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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X gtn}7N.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &!HG.7AY  
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, 6q `Un}  
h,b_8g{!  
aOsc_5XDR;  
%e|UA-(  
  class filler {]N7kY.W  
  { N$.ls48a4-  
public : ((^v sKT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `A o"fRv#  
} ; +$/NTUOP  
#yEkd2Vy{  
cFuQ>xR1  
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: ?MFXZ/3(ba  
Q7/Jyx|  
;<xPzf  
7_rDNK@e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  u bZ`Y$  
.SOCWznb  
|W&K@g$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EZ hk(LE  
z=8l@&hYLq  
n,_9Eh#WD  
!<b+7 A  
二. 战前分析 O-P`HKr  
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。 ![MtJo5  
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 <dz_7hR"  
tq=M 9c  
WE-+WC!!:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w]N;HlU  
  /* --------------------------------------------- */ 1W}k>t8?h'  
vector < int *> vp( 10 ); k ,r*xt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s t#^pWL  
/* --------------------------------------------- */ r|/9'{!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q trU_c2k  
/* --------------------------------------------- */ XjxI@VXzUV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zgn`@y2  
  /* --------------------------------------------- */ (IA:4E}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k RSY;V  
/* --------------------------------------------- */ BV\~Dm]"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :X7O4?ww  
2|`Mb~E;  
s= z$;1C  
u~mpZ"9$ 3  
看了之后,我们可以思考一些问题: %O7?:#_  
1._1, _2是什么? ?}u][akM  
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。 [d>2F  
2._1 = 1是在做什么? H$ :BJ$x@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (dV7N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *)HVK&'  
T/J1 b-  
oDG BC  
三. 动工 F:.8O ,%u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !9j6l 0  
*0r!eD   
HPo><u  
/^WawH6)6  
template < typename T > |>>^Mol  
class assignment ww'B!Ml>F  
  { ^nQJo"g\  
T value; d/YQ6oKU  
public : h_g "F@  
assignment( const T & v) : value(v) {} z@jKzyq  
template < typename T2 > m}6>F0Kv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :cP u  
} ; 6QPT  
B>cx[.#!  
x@> ~&eP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8%MF <   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N;=J)b|9  
IQmlmu  
8. %g&% S  
u(ETc* D]  
  class holder `1FNs?j  
  { {%\;'&@z\  
public : NxFCVqGb  
template < typename T > qa6HwlC1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !yKrA|w1  
  { QP@@h4J^  
  return assignment < T > (t); Ku3NE-)  
} 7CX5pRNL  
} ; a@?ebCE  
|UcF%VNnz1  
7a.iT-*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Vu<mOuh  
OSC_-[b-  
  static holder _1; ye| 2gH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =Prz|   
C"k]U[%{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &G3$q,`H  
而不用手动写一个函数对象。 }UG<_ bE|  
(YYwn@NGj  
W)Yo-%  
V<KjKa+sG  
四. 问题分析 Xxm7s S  
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。 V:AA{<  
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。 ^[ 2siG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]Rmu +N|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :/}=s5aQl/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =knBwjeD  
D2\EpL/  
五. 问题1:一致性 H Ds8M  
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?| Yg1HvSw\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z/;8eb*B7  
QxBH{TG  
struct holder ya;(D 8x)  
  { Jf@Xz7{z  
  // q+lCA#Sx  
  template < typename T > =Q!V6+}nY^  
T &   operator ()( const T & r) const Jp~[Dm  
  { j?! /#'  
  return (T & )r; dmMrZ1u2  
} gLbTZM4i  
} ; )_Iu7b  
; y>}LGG  
这样的话assignment也必须相应改动: $^#q0Yx  
,awkL :  
template < typename Left, typename Right > L1q]  
class assignment eHyIFoaC/  
  { "YV vmCp  
Left l; Hqu?="f=  
Right r; 7TZ,bD_  
public : Uz `OAb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +# @2,  
template < typename T2 > 48 mTL+*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZYz8ul$E  
} ; ;#7:}>}rO  
id/y_ekfP  
同时,holder的operator=也需要改动: O*Z -3 l  
*uF Iw}C/  
template < typename T > 01+TVWKX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C3C&hq\%  
  { `O?j -zR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W{kTM4  
} [Lf8*U"  
4&B|rf  
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。 y*I,i*iv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 : p7PiqQ  
mxCqN1:#  
return l(rhs) = r; ' KNg;  
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。 4}<[4]f?|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p.vxrk`c  
Q+E)_5_sA  
template < typename Tp > ~A*$+c(  
class constant_t Z&GjG6t  
  { hOm0ND?;1  
  const Tp t; ZVCa0Km  
public : D#X&gE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (i]0IYMXy*  
template < typename T > z+Ej`$E{lD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {=P}c:i W  
  { iDlg>UYd  
  return t; q9(hn_X@/  
} 1_)Y{3L  
} ; |eej}G(,m}  
j<A; i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +?0r%R%\  
下面就可以修改holder的operator=了 m$$sNPnT  
%D+NrL(  
template < typename T > XC,by&nY<y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %lGg}9k'  
  { TnPx.mwK\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4'L.I%#tZ  
} <!~NG3KW[>  
&3YXDNm  
同时也要修改assignment的operator() rmhL|! Y  
ZV~9{E8  
template < typename T2 > d-#yN:}0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &t74T"(d  
现在代码看起来就很一致了。 N<aMUVm  
FC8#XZp  
六. 问题2:链式操作 6W N(Tw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zUJPINDb  
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。 ~*RBMHs  
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。 l>@){zxL  
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。 j.29nJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;QQ/bM&I  
sW@_q8lG  
template < typename T > xGK"`\V  
struct result_1 >]?!9@#IH  
  { ~4ysg[`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sq}uq![?M  
} ; ]hY4 MS  
/#e-x|L  
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: bbFzmS1  
j`k :)  
template < typename T > PkDh[i9Z|  
struct   ref |`@7G`x  
  { \l/<[ZZ  
typedef T & reference; +Pb@@C&  
} ; l gTw>r   
template < typename T > Y r 1k\q  
struct   ref < T &> ?4lEHef  
  { WI\h@qSB  
typedef T & reference; Hr=?_Un"  
} ; x7c#kU2A&Z  
IlMst16q5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ny 7vId  
uS{WeL6%  
template < typename T > c4FU@^Vv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4 _Idf  
  { 6Zq7O\  
  return l(t) = r(t); | <- t  
} ~|=G3( I[  
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。 w)%/Me3o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F ss@/-  
5`1p ?  
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 vA0f4W 8+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Rc`zt7hbJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z6bIv }  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  H r;\}  
最后的布局是: ~{npG  
                Add $R/@%U)-o  
              /   \ WD?COUEox  
            Divide   5 &^])iG,Ew  
            /   \ p`oHF  5  
          _1     3 &uG@I=}TIY  
似乎一切都解决了?不。 %CG=mTP  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *&rV}vVP^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Mt(;7q@1c  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 87:V-*8  
3>buZ6vh  
template < typename Right > Ct9*T`Gl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j79$/ Ol  
Right & rt) const C: a</Sl  
  { t3;QF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hp-vBoEk  
} hrTl:\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 to;cF6X  
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。 d8/KTl  
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。 (KdP^.7  
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。 Z}$1~uyw  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +cx(Q(HD\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2)jf~!o)Z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: MHAWnH8  
(Ei} :6,}  
template < class Action > MD=!a5'  
class picker : public Action cW\Y1=Gv|  
  { hquN+eIDH  
public : M0"}>`1lJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SI/p8 ^  
  // all the operator overloaded 6YYDp&nqEj  
} ; aUEnQ%YU"  
NC{8[*Kx5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 zZ{(7K fz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0*8uo W t&  
_ }:#T8h  
template < typename Right > e^Glgaf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Zi ;7.PqL  
  { VyxX5Lrj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A=pyaU`aE  
} TvwkeOS#}7  
qM:*!Aq 0g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;&]oV`Ib  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 z%Ivc*x5  
UViWejA/*u  
template < typename T >   struct picker_maker )VFS&|#\  
  { u_X(c'aE;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; td\'BV  
} ; gl!F)RdH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hwd{^  
  { x_.}C%  
typedef picker < T > result; T6Ks]6m_  
} ; CeW}z kcT  
l08JL  
下面总的结构就有了: BMovl4*5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nO .:f  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K.::P84m;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Tlz~o[`&  
至此链式操作完美实现。 r>x>aJ  
38gEto#q  
nSeb?|$D6  
七. 问题3 tz`T#9  
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。 F`JW&r\  
qJT|om L Y  
template < typename T1, typename T2 > G;v3kGn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #EX NSr  
  { yU< "tgE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v!%VH?cA8  
} #kPsg9Y  
@w@ `-1  
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: @1iH4RE*  
\6K1Z!*;  
template < typename T1, typename T2 > @RFJe$%  
struct result_2 u13v@<HGc  
  { 5WU ? Km  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7G5VwO  
} ; 8Xk,Nbcqt  
qBXIR }  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yc3i> w`  
这个差事就留给了holder自己。 8VR! Y0`e  
    hR%2[lBn!]  
3[}w#n1  
template < int Order > V.Qy4u7m  
class holder; Xo~kB)|,  
template <> b?%Pa\,!  
class holder < 1 > /^9yncG;>  
  { P'D'+qS  
public : %~^:[@xa*  
template < typename T > :`20i*  
  struct result_1 BF+i82$zo  
  { 8c0ugM  
  typedef T & result; Sx}61?  
} ; 6T ,'Oz  
template < typename T1, typename T2 > #x[3@zP.  
  struct result_2 '?dT<w=Y&  
  { (=/}i'  
  typedef T1 & result; RoeLf Ow  
} ; lko k2  
template < typename T > $7'KcG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TwLQ;Q  
  { U# 7K^(E9  
  return (T & )r; XD$;K$_7  
} ^A' Bghy  
template < typename T1, typename T2 > ;J&9 l >  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <A@qN95m  
  { .YxcXe3#  
  return (T1 & )r1;  a5@XD_b  
} U((mOm6  
} ; I2^ Eo5'  
*ci%c^}V  
template <> dtd}P~  
class holder < 2 > fi;00>y  
  { Tg\wBhJr|  
public : %:/?eZ  
template < typename T > `sPH7^R  
  struct result_1 ewORb  
  { 4+'d">+|  
  typedef T & result; u:GDM   
} ; 6R+EG{`  
template < typename T1, typename T2 > /w2jlu}yt  
  struct result_2 2<33BBlWA  
  { {}1KI+s9\  
  typedef T2 & result; qjI.Sr70  
} ; {axMS yp;  
template < typename T > G+zIh}9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FCA]zR1  
  { gL}x| Q2`  
  return (T & )r; }Z3+z@L  
} *#g[ jl4  
template < typename T1, typename T2 > Ft^+P*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pIP ^/H  
  { N@G~+GCxL  
  return (T2 & )r2; (7J (.EG2e  
} ypV>*  
} ; '7(oCab"_  
*nc9 u"  
$KMxq=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 2(iv+<t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4NxI:d$&*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a<d$P*I(cH  
u[~= a 5:4  
return l(i, j) = r(i, j); jpRC6b?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6qH^&O][  
d gRTV<vM  
  return ( int & )i; o=ULo &9  
  return ( int & )j; cNvh2JI  
最后执行i = j; %y_AT2A  
可见,参数被正确的选择了。 "pW@[2Dkx/  
TSHH=`cx  
!p$k<?WXc  
F|&=\Q  
(X(c.Jj  
八. 中期总结 <Z^qBM  
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: ztHEXM.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [>wvVv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :Yy8Ie#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (043G[H'.  
F,>-+~L=  
tDwj~{a~  
A.@Af+  
rJqRzF{|P6  
8jz[;.jP",  
九. 简化 F}dq~QCzw  
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。 $mZpX:7/u8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CY i{WV(:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: bf&k:.v'8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Cv;\cI"&  
  +-*/&|^等 ga+Z6|t  
2. 返回引用。 w\2yippI  
  =,各种复合赋值等 qk=0ovUzg  
3. 返回固定类型。 k>mqKzT0$+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CKgbb4;<m[  
4. 原样返回。 3&ES?MyB#  
  operator, *&sXC@^@^  
5. 返回解引用的类型。 gg}^@h&?  
  operator*(单目) Z5%TpAu[  
6. 返回地址。 r(uf yC&  
  operator&(单目) e lzKtVw  
7. 下表访问返回类型。 aB+B1YdY"  
  operator[] Z4aK   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;?'=*+'>  
  operator<<和operator>> oYNp0Hc  
$dgez#TPL  
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'svn1H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2*1FW v  
D|rcSa.M  
template < typename Left > <"rckPv_H  
struct value_return Pu7cL  
  { At=l>  
template < typename T > 2W]y9)<c  
  struct result_1 qtLXdSc  
  { jYi{[* *  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5xF R7%_&  
} ; 'YUx&F cM  
sM8AORd  
template < typename T1, typename T2 > vhaUV#V"  
  struct result_2 #ZS8}X*S  
  { TSCc=c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u{"@ 4  
} ; r GxX]  
} ; RS`~i8e'  
BL Q&VI4  
mbm|~UwD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  ;%tu;  
:\+\/HTbh  
下面我们来剥离functor中的operator() ezR!ngt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z`Cq,Sz/  
"-;l{tL  
return l(t) op r(t) EFKOElG(k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zu-1|X X  
return op l(t) WJN}d-S=^  
return op l(t1, t2) h]z>H~.<*  
return l(t) op baVSQtda  
return l(t1, t2) op J)xc mK  
return l(t)[r(t)] U& < Nhh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 61^5QHur  
"TgE@bC  
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: |+0XO?,sZ  
单目: return f(l(t), r(t)); F&I ;E i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V*U*_Y  
双目: return f(l(t)); :*wjC.Z  
return f(l(t1, t2)); u/2!v(  
下面就是f的实现,以operator/为例 s*0PJ\E2  
}|7y.*  
struct meta_divide &QL!Y{=Y6  
  { cjel6 nj  
template < typename T1, typename T2 > / NlT[@T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aj:B+}1  
  { &@MiR8  
  return t1 / t2; c#6g[TE@  
} *1 [v08?!  
} ; `/z6 Q"  
s s*% 3<  
这个工作可以让宏来做: l[EjtN  
 MXj7Z3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rHWlv\+N n  
template < typename T1, typename T2 > \ pwvcH3l/r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D/&^Y'|T  
以后可以直接用 iS"(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 01nbR+e  
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 "7k 82dw  
(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。。。) ~e!b81  
02~+$R]L  
ZAG ia q  
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 YIQm;E EG  
8,,$C7"EP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9O+><x[i  
class unary_op : public Rettype 7.o:(P1??g  
  { }(r%'(.6  
    Left l; DP D%8a)?  
public : 07_ym\N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6DFF:wrm&  
.kO;9z\B  
template < typename T > ~Zc=FP:1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #iOoi9(  
      { s2{d<0x?v  
      return FuncType::execute(l(t)); Z/wK UK;  
    } D{{ ME8  
%`P6a38j  
    template < typename T1, typename T2 > R`F54?th  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m"<Sb,"x!  
      { ORV~F0d<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SJtQK-%wK>  
    } Qv%"iSe~J  
} ; y0d a8sd)  
E2s lpo  
]mN'Qoc  
同样还可以申明一个binary_op 5;5DEMe  
]i-peBxw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `;ofQz4  
class binary_op : public Rettype p. eq N  
  { Y?(kE` R  
    Left l; cGhnI&  
Right r; ,{HxX0  
public : :[1^IH(sb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )5}=^aqd  
Nd.+Rs  
template < typename T > gJ_{V;R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Cjc~{B>7X  
      { 2Qqk?;^ 1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H+`s#'(i_P  
    } 3TRzDE(J  
zqDIwfW  
    template < typename T1, typename T2 > gNdEPaaFI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2FxrMCC  
      { Gk9Y{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JM-spi o  
    } cY|?iEVs)  
} ; pcd*K)  
y mdZ#I-  
$r`^8/Mq3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 JC~L!)f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j9@7\N<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0,a;N%K-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +!'\}"q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! OSk+l  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 [i 18$q5D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 prvvr;Ib  
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) phu`/1;p  
下面是修改过的unary_op @_Ko<fKSX  
_;G. QwHr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,9I %t%sb  
class unary_op uXX3IE[  
  { o5 UM)g  
Left l; +>#SB"'  
  v=A ]#O%  
public : '~HCYE:5  
tiZ5 :^$b4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^t&S?_DSZ  
Q k e8BRBn  
template < typename T > }pJ6CW  
  struct result_1 mXd,{b'  
  { PuvC MD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y40`~  
} ; &@tD/Jw3  
:a M ZJm  
template < typename T1, typename T2 > *f%uc  
  struct result_2 si:p98[w  
  { UEZnd8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p5|.E  
} ; +FD"8 ^YC  
:Ve>tZeW  
template < typename T1, typename T2 > R?)M#^"W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4K_rL{s0U  
  { 'Vwsbm tY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Zj@k3y  
} C&\MDOjx  
d"K~+<V}  
template < typename T > Zd~'%(q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s}8(__|  
  { /5qeNjI+2  
  return OpClass::execute(lt(t)); !~+"TI}_%w  
} 'R&Y pR  
X]^FHYjhS  
} ; BI\ )vr$  
C` s  
; B4x>  
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 ldd|"[Ds  
好啦,现在才真正完美了。 ]ZV.@% +  
现在在picker里面就可以这么添加了: v6Vieo=  
J!O{.v  
template < typename Right > ]ow$VF{y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S$ u`)BG):  
  { Wpgp YcPS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f{ ;L"*L  
} h^yLmRL  
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。 ;VhilWaF-  
en6Kdqe  
5Lmhip  
pKeK6K\8  
 -&N^S?  
十. bind <gvuCydsh  
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。 #&fi[|%X$  
先来分析一下一段例子 b.h:~ATgN  
Gjhpi5?%8  
'R'P^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,"MR A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |;~kHc$W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <SK%W=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5 )tDgm  
我们来写个简单的。 ZDMv8BP7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ri[ v(Zf  
对于函数对象类的版本: 'o D31\@I  
up(6/-/.7  
template < typename Func > 7Cx*Ts$  
struct functor_trait DGR[2C)@N  
  { >K|<hzZ  
typedef typename Func::result_type result_type; :Ma=P\J W  
} ; ORVFp]gG  
对于无参数函数的版本: c[p>*FnP  
=t[hsl  
template < typename Ret > nK95v}p}Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R,+Pcn$ws  
  { N*J!<vY"  
typedef Ret result_type; ]]sy+$@~  
} ; )4nf={iM  
对于单参数函数的版本: r#8t @W  
1 u[a713O  
template < typename Ret, typename V1 > 1L~y!il  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U*P&O+(1'  
  { (d9G`  
typedef Ret result_type; 54X=58Q  
} ; *$%ch=  
对于双参数函数的版本: ld*W\  
{RG4m{#9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v'0WE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9'$\GN{0  
  { 0m3:!#\  
typedef Ret result_type; kn$2_I9  
} ; .|$:%"O&X  
等等。。。 Fe r&X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =1kE2u  
Hnq$d6F  
template < typename Func > XZh1/b^DMN  
struct func_return w^{qut.  
  { h>w(Th\H  
template < typename T > )JNUfauyT  
  struct result_1 x9DG87P~+  
  { rI'kGqU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^bD)Tg5K  
} ; *Z9Rl>  
DGc5Lol~  
template < typename T1, typename T2 > hSl6 X3W  
  struct result_2 O V"5:){  
  { `;`fA|F^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !6` pq  
} ; n]%T>\gw  
} ; 5`_UIYcI  
'' Pu  
U4$}8~o4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jw+k=>  
i1c z+}  
template < typename Func, typename aPicker > Quq X4  
class binder_1 i% FpPni  
  { =pT}]  
Func fn; `@_j Do  
aPicker pk; %qycxEVP  
public : i?HN  
{wp~  
template < typename T > +hIC N,8!  
  struct result_1 eNHSfq  
  { !#NGGIp;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S9 p*rk ~  
} ; ' ?4 \  
dmB _`R  
template < typename T1, typename T2 > KUV(vAY,  
  struct result_2 pW7#&@AR  
  { TPBL|^3K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r_"=DLx6  
} ; bMA\_?  
=q\Ghqj1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r(ZMZ^  
cv=H6j]h |  
template < typename T > kd=|Iip;(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7hzd.  
  { ku3(cb!2  
  return fn(pk(t)); Md*~hb8J  
} /bSAVSKR  
template < typename T1, typename T2 > iB XS   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (r9W[  
  { "<N2TDF5  
  return fn(pk(t1, t2)); LykB2]T  
} r\j*?m ]  
} ; w/oXFs&FK  
s7Z+--I)L  
_{C =d3  
一目了然不是么? Pb] EpyAW  
最后实现bind {qJ(55  
x:? EL)(  
pba`FC4R  
template < typename Func, typename aPicker > J$D/-*/@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _O$7*k  
  { Puq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )azK&f@tR|  
} W<c95QD.  
|?gO@?KDZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N<N uBtkA  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9F "^MzZ  
xTGdh  
十一. phoenix PK&\pkX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4(D1/8  
"*T4%3dA  
for_each(v.begin(), v.end(), C}=9m A  
( ">M:6\B  
do_ &&>Tfzh  
[ -)%g MD~z1  
  cout << _1 <<   " , " 0s72BcP  
] WNK)IC~c  
.while_( -- _1), th^&wp  
cout << var( " \n " ) e ia>Y$  
) bjr()NM1  
); 4(%LG)a4S  
~7$jW[i  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4> NmJrh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \sEH)$R'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >mW*K _~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e6i m_ Tk  
s= bP@[Gj  
:\"V5  
template < typename Cond, typename Actor > ,Zva^5  
class do_while O$(#gB'B  
  { QB<~+d W  
Cond cd; M\D25=(  
Actor act; 8D&yFal  
public : SH5a&OVZhn  
template < typename T > 1~ZFkcV_C  
  struct result_1 DEQ7u`6  
  { *%n(t+'q  
  typedef int result_type; /4YxB,  
} ; H{,qw%.|KA  
^US ol/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >*h3u7t  
'&!:5R59  
template < typename T > c2Yrg@) [  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $)Ty@@7C  
  { yfZYGhPN(  
  do $2>"2*,04  
    { fo_*Uva_  
  act(t); h#}'9oA  
  } ') K'Ea  
  while (cd(t)); 2rWPqG4e  
  return   0 ; D$fWeG{f  
} #By~gcN  
} ; :zQNnq:|  
dfMi]rs!<  
VJSkQ\KD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <T`&NA@%~$  
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。 ftaa~h*  
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。 )?<V-,D  
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。 FyWrb+_0v  
下面就是产生这个functor的类: 9P&{Xhs7  
&l~9FE *  
EQVa8xt/C  
template < typename Actor > 7_~_$I~g*  
class do_while_actor  x-s\0l  
  { 'Gqo{wl  
Actor act; 4Cp)!Bq?/  
public : 34I;DUdcE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g v7@4G  
u+m9DNPF  
template < typename Cond > }t0JI3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Gx;-1  
} ; [mFgo il  
Ge ?Q)N  
+ctJV>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w ,-4A o2x  
最后,是那个do_ Sr>5V  
U"535<mR  
]92=PA>75  
class do_while_invoker m1DrT>oN'  
  { i?D)XXB85  
public : |w.h97fj  
template < typename Actor > l}~9xa}:D|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 42=/$V  
  { oC}2 Z{  
  return do_while_actor < Actor > (act); L}VQc9"gc  
} ^+O97<#6C  
} do_; B=HE i\55K  
%+oV-o\ #A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =}%Q}aPp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y]}N [l  
最后来说说怎么处理break和continue kC iOcl*$  
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。 Kidbc Z  
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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