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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TeuZVy8a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y9mV6.r  
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, }t#|+T2f  
!84Lvg0&  
yl?LXc[)  
Q=! lbW  
  class filler > 3x^jh  
  { $cn8]*Z =  
public : d7BpmM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O-[YU%K3?  
} ; F3V:B.C  
F4~ OsgZ'N  
cAN8'S(s1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: n',7=~  
wmV=GV8 d  
 MMk9rBf  
2Bi]t%<{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X"3p/!W.4  
Q}Ah{H0C  
y~*B%KnEQy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tX% C5k  
,eTdQI;   
G[e,7jev  
8;`B3N7  
二. 战前分析 lI46 f  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7kD?xHpe  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 xj33g6S  
I!Dx)>E&  
8\E=p+C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R6X2d\l#  
  /* --------------------------------------------- */ c611&  
vector < int *> vp( 10 ); ]u<U[l-w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q0`@=5?-  
/* --------------------------------------------- */ Ho}*Bn~ic  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /T qbl^[  
/* --------------------------------------------- */ }^H(EHE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5Bq;Vb  
  /* --------------------------------------------- */ d$ o m\@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !!A(A^s  
/* --------------------------------------------- */ iLQO .'{U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dH0>lV  
)/f#~$ws  
W|{!0w  
f-^*p  
看了之后,我们可以思考一些问题: Uf_mwEE  
1._1, _2是什么? 1xtS$^APcd  
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。 $Vp&7OC]  
2._1 = 1是在做什么? | #a{1Z)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3v$n}.  
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。 9FC_B+7  
,h%n5R$:  
+?t& 7={~  
三. 动工 zxs)o}8icO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `r&Ui%fk;0  
?r]0%W^  
)w}'kih  
_@?I)4n|  
template < typename T > qDg`4yX.}  
class assignment T+0z.E!~I  
  { +R$;LtR  
T value; r_ m|?U %  
public : r#j3O}(n  
assignment( const T & v) : value(v) {} .0>bnw  
template < typename T2 > W|;`R{<I%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oT:w GBW  
} ; 1IgTJ" \  
CNj |vYj  
F*z>B >{)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8DD1wK\U~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #6y fIvap  
_Q\rZ l  
9JMf T]  
A$~H`W<yxB  
  class holder i+Ne.h  
  { q}'<[Wg  
public : W#d'SL#5  
template < typename T > [vBP,_Tjx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tOF8v8Hd  
  { u ?F},VL;  
  return assignment < T > (t); "a _S7K  
} @G=:@;  
} ; W }Ll)7(|T  
[N*S5^>1  
^755 LW  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @VND}{j  
1*#hIuoj'  
  static holder _1; nR Hl Hu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &f A1kG%  
u,@ac[!vP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); va(6?"9  
而不用手动写一个函数对象。 }f{5-iwD}  
s)'+,lKw  
B'B0e`  
~y 2joStx  
四. 问题分析 3<Z@!ft8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0aGauG[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 HWL? doM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z {NK(oW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ca,JQrm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cy8r}wD  
GAR6nJCz  
五. 问题1:一致性 2nFr?Y3g,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ( Q&jp!WU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 isnpSN"z  
Mu" vj*F  
struct holder X)TZ  S  
  { 8BY`~TZO$q  
  // /K,@{__JP  
  template < typename T > |e+r~).4B  
T &   operator ()( const T & r) const T/%k1Hsa4H  
  { EcR[b@YI  
  return (T & )r; t1#f*G5  
} vl`St$$|  
} ; \WUCm.w6\%  
*= %`f=  
这样的话assignment也必须相应改动: /byF:iYI  
'oBv(H  
template < typename Left, typename Right > ldKLTO*&  
class assignment B(wi+;  
  { m KKa0"  
Left l; UBuG12U4Y  
Right r; 93.L887  
public :  OtZtl* 5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !cO<N~0*5x  
template < typename T2 > )Ps<u-V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g1UQ6Oa  
} ; TYxi &;w  
*z'Rl'j9[  
同时,holder的operator=也需要改动: t/]za4w/  
Z 2uU'T  
template < typename T > Hw#yw g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Yk7^?W  
  { =lh&oPc1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JS >"j d#  
} ~W gO{@Mw  
AUU(fy#<  
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。 b Sg]FBaW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &3~R-$P  
(WGEX(|  
return l(rhs) = r; n>lQ:l~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 eYg0 NEq{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DY87NS*HF  
B an" H~  
template < typename Tp > NA$ODK -  
class constant_t \7(OFT\u:  
  { tgrZs8?  
  const Tp t; JkNRXC:  
public : OH5#.${O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u])MI6LF  
template < typename T > I\82_t8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;4vx+>-  
  { (>om.FM  
  return t; Nm0|U.<  
} cl'qw##  
} ; zL+M-2hV  
yA<\?Ps  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I]~UOl  
下面就可以修改holder的operator=了 7YU}-gi  
I"jub kI=Z  
template < typename T > WODgG@w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VBu6,6  
  { 0mT.J~}1v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o PA m*  
} <*4r6UFR  
gn${@y?  
同时也要修改assignment的operator() @%As>X<3t  
,xC@@>f  
template < typename T2 > sGJZG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )9rJ]D^B  
现在代码看起来就很一致了。 DM !B@  
Y#Pg*C8>8  
六. 问题2:链式操作 A@G%*\UZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^<e(3S:  
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。 ~,84E [VV  
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。 2MKB (;k  
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。 9C1\?)"D^e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l9$"zEC  
!2g*=oY  
template < typename T > Y{dj~}mM+  
struct result_1 #Ic-?2Gn4<  
  { ~w$ ^`e!]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U#n1N7P|$F  
} ; ;[j)g,7{  
]A:G>K  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5SHZRF(. 2  
&;%LTF@I,  
template < typename T > E"Y[k8-:2/  
struct   ref Ivc/g,  
  { zO)3MC7l*  
typedef T & reference; )L7h:%h#  
} ; bX&=*L+ h6  
template < typename T > jL#`CD  
struct   ref < T &> Bjsg!^X7  
  { yUFT9bD  
typedef T & reference; ,S=ur%  
} ; Mvlqx J$  
oei2$uu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $+[ v17lF  
8Nf%<nUv  
template < typename T > /:aY)0F0<&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _2S( *  
  { ft 4(^|~  
  return l(t) = r(t); 32,Y 3!%  
} )Es|EPCx!  
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。 kR;Hb3hb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V5HK6-T  
>iI-Cs7TD  
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 @7,k0H9Moa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MJI`1*(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 : ]~G9]R`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^1,VvLA+  
最后的布局是: E(Y}*.\]#s  
                Add qgw)SuwW  
              /   \ j.7BoV  
            Divide   5 :5BVVa0oR  
            /   \ UB|}+WA3  
          _1     3 nK9?|@S*'  
似乎一切都解决了?不。 8~8VoU&  
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。 #\$AB_[ot>  
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。 y^hCO:`l3  
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: p`06%"#  
Lk1e{! a  
template < typename Right > 1gDsL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AqucP@  
Right & rt) const [$%O-_x  
  {  F'9#dR?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L~>~a1p!  
} C{U"Nsu+1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'o]8UD(  
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。 zP|^) h5  
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。 8(""ui 8  
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。 pt=H?{06  
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。 ]}0QrD  
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? q jmlwVw  
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: *VgiJ  
C0%yGLh&  
template < class Action > >K-S&Y  
class picker : public Action qv.s-@l8  
  { 3DS&-rN  
public : gano>W0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d\v1R-V  
  // all the operator overloaded fu $<*Sa2  
} ; <#F@OU  
TnQ"c)ta  
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。 X6SWcJtSw  
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: J>p6')Y6~  
;dZuO[4\  
template < typename Right > $ucA.9pJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M A  
  { E]dmXH8A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z6;6 o!ej  
} 'nSo0cyQ  
B'8/`0^n5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5l4YYwd>v  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 jPa"|9A  
mL]a_S{H  
template < typename T >   struct picker_maker &Na,D7A:3I  
  { 6g&Ev'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u@pimRVo  
} ; )4e?-?bK!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AS'%Md&I  
  { Ws*UhJY<GS  
typedef picker < T > result; q1?}G5a ?  
} ; :B  9>  
dh S7}n  
下面总的结构就有了: JK'FJ}Z4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Z]qbLxJV  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S^T ><C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]-"G:r  
至此链式操作完美实现。 f O,5 u;  
7oV$TAAf  
P+bA>lJd  
七. 问题3 chA7R'+LA  
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。 Xli$4 uL   
a|eHo%Qt  
template < typename T1, typename T2 > W!t=9i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ble[@VW|  
  { +FJ+,|i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R,dbq4xkl  
} 9wbj}tN\z  
fs\A(]`$  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M`) /^S9  
a]nK!;>$  
template < typename T1, typename T2 > 1Y'NG<d _  
struct result_2 H5>?{(m  
  { a&RH_LjM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K*S3{s%UR  
} ; #g=  
`IV7\}I|  
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? 6|n3e,&A2  
这个差事就留给了holder自己。 h?'~/@  
    `3yK<-  
5.d[C/pRw  
template < int Order > $Da?)Hz'F  
class holder; y #zO1Nig`  
template <> L Iz<fB  
class holder < 1 > 7>lM^ :A  
  { .F},Z[a&  
public : [h63*&  
template < typename T > Z7XFG&@6  
  struct result_1 gVNoC-n)  
  { F.),|t$\  
  typedef T & result; ;2P  
} ; }`.d4mm  
template < typename T1, typename T2 > 2F :8=_sA  
  struct result_2 gCq'#G\Z  
  { L3=5tuQ[5  
  typedef T1 & result; Qk72ra)  
} ; ^!fY~(=U4  
template < typename T > V]NCFG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^B:;uyG]M  
  { VwOcWKD  
  return (T & )r; s  }Ql9  
} YD;G+"n?T  
template < typename T1, typename T2 > \@[,UZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BU#3fPl  
  { e|N~tUVrrN  
  return (T1 & )r1; >L ')0<!&  
} +pRNrg?k  
} ; A `{hKS  
}OY/0p-Z  
template <> X ,{ 3_  
class holder < 2 > X|-[i hp;  
  { RqX^$C8M  
public : F3hG8YX  
template < typename T > E!_3?:[S_  
  struct result_1 z]7/Gc,j  
  { _b$ yohQ  
  typedef T & result; M|NQoQ8q  
} ; 6?'7`p  
template < typename T1, typename T2 > te4=  
  struct result_2 5|5p -B  
  { HuJc*op-6  
  typedef T2 & result; flT6y-d  
} ; XO+rg&Pu  
template < typename T > /,`OF/%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WdH/^QvTP  
  { qVfl6q5  
  return (T & )r; tuLNGU  
} T<-_#}.Hn  
template < typename T1, typename T2 > Ss%1{s~ok  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~Up{zRD"B  
  { 4(p`xdr}K  
  return (T2 & )r2; zy5FO<->  
} n*Uk<_WA  
} ; .G#li(NWH  
hD=.rDvO  
|c^?tR<  
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> >。 1je j7p>K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <v'&Pk<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )U=]HpuzI  
sM+~x<}0  
return l(i, j) = r(i, j); Ek1c>s,t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AgZ?Ry  
GC:q6}  
  return ( int & )i; kg 8Dn  
  return ( int & )j; <Se9 aD  
最后执行i = j; \5 rJ  
可见,参数被正确的选择了。 [q U v|l1  
vxHFNGI  
r! HXhl  
X =%8*_  
7f4O~4.[i  
八. 中期总结 :eSsqt9]9  
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: &7oL2 Wf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7[w<v(Rc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vFB^h1k~.M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZP5 !O[Ut  
a6-.|tt#t  
B0%=! &  
9 h?'zyX B  
> (9\ cF{  
g4 eW<  
九. 简化 3 ye  
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。 ddyX+.LMk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kw@^4n+M  
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: ( *Xn"o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (6 Od   
  +-*/&|^等 HA*L*:0  
2. 返回引用。 ,T`,OZm  
  =,各种复合赋值等 #K6cBfqI  
3. 返回固定类型。 EG;E !0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  -X71JU  
4. 原样返回。 o$buoGSPc  
  operator, msM1K1er  
5. 返回解引用的类型。 |PlNVd2  
  operator*(单目) Hddc-7s  
6. 返回地址。 kQ}n~Hn  
  operator&(单目) 94?WL  
7. 下表访问返回类型。 JD~;.3$/k  
  operator[] "GZi eI D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (rd [tc  
  operator<<和operator>> Ca PHF@6WN  
weSq |f  
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。 kB> ~Tb0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IF|6iKCE  
yjg&/6  
template < typename Left > b1Kt SRLV  
struct value_return *Bq}.Yn  
  { s:Ml\['x  
template < typename T > +7^p d9F.  
  struct result_1 1J4Pnl+hN  
  { -(8I?{"4i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jk{(o09  
} ; %)x9u$4W2  
sfj+-se(K.  
template < typename T1, typename T2 > wDZ<UP=X  
  struct result_2 /N"3kK,N  
  { =d<RgwscJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q.VYPkEib  
} ; (Z SaAn),  
} ; "|L" C+tE  
DS<1"4 b|  
K"H\gmV_ g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ) ;\c{QF  
3/@z4:p0R  
下面我们来剥离functor中的operator() -f)fiQ-<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FT@uZWgQ=  
M  9t7y  
return l(t) op r(t)  b.&W W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rtRbr_  
return op l(t) S3E,0%yo+)  
return op l(t1, t2) &)%+DUV|  
return l(t) op H<Oo./8+  
return l(t1, t2) op _*fNa!@hY  
return l(t)[r(t)] ~,b^f{7`!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t?W}=%M[  
{`QHg O  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: X#lNS+&='  
单目: return f(l(t), r(t)); /Vn>(;lo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Qe ;oMqy}  
双目: return f(l(t)); ?Gki0^~J  
return f(l(t1, t2)); ?;XEb\Kf  
下面就是f的实现,以operator/为例 t'rN7.d  
kI^* '=:  
struct meta_divide _\}'5nmw\  
  { d,V#5l-6  
template < typename T1, typename T2 > ,Of^xER`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O1J&Lwpk,  
  { N1c=cZDV  
  return t1 / t2; i2~uhGJ  
} f"QiVJq  
} ; (+> 2&@@<  
[1VA`:?W  
这个工作可以让宏来做: 1cLtTE  
d(T4Kd$r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {r,U ik-nL  
template < typename T1, typename T2 > \ wA=r ]BT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,#A(I#wL~  
以后可以直接用 Ymk?@mV4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h:YD $XE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \k.`xG?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?Z7`TnG$uf  
r~t`H*C)}  
}02`ve*   
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 9-KhJq%  
$YL9 vJV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .f\LzZ-I:  
class unary_op : public Rettype .Pc>1#z&[  
  { t4WB^dHYp  
    Left l; 5p;AON  
public : 'o >)E>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M"~jNe|  
;b$P*dSG}  
template < typename T > Dqx#i-L23  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n~N>;m P  
      { Z/#_Swv  
      return FuncType::execute(l(t)); w,LtQhQ  
    } yB b%#GW  
uJ !&T  
    template < typename T1, typename T2 > Ms{";qiG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (vs<Fo|]  
      { *'< AwG&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M!UTqf7XL  
    } 'wND  
} ; .DCHc,DxA  
 0#,a#P  
8Bf >  
同样还可以申明一个binary_op 3Vb4zZsl  
_4ag-'5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6>>; fy2  
class binary_op : public Rettype Kc/1LeAik  
  { rhJ&* 0M  
    Left l; 4T@:_G2b  
Right r; _gvFs %J  
public : ;[v!#+yml  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R'Sd'pSDN  
h)KHc/S  
template < typename T > CdolZW-!"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SepjF  
      { K:PH: e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TlqHj  
    } IGdiIhH~2  
"g{q=[U}  
    template < typename T1, typename T2 > LK^|JEu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }u Y2-l  
      { 6K/RO)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U<Pjn)M~B  
    } p8 rh`7  
} ; l& :EKh  
]K=#>rZrB  
( ;FxKm<P@  
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 $@g]?*L:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~6[?=mOi'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p@ <Q?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 hnnB4]c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0Y.z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 YB#fAU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =$>=EBH,cm  
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) `+7F H  
下面是修改过的unary_op kB7vc>@1  
!NXjax\r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k s40 5  
class unary_op wj)LOA0  
  { vB:\ZX4  
Left l; Y"Cf84E  
  @= -(H<0  
public : P"YdB|I  
YW}$eW*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} th?+TNb^  
b IDUa  
template < typename T > F'bwXb**  
  struct result_1 i Ha?b2=)  
  { =u.@W98, K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XlmX3RU  
} ; ~# -?V[  
nzq   
template < typename T1, typename T2 > rTPgHK]?l  
  struct result_2 J2mHPV A3  
  { uYJS=NGNA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w^yb`\$  
} ; X Xque-  
dkQ4D2W*\  
template < typename T1, typename T2 > (jc@8@Wo.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 87 Z[0>  
  { Ln"wj O ,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); du65=w4E!  
} ?OD$`{1  
GO"`{|o  
template < typename T > L9GLj Rp-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :@A&HkF  
  { Y },E3<  
  return OpClass::execute(lt(t)); /K=OsMl2b8  
} KX) n+{   
2d)Dhxzxk  
} ; L%'J]HL-  
? SFBUX(p  
!fh (k  
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  Q !X?P  
好啦,现在才真正完美了。 OO:S2-]Y>e  
现在在picker里面就可以这么添加了: uLhGp@Dx  
Od1\$\4Z  
template < typename Right > Sj+H{xJi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Fmk:[h Mw  
  { X5 vMY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,jU>V]YC  
} GQ2GcX(E(  
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。 aZ#FKp^8H  
rRTKF0+  
|IgR1kp+.  
Xp<q`w0I,  
*x36;6~W;  
十. bind Llfl I   
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。 \)PB p  
先来分析一下一段例子 v{u3[c   
Z8v\>@?5R  
c&['T+X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c_/BS n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5Rbl.5. A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FP@_V-  
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。 N$fP\h^AR  
我们来写个简单的。 'gwh:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7?.uAiM'zT  
对于函数对象类的版本: x:SjdT  
-(vHy/Hz.  
template < typename Func > kmQ:wf:  
struct functor_trait LdUz;sb  
  { G%F#I  
typedef typename Func::result_type result_type; B=SA +{o  
} ; corm'AJ/  
对于无参数函数的版本: |J $A%27  
xUJ(tG3  
template < typename Ret > (zhZ}C,VF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LjKxznn o  
  { U[ ]yN.J  
typedef Ret result_type; x]^d'o:cDP  
} ; /s?%ft#-9o  
对于单参数函数的版本: 7@ym:6Y+]  
\!ZA#7  
template < typename Ret, typename V1 > ^ u$gO3D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Bm~^d7;Cw  
  { mnt&!X4<  
typedef Ret result_type; b(Y   
} ; GM|& ,}  
对于双参数函数的版本: ?QP>rm  
&4Z8df!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >d 5-if  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {`HbpM<=m]  
  { -rDfDdT  
typedef Ret result_type; ;qmnG3;Q  
} ; ;>,B(Xz4i  
等等。。。 qq)5)S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZflB<cI  
NlYuT+  
template < typename Func > ko%mZ0Y  
struct func_return F|%PiC,,qO  
  { }Qo]~/  
template < typename T > b9g2mWL\T  
  struct result_1 *|&Y ,H?  
  { 2/SUEnaLy_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g[cnaS|?  
} ; u#6s^ )W  
[s}W47N1  
template < typename T1, typename T2 > wgz]R  
  struct result_2 *q}yfa35eR  
  { 'o='Q)Dk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E:` _P+2p  
} ; GMU!GSY  
} ; \`.v8C>vG  
&r,vD,  
Zma;An6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C(>!?-.  
[8u9q.IZ  
template < typename Func, typename aPicker > y&\4Wr9m  
class binder_1 2Z; !N37U  
  { XX=OyDLqP  
Func fn; :7{GOx  
aPicker pk; RHsVG &<j  
public : 2j f!o  
4s{=/,f  
template < typename T > {OG1' m6=/  
  struct result_1 gs<~)&x  
  { }$)~HmZw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4KH'S'eR  
} ; (-<hx~  
'`8 ^P  
template < typename T1, typename T2 > o0Teect=  
  struct result_2 ru:"c^W:[  
  { G[}v?RLI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mJ%^`mrI  
} ; 5Q"yn2b4  
bI.hG32  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nw+t!C  
y,?=,x}o#  
template < typename T > x@ X2r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kB+$Kt<]L  
  { o0WwlmB5  
  return fn(pk(t)); ybpOk  
} ) [eTZg  
template < typename T1, typename T2 > _J*l,]}S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qt:B]#j@  
  { OX,em Ti  
  return fn(pk(t1, t2)); %C%3c4+Oh  
} u.E>d9  
} ; r?KRK?I  
F=5+JjrX  
)]n>.ZmLCB  
一目了然不是么? g Cp`J(2v:  
最后实现bind kNP-+o  
KXZ G42w  
LYAGpcG  
template < typename Func, typename aPicker > <hzHrx'o{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Cuylozj$&  
  { Dx\~#$S!=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "d}']M?-h  
} ,t_&tbf3  
tOXyle~C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ew4D'; &;  
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。 9z?c0W5x  
rvx2{1}I  
十一. phoenix `;Ui6{|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '!$ QI@@  
=nHkFi@D=t  
for_each(v.begin(), v.end(), p$F` 9_bZ  
( :@p]~{m:G  
do_ A}! A*z<9  
[ v1u~[c=|^  
  cout << _1 <<   " , " H-t$A, [  
] vJr,lBHEk  
.while_( -- _1), WiZkIZ  
cout << var( " \n " ) ;{8 X+H  
) XN-1`5:4I  
); <e&v[  
M19O^P>[  
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: 0aq{Y7sYU  
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 J+CGhk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 foPM5+.G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8-gl$h  
lB2 F09`  
6r^ZMW  
template < typename Cond, typename Actor > o>*`wv  
class do_while FoE}j   
  { [-`s`g-  
Cond cd; (4z_2a(Dl,  
Actor act; =f@71D1  
public : yfwR``F  
template < typename T > wo62R&ac  
  struct result_1 A99;bf}"  
  { Zk7!CJVM  
  typedef int result_type; Lww&[|k.  
} ; ,aWI&ve6  
}2Ge??!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DI/d(oFv`  
J<NpA(@^  
template < typename T > ZT"vVX- )G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {%6 '|<`[  
  { uih8ZmRt  
  do lhQMR(w^  
    { Nnn~7  
  act(t); [6\O <-?  
  } bs}SFTL  
  while (cd(t)); Rhlm  
  return   0 ; U4Zx1ieCKH  
} HI1|~hOb'  
} ; 2./ z6jXW_  
EWl9rF@I  
']Czn._  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dM,{:eID  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +U'n|>t9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  vWW Q/^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 A[4HD!9=  
下面就是产生这个functor的类: }ub>4N[  
U e-AF#  
ui"`c%2n  
template < typename Actor > gjiS+N[  
class do_while_actor EGRIhnED#  
  { @<OsTF L  
Actor act; -0'< 7FSQ  
public : od@!WjcM[8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R0w~ Z   
*?Oh%.HgF  
template < typename Cond > Mu.tq~b >  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e\#aQ1?"  
} ; xt@v"P2Ok  
(RUc>Qi  
.|:(VG$MfI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~ hP]<$v  
最后,是那个do_ <,*w$  
pcd?6jh8  
V[8!ymi0  
class do_while_invoker .K_50 %s  
  { Y3V2}  
public : +CQIm!Sp  
template < typename Actor > 9e;{o,r@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J,h'eY5  
  { 5OTZa>H  
  return do_while_actor < Actor > (act); AHa]=ka>  
} C-:|A* z  
} do_; < A`srmS?  
)):D&wlq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ()Img.TIt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OK@yMGz1I  
最后来说说怎么处理break和continue Qc Xw -  
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。 G{+zKs}~  
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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