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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G)y'exk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F}_Zh9/$(  
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, 8HH\wu$$e  
_jrkR n1"  
4fdO Ow  
I6F $@  
  class filler R2nDK7j  
  { uWerC?da  
public : ;JR_z'<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bn"z&g   
} ; ~1.~4~um  
; WsV.n  
<x1H:8A  
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: $*dY f  
!EO 2  
m_>~e}2'A  
T ^z M m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O6r.q&U  
k.w}}78N2N  
m?D k(DJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]7_O#MY1  
97SG;,6  
tsqWnz=)  
R{Qvpd$y  
二. 战前分析 dZjh@yGP.  
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。  ,zrShliU  
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 d0@czNWIC  
aOo;~u2-=  
bR? $a+a)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vke]VXU9z  
  /* --------------------------------------------- */ uB uwE6  
vector < int *> vp( 10 ); >R8eAR$N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qy~@cPT  
/* --------------------------------------------- */ .(8eWc YK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W/I D8+:i  
/* --------------------------------------------- */ p4{3H+y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'O]Ja-  
  /* --------------------------------------------- */ 6dX l ny1H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U})Z4>[bvt  
/* --------------------------------------------- */ [=I==?2`X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p9$=."5  
&T/}|3S  
]$96#}7N  
nXF|AeAco  
看了之后,我们可以思考一些问题: >iB-gj}>X  
1._1, _2是什么? b'~IFNt*^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 yzmwNsu  
2._1 = 1是在做什么? wPU<jAQyp  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 H(Q|qckj  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 zE<GwVI~  
db.E-@W.OI  
s|=.L&"   
三. 动工 =D~RIt/D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eFeWjB'<7  
Ayi Uz  
#>byP?)n  
{^n\ r^5  
template < typename T > .Qeml4(`3  
class assignment )|zna{g\  
  { #5.L%F  
T value; :,(ZMx\  
public : M.R] hI  
assignment( const T & v) : value(v) {} N%&D(_  
template < typename T2 > b/Z 0{38  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z'sO9Sg8>  
} ; ?*8HZ1m#  
ZM%z"hO9R  
,0Y5O?pu\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RDu'N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m}3POl/*j  
&$</|F)y  
5U/1Z{  
f~D> *<L4-  
  class holder \dag~b<  
  { <\cH9D`dE  
public : Z"fnjH  
template < typename T > |E)IJj 3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2 <@27 C5  
  { s GP}>w-JZ  
  return assignment < T > (t); b(~ gQM  
} O/=i'0X v  
} ; ;Q =EI%_tv  
kDG'5X;+  
jHx<}<  
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: :i6k6=  
-cHX3UAEI  
  static holder _1; ?geEq'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,\K1cW~U5  
mJ|7Jc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8\^[@9g3\3  
而不用手动写一个函数对象。 k98}Jx7J)"  
L){rv)?="  
6A& f  
k&1~yW  
四. 问题分析 :bA@ u>  
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。 AT{ewb  
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。 g{ cHh(S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "kjjq~l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \k|ZbCWg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &n:F])`2  
SdfrLdi}Y  
五. 问题1:一致性  o2ndnIL  
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?|  -'|pt,)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Vhww-A  
5)yQrS !{:  
struct holder sQS2U6  
  { ^m   
  // <Z c:  
  template < typename T > IPl>bD~=p  
T &   operator ()( const T & r) const 7n~BDqT  
  { $W8  
  return (T & )r; G1"=}Wt`  
} ~qiSkG  
} ; F62arDA  
<'4DMZ-G  
这样的话assignment也必须相应改动: w%1B_PyDg  
X~Li`  
template < typename Left, typename Right > pAV}hB  
class assignment zSYWNmj&  
  { iD|"}}01  
Left l; e.0vh?{\  
Right r; B*owV%  
public : y\Z-x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D(&${Mnac  
template < typename T2 > %&"_=Lc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } { A(= phN  
} ; By@<N [I@  
+mP3 y~|-j  
同时,holder的operator=也需要改动: BcT|TX+ct  
1Ly?XNS  
template < typename T > T!hU37g h?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2 f]9I1{  
  { NDRk%_Eu(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O329Bkg  
} A]{8 =  
&Sc}3UI/F  
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。 MWCP/~>a2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C<6IiF[>%  
x]k^JPX  
return l(rhs) = r; w<awCp  
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。 R9yK"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }tU<RvT  
^AD/N|X^  
template < typename Tp > 'MM#nQ\(  
class constant_t OZ_'& CZ  
  { ~R)Km`t  
  const Tp t; "$#x+|PyC  
public : 'W$jHs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AdB5D_ Ir  
template < typename T > .l*]W!L]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *kxk@(lT?  
  { 6yF4%Sz9  
  return t; "_C^Bc  
} =?57*=]0M  
} ; >;QkV6i7  
fZXJPy;n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5-w6(uu  
下面就可以修改holder的operator=了 xGqe )M>8?  
a'Qy]P}'Ug  
template < typename T > LIVVb"V|,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vdNh25a<h  
  { HF5aU:M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RH. oo&  
} 7BF't!-2F  
^$_a_ft#  
同时也要修改assignment的operator() 5in6Y5ckj  
wLU w'Ai  
template < typename T2 > P7 E}^y`e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [(`T*c.#.X  
现在代码看起来就很一致了。 d?&?$qf[  
Eln"RKCt}9  
六. 问题2:链式操作 {:Z#8dGe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S]1+tj  
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。 &tQ,2RT  
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。 'mug,jM  
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。 m{x!uq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uwWfL32  
.Kq>/6  
template < typename T > i2$U##-ro]  
struct result_1 d Z"bc]z{  
  { )u ]<8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Tc\^=e^N?  
} ; ,q/K&'0`  
G+'MTC_  
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: $K,rVTU  
$&k2m^R<  
template < typename T > E[htNin.B~  
struct   ref 4^alAq^  
  { Y.i<7pBt  
typedef T & reference; KE16BjX@  
} ; ; ZL<7tLDb  
template < typename T > =}r&>|rrJ  
struct   ref < T &> QKZm<lUL  
  {  X\ \\RCp  
typedef T & reference; N(}7M~m>  
} ; f;pR8  
~?-U J^#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {*t'h?b  
\p@,+ -gX  
template < typename T > ahS*YeS7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }PyAmh$@  
  { JeUFCWm  
  return l(t) = r(t); aiw~4ix  
} 0V}vVAa(B  
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。 @w6^*Z_hQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HC4ad0Gs+{  
>}u?{_s *0  
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 ,A =%!p+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jfqWcX.X=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tmK@Veb*a'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,$vc*}yI0  
最后的布局是: p`Omcl~Q  
                Add +2B{"Czm  
              /   \ k%:]PQjYT  
            Divide   5 Tr/wG  
            /   \ Q-O:L  
          _1     3 qJ"dkT*  
似乎一切都解决了?不。 9qwVBu ;  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -1S+fUkiK/  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 wXXv0OzK  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: B Ibcm,YQ  
uTP=kgYqJ  
template < typename Right > jDgiH}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^bL.|vB  
Right & rt) const vT%rg r  
  { )@1_Dm@0b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y @Y@"y  
} 0gO2^m)W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yql+N[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 gA2\c5F<  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 8xg:ItJaA0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 YZpF*E;6t  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ^;W,:y&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? e d4T_O;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6$)Yqg`X  
L V33vy  
template < class Action > W|D'S}J  
class picker : public Action g6QkF41nG  
  { Gu*;z% b2  
public : faD(, H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7F\U|kx_  
  // all the operator overloaded N<Y-]xS  
} ; '9<Mk-Aj  
Ez<J+#)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。 ^"6xE nA]  
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: 'n!;7*  
U G^6I5  
template < typename Right > a/_sL(F{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q* Ns]f'a  
  { ((EN&X,v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (.%:Q0i1  
} 7ou2SL}k  
$Xz9xzOR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kc~Z1  
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。 <T  
%tUJ >qYU  
template < typename T >   struct picker_maker k[Uc _=  
  { /d'^ XYOC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,W*<e-  
} ; z6'zNM7M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f} } Bb8  
  { *tz"T-6O  
typedef picker < T > result; 'OBA nE<.  
} ; .HZYSY:X  
E# e=<R  
下面总的结构就有了: ,E)bS7W  
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。 ^x 4,}'(  
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。 ,W{Qv<oo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x3wyIio*  
至此链式操作完美实现。 SGNi~o  
Cd|V<BB9  
v{?9PRf\s  
七. 问题3 z?j~ 2K<4  
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。 :8Q6=K87  
qx0J}6+NlU  
template < typename T1, typename T2 > 0Lc X7gU>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6G@_!i*2F  
  { Ms^Y:,;Hi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .o|Gk 5)  
} Uy_`=JZ  
|P5?0{  
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: r^*,eF  
{_^sR}%]F  
template < typename T1, typename T2 > :l3Tt<  
struct result_2 n2(~r 'r)  
  { G_j` 6v)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >L&>B5)9  
} ; L8R|\Bx  
$D9JsUij  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F P mLost  
这个差事就留给了holder自己。 20%xD e  
    Gtg; 6&2  
zUwz[^d<C  
template < int Order > :Q?xNY%  
class holder; & r\z9!   
template <> Qo;$iLt  
class holder < 1 > TO( =4;U  
  { qMI%=@=  
public : J# :%| F%  
template < typename T > x:sTE u@  
  struct result_1 z${B|  
  { |!57Z4X  
  typedef T & result; lpSM p  
} ; Q6.},o  
template < typename T1, typename T2 > \8_&@uLm  
  struct result_2 L2Gm0 v  
  { Eg  w?  
  typedef T1 & result; 3ufUB^@4v  
} ; 5zfaqt`  
template < typename T > KS(s<ip|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X*%KR4`  
  { jw(v08u >  
  return (T & )r; q7m-} mBN~  
} 17<\Q(YQ=  
template < typename T1, typename T2 > O$#`he/jm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ajkRL|^  
  { <k<  
  return (T1 & )r1; =C<_rBY  
} tgg *6lc  
} ; gfih;i.pY  
s\>$ K%!H?  
template <> \n:'>:0X!  
class holder < 2 > (MNbABZQ  
  { 5^0W\  
public : 7*@qd&  
template < typename T > O]^E%;(]}i  
  struct result_1 (hd2&mSy  
  { QabF(}61  
  typedef T & result; fS!%qr  
} ; #\t?`\L3  
template < typename T1, typename T2 > %G\rL.H|  
  struct result_2 zbi[r  
  { dk{yx(Ty  
  typedef T2 & result; ->K*r\T  
} ; 4V<s"  
template < typename T > `+]4C+w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rC/m}`b  
  { FeSe^^dW  
  return (T & )r; M@s2T|bQw  
} P" 3{s+ r  
template < typename T1, typename T2 > s:;!QIC5jo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nuKjp Ap!  
  {  b.C!4^  
  return (T2 & )r2; ;uDH&3W  
} #Q$9Eq8"[  
} ; &#;UKk~)Of  
|*OS;FD5  
[",W TZ:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =wI ,H@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uF@Q8 7G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8~rD#8`6j  
I.q nA  
return l(i, j) = r(i, j); A9$q;8= <  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qBKIl= ne  
ETjlq]@j  
  return ( int & )i; 0P%(4t$pd  
  return ( int & )j; 9<\wa/#  
最后执行i = j; >KM<P[BRd  
可见,参数被正确的选择了。 In^$+l%O[  
H$;K(,'  
O1rnF3Be  
Wd&!##3$Q  
XP6R$0yN  
八. 中期总结 ]}KmT"vA  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l_+s$c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ddlLS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eN N%%Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4wBMBCJ;P  
)Q 6R6xW  
  3xV  
Qmzj1e$6x  
>!`T=(u!  
/g@.1z1w  
九. 简化 OYy%aA}h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %2bZeZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J/R=O>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: C x$|7J=O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nmS3  
  +-*/&|^等 MCL5a@BX)  
2. 返回引用。 ykX}T6T  
  =,各种复合赋值等 ~A [ Ju%R  
3. 返回固定类型。 }UQBaqDH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c%Kv"Z%f  
4. 原样返回。 m3P%E8<Q#  
  operator, $&k zix  
5. 返回解引用的类型。 T4o}5sq}S  
  operator*(单目) eP[azC"G[  
6. 返回地址。 rK}*Uwut  
  operator&(单目) q.uIZ  
7. 下表访问返回类型。 q;t T*B W  
  operator[] ?<xGO@b .  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L;E9"7Jo  
  operator<<和operator>> [ ecYpE<  
Bb8lklQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p24sWDf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b!<?,S  
aL+k1v[m  
template < typename Left > ,R ]]]7)+  
struct value_return X:@nROL^7  
  { 'S E%9  
template < typename T > rkG*0#k  
  struct result_1 SDDs}mV  
  { 8WfF: R;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~*THL0]~  
} ; Ny p5=  
;:8_H0X'K  
template < typename T1, typename T2 > o&fAnpia=  
  struct result_2 76mQ$ze  
  { {C|#<}1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e=1&mO?  
} ; Wi hQj  
} ; BLuILE:$  
s1:UCv-%  
$zyY"yWRZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait < yE(p  
0[);v/@Ho  
下面我们来剥离functor中的operator() o^d(mJZ.F~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }g5h"N\$o  
=TwV_Dro~  
return l(t) op r(t) k]ptk^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E/Eny 5  
return op l(t) IAhyGD{b  
return op l(t1, t2) 2 os&d|  
return l(t) op I6{}S6  
return l(t1, t2) op M+ 8!#n  
return l(t)[r(t)] Yg<o 9x$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @C~TD)K  
Euk#C;uBg  
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: >c5Vz^uM{4  
单目: return f(l(t), r(t)); LL#7oBJdM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gO gZ  
双目: return f(l(t)); MU-ie*+  
return f(l(t1, t2)); Xr6lYO_R  
下面就是f的实现,以operator/为例 9 qqy(H  
x4 4)o:  
struct meta_divide v9u/<w68!  
  { ~EpMO]I  
template < typename T1, typename T2 > ^['%wA%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ov*zQP  
  { g@`14U/|  
  return t1 / t2; K3!|k(jt  
} M)V z9,  
} ; TM[Z~n(wt  
>p}d:t/  
这个工作可以让宏来做: o8H<{D13  
O]4!U#A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UN_lK<utF  
template < typename T1, typename T2 > \ FavU"QU&|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n|yl3v  
以后可以直接用 1Jd82N\'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  Pb+oV  
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 "7l p|0I  
(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。。。) {ZY^tTsY  
$/Zsy6q:  
zf5s\w.4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _+wv3? c"  
R]m`v: 9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !M)!  
class unary_op : public Rettype 0r_8/|N#  
  { /^P^K  
    Left l; ;!Ojb  
public : T,`'qZ>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~; Ss)d  
Xi4!7IOm o  
template < typename T > f?2Y np=@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s~IOc%3  
      { N 2L/A  
      return FuncType::execute(l(t)); D3HE~zkI  
    } "z=A=~~<{  
p! zC  
    template < typename T1, typename T2 > D$YAi%*H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HC?yodp^  
      { h 34|v=8d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /-8v]nRB  
    } |t4k&Dkx`  
} ; A\i /@x5#  
E`=y9r* Z  
o-lb/=K+  
同样还可以申明一个binary_op }Xrs"u,  
OMvwmm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^ Gq2"rDM  
class binary_op : public Rettype Ys+Dw-  
  { +r2E5s   
    Left l; f8lBxK  
Right r; HP3~.1Sp  
public : 8rGW G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^h1VCyoR*  
#fk)Y1  
template < typename T > =c(_$|0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c^6v7wT5  
      { a_`E'BkgU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H{\tQ->(2  
    } *O)_D bj  
8v*>~E/0  
    template < typename T1, typename T2 > mkk74NY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c1jHg2xim  
      { {,]BqFXv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )gmDxD ^C  
    } fB3O zff  
} ; X']>b   
l^u P?l"  
$Y,,e3R3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^R,5T}J.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _>dqz(8#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f8#WT$Ewy  
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。 6!n"E@Bwu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SR*%-JbA  
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。。。 vk5pnCM^3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xv$^%(Ujp  
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) >QE^KtZ  
下面是修改过的unary_op >m:.5][yu  
^n@iCr9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YQ,IdWav  
class unary_op p0qQ(  
  { /I7sa* i  
Left l; |Mo# +{~c  
  w_KGn17  
public : @7u4v%,wB  
Jtd@8fVi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Ih24>:D  
_xl#1>G^J  
template < typename T > [l- zU}u&v  
  struct result_1 ` eND3c  
  { 6lT1X)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yx{Ac|<mR  
} ; ]1)@.b;QR  
hO;bnt%(  
template < typename T1, typename T2 > >:W)9o  
  struct result_2 8kW9.   
  { @tEVgyN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E;VBoN [  
} ; ;FMK>%Zq  
qt^%jIv  
template < typename T1, typename T2 > $C9<{zX   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Co[[6pt~  
  { R:E6E@T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3[SN[faS  
} ~-']Q0Z  
iV'-j,-i  
template < typename T > v0"|J3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +GP"9S2%R  
  { X-:Ni_O\ty  
  return OpClass::execute(lt(t)); M\\TQ(B  
} ])m",8d&T  
Ef%8+_  
} ; iN`/pW/JE  
eb9qg.9Z  
n 8AND0a1C  
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 u%XFFt5  
好啦,现在才真正完美了。 *9j9=N?  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^>%=/RX  
 KS*W<_I  
template < typename Right > *n}9_V%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *XniF~M  
  { qgI Jg6x/}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;jX_e(T3m  
} =!#D UfQf  
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。 aI8wy-3I  
,yV pB)IQ  
ni2H~{]z  
82O`<Ci  
~gI%   
十. bind w2+RX-6Ie  
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。 Kw!`u^>  
先来分析一下一段例子 *9PS2*n  
hXz"}X n  
9?,n+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $XyGCn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }Lb];hww1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Wv=L_E_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Z]w_2- -  
我们来写个简单的。 I=(O,*+PQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :6HMb^4  
对于函数对象类的版本: JYv&It  
zE<vFP-1v  
template < typename Func > yA%[ u.{  
struct functor_trait {E6W]Mno  
  { ]"/ *7NM  
typedef typename Func::result_type result_type; ,l0s(Cg  
} ; ,P auP~L  
对于无参数函数的版本: NA/+bgyuT>  
{F@;45)o  
template < typename Ret > zh/+1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Bj@&c>  
  { QO#ZQ~  
typedef Ret result_type; l\$C)q6O  
} ; QRdb~f;<hj  
对于单参数函数的版本:  n8:2Z>  
.-RWlUe;,  
template < typename Ret, typename V1 > q8kt_&Ij  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "hy#L 0\t  
  { "H G:by  
typedef Ret result_type; e}K;5o=I  
} ; zR{TWk]  
对于双参数函数的版本: gvcT_'  
f^$\+H"W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4a!L/m *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jU4Ir {f  
  { zcxG%? Q  
typedef Ret result_type; S?Eg   
} ; 8De `.!Gg  
等等。。。 o,aI<5"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e;!<3b  
NoKYHN^*w  
template < typename Func > @kqy!5)K  
struct func_return =A!I-@]q<  
  { @&EP& $*  
template < typename T > $7BD~U   
  struct result_1 k?S-peyRO  
  { )3G?5 OTS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A@DIq/^xM  
} ; Qz$.t>@V=  
YO,GZD`-o  
template < typename T1, typename T2 > pkk0?$l ",  
  struct result_2 niA{L:4  
  { 7s.sbP~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7,+:Q Y@  
} ; )%MB o.NL  
} ; rcyH2)Y/e  
_@^msyoq  
,%,}[q?]d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bjvi`jyL3k  
wkIH<w|jb  
template < typename Func, typename aPicker > P}VD}lEyO  
class binder_1 ^ )+tn  
  { *{-XN  
Func fn; ~V./*CQ\c  
aPicker pk; .5I1wRN49  
public : a\%g_Q){  
lT(MywNsg  
template < typename T > Xt7uCs  
  struct result_1 D!@c,H  
  { ?ii a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S8]g'!  
} ; :^ cA\2=  
%*s[s0$c  
template < typename T1, typename T2 > \}<nXn!  
  struct result_2 ]"YG7|EU  
  { i\t4TdEx(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,$*IJeKx  
} ; wiFckF/  
 z!F?#L5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a{-}8f6  
J7l1-  
template < typename T > zCco/]h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zd~Z`B} &  
  { 9xWeVlfQ  
  return fn(pk(t)); n=yFw\w'  
} `Y(/G"]  
template < typename T1, typename T2 > ChBZGuO:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XS1>ti|<  
  { /sYD+*a  
  return fn(pk(t1, t2)); a2g15;kM  
} ey Cg *  
} ; F5*Xx g}N  
Rq\.RR](  
UCq+F96j  
一目了然不是么? w-\GrxlbX  
最后实现bind J@)6]d/,  
)9PQ j  
VvPTL8Z  
template < typename Func, typename aPicker > \.*aC)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lJKU^?4S8  
  { &]ImO RN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IRcZyry  
} ikofJl]9  
g@S"!9[;U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J[<:-$E  
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。 \Mi y+<8$  
9 s>JdAw?  
十一. phoenix eR;cl$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D+k5e=  
scA&:y  
for_each(v.begin(), v.end(), pET5BMxGG  
( <)"Mi}Q[)p  
do_ ft$/-;  
[ m+V'*[O{  
  cout << _1 <<   " , " O@EpRg1  
] % +eZ U)N  
.while_( -- _1), cl{;%4$9  
cout << var( " \n " ) }b~ZpUL!  
) =m1B1St2  
); >-]Y%O;}  
,!Q2^R   
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: CM~)\prks  
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 0A|.ch  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f4:g D*YT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /tV)8pEj  
PCD1I98  
Pirc49c  
template < typename Cond, typename Actor > b~cN#w #  
class do_while  @4H*kA  
  { b^FB[tZ\x  
Cond cd; :~g=n&x  
Actor act; 0h$23.  
public : mNs&*h}  
template < typename T > S^~GI$  
  struct result_1 >D*L0snjV  
  { +]Ydf^rF  
  typedef int result_type; NbfV6$jo  
} ; *R8q)Q  
qM]eK\q 1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} up`!r;5-  
{6A3?q  
template < typename T > &s\w: 9In  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  :3u>%  
  { Eiwo== M  
  do #=+d;RdlW  
    { XG*Luc-v  
  act(t); {bl^O  
  } rFdovfb   
  while (cd(t)); R~;<}!Gtx  
  return   0 ; nKufVe  
} tE- s/  
} ; g)2}`}  
=3l%ZL/  
"M1[@xog  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @/XA*9]l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 fnwtD *``  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F}.<x5I-;h  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c`AtK s)u  
下面就是产生这个functor的类: WOR~tS  
V% psaT=)P  
*N<~"D  
template < typename Actor > hb zU?_}  
class do_while_actor a\aJw[d{  
  { # (T  
Actor act; ti3T ?_  
public : EO3?Dev  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TDk'  
iIA&\'|;i  
template < typename Cond > '$;S?6$eW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5c! ~WckbJ  
} ; 9SXFiZA(r  
 WOG=Uy$  
3<CCC+47  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s9@/(_  
最后,是那个do_ t|%wVj?_  
f9F@G&&Ugg  
[C9->`(`  
class do_while_invoker ON\_9\kv  
  { x{j|Tf3,G  
public : J9zSBsp_  
template < typename Actor > % sbDH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @|idlIey  
  { >@rsh-Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2 D>WIOX  
} 5iwJdm  
} do_; L "P$LEk  
SBg BZm}%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3g`uLA X>u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :q<8:,rP  
最后来说说怎么处理break和continue >PGW>W$  
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。 (Xi?Y/  
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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