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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R0e!b+MZ.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O)c3Lm-w  
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, 8i Ew;I_  
s){R/2O3F  
(dP9`Na]  
kH?PEA! \  
  class filler 6kO+E5;X  
  { 4iY <7l8  
public : ik5"9b-\<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h9QQ8}g  
} ; WnhH]WY  
mh35S!I3I^  
#J~xKyJi'  
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: 5")BCA  
c 6/lfgN  
S2?)Sb`  
@%!Gj{   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j.:f =`xf  
3iw. yR  
[ZD`t,x(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +1Pu29B0  
~R7{gCqdr  
- XB[2h  
hA+;eXy/  
二. 战前分析 SDO~g~NTp  
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。 H%;pPkIi  
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 1~vv<`-  
5"w%  
2ZKy7p0/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cq9d;~q  
  /* --------------------------------------------- */ 0 gr#<(  
vector < int *> vp( 10 ); 9mEhZ"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); soqnr" 1  
/* --------------------------------------------- */ Y{L|ja%9?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 10*^  
/* --------------------------------------------- */ wV'_{ /WM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =<U'Jtu6'  
  /* --------------------------------------------- */ sNJ?Z"5k1h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P c vA/W  
/* --------------------------------------------- */ u43-\=1$T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ihIRB9  
.&/A!3pW  
xt8@l [Z  
9\i^.2&  
看了之后,我们可以思考一些问题:  9 'IDbe{  
1._1, _2是什么? ^@]yiED{g  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 aq8mD^j-&  
2._1 = 1是在做什么? cd$,,  
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。 }TU2o3Q  
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。 o+?Ko=vYw  
i>;6Z s>S  
\?AA:U*  
三. 动工 3A el  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %j?7O00 @  
hYh~[Kr^@^  
6H:EBj54?  
{=_xze)  
template < typename T > Y 4*?QBYA  
class assignment *'R2Lo<C  
  { >IHf5})R  
T value; 0!`!I0  
public : (Jk:Qz5  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2_){4+,fu  
template < typename T2 > 6/Z 8/PL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,@t#)HV  
} ; (ce"ED`1  
=[o/D0-Kn  
G[!<mh4h|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %xt\|Lt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UbSD?Ew@35  
IO?6F@(  
U6 H@l#  
hj[sxC>z5  
  class holder Xj21:IMR  
  { 66cPoG  
public : r5&?-G  
template < typename T > ="]y^&(L(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9R4q^tGR\  
  { m`8tHHF  
  return assignment < T > (t); G)\6W#de4  
} KT8]/T`U  
} ; &qZ:"k  
@fSqGsSk  
YQ5d!a.  
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: [R Hji47  
YCNpJGM  
  static holder _1; XwdehyPhT2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ys |} ;*  
<(caY37o6)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #:/-8Z(0  
而不用手动写一个函数对象。 Xr pnc 7  
,U'E!?=:VS  
DKqO5e\l8@  
%:[Y/K-   
四. 问题分析 w~VqdB  
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。 oOK&+r7  
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。 7 *HBb-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (+0yZ7AZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wGnFDkCNz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u/L\e.4  
)9>E} SU/  
五. 问题1:一致性 ,?s: s&4  
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?| >"+bL6#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <US!XMrCg  
XJi^gT N  
struct holder h`/1JjP  
  { Toc="F`SW  
  // W>`#`u  
  template < typename T > 6o ]X.plr  
T &   operator ()( const T & r) const B!z5P" C(~  
  { }4"T# [n#  
  return (T & )r; KR/SMwy  
} *7 >K"j  
} ; -AU!c^-o  
9~WjCa*,&  
这样的话assignment也必须相应改动: +W9#^  
L\X 2Olfz1  
template < typename Left, typename Right > 8p~G)J3U  
class assignment D[}qhDlX  
  { q3R?8Mb  
Left l; kc70HrG  
Right r; 4f> s2I&pQ  
public : %q 7gl;'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J2~oIe2!+  
template < typename T2 > "+J[7p}`@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I%31MU9  
} ; pwO U6A!  
z8hAZ?r1`  
同时,holder的operator=也需要改动: :HG5{zP  
rui]_Fn]I  
template < typename T > -dsE9)&8DX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]AzDkKj  
  { .[4Dv t|>6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F^|4nBd*ub  
} 6)~J5Fb  
2s:$4]K D  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }N<> z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G8_|w6  
SV96eYT<  
return l(rhs) = r; Vy[ m%sEP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |#=4]]>m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: knJoVo]  
Ro|%pT  
template < typename Tp > kI>PaZ`i)  
class constant_t ThSB\  
  { YE\s<$  
  const Tp t; |*WE@L5  
public : IQ"9#{o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !o&b:7  
template < typename T > $'>h7].  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "FT(U{^7d  
  { Z6xM(*vg  
  return t; L@HWm;aN  
} n:wZL&ZV0  
} ; Gt;59}  
G;3N"az  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OwM.N+ z#T  
下面就可以修改holder的operator=了 1W +QcK4k  
D/-$~u_o  
template < typename T > L H`z '7&/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KnuQ 5\y  
  { >C|i^4ppI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cc^[ u+  
} y=)xo7 (  
NJ{M-K%>  
同时也要修改assignment的operator() b];p/V# <  
$M=W`E[g  
template < typename T2 > rpu{YC1C%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mt(2HBNoz  
现在代码看起来就很一致了。 qOk=:1`3  
3'zm)SXJ  
六. 问题2:链式操作 9AsK=/Buf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :"oQ _bLT  
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。 xi =\]  
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。 ^ |^Q(  
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。 <) ` ?s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y([YDn  
.oNs8._:  
template < typename T > d]*a:>58  
struct result_1 TE.O@:7Z  
  { ZOK,P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Dqw?3 KB  
} ; S EeDq/h  
eQRY xx{  
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: vF,iHzv  
+=/FKzT<  
template < typename T > WI$MT6  
struct   ref GrB+Y!{{  
  { U- a+LS  
typedef T & reference; hi30|^l-  
} ;  :nHa-N3  
template < typename T > pGO)9?j_N  
struct   ref < T &> Rn-RMD{dh  
  { LT3ViCZ-n  
typedef T & reference; dlx "L%  
} ; UpU2H4  
R}-<ZJe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +W6QtB6  
kCu"G  
template < typename T > ~X`_ g/5X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const };:+0k/  
  { MZ{gU>K+  
  return l(t) = r(t); a\Ond#1p  
} d}.*hgk  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 jxU z-U-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l?N|Gj;ZFZ  
7jZ=+2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zNs8yMnFr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sr&hQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tC,R^${#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |Ts|>"F'  
最后的布局是: .ZB(!v/2  
                Add {Di()]/  
              /   \ vncak  
            Divide   5 i'$V'x'k  
            /   \ %`cP|k  
          _1     3 E26zw9d  
似乎一切都解决了?不。 Sl8A=Ez  
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。 0 2lI-xHe  
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。 k-$5H~(PZ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: LtxeT .  
vt`V<3  
template < typename Right > cF[L6{Oe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FC:+[.fi  
Right & rt) const DRn]>IFU  
  {  IwfJDJJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8<Y*@1*j  
} W?n)IBj8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .@  3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tf VK  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 INd:_cT4l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 i58&o@.H<u  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 VuOZZ7y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? CBqeO@M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _%xe:X+ M  
^4WNP  
template < class Action > {!lC$SlJ  
class picker : public Action w$X"E*~>8  
  { DcO$&)Eb  
public : }-ly'4=l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #^+C k HX  
  // all the operator overloaded A{HP*x~t  
} ; T=EHue$  
x.+r.cAXH  
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。 s+@+<QE  
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: -A?6)ggf.  
xp!M A  
template < typename Right > 56;^ NE4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :6 , `M,  
  { Z?Cl5o&l b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e;M#MkP7  
} 8QYP\7}o  
jf`QoK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )(?,1>k`Z  
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。 jvI!BZ  
M@k8;_5  
template < typename T >   struct picker_maker l@ amAusE  
  { m#\I&(l+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qT<OiIMj^  
} ; Q"6:W2#v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S2TyNZbQ  
  { x6i7x"  
typedef picker < T > result; M+7&kt0;  
} ; A5UZUU^  
Xjy5Yj  
下面总的结构就有了: kqebU!0-  
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。 Ft&ARTsa*  
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。 pk%%}tP<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eHQS\n  
至此链式操作完美实现。 t",=]k  
 iI!MF1  
f,jN"  
七. 问题3 6.!aJJLN  
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。 V0rS^SAF  
{ ]*#WU  
template < typename T1, typename T2 > :i?7RouO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x1@`\r#0  
  { u8w4e!rKo6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `X["Bgk$!T  
} MO_-7,.y  
%kHeU=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 0eGz|J*7  
wM-I*<L>  
template < typename T1, typename T2 > 5~,/VV  
struct result_2 DOsQVdH  
  { T{A_]2 G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tdCD!rV`{  
} ; TFQX}kr]  
b1*5#2rs.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^&!S nM  
这个差事就留给了holder自己。 ajy +%sXf=  
    T3_3k. ,|  
sp-){k  
template < int Order > lpy( un  
class holder; > [%ITqA$  
template <> T{USzMj  
class holder < 1 > R_vF$X'Ow  
  { \y7kb  
public : ;kX:k~,]}>  
template < typename T > fn~Jc~[G|  
  struct result_1 m,Fug1+N  
  { F[ '<;}  
  typedef T & result; 8l50@c4UF~  
} ; `y^tCJ2u*  
template < typename T1, typename T2 > .|VWYN  
  struct result_2 Knjg`f  
  { u ? }T)B  
  typedef T1 & result; *_ U=KpZF  
} ; R7 WGc[  
template < typename T > "PK`Ca@`v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |z+K]R8_  
  { sTb@nrRxH  
  return (T & )r; 38gHM9T xh  
} :L6,=#  
template < typename T1, typename T2 > ru#CywK{{;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 {n>0@_  
  { @V7HxW7RX  
  return (T1 & )r1; q-3e^-S*  
} ,ix>e  
} ; .H33C@  
z'!sc"]W6  
template <> Ec/-f `8  
class holder < 2 > mu>L9Z~(L_  
  { i?+>,r@\p  
public : A*a:#'"*N  
template < typename T > >!gW]{  
  struct result_1 wn&5Ul9Elb  
  { UNC%<=  
  typedef T & result; b~u53   
} ; Qp5YS  
template < typename T1, typename T2 >  j1sgvh]D  
  struct result_2 [b?[LK}.  
  { ?r%kif)  
  typedef T2 & result; :~ ; 48m  
} ; B.oD9 <9  
template < typename T > y.6Yl**l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u&npUw^Va  
  { ,K-?M5(n9  
  return (T & )r; B7u4e8(E*  
} t*Xo@KA  
template < typename T1, typename T2 > q=J8SvSRl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hgmo b"o  
  { u]uUm1Er  
  return (T2 & )r2; |/M^q{h&7s  
} A4mnm6Tf  
} ; Ltrw)H}  
PX$_."WA  
a^>e| Eq|  
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> >。 V-N`R-FSr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "c2{n,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]tnf< 5x  
h%[1V  
return l(i, j) = r(i, j); #$?!P1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vyXL F'L  
Tg;1;XM%  
  return ( int & )i; GX@=b6#-  
  return ( int & )j; O~bJ<O=?  
最后执行i = j; 6$ \69   
可见,参数被正确的选择了。 ^*@D%U  
4*Y`Pn@  
0%b !ARix  
[Q:C\f]  
jFwu&e[9;  
八. 中期总结 Frd`u .I  
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: [izP1A$r#Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  ()`cW>[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Mf_urbp]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *vS)aRK  
Tsc2;I  
:vWixgLg  
2$=I+8IL  
QZ?%xN(4  
EA=EcUf'  
九. 简化 Pgh)+>ON  
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。 &XF@Dvv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1!"iN~  
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: 0\tdxi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $?M$^- (e  
  +-*/&|^等 v;$cx*?  
2. 返回引用。 qQ^ bUpk0  
  =,各种复合赋值等 0WO-+eRB/  
3. 返回固定类型。 %&\DCAFk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X6 SqOb\(a  
4. 原样返回。 Z-;I,\Y%  
  operator, (! "+\KY  
5. 返回解引用的类型。 j#D( </T  
  operator*(单目) Q?WgGE4>  
6. 返回地址。 ELa:yIl0  
  operator&(单目) JM>4m)h#  
7. 下表访问返回类型。 >DkRl  
  operator[] U!D\Vd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !`qw" i  
  operator<<和operator>> >@+ r|  
"IMq +  
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。 $QC^hC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /vrjg)fer  
J,,+JoD  
template < typename Left > D]B;5f  
struct value_return |*te69RX  
  { 5 cz6\A&  
template < typename T >  97-=Vb  
  struct result_1 je`w$ ^w  
  { &br_opNi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OJTEvb6nPg  
} ; Q ~>="Yiu  
3lo.YLP^  
template < typename T1, typename T2 > .p?kAf`  
  struct result_2 )uxXG `,h  
  { 8Ssk>M*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @$] CC1Y  
} ; r}~|,O3bc'  
} ; /Z m5fw9  
YdiXj |k+  
q+)csgN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait UukHz}(E  
~RIn7/A  
下面我们来剥离functor中的operator() 1EcXvT=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6j5?&)xJ  
g4=6\vg  
return l(t) op r(t) &Rxy]kBA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lgei<\6~n5  
return op l(t) g4CdzN~  
return op l(t1, t2) = }6l.9  
return l(t) op avwhGys#  
return l(t1, t2) op ;y%C\YB#  
return l(t)[r(t)] HS[N]'dc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t]PO4GA  
XJ9l, :c,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: I15g G.)  
单目: return f(l(t), r(t)); L; f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }5{#f`Ca6  
双目: return f(l(t)); XJ9bY\>)q1  
return f(l(t1, t2)); 3GU JlFj  
下面就是f的实现,以operator/为例 o^b4l'&o  
bWOn`#+&  
struct meta_divide =sa bJsgL  
  { dt=5 Pnf[y  
template < typename T1, typename T2 > dX>l"))yR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N,Ys}qP  
  { "H!2{l{  
  return t1 / t2; L.1pO2zPe  
} Bp:i[9w  
} ; a eo/4  
BR[f{)a5  
这个工作可以让宏来做: b*@y/ e\u`  
?iQA>P9B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f7Fr%*cO  
template < typename T1, typename T2 > \ 4RU/y+[o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ne 9R u'B6  
以后可以直接用 '.&z y#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .-W_m7&}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 oN/T>&d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2 - ?  
\JX.)&> -  
-+#g.1UL/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |Y42ZOK0  
;}=[( eqA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  V6{P41_  
class unary_op : public Rettype *=O~TY<](  
  { lY_&P.B  
    Left l; bWAVBF  
public : V/jEMJNks  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wZV/]jmlEt  
hiN6]jL|O  
template < typename T > xo46L\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o]vU(j_Ju  
      { !SFF 79$c  
      return FuncType::execute(l(t)); ]c \gUU  
    } 2Hp#~cE+.  
ZxRD+`  
    template < typename T1, typename T2 > tE: m& ;I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qq+fUfB2:  
      { !a[1rQH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >/DyR+?>4  
    } >|[74#}7  
} ; u}7#3JfLn  
yn[^!GuJ_  
7xOrG],E  
同样还可以申明一个binary_op 6J|Y+Y$  
LI&+5`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `.FvuwP  
class binary_op : public Rettype ~ZSP K;D[  
  { (Hcd{]M~  
    Left l; W:7oGZ>4  
Right r; 8W]6/st?]  
public : ^]$x/1I;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yB7=8 Pcx  
SY` U]-h  
template < typename T > Xw=>L#Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1r?<1vh:z  
      { d (Fb_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u(7PtmV[!  
    } S3[rv  
`o 6Hm  
    template < typename T1, typename T2 > 8xQ5[Ov  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z\,g %u41  
      { 8"4&IX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wjF/c  
    } IRemF@  
} ; Hb KJ&^  
bUf2uWy7  
,c@^u6a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ec: ?Q0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %pNK ?M+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c|lo%[]R!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,%#FK|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ] ZGP  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O+Fu zCWj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :=BFx"Y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) njveZav  
下面是修改过的unary_op hHsCr@i  
oZxC.;xJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NKD<VMcqw  
class unary_op 1D03Nbh|5  
  { IcMfZ {H1  
Left l; Z5re Fok  
  `Ym7XF&  
public : t<M^/xe2  
Y]aVa2!Wb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cF9bSY_Eh  
5w)tsGX\  
template < typename T > 4k5X'&Q  
  struct result_1 =EI>@Y"  
  { TT3GFP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eXY*l>B  
} ; l2"{uCcA  
ufE;rcYE  
template < typename T1, typename T2 > )$XW~oA'  
  struct result_2 ?!=yp#  
  { #Hl0>"k ,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K,{P b?  
} ; JsohhkJNGi  
W 86`R  
template < typename T1, typename T2 > 1*\JqCR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j^#4!Ue  
  { +;uP) "Q/L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6? I,sZW  
} r>4HF"Nm  
4RCD<7  
template < typename T > f8yE>qJP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A)9OkLrc  
  { EkotVzR5  
  return OpClass::execute(lt(t)); d[mmwgSR?I  
} @X@?jj&  
ru#,pJ=O(  
} ; #9-qF9M  
%5#ts/f  
\c1u$'|v  
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 $+CKy>  
好啦,现在才真正完美了。 04ZP\  
现在在picker里面就可以这么添加了: H9}z0VI  
XpWcf ([  
template < typename Right > Y+vG ]?D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lrq u%:q  
  { 1t&LNIc|^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Jg} w{,  
} kr ,&aP<,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /Kcp9Qx  
>&pB&'A a  
6Ih8~Hu  
+9LIpU&5  
Kvx~2ZMx6  
十. bind jSi\/(E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =PU! hZj"L  
先来分析一下一段例子 u!4i+7}  
BwpEIV@b]  
2F5*C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dsJMhB_41U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l9Xz,H   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *CtWDUxSdW  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {`RCh]W  
我们来写个简单的。 @fz0-vT,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fkKk/M> 1  
对于函数对象类的版本: ^w|D^F=o  
a-[:RJW  
template < typename Func > ;og[ q  
struct functor_trait 3m;*gOLk6  
  { >)`yG'[  
typedef typename Func::result_type result_type; Dk ^,iY(u  
} ; <!qN<#$y  
对于无参数函数的版本: JSp V2c5Q  
Y\7WCaSgi  
template < typename Ret > JWB3;,S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XC*!=h*  
  { _P].Z8  
typedef Ret result_type; le7!:4/8  
} ; e-&0f);i  
对于单参数函数的版本: [hhPkJf|f  
@m`1Vq?O  
template < typename Ret, typename V1 > PxAUsY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {OIktG2gZ  
  { +HAd=DU  
typedef Ret result_type; :,8eM{.Q  
} ; XEX-NE"]  
对于双参数函数的版本: r &.gOC  
P<E!ix  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;rvZ!/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7my7|s[  
  { [}*xxy   
typedef Ret result_type; :qAF}|6  
} ; !C6[m1F  
等等。。。 sjW;Nsp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QKP@+E_U  
gH u!~l  
template < typename Func > }L|cg2y  
struct func_return c}u`L6!I3  
  { IKs2.sj"o  
template < typename T > h 0c&}kM  
  struct result_1 .dw;b~p  
  { +Rq7m]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <c!I\y  
} ; oMV^W^<  
2;`F` }BA  
template < typename T1, typename T2 > 6Gj69Lr  
  struct result_2 ^v+7IFn  
  { Su>UXuNdE#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gZ 6Hj62D  
} ; r>kDRIHB  
} ; \!J9|  
,/1[(^e  
69C>oX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O8<@+xlX  
^(.utO  
template < typename Func, typename aPicker > )K>2  
class binder_1 IA(+}V  
  { R2B0?fu  
Func fn; Fq`wx  
aPicker pk; Ynx.$$`$=  
public : B`;DAsmT  
-)o0P\cTEt  
template < typename T > >&DNxw  
  struct result_1 !1{kG%B=  
  { .#wU+t>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <f/wWu}  
} ; \*x=q20  
nd xijqw  
template < typename T1, typename T2 > mj^]e/s%  
  struct result_2 m=e#1Hs   
  { S /)J<?<b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3^%sz!jK+  
} ; AOVoOd+6  
cd?arIV5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =F>nqklc  
U.0bbr  
template < typename T > eK_Yt~dj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Q= o"@  
  { 8~s-@3J  
  return fn(pk(t)); %\n&iRwDF  
} .jps6{  
template < typename T1, typename T2 > eH y.<VX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D|BP]j}6  
  { _Sxp|{H0  
  return fn(pk(t1, t2)); dtT2h>h9  
} xgQ]#{ tG  
} ; ko<iG]Dv'  
va_TC!{;  
~RS^O poa  
一目了然不是么? 6"UL+$k  
最后实现bind {x8UL7{  
B,dHhwO*l  
NA`EG,2  
template < typename Func, typename aPicker > YvP u%=eF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !1M=9 ~$!  
  { #:?MtVC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /Dn  
} F< #!83*%  
>5|;8v-r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yt-F2Z&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;<yVJox  
qt#a_F*rV  
十一. phoenix 3C8W]yw/s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;7]Q'N  
1K;i/  
for_each(v.begin(), v.end(), q;kN+NK64  
( pSq3\#Twr  
do_ y&.[Nt '+  
[ :K) =Hf2y  
  cout << _1 <<   " , " vkXdKL(q  
] F;IG@ &  
.while_( -- _1), }0({c~z\  
cout << var( " \n " )  t : =  
)  uT}Jw  
); c9dH ^t  
3psCV=/z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (zFUC]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {V!Jj6n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !P, 9Sg&5)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \kiCczW_  
AcN~Q/xU  
g#V3u=I8~  
template < typename Cond, typename Actor > sX3Vr&r  
class do_while #4{f2s[j6  
  { E5lC'@Dcz  
Cond cd; `he{"0U~S  
Actor act; :\*hAV1i  
public : xa#:oKF3  
template < typename T > gFvFd:"uZ  
  struct result_1 =L$};ko  
  {  Lp%V$'  
  typedef int result_type; $} S5&  
} ; HnVUG4yZTD  
`5`Pv'`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Uq/(xh,t5  
*g5df[  
template < typename T > gU/\'~HG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y.yM1 z  
  { o(~>a  
  do )\uy 0+b  
    { `"m"qUd  
  act(t); >ofS'mp  
  } M~7?m/Wj  
  while (cd(t)); Y[;Pl$  
  return   0 ; C%v@ u$N  
} L.15EXAB  
} ; 4(&00#Yxg2  
kT UQ8U  
3l>P>[<o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bE^Z;q19  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 g 4d 5G=y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?4q6>ipx  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Yh:*.@  
下面就是产生这个functor的类: E[LXZh  
Bw"L!sZ  
~MO'%'@  
template < typename Actor > YFLWkdqAY  
class do_while_actor Z|d_G}  
  { e\.|d<N?  
Actor act; HqOSQ<-Fo  
public : .Rc&EO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |MMr}]`  
xzMa[D4(  
template < typename Cond > a|5GC pp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X\$|oiR  
} ; ;pb~Zk/[,w  
7=T0Sa*;  
Dw[w%uz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I|9e4EX{y  
最后,是那个do_ fylW)W4C  
Bh2m,=``  
0+r/>-3]  
class do_while_invoker MkJL9eG  
  { H7#RL1qM&  
public : ;=)CjC8)  
template < typename Actor > 9z_Gf]J~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e@0wF59  
  { [rPW@|^5  
  return do_while_actor < Actor > (act); N4fuV?E`  
} |EU}&k2  
} do_; `p#A2Ap A  
p$[*GXR4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "VcGr#zW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _vU,avw  
最后来说说怎么处理break和continue z0g]nYN%  
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。 .D4 D!!  
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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