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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )1R[X!KQ7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 riaL[4c  
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, LTH, a?lD  
gm8Jx hL  
(nuTfmt>  
,!g/1m  
  class filler /6yVbo"  
  { b&1hj[`)  
public : U2vb&Qu/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fb^R3wd$ff  
} ; nA.U'=`  
4e; le&  
_%B,^0;C  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 3DB= Xh  
) hoVB  
W_Y56@7e  
{_$['D^az  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yf R0vp<&  
KM"?l<x0Y  
*ezft&{)`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '"rm66  
5nceOG8  
U~@;2\ o  
>c5   
二. 战前分析 \_(0V"  
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。 qNrLM!Rj  
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 Fl{~#]  
xy$aFPH!-  
a\Gd;C ^`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nl%5OBm  
  /* --------------------------------------------- */ Ukf:m&G  
vector < int *> vp( 10 ); 0JR)-*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )"M;7W?R0  
/* --------------------------------------------- */ XtBEVqrhi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R"CF xo  
/* --------------------------------------------- */ yT7{,Z7t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BePb8 k<y  
  /* --------------------------------------------- */ ?@`5^7*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $*P +   
/* --------------------------------------------- */ XbFo#Pwk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lU&2K$`  
9(vp`Z8B4  
EQZ/v gho  
V|HO*HiB3  
看了之后,我们可以思考一些问题: (I>SqM Y  
1._1, _2是什么? cd=H4:<T5  
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。 p?P.BU\CR  
2._1 = 1是在做什么? xUa9>=JU{  
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。 UCFFF%  
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。 ';D>Z ?l  
l ^}5PHLd  
vMn$lT@  
三. 动工 SNSoV3|k-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wq1s#ag<  
`w@z Fc!"  
5b I4' ;  
4 EA$<n(A-  
template < typename T > 7*Zm{r@u  
class assignment ,lFzL3'_0x  
  { 'X/:TOk{W  
T value; |Dq?<Ha  
public : Ju;^^  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]_|%!/_  
template < typename T2 > "e>9R'y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O(.eHZ=  
} ; EKsOj&ZiJ  
PG|Zu3[  
Py+ B 2G|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q$}J/w(,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u3 &# UN  
=_Z.x&fi  
j"zW0g!S  
;>X;cZMd  
  class holder +G7[(Wz(z  
  { 7suT26C  
public : j-FMWEp  
template < typename T > IM2<:N%'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JEZ0O&_R  
  { n>SK2`  
  return assignment < T > (t); ,,)'YhG(  
} $I ,Np)i  
} ; P(C5@x(Z  
Tpkt'|8  
G#uB%:)&0u  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jC?l :m?  
EF=5[$ u  
  static holder _1; 07ppq?,y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 puEu)m^  
n}4q2x"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9~K+h/  
而不用手动写一个函数对象。 &/otoAr(  
j^f54Ky.  
YuzVh9jTI  
>I&s%4  
四. 问题分析 ]}]+aB  
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。 j[t2Bp  
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。 } z7yS.{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mU||(;I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f&] !;)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M$6; &T  
B LZ<"npn  
五. 问题1:一致性  _Vc4F_  
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?| TvRm 7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vn@sPT  
; =*=P8&5  
struct holder Uhyf  
  { cN\_1  
  // 7s}F`fjKP  
  template < typename T > X2Q35.AB  
T &   operator ()( const T & r) const qpa}6JVQ+j  
  { ;~`/rh V\  
  return (T & )r; aouYPxA`  
} <fMQ#No  
} ; zP c54 >f  
PVmePgF   
这样的话assignment也必须相应改动: "`Xbi/i  
x{rjngp2  
template < typename Left, typename Right > V%zo[A  
class assignment 0B~x8f  
  { C}9|e?R[Rz  
Left l; $!\L6;:  
Right r; nmuU*o L  
public : 5fmQ+2A C1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?PV@WrU>B  
template < typename T2 > 'CG% PjCO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "`a,/h'  
} ; jpMMnEVj6P  
7+6I~&x!Lz  
同时,holder的operator=也需要改动: 7WmY:g#s  
s]D1s%Mx  
template < typename T > Uqly|FS &n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ms+SJ5Lg  
  { !rG-[7K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _,p/2m-Pj  
} 3 rLc\rK  
N5xI;UV9'  
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。 }C~9 ?Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FL0yRF5  
rK'O 85)eU  
return l(rhs) = r; ( "<4Ry.u  
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。 Fa#5a'}I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Jt?`(H  
|Fq\%y#  
template < typename Tp > m/,8\+  
class constant_t GQE7P()  
  { q)YHhH\  
  const Tp t; {OS[0LB  
public : 'BVI^H4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5T'v iG}%  
template < typename T > b%VZPKA;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,}I m^~5  
  { |n(b>.X  
  return t; #!r>3W&  
} /c7jL4oD  
} ; O8LIKD_I[  
b,(<74!#8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v~YGef;D  
下面就可以修改holder的operator=了 .9<euPrz  
d zV2;  
template < typename T > @%^h|g8>Fu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "|PX5  
  { w`zS`+4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4:kDBV;v  
} }5B\:*yW  
koj*3@\p/  
同时也要修改assignment的operator() gf/<sH2}  
fA), ^  
template < typename T2 > zIU6bMMT3u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A "'h0D  
现在代码看起来就很一致了。 1IK*j +%  
(!Fu5m=<8  
六. 问题2:链式操作 ~P*{%=a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~cfvL*~5  
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。 w3ZO CWJS  
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。 5 <7sVd.  
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。 @ xTVX'$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wV4MP1c$  
Nfmr5MU_  
template < typename T > h +9~^<oFl  
struct result_1 vJb/.)gh]  
  { j`MK\*qmz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [Z!oVSCZD%  
} ; +9# qNkP  
W"tGCnd  
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: #smfOGSd  
58o&Dv6?  
template < typename T > U.N& ~S  
struct   ref Xl>ZnI];  
  { :y_] JL;w  
typedef T & reference; *nV"X0&  
} ; OM@z5UP  
template < typename T > $ao7pvU6  
struct   ref < T &> NezE]'}  
  { MK!Aq^Jz  
typedef T & reference; L#!m|_Mz  
} ; }%0X7'  
<J.q[fd1*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (Hs,Tj  
V&lx0Dy  
template < typename T > 6Z@T /"mU(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V2'5doo  
  { hXD/  
  return l(t) = r(t); ]Z*B17//  
} SPtx_+ Q)S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 K4OiKYq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TW1#'G_#  
x,GLGGi}_x  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p.x2R,CU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `9acR>00$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <2O XXQ1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O5*3 qJp  
最后的布局是: $A T kCO  
                Add dl3}\o_  
              /   \ n ON]YDg  
            Divide   5 Cli:;yi&n  
            /   \ Qm*XWo  
          _1     3 \\`(x:\  
似乎一切都解决了?不。 ]q&NO(:kbq  
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。 lLU8eHf\  
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。 }!m}?  
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: ? Q"1zcX  
?0lz!Nq'S  
template < typename Right > P5lk3Zg '  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Iq 0ew  
Right & rt) const f#gV>.P;h\  
  { 2_)gJ_kP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sR)jZpmC(  
} iMQ0Sq-%1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (N`GvB7;  
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。 }R_Rw:W  
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。 d\r-)VWSr"  
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。 F]s:`4  
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。 ;ssI8\LG  
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? A!R'/m'VG  
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: c Ze59  
f5/s+H!  
template < class Action > as[! 9tB]  
class picker : public Action F#.ph?W  
  { 7&w|  
public : 'UC1!Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %pf9Yd0t  
  // all the operator overloaded bo@, B  
} ; z8xBq%97us  
e -b>   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 $  k_6  
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: @\W-=YKLg  
NnaO!QW%  
template < typename Right > K@ a#^lmd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xT!<x({  
  { QH?sx k2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bi>]s%zp  
} s5)y %, E  
%N0m$*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "CZv5)  
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; YJpi  
32`Z3-  
template < typename T >   struct picker_maker WADEDl&,'  
  { R]0`-_T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FW{K[km^P  
} ; '"'RC O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $KlaZ>D h  
  { ^sqzlF  
typedef picker < T > result; @ 'U`a4  
} ; Sf@xP.d  
&2I8!Ia  
下面总的结构就有了: =r3g:j/>q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =y`-:j\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6;;2e> e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :39arq  
至此链式操作完美实现。 vJS}_j]_@  
]EG8+K6  
A8Km8"  
七. 问题3 SwM=?<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 XWq"_$&LF  
d1'= \PYr  
template < typename T1, typename T2 > 5hTScnL%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hFxT@I~  
  { <`wOy [e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @a,=ApS"  
} ekqS=KfWl;  
.K`n;lVs  
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: Ge^,hAM'  
^66OzT8A  
template < typename T1, typename T2 > =YD<q:n4  
struct result_2 ukRmjHbLf  
  { $aN%[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y,w_x,m  
} ; &>QxL d#  
)<qL8#["U  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }}k*i0  
这个差事就留给了holder自己。 5u3KL A  
    ?Mn~XN4F_  
{dn:1IcN  
template < int Order > l}&2A*c.  
class holder; M0OIcMTv  
template <> <FI*A+I4\  
class holder < 1 > IreY8.FND  
  { g yhy0  
public : G5RdytK  
template < typename T > u]i%<Yy89  
  struct result_1 {7;QZk(  
  { %5nEyZOq  
  typedef T & result; %~,Fe7#p  
} ; Wu(^k25  
template < typename T1, typename T2 > _x^rHADp  
  struct result_2 i ^2A:6}?  
  { uh\Tf5  
  typedef T1 & result; u|6-[I  
} ; oJ`=ob4WDo  
template < typename T > ^7Z;=]8J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %b2Hm9r+  
  { RzzU+r  
  return (T & )r; ]E'?#z.t  
} !nlr!+(fV  
template < typename T1, typename T2 > L 4Z+8*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rw FA  
  {  yK$aVK"  
  return (T1 & )r1; b#R$P]dr=  
} pS}IU{#;  
} ; ~t ZB1+%)  
dnQ6Ras  
template <> sg49a9`8  
class holder < 2 > leI ]zDk=  
  { %~8f0B|im  
public : S ?J(VJqE  
template < typename T > `"<hO 'WU  
  struct result_1 lP*=4Jh  
  { `AvK=]  
  typedef T & result; 5FF28C)>/  
} ; J9DI(`  
template < typename T1, typename T2 > n&zEYCSI  
  struct result_2 z( }w|  
  { -;FAS3(wy  
  typedef T2 & result; &m   GU  
} ; 5X>~39(r  
template < typename T > d|9]E&;,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c2fSpvz  
  { B& R?{y*  
  return (T & )r; ;[[6[i  
} #8ltV`  
template < typename T1, typename T2 > jZ:/d!$S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 11kyrv  
  { jb{9W7;RL  
  return (T2 & )r2; C=v+e%)x@  
} +v:]#1  
} ; :]CL}n$*  
Oh>hy Y)}  
@)vQ>R\k<  
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> >。 "@/pQoLy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `~"'\Hw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :@ VCKq!  
,S(s  
return l(i, j) = r(i, j); 5MD'AP:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (E&M[hH+  
ZbjUOlE02  
  return ( int & )i; ,J-|.ER->  
  return ( int & )j; p]/[ji  
最后执行i = j; r|jM;  
可见,参数被正确的选择了。 ~K99DK.  
9c }qVf-i  
hvNK"^\p  
(2M00J-o  
/c 7z[|  
八. 中期总结 +R HiX!PG  
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: \~(kGE--+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $`ptSR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "#-iD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (Z[c7  
ZH8w^}  
Il(o[Q>jJ3  
96QY0  
CSq|R-@< U  
ksuePMIK  
九. 简化 W[ W)q%[)  
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。 " zD9R4\X.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SK^(7Ws~0  
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: .=t:Uy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Dq$1 j%4Y  
  +-*/&|^等 ~gGkw#  
2. 返回引用。 }1~9i'o%Z  
  =,各种复合赋值等 #N >66!/V  
3. 返回固定类型。 "::2]3e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6NhGTLI  
4. 原样返回。 %dq%+yw{%m  
  operator, B)1(  
5. 返回解引用的类型。 K[0z$T\  
  operator*(单目) VKX|0~  
6. 返回地址。 x=Oy 6"  
  operator&(单目) D1v0`od'  
7. 下表访问返回类型。 -PGxG 8S  
  operator[] S-Vj$asv!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /F~/&p1<\k  
  operator<<和operator>> x9a\~XL>a  
^B} m~qT  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .Y?]r6CC/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LP|YW*i=IQ  
rxyeix  
template < typename Left > JS%LJ _J  
struct value_return w5~j|c=_W  
  { -l[$+Kw1S  
template < typename T > "-dA\,G  
  struct result_1 q>>1?hzA  
  { cc_'Kv!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xP&7i'ag  
} ; 0H^*VUyW/  
Fb8d= Zc  
template < typename T1, typename T2 > hhZ%{lqL  
  struct result_2 <bSPKTKL  
  { J` GL_@$q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $,U/,XA {E  
} ; ,*d8T7T  
} ; $L6R,%c  
U4K ZPk  
=RRv& "2r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !bYVLFp=\_  
DwGM+)!  
下面我们来剥离functor中的operator() ;R#RdUFH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Rk#'^ }  
y2s(]# 8  
return l(t) op r(t) j=M%*`@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BSg T 6K  
return op l(t) ?2Z`xL9QT  
return op l(t1, t2) 6Q]c}  
return l(t) op Q>Z~={"  
return l(t1, t2) op g H'hA'  
return l(t)[r(t)] jI*@&3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wS#Uw_[  
6fo" k+S  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ``:[Jr &  
单目: return f(l(t), r(t)); NQ 6oyg@&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1v`|mU}i,  
双目: return f(l(t)); E7? n'!=  
return f(l(t1, t2)); j<0 ;JAL  
下面就是f的实现,以operator/为例 {2P18&=  
q mFbq<&  
struct meta_divide  .nrbd#i-  
  { UWV%  y P  
template < typename T1, typename T2 > Y3&,U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [Tbnfst  
  { tJ>>cFx  
  return t1 / t2; fK+E5~vQ  
} %,02i@Fc  
} ; `:V'E>B  
:dULsl$Nz  
这个工作可以让宏来做: 6?<lS.s  
Y!_c/!Tx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O$m &!J  
template < typename T1, typename T2 > \ GAYn*'<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K&NH?  
以后可以直接用 YF-E1`+?<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) sfn^R+x4,9  
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 O(8CrKYY  
(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。。。) H8 ? Y{H  
ui#nN   
.Hqq!&  
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 5= &2=  
Y8v[kuo7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > = wDXlAQ  
class unary_op : public Rettype ZZo<0kDk  
  { #.HnO_sK_  
    Left l; l~]] RgU  
public : *(q?O_3,b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AmDOv4  
cRrJZ9  
template < typename T > |a#ikY _nd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IA.7If&k  
      { [j'!+)>_  
      return FuncType::execute(l(t)); q 9xA.*  
    } ^#Q-?O  
V^[&4  
    template < typename T1, typename T2 > (W:@v&p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $RYGAh  
      { }l$zZ>.\H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L f"!:]  
    } [y'blCb  
} ; N'EZJ oH  
U-1UWq  
!fn%Q'S  
同样还可以申明一个binary_op H<i!C|AF  
E:**gvfq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8o%Vn'^t  
class binary_op : public Rettype {X(nn.GpC  
  { v8yCf7+"  
    Left l; FD 8Lk  
Right r; g&2g>]  
public : L k nK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #9]2Uixq[  
t}h(j|  
template < typename T > *a CVkFp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W9w(a:~hY  
      { u]Vt>Ywu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q%kCTw  
    }  eu$VKLY*  
9 CZ@IFS  
    template < typename T1, typename T2 > _^GBfM.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MjC<N[WO>N  
      { TCyev[(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o<!H/PN  
    } T2w4D !  
} ; t>}S@T{~T  
jH<Sf: Y(  
j`.&4.7+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f]%S FQ+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h?n?3x!(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3R%JmLM+R9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 w(ZZTVW-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R)Mkt8v  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O[MFp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RNB&!NC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .cs x"JC  
下面是修改过的unary_op "M iJM+,  
t`Z3*?UqI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xJ/)*?@+  
class unary_op TM#L.xPMf  
  { 2H9hN4N  
Left l; d<j`=QH  
  Wgte.K> /  
public : ?o+%ckH  
PsNrCe%e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} COHBju fmR  
tUULpx.h  
template < typename T > hizM}d-"C  
  struct result_1 (VM CVZ  
  { Q<V1`e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XTF[4#WO  
} ; RA<ky*^dr  
nn:'<6"oV  
template < typename T1, typename T2 > dX1jn;7  
  struct result_2 >fP;H}S6  
  { +?"F=.SZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KQ]sUNH  
} ; ZXb{-b?[`  
M 1 m]1<  
template < typename T1, typename T2 > Xv!Gg6v6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &K'*67h  
  { lJFy(^KQG,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w>X@ ,  
} t6+W  
y ]@JkF(  
template < typename T > I(R%j]LX&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sNpA!!\PM  
  { 6}R*7iM s  
  return OpClass::execute(lt(t)); Qm3F=*)d  
} d]sqj\Q57  
-n|>U:  
} ; c$ib-  
V^Z5i]zT  
rM= :{   
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 Lwi"K8.u  
好啦,现在才真正完美了。 ^TZmc{i  
现在在picker里面就可以这么添加了: qQ)1+^  
-|}?+W  
template < typename Right > 9rz$c, Y(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'q:7PkN!p  
  { em,1Yn?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d*Mqs}8  
} fNAW4I I}  
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。 $[`rY D/.  
F%p DF\  
["&{^  
}Em{?Hqy  
00i MU  
十. bind H:hM(m0?q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 D mi.@.  
先来分析一下一段例子 Z HZxr  
xP>cQELot  
GNM>hQ)h:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w]qM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KZg2`8F   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z0+JMZ/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |Y}YhUI&  
我们来写个简单的。 lFtEQ '}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <FBH;}]  
对于函数对象类的版本: cOdRb=?9  
o[KZm17  
template < typename Func > :t`W&z41  
struct functor_trait oZ/"^5  
  { GO2q"a  
typedef typename Func::result_type result_type; Pi5MFw'v  
} ; !\{2s!l~  
对于无参数函数的版本: r3' DXP  
?F]P=S:x  
template < typename Ret > Xux[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |(W wh$  
  { *V:U\G  
typedef Ret result_type; iB W:t  
} ; XZk%5t|t  
对于单参数函数的版本: "Ua-7Q&A  
c3l(,5DtH  
template < typename Ret, typename V1 > 25`W"x_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GFPrK9T  
  { q['D?)sy  
typedef Ret result_type; {9Qc\Ij  
} ; ~cp=B>*(  
对于双参数函数的版本: Ww8U{f  
T'7>4MT(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jEQ_#KKYJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wxK71OH  
  { )vOBF5  
typedef Ret result_type; %fS1g Sf h  
} ; <Ez@cZ"  
等等。。。 0$`pYW]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ] +%`WCr9  
z6M5 '$\y  
template < typename Func > ^,=}'H]  
struct func_return vA:ZR=)F  
  { 9A4n8,&sm  
template < typename T > v `/nX->  
  struct result_1 cu?6\@cD  
  {  Xp<O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /cdLMm:  
} ; ~u1~%  
9+m>|"F0  
template < typename T1, typename T2 > |7,$.MK-@  
  struct result_2 uZ_?x~V/  
  { H74'I}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <?KgzIq2  
} ; ~DxuLk6 s  
} ; sx+k V A  
'=+N )O  
:,p3&2 I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3v3cK1K@oE  
7^rT-f07  
template < typename Func, typename aPicker > @eBo7#Zr  
class binder_1 L T`T~|pz  
  { 9HN&M*}  
Func fn; :tFc Pc'  
aPicker pk; yO8@.-jb  
public : J| &aqY  
-,/6 Wn'j  
template < typename T > # {k$Fk  
  struct result_1 Gl{'a1  
  { o92BGqA>&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }T}c%p  
} ; emJZ+:%  
"dndhoMq  
template < typename T1, typename T2 > !X"nN9k  
  struct result_2 aDz% %%:r  
  { ]5*H/8Ke7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -ys/I,}<  
} ; dMjQV&  
t4;gY298  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ={o4lFe3v(  
{c?{M.R  
template < typename T > _]'kw [  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V3*@n*"N;  
  { LQ Ux}  
  return fn(pk(t)); *j,noHUT~>  
} N!?~Dgw  
template < typename T1, typename T2 > &~.|9P/45  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E 8W*^^z(  
  { SLkgIb~'X  
  return fn(pk(t1, t2)); M^l%*QF[,q  
} ueW/i  
} ; e]!`94f  
s]=XAm"4  
ixM#|Yq  
一目了然不是么? gP8}d*W%b  
最后实现bind h^IizrqU  
Qt'3v"S>)  
Tp~Qg{%Og  
template < typename Func, typename aPicker > Xeis_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [=. iJ5,{2  
  { 1GR|$E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &?@U_emLi  
} fRk'\jzT  
%T<c8w}dP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~9!@BL\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9@M;\ @&g  
eUa:@cA  
十一. phoenix ri3*~?k00  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^Bw"+6d  
)<'2 vpz  
for_each(v.begin(), v.end(), 0V"(}!=2a  
( IwbV+mWQ  
do_ 7PfNPz<4+  
[ a&mL Dh/  
  cout << _1 <<   " , " 5A %TpJ  
] `tHF}  
.while_( -- _1), I )% bOK]  
cout << var( " \n " ) [ot+EA  
) -ImO y|  
);  W>x.*K  
S[8n GH#m  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {}Afah  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ed/ "O gA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =y?Aeqq\fl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p*zTuB~e<  
-DZ5nx  
j~Ci*'*L  
template < typename Cond, typename Actor > DvI^3iG8  
class do_while <Z1m9O "sy  
  { y(C',Xn  
Cond cd; 44^jE{,9  
Actor act; ] :](xW%  
public : qw|B-lT{:  
template < typename T > n%vmo f  
  struct result_1 |U~\;m@  
  { &u2m6 r>W  
  typedef int result_type; r5lPO*?Df  
} ; Fkqw #s(T  
Aba%QQQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z+_d*\  
[w  FK!?  
template < typename T > !a%_A^t7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JsX}PVuL  
  { (c3O> *M  
  do ,k:>Z&:  
    { D#>d+X$  
  act(t); &xC5Mecb*  
  } >n&+<06  
  while (cd(t)); nob}}w]~C  
  return   0 ; ob)c0Pz  
} eY:jVYG(  
} ; &]KA%Db2  
~^3U@( :  
3P'Wk|j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zb!RfQ,  
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。 \%W"KLP  
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。 0o@eE3^  
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。 %NhZTmWm  
下面就是产生这个functor的类: 0)vX  
6D4u?P,  
`Z@qWB<  
template < typename Actor > w/ID y Q  
class do_while_actor ; jJ%<  
  { '_n$xfH  
Actor act; ,F|49i.K  
public : %:-2P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g`=Z%{z%  
M"OCwBT U  
template < typename Cond > %wq;<'W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `4|:8@,3{  
} ; ^ -lWv  
.k5&C/jv  
S]c&T`jx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `y&2Bf  
最后,是那个do_ T' )l  
s%zdP  
\-Q6z 8  
class do_while_invoker NF*Z<$'%  
  { .Ax]SNZ+:A  
public : <q4 <3A  
template < typename Actor > m8* )@e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N<HJ}geC "  
  { QyEoWKu;  
  return do_while_actor < Actor > (act); pc](  
} +39p5O!  
} do_; $)j f  
cD<5~`l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~5~Cpu2v7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =%crSuP  
最后来说说怎么处理break和continue #t&L}=G{%  
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。 @w;&:J9m  
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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