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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Lw=.LN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2Yx6.e<  
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, Fj9/@pe1  
@<]xbWhuw  
S9Fg0E+J  
w;.'>ORC  
  class filler ]MkZ1~f7  
  { '3>kDH+  
public : 1#AdEd[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v>3)^l:=Y*  
} ; ]JX0:'x^  
s,TKC67.%+  
5/Ng!bW  
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: W{Cc wq  
Q dKxuG  
k]<  
%/dYSC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P'#m1ntxQ  
fGiN`j} j  
y2V9!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $]CZ]EWts  
Y&xmy|O#  
ce{GpmW  
/&=E=S6  
二. 战前分析 h<.G^c)  
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。 6Q,-ZM=Z_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 #Zpp*S55  
8<$6ufvOv  
j380=? 7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SGW2'  
  /* --------------------------------------------- */ {& G7 Xa  
vector < int *> vp( 10 ); w,NK]<dU@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %T*lcg  
/* --------------------------------------------- */ T0WB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .~V0>r~my  
/* --------------------------------------------- */ 05:`(vl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >9W ;u`  
  /* --------------------------------------------- */ ~V?O%1)k?\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &I.UEF2,  
/* --------------------------------------------- */ GzK{. xf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;$@7iL  
n.C.th >Y1  
59";{"sw  
krZ J"`  
看了之后,我们可以思考一些问题: 58*s\*V` \  
1._1, _2是什么? wJJ4F$"b  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 XOO!jnQu  
2._1 = 1是在做什么? H,qIHQW#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]#N2:ych  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n6; jIf|  
nBL7LocvR  
X 'Q$v~/  
三. 动工 W-%oj.BMA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \pZ,gF;y  
@D8c-`LC"*  
Y((s<]7  
cj-P&D[Ny[  
template < typename T > <CJua1l\  
class assignment I!.o& dk  
  { `h12  
T value; <3z]d?u  
public : oD_je~b)  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z{`;Ys:zk  
template < typename T2 > bp2l%A;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R-J\c+C>W  
} ; Nh~ Hh(   
_n_lO8mK  
&^4\Rx_I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |c,":R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q,Vv  
J&S$F:HM  
zcD&xoL\H  
DDn@M|*$  
  class holder KDgJ~T  
  { Ae:(_UJz  
public : ?ltTJ(Po  
template < typename T > = ^:TW%O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q=ZLSBZ  
  { 2}>jq8Y47  
  return assignment < T > (t); `GS!$9j  
} p!>FPS  
} ; V0z.w:-  
!HL7a]PB  
*W,"UL6U8y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8AT;9wZqt  
cjsQm6  
  static holder _1; jZS6f*$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ! lgsV..R  
FGu:8`c9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ej>8$^y  
而不用手动写一个函数对象。 $[5ihV$u  
Q.#@xaX'{`  
{NXc<0a(  
"DM $FRI0  
四. 问题分析 9r@r\-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 G`PSb<h\oc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 G+ PBV%gE[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1w'iD X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OEy'8O$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zg2A$Fd[j  
vE7L> 7  
五. 问题1:一致性 E{sTxO I$  
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?| o0&jel1a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q*Per;%J  
?dlQE,hB$  
struct holder Bu">)AnN  
  { qyGVyi3  
  // "AP'' XNi  
  template < typename T > ~ z*  
T &   operator ()( const T & r) const {co(w 7  
  { /=>z|?z3  
  return (T & )r; +Tc<|-qQn  
} UOSa`TZbZ  
} ; kc^ Q ?-?  
lidzs<W-fW  
这样的话assignment也必须相应改动: d$8rzd  
z"bgtlfb8  
template < typename Left, typename Right > U0t/(Jyg  
class assignment , fFB.q"  
  { /vS!9f${  
Left l; 9"1 0:\U  
Right r; Q\&FuU  
public : Yv }G"-=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >t7xa]G  
template < typename T2 > ]24aK_Uu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <iunDL0  
} ; +'Pl?QyH  
SLpB$puS  
同时,holder的operator=也需要改动: YlwCl4hq  
6|wi Zw  
template < typename T > EWNh:<F?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eWS[|' dl  
  { zvYkWaa_Qz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z kQV$n{  
} E ;65kZ  
@B %m,Mx  
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。 7S LJLn3d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \~d|MP}"F:  
&1YqPk  
return l(rhs) = r; D% } ?l  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 uFOxb}a9v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Kl GPu GL  
=`[08  
template < typename Tp > QCQku\GLV  
class constant_t vBx*bZ  
  { -v .\CtpHv  
  const Tp t; [H)NkR;I  
public : (g xCP3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0ohpJh61Q  
template < typename T > [>QV^2'Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j9n3  
  { ojU:RRr4l$  
  return t; _" W<>  
} p0~=   
} ; CwZ+P n0  
LHU^%;L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,IoPK!5xy  
下面就可以修改holder的operator=了 RX8$&z  
EKoAIC*?p  
template < typename T > dOh'9kk3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pV{MW#e  
  {  98eiYh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l:mC'aR  
} h~haA8i?{  
["|AD,$%  
同时也要修改assignment的operator() 6*cG>I.Z  
..6 : _{wg  
template < typename T2 > s `fIeP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2*Hw6@Jj  
现在代码看起来就很一致了。 BV,P;T0"D  
}ozlED`E  
六. 问题2:链式操作 ~L(=-B`Ow  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u}Vc2a,WV  
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。 u H[d%y/  
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。 yE[ -@3v  
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。 Z_Jprp{3h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^_ <jg0V  
yzr>]"o  
template < typename T > T.O^40y  
struct result_1 .4Ob?ZS(  
  { f>\OT   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Fq/?0B8  
} ; \~!9T5/*  
YY-{&+,  
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: Jv1igA21_h  
d2lOx|jt  
template < typename T > %Z~, F?  
struct   ref v(D{_  
  { "]J4BZD  
typedef T & reference; &os9K)  
} ; KtzoL#CT  
template < typename T > ]:`q/iS&  
struct   ref < T &> p48M7OV  
  { jv7-i'I@  
typedef T & reference; Qj: D=j8  
} ; JwWW w1  
L4`bGZl55  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2%4dA$H#4w  
>m='#x0>Y  
template < typename T > ^2E\{$J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +7n;Bsk _  
  { %7=B?c |  
  return l(t) = r(t); >Ia{ZbQV  
} 'Lu7cb^  
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。 Nq'Cuwsp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z =1 J{]  
@Ee{ GH^-  
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 +F3@-A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \Z9+U:n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q[p+OpA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B:S/ ?v  
最后的布局是: {<0=y#@u  
                Add (sLFJ a6e  
              /   \ .),ql_sXr  
            Divide   5 n'R9SnW  
            /   \ = Q|_v}  
          _1     3 rFJ(t7\9h  
似乎一切都解决了?不。 2mUq$kws  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -oc@$*t  
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。 *olV Y/'O  
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: iu!j#VO  
y ,][  
template < typename Right > }T=0]u4,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q\wT[W31@  
Right & rt) const BeP]M1\?>  
  { ,)%al76E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :m*r( i3  
} P,5gaT)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )>,; GVu"  
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。 4oW6&1  
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。 df@IC@`pB  
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。 BR\3ij  
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。 {p J{UJKv?  
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? Hq9yu*!u  
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: dXr=&@ 1  
4+&4  
template < class Action > }^r=(  
class picker : public Action H9nVtS{x  
  { s}Y_og_c  
public : JU^ {!u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i'Vrx(y3  
  // all the operator overloaded q{D_p[q  
} ; Br w-"tmx  
r|!w,>.  
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。 %qG nvQ  
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: .xJW=G{/  
Y r3h=XY  
template < typename Right > -*q:B[d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xj 6ht/qq  
  { cp@(y$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vgy}0pCl  
} E.*TJ  
&8VB{S>r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (`S32,=TS  
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。 [k~V77w 14  
&)F8i# M  
template < typename T >   struct picker_maker Y:|_M3&'o  
  { {2u#Q 7]|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kMD:~ V  
} ; 9qyA{ |3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aH@Ux?-}  
  { s^5KFK1  
typedef picker < T > result; Y{c_5YYf  
} ; /8V#6d_  
6=ukR=]v  
下面总的结构就有了: A2Je*Gz  
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。 02g!mJW>}y  
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。 )b<-=VR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?.E ixGzI^  
至此链式操作完美实现。 _TF\y@hF*D  
;dXQB>Za  
c\2+f7o@  
七. 问题3 H.\gLIr  
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。 |e+8Xz1>  
_Wcr'*7  
template < typename T1, typename T2 > }e}J6 [wP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5nq0#0O c  
  { bs-O3w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B>kx$_~  
} ex_Zw+n  
J*)Vpk  
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: nCMv&{~  
CD$0Z  
template < typename T1, typename T2 > *=]hc@  
struct result_2 jJ^p ?  
  { |\g=ua+h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S+c)  
} ; D{h sa  
25xpq^Zw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? KA)9&6  
这个差事就留给了holder自己。 sZ`C "1cX  
    <~:Lp:6 J  
r:h\{ DVf  
template < int Order > .~#<>  
class holder; /jJi`'{U  
template <> H,r>@Y  
class holder < 1 > YGp8./ma<I  
  { r^3QDoy  
public : 0fgt2gA33  
template < typename T > \x JGR!  
  struct result_1 Ap}^6_YXd  
  { 3QL I|VpO  
  typedef T & result; 0(A(Vb5J.T  
} ; plL##?<D<  
template < typename T1, typename T2 > I[|5 DQ  
  struct result_2 ?-^eI!  
  { ~Yrtz   
  typedef T1 & result; GX4HW \>a  
} ; 7CfHL;+m<4  
template < typename T > V=!tZ[4z$h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8l(_{Y5(-  
  { " S6'<~s  
  return (T & )r; y8T%g(  
} s&vREx(  
template < typename T1, typename T2 > ve|:z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wOH$S=Ba5,  
  { zyNg?_SM  
  return (T1 & )r1; ><o dBM-  
} YGVj$\  
} ; VEAf,{)Q  
eNN)2-96  
template <> ?+Sjt  
class holder < 2 > D[) Z$+D4f  
  { 2BA'Zu`  
public : 9F8"(  
template < typename T > f?O?2g  
  struct result_1 Y`@:L'j  
  { <u\j 4<p  
  typedef T & result; jOs&E^">&B  
} ; B%95M|  
template < typename T1, typename T2 > `9;:mR $  
  struct result_2 ^6=y4t=%F  
  { H.sHXuu  
  typedef T2 & result; T_}9b  
} ; wfH#E2+pk  
template < typename T > hr9[$4'H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @y,pf Wh`  
  { 3DH} YAUU  
  return (T & )r; 7MXi_V;p<  
} ZTV|rzE   
template < typename T1, typename T2 > d+ P<nI/|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hk'D@(h S  
  { g9 .b6}w!  
  return (T2 & )r2; gkDyWZG B  
} k&-SB -  
} ; [R$iX  
@.Pd3CB0  
s!* m^zx  
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> >。 m22FOjk\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p8CDFLuV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H$2<N@'4z  
- inZX`afA  
return l(i, j) = r(i, j); Wr.G9zq.+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tz #Fy?pe  
6?an._ C  
  return ( int & )i; .(T*mk*>  
  return ( int & )j; #l kv&.)x  
最后执行i = j; IbFS8 *a\  
可见,参数被正确的选择了。 b}DxD1*nsI  
SGi(Zkc  
-%8*>%  
^m ^4LDt  
}GV5':W@WG  
八. 中期总结 kk6Af\NZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 15NeC7GAh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rr/0pa$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iYwzdW1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <Sm@ !yx  
F Xbf7G)H  
F@</Ev  
.EJo 9s'  
V\U,PNkZQ  
7noxUGmFw  
九. 简化 X?PcEAi;w  
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。 +6dq+8msF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y8j wfO3  
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: >K<n~;ON|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 luNEgCq  
  +-*/&|^等 kzq3-NTV  
2. 返回引用。 Yyl(<,Yi  
  =,各种复合赋值等 x+niY;Z E  
3. 返回固定类型。 y7a84)j3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HV_5 +  
4. 原样返回。 QahM)Gb  
  operator, [T|_J$ ;  
5. 返回解引用的类型。 RM/q\100  
  operator*(单目) AUZ^XiK  
6. 返回地址。 ~.-o*  
  operator&(单目) @)"= b!q=  
7. 下表访问返回类型。 vwA d6Tm  
  operator[] 3[*E>:)qh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ces|HPBa&6  
  operator<<和operator>> CKoRq|QG_  
L[M`LZpJo  
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。  R d|#-7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KmUH([#  
6|h~pH  
template < typename Left > 46 p%y  
struct value_return &-l(nr]h]  
  { A.`) 0dV  
template < typename T > re\pE2&B  
  struct result_1 ZdcG6IG+  
  { "n,? )  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y2nwDw(xF  
} ; Pe-1o#7~W  
ElBpF8xJ|o  
template < typename T1, typename T2 > QQ1|]/)  
  struct result_2 CF|4, K)  
  { &x= PAu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )SJ18 no|l  
} ; Ft} h&aYP  
} ; ?H7YmN  
JerueF;J  
((Jiv=%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >m66j2(H*Z  
_ML`Vh]  
下面我们来剥离functor中的operator() @Kl'0>U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uH"W07  
"9>.,nzt  
return l(t) op r(t) )21yD1"6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m]XG7:}V0  
return op l(t) 5 5$J% ;&  
return op l(t1, t2) )HaW# ,XB  
return l(t) op ]Ak/:pu  
return l(t1, t2) op -OvzEmI"  
return l(t)[r(t)] w-2?|XvDmf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;:)1:Dy5  
Y/|wOm;|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: f9ziSD#  
单目: return f(l(t), r(t)); P LHiQ:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KG8:F].u(  
双目: return f(l(t)); h_xHQf&#  
return f(l(t1, t2)); xna4W|-  
下面就是f的实现,以operator/为例 6qAs$[  
SuorCp]  
struct meta_divide Hi V7  
  { qj$6/V|D  
template < typename T1, typename T2 > m+3U[KKvG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zQPQP`  
  { Py}] {?  
  return t1 / t2; f`^\v  
} e\Igc.  
} ; LBCat=d<  
*_Sx^`"X`l  
这个工作可以让宏来做: N,oN3mFF  
vv 7T/C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "q<}#]u  
template < typename T1, typename T2 > \ Uo D@ix&0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b~5Q|3P9  
以后可以直接用 948lL&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K |Z]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :4HZ >!i  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KMU2Po qD  
;XUiV$  
ZJZKCdT@  
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 06r-@iY.]  
@_:Jm tH<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |_ChK6Q?v  
class unary_op : public Rettype =~|:93]k  
  { Zo12F**{  
    Left l; 2Pa Rbh{"  
public : *F_ dP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nKR=/5a4Y  
6/4?x)l3-  
template < typename T > y?r:`n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v c r5  
      { /a'cP  
      return FuncType::execute(l(t)); I7[F,xci  
    } JsDugn ,B  
MhaoD5*9  
    template < typename T1, typename T2 > c;M&;'#x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pl9Ky(Q`V  
      { "3\C;B6I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $VgazUH% =  
    } 4Iq-4IG(  
} ; ytsPk2@WR  
7K.in3M(  
!+F6Bf  
同样还可以申明一个binary_op Bkq3-rX\  
ea\b7a*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |o5F%1o  
class binary_op : public Rettype ~ "IjT'W3  
  { xklXV  
    Left l; P.j0Xlof  
Right r; `3QAXDWE  
public : Y +[Z,   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L)mb.U$`c|  
r6u ) 6J=  
template < typename T > c^%vyBMY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uiz#QGt  
      { XZ3)gYQi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E\GD hfTQ  
    } 9^AfT>b~f  
eHt |O~  
    template < typename T1, typename T2 > --t5jSS44  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .3Ag6YI0N  
      { $%%K9Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0</]Jo%  
    }  '7j!B1K-  
} ; !.^%*6f  
~"t33U6  
s .xJ},E9  
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 L<` p;?   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YtWO=+rX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \i}:Vb(^  
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。 +hW^wqk/.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j/h>G,>T=  
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。。。 z4UJo!{S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'u)zQAaw.  
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) kpQXnDm 2  
下面是修改过的unary_op !K0:0:  
E7c!KJ2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SFaG`T=  
class unary_op i_KAD U&mP  
  { 4uSC>  
Left l; 2rG;j52))a  
  dh; L!  
public : B0&W wa:  
/Ayo78Pi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >E:V7Fa  
Af V a[{E  
template < typename T > Pv>W`/*_,s  
  struct result_1 $QbaPmHW  
  { L)!9+!PKD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AD=qB5:  
} ;  HuCzXl  
VD).UdUn  
template < typename T1, typename T2 > \A ?B{*  
  struct result_2 `1Cg)\&[e0  
  { yM}Wg~:D:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u6pfc'GGg  
} ; U,_jb}$Sq7  
.0gF&>I}  
template < typename T1, typename T2 > 555*IT3b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q^_*&},V  
  { QUSyVp{$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lCznH?[  
} ujt0?DM  
}CoR$K   
template < typename T > ,Zs"r}G^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ._$tNGI4  
  { W ^MF3  
  return OpClass::execute(lt(t)); |;[%ZE"  
} 5VXI/Lw#  
2VY.#9vl  
} ; m&36$>r=  
B,f4<  
~Ip-@c}'j  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug OZ'=Xtbn  
好啦,现在才真正完美了。 o(w xu)  
现在在picker里面就可以这么添加了: /Mg$t6vM  
h\@\*Xz<v  
template < typename Right > T/b%,!N)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z%t"~r0PS  
  { D^Cpgha  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {okx*]PIc  
} qVpV ZH!  
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。 F"?OLV1B&  
@S%ogZz*m  
ZjEc\{ s  
uq~Z  
Vp5i i]B4  
十. bind tt=JvI9>  
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。 j-% vLL/  
先来分析一下一段例子 n& j@7R  
>&mNC \PA  
=jWcD{;1I}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 63EwV p/|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?m RGFS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I1 Jo8s  
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。 42{\u08Z  
我们来写个简单的。 @Z fQ)q\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a*oqhOTQ  
对于函数对象类的版本: B]""%&! O  
^V1iOf:  
template < typename Func > xlW`4\ Pa  
struct functor_trait @5i m*ubzM  
  { 2^\67@9  
typedef typename Func::result_type result_type; S*5hO) C  
} ; bJ$6[H-:  
对于无参数函数的版本: oXQzCjX_   
"G&S`8  
template < typename Ret > wTu_Am  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?aMV{H*Q*  
  { hS?pc<~`#  
typedef Ret result_type; PU"C('AP  
} ; Uzx,aYo X  
对于单参数函数的版本: 3/j^Ao\fw  
ry2ZVIFa  
template < typename Ret, typename V1 > KTQy pv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &T i:IC%M  
  { G(n e8L8  
typedef Ret result_type; fH#*r|~  
} ; 49gm=XPm  
对于双参数函数的版本: 3.c0PRZ  
Pa8E.<>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^ |xSU_wa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }r+(Z.BHM  
  { 7jZE(|G-  
typedef Ret result_type; mn>$K"_k  
} ; u@"nVHgMJ  
等等。。。 a (mgz&*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )yOdRRP  
9HtzBS  
template < typename Func > X*Qtbm,  
struct func_return uVQH,NA,  
  { b `7vWyp  
template < typename T > wOlnDQs  
  struct result_1 i xf~3Y8  
  { =`1#fQDt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 08+cNT  
} ; S-4C >gM  
s.zfiJ  
template < typename T1, typename T2 > npj_i /&g  
  struct result_2 x3`b5^  
  {  wh A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EGY'a*]cU  
} ; G~ldU: ?  
} ; @lYm2l^  
h8ikM&fl  
Y%i=u:}fm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;`{PA !>  
%/K'VE6pb  
template < typename Func, typename aPicker > fW'@+<b  
class binder_1 ]z%X%wL  
  { 5Dhpcgq<<  
Func fn; {D6E@a  
aPicker pk; kwcH$w<I  
public : )}G?^rDH(  
v4pFts$J  
template < typename T > <#[_S$54  
  struct result_1 6c?;-5.  
  { U:a-Wi+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5*q!:$ W  
} ; _>6xU t  
,D6hJ_:  
template < typename T1, typename T2 > l\?HeVk^  
  struct result_2 kvdiDo  
  { o~_wx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B;3lF ;3`  
} ; u(Y! _  
0L ^WTq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -$@$  
+5zLQ>]z  
template < typename T > NB["U"1[^E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "5 /i  
  { tU5Z?QS  
  return fn(pk(t)); pq3W.7z;b  
} THQd`Lj  
template < typename T1, typename T2 > ({R-JkW: ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l[MP|m#  
  { ~_!lx  
  return fn(pk(t1, t2)); |#&{`3$CG[  
} QM"\;l??  
} ; /uh?F  
/|kR= ~  
\A{ [2  
一目了然不是么? 6;O fh   
最后实现bind ,t2yw  
&gDwsW  
fAW(  
template < typename Func, typename aPicker > *FINNNARB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) efc<lSUR  
  { ?)Psf/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -w[j`}([P9  
} C\Y%FTS:  
'aWrjfDy:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3U_-sMOB|  
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。 x)wlp{rLf  
5-=&4R\k  
十一. phoenix y@T 0 jI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ut<0-  
i gyTvt!  
for_each(v.begin(), v.end(), r I-A)b4  
( \$g,Hgp/<  
do_ [SJ)4e|)  
[ i;CVgdQ8  
  cout << _1 <<   " , " fP:n=A{  
] lBYc(cr  
.while_( -- _1), feSj3,<!  
cout << var( " \n " ) \V1geSoE  
) 4 8}\  
); $N}nO:`t  
ZFJ qI  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 65P*Gu?  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _3;vir%)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *VbB'u:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K5h2 ~  
| 4slG   
LNA5!E  
template < typename Cond, typename Actor > _gLj(<^9  
class do_while U= Gw(  
  { SZ;Is,VgU4  
Cond cd; I}Fv4wlZG  
Actor act; VssD  
public : hxXl0egI  
template < typename T > fMRv:kNAt  
  struct result_1 C:?mOM#_  
  { dR^7d _!  
  typedef int result_type; }.L\O]~{  
} ; @`IMR$'  
G1X${x7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !"G|y4O  
VbwB<nQl  
template < typename T > &&Uc%vIN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "f1`6cx6  
  { [myIcLp^aP  
  do T> !Y-e.q  
    { /qKO9M5A  
  act(t); y5p)z"  
  } "8NhrUX  
  while (cd(t)); :c_>(~  
  return   0 ; Z{MR#.I  
} LGau!\  
} ; )6t=Bel  
8B*XXFy\  
u>K(m))5W3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Im<i.a <`  
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。 RqONVytx  
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。 iB1+4wa  
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。 [s} n v]  
下面就是产生这个functor的类: Uyuvmt>  
(oUh:w.]Gw  
|([|F|"  
template < typename Actor > 4GL-3e  
class do_while_actor Y*KP1=Md  
  { >U.f`24  
Actor act; w]% |^:  
public : U#X6KRZ~g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G2,9$8qE  
H2cY},  
template < typename Cond > q_R^Q>ZIe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BM }{};p6  
} ; }OJ,<!v2pc  
4D4Y.g_x  
G]$.bq[v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }(yX$ 3?`  
最后,是那个do_ /_?y]Ly[r  
1p|h\H  
HgY>M`U  
class do_while_invoker /Tc I  
  { 0wA?.~ L  
public : l_1y#B-k5  
template < typename Actor > ]E:P-xTwaI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K,$Ro@!  
  { <* vWcCS1  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3[a&|!Yw  
} [8h~:.d`  
} do_; fl4z'8P"(  
ij|+MX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ; *@lH%u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NCKhrDd&  
最后来说说怎么处理break和continue xc&&UKd  
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。 @j{n V@|  
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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