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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <x|P}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <8Zm}-U  
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, ,y5 7tY  
jw"]U jub  
3 O)^Hq+9  
nBA0LIb  
  class filler voHFU#Z$  
  { WTcrfs)T  
public : hvS4"% \  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f2y:K6$'l*  
} ; xC,;IS k,  
U<*8KiI  
0ThX1)SH  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ?{O >&<~  
2-<i#nA3  
sX~ `Vn&  
m%bw$hr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7:D@6<J?  
>;A7mi/  
> v~?Vd(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0Lo)Ni^"  
5k^UZw  
`]8z]PD  
8JU9Qb]L'I  
二. 战前分析 ?<iinx   
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。 0;kp`hB  
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 n^Uu6  
-$[o:dLO  
Nn_n@K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4{s3S2f =  
  /* --------------------------------------------- */ D# "ppa}  
vector < int *> vp( 10 ); Z7X_U` Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MyyNYZ  
/* --------------------------------------------- */ .cV<(J 5o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gJ8+HV  
/* --------------------------------------------- */ fgW>U*.ar  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uP-I7l0i1  
  /* --------------------------------------------- */ v{Rj,Ou  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /Y>$w$S  
/* --------------------------------------------- */ !4(X9}a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4[ 7) $  
:|\{mo1NB  
<=D\Ckmb  
5)rMoYn25  
看了之后,我们可以思考一些问题: E26zw9d  
1._1, _2是什么? nYcj6?  
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。 h}k/okG  
2._1 = 1是在做什么? Me HlxI  
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。 mP@< UjxI  
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。 \!erP!$x .  
$X9`~Sv _  
bk-veJR  
三. 动工 P@m_tA%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S<f]Y4A&  
MrW#~S|ED  
d%y)/5  
Vg 6/1I  
template < typename T > K|q5s]4I  
class assignment ]>33sb S6  
  { @MS}tZ5  
T value; SpM|b5c5  
public : xb2xl.2x!  
assignment( const T & v) : value(v) {} UkE  fuH  
template < typename T2 > TJHab;7F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sUc_)  
} ; ,[ UqUEO  
eCDwY:t`  
]5V=kNu i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dOm@cs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +ld]P}  
5cv&`h8uo_  
J-6l<%962%  
k//l~A9m  
  class holder X7cqAi  
  { <}G*/ z?/  
public : 3KyIBrdi?  
template < typename T > +:a#+]g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1%v!8$  
  { UP18?uM  
  return assignment < T > (t);  T\(w}  
} H%LoI)w  
} ; Ej\M e  
k$kOp *X  
4@iMGYR9!s  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: xnuu#@f  
e ej:  
  static holder _1; B<99-7x3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kq{PM-]l  
")'9:c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X=8CZq4  
而不用手动写一个函数对象。 A5UZUU^  
\gBsAZE  
U?bQBHIC  
*{t]fds  
四. 问题分析 Ix-bJE6+I,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 > FVBn;1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 {Dc{e5K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N(6Q`zs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >1}RiOd3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4"om;+\  
88@" +2  
五. 问题1:一致性 | ODi[~y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !mjrI "_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -`I&hzl6E  
B<p-qPR K  
struct holder #~_ZG% u  
  { |61W-9;  
  // gMGX)Y ,=/  
  template < typename T > AYVkJq?  
T &   operator ()( const T & r) const c Y C@@?  
  { qG]G0|f  
  return (T & )r; \aEarIX#*  
} AHo4% 5  
} ; oMb&a0-7u  
M$jU-;hRH  
这样的话assignment也必须相应改动: _d[4EY  
-4%{Jb-1  
template < typename Left, typename Right > g< F7UA  
class assignment &>@  
  { C[-M ~yIL  
Left l; #nD]G#>e  
Right r; #FZoi:'Q  
public : 4x2 ;@Pd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !08\w@  
template < typename T2 > >FR;Ux~a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A-&'/IHR"B  
} ; )YtdU(^J$  
kBRy(?Mft&  
同时,holder的operator=也需要改动: j>}<FW-N  
6h5,XcO4  
template < typename T > 6>X9|w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5DI&pR1eZ  
  { <>Nq ]WqA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >" &&,~  
} mRECd Gst  
`W*b?e| H1  
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。 N wISf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i$z).S?1  
hhM?I$t:  
return l(rhs) = r; /c&;WlE/n  
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。 'm4v)w<y#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !wU~;sL8C3  
\#hp,XV>  
template < typename Tp > [ r<0[  
class constant_t F?!X<N{  
  { ndXUR4  
  const Tp t; GyVRe]<>B  
public : >jBa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M>yt\qbkA  
template < typename T > G@N-+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a,YU)v^  
  { ru5T0w";V  
  return t; ] 'B4O1  
} L'@@ewA  
} ; C-TATH%f^  
GGWdMGI/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4g "_E  
下面就可以修改holder的operator=了 zz7#g U  
gK6_vS4K)  
template < typename T > m%p;>:"R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pR,eus;8  
  { 8rNRQOXOa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j,J/iJs  
} p%]ZG,  
Jg2*$gL;_  
同时也要修改assignment的operator() m~<<ok_  
Cu`uP[# ch  
template < typename T2 > (nUSgZz5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S#|dmg;p  
现在代码看起来就很一致了。 K]Rb~+a<  
rQ:+LVfXjA  
六. 问题2:链式操作 Z{ AF8r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |/M^q{h&7s  
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。 A4mnm6Tf  
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。 ]iHSUP  
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。 ^rX5C2}G\D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Yo^9Y@WDW  
fhp+Ep!0Y  
template < typename T > LPRvzlY=  
struct result_1 R/|2s  
  { h%[1V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DQ{"6-  
} ; @krh<T6|  
tm#[.  
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: =*\(Y (0  
tDQo1,(oY  
template < typename T > z"PU`v  
struct   ref Vgg' 5o&.  
  { G,,7.%eib=  
typedef T & reference; [a2Q ^ab  
} ; =kiDW6 JJU  
template < typename T > 7FYq6wi  
struct   ref < T &> vk K8D#K  
  { c) q'" r  
typedef T & reference; '#ow 9w+^  
} ; -n#fj;.2_  
P6 ~& ,a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5W4Tp% Lda  
}n;.E&<[  
template < typename T > G>?'b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6jpfo'uB$  
  { +j!$88%Z{  
  return l(t) = r(t); BHrNDpv  
} &XF@Dvv  
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。 e'MLLC [  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {@*l,[,5-  
tg#d.(  
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 Y3M"a8e'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9'I$8Su  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RkTO5XO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M WHzrqCA  
最后的布局是: ZhnRsn9  
                Add FrL ;1zt  
              /   \ FS^ie|8{D-  
            Divide   5 )>+J`NFa  
            /   \ _Y 8RP%  
          _1     3 {u@w^ hZ$  
似乎一切都解决了?不。 ^>/] Qi  
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。 u[b0MNE~  
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。 h5p,BRtu  
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: `ZELw=kLL  
rpn&.#KS  
template < typename Right > -D^.I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K=Y{iHn  
Right & rt) const ~H\1dCW  
  { #Ab,h#f*7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  &C&?kS(  
} &|#z" E^-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 34s>hm=0.  
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。 d.:.f_|  
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。 a$2 WL g,  
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。 VcpN PU6  
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。 LP:U6 Z  
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? Ew$-,KC[  
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: bG&vCH;}%  
2 i:tPe&  
template < class Action > whb,2=gIE  
class picker : public Action b+!I_g4P  
  { o)SA^5  
public : S<=|i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Hr/3nq}.  
  // all the operator overloaded AiOz1Er  
} ; 68YJ@(iS  
ZB5u\NpcW  
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。 v3Xt<I=4y  
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: O od?ifA  
l~j{i/>  
template < typename Right > GkYD:o=qx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `bMwt?[*  
  { S/H!a:_5r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QbG`F8dj  
} }v$T1Cw  
C=!YcJ9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |p"4cG?)  
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。 M F_VMAq  
O9jpt>:kZ  
template < typename T >   struct picker_maker GJ P\vsaQ  
  { fNNik7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D! $4  
} ; +x:-W0C:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i48Tb7Rx~n  
  { }\wTV*n`X  
typedef picker < T > result; :j4i(qcF  
} ; q A?j-H  
[ (eO_I5ep  
下面总的结构就有了: Qe;j_ BH  
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。 ptvM>zw'~g  
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。 Tj_~BT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VSQxlAGk@  
至此链式操作完美实现。 /'WVRa  
$kCXp.#k@~  
x39n7+j4  
七. 问题3 xGVL|/?8  
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。 I$vM )+v=  
9<Kc9Z  
template < typename T1, typename T2 > lL]8~3b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &bw ``e&c  
  { x"xtILrI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Sh2;^6d  
} Tt*n.HA  
elw}(l<F  
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: E])X$:P?  
dt=5 Pnf[y  
template < typename T1, typename T2 > dX>l"))yR  
struct result_2 tW7*(D  
  { m(c5g[6nO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L.1pO2zPe  
} ; Bp:i[9w  
8jxs%N,aI  
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? PN @[k:5(  
这个差事就留给了holder自己。 I~: AWS9  
    fsVQZ$h73  
^7O,Vk"Z  
template < int Order > 2Y'=~*tV  
class holder; d/3 k3HdL  
template <> 8 ?+t+m[  
class holder < 1 > 6:o?@%  
  { >xa k  
public : JJe?Zu\  
template < typename T > %U$PcHOo  
  struct result_1 2gC.Z:}  
  { is,r:  
  typedef T & result; ]/C1pG*o  
} ; |=CV.Su  
template < typename T1, typename T2 > Tr@}  
  struct result_2 //\UthOT  
  { &:ib>EB03=  
  typedef T1 & result; 3kl\W[`?  
} ; \hcb~>=C  
template < typename T > ;}=[( eqA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rBUdHd9  
  { 'G-zJcU  
  return (T & )r; *=O~TY<](  
} 0o+2]`q)Q  
template < typename T1, typename T2 > V9o_Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >kJEa8  
  { qp@:Zqz8  
  return (T1 & )r1; wt@q+9:  
} {}TR'Y4  
} ; I!;&#LT+b  
hiN6]jL|O  
template <> -{A!zTw1w  
class holder < 2 > *0aU(E #  
  { "77 j(Vs9  
public :  ou[_ y  
template < typename T > <r%QaQRbm  
  struct result_1 +R_w- NI  
  { ^KsiTVY  
  typedef T & result; 5YG?m{hyn_  
} ; ,.ln  
template < typename T1, typename T2 > Y :0SrB!\  
  struct result_2 z7H[\4A!>  
  { 3B<$6  
  typedef T2 & result; j+c<0,Kj  
} ; h6dVT9  
template < typename T > TCd1JF0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N?'V,p 0=  
  { M8,W|eTM  
  return (T & )r; Z ?{;|Z5  
} b%fn1Ag9  
template < typename T1, typename T2 > aiKZ$KLC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |W/_S^C  
  { Rj|8l K;,  
  return (T2 & )r2; 4ZK8Y[]Lv  
} wM;9plYlw0  
} ; o!3-=<^  
L##lXUl  
U[a;e OLx  
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> >。 GCUzKf&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _:,:U[@Vz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l(T CF  
)bqfj>%#c  
return l(i, j) = r(i, j); /Wh} ;YTv^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }D7q)_g=  
L{)e1p]q  
  return ( int & )i; yB7=8 Pcx  
  return ( int & )j; 'y [eH  
最后执行i = j; }wh)I]]U  
可见,参数被正确的选择了。 62&(+'$n  
}/yhwijg  
1r?<1vh:z  
|8$x  
\S)\~>.`y!  
八. 中期总结 ?dukK3u  
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: TvE M{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S3[rv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +oZq~2?*S6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K.Tfu"6  
.O{2]e$  
Ocq.<#||H  
_(}{=:M?  
99@uU[&IJ  
1@ )8E`u  
九. 简化 C|"h]  
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。 gp:,DC?(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4ey m$UWw  
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: ThX%Uzd"[;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?v>!wuiP  
  +-*/&|^等 x.CNDG  
2. 返回引用。 /HsJyp+t  
  =,各种复合赋值等 b8QA>]6A  
3. 返回固定类型。 %pNK ?M+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -v4kW0G  
4. 原样返回。 a W`q  
  operator, ngprTMO$&  
5. 返回解引用的类型。 ,%#FK|  
  operator*(单目) YK/?~p9:  
6. 返回地址。 |hjm^{!TpW  
  operator&(单目) u=h:d+rq@  
7. 下表访问返回类型。 $ZD1_sJ.  
  operator[] nk,X6o9%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6.},y<E  
  operator<<和operator>> ~a:0Q{>a  
8. [TPiUn'  
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。 A@BYd'}]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )oJn@82C|  
Fu0 dYN  
template < typename Left > NKD<VMcqw  
struct value_return :?s~,G_*l  
  { M-3kF"  
template < typename T > QCFLi n+r  
  struct result_1  `Nn=6[]  
  { Z5re Fok  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NDW6UFd>1  
} ; wfQ 6J0  
6fhH)]0  
template < typename T1, typename T2 > 0Zp) DM  
  struct result_2 Y]aVa2!Wb  
  { MzRws f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7t7"glP  
} ; )UA};Fus  
} ; =B g  
hA.?19<Z  
TT3GFP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \kU0D  
aA?Uf~ "t  
下面我们来剥离functor中的operator() &FF%VUfQJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7F OG^  
oa(R,{_*q  
return l(t) op r(t) nqNL[w6{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *HFRG)[V  
return op l(t) !%{/eQFT4  
return op l(t1, t2) B#Cb`b"  
return l(t) op o(GXv3L  
return l(t1, t2) op ;*^2,_  
return l(t)[r(t)] +G';no\h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .}n%gc~A  
0b%"=J2/p.  
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: {3F;:%$`c  
单目: return f(l(t), r(t)); 45` i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~0"(C#l 9  
双目: return f(l(t)); jj2 [Zh/h  
return f(l(t1, t2)); 'thWo wE  
下面就是f的实现,以operator/为例 1zwk0={x-%  
q}[g/%  
struct meta_divide W($}G_j[B1  
  { o2  
template < typename T1, typename T2 > XKD0n^L[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QOA7#H-m9  
  { 36mp+}R#  
  return t1 / t2; We&~]-b AW  
} U~8;y'  
} ; oc+TsVt  
h>AK^fX  
这个工作可以让宏来做: fgrflW$  
6-8,qk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K.s\xA5`_  
template < typename T1, typename T2 > \ EXDZehLD<]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .)L%ANf  
以后可以直接用 \c1u$'|v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z<L|WRe  
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 cPD&xVwq>  
(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。。。) IE7%u 92  
}71a3EUK  
\ng!qN  
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 `}t<5_  
qxKW% {6o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y+vG ]?D  
class unary_op : public Rettype q<.m@q  
  { YJdM6   
    Left l; 1t&LNIc|^  
public : a6\0XVU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N 4Kj)E@  
2d),*Cvf  
template < typename T > nn[OC=cDN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?=zF]J:G1w  
      { ]-ad\PI$  
      return FuncType::execute(l(t)); c>I(6$  
    } /-%0y2"7  
D d['e  
    template < typename T1, typename T2 > $gZC"~BR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qiEw[3Za]'  
      { I'6 wh+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8@b,>l$  
    } |^l17veA@  
} ; n hT%_se4  
mhh^kwW  
fXNl27c-  
同样还可以申明一个binary_op ca )n*SD  
-rg >y!L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2F5*C  
class binary_op : public Rettype %?<Y&t  
  { D,R"P }G  
    Left l; >3aB{[[N  
Right r; imb.CYS74  
public : B^|^hZZ>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vndD#/lXq  
K qK?w*Qw  
template < typename T > @fz0-vT,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 ) Q>R  
      { :Vdo.uUa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i|N%dl+T=  
    } :$k] ;  
l!S}gbM  
    template < typename T1, typename T2 > |q+3X)Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hIBW$  
      { 8d|/^U.w~V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DIAHI V<  
    } {"rYlN7,  
} ; E4}MU}C#[  
{>EM=ZZfg  
nDG41)|  
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 { Q?\%4>2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XC*!=h*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _8QHx;}  
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。 U5[,UrC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4hl`~&yDf  
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。。。 z4!Y9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FaA'%P@  
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) n]nb+_-97  
下面是修改过的unary_op 8PRKSJ[@K  
(~k{aO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |$^a"Yd`9  
class unary_op BYuoeN!  
  { 0:C^-zrx  
Left l; ,ma4bqRMc  
  !tuN_  
public : rlRRGJ\l  
au+6ookT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a ]b%v9  
"gIjU~'A  
template < typename T > $bo,m2)  
  struct result_1 \I-bZ|^  
  { V;N'?Gu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PR+L6DT_  
} ; zWA~0l.2  
l|jb}9(J  
template < typename T1, typename T2 > i3dV2^O  
  struct result_2 cXDG(.!n7B  
  { ]y kMh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =w,cdU*  
} ; KtMD?  
V#Pz `D  
template < typename T1, typename T2 > (_ TKDx_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qA;!Pql`  
  { y+aL5$x6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b<E0|VW  
} 9JtPP  
(~U1 X4  
template < typename T > ^`*p;&(K\^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Dx_n7&=  
  { TGuvyY  
  return OpClass::execute(lt(t)); FfSKE  
} Z*Lv!6WS  
h*lU&8)m\  
} ; uP.[,V0@^  
HYcwtw6  
]"X} FU  
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 p E56CM  
好啦,现在才真正完美了。 [g Y.h/  
现在在picker里面就可以这么添加了: k62KZ5| D  
@ak3ZNor  
template < typename Right > $ T2 n^yz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4xsnN@b  
  { r1]DkX <6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j0(+Kq:J  
} kN8?.V%Utw  
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。 x7!YA>  
m&I5~kD  
.>^iU}  
cERmCe|/CG  
tj< 0q<is  
十. bind p+.{"%  
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。 V|T3blG?D  
先来分析一下一段例子 F#>^S9Gml  
Q<UKR|6  
69C>oX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -Izc-W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xhk_h2F[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !fT3mI6u\  
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。 _usi~m  
我们来写个简单的。 <&87aDYz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r$/.x6g//  
对于函数对象类的版本: R1j)0b6cQ%  
R2B0?fu  
template < typename Func > ptCAtEO72  
struct functor_trait ;Y@"!\t}  
  { zKf.jpF^  
typedef typename Func::result_type result_type; Zt{\<5j  
} ; )an,-EIX%  
对于无参数函数的版本: V+dFL9  
=7P(T`j  
template < typename Ret > # fkOm Y7X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~'3hK4  
  { t=6Wk4  
typedef Ret result_type; SHt#%3EU  
} ; <f/wWu}  
对于单参数函数的版本: RxrUnMF  
?6>rQ6tBv  
template < typename Ret, typename V1 > `mo>~c7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mj^]e/s%  
  { n<3*7/-  
typedef Ret result_type; :d`8:gv?  
} ; KGq4tlM6  
对于双参数函数的版本: P6([[mmG  
3^%sz!jK+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h8-'I= ~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -_xC,dwK  
  { ;d{lvKk  
typedef Ret result_type; c:f++||  
} ; =F>nqklc  
等等。。。 GTBT0$9 g.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _>)=c<HL  
z;KUIWg  
template < typename Func > -7\6j#;l  
struct func_return ;DN:AgXP  
  { OK1f Y`$z  
template < typename T > n?z^"vv$i  
  struct result_1 AfOq?V  
  { u*C"d1v=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4}>1I}!k  
} ; ,Z 1W3;O  
V9r58hbVT  
template < typename T1, typename T2 > {I~[a#^  
  struct result_2 QnPgp(d <  
  { MI<XLn!*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jy2@t*  
} ; B$kp\yL  
} ; f8X/kz  
YkqauyV^  
r1!]<=&\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GP,xGZZ  
eVx &S a  
template < typename Func, typename aPicker > #Ies yNKZ  
class binder_1 9e xHR&>{  
  { Q`4]\)Dp  
Func fn; c-, 6k  
aPicker pk; KJLK]lf}d  
public : ko<iG]Dv'  
-ip fGb  
template < typename T > zMI0W&P M  
  struct result_1 ( O>oN~  
  { OJH:k~]0!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6"UL+$k  
} ; dS[="Set  
c?1 :='MC  
template < typename T1, typename T2 > xw%'R-  
  struct result_2 %hqhi@q#  
  { NA`EG,2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xK8R![x  
} ; S3(2.c~  
[va7+=[1=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t<Z)D0.  
\p&a c&]  
template < typename T > gUq)M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {=Ku9\  
  { v8L&F9 o  
  return fn(pk(t)); +v}R-gNR  
} (KDv>@5  
template < typename T1, typename T2 > w'b|*_Q4Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xp>p#c  
  { |UO&18Y7-  
  return fn(pk(t1, t2)); h c9? z}  
} V,@Y,  
} ; ?8LRd5LH  
/rqaUC)A  
BkTGH.4G%  
一目了然不是么? fP9k(mQX  
最后实现bind fDa$TbhjI  
.C2.j[>  
g}hR q%  
template < typename Func, typename aPicker > qt#a_F*rV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y=6b oT  
  { K)`\u7Bu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L,F )l2  
} %Jr6pmc  
= +uUWJ&1G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?+bDFM}  
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。 [-bT_X  
vKX $Nf  
十一. phoenix >iCkvQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Qs*6wF  
M!s@w%0?'  
for_each(v.begin(), v.end(), \q8D7/q  
( Z`l97$\  
do_ mmVx',k  
[ I2!0,1Q  
  cout << _1 <<   " , " Yz?1]<X  
] 2Q,8@2w;  
.while_( -- _1), :K3nJ1G&  
cout << var( " \n " ) c9dH ^t  
) ~la=rh3  
); Wh,{|R[  
4^KoH eM6  
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: cJ%u&2J_  
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 .+H8c.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ='7n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: USnKj_e  
.bm#|X)RO  
l_!.yV{  
template < typename Cond, typename Actor > A;sdrA  
class do_while I]`>m3SJ  
  { ~[i,f0O,  
Cond cd; CMIjc(m  
Actor act; PUUBn"U-  
public : 9 GdrJ~h  
template < typename T > S!GjCog^J  
  struct result_1 'U)|m  
  { *XmOWV2Y_  
  typedef int result_type; +|OkT  
} ; Bu'PDy~W,  
/ 4K*iq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EX[X|"r   
j/bebR}X  
template < typename T > sBuVm<H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g#V3u=I8~  
  { d0b--v/  
  do 2O|o%`?  
    { $ ;/Ny)"  
  act(t); G6zFCgFJ^y  
  } gz[Ng> D+  
  while (cd(t)); [|2uu."$  
  return   0 ; @NXGVmY1}  
} $J #}3;a  
} ; \<VwGbzFi  
?S8cl7;+  
Y962rZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DU7kZ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 RGGP6SDc  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &50Kn[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )S$!36Ni[  
下面就是产生这个functor的类: E0c5c  
G{ rUqo  
v&U'%1|  
template < typename Actor > AAsl )  
class do_while_actor P,!k^J3:l  
  { >R?EJ;h  
Actor act; 181-m7W  
public : {Gs&u>>R"^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AQ-P3`bCb  
d8g3hyI5\  
template < typename Cond > Q=yQEh|Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Dd*T5A?  
} ; HPAg1bV:-  
-9{}rE  
y^zVb\"4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vzz0)`*hQ  
最后,是那个do_ Yuze9b\[  
g~%=[1  
O'm&S?>  
class do_while_invoker @]d N   
  { +*g[hRw[  
public : 5.xvOi|.  
template < typename Actor > <27B*C M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h^$>{0"  
  { L.15EXAB  
  return do_while_actor < Actor > (act); %|Vo Zx ^  
} eF"7[_+D  
} do_; 1,W%t\D  
"Q+'lA[}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3l>P>[<o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IqEY.2KN  
最后来说说怎么处理break和continue Tm_vo-   
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。 f9D7T|J?10  
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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