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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda de]r9$ D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  ::Y   
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, i|+ EC_^<  
Z\6&5r=  
pisjfNT`o  
JViglO1\  
  class filler t] LCe\#  
  { |j53' >N[  
public : -Qx:-,.a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [q]"_4L0;d  
} ; A,D67G<v`  
iaO;i1K5U  
uP/PVoKQ  
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: Vzf{gr?  
O~F/{: U  
R>H*MvN  
<r]7xsr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2f(5C*~  
Gs%IZo_  
|g]TWKc*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q>f^*FyOw<  
G%~=hEK0  
.kh%66:  
B$qmXA)ze  
二. 战前分析 S@]7   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~8~B VwZ_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bHE'R!*  
rhY>aj  
.b>1u3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R)?b\VK2$  
  /* --------------------------------------------- */ <(W0N|1v  
vector < int *> vp( 10 ); yyZH1A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  ,!_  
/* --------------------------------------------- */ 2h0I1a,7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  s#om  
/* --------------------------------------------- */ % INRds  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o<P@:}K  
  /* --------------------------------------------- */ Ao)hb4ex  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r*]0PQ{?  
/* --------------------------------------------- */ 86O"w*9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s mub> V  
?6.vd]oNO  
}T%;G /W  
8>a/x,  
看了之后,我们可以思考一些问题: {Pm^G^EP  
1._1, _2是什么? ?l#9ydi?  
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。 rm2"pfs  
2._1 = 1是在做什么? +4^XFPq~  
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。 /!ZeMY:x  
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。 ,?i^i#Wqzg  
YAnt}]u!"  
M iIH&z  
三. 动工 _.0c~\VA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3n9$qr= '  
EJY[M  
E 5}T_~-{  
@-~YQ@08`  
template < typename T > en>d  T  
class assignment 8[5%l7's  
  { *9e T#dH  
T value; AfW63;kH  
public : 8=ubMqr[  
assignment( const T & v) : value(v) {} Nw $io8:d  
template < typename T2 > vc o/h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I!lzOg4~  
} ; ~L Gkc t  
ElAJR4'{*i  
adtK$@Yeg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B' 6^E#9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hk4f)z  
R-]QU`c  
_H@s^g  
Nk=F.fp|/  
  class holder quk~z};R>\  
  { ^qqP):0y1V  
public : Mp; t?C4  
template < typename T > ], Wh]q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 84tuN  
  { XPXC7_fV  
  return assignment < T > (t); {"8\~r&b  
} FW&P`Iu  
} ; */xI#G,O+  
e3YZ-w^W~h  
uHBX}WH  
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+Mr1e  
XP5q4BM  
  static holder _1; J]ivIQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |#R;pEn  
DrbjqQL+.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >bxT_qEm  
而不用手动写一个函数对象。 D.)$\Caq  
8 W8ahG}  
A=|LMJMWR  
uoFH{.)  
四. 问题分析 l)D18  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a{Y:hrd:Z  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h *)spwF-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >=^g%K$L6J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mo &Ia6^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #O]F5JB  
&w:"e'FG`  
五. 问题1:一致性 0:Js{$ZL4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =%Gecj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xr!FDfM.K  
is{I5IR\/  
struct holder  1JgnuBX"  
  { mB;W9[  
  // <oV _EZ  
  template < typename T > u(02{V  
T &   operator ()( const T & r) const lT$Vv= M  
  { tr7FV1p  
  return (T & )r; z_!P0`  
} hd9fD[5  
} ; AM##:4   
N-jFA8n  
这样的话assignment也必须相应改动: TJ7on.;  
lE08UEk1i  
template < typename Left, typename Right > JI )+  
class assignment 1 Y@6oT  
  { gj\r>~S  
Left l; ~CldqXeI  
Right r; 2i', e  
public : #^<7VS!x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N::_JH? ^=  
template < typename T2 > nXK"BYe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5ejdf  
} ; *gHOH!K,S  
BMU~1[r  
同时,holder的operator=也需要改动: ~FH''}3:3  
X55Eemg/  
template < typename T > E& T9R2Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *La*j3|:  
  { dGQxGt1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8^p/?R^bu  
} Kr=DoQ."d8  
N:0/8jmmO  
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。 s!Y>\3rMW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e{Om W  
82Nh;5T r  
return l(rhs) = r; QV+('  
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。 )gvX eJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rj$u_y3S*  
=r+u!~%@''  
template < typename Tp > 4 u X<sJ*  
class constant_t |^Try2@  
  { C5i]n? )S  
  const Tp t; {~16j"  
public : {i~qm4+o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #93;V'b]  
template < typename T > N_$ X4.7p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CY)Wuv ^  
  { x*i5g`jx  
  return t; ;W?e@ Lgxk  
} 2{"Wa|o`  
} ; 8l>/ZZ.NXi  
L GK0V!W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [[JwHM8H&  
下面就可以修改holder的operator=了 ^qiTO`lg  
!rb)Y;WQt  
template < typename T > [sFD-2y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ZNFn^iuQ  
  { \`{ YqOT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >~TLgq*  
} BI;in;Ln  
]. 1[H~5N  
同时也要修改assignment的operator() rv;w`f  
0Z2![n  
template < typename T2 > Gi]Pwo${  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dQ`ch~HVUW  
现在代码看起来就很一致了。 KLsTgo|J  
4&K~EX"^T  
六. 问题2:链式操作 @s2z/ h0H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y M , hF  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |w6:mtaS  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 azPFKg +  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @]WN|K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -[`,MZf   
U;;vNzcn  
template < typename T > bY+Hf\A  
struct result_1 & @^|=>L  
  { -} 9ZZ#K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %l,p />r  
} ; B Gh%3"q  
&Dqg<U  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +_06{7@h  
#]:yCiA  
template < typename T > CO0Nq/@  
struct   ref >LFhu6T  
  { (O,|1  
typedef T & reference; epW;]> l  
} ; !(w\%$|  
template < typename T > 7tUl$H;I/R  
struct   ref < T &> q,^^c1f  
  { )+N%!(ki  
typedef T & reference; \2: JX?Jw!  
} ; 53=s'DZ  
syv6" 2Z'B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H;G*tje/M  
K) sO  
template < typename T > (3%NudkwT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \.9-:\'(  
  { %z`bu2  
  return l(t) = r(t); )<1M'2  
} ] 5YG*sD4  
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。 lk%rE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3vHEPm]  
O>Xyl4U  
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 J ;i/X;^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `+\ +  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?%iAkV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &( b\jyf  
最后的布局是: wP+wA}SN  
                Add BB|w-W=Kd  
              /   \ + 3aAL&  
            Divide   5 H^B/ '#mO  
            /   \ hoO8s#0ED  
          _1     3 $0AN5 |`g\  
似乎一切都解决了?不。 S3P;@Rm  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zK}$W73W^  
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。 !HY+6!hk  
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: 1$q SbQ  
x a7x 2]~-  
template < typename Right > 06]J]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kRTT ~  
Right & rt) const elJLTG  
  { 3O:Z;YP:<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n3g3(} Q0  
} _Sosw|A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]p `#KVW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =eDVgOZ)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /V2Ih  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 mG1=8{o^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -$QzbRF5R  
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? ?r'rvu'/  
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: 0%cbno@1V  
<I&X[Sqp  
template < class Action > ?Sh]m/WZd[  
class picker : public Action [_^K}\/+  
  { ,~hvFTJI  
public : &+xNR2";  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p4fU/  
  // all the operator overloaded Oq|RMl  
} ; ("}TW-r~  
}(hx$G^M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2x"&8Bg3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4@.qM6 \\q  
Pn[-{nz  
template < typename Right > T5=3 jPQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @v2_gjRe  
  { X<OwB-N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lOCMKaCD  
} 'hf#Q9W5  
l <Tkg9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =d!3_IZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -L NJ*?b  
Ww{bh -nyq  
template < typename T >   struct picker_maker q3z<v:=1y  
  { Z]@my,+Z;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ey_3ah3x  
} ; ,ZHIXylZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7YV}F9h4  
  { rUc2'Ct  
typedef picker < T > result; (OLjE]9;  
} ; pi*cO  
pV9$Vg?-H  
下面总的结构就有了: `+CRUdr  
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。 B36_ OH  
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。 Tv_KdOv8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 az*c0Z<pl  
至此链式操作完美实现。 j_H9l,V  
6U Q~Fv`]  
4QARrG%  
七. 问题3 e4fh<0gX  
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。 ve49m%NQ  
bJ4})P&  
template < typename T1, typename T2 > *P7 H=Yf&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h64<F3}  
  { -y|>#`T/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )"/.2S;  
} v-B{7 ~=#Z  
mSm:>hBd  
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: 8oK*NB29  
r7+"i9  
template < typename T1, typename T2 > F0t-b%w,  
struct result_2 sG7G$G*ta!  
  { 1xP*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uD0T()J.P5  
} ; e{EKM4  
` $*I%oT;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {$-lXw4  
这个差事就留给了holder自己。 (HbA?Aja  
    9AF%Y:y  
-N $4\yp  
template < int Order > :[xFp}w{  
class holder; uH="l.u  
template <> F$.h+v   
class holder < 1 > ? l/VCEZP  
  { lHerEv<ja  
public : O?L6Ues  
template < typename T > L{1MyR7`I+  
  struct result_1 a> qB k})  
  { [U'I3x,  
  typedef T & result; c|m*< i  
} ; NXo$rf:  
template < typename T1, typename T2 > ?*cr|G$r[  
  struct result_2 v+Mi"ZAd  
  { )-VpDW!%_  
  typedef T1 & result; kn<IWW_t  
} ; 1[p6v4qO{  
template < typename T > Nk?eVJ)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sB`.G  
  { e}>3<Dh  
  return (T & )r; Vl'Gi44)3"  
} H c,e&R  
template < typename T1, typename T2 > lt08 E2p9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^%ZbjJ7|j  
  { IJ\4S  
  return (T1 & )r1; ^x2zMB\t  
} "QSmxr  
} ; " b3-'/ &  
WN#S%G:Q)  
template <> U/}YpLgdD  
class holder < 2 > 0OCmyy  
  { PtsQV!  
public : RGEgYOO  
template < typename T > 7}#zF]vHNi  
  struct result_1 B^Sxp=~Au  
  { \.ukZqB3 0  
  typedef T & result; f|f)Kys%5  
} ; W%@r   
template < typename T1, typename T2 > eF-U 1ZJT  
  struct result_2 R&.mNji*  
  { fVf @Ngvu  
  typedef T2 & result; (;VlK#rnC  
} ; ":@\kw  
template < typename T > ~'1gX`o:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yo%ph%e  
  { \MqOHM.[  
  return (T & )r; 8ShIn@|32  
} E<RPMd @a  
template < typename T1, typename T2 > fofYe0z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !E7JDk''@  
  { U45kA\[bZ  
  return (T2 & )r2; :'`y}'  
} iq^F?$gFk  
} ; G+7#!y Y  
^?J3nf{  
HTz5LAe~b7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 PH.g+u=v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H^ 'As;R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n)|{tb^  
V82HO{ D  
return l(i, j) = r(i, j); [[$dPa9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =xw+cs1,x  
@*Tql:Qcd^  
  return ( int & )i; 5(5:5q.A/D  
  return ( int & )j; 2nf<RE>  
最后执行i = j; IJ]rVty  
可见,参数被正确的选择了。 Gr-~&pm  
,I6li7V  
5'\detV_  
@eJ6UML"  
w**~k]In  
八. 中期总结 mUj_V#v  
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: <@Z`<T6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }1 ,\ *)5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +pPfvE`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sZx`u+  
Gg e X  
z~"Q_gme  
5G2G<[p5oQ  
j*\oK@  
?lE&o w  
九. 简化 Nj;5iy  
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。 nuH=pIq6x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6(=B`Z}a  
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: fUMjLA|*I<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iGPrWe@.  
  +-*/&|^等 OxQ5P;O  
2. 返回引用。 &V| kv"Wwj  
  =,各种复合赋值等 .Hnhd/ c  
3. 返回固定类型。 d.|*sZ&3p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dbJ3E)rF  
4. 原样返回。 Q.?(h! )9  
  operator, 4VF4 8  
5. 返回解引用的类型。 J}NMF#w/;  
  operator*(单目) e"y-A&|  
6. 返回地址。 >?O?U=:<  
  operator&(单目) IClw3^\l  
7. 下表访问返回类型。 !YPwql(  
  operator[] 7Kf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :w q][0)  
  operator<<和operator>> oam$9 q  
s"@}^ )*}  
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。 4a0Ud !Qcs  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~&?57Sw*m  
2vTO>*t  
template < typename Left > 2?Y8hm  
struct value_return +BeA4d8b  
  { DIABR%0  
template < typename T > &gJ1*"$9  
  struct result_1 B(WmJ6e  
  { Wv|CJN;4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B}S+/V` Y5  
} ; !Q WNHL  
mv>0j<C91  
template < typename T1, typename T2 > mPU}]1*p  
  struct result_2 @F] w]d  
  { SwsJ<Dq^z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wFF,rUV  
} ; 3?K+wg s  
} ; 6cd!;Ca  
ftvu69f  
?wu@+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @0]w!q  
0C;Js\>3]  
下面我们来剥离functor中的operator() 8 :WN@  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  )ut$644R  
-RJ~Sky[  
return l(t) op r(t) =igTY1|af  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^vxx]Hji  
return op l(t) ,,H;2xYf  
return op l(t1, t2) t{>#)5Pqv  
return l(t) op d5NE:%K  
return l(t1, t2) op sj4\lpZ3h  
return l(t)[r(t)] T$`m!mQ4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S{?l/*Il*_  
aGBd~y@e  
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: 1d~d1Rd  
单目: return f(l(t), r(t)); je@&|9h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (a0(ZOKH  
双目: return f(l(t)); Mk~U/oq  
return f(l(t1, t2)); e]nP7TIU  
下面就是f的实现,以operator/为例 oKYa ?  
8o[gzW:Q)U  
struct meta_divide "n]x%. *  
  { l9C `:g  
template < typename T1, typename T2 > gyq6LRb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CuK>1_Dq  
  { Fm=jgt3wv8  
  return t1 / t2; ia3Q1 9r  
} :1Nc6G  
} ; etT9}RbQ  
\?oT.z5VG&  
这个工作可以让宏来做: k;jl3GV  
yKuZJXGVo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '$Z@oCY#  
template < typename T1, typename T2 > \ [0qswsV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K>vl o/#!  
以后可以直接用 L*dGo,oN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a_bZT4  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7TEpjSuF  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @`)>- k  
gm pY[  
`*[\b9>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Y# I8gzv  
yZ{N$ch5b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p:4-b"O  
class unary_op : public Rettype ? A;RTM  
  {  ZB |s/  
    Left l; h<)ceD<,  
public : ZV:df 6S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~"0{<mMcX  
P>u2""c  
template < typename T > )5n0P Zi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \9@}0}%`  
      { }cI-]|)|2  
      return FuncType::execute(l(t)); vs$h&o>|  
    } qLN\>Z,3;  
h^_^)P+;  
    template < typename T1, typename T2 > hSxK*.W*3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Iila|,cM  
      { GApvRR+Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pY-!NoES  
    } ~Er0$+q=Y;  
} ; [T4{K &  
BriL ^]  
rz,,ku4qt  
同样还可以申明一个binary_op 8\9W:D@"x  
kssRwe%>;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u$[&'D6  
class binary_op : public Rettype lAA&#-#YG  
  { Ip`1Wv_  
    Left l; 5x|$q kI  
Right r; IJKdVb~   
public : /s%-c!o^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P`O`Mw EAf  
:R=7dH~r  
template < typename T > ]hy@5Jyh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Du +_dr^4  
      { QHja4/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fd #QCs  
    } ?$ov9U_  
Dq%} ({+  
    template < typename T1, typename T2 > @`+\v mfD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [kpQ:'P3  
      { x^c,cV+*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #tpz74O  
    } @YRy)+  
} ; 3QKBuo  
a * CXg.i  
/2E Q: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 -O,:~a=*_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S&-F(#CF^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H"A@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。 w2V:x[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $<XQv$YS  
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。。。 KztQT9kY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TD*AFR3Oz  
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) o<p4r}*AVJ  
下面是修改过的unary_op %-fS:~$  
p %.Adxx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rN7JJHV  
class unary_op 7)1%Z{Dy  
  { ]b>XN8y.  
Left l; k<j]b^jbz  
  :-U& _%#w  
public : =bP<cC=3b  
Im-qGB0C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z_dL@\#|  
THX% z `  
template < typename T > op2Zf?Bx{+  
  struct result_1 -DJ ,<f*$  
  { z79oj\&[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; As5l36  
} ; OAFxf,b  
6< -Cpc  
template < typename T1, typename T2 > u\iKdL  
  struct result_2 oxeIh9 E  
  { gBWr)R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RrH{Y0  
} ; |H,WFw1%}  
7JuHa /Mv  
template < typename T1, typename T2 > _qk&W_u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \(=xc2  
  { G\5Bdo1g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |;(P+Q4lB  
} 9ghUiBPiL:  
? p[Rv  
template < typename T > S76MY&Vx23  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YM NLn9  
  { g,o46`6"  
  return OpClass::execute(lt(t)); G#f3 WpD  
} X{i>Q_8>  
hyJ&~i0P{J  
} ; NOoF1kS+  
R=48:XG3/K  
=d<~:!)  
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 GV ) "[O  
好啦,现在才真正完美了。 }#M>CNi'PU  
现在在picker里面就可以这么添加了: #H |p)2k  
?-o_]!*v0/  
template < typename Right >  )h>dD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]oz>/\!  
  { ndT_;==  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  !a\HdQ  
} P.k>6T<U>  
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。 #PPHxh*S  
*wX[zO+o  
)MTf  
yP} |8x  
_ MB/p  
十. bind kef% 5B  
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。 0 |?N  
先来分析一下一段例子 Y=_*Ai  
b KIL@AI  
%qE"A6j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FL^t} vA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VK,{Mu=.9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {[/A?AV;F  
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。 ?dv-`)S&  
我们来写个简单的。 ~ Al3Dv9x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .q:6F*,1M  
对于函数对象类的版本: ZdY$NpR,  
Q3$DX, 8?  
template < typename Func > Hd7Vp:KM  
struct functor_trait c05-1  
  { z?VjlA(X  
typedef typename Func::result_type result_type; `D=d!!1eUi  
} ; 2u5\tp?8  
对于无参数函数的版本: L:?Ew9Lf  
/[/{m]  
template < typename Ret > $\1M"a}F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > omPxU2Jw  
  { /CKnXU;  
typedef Ret result_type; lt]&o0>  
} ; r}Gku0Hu_E  
对于单参数函数的版本: 5&_")k3$*  
#cW :04  
template < typename Ret, typename V1 > xX{Zh;M&[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]mNsG0r6  
  { +R;LHRS%  
typedef Ret result_type; x;} 25A|  
} ; _(~ E8g  
对于双参数函数的版本: UQYHR+  
*V+,X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xC0y2+)|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R-,L"Vv  
  { ei=u$S.  
typedef Ret result_type; 9B83HV4J  
} ; (Jj xrZ+L  
等等。。。 9` VY)"rJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :9x]5;ma  
i-p,x0th  
template < typename Func > f w)tWJVD  
struct func_return ]c|JxgU  
  { @8aV*zjB  
template < typename T > 7i02M~*uS  
  struct result_1 g3Hi5[-H  
  { O7.eq524  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vflC{,{=k>  
} ; {-]K!tWda  
kVt/Hhd9  
template < typename T1, typename T2 > ,+C?UW  
  struct result_2 \`2EfYJ{  
  { EKN<KnU%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >XRf= :3  
} ; cG@W o8+  
} ; kJNg>SN*@#  
ni )G  
tux`-F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "A~D(1K  
8ql<7RTM!  
template < typename Func, typename aPicker > 4OO^%`=)M'  
class binder_1 {9j0k`A  
  { x5;D'Y t"|  
Func fn; Q?([#  
aPicker pk; R*k;4*1u  
public : a0B%x!y^  
"fSaM&@[B  
template < typename T > U;u4ey  
  struct result_1 Al *yx_j  
  { 6L Fhhl^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Uqj$itqUQ  
} ;  => Qd  
i=rA;2>  
template < typename T1, typename T2 > ;yjw(OAI*  
  struct result_2 I*a .!/$)  
  { -y3[\zNe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2lN0Sf@  
} ; [ws;|n h  
I.~=\%Z {  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,qV7$u  
loBW#>  
template < typename T > QC] <`!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  _PwPLSg  
  { 9q&~!>lt  
  return fn(pk(t)); gF2 93Ez  
} q%]5/.J  
template < typename T1, typename T2 > e~,+rM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V!TGFo}  
  { _pvt,pW  
  return fn(pk(t1, t2)); ]z=dRq  
} N6S@e\*  
} ; pRsIi_~&  
d}Y#l}!E6  
^)|tf\4  
一目了然不是么? GH3RRzp r  
最后实现bind Y[rCF=ZVH  
od,,2pwK+  
! z5c+JqN  
template < typename Func, typename aPicker > J5Q.v;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )S#?'gt*  
  { jSdC1,wR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @q@I(%_`  
} 6~?yn-Z  
q8GCO\(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Gtvbm  
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。  : ?Z9  
}~0}B[Rf  
十一. phoenix Y$|KY/)H)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dEX67rUj;  
5dX0C  
for_each(v.begin(), v.end(), 7<2^8 `  
( 0dD.xuor  
do_ hX-^h2eV  
[ rCA0c8  
  cout << _1 <<   " , " ICG:4n(,  
] W~l.feW$i  
.while_( -- _1), #0^a-47PA<  
cout << var( " \n " ) N?A}WW#  
) K,P`V &m?  
); ~0Zy$L/D  
N!\1O,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `J7@G]X;2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *rV{(%\m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v!n|X7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6aWnj*dF  
`Uvc^  
*W 04$N  
template < typename Cond, typename Actor > lm+s5}*%o  
class do_while n-dC!t   
  { _tQM<~Y]u\  
Cond cd;  2q9$5   
Actor act; V-63   
public : $}0\sj%  
template < typename T > nVP|{M  
  struct result_1 Udjn.D  
  { R"z}q (O:  
  typedef int result_type; ^ZBTd5t#  
} ; /}eb1o  
Kz]\o"K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1@~ 1vsJ  
eG.s|0`  
template < typename T > "412w^5[T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,kFp%qNj  
  { x69RQ+Vw  
  do &C?4'e  
    { -BwZ  
  act(t); ,~Lx7 5{  
  } (H]NL   
  while (cd(t)); DW)81*~g  
  return   0 ; 9R[P pE''  
} yRp&pUtb  
} ; >LVGNicQ  
3A! |M5  
xxC2 h3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p@@*F+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \34:]NM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (7??5gjh  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 sv6m)pwh  
下面就是产生这个functor的类: LGYg@DR  
%9L+ Q1o  
B,ao%3t  
template < typename Actor > 6_;n bqY&  
class do_while_actor [mG!-.ll  
  { :"K9(XKKU  
Actor act; fzN?X=  
public : y (%y'xBP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4 *. O%  
P_.AqEH  
template < typename Cond > emT/H 95|,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )]zsAw`/  
} ; M~.1:%khM  
W*u$e8i7  
Y44[2 :m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jZe/h#J)[  
最后,是那个do_ A5s;<d0  
-x!JTx[K  
dvAz}3p0]  
class do_while_invoker r\C"Fx^  
  { ey n-bw  
public : Fg i;%  
template < typename Actor > ~L_1&q^4!i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aR)w~s\6  
  { wOEc~WOd  
  return do_while_actor < Actor > (act); i G%R'/*  
} "9NWsy}<c  
} do_; K}Q:L(SSr\  
Fj`K$K?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {_Fh3gjb/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -6e^`c6{  
最后来说说怎么处理break和continue nIfp0U*  
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。 Jpn= ^f[rm  
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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