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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EN{]Qb06A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YjF|XPv+ l  
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, DFhXx6]  
e^4 p%  
sDr/k`>  
=S'%`]f?  
  class filler  ~>O)  
  { ;6@r-r  
public : Spo?i.#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  ~ ~uAc_  
} ; 8l}1c=A}Vi  
2!&&|Mh}  
j'[m:/  
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: ^ -FX  
yR{x}DbG  
b" xmqWa  
4'$g(+z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?D,=37  
J PyOG _h  
1O].v&{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kGpa\c g1  
-jgysBw+Xb  
#&v/icz$  
)X4K2~k*  
二. 战前分析 qq)0yyL r  
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。 3lV^B[$  
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 Pe C7  
<YA&Dr3OD  
D7Y)?Z5A;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?USQlnr:R/  
  /* --------------------------------------------- */ G} eUL|S  
vector < int *> vp( 10 ); 8WE{5#oi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0 a]/%y3V  
/* --------------------------------------------- */ ??TMSH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QL6C,#6  
/* --------------------------------------------- */ Kp+CH7I*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Rqwzh@}  
  /* --------------------------------------------- */ ,q(&)L$S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b jAnaya  
/* --------------------------------------------- */ ThPE 0V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >!_Xgw  
< >UPD02  
 h:lt<y  
]Jh+'RK\#  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1ygpp0IGJ  
1._1, _2是什么? 1c JF/"v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 iU6Gp-<M ,  
2._1 = 1是在做什么? SIBoCs5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 eEhr140  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 \!]Ua.e<  
BBcV9CGU  
LZMYr  
三. 动工 hhoEb(BA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f+rz|(6vs{  
GGhM;%H_99  
Vh}SCUof'  
x0 d~i!d  
template < typename T > 9qS"uj  
class assignment uKgZ$-'  
  { XZw6Xtn  
T value; JdZ+Hp3.  
public : P0 `Mdk371  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y(.OF Q  
template < typename T2 > 6<K6Y5<6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4v[~r1!V  
} ; g$. \  
@( n^T  
Ltjbxw"Qd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `jS T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?\8?%Qk  
j~j\\Y  
hHqh{:q{v  
G,;,D9jO7  
  class holder EyY.KxCB  
  { wP,JjPUt  
public : fDx9iHGv  
template < typename T > Mi~(aah  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eT2*W$  
  { t>8XTqqi  
  return assignment < T > (t); h*u`X>!!  
} iAa;6mH  
} ; "`6n6r42  
(H+'X}1  
Zo>]rKeV  
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: A.UUW  
{BHI1Uw  
  static holder _1; pRSOYTebP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t4?DpE  
ktDC/8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d GP*O  
而不用手动写一个函数对象。 %LYnxo7#C  
 *.)tG  
9W5onn  
t43)F9!  
四. 问题分析 <3,<\ub  
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。 b,8{ X<  
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。 q&:=<+2"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .xB u-?6s6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a1Qv@p^._b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xeGb?DPu  
\c^45<G2qA  
五. 问题1:一致性 y^o@"IYu3  
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?| v9T_&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v@#b}N0n  
F[ewn/]n  
struct holder NWxUn.Gy9  
  { FZ8b7nJ)4m  
  // | >z3E z  
  template < typename T > G9JAcO1  
T &   operator ()( const T & r) const (rg;IXAq%  
  { KD^N)&k^Kp  
  return (T & )r; ZoArQ(YFy  
} h;3cd0  
} ; 3j3N!T9  
Fv<`AU  
这样的话assignment也必须相应改动: r1fGJv1!o  
B7]MGXC  
template < typename Left, typename Right > P'Q+GRpSw  
class assignment D-N8<:cA  
  { s=42uKz  
Left l; n("0%@ov  
Right r; A/`%/0e   
public : %\i9p]=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n@G[  
template < typename T2 > >ooZj9:'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "n*~Mj Ny  
} ; +Jr|z\  
p<:!)kt  
同时,holder的operator=也需要改动: 3MRc 4UlB  
Y3O#Q)-j$  
template < typename T > -kbg\,PW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [LRLJ_~g5  
  { /a6Xa&(B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '}Ri`  
} eilYA_FL.  
n[(Qr9  
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。 $v Z$'(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m>SErxU(z  
Zkf0p9h\  
return l(rhs) = r; DfKr[cqLM  
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。 `7H4Y&E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]n-:Yv5 W  
|<O9Sb_  
template < typename Tp > V <bd;m  
class constant_t ;V<fB/S.=+  
  { ]KJj6xn  
  const Tp t; R i^[i}  
public : tr7<]Hm:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  wd)jl%  
template < typename T > R"K#7{p9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GaSPJt   
  { c*@G_rb  
  return t; QD%L0;j  
} <^$<#K d  
} ; rl0<Ls  
8.[SU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'e6WDC1Am(  
下面就可以修改holder的operator=了 GQ |Mr{.;  
t#2(j1  
template < typename T > P 3'O/!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x.q+uU$^  
  { )&!&AlLn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :kGU,>BN  
} nR`ov1RH  
;amXY@RmH  
同时也要修改assignment的operator() w}=5ElB  
&iV,W4  
template < typename T2 > o^ XtU5SVq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } []D@Q+1  
现在代码看起来就很一致了。 2p " WTd  
8Ac:_Zg  
六. 问题2:链式操作 sM9+dh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^`G}gWBx}w  
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。 @9"J|}  
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。 y:6; LZ9[  
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。 _8E/) M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &%-73nYw  
N ,z6y5Lu  
template < typename T > 8w.YYo8`  
struct result_1 RU\/j%^  
  { =AuR:Tx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Hhh0T>gi  
} ; KRA/MQ^7~U  
_F`lq_C  
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: bcYF\@};  
6H7],aMg$A  
template < typename T > 4#l o$#  
struct   ref 9 yfJVg  
  { )+6MK(<"  
typedef T & reference; Er{>p|n =  
} ; GP#aya  
template < typename T > 8e(\%bX  
struct   ref < T &> 0vw4?>Jf@  
  { VTH> o>g  
typedef T & reference; >qF CB\(  
} ; ^- d%r  
J Px~VnE%%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *I0T{~  
R~6$oeWAw  
template < typename T > ){b@}13cF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HZ:6zH   
  { g?ULWeZg5  
  return l(t) = r(t); _D+J!f^  
} X93!bB  
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。 r! MWbFw|X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N}t 2Nu-  
\7'+h5a  
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 0ik7v<:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PAM}*'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^RI?ybDd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u`RI;KF~F  
最后的布局是: tw9f%p  
                Add $A-J,_:T<  
              /   \ IqoR7ajA  
            Divide   5 5wDg'X]>V  
            /   \ sc,vj'r  
          _1     3 )'+8}T]xQ  
似乎一切都解决了?不。 WA&!;Zq  
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。 #NryLE!/  
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。 w}YlVete  
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: Nb'''W-iu  
V]db'qB\  
template < typename Right > VB*oGG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2V#>)R#k  
Right & rt) const |Ur"& Z{  
  { {fjdr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XY3v_5~/1F  
} ZNvEW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "9Q40w\  
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。 =D<PVGo9  
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。 $[a8$VY^Cm  
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。 |3KLk?2  
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。  ^0 \  
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? Y<%@s}zc  
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:  UWo]s.  
pz.JWCU1  
template < class Action > JAem0jPC8  
class picker : public Action yL-YzF2  
  { G\+L~t  
public : rr02pM0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M,\:<kNI  
  // all the operator overloaded x5-}h*  
} ; S;286[oq@  
Rx=>6,)'  
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。 lUMS;H(  
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: fUA uqfj[  
1`qMj0Y_  
template < typename Right > IvtJ0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _v> }_S  
  { '|8} z4/g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GE%Z9#E  
} P 'od`  
hFy;ffs.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DrY:9[LP  
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。 ]Hefm?9*^  
j~jV'f.:H  
template < typename T >   struct picker_maker _)>_{Pm  
  { (<xfCH F5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EWkLXU6t  
} ; [QoK5Yw{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GkTiDm?  
  { CU@Rob}s  
typedef picker < T > result; ?FpWvyz|  
} ; .ufTQ?Fe  
r\-uJ~8N  
下面总的结构就有了: zGkS^Z=(  
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。 |8l<$J  
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。 @v)p<r^M">  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m4hg'<<V  
至此链式操作完美实现。 7>))D'l57  
b)qoh^  
Ch|jtVeuyJ  
七. 问题3 &-Gqdnc  
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。 Pama#6?OPh  
qGB{7-ru  
template < typename T1, typename T2 > iW%I|&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H2jgO?l;!  
  { nG'&ZjA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Rnr(g;2  
} Q/(K$6]j  
lvBx\e;7P  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: koZ*+VP=  
jD<{t  
template < typename T1, typename T2 > uXJ;A *  
struct result_2 vZaZc}AyL  
  { U4C 9<h&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2a`o &S  
} ; L\xk:j1[  
xSsa(b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? - -HZX  
这个差事就留给了holder自己。 H Y&DmE  
    [S9K6%w_!  
;5S9y7[i|  
template < int Order > 1Z+8r  
class holder; W14 J],{L  
template <> 7XTkX"zKj  
class holder < 1 > 8hOk{xs8  
  { t(NI-UXBp  
public : g(qJN<R C/  
template < typename T > jHE}qE~>5  
  struct result_1 S >X:ZYYC  
  { =S+wCN  
  typedef T & result; e.7EU  
} ; IEsEdw]aZE  
template < typename T1, typename T2 > M/>7pZW  
  struct result_2 hKLCJ#T  
  { |,gc_G  
  typedef T1 & result; 2Mc3|T4)U  
} ; ODNM+#}`  
template < typename T > pN:Kdi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bpJ(XN}E  
  { ;g5m0l5  
  return (T & )r; Ln')QN  
} t{^*6XOcJ  
template < typename T1, typename T2 > .w=/+TA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f_jo+z{-ik  
  { >z{d0{\  
  return (T1 & )r1; }Gz~nf%  
} B}Z63|/N  
} ; MDhRR*CBh  
|:q=T ~x  
template <> =9O^p@Q#W  
class holder < 2 > WM7oM~&{6  
  { 4B =7:r  
public : nm5cpnNl  
template < typename T > *4Thd:7 `  
  struct result_1 =n5zM._S-  
  { #%iDT6  
  typedef T & result; eL10Q(;P`  
} ; Xx."$l  
template < typename T1, typename T2 > :DrWq{4  
  struct result_2 `w#Oih!6A|  
  { v5!d$Vctu  
  typedef T2 & result; 2&:f&"  
} ; DBW[{D E  
template < typename T > WejY y|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `<`` 8  
  { b~KDP+Ri  
  return (T & )r; Q]Y*K  
} q0i(i.h  
template < typename T1, typename T2 > 8Wrh]egu1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !;&p"E|b#  
  { R]}}$R`j  
  return (T2 & )r2; &zl|87M  
} 5{|7$VqPF  
} ; gf#{k2r  
-Br Mp%C  
_E&A{HkJ  
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> >。  8n#HFJ~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :1cV;gJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gn8R[5:!V  
8'r2D+Vwm  
return l(i, j) = r(i, j); 1n >X[! 8x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B8.Pn  
"Gfh,e  
  return ( int & )i; q+H%)kF  
  return ( int & )j; ;(f) &Yom  
最后执行i = j; yzbx .  
可见,参数被正确的选择了。 CJ/X}hi,  
x5,++7Tz  
w k(VR  
_X^1IaL  
Q3n,)M[N  
八. 中期总结 q-[@$9AS  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .Xfq^'I[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f/ ?_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'DY`jVwa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CY 4gSe?  
MW! srTQ_  
j`JMeCG=Ee  
V, Z|tB^  
s1M Erd  
_Zp}?b5Q  
九. 简化 nF54tR[  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 |'.*K]Yp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1Ce@*XBU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: yQ_B)b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (|[2J3ZET  
  +-*/&|^等 @oNH@a j%  
2. 返回引用。 ~ZmN44?R  
  =,各种复合赋值等 oz,np@f)J  
3. 返回固定类型。 Jv>gwV{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j#X.KM   
4. 原样返回。 ?x$"+,  
  operator, i2@VB6]?  
5. 返回解引用的类型。 fV &KM*W*@  
  operator*(单目) *"+=K,#D  
6. 返回地址。 W3]_m8,Z  
  operator&(单目) MuYk};f  
7. 下表访问返回类型。 ;+e}aER&9  
  operator[] O!m vJD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5QW=&zI`=  
  operator<<和operator>> `_BNy=`s*  
fL_4uC i\  
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。 k52/w)Ro,$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )bS~1n_0  
wF IegC(  
template < typename Left > q$ZHd  
struct value_return G3+.H  
  { q 0$,*[PH  
template < typename T > 2QD3&Q9  
  struct result_1 9i'jj N  
  { ; o?-yI&T*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =[H;orMr  
} ; 6TQoqH8@U  
UR%/MV  
template < typename T1, typename T2 > B( ]M&  
  struct result_2 i'a?kSy  
  { .\[`B.Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xAqb\|$^  
} ; YNLV9.P6  
} ; OglEt["  
n)L*  
X>d"]GD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q;[,Q~c[u  
`e(c^z#  
下面我们来剥离functor中的operator() qOe+ZAJ{%N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VeGL)  
.Obw|V-  
return l(t) op r(t) udxFz2>_l$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J5di[nu  
return op l(t) gi(H]|=a  
return op l(t1, t2) !g?|9  
return l(t) op $LKIT0  
return l(t1, t2) op }O/U;4Z  
return l(t)[r(t)] $Wjww-mx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b1^vd@(lx  
yL%K4$z  
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: y-T| #  
单目: return f(l(t), r(t)); ^M3~^lV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @E^~$-J5j  
双目: return f(l(t)); iWei  
return f(l(t1, t2)); NV)!7~r}:  
下面就是f的实现,以operator/为例 :?k>HQe  
&)8:h+&Z  
struct meta_divide 8I-u2Y$Sr  
  { `NnUyQ;T  
template < typename T1, typename T2 > :j5n7s?&=y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o 4`hY/<t  
  { B268e  
  return t1 / t2; Ager$uC  
} +awW3^1Ed  
} ; Da&vb D-Bg  
,LTH;<zB)  
这个工作可以让宏来做: c|lu&}BS  
?Y)vGlWDW<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tkVbo.[8K  
template < typename T1, typename T2 > \ pA`+hQNN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nA?`BOe(  
以后可以直接用 hhSy0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) __`*dL>*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 b_,|>U  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) uXI_M)  
X'wE7=29M  
|>27'#JC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 V_>\ 9m  
* "R|4"uy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2Gz}T _e  
class unary_op : public Rettype * 1T&  
  { - |kA)M[  
    Left l; e8y;.D[2  
public : ~hZ"2$(0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d{rQzia"mV  
A3rPt&<a  
template < typename T > IN4=YrM^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W!%]_I!&K  
      { ` BDLW%aL  
      return FuncType::execute(l(t)); 0n@rLF  
    } #%`|~%`{:  
9)0D~oUi  
    template < typename T1, typename T2 > x N=i]~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Gpxhg  
      { .EpV;xq}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Cnnh7`  
    } ^:6{22C{  
} ; WxW7qt  
~;Ov-^tp  
3Th'paMG  
同样还可以申明一个binary_op 09dK0H3(  
/nyUG^5#{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4S,`bnmB  
class binary_op : public Rettype ^cV;~&|.Xk  
  { $>*3/H  
    Left l; _Bj)r}~7#  
Right r; `o<' x.I  
public : | B. 0TdF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _=+V/=  
,pqGX3  
template < typename T > `%CtWJ(e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '=[?~0(B  
      { 4?0vso*X<:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F\fWvXdW  
    } 4/mig0"N.  
>^%7@i:@U  
    template < typename T1, typename T2 > S7=Bd[4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q+P|l5_ t  
      { aT_&x@x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8S>&WR%jH]  
    } *j]9vktH  
} ; eL^.,H0  
NxjB/N  
e&7JpT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 k9)jjR*XxG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6Pnk5ps }h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) < XP9@t&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Uh7v@YMC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =.y~fA!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 D<|qaHB=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e "/;7:J5\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &Ts-a$Z7?S  
下面是修改过的unary_op O_$m!5ug  
zV:pQRbt.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &$"i,~q^b  
class unary_op Xg<*@4RD8  
  { Se HagKA  
Left l; sW)Zi  
  ld3-C55  
public : -M%_\;"de  
[`p=(/I&L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MxWy*|J}  
bSsh^Z  
template < typename T > *\=.<|HZ  
  struct result_1 ?z}=B  
  { hZh9uI7.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^[]}R:  
} ; #Xhdn\7  
P/xKnm~  
template < typename T1, typename T2 > hfnN@Kg?B}  
  struct result_2 vN|l\!~  
  { {S,l_d+(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .7i` (F)  
} ; Uu!f,L;ty  
J\d3N7_d  
template < typename T1, typename T2 > %FXfqF9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ObLly%|i  
  { I"Ms-zs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (rkyWz  
} O<96/a'  
RRmLd/(  
template < typename T > T?:glp[4I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ojQI7 Uhw  
  { H,+I2tEs  
  return OpClass::execute(lt(t)); BDVHol*g  
} m-H-6`]  
9;Itqe{8w  
} ; Gqcq,_?gt  
!,[C] Q1  
qtiz a~u  
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 4!+pc-}-  
好啦,现在才真正完美了。 _/Gczy4)#  
现在在picker里面就可以这么添加了: V6t,BJjS  
Xv< B1  
template < typename Right > uwa~-xX6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vJ\pR~?  
  { 0@G")L Ue0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b7!Qn}  
} |~'IM3Jw(Y  
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。 q6_u@:3u  
JL\w_v  
5m?8yT}  
xqC+0{] y  
*.\  
十. bind ?shIj;c[  
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^ kXSU  
先来分析一下一段例子 vFE;D@bz:  
ta`N8vnf  
$-#Yl&?z9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 58%#DX34M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S:TgFt0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >Y_*%QGH_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Jd5:{{ Lb  
我们来写个简单的。 A,\6nO67  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k$H%.l;E  
对于函数对象类的版本: '~ ,p[  
 PZ{Dv'C  
template < typename Func > KN7^:cC  
struct functor_trait K$M^gh0  
  { qw@puw@D  
typedef typename Func::result_type result_type; U+)xu>I  
} ; 3 dht!7/  
对于无参数函数的版本: _<a7CCg  
9uRF nzJVx  
template < typename Ret > BT)X8>ct  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?T>'j mmV=  
  { SV v;q?jZ  
typedef Ret result_type; TJ: ]SB  
} ; h~(G$':^  
对于单参数函数的版本: krsYog(^z  
M7ers|&{  
template < typename Ret, typename V1 > ~_Lr=CD;4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R2(3 >`FJ  
  { S,<EEtXQ  
typedef Ret result_type; UJfEC0  
} ; YqPQ%  
对于双参数函数的版本: ;]gP@h/  
uiJS8(Cb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g.'yZvaP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fv`O4  
  { (FJ9-K0b{n  
typedef Ret result_type; L=q+|j1>  
} ; p98~&\QT  
等等。。。 F)+{AQL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d}JP!xf%  
6KVn nK  
template < typename Func > /ODXV`3QYI  
struct func_return mp9{m`Jb*  
  { IkrF/$r  
template < typename T > hGbj0   
  struct result_1 VQ0fS!5'  
  { q EP 4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NPd%M  
} ; =JKv:</.G  
mt5KbA>nU  
template < typename T1, typename T2 > /9zE^YcT  
  struct result_2 V5GW:QT  
  { dn }`i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i&vaeP25)  
} ; lW(px^&IN  
} ; c>/. ;p  
~v'3"k6  
(tCUlX2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vfl5Mx4  
#% of;mJv  
template < typename Func, typename aPicker > Ya;9]k8,  
class binder_1 `)T~psT  
  { I!>\#K  
Func fn; }';D]c  
aPicker pk;  ~BDu$  
public : nPs7c %  
/F4pb]U!*  
template < typename T > 81hbk((  
  struct result_1 BCe|is0  
  { &Ch#-CUE/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jL^](J>  
} ; UN%Vg:=  
^S)cjH`P  
template < typename T1, typename T2 > Pt&(npjN,  
  struct result_2 ?gPKcjgoH!  
  { Q}!mx7b0]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $uap8nN  
} ; 5*E#*H  
jMbC Y07v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o$[z],RO  
!!4Qj  
template < typename T > ,SQZD,3v4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p|Q*5TO  
  { !<UJ6t}  
  return fn(pk(t)); 7C$ 5  
} cZ(elZ0~  
template < typename T1, typename T2 > {q<03d~9|G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zO V=9"~{  
  { 2-"0 ^n{  
  return fn(pk(t1, t2)); "dROb}szn  
} bu=?N  
} ; QT9n,lX  
w,O,W[C  
%0$qP0|`3I  
一目了然不是么? l3Lyea:  
最后实现bind S a4W`  
!q-f9E4`  
E;d7ch  
template < typename Func, typename aPicker > @q"m5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 25NTIzI@@  
  {  )@ ~J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R-Z~V  
} e#,~,W.H  
]$p{I)d&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P7 PB t  
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。 OiAJ[L  
`xz<>g9e  
十一. phoenix / }Rz=&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }lK3-2Pk  
gJ;_$`  
for_each(v.begin(), v.end(), L:(1ZS  
( .<z!3O&L  
do_ dgDy5{_  
[ xl"HotsX-x  
  cout << _1 <<   " , " h'$QC )P  
] rJa$9B*^  
.while_( -- _1), "+zCS|   
cout << var( " \n " ) sP-^~ pp  
) T \CCF  
); >Bs#Xb_B]  
%lX%8Z$v  
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: k"g._|G  
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 U|HB=BP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  Y=`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |A%<Z(  
:QWq"cBem  
 J*l4|^i<  
template < typename Cond, typename Actor > oQv3GpO  
class do_while \}~s2Y5j  
  { ?=VOD#)  
Cond cd; p~.8\bI=  
Actor act; hoT/KWD,  
public : .))v0   
template < typename T > +525{Tj  
  struct result_1 @Kf_z5tm:  
  { hLDA]s  
  typedef int result_type; XyMG.r-,  
} ; .>wv\i [p  
saU]`w_Z*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OEPa|rb  
-k(CJ5H9  
template < typename T > sz-- 27es  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const __[xD\ES  
  { }Z TGi,P c  
  do ^1Xt]T`e  
    { }n7t h  
  act(t); : L_BG)dM  
  } pxSX#S6I  
  while (cd(t)); _/S?#   
  return   0 ; 2Bk$ lx7  
} ;Nr]X  
} ; *WE1;msr  
3x~{QG5Gn  
4t/&.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W5/0`[4  
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。 (_r EAEo  
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。 kAM1TWbaVQ  
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。 <`!PCuR  
下面就是产生这个functor的类: .)|a2d ~F  
G pbC M~x  
cECi')  
template < typename Actor > htm{!Z]s0  
class do_while_actor q> s-Y|  
  { rdnRBFt   
Actor act; CSV;+,Vv  
public : +,50q N:%[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {B*W\[ns  
0F#>CmD  
template < typename Cond > 4f~["[*ea  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ES<{4<Kpx  
} ; 5efxEt>U  
|wox1Wt|E  
8h<ehNX ^I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $6F)R|  
最后,是那个do_ xsjO)))f  
pPVRsXy  
J ti(b*~  
class do_while_invoker :Vg}V"QR  
  { dbS +  
public : /D_+{dtE  
template < typename Actor > `]$?uQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M+wt_ _vHf  
  { #a| L3zR5v  
  return do_while_actor < Actor > (act); \Hqc 9&0  
} n:U>Fj>q  
} do_; 0Q593F  
DWt*jX*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4$,,Ppn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qQxz(}REu9  
最后来说说怎么处理break和continue .bf<<+'o  
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。 9kKnAf4Z  
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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