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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !Bhs8eGr3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M,DwBEF?  
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, V%FWZn^  
difAQ<`  
?T'a{ ~]R  
4Jw_gOY&D  
  class filler lfLLk?g3k  
  { ]%h|ox0  
public : [|L~" BB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *p^*>~i9)  
} ; 1@^*tffL:  
;n/04z  
;k,#o!>  
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: 9aY}+hgb#  
z'k@$@:0XD  
Sfffm$H  
xG,L*3c{o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9Pdol!  
nSbcq>3  
#]s&[O43  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p+xjYU4^C  
F{ sPQf'  
XWf1c ~J  
 dm{/  
二. 战前分析 p4wx&VLi  
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。 GFYHt!&[\  
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 -AM(-  
R9^R G-x  
q,.@<sW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $6*6%T5}  
  /* --------------------------------------------- */ G`FY[^:  
vector < int *> vp( 10 ); w72\'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?0'db  
/* --------------------------------------------- */ U3M;6j9`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o=I.i>c  
/* --------------------------------------------- */ hta y-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Bx ru7E"  
  /* --------------------------------------------- */ ECLQqjB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *T0!q#R  
/* --------------------------------------------- */ o@DlK`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KDJ-IXoU  
[D<"qT^*z6  
`(lD]o{,s  
ZRj&k9D^U  
看了之后,我们可以思考一些问题: W$Op/  
1._1, _2是什么? #0 eop>O  
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。 i'uSu8$'*  
2._1 = 1是在做什么? LAU\.d  
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。 05Y4=7,!  
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。 oO&R3zA1d  
ko`.nSZ-k  
TX$4x~:  
三. 动工 N:&EFfg3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,p9>/)l  
i6$q1*  
bTW# f$q:4  
+VRM:&  
template < typename T > P,={ C6*  
class assignment }MW+K&sIh  
  { &W$s-qf".  
T value; @agxu-Y  
public : p\ _&  
assignment( const T & v) : value(v) {} cX4I+Mf  
template < typename T2 > $`6Q\=*R/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YzeNr*  
} ; rqz`F\A;%  
9 1ndr@*|  
){$*<#&H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K%WG[p\Eu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ytyB:# J  
Y [%<s/  
pRGag~h|E  
5 =Op%  
  class holder IT:8k5(L5j  
  { G:i>MJbxT  
public : AY_GD ^  
template < typename T > 4{CeV7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HJt@m &H|  
  { 't3&,:Y  
  return assignment < T > (t); OZ6:u^OS]  
} G?<uw RV  
} ; 8M8Odz\3 q  
%abc -q  
*1g3,NMA  
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: T$*#q('1"}  
KuZZKh  
  static holder _1; O 4'/C]B 2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Wg\MaZ6Di  
&.[I}KH|B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  EHk$,bM  
而不用手动写一个函数对象。 3wN{k\n s  
9NeHN@D)  
k c /"  
o^v]d7I8b  
四. 问题分析 i$lp8Y2ih  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 PC3?eS}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 o'K= X E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pch8A0JAl)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /p$+oA+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 00/ RBs 5  
y 'Ah*h  
五. 问题1:一致性 jx14/E+^  
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?| PwU<RKAE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oaG;i51!  
*JF7 B  
struct holder PFjh]/=  
  { +h@ZnFp3  
  // 'Lh nl3  
  template < typename T > HutQx  
T &   operator ()( const T & r) const p# JPLCs  
  { N"s"^}M\  
  return (T & )r; @]etW>F_  
} S/dj])g  
} ; IO7cRg'-F  
ai"N;1/1O|  
这样的话assignment也必须相应改动: $kccM& B  
]z8Th5a?o  
template < typename Left, typename Right > :+f6:3  
class assignment 2TgS )  
  { %xA-j]%?ep  
Left l; 'LYN{  
Right r; <[vsGUbc  
public : !m8T< LtMl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mFt\xGa  
template < typename T2 > v%7Gh -P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IV~5Y{(l  
} ; kRV]`'u,  
W&HxMi  
同时,holder的operator=也需要改动: Vi#[k n'  
cZ3A~dTOR  
template < typename T > m -0}Pe9L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F`>qg2wO  
  { R)-~5"}~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SgkW-#  
} NR"C@3kD]o  
J;ycAF~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J^!wk9q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >:h&5@^ j$  
mR~S$6cc  
return l(rhs) = r; *0m|`- T  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Nz:p(X!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vhzz(UPUt  
G=l:v  
template < typename Tp > _&[-< cu  
class constant_t yq!peFu  
  { # )s +I2  
  const Tp t; PmQeO*f+  
public : ^4xl4nbx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^!$=(jh.  
template < typename T > OS1f}<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `|mV~F|  
  { `JyI`@,!  
  return t; ErFt5%FN.O  
} ?v`24p3PC  
} ; i=&]%T6Qk  
'<'5BeU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {REGoe=W%  
下面就可以修改holder的operator=了 /N,\st  
\+&)9 !K  
template < typename T > *?A!`JpJn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qRz /$|.  
  { c4zGQoeH:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >_$_fB  
} TaF;P GjVw  
Ucz=\dO1  
同时也要修改assignment的operator() !pHI`FeAV  
C=2DxdZG  
template < typename T2 > 6$l?D^{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jvpv1>KYV  
现在代码看起来就很一致了。 ca5;Z@t$S  
tKds|0,j|  
六. 问题2:链式操作 4YoQ*NQw-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ul3xeu  
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。 =5:S"WNj  
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。 '8FHn~F  
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。 #w8.aNU+]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HVzkS|^F  
/82E[P"}6R  
template < typename T > :Ys ;)W+R  
struct result_1 TI\EkKu"  
  { Z?WVSJUVf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F`,Hf Cb\  
} ; @Kw&XKe`  
m"6K_4r]  
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: keStK8  
JY,oXA6O  
template < typename T > 3o"l sly  
struct   ref "xn,'`a  
  { AYfe_Dj  
typedef T & reference; >/NegJh'F}  
} ; <fA}_BH%]  
template < typename T > _>r (T4}]  
struct   ref < T &>  j8]M}Q$  
  { =k;X}/  
typedef T & reference; .u`A4;;Gw  
} ; /LtbmV  
N/<c;"o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F8M};&=*1r  
UUa@7|x  
template < typename T > Qstd;qE~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DF'~ #G8  
  { G*~CB\K_  
  return l(t) = r(t); 0-57_";%Q  
} kuq&; uk$Q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 52^,qP'6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T)Q_dF.N  
; 7QG]JX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 G({VK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /gex0 w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~=<uYv?0s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /b/  6*&  
最后的布局是: *y$CDv  
                Add VuN#j<H  
              /   \ $vn)(zn+  
            Divide   5 2 zG;91^  
            /   \ *i!t&s  
          _1     3 c0w1 N]+Ne  
似乎一切都解决了?不。 yS3or(K  
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。 2 MW7nIEs  
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。 }]<|`FNc  
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: D=Yr/qc?  
jE8}Ho_#)  
template < typename Right > 0kw)-)=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <AP.m4N) _  
Right & rt) const 563ExibH  
  { &qIdT;^=I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ic l]H  
} B(O6qWsL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y##lFEt  
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。 H^vA}F`  
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。 P :%b[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。 Xn>>hzj-x?  
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。 s?4nR:ZC}  
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? ->7zVAX  
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: WMWUP ZsGS  
nKI?Sc  
template < class Action > #q-fRZ:P  
class picker : public Action uyWw3>  
  { 9}tl @  
public : fr$6&HDZ9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w@n}DCFt  
  // all the operator overloaded A5]yC\*zt  
} ; a`?Vc}&  
nE2?3S>  
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。 ^&$86-PB/  
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: 7W5Cm\  
o02G:!gB  
template < typename Right > %az6\"n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xO,;4uE  
  { <(V~eo e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dJdOh#8+Xi  
} Q/*|ADoq  
Gvvw:]WgF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -(ST   
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。 6':Egh[;  
+Yc@<$4  
template < typename T >   struct picker_maker FV,aQ#  
  { >ffC?5+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GCv1x->  
} ; #EB Rc4>,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aygK$.wos  
  { %Y5F@=>&  
typedef picker < T > result; |Q";a:&$  
} ; <U\8&Uv>  
uY/C iTWr  
下面总的结构就有了: pK"Z9y&  
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。 %T\ 2.vl  
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。 GhjqStjS&l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jB0Ts;5  
至此链式操作完美实现。 QXl~a%lB  
"pH;0[r]  
!- 5z 1b)  
七. 问题3 {LCKt/Z>P  
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。 r}:U'zlC{  
AR&l9R[{N  
template < typename T1, typename T2 > .WuSW[g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4T v=sP  
  { cR*~JwC:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V)ag ss w?  
} TqOH(= {  
<E^;RG  
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: Ae"|a_>fMI  
zqZ/z>Gf  
template < typename T1, typename T2 > i*A_Po  
struct result_2 {SRD\&J[  
  { &n0Ag]$P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?U1Nm~'UZ  
} ; ;lhW6;oI'  
Gm0}KU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? p1mAoVxR  
这个差事就留给了holder自己。 AI9922}*  
    . NxskXq)  
-C!m#"PDW  
template < int Order > u),.q7(m  
class holder; V-X Ty iv  
template <> uf:'"7V7  
class holder < 1 > '- #QK'p  
  { HNlW.y"  
public : jtE'T}!d  
template < typename T > [8oX[oP  
  struct result_1 7+hc?H[&'  
  { Q|2*V1"r<2  
  typedef T & result; i<=2 L?[.I  
} ; Ag8lI+ h  
template < typename T1, typename T2 > >!tfvM2X{  
  struct result_2 U:[CcN/~3  
  { 0V`~z-#  
  typedef T1 & result; we@*;k@_  
} ; 0~W6IGE~  
template < typename T > X gtn}7N.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y@T$O<*  
  { +~M.Vs X  
  return (T & )r; w"O;: `|n  
} ;sz_W%-;@  
template < typename T1, typename T2 > &SPr#OkW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .1ep8O<  
  { zN-Y=-c  
  return (T1 & )r1; y$6EEp  
} 'GO *6$/  
} ; e:_[0#  
T]b&[?p|a[  
template <> g9d/nR X&  
class holder < 2 > o? K>ji!  
  { 1CV ?  
public : /sPa$D  
template < typename T > 54RexB o  
  struct result_1 v3kT~uv  
  { k ,r*xt  
  typedef T & result; mJH4M9WJ]  
} ; h///  
template < typename T1, typename T2 > zgn`@y2  
  struct result_2 <7/7+_y  
  { yBv4 xKMH  
  typedef T2 & result; Kf)$/W4  
} ; DQ0 UY  
template < typename T > {?X +Yw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [d>2F  
  { uOZSX.o^  
  return (T & )r; T~p>Ed9  
} A v;NQt8ut  
template < typename T1, typename T2 > V gy12dE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oB '5':  
  { <UGM/+aO  
  return (T2 & )r2; F>%,}Y~B:  
} [g+WL\1  
} ; &rc r>-  
sp0_f;bC  
U-{3HHA  
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> >。 B>cx[.#!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -:b<~S[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p-7?S^!l  
8. %g&% S  
return l(i, j) = r(i, j); \oP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B\;fC's+  
VHL[Y  
  return ( int & )i; hWX4 P  
  return ( int & )j; a"k,x-EL(  
最后执行i = j; Ie8K [ >  
可见,参数被正确的选择了。 ^{E_fQJX  
1d&Q E\2}  
=Prz|   
S@4bpnhK  
e)F_zX  
八. 中期总结 1Va@w  
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: V9`jq$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a3He-76  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +bWo{   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \PmM856=ms  
}F3}"Ik'L  
t*c_70|@k  
B{V(g"dM  
pT;xoe   
h?GE-F  
九. 简化 !VvM  
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。 ;$4: &T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SMQC/t]HT  
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: @,pn/[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hXx:D3h  
  +-*/&|^等 >R\!Qk  
2. 返回引用。 m`@~ZIa?>B  
  =,各种复合赋值等 #Jfmt~ks '  
3. 返回固定类型。 +# @2,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t & 5s.  
4. 原样返回。 H.[(`wi!I  
  operator, ZP.~Y;Ch;-  
5. 返回解引用的类型。 U a1Z,~ *  
  operator*(单目) }&EdA;/o_  
6. 返回地址。 2o0WS~}5  
  operator&(单目) asbFNJG{  
7. 下表访问返回类型。 (%{!TJgZR  
  operator[] Lcs?2c:%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IXR%IggJA  
  operator<<和operator>> BR~+CBH  
Q+E)_5_sA  
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。 $,1KD3;+]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4uv*F:eo  
{\ BFWGX  
template < typename Left > /J&_ZDNV~  
struct value_return LlbE]_Z!U%  
  { e~$aJO@B.R  
template < typename T > Ntpw(E<$f  
  struct result_1 mFBuKp+0)h  
  { V:1_k"zQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +3-f$/po  
} ; QV=|' S  
WAb@d=H{+>  
template < typename T1, typename T2 > h{e?Fl  
  struct result_2 W0# VDe]>  
  { 12bztlv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D (Q=EdlO  
} ; ]Q{MF- EKj  
} ; dca?(B!'6  
'\Uy;,tu /  
bm(.(0MI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h x hl  
lJU]sZ9~b  
下面我们来剥离functor中的operator() Xxs0N_va&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,<=_t{^  
j$khGR!  
return l(t) op r(t) bVds23q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *6]_ 6xO  
return op l(t) Y r 1k\q  
return op l(t1, t2) -W)8Z.  
return l(t) op 7iH%1f  
return l(t1, t2) op IlMst16q5  
return l(t)[r(t)] !F# ^Peb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e u?DSad  
8"J6(KS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =tqChw   
单目: return f(l(t), r(t)); 4Kn)5>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M[Mx g  
双目: return f(l(t)); e&F=w`F\  
return f(l(t1, t2)); a |0f B4G  
下面就是f的实现,以operator/为例 S(hT3MAW  
-|/*S]6kK  
struct meta_divide ]0myoWpi3  
  { Cg%}=  
template < typename T1, typename T2 > kr5'a:F)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u$y5?n|  
  { E3h-?ugO'  
  return t1 / t2; ;%$wA5"2M  
} j79$/ Ol  
} ; &,iPI2`O A  
,\0>d}eh !  
这个工作可以让宏来做: -^= JKd &p  
~DUOL ~E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3("E5lI(g:  
template < typename T1, typename T2 > \ 8DZ OPA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )r:gDd#/X  
以后可以直接用 Ox"SQ`nSj'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hO4* X  
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 SI/p8 ^  
(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。。。) qiyJ4^1  
H4g1@[{|0O  
4F?O5&329i  
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 <5sP%Fs)  
A>QAR)YP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5tm:|.`SQ  
class unary_op : public Rettype >Gxh=**F  
  { 6B`,^8Lp  
    Left l; 84M*)cKR~  
public : #=aTSw X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #F6!x3Z  
d/xGo[?$  
template < typename T > x_.}C%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4W36VtQ@E  
      { u eV,p?Wo  
      return FuncType::execute(l(t)); CGJ>j}C  
    } 2U`g[1  
i$S*5+  
    template < typename T1, typename T2 > SoL"M[O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G;v3kGn  
      { u1_NC;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2, r{zJ8  
    } O (YvE  
} ; O*+,KKPt  
rZ^VKO`~I1  
5r(Y,m"?  
同样还可以申明一个binary_op .[>UkM0  
pl5Q2zq%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yc3i> w`  
class binary_op : public Rettype :tcqb2p  
  { ]:F?k#c  
    Left l; &(,-:"{pNR  
Right r; I<LIw8LI  
public : /^9yncG;>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} so@wUxF  
Cy'! >  
template < typename T > SbN.z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <;':'sW  
      { V( SRw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (ixlFGvEq  
    } #i0f}&  
i4r8146D[  
    template < typename T1, typename T2 > PHQ99&F1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +U*:WKdI?  
      { Q"b62+03  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hxx`f-#=  
    } |aMeh;X t  
} ; `]4bH,%~  
V"R,omh  
]O.Z4+6w  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2;&!]2vo$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o `}(1$a>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V { yk  
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。 u[?M{E/HU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T~b6Zu6  
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。。。 Nr:%yvk%s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $7'KcG  
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) T@\%h8@~]  
下面是修改过的unary_op Y<9]7R(\;  
])iw|`@dJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^A' Bghy  
class unary_op 'NDDj0Y  
  { ?-D'xqc  
Left l; U((mOm6  
  ]d -U  
public : "=vH,_"Ql  
1JWo~E'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]gG&X3jaKq  
_1kcz]]F  
template < typename T > "E}38  
  struct result_1 !J-oGs\ u  
  { $61j_;WF`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vfPIC!  
} ; )2mvW1M=7;  
q_[V9  
template < typename T1, typename T2 > MZK%IC>  
  struct result_2 N@G~+GCxL  
  { \+Pk"M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {&d )O  
} ; (4oO8 aBB  
a?P$8NLr  
template < typename T1, typename T2 > bFtzwa5Gc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a<d$P*I(cH  
  { Gn} ^BJN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PWbi`qF)r  
} 4VrL@c @  
Qa-~x8]  
template < typename T > #8;#)q_[u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _yP02a^2  
  { FvaelB  
  return OpClass::execute(lt(t)); wS}Rl}#Oh?  
} 7zEpuw  
0V5{:mzA  
} ; p4M7BK:nf  
MR-cOPn  
sm96Ye{O{  
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 :Co+haW  
好啦,现在才真正完美了。 ZKco  
现在在picker里面就可以这么添加了: vQhi2J'  
DX#_0-o  
template < typename Right > <Z^qBM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ye"#tCOEG  
  { =V*4&OU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]n$&|@  
} 2#g4R  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 fS?fNtD6<  
gt{$G|bi  
|cd=7[B  
v'X=|$75  
\jGvom.  
十. bind :dkBr@u96O  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y_A?} 'X  
先来分析一下一段例子 nH -1,#`g  
9 &p;2/H  
D>).^>|q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Imm|5-qJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yNk E>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "Ir.1FN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X"pp l7o  
我们来写个简单的。 1l`$.k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: iz pFl@WS  
对于函数对象类的版本: PZsq9;P$  
6h_OxO&!U  
template < typename Func > i1JWdHt  
struct functor_trait D"RxI)"HP  
  { V- HO_GDo  
typedef typename Func::result_type result_type; d?_LNSDo  
} ; $bv l.c  
对于无参数函数的版本: =gb(<`{>  
O)i]K`jk  
template < typename Ret > BL Q&VI4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SuU %x2  
  { maopr$r  
typedef Ret result_type; v'zj<|2  
} ; GY;q0oQ,  
对于单参数函数的版本: 'ffOFIz|=I  
*zR   
template < typename Ret, typename V1 > qmJ^@dxs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )-4xI4  
  { ={a_?l%  
typedef Ret result_type; U%,N"]`  
} ; \d)~.2$G*  
对于双参数函数的版本: I N'a5&..  
rtM!|apr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  U|HF;L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wWNHZ v&  
  { ]{<`W5 b/  
typedef Ret result_type; &@MiR8  
} ; #=hI}%n  
等等。。。 L--(Y+vmf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :W\xZ  
$MT'ZM  
template < typename Func > i@C$O.m(  
struct func_return tsA+B&R_]  
  { NHCdf*  
template < typename T > m% {4  
  struct result_1 ZAG ia q  
  { 0` {6~p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $rh{f<  
} ; De(\ <H#  
T&]J3TFJ  
template < typename T1, typename T2 > ~$8t/c  
  struct result_2 H -sJt:  
  { p(F}[bP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |GvWHe`  
} ; ZO2$Aan  
} ; {i7Wp$ug  
x}W,B,q  
&O'6va  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9$z|kwU  
7X$[E*kd  
template < typename Func, typename aPicker > AAr[xo iYp  
class binder_1 LH4!QDK-  
  { +%'S>g0W=  
Func fn; q}PeXXH  
aPicker pk; G 1 rsd  
public : o 26R]  
' {L5 3cH=  
template < typename T > 4E`y*Hmzy+  
  struct result_1 H+`s#'(i_P  
  { b3G4cO;t;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G/nSF:rp  
} ; Zxm Mw  
3iHUG^sLW  
template < typename T1, typename T2 > |D %m>M6  
  struct result_2 F_9eju^|  
  { JC~L!)f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kCXQHX  
} ; 4LRrrW  
Q`"gKBN1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /Q4TQ\:  
o~#cpU4{o  
template < typename T > .5ap9li]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j@xerY  
  { }fps~R  
  return fn(pk(t)); 9E/{HNkf  
} $TON`+lB  
template < typename T1, typename T2 > Y40`~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q6 h'=By  
  { Lo^0VD!O  
  return fn(pk(t1, t2)); G_GV  
} DQ '=$z  
} ; :Ve>tZeW  
&Kuo|=f  
hk =nXv2M  
一目了然不是么? I}djDtJ  
最后实现bind 3*< O-Jr  
gnjh=anVX1  
B?BB  
template < typename Func, typename aPicker > ~=$0=)c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fqoI(/RWP  
  { ~*OQRl6F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DQC=f8  
} C-i9F%..  
0E*q-$P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T5* t~`bfU  
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。 Wpgp YcPS  
o~Jce$ X  
十一. phoenix 2YT1]x 3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: en6Kdqe  
]mDsd*1  
for_each(v.begin(), v.end(), x$:>W3?T=^  
( > -P UY  
do_ v|IPus|>  
[ :<t%Sf  
  cout << _1 <<   " , " <>=A6  
] Un [olp  
.while_( -- _1), xF:}a:c@H  
cout << var( " \n " ) DRp h?V\  
) #~3$4j2U(y  
); $ z4JUr!m  
s|p,UK  
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: Ll" Kxg  
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 9T`$gAI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Sz!mn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qDG{hvl[1r  
|6]2XW  
d@sAB1:  
template < typename Cond, typename Actor > %pikt7,Z~  
class do_while 41-u*$   
  { ss{y=O%9"  
Cond cd; F0 .Rv):  
Actor act; `S`,H  
public : 0m3:!#\  
template < typename T > 49('pq?D  
  struct result_1 Ox| ?  
  { BM~>=emc  
  typedef int result_type; A_8UPGh8  
} ; 6]%SSq&  
)JNUfauyT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Yz%AKp  
^bD)Tg5K  
template < typename T > L=7Y~aL=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A7`+XqG  
  { 'P AIh*qA  
  do UFE# J  
    { x=S8UKUx  
  act(t); U4$}8~o4  
  } (+(YQ2  
  while (cd(t)); `6No6.\J  
  return   0 ; ",v!geMvu  
} }s@ i  
} ; zl]Ic' _i  
z9}WP$W  
7>-"r*W +z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E;o "^[we  
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。 $D][_I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 No\3kRB4bi  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Ii.0Bul  
下面就是产生这个functor的类: )yl;i  
_c z$w5`  
cv=H6j]h |  
template < typename Actor > Ii.?| u  
class do_while_actor 7hzd.  
  { P&sn IJ  
Actor act; Jan~R ran  
public : *3!#W|#=]N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &6@# W]_  
>)j`Q1Qc\  
template < typename Cond > r%uka5@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CMiE$yC  
} ; P\rA>ZY  
h,fC-+H5  
K ; e R)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >zS<1  
最后,是那个do_ lf9mdbm  
fG,)`[eD!_  
oc>N| ww:  
class do_while_invoker &y+)xe:&S  
  { OpLo[Y\  
public : !+)5?o  
template < typename Actor > >(\Z-I&YQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \c\z 6;j  
  { th^&wp  
  return do_while_actor < Actor > (act); G_E \p%L>]  
} Q3'L\_1L  
} do_; W @]t  
CQns:.`$`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h|{DIG3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9>-]*7  
最后来说说怎么处理break和continue C~X"ZW:d[  
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。 ~vscATQ  
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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