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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]Z~H9!%t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xQN](OKG  
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^N_>d$W  
jtZ@`io  
*bZV4}  
 @]A4{  
  class filler )]/!:I4e  
  { b2Ct^`|M5  
public : $ @^n3ZQ4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JK_sl>v.7  
} ; 39u!j|VH  
\ Xuu|]  
vXyaOZ  
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: ;X\!*Loe  
ed& ,  
/9 [nogP  
JK,k@RE y]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cP(/+ /9  
^oA^z1>3  
)(,+o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YncY_Hu  
1(C%/g#"  
5HmX-+XpK  
iA=9Lel  
二. 战前分析 u+S*D\p<`  
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。 D7 .R NXo  
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>VA`+aFR  
Byon2|nf7  
GCc@ :*4[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9!PJLI=D  
  /* --------------------------------------------- */ zX(p\NU  
vector < int *> vp( 10 ); aWW|.#L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _t3n<  
/* --------------------------------------------- */ 1[dza5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {V8 v  
/* --------------------------------------------- */ 5y@JMQSO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EpS"NQEe  
  /* --------------------------------------------- */ eFbr1IV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y&B~UeB:q  
/* --------------------------------------------- */ ;Cm%<vW4!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v dyu=*Y  
OZ0q6"  
+K]kGF  
&rk /ya[  
看了之后,我们可以思考一些问题: l3-;z)SgH  
1._1, _2是什么? l[.RnM[v  
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<g- Bhv  
2._1 = 1是在做什么? K5'@$Km  
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。 f0}+8JW5h  
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。 1+v)#Wj  
E[^66(KR  
z1_\P) M  
三. 动工 $D\SueZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3\G&fb|?}R  
~ 8RN  
/N]?>[<NW  
u:NSPAD)  
template < typename T > 6 O!&!  
class assignment 80LKxA;5N  
  { P$4G2>D8dg  
T value; v|"Nx42  
public : T[;O K  
assignment( const T & v) : value(v) {} A9!%H6  
template < typename T2 > CUaI66  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s -~Tf|  
} ; 3u3(BY{"\F  
&AG,]#  
|#Z:v1]"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,?P@ :S<8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {YT!vD9.  
ZC@sUj"  
ng;,;o.  
49E<`f0  
  class holder jqh d<w  
  { TG~:Cmc  
public : " +'E  
template < typename T > KW ]/u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +'Ec)7m  
  { 7aj|-gZ  
  return assignment < T > (t); _pnJ/YE  
} pdX%TrM+[:  
} ; J*vy-[w  
sk.<|-(o  
mp:%k\cF|  
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: \cP\I5IW:s  
: n 4?  
  static holder _1; bwR24>8lP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `L/kwVl  
. T6fPEb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5*l~7R  
而不用手动写一个函数对象。 -K9bC3H  
 m_LW<'  
t."hAvRL  
uO%G,b  
四. 问题分析 &=oW=g2  
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。  c %w h  
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。 03Pa; n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %8NAWDb{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6Lk<VpAa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lS&$86Jo(  
r<,W{Va  
五. 问题1:一致性 ^|M\vO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| tkx1iBW=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,iY/\ U''  
?&W1lYY  
struct holder eY^;L_7}p  
  { zA4m !l*eM  
  // ;$gZ?&  
  template < typename T > ;gfY_MXnF  
T &   operator ()( const T & r) const `@eo <6  
  { PYX]ld.E  
  return (T & )r; m&(yx| a4+  
} bI/d(Q%#<  
} ; !4cO]wh5  
oace!si  
这样的话assignment也必须相应改动: \,| Xz|?C  
Q|/uL`_ni  
template < typename Left, typename Right > }GX[N\$N  
class assignment eV$pza  
  { __<u!;f  
Left l; ckFnQhW  
Right r; wN1%;~?7  
public : h >V8YJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e]R`B}vO  
template < typename T2 > Mr'P0^^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ej-x^G?C  
} ; PF5;2  
ip6$Z3[)  
同时,holder的operator=也需要改动: mNS7/I\  
." 9t<<!  
template < typename T > $@k[Xh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0ant0<  
  { NMq#D$T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dm;H0v+Y'  
} $t.i)wg +  
P{2V@ <}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v,z s dr"d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Omy4Rkj8bh  
eHr|U$Rpo  
return l(rhs) = r; :.5l9Ci4  
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。 I L dRN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =*EIe z*.x  
V mxVE=l  
template < typename Tp > g3[Zh=+]E  
class constant_t h'Tn&2r6  
  { O 1T JJ8  
  const Tp t; (bEX"U-  
public : v^;-w~?3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WXz'H),R  
template < typename T > |X&.+RI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Da_8Q(XFe  
  { [^wEKRt&  
  return t; I,4t;4;Zk  
} r(sQI# P  
} ; ::13$g=T9s  
u{%gB&nC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (qn ;MN6<  
下面就可以修改holder的operator=了 ;zy[xg.7  
ejq2]^O4c  
template < typename T > } sTo,F$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u<8 f ;C_  
  { s|3@\9\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]8,:E ]`O  
} B35zmFX|}N  
$'$#Xn,hU  
同时也要修改assignment的operator() _4E . P  
 U)oH@/q  
template < typename T2 > =GO/r; 4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )c9]}:W&  
现在代码看起来就很一致了。 k< b`v&G  
u15-|i{y7  
六. 问题2:链式操作 oicett=5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Eyw)f>  
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。 HVb9YU+  
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。 h&|wqna  
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。 }z/;^``  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5+U2@XV  
(nP 6Xq  
template < typename T > ciKkazx.  
struct result_1 \Ol3kx|  
  { }gw `,i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8J|pj4ce  
} ; gI^);J rTE  
M1._{Jw5  
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: nquKeH  
*SkUkqP9z  
template < typename T > AF{k^^|H  
struct   ref >`rK=?12<  
  { }qUNXE@  
typedef T & reference; XOl]s?6H$  
} ; ; n2|pC^  
template < typename T > W":is"  
struct   ref < T &> muLt/.EZ  
  { i4T U}.h8  
typedef T & reference; oo\0X  
} ; YJgw%UVJ5m  
Ks&~VU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'BT}'qN  
T-7'#uB.m  
template < typename T > G?-27Jk8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y<YVb@O.  
  { AYHfe#!  
  return l(t) = r(t); fn|l9k~<O  
} #plwK-tPR  
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。 4-q7o]%5<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O[RmQ8ll  
_]E ~ci}  
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 # k+Gg w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rl)(4ad=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9GnNL I{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 riI0k{   
最后的布局是: +Ux)m4}j  
                Add NLDmZra  
              /   \ A.9,p  
            Divide   5 W>b(hVBE  
            /   \ &]~z-0`$!  
          _1     3 @+",f]  
似乎一切都解决了?不。 ,x5`5mT3  
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。 sr\lz}JW  
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。 STgl{#  
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: Kb0OauW  
6y)xMX  
template < typename Right > %h U8ycI*h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7BCCQsz<  
Right & rt) const %8H*}@n  
  { qF6YH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b2 ~~ !C  
} y(|6`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qs6yEuh#  
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。 <!:,(V>F(C  
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。 8k'UEf`'(  
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。 -@ #b<"1  
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。 <[xxCW(2  
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? GY4 :9Lub7  
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: p7(xk6W  
]I"oS?  
template < class Action > /LhAQpUQT5  
class picker : public Action /_rAy  
  { 9bjjo;A  
public : @f0~a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} LBtVK, ?  
  // all the operator overloaded daBu<0\  
} ; Kzxzz6R?  
!TY4C`/  
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。 0CY_nn#3  
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: 1?HUXN#,  
`"[VkQFB/  
template < typename Right > aPB %6c=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o_U=]mEDY  
  { ?n/:1LN,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); , j ,[4^  
}  ;9c3IK@  
H;,cUb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,*0>CBJvv  
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。 xk86?2b{)  
mKZ?H$E%%  
template < typename T >   struct picker_maker O7j$bxk/^  
  { _6qf>=qQ`"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BW:&AP@B  
} ; 5L|yF"TI#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qB@]$  
  { }.gDaxj  
typedef picker < T > result; ;: Hfkyy]  
} ; {a_= 4a  
z>k6T4(  
下面总的结构就有了:  >0+m  
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。 133lIX+(k  
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。 {i^ ?XdM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y VQ qz  
至此链式操作完美实现。 `a:@[0r0U  
Y,WcHE  
x{~-YzWho  
七. 问题3 I Jq$GR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1SkGG0 W  
ZERUvk  
template < typename T1, typename T2 > H1|X0 a(j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *we3i  
  { gq[}/E0e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Rjo6Pd{d<  
} Du$kDCU  
\ ;Hj,z\  
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: >?M:oUVDU  
#x#.@  
template < typename T1, typename T2 > $a\q<fN}  
struct result_2 wx(| $2{h  
  { NNutpA}s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3-32q)8  
} ; &4"(bZ:LO  
Q( AOKp,F  
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? nP'ab_>b  
这个差事就留给了holder自己。 <3HW!7Ad1  
    ]S,I}NP  
*v:+A E  
template < int Order > }?*:uf  
class holder; L7n->8Qk  
template <> &z{oVU+mA  
class holder < 1 > lhQ*;dMj%"  
  { aChY5R  
public : lqqY5l6j  
template < typename T > ReKnvF~  
  struct result_1 8XX ,(k_b  
  { zfi{SO l  
  typedef T & result; M0c"wi@S_  
} ; 5/:Zj,41{  
template < typename T1, typename T2 > ICq;jfML  
  struct result_2 PKdM-R'Z  
  { bvEk.~tC'  
  typedef T1 & result; *KxV;H8/  
} ; }E8 Y,;fTD  
template < typename T > PhKJ#D Rbr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tDEpR  
  { 'ycs{}'  
  return (T & )r; `{F8#    
} z(1h^.  
template < typename T1, typename T2 > CN brXN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n{Jvx>);  
  { AP3SOT3I  
  return (T1 & )r1; ?_\Hv@t;  
} 76=uk!#3{  
} ; ixiRFBUcF~  
2)[81a  
template <> w'M0Rd]  
class holder < 2 > FD_0FMZ9,  
  { Fhxg^  
public : ?{_dW=AQ1  
template < typename T > [p4a\Qg0  
  struct result_1 }qV4]*+{  
  { o>U%3-+T^J  
  typedef T & result; =*Wl;PI'  
} ; ( }JX ]-  
template < typename T1, typename T2 > 22tY%Y9  
  struct result_2 6EX:qp^`  
  { BAoqO Xv  
  typedef T2 & result; ?H*_:?=6  
} ; z_JZx]*/  
template < typename T > 8qS)j1.!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )}G HG#D{  
  { !3yR?Xem}  
  return (T & )r; &e,xN;  
} v%zI~g.L  
template < typename T1, typename T2 > _?q\tyf3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?A62VV51CN  
  { G-"#3{~2  
  return (T2 & )r2; *#UDMoz<  
} lzS"NHs<g(  
} ; kf"cd 1  
Vx* =  
cO(|>&tJ  
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> >。 J=4S\0Z*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f+<-Jc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1RRvNZW  
[>"qOFCr#:  
return l(i, j) = r(i, j); wy) Frg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %HYC-TF#  
I &{dan2  
  return ( int & )i; ZP%^.wxC  
  return ( int & )j; 5^* d4[&+  
最后执行i = j; X/gh>MJJ<  
可见,参数被正确的选择了。 ",Q\A I  
!EpP-bq'*  
Grjm9tbX}  
d8]6<\g  
6"_FjS3Sl  
八. 中期总结 o`RTvG Xk  
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[\[)X3$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0dIJgKanGP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |&RdOjw$u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,3fw"P$  
m?<C\&)6x  
|dX#4Mq^,  
FpW{=4yk  
L]HY*e  
@*%.V.  
九. 简化 ^{~y+1lt'  
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。 3)Paf`mr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lfj>]om$  
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: ^=R>rUCmv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]4z?sk@  
  +-*/&|^等 b;x^>(It  
2. 返回引用。 bd)A6a\h  
  =,各种复合赋值等 d(To)ly.  
3. 返回固定类型。 u1]5qtg"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^vG*8,^S=8  
4. 原样返回。 8swj'SjX  
  operator, 2^ UFP+Yw  
5. 返回解引用的类型。 ]^Q`CiKd  
  operator*(单目) ^8V]g1]fiG  
6. 返回地址。 +8BH%f}X  
  operator&(单目) Z#4? /'  
7. 下表访问返回类型。 fep#Kb%"e  
  operator[] U8< GD|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &NGlkn  
  operator<<和operator>> 5%4:)s{4|  
=euoSH D}  
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。 u[d8)+VX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]MB ^0:F-  
E}1[&  
template < typename Left > 5jYRIvM[Q~  
struct value_return Ah)7A|0rT  
  { WfO6Fvx%  
template < typename T > IOIGLtB  
  struct result_1 ;TaT=%  
  { 0Y!Bb2 m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0kC!v,  
} ; Sm,%>  
}B0V$  
template < typename T1, typename T2 > vQIoj31  
  struct result_2 *5|\if\  
  { #Va@4<4r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :&TOQ<vM  
} ; k# &y  
} ; >_&+gn${  
,"}'NH@  
`^w5/v#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U<#i\4W  
=|?w<qc  
下面我们来剥离functor中的operator() ?,s{M^sj^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ADHe! [6q  
{}lw%d?A  
return l(t) op r(t) YTYYb#"Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2@^8{  
return op l(t) wetkmd  
return op l(t1, t2) j4brDlo?@  
return l(t) op (6JD<pBm  
return l(t1, t2) op (dO4ww@O  
return l(t)[r(t)] Ye1P5+W(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [_H9l)  
$9ON 3>  
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: /wvA]ooT  
单目: return f(l(t), r(t)); nTYqZlI,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }-8K*A3  
双目: return f(l(t)); R8HA X  
return f(l(t1, t2)); *(r85lEou)  
下面就是f的实现,以operator/为例 p]pFZ";70  
m0\(a_0V  
struct meta_divide qe\j$Cjy  
  { Wxp^*._q3I  
template < typename T1, typename T2 > VMtR4!:q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t/q\Ne\\,  
  { }b,a*4pN  
  return t1 / t2; >xH3*0 Lp  
} nC`=quM9  
} ; }25{"R}K  
%oN^1a'&)  
这个工作可以让宏来做: {OQ sGyR?  
q .?D{[2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #UGbSOoCtn  
template < typename T1, typename T2 > \ oA42?I ^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8SKDL[rN  
以后可以直接用 w@oq.K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VDQ&Bm JE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Bpqq-_@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xp,H5 m%  
j[Et+V?  
)ns;S  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o.j;dsZ  
(S(=WG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8I~H1  
class unary_op : public Rettype Mb/R+:C`  
  { (D~mmffY1  
    Left l; rfCoi>{<  
public : NGb`f-:jw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %0"o(y+zt  
RNIfw1R  
template < typename T > K$K[fcj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Pv>`E2^  
      { 7f 7*id  
      return FuncType::execute(l(t)); U(i2j)|^I3  
    } BKJW\gS2  
2U#OBvNU  
    template < typename T1, typename T2 > @c.QrKSaD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oTfEX4 t {  
      { %7L'2/Y2x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~}TVM%0RTq  
    } 57r\s 8  
} ; ?DpMR/  
NP|U |zn  
.0s/O  
同样还可以申明一个binary_op 9^jO^[>  
,',fO?Qv'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "w|GIjE+  
class binary_op : public Rettype .>H7i`1D`  
  { 4$y|z{[< 5  
    Left l; 4\-kzGgmo  
Right r; `%rqQnVB  
public : wdp 4-*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c.d*DM}W  
\WZ00Y,*  
template < typename T > p%,JWZ[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HK ;C*;vC%  
      { >r{,$)H0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1_<'S34  
    } zzPgLE55  
..n-&(c32  
    template < typename T1, typename T2 > 9-L.?LG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h{>8W0W*  
      { !m^WtF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6Lz&"C,`  
    } H,zRmK6A%  
} ; Bv/v4(G5g  
znu?x|mV  
mEE/Olh W  
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 |E!xt6B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Aja'`Mu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k.0$~juu  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ==|//:: \  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I,q3J1K  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -+c_TJ.dC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *jDzh;H!w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >5XE*9  
下面是修改过的unary_op Xf$,ra"  
kbOo;<X9A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VE{t]>*-u  
class unary_op K4oLb"gB1  
  { 79S=n,O  
Left l; ]Ub?Wo7F?  
  w'cZ\<N[  
public : |%TH|?kB  
H%sbf& gi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &o)j@5Y?  
g3"`b)M  
template < typename T > h!MZ 6}zb)  
  struct result_1 a}%>i~v<  
  { P^.L0T5g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G?YKm1:w   
} ; h5B'w  
z^=9%tLJ  
template < typename T1, typename T2 > 6i>xCb  
  struct result_2 wYS4#7  
  { n?:s/6tP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e'g-mRh  
} ; t[0gN:s  
@YV-8;hO  
template < typename T1, typename T2 > ?2DYz"/')  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1oodw!hW  
  { Qv[@ioc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uvZ|6cM  
} "EhA _ =i  
6XB9]it6  
template < typename T > "EHwv2Hm>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oXb}6YC  
  { {6v+ Dz>  
  return OpClass::execute(lt(t)); !a4pKN`qLY  
} d94Lc-kq^  
72luTR Q  
} ; WEWNFTI  
)I`B+c:  
CA:t](xqQ  
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 @K2q*d  
好啦,现在才真正完美了。 #@ lLx?U  
现在在picker里面就可以这么添加了: D1x~d<j  
\$GlB+ iCx  
template < typename Right > N(&,+KJ)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }!5"EL(L80  
  { o'r?^ *W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -*+7-9A I  
} mWCY%o@  
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。 |)yO] pB:  
;/ WtO2  
@k ~Xem%<  
:\gdQG  
;h3c+7u1  
十. bind & P,8 )YA  
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。 wVV'9pw}  
先来分析一下一段例子 If2f7{b  
_ jF, k>F  
YDdmT7Ow  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m[(2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [ 7Q|vu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <5?.S{Z9  
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。 m03;'Nj'7#  
我们来写个简单的。 AfFF u\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _Su$oOy(Ea  
对于函数对象类的版本: 8^^Xr  
4GeWo@8h  
template < typename Func > ;1K.SDj  
struct functor_trait ->$Do$  
  { !&?(ty^F  
typedef typename Func::result_type result_type; @My-O@C>  
} ; 3zv_q&+8b  
对于无参数函数的版本: -h8A<  
@6(4}&sEdm  
template < typename Ret > Ftu4 V*lD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *8t_$<'dQ  
  { S 0,p:Wey  
typedef Ret result_type; b&s"x? 7  
} ; QUwSnotgU  
对于单参数函数的版本: " :@5|4qK  
)lBke*j~  
template < typename Ret, typename V1 > .Hc]?R ]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +Ae4LeVzc  
  { N'=8Dj  
typedef Ret result_type; k7'B5zVd  
} ; ;| )&aTdH  
对于双参数函数的版本: nsuK{8}@  
rp{q.fy'U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K!0vvP2H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y Dq5%N`  
  { I?EtU/AD  
typedef Ret result_type; Pur~Rz\ \  
} ; OZB(4{vnyC  
等等。。。 /*B-y$WQk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3g0[( ;  
[ ;  
template < typename Func > Zu,rf9LMj  
struct func_return 1#gveHm]-G  
  { mi`!'If0)  
template < typename T > :Bz*vH  
  struct result_1 M._9/ *C U  
  { S[n ;u-U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;r B2Q H]  
} ; U4w^eWzP  
wG ua"@IE  
template < typename T1, typename T2 > 4w<U%57  
  struct result_2 f]jAa?d T&  
  { ,Hlbl}.ls  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iqRk\yq<  
} ; Y1h8O%?  
} ; [:&4Tp*C  
WA \ P`'lg  
o cotO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5RrzRAxq  
{ r yv7G  
template < typename Func, typename aPicker > &"p7X>bd  
class binder_1 ?h2!Z{[0b  
  { kn:X^mDXC/  
Func fn; ?>92OuG%W?  
aPicker pk; d %1j4JE{  
public : jgQn^  
8' M4 3n  
template < typename T > ]DHB'NOh,  
  struct result_1 eG55[V<!  
  { kc Q~}uFB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |_x U{Pu  
} ; p%/Z  
LZG?M|(6D  
template < typename T1, typename T2 > 3MPmLV#f  
  struct result_2 k)U9 %Pr  
  { V^sZXdDNL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e`27 ?  
} ; qb'4x){  
h mC. 5mY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ka%u#};  
KzZ|{ !C  
template < typename T > FZf{kWH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =4+Wx8ZeW  
  { ~4IkQ|,  
  return fn(pk(t)); o/I'Qi$v-  
} 6jyS]($q  
template < typename T1, typename T2 > Kx==vq%39  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >c %*:a  
  { qS1byqq78l  
  return fn(pk(t1, t2)); o/??w:'  
} xn|M]E1)  
} ; "ld4v+o8l  
9ozN$:  
F6^Xi"R[  
一目了然不是么? _=!R l#  
最后实现bind ]06orBV  
uJhB>/Og  
" iAwD8-  
template < typename Func, typename aPicker > 4BF \- lq~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L+VqTt  
  { W/e6O??O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~U"puEftbs  
} G(joamfM  
'b1k0 9'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 StZ GKY[Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mu`:@7+Yp  
P`^3-X/  
十一. phoenix T)4pLN E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CNP!v\D  
b`: n i   
for_each(v.begin(), v.end(), t,H=;U#  
( CNU,\>J@$  
do_ W@S>#3,  
[ &gGh%:`B  
  cout << _1 <<   " , " ,cj531.  
] 5jMI33D  
.while_( -- _1), JO3"$s|t  
cout << var( " \n " ) N(ov.l;  
) [9N>*dKB  
); !C]2:+z-MF  
!g|)?XWc  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }[2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %# M=qP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f)'m pp^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %BBM%Lj  
': fq/k3;&  
VDy2 !0  
template < typename Cond, typename Actor > Kd,8PV*_  
class do_while K9 G1>*  
  { ZH<: g6  
Cond cd; oyfY>^bs  
Actor act; #^FDG1=  
public :  Q6qIx=c4  
template < typename T > {"e)Jj_=  
  struct result_1 V7~tIhuJH  
  { =o_Ua^mr  
  typedef int result_type; ;YGCsLT<xt  
} ; RV@'$`Q  
,76xa%k(U|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L'A9TW2  
WlJ=X$  
template < typename T > I j w{g%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [T}Lq~  
  { @}{lp'8FYi  
  do &AUtUp kOo  
    { M_BG :P5  
  act(t); !{S& "  
  } ctk~}( 1#  
  while (cd(t)); xa"8"8  
  return   0 ; (g HCu  
} .dwy+BzS  
} ; NP#6'eH\  
IoAG!cS  
/8Wfs5N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u2 a#qU5*  
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。 V vFMpPi  
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。 ahoXQ8c:\}  
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。 D,hZVKa  
下面就是产生这个functor的类: BG&XCn5g|  
4>t'4p6{  
3u,CI!  
template < typename Actor > _Jt  
class do_while_actor ?zP/i(1y  
  { xCTPsw]s  
Actor act; :MPfCiAv  
public : >))f;$D=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /XVjcD66c  
R` HC EX)  
template < typename Cond > ;n\$'"K&;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;07>ZH%  
} ; T1~G {@"  
E:$EK_?:t  
Y W9+.Dc`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hj4mbL  
最后,是那个do_ F $6JzF$|F  
Mil+> X0  
3QF/{$65!  
class do_while_invoker Ip_deP@  
  { ]I^b&N  
public : I%<LLkQ  
template < typename Actor > l^k/Y ]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iwVsq_[]L  
  { FL|\D  
  return do_while_actor < Actor > (act); MW|*Z{6*  
} BB9+d"Sq  
} do_; ud grZ/w]  
\?_M_5Nb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o)2KQ$b>Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C{<H)?]*BF  
最后来说说怎么处理break和continue zg>)Lq|VsT  
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。 [C^&iLX/F*  
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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