Y1_S5  
先来分析一下一段例子 [y|^P\D  
qGpP,  
C#U< k0R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z^gQ\\,4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ka5#<J7<p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }uF[Ra  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?W[J[cb  
我们来写个简单的。 Qp kKVLi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V3>f*Z)xn  
对于函数对象类的版本: s[G |q5n  
Wl& >6./{  
template < typename Func > <XQN;{xSa  
struct functor_trait ? G$Om  
  { 'Q:i&dTg  
typedef typename Func::result_type result_type; r6d0x  
} ; k4qLB1&,  
对于无参数函数的版本: z5XYpi_;[  
_M8G3QOx  
template < typename Ret > :3KO6/+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r{t. c?/  
  { MV"E?}0  
typedef Ret result_type; @sc8}"J]#  
} ; <i\UMrD]`:  
对于单参数函数的版本: ?^%YRB&  
k $e D(cW$  
template < typename Ret, typename V1 > 81GQijq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >_;kTy,  
  { 6 gj]y^}  
typedef Ret result_type; |av*!i5Q  
} ; oLgg  
对于双参数函数的版本: Km6Ub?/7o  
A",eS6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]b4pI*:$I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ik`O.Q.}  
  { F(Lb8\to\M  
typedef Ret result_type; 5;IT64&]  
} ; _PK}rr?"7O  
等等。。。 $Y8>_6%+T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]Nnxnp  
@GN(]t&3  
template < typename Func > <Q2u)m'  
struct func_return kCj`V2go  
  { $ q%mu  
template < typename T > z-n>9  
  struct result_1 <+V-k|  
  { jCU=+b=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \Dn&"YG7  
} ; z%OuI 8"'  
R=!kbBK>\  
template < typename T1, typename T2 > r?fH &u  
  struct result_2 h/,R{A2mO  
  { u@<Pu@?xm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :lUX5j3  
} ; !\QeBd+  
} ; wk" l[cH>  
3(1 ]FKZtt  
b6 $,Xh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T!MZ+Ph`F  
d; 9*l!CF  
template < typename Func, typename aPicker > iJFr4o/R  
class binder_1 hT?6sWa  
  { a "R7JjH  
Func fn; /+>)"D6'  
aPicker pk; ZTN(irK  
public : &|)hCJu  
$j57LY|r  
template < typename T > js~tKUvg  
  struct result_1 F"!agc2!  
  { \Ke8W,)ew  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yl $X3wi  
} ; m;dm|4L^  
Sa L"!uAk  
template < typename T1, typename T2 > +}P%HH]E/p  
  struct result_2 <"<Mbbp  
  { 85'nXYN{d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *P`v^&  
} ; xdPcsox~  
YQ; cJ$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N1%p"(  
f0vJm  
template < typename T > UEzsDJu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g6WPPpqus  
  { X2qv^G,  
  return fn(pk(t)); HN{zT&  
} ~8TF*3[}[  
template < typename T1, typename T2 > sI'a1$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D}-o+6TI?  
  { %;7.9%  
  return fn(pk(t1, t2)); z 5'ZN+  
} X/l;s  
} ; o+NMA (  
mb&lCd ^-  
@dl8(ILk'  
一目了然不是么? -OrR $w|e  
最后实现bind o]<jZ_|gB  
N>0LQ MI  
6JhMkB^h  
template < typename Func, typename aPicker > ld.7`)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) joqWh!kv7U  
  { uMvb-8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g5i#YW  
} []zua14F6  
8'_ 0g[s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /prYSRn8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z0$] tS  
Z0-ytODI I  
十一. phoenix &R,9+c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1_uvoFLk  
tmO`|tn&  
for_each(v.begin(), v.end(), %t*  
( ~h! 13!  
do_ *:g_'K"+  
[ Fi4UaJ3K  
  cout << _1 <<   " , " zPR8f-Uvw  
] 7NJFWz!  
.while_( -- _1), X P;Bhz3j  
cout << var( " \n " ) OUI6 ax\[  
) g\Ak;03n  
); 9C/MRmv`  
v>H=,.`0\  
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: D<bI2  
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 $e }n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l'6d4 DZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !77NG4B  
)MSZ2)(  
=xL)$DTg)  
template < typename Cond, typename Actor > _7"5wB?|+  
class do_while /aYpIMi9}  
  { 8.QSqW7t  
Cond cd; >zs5s  
Actor act; jAC78n,Fi@  
public : d]SYP  
template < typename T >  Q=#I9-  
  struct result_1 9pL g+6O  
  { h i|!  
  typedef int result_type; c7K!cfO:{N  
} ; E"qFXA>  
;JT(3yK4>p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7&U&E|  
6S1m<aH6  
template < typename T > _Zc4=c,K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O,s.D,S  
  { P|xG\3@Z  
  do O)]v;9oER  
    { Xgat-cy'DA  
  act(t); [&#/|zH'j:  
  } =sgdkAYwP  
  while (cd(t)); q/PNJ#<  
  return   0 ; ^A9 M;q  
} p=Y>i 'CG  
} ; ;b0NGa(k  
7 ^$;  
<+v{GF#R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IRW^ok.'b!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 V5p0h~PK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jVWK0Zba  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 qf#)lyr<D6  
下面就是产生这个functor的类: },@``&e  
W\cjdd  
,SUT~oETP  
template < typename Actor > )d`mvZBn1  
class do_while_actor Da.G4,vLh  
  { -SCM:j%h  
Actor act; ~F!,PM/  
public : H:QhrL+7_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V '.a)6  
skg|>R,kE  
template < typename Cond > n V&cC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Bp?  
} ; MYdO jcN  
`<frgXu64  
[ f/I2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F<|t\KOW  
最后,是那个do_ B^v8,;jZT  
8sOQ9  
O;uG?.\  
class do_while_invoker ,$lemH1d  
  { i=S~(gp  
public : "ju'UOcS/  
template < typename Actor > iE].&>w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9902+pW  
  { vB'>[jvA|  
  return do_while_actor < Actor > (act); zM#sOg  
} H t(n%;<  
} do_; j5$GFi\kB  
=r2]uW9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I/6)3 su%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9+=gke  
最后来说说怎么处理break和continue $IQw=w7 p  
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。 U/ od~29  
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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