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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8p p^ w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W7r1!/ccj  
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, G'T/I\tB  
gh>'O/9  
<1cYz\/ !M  
*J&XM[t  
  class filler LT']3w  
  { l( /yaZ`  
public : {L^b['h@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &>y[5#qOl  
} ; \q(DlqTqs  
H}5zKv.T  
k\rzvo=U  
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: Rl@k~;VV  
xrd@GTaI  
{W*_^>;K  
H.cN(7LXm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G41 gil6k  
[9| 8p$  
{eo4J&as  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N'[bA  
jp?;8rS3  
*<Yn  
/<,LM8n  
二. 战前分析 @LZ'Qc }@  
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。 O CIWQ/ P  
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 Vf<VKP[9K  
0EiURVX  
oU[Ba8qh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y8=p;7DY  
  /* --------------------------------------------- */ s8 S[w   
vector < int *> vp( 10 ); jSNUU.lur  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); szW_cjS  
/* --------------------------------------------- */ PEqO<a1Z8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~$xLR/{y  
/* --------------------------------------------- */ WxwSb`U|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _EMq"\ND  
  /* --------------------------------------------- */ -v"\WmcS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F/GfEMSE  
/* --------------------------------------------- */ =8FV&|fP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "|<6 bA  
0Yk@O) x  
k1Cx~Q)XC  
xdw"JS}  
看了之后,我们可以思考一些问题: k=">2!O/  
1._1, _2是什么? 6M^P]l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 baJ(Iy$XT  
2._1 = 1是在做什么? T;!7GW4E ?  
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。 pt[H5  
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。 MR:GH.uM:  
mqxgrb7  
T4MB~5,i  
三. 动工 &-^|n*=g6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k+Ew+j1_  
=[{YI2S  
78a!@T1#  
 "";[U  
template < typename T > W+N9~.q\^  
class assignment #lDf8G|ST~  
  { Z +%Uwj  
T value; \z'A6@  
public : []B9Me  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1HOYp*{#wP  
template < typename T2 > : V16bRpjL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zzmZ`Ya  
} ; VK)1/b=yT  
UykOQ-2-n  
2ZHeOKJ-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3u]#Ra~5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V^Gz7`^  
\GA6;6%Oo  
s%Ez/or(T  
I{>U7i 5  
  class holder N$#518  
  { 4-l G{I_S:  
public : 8w,U[aJm  
template < typename T > $x_6 .AOZ,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const * ]uo/g  
  { LObS 7U  
  return assignment < T > (t); Bqo8G->  
} Y4E UW%  
} ; Tc{r;:'G<  
UG)J4ZX  
zQY|=4NP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: N~I2~f  
Qn`$xY9mT  
  static holder _1; 1O" Mo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yL =*yC  
]WZ_~8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ml &Cr  
而不用手动写一个函数对象。 #=6A[<qX  
BGAqg=nDV  
[AAG:`  
r2:n wlG  
四. 问题分析 Ec !fx\  
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。 l+# l\q%l  
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。 4 yLC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MDETAd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _"BYnPq@wb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NpS*]vSO  
V?KACYd@O  
五. 问题1:一致性 8NY $Iw  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9rhIDA(wc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N^,@s"g  
w]n ,`r^  
struct holder %3v:c|r  
  { G/Ll4 :  
  // B+e$S%HV  
  template < typename T > u$T`Bn  
T &   operator ()( const T & r) const Vp3r  
  { |Ld/{&Qr  
  return (T & )r; vfb~S~|U6g  
} z}XmRc_Ko  
} ; <hG=0Zcr  
>:5^4/fo*  
这样的话assignment也必须相应改动: \W^Mo>l  
<sXmk{  
template < typename Left, typename Right > w&6c`az8  
class assignment $L|YllD%  
  { Koh`|]N  
Left l; i21ybXA=Z  
Right r; uc6;%=%+  
public : S;0,UgB1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q)"L8v v  
template < typename T2 > ( e> .hfrs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WJH)>4M#  
} ; ;Od;q]G7L  
a3o4> 9  
同时,holder的operator=也需要改动: x,kZ>^]&b  
[X >sG)0S~  
template < typename T > ] r8 hMv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b"`Vn,  
  { :mwNkT2et  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4]\ f}  
} T<!&6,N A  
j\V9o9D  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 gQpF(P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dWC[p  
7|~j=,HU+Z  
return l(rhs) = r; Vf Jpiv1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 gHU/yi!T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XS!mtd<q  
 '%! '1si  
template < typename Tp > EH;w <LvT  
class constant_t L,I5/K6  
  { \Qp #utC0s  
  const Tp t; x)'4u6;d  
public : YuO-a$BP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7nh,j <~;2  
template < typename T > 99T_y`df  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nxzdg5A(w  
  { C %l!"s^  
  return t; KH4 5A'o  
} PA5_  
} ; O0?.$f9 s  
|T53m;D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ],rtSUO  
下面就可以修改holder的operator=了 >eHSbQu/Bu  
zE"ME*ou  
template < typename T > qPgLSZv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 76i)m!  
  { Nr.maucny  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3EGQ$  
} K]mR9$/  
I`%\ "bF@  
同时也要修改assignment的operator() <|= UrG  
R#ayN*  
template < typename T2 > 8= jl]q$<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e=b>:n  
现在代码看起来就很一致了。 qMD!No  
MPt:bf#  
六. 问题2:链式操作 _sU|<1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l V[d`%(  
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。 {3RY4HVT?  
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。 `N 0Mm7  
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。 AF5$U8jf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !f~ =p  
]fH U/%  
template < typename T > mmC&xZ5f  
struct result_1 =*Z=My}3~  
  { yRQR@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PZn[Yb:  
} ; i?R+Ul`Q  
xpo<1Sr>S  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: = ;sEi:HC  
(;1FhIi&  
template < typename T > :[#g_*G@p  
struct   ref imcq H  
  { cU\Er{ k  
typedef T & reference; ,o(7z^1Pe;  
} ; kz]vXJ  
template < typename T > z@E-pYV  
struct   ref < T &> Pkx*1.uo  
  { 57/9i> @  
typedef T & reference; J)O1)fR  
} ; 3e UTV<!  
Vl;GQe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w9D<^(_}/  
Do@:|n  
template < typename T >  SJY<#_b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9W$d'IA  
  { ?haN ;n6'  
  return l(t) = r(t); Y40Hcc+Fx  
} +^% y&8e  
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。 ns_5|*'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !6_lD 0  
:>gzWVE<  
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 Kp") %p#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H\A!oB,sw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8>.l4:`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jg8j>" Vj>  
最后的布局是: 7Mxw0 J  
                Add JZ6{W  
              /   \ a/ !!Y@7  
            Divide   5 VO ^ [7Y  
            /   \ B9`^JYT<  
          _1     3 =|IB=  
似乎一切都解决了?不。 g+8j$w}  
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。 ]=v_u9;  
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。 mx@F^  
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: y=y=W5#;77  
;Ab`b1B  
template < typename Right > *ayn<Vlh`^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mQt';|X@  
Right & rt) const $Xf1|!W%a%  
  { 6x KbK1W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T1bPI/  
} et";*EZJX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .5+*,+-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b9uo6u4s  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 l1^/Q~u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %lZ++?&^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j.MpQ^eJ7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8%s ^>.rG  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: t ZUZNKODW  
B<c7&!B  
template < class Action > 2 g"_ *[  
class picker : public Action iTgGf  
  { -|^}~yOx0=  
public : b#0y-bR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z5juyzj  
  // all the operator overloaded 7sECbbJT  
} ; TQm x$  
y3T- ^  
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。 BcaMeb-Z  
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: /sY(/ J E  
=T5vu~[J/e  
template < typename Right > UF)rBAv(/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Zd@'s.,J  
  { LO@.aJpp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xq_%|p}y  
} hNB;29r~  
-o\$.Q3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lyiBRMiP|  
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。 4fBgmL  
9`}Wp2  
template < typename T >   struct picker_maker [\CQ_qs|  
  { Ms5m.lX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `Z]Tp1U  
} ; FUzIuz 6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &fA`Od6l"  
  { Lv@JfN"O  
typedef picker < T > result; xB{0lI  
} ; }OO(uC2  
vlCjh! x  
下面总的结构就有了: o Xwoi!  
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。 $2E n^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Kx9Cx 5B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <mlQn?u  
至此链式操作完美实现。 ]bO {001y,  
9_'xq.uP  
b u%p,u!  
七. 问题3 QC0^G,9.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 T[M?:~  
r{qM!(T  
template < typename T1, typename T2 > SeAokz>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >T{9-_#P  
  { Tz.!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )#[?pYd  
} ]xQPSs_  
,Iq+v  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: kvs^*X''Ep  
\&]M \  
template < typename T1, typename T2 > P<GY"W+r R  
struct result_2 TF 6_4t6  
  { Hno@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N'R^S98x  
} ; ^7v}wpwX\  
Z"#ysC  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /b,+YyWi%  
这个差事就留给了holder自己。 XNwY\y  
    iRo UM.%  
8r /]Q  
template < int Order > xdp!'1n."g  
class holder; LNml["   
template <> -xq)brG  
class holder < 1 > =zXpeo&|m  
  { S!8eY `C.  
public : k:PO"<-U  
template < typename T > '5wa"/ ?w  
  struct result_1 uRG0} >]|U  
  { AbUPJF"F  
  typedef T & result; >FPE%X0+  
} ; #6'oor X  
template < typename T1, typename T2 > Vnuz! 6.  
  struct result_2 {'Nvs_{6  
  { d.tjLeY  
  typedef T1 & result; p?X.I]=vRv  
} ; #*q`/O5n  
template < typename T > /s& xI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I9N?zmH  
  { =Z_\8qc  
  return (T & )r; 3 D,PbAd  
} J]i=SX+ 9  
template < typename T1, typename T2 > cv;&ff2%?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4]nU%`Z1w  
  { iaXNf ])?  
  return (T1 & )r1; P{5p'g ,  
} leyhiL<  
} ;  CJg &  
}MY7<sMDOy  
template <> #T Cz$_=t  
class holder < 2 > z=<T[Uy  
  { a#FkoA~M  
public : CyO2Z  
template < typename T > p%,:U8fOR  
  struct result_1 ElhTB  
  { x*}j$n(Oa  
  typedef T & result; {YWj`K  
} ; S%uH*&`  
template < typename T1, typename T2 > sR,]eo<p&  
  struct result_2 *X\i= K!  
  { 1i#uKKwE  
  typedef T2 & result; :s+AIo6  
} ; 0F=UZf&  
template < typename T > xksQMS2#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n[n0iz1-  
  { JV(eHuw  
  return (T & )r; E4[ |=<  
} _CAW D;P  
template < typename T1, typename T2 > f!ehq\K1k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3  8pw  
  { m9Gyjr'L  
  return (T2 & )r2; 2H;&E1:  
} sp0& " &5  
} ; G& cm5  
G U~?S'{  
@!fy24R]D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 WGKN>nV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ][S<M24]Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A?|KA<&m#u  
&+6XdhX  
return l(i, j) = r(i, j); \c/jp5=}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !1+L0,I6  
\lCr~D5  
  return ( int & )i; r J ?Y~Q  
  return ( int & )j; mm/U9hbp%  
最后执行i = j; "UKX~}8T  
可见,参数被正确的选择了。 n|lXBCY7K  
h'^7xDw  
*!%y.$\cE  
K6~N{:.s  
??=CAU%\  
八. 中期总结 /ivt8Uiw  
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: ,,mkB6;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O^G/(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W*;~(hDz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'IP'g,o++  
NZ9=hI;iM  
GBtBmV/`  
'@2pOq  
5[`!\vCiZ  
\6)l(b;  
九. 简化 'P32G?1C&p  
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。 $5r[YdnY<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w;0NtV|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: o4o&}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s#;|8_L M  
  +-*/&|^等 cZ \#074u/  
2. 返回引用。 wX8T;bo&  
  =,各种复合赋值等 ~/Aw[>_;  
3. 返回固定类型。 Qc\JUm]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ':!w%& \  
4. 原样返回。 6hXL`A&},  
  operator, y`:}~nUdT  
5. 返回解引用的类型。 %/~6Qq  
  operator*(单目) Et(Q$/W  
6. 返回地址。 -q&VV,  
  operator&(单目) 6AqHzeh  
7. 下表访问返回类型。 [|d:QFx  
  operator[] tS#EqMf&o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I8gGP'  
  operator<<和operator>> eJilSFp1  
5g&.P\c{  
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。 PP/M-Jql)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AnU,2[(  
E:4`x_~qQ  
template < typename Left > uTA /E9OY  
struct value_return ~l}rYi>g%  
  { yY4*/w7*j4  
template < typename T > lDe9(5|)Q  
  struct result_1 tq}sXt  
  { dc5w_98o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5,I'6$J  
} ; 'Z+w\0}@  
%lbSV}V)  
template < typename T1, typename T2 >  IKKd  
  struct result_2 L-^vlP)Vu  
  { 3^q,'!PfB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yX$I<L<Suz  
} ; %CfJ.;BDNE  
} ; AW&HWc~A  
I7 pxi$8f  
bsC~ 2S\o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C&bw1`XJf  
7_.z3K m:  
下面我们来剥离functor中的operator() /'QNlP[L;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: enj Ti5X  
"BK'<j^q  
return l(t) op r(t) Q mOG2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t]P[>{y  
return op l(t) ct3QtX0B  
return op l(t1, t2) Ym(^i h  
return l(t) op '$ ~.x|  
return l(t1, t2) op l2+qP{_4  
return l(t)[r(t)] 9b@L^]Kg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gTY\B.  
mwZesSxB_  
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: yrnB]$hf  
单目: return f(l(t), r(t)); pAtHU(}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eU1= :n&&\  
双目: return f(l(t)); nj!)\U  
return f(l(t1, t2)); ~7Kqc\/H&I  
下面就是f的实现,以operator/为例 bENfEOf,  
=#&K\  
struct meta_divide ?xGxr|+a  
  { }5RfY| ;  
template < typename T1, typename T2 > _J}ce  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -?!|W-}@G=  
  { ]3 YJE P  
  return t1 / t2; muQH!Q  
} `x lsvK>  
} ; 2" ~!Pu^.j  
l\- 1W2  
这个工作可以让宏来做: 3uwu}aw  
Z_QSVH68A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4HVZ;,q  
template < typename T1, typename T2 > \ Lt8chNi [  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XASoS5  
以后可以直接用 7B_;YT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R@5jEf  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 T3[\;ib}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +hpXMO%?  
lJ3/^Htn  
6i( V+  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 MX|CL{H  
d;|e7$F'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8X!UtHml  
class unary_op : public Rettype [z]@ <99/  
  { p/:)Z_  
    Left l; D'YF [l  
public : |A8Ar7)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =   
O_ nk8  
template < typename T > @/lLL GrZ"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mn{8"@Z  
      { f~jx2?W  
      return FuncType::execute(l(t)); u6'vzLmM  
    } @CP"AYB #  
jC*(ZF1B  
    template < typename T1, typename T2 > q]0a8[]3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (ivV[  
      { 8 2&JYx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V5i_\A  
    } D7X-|`kH  
} ; #StD]d  
X"(!\{ySI;  
I--WS[  
同样还可以申明一个binary_op `4.Wdi-Si  
s24-X1d(9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;Z-Cn.  
class binary_op : public Rettype z:^Kr"=n  
  { lN,b@;  
    Left l; Y:^~KS=Uz  
Right r; b\7-u-   
public : {0lY\#qcE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :bE ^b  
`=^29LC#  
template < typename T >  $hPAp}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qDM/ 6xO  
      { Wcz{": [  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oIt.Pc~;'#  
    } Ig'Y]%Z0  
aP!a?xq  
    template < typename T1, typename T2 > WVftLIJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r[eZV"  
      { k*-_CO-h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 25l6@7q.  
    } +>.plvZhu  
} ; fNFdZ[qOd  
H.7gSB1  
?Gp~i]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v>c[wg9P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jm =E_86_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \_!FOUPz(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c#OZ=`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S&6}9r  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .hg<\-:_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H #J"'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :u'X ~ID[  
下面是修改过的unary_op DGC -`z  
Eg3rbqM- 8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YZ7rs] A  
class unary_op R# 8D}5[&  
  { r4gkSwy  
Left l; 5dMIv<#T`  
  C N"V w  
public : Vt5%A}.VQ  
w(J-[t118  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @!Il!+^3  
s C e7ni  
template < typename T > H+F?)VX}oA  
  struct result_1 HLN rI0  
  { MEI]N0L3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y`E2IE2o  
} ; L(PJ9wjkD  
1UJ(._0hR  
template < typename T1, typename T2 > q+~z# jFX  
  struct result_2 +LQ2To  
  { CHdw>/5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N Rcg~Nu  
} ; 6vX+- f  
zf$OC}|\w  
template < typename T1, typename T2 > b]g}h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <eO 7b6_  
  { F@ZG| &  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 69cOdIt^D  
} t}cj8DC!  
BC(f1  
template < typename T > ~"gOq"y 5p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Hf6$2Wh  
  { Sj+ gf~~  
  return OpClass::execute(lt(t)); yZb@  
} RL~\/#  
#Jy+:|jJ  
} ; /_*:  
q .tVNKy%  
w6Dysg:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /Or76kE  
好啦,现在才真正完美了。 y@~.b^?_u  
现在在picker里面就可以这么添加了: `y;&M8.  
z:+Xs!S  
template < typename Right > ,T|iA/c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oFoG+H"&7\  
  { ~NpnRIt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y;e@ `.(  
} 4-E9a_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 a gBKp!  
)Si`>o3T-.  
JGn@)!$+/  
dWR?1sV|e  
-3wg9uZ &  
十. bind SQvicZAN)`  
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。 y3 LWh}~E  
先来分析一下一段例子 4J!1$   
cC"7Vt9b  
'V4.umj1~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VEpIAC4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &4O"Xs`ka  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OMJr.u  
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。 S&_ZQLiQ$  
我们来写个简单的。 _]j=[|q 9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cn<9!2a  
对于函数对象类的版本: `WWf?g  
4yQ4lU,r  
template < typename Func > VY=~cVkzS  
struct functor_trait GY@Np^>[a  
  { 9rn!U2  
typedef typename Func::result_type result_type; @F=ZGmq  
} ; _=U XNr8S  
对于无参数函数的版本: EIEwrC  
{4}Sl^kn*  
template < typename Ret > V *S|Qy!p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |8`}yRsQ  
  { [DGq{(O  
typedef Ret result_type; A"vI6ud>  
} ; - CM;sXq  
对于单参数函数的版本: WVy"MD  
N%y%)MI8  
template < typename Ret, typename V1 > x~Se-#$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4z#CkT  
  { pm5Yc@D  
typedef Ret result_type; 9tl Fbu  
} ; n0 !S;HH-  
对于双参数函数的版本: ai#EFo+#  
`'0opoQRe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y)BKRS~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xS,):R  
  { t,k9:p  
typedef Ret result_type; D@DK9?#  
} ; dH?pQ   
等等。。。 uBl&|yvxB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b.YQN'  
k^R>xV  
template < typename Func > vk{4:^6.TV  
struct func_return kZUuRB~om  
  { @VxBURZ?  
template < typename T > g=i|D(".  
  struct result_1 {[r'+=}l\S  
  { [C771~BL>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &+&^Hc  
} ; C$ZY=UXz!T  
EnwiE  
template < typename T1, typename T2 > 8Yb/ c*  
  struct result_2 +Tq _n@  
  { xU@Z<d,k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #Sn&Wo  
} ; n[ba  
} ; v^,A~oe`t  
_NA]= #J  
Ta9;;B?$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [POy" O  
uA}asm  
template < typename Func, typename aPicker > >z[d ~  
class binder_1 E62*J$wN@  
  { v]!|\]  
Func fn; Bm~>w`1wK  
aPicker pk; }d6g{`  
public : /JveN8L%  
/f0_mi,bD  
template < typename T > _fMooI)U1  
  struct result_1 |d{(&s}  
  { &1w,;45  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mcr71j  
} ; 9F,jvCM63  
.3ic%u;|D  
template < typename T1, typename T2 > JmY"Ja,&  
  struct result_2 f kP WGd  
  { ~_S`zzcZy4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [FC%_R&&  
} ; -p%=36n  
&TK%igL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4~o\Os+8  
YVs{\1|'  
template < typename T >  1XHGW=n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8, B9y D  
  { Nc;7KMOIA  
  return fn(pk(t)); ](Sp0t  
} P!]DV$o  
template < typename T1, typename T2 > 8,['q~z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FEdyh?$  
  { c)E'',-J_2  
  return fn(pk(t1, t2)); j&44wuf  
} ja 9y  
} ; E )Hp.  
wHIS}OONz  
aZBaIl6I  
一目了然不是么? 'i`;Frmg  
最后实现bind y<;#*wB  
{ifYr(|p`  
l@Ml8+  
template < typename Func, typename aPicker > hob%'Y5%D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V}aXS;(r%  
  { wz:wR+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i 5_g z>  
} d[O.UzQ  
re^1fv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0} {QQB  
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。 H:~LL0Md%  
hPEK@  
十一. phoenix $(_i>&d<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c\RDa|B,  
v$,9l+p/  
for_each(v.begin(), v.end(), 5gEUE{S  
( (# ?~^ut  
do_ sS+9ly{9J  
[ Y<kvJb&1*  
  cout << _1 <<   " , " v"bOv"!al  
] yWX:`*GV  
.while_( -- _1), HPt"  
cout << var( " \n " ) T> 1E  
) Yoaz|7LS  
); 0}w>8L7i{  
T=>&`aZH  
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: lYJ]W[!  
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 Y> 7/>x6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {@C+Js5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R%5\1!Fl=G  
mD0pqK  
KU$.m3A>  
template < typename Cond, typename Actor > Q+ uYr-  
class do_while %Rg84tz  
  { &&>OhH`  
Cond cd; ZA:YoiaC#  
Actor act; rL_AqSGAK1  
public : 67J=#%\  
template < typename T > rJg! 2  
  struct result_1 Ai /a y# E  
  { P'FI'2cN7  
  typedef int result_type; lRentNg0b  
} ; VxsW3*`  
r,0> 40^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C>j"Ck^<  
X,gXgxP\  
template < typename T > j@ =n|cq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \:O5,wf2  
  { am@\$Sa4  
  do i12iB+q  
    { #t{?WkO[  
  act(t); '8dgYj  
  } s%p(_pB  
  while (cd(t)); bBg?x 4bu  
  return   0 ; iD{;!dUZ  
} Bz ]64/  
} ; F"9q Bl~  
:%;K`w  
*6=[Hmygi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V! ~uGf  
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。 W;,Jte<'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。 KcY 2lTvx  
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。 jaNkWTm :  
下面就是产生这个functor的类: ))Aj X  
j!jZJD  
(bZ)pW/iw  
template < typename Actor > GyT{p#l  
class do_while_actor L5PN]<~T  
  { P 7gS M  
Actor act; b vUYLWzS  
public : h-#Glse<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q/&Z6LJ)  
+#n[55d  
template < typename Cond > \Mt(9jNK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i7Y 96]  
} ; 8l)^#"ySA  
$ V}s3  
9\|3Gm_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]<{BDXIGIE  
最后,是那个do_ a0y;c@pkO  
E Sb  
%*:-4K  
class do_while_invoker n,n]V$HFGh  
  { 7GE.>h5  
public : a^~l[HSF  
template < typename Actor > ,mjwQ6:Ny  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "r.pU(uxt  
  { %6*xnB?  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1<ZvHv  
} }vp\lK P  
} do_; 5C2 *f 4|  
J[]YG+r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .Ml}cE$L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]cFqKs  
最后来说说怎么处理break和continue RqH"+/wR  
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。 Rs5G5W@"A  
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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