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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c9H6\&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x^[0UA]S9  
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, vbd ;Je"  
sDgo G  
#bGYHN  
uHf1b?W  
  class filler ;X;x.pi   
  { l8M}82_  
public : :k_)Bh?+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d/TFx  
} ; b[&ri:AC  
Vx[Q=raS  
A Ef@o+A  
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: ZrP 8/>  
=dKk #*  
GdScYAC   
^|U5@u_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !f!YMpN  
OI/]Y7D[Oq  
#EKnjh=Uq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k|]l2zlT  
fk2Uxg=[  
DKlHXEt>  
|tY6+T}  
二. 战前分析 tg%<@U`7=  
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。 <VN< ~sz  
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 H- WNu+  
.Xxxz Wyk  
[m x}n+~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1-4[w *u>  
  /* --------------------------------------------- */ `x L@%  
vector < int *> vp( 10 ); CpgaQG^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L^s?EqLXS  
/* --------------------------------------------- */ guy!/zQ>A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Br$/hn=  
/* --------------------------------------------- */ )5<dmK@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |CS&H2!s  
  /* --------------------------------------------- */ H 0Sm4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D* HK[_5  
/* --------------------------------------------- */ -%VFC^'5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {qry2ZT5  
N7s9"i  
!P6y_Frpe  
<dk9n}y<,  
看了之后,我们可以思考一些问题: M 8mNeh  
1._1, _2是什么? Uzn  
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。 FQJFq6l  
2._1 = 1是在做什么? w6B`_Z'f  
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。 pAEJ=Te  
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。 QX-M'ur99  
4 >D5t)254  
5kv]k?   
三. 动工 r7)iNTQ1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G_5NS<JE"S  
NXE1v~9V  
?N%5c%oF  
P6tJo{l8w  
template < typename T >  Z\$!:  
class assignment Lr>4~1:`  
  { 1[dQVJqMp(  
T value; wi:d!,P`e  
public : ;Y &2G'  
assignment( const T & v) : value(v) {} AqrK==0N  
template < typename T2 > -g vS 3`lX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7aN oqS+  
} ; Y9(BxDP_+Y  
lzZ=!dG  
'V Y\ut  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qc:Sf46O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [  **F  
~U4;YlQP  
@] {:juD~  
SYK?5_804  
  class holder z;i4F.p  
  { "}UYsXg  
public : `JG7Pl/ih  
template < typename T > ;W#/;C _h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Jc9^Hyqu&  
  { 3nkO+ qQ  
  return assignment < T > (t); n!XSB7d~X  
} qv+}|+aL:  
} ; QnDLSMx)  
l' Z `%}R  
DWJkN4}o  
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: kC6s_k  
|a[ :L  
  static holder _1; L`Q9-#Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /B9jmvj`  
z0&I>PG^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }\\6"90g*  
而不用手动写一个函数对象。 vR\[IV?  
gIXc-=Ut  
z15QFVm  
m4@w M?  
四. 问题分析 ! J@pox-t  
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。 1]XIF?_D m  
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。 TMQu'<?V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U^X8{,8O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ud.Bzg:/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _`Sz}Yk  
7dU7cc  
五. 问题1:一致性 @AdJu-u  
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?| y7s.6i}7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IyA8+N y  
0#KB.2AP  
struct holder P1l@K2r  
  { l+V5dZ8W  
  // gBG.3\[  
  template < typename T > [f'DxZF-  
T &   operator ()( const T & r) const KGX?\#-  
  { $ /(H%f&  
  return (T & )r; .el_pg  
} Pjff%r^  
} ; 0IM#T=V  
Fw5r\J87c  
这样的话assignment也必须相应改动: 2={ g'k(  
G1'w50Yu  
template < typename Left, typename Right > ARu^hz=  
class assignment SVo`p;2r  
  { ~qT+sc!t  
Left l; ~1h-LbFI2  
Right r; t(MlZ>H  
public : _n{6/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K~WwV8c9;  
template < typename T2 > 2h6F j&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o&~z8/?LA  
} ; /bylA`IMW  
3-8Vw$u  
同时,holder的operator=也需要改动: <s#}`R.#2  
%GS)9{T&  
template < typename T > {_/6,22j(V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +o/;bm*U<K  
  { sEvJ!$Tt?I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5J&n<M0G1  
} T "G!H  
N]yk<55  
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。 O!]w J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Krq^|DY  
j`'=K_+nU  
return l(rhs) = r; nw5#/5xw  
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。 a4: PufS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a<gzI  
}}(~'  
template < typename Tp > |$b4 {  
class constant_t #G{T(0<F  
  { V`WfJ>{;Z  
  const Tp t; cdIy[ 1  
public : `g :<$3}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TPEZ"%=Hg  
template < typename T > 9 [I ro  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |k+&we uY  
  { cW GU?cv}  
  return t; [bOy, ^@4  
} Mc6Cte]3|  
} ; eNNgxQw>m  
4GHIRH C%[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m#;:%.Rm  
下面就可以修改holder的operator=了 Y]gt86  
&&<^wtznO  
template < typename T > }5]s+m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D@JHi'F  
  { gCm?nb)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =0]Mc$Ih  
} -=sxbs.aA  
 vo(?[[  
同时也要修改assignment的operator() 1VZ>*Tl  
.$OInh  
template < typename T2 > .N+xpxdG,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XWUT b\@  
现在代码看起来就很一致了。 ^LcI6 h  
=4%C?(\  
六. 问题2:链式操作 lb6s3b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0F~9t !  
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。 0,A?*CO  
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。 ) k2NF="o  
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。 1aDDl-8,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C1do]1VH  
}mGD`5[`  
template < typename T > =Fs LF  
struct result_1 $tKATL*  
  { Y'HF^jv]R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G_<[sMC8  
} ; 0l6djN  
GJuD :  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4>Y\2O?**  
v}Nx*%  
template < typename T > U+RPn?Q  
struct   ref xq)/QR  
  { ]VH@\ f  
typedef T & reference; Rp|&1nS  
} ; Ww@;9US 3  
template < typename T > Y_B 4s-  
struct   ref < T &> B<&_lG0sS  
  { :Ir:OD# o  
typedef T & reference; \xZBu"  
} ; //,'oh~W  
Cr%r<*s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Pb;`'<*U  
#dt2'V- ,  
template < typename T > 4~Pto f@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )l}wjKfgO  
  { *4:/<wI!  
  return l(t) = r(t); 4w6K|v<X  
} kZ}u  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5mNXWg7#]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UhTr<(@  
@/(7kh +  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 XXcf!~uO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }_22 wjm~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wIj2 IAD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hNo>)$v!s  
最后的布局是: Z+W&C@Uw  
                Add O*{H;7Pv  
              /   \ ncr-i!Jjk  
            Divide   5 #jx?uS  
            /   \ <'_GQM`G  
          _1     3 1@S6[&_  
似乎一切都解决了?不。 jGhg~-m  
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。 gVJ#LJ  
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。 U3K<@r  
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: kte.E%.PE  
ZC*d^n]x.  
template < typename Right > R<HZC;x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5yiiPK$qr  
Right & rt) const s)8M? |[`I  
  { Pq>[q?>?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yN<fmi};c  
} >m1V9A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ASa!yV=g  
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。 z\8yB`8b^  
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。 tB=D&L3  
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。 TK/'=8  
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。 EJ ~k Z3  
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? ,Z7Z!.TY!  
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: XJ~l5} y ]  
sLi//P?:t  
template < class Action > G=5t5[KC  
class picker : public Action ('6g)@=\U  
  { LA`V qJ  
public : akW3\(W}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nWF4[<t  
  // all the operator overloaded y*b.eO  
} ; H..ZvGu  
Qb't*2c%  
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。 RL Zf{Q>  
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: jJ"EGFa8  
<I%9O:R  
template < typename Right > e_c;D2' F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const km\ld&d]$  
  { 9N D+w6"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :6j :9lYL2  
} +'qX sfc  
W _,;eyo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _`Q It>R  
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。 l \^nC2  
r%,H*DOu  
template < typename T >   struct picker_maker C9F+e  
  { s9rtXBJP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /uE^H%9h  
} ; v^c<`i;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~x4B/zW?  
  { `<}V !Lo  
typedef picker < T > result; M=AvD(+ha  
} ; /Fo/_=FE2  
.K@x4 /1  
下面总的结构就有了: +:,`sdv6o  
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。 ^5 ^}MB%  
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。 J,1osG<6x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8_IOJ]:w  
至此链式操作完美实现。 G?ugMl}  
?ng14e  
|#&V:GZp  
七. 问题3 `B'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。 $,;S\JmWP  
.'S^&M/$  
template < typename T1, typename T2 > (H8C\%g:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pYfV~Q^3  
  { t[?a @S~6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -jVaS w t  
} ~y)bYG!G  
%K^gUd>,R  
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: fQQsb 5=i  
W{A #]r l  
template < typename T1, typename T2 > i-k >U}[%  
struct result_2 fK'.wX9  
  { ;vJ\]T ml  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p?V ?nCv1O  
} ; U=kx`j>  
?Q96,T-) c  
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?  dd<:#c9  
这个差事就留给了holder自己。 BIV<ti$.  
    lMC{SfdH  
;}/U+`=D?  
template < int Order > F!gNt<fZ  
class holder; j2 }  
template <> PFS;/   
class holder < 1 > 5{13 V*<  
  { .hX0c"f]b  
public : ^kn ^CI6  
template < typename T > GIm " )}W  
  struct result_1 U@6jOZ  
  { +Qh[sGDdY  
  typedef T & result; \ ]   
} ; V @D]bV@4  
template < typename T1, typename T2 > VEj$^bpp5s  
  struct result_2 M18qa,fK{  
  { jt{9e:2%  
  typedef T1 & result; bLgL0}=n  
} ; VL+N: wb>  
template < typename T > bMN@H\Ek  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B<|VeU  
  { mn]-rTr  
  return (T & )r; E *F*nd]K  
} 0K<x=-cCB  
template < typename T1, typename T2 > I-b_h5ZD6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q!6|lZB3  
  { .'|mY$U~]  
  return (T1 & )r1; XTJvV  
} EM=w?T  
} ; "8N"Udu  
wV\%R,bZj  
template <> kdp% !S%2  
class holder < 2 > bGv* -;*  
  { M`GP^Ta  
public : R7K!A %  
template < typename T > qmZ2d!)o  
  struct result_1 3VmI0gsm.>  
  { *5'.!g('  
  typedef T & result; NYBe"/}GS  
} ; h#i\iK&A  
template < typename T1, typename T2 > 3{"byfO#%  
  struct result_2 KP3n^ $~  
  { #G_F`&  
  typedef T2 & result; z3a-+NjDm  
} ; v*SAI]{#~  
template < typename T > Y\xUT>(J7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _\.{6""  
  { <I; 5wv  
  return (T & )r; %Rp8{.t7  
} 7^$)VBQ/  
template < typename T1, typename T2 > {`% hgR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fN-Gk(Ic  
  { ak;6z]f8[  
  return (T2 & )r2; V8hO8  
} yGTziv!  
} ; $Pxb1E  
jin db#)bz  
0GZq`a7[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  ~,"N[Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0VN7/=n|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GIT #<+"  
m@jge)O&D  
return l(i, j) = r(i, j); )%mg(O8uL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #)s!}X^  
RRADg^}l|"  
  return ( int & )i; 2Il8f  
  return ( int & )j; gZO&r#   
最后执行i = j; 0:"2MSf>  
可见,参数被正确的选择了。 ,2L$G&?  
;HNq>/{  
h7]EB!D\A  
5.vG^T0w  
0*8TS7.3  
八. 中期总结 ]kD"&&HV  
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: 7" 4z+w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P(,?#+]-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `!vUsM.d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VT\ "q1)p  
J0Z7 l  
-fy9<  
D3D}DaEYj  
vDFGd-S  
h|D0z_f  
九. 简化 }^xE|~p  
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。 +1rkq\{l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d%_OT0Ei  
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: 7B7&9<gc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3BG>Y(v  
  +-*/&|^等 u 8^{  
2. 返回引用。 !4(zp;WY^  
  =,各种复合赋值等 CrC =A=e  
3. 返回固定类型。 H,QTYXi "  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7f3O  
4. 原样返回。 @n -r-Q  
  operator, k^\pU\J  
5. 返回解引用的类型。 ?'s6Xmd  
  operator*(单目) HCWNo  
6. 返回地址。 b[I8iSkfi  
  operator&(单目) %}-?bHB1c  
7. 下表访问返回类型。 aNxAZMg  
  operator[] <\ `$Jx#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]bZ(HC?KZr  
  operator<<和operator>> v{aq`uH  
gNYqAUG5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 bD ^b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +Q$h ]^>~  
-=`#fDvBn  
template < typename Left > IQZ#-)[T"  
struct value_return \C,p WW  
  { c(#;_Ve2P  
template < typename T > Fqy\CMC  
  struct result_1 >J9oH=S6  
  { iOAbaPN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nKa$1RMO  
} ; i|`dWOVb  
Zf$Np50@(  
template < typename T1, typename T2 > +M' H0-[  
  struct result_2 8N&+7FK  
  { oVFnl A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w| `h[/,  
} ; AIMSX]m  
} ; ljTBvU  
I[)%,jd  
g0R~&AN!g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7f rTTSZ  
ls@i".[  
下面我们来剥离functor中的operator() Bn@(zHG+5&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A,sr[Pa@  
q9Y9w(  
return l(t) op r(t) ~ab:/!Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z}$TKO*u  
return op l(t) [sB 9gY(  
return op l(t1, t2) dXF^(y]l  
return l(t) op ~e6Brq  
return l(t1, t2) op o2<#s)GpY  
return l(t)[r(t)] wgCa58H76  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0lhVqy}:}o  
D$t k<{)oB  
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: :Nofp&  
单目: return f(l(t), r(t)); 9eH$XYy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _/i4MtM  
双目: return f(l(t)); ~\J}Kqg  
return f(l(t1, t2)); dCRyOid$  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~l)-wNqR4r  
4$P0:  
struct meta_divide "'D=,*  
  { /`mks1:pK  
template < typename T1, typename T2 > yu;P +G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P9T}S  
  { HDF |{  
  return t1 / t2; %}%Qc6.H  
} 'FDef#P<  
} ; @)fd}tV  
gP;&e:/3  
这个工作可以让宏来做: K*~0"F>"0  
2AMo:Jqv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RJd(~1  
template < typename T1, typename T2 > \ m6w].-D8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; abyo4i5T  
以后可以直接用 [Al&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !qWH`[:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 x^y'P<ypw  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2.l:O2<  
[5SD_dN  
5yP\I+Fm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <$IM8Y5p+w  
NA~Vg8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *2,VyY  
class unary_op : public Rettype >s<^M|S07  
  { Zcx`SC-0  
    Left l; 7t0e r'VC  
public : ,,q10iF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <nT +$  
KV0]m^@x  
template < typename T > %5"9</a&G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \D*KGd]M0  
      { ^f4s"T  
      return FuncType::execute(l(t)); P&*2pX:  
    } ]QlwR'&j/n  
paCV!tP  
    template < typename T1, typename T2 > 4\8+9b\9"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |}Nn!Sj>#;  
      { e?8FN. q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sN9&,&W1  
    } i#vYyVr[  
} ; %N>%!m  
jtW!"TOY  
CVL3VT1j0  
同样还可以申明一个binary_op .$+#1-  
Qp_isU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  KY$)#i  
class binary_op : public Rettype s %j_H  
  { M_/7D|xl/T  
    Left l; 7QiIiWqIWC  
Right r; 5B3G @KR  
public : MOQ*]fV:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @tNzQ8  
$P^q!H4D  
template < typename T > PNgY >=Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cPyE 6\lN  
      { a|t$l=|DD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sBvzAVBL  
    } Vc&! OE  
`ZYoA t]C~  
    template < typename T1, typename T2 > Lt?lv2k=L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vWz m @  
      { 4i)1'{e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qouhuH_WtJ  
    } N +Yxz;Mg  
} ; +" .X )avF  
zy/@ WFPE  
Y!-M_v/  
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 `2("gUCm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 89pEfl j2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,<(}|go   
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。 4gI/!,J(b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <wN}X#M  
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。。。 LG{,c.Qj*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N.,X<G.H  
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) AVlhNIr  
下面是修改过的unary_op Xix L  R  
n{n52][J]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  eI$oLl@  
class unary_op  HSjlD{R  
  { 'N (:@]4N  
Left l; Z]>O+  
  wN_Vfb  
public : n4;.W#\  
{f/~1G[M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \=VtHu92=  
JFcLv=U  
template < typename T > !#], hok8X  
  struct result_1 6 a(yp3  
  { kyR:[+je  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M'?,] an  
} ; l%k\JY-  
9vuyv*-}e  
template < typename T1, typename T2 > *'Sd/%8{  
  struct result_2 *v;2PP[^  
  { [\^ n=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =MQoC:l  
} ; q(  
B]nEkO'a:  
template < typename T1, typename T2 > K[I=6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6KXtcXQ  
  { MK%9:wZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \j@OZ   
} <T` 7%$/E  
J{.{f  
template < typename T > ;5]Lf$tZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F&!6jv  
  { {{$Nqn,pH  
  return OpClass::execute(lt(t)); -o ^7r@6  
} (!ux+K  
3+)J @(a  
} ; LA!?H]  
H[6:_**?o  
^h(ew1:  
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 R6` WN  
好啦,现在才真正完美了。 |U:k,YH  
现在在picker里面就可以这么添加了: g#"zQvON  
k$4y9{  
template < typename Right > `!ob GMTQ<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b)6D_Az7c  
  { \T4v|Pw\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %6|nb:Oa  
} ui< N[  
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。 -RE^tW*Yy  
M1k{t%M+S  
Gw}%{=D9  
/j #n  
xs{3pkTYD  
十. bind JB%',J  
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。 `LrHKb aP  
先来分析一下一段例子 Y4J3-wK5  
_zR+i]9   
Ow+GS{-q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GoJ.&aH $  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6LvW?z(J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,kyJAju>  
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。 +jAGGv^)  
我们来写个简单的。 :N:yLd} &  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EuEZ D +  
对于函数对象类的版本: OC_+("N  
ncZ+gzK|"  
template < typename Func > RFi S@.7  
struct functor_trait qz"}g/;?  
  { <ykU6=  
typedef typename Func::result_type result_type; 1jx:;j  
} ; _?-E7:Sw  
对于无参数函数的版本: `68@+|#  
ny]?I  
template < typename Ret > U&g@.,Y#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )cX*I gO  
  { 4n#M  
typedef Ret result_type; Z&G+bdA>,  
} ; Ryl:a\  
对于单参数函数的版本: y8d]9sX{  
]Oe2JfJwx  
template < typename Ret, typename V1 > WO7z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sZ3KT&  
  { E:,/!9n  
typedef Ret result_type; y;4OY  
} ; &9.Cl;I  
对于双参数函数的版本: zv|2:4H  
v3*_9e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,L|%"K]yM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eln)BW#  
  { ]l;o}+`G  
typedef Ret result_type; DRSr%d  
} ; ;d@#XIS&-(  
等等。。。 N,<uf@LQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZAW^/bo<  
FDv<\2+ c  
template < typename Func > O n8v//=&  
struct func_return +Te\H  
  { l94b^W}1)W  
template < typename T > v>6"j1Z  
  struct result_1 JL`-0P<M  
  { <KJ/<0l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R]JT&p|w.1  
} ; uY{|szC^2  
Z@yW bjE7Z  
template < typename T1, typename T2 > zZ:>do\2  
  struct result_2 'HO$C, 1]  
  { ww)<E`eGi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AKY1o.>z  
} ; ~b(i&DVK  
} ; 3(``#7  
QpF;:YX^3  
.14~J6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fPU`/6  
0!D4pvlt  
template < typename Func, typename aPicker > t;){D:]k  
class binder_1 u/UrAqw  
  { Z/G ev"p  
Func fn; |a8iZ9/D6  
aPicker pk; <'}YyU=  
public : .7O*pJ2(H  
&C:IX\  
template < typename T > Eu0akqZ  
  struct result_1 I.I`6(Cb  
  { (|F*vP'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [.K1i ZyTi  
} ; NxfOF  
8aZ=?_gvT  
template < typename T1, typename T2 > } F E>|1  
  struct result_2 3W V"U  
  { -6Z\qxKqZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;:iY)}  
} ; 1eA7>$w}[  
P=qa::A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /pm]BC  
qjc8fP2  
template < typename T > i|c'Lbre`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ht|z<XJ  
  { vp1941P  
  return fn(pk(t)); 'Jiw@t<o3`  
} 8<5]\X  
template < typename T1, typename T2 > 1f%1*L0>@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PYiU_  
  { ^9m\=5d  
  return fn(pk(t1, t2)); zofa-7'Bn  
} 0;hqIJcE:\  
} ; :1^LsLr5  
Uq[>_"}  
{SOr#{1z*  
一目了然不是么? H-WJp<_  
最后实现bind >~#yu&*D  
!NIhx109q  
f< ia(d  
template < typename Func, typename aPicker > j_/>A=OD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]"r&]qx7  
  { =MSr/O2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]99|KQ<s  
} 9"NF/)_  
2SD`OABf#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .>q8W  
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。 vhe>)h*B  
[I0:=yJ+  
十一. phoenix fA&k`L(y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: # Nk;4:[  
1=r#d-\tR  
for_each(v.begin(), v.end(), oNr-Q& C,  
( v;BV@E0}x  
do_ d.3E[AJa(  
[ \"qY"V  
  cout << _1 <<   " , " t!*?dr  
] cq5jPZ}  
.while_( -- _1), <x@}01 ~  
cout << var( " \n " ) -mAUo;O  
) NYyh|X:m  
); vmi+_]   
H]P. x!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: p s/A yjk  
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 3?[dE<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ht7l- AK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #G .ulX  
2!0c4a^z  
m/Oh\KlIl  
template < typename Cond, typename Actor > wE[]6\_x1  
class do_while C^3 <={  
  { }e!x5g   
Cond cd; ?QsQnQ  
Actor act; ,">]`|?  
public : QXL'^uO  
template < typename T > 1jCLO}  
  struct result_1 %+f>2U4I  
  { uPhK3nCGo  
  typedef int result_type; %kv0We fs  
} ; $g/SWq  
~Am,%"%\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .}^g!jm~h  
XJ;D=~  
template < typename T > 9G9fDG#F\I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4\y/'`xm)6  
  { K$>%e36Cc  
  do &atuK*W>  
    { H!?c\7adX  
  act(t); 0":ib0=  
  } ?$vCW|f  
  while (cd(t)); kv3E4,<9  
  return   0 ; \wo?47+=  
} `JOOnTenQ  
} ; n.T&}ZPz\v  
{ WIJC ',Y  
\!>3SKs(e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^X0P'l &D2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4NGA/ G  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 rQk<90Ar  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 OTy.VT|  
下面就是产生这个functor的类: cJN7bA {  
pv*,gSS  
w,w{/T+B  
template < typename Actor > :ZTc7 }  
class do_while_actor u\ #"L  
  { 0KYEb%44  
Actor act; F5?m6`g?  
public : M\sN@+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Rec6c&5_  
?kWC}k{  
template < typename Cond > =o Xsb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >*]Hq.&8  
} ; X*M#FT-  
hn^<;av=  
 `dFq:8v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \Z]UA&v_  
最后,是那个do_ TatpXN\  
2r!s*b\Ix  
s~>d:'k7|  
class do_while_invoker 2Or'c`|  
  { Y<mej][  
public : 9^,Lc1"M>  
template < typename Actor > 9;_sC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &=#[(vl  
  { cV 5CaaL  
  return do_while_actor < Actor > (act); /e7O$L)   
} ~KW,kyXBnD  
} do_; Av"R[)  
hCCiD9gz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t *1u[~=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yHs- h   
最后来说说怎么处理break和continue 8S%52W|  
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。 fJ/e(t  
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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