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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /\ y?Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3m]4=  
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, bR*-Ht+wd  
KyVQh8  
ocqU=^ta  
g`{;(/M+  
  class filler  8{wwd:6  
  { 9oRy)_5Z(=  
public : /[a~3^Gs^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q.KG^=10  
} ; 6Z>FTz_  
A>vBQN  
UldXYtGe  
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: 2 Wt> Mi  
"9ZID-~]  
N=4G=0 `ke  
MW! srTQ_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7L`A{L  
y?[ v=j*U  
Pu7_ v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F3N?Nk/  
4,bv)Im+ `  
Ttu2skcv  
p#ol*m5wE  
二. 战前分析 A_XY'z1  
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。 mC4zactv  
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 e}D3d=6`  
S@jQX  
K,Ef9c/+K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :8L8q<U  
  /* --------------------------------------------- */ I?h)OvWd  
vector < int *> vp( 10 ); !^^?dRd*v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;;_,~pI?k  
/* --------------------------------------------- */ eV 2W{vuI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TTeH `  
/* --------------------------------------------- */ 8;d:-Cp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W3]_m8,Z  
  /* --------------------------------------------- */ 8qk?E6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .GsV>H  
/* --------------------------------------------- */ m;H.#^b*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c&r70L,  
8>trS=;n  
(n*^4@"2  
#^`4DhQ/ 1  
看了之后,我们可以思考一些问题: w,.+IV$Kk  
1._1, _2是什么? "W=AB&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 u8gS< \  
2._1 = 1是在做什么? KK1 gNC4R  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bV(Y`g  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sNj)ZWgd>  
Uddr~2%(  
HTVuStM8  
三. 动工 n(b(yXYm]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: txJr;  
8qY79)vD4E  
E[2m&3&  
p6 ]7&{>  
template < typename T > Z,RzN5eN  
class assignment t#Z-mv:(  
  { E.r>7`E  
T value; /,89p&h  
public : 1%EBd%`#  
assignment( const T & v) : value(v) {} xe#FUS 3  
template < typename T2 > yyoqX"v[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nc~F_i=  
} ; s:OFVlC%\  
1/RsptN"v  
5A%w 8Qv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jK!Au  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FemC Lvu  
PpGL/,]X  
w Qgo N%  
||T2~Q*:y  
  class holder 8 BY j  
  { lphFhxJA{  
public : O}tZ - 'T  
template < typename T > | h`0u'#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {HL3<2=o  
  { ZRv*!n(Ug<  
  return assignment < T > (t); D!Q">6_"z  
} ;o^eC!:/%  
} ; }E+!91't.^  
;,$NAejgd  
k'gh  
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: m`IC6*  
U1@IX4^2`  
  static holder _1; ,R'@%,/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IC#>X5  
IM:=@a{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D;oe2E{I  
而不用手动写一个函数对象。 @.osJ}FxA  
oeKHqP wg  
K\>tA)IPSV  
kd=GCO  
四. 问题分析 __`*dL>*  
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_,|>U  
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。 uXI_M)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X'wE7=29M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |>27'#JC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J c g,#@  
_,zA ^*b  
五. 问题1:一致性 _]04lGx27  
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?| Scp7X7{N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /,1D)0  
l*ayd>`~x  
struct holder \qR7mI/*  
  { `Y BC  
  // INcg S MM  
  template < typename T > X- pqw~$  
T &   operator ()( const T & r) const @xQgY*f#  
  { *n; !G8\  
  return (T & )r; AcS|c:3MUy  
} O>qll 6]{@  
} ; `D>S;[~S7  
WzAb|&?  
这样的话assignment也必须相应改动: JCz@s~f\y  
F ;{n"3<  
template < typename Left, typename Right > .EpV;xq}  
class assignment Cnnh7`  
  { ^:6{22C{  
Left l; WxW7qt  
Right r; ~;Ov-^tp  
public : 3Th'paMG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <!L>Exh&r  
template < typename T2 > m/v9!'cMI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /4tj3B,  
} ; uJOJ-5}yt  
(H)2s Y  
同时,holder的operator=也需要改动: 4 d;|sI@  
VK}fsOnj0  
template < typename T > lFa02p0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -0?~  
  { 7P" | J\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c#a @n 4  
} anIAM  
E8>Ru i@9  
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。 6726ac{xz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cS>e?  
^9^WuSq  
return l(rhs) = r; I*LknU@  
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。 ~ }F{vm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dArDP[w  
RD\  
template < typename Tp > km)zMoE{c{  
class constant_t zfI>qJ+Nqt  
  { &f!z1d-qg?  
  const Tp t; pF&(7u  
public : pcau}5 .  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !g Z67  
template < typename T > thV>j9'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RMX:9aQ3F  
  { Sczc5FG  
  return t; UQ'\7OS  
} #~SP)Ukp  
} ; 8dV=[+  
/<E5"Mm%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ge,;8N88  
下面就可以修改holder的operator=了 Xua+cVc\y  
!vX D  
template < typename T > ^ s1Q*He  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a-l; vDs  
  { $"0MU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HOw -]JSP2  
} m0LTx\w!  
8d?g]DEN)6  
同时也要修改assignment的operator() "5;;)\o ~  
@.G[s)x  
template < typename T2 > ~7Ts_:E-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f>aEkh6u9  
现在代码看起来就很一致了。 #Xhdn\7  
7s"< 'cx_F  
六. 问题2:链式操作 9UKp?SIF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hc~s"Atck  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 w:s]$:MA8  
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。 G:<`moKgL  
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。 io,M{Ib  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i-bJS6  
@Gx.q&H  
template < typename T > +6UVn\9Q  
struct result_1 3= xhoRX  
  { /V8}eZ97  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q@ 2i~Qo[  
} ; (Q%'N3gk  
~\=1'D^6CK  
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: 7:9.&W/KE  
/J04^ 6  
template < typename T > ,S'p %g  
struct   ref XEn*?.e  
  { I *x[:)X8  
typedef T & reference; Jj,U RD&0R  
} ; G"X8}:}  
template < typename T > R<sJ^nx  
struct   ref < T &> qtiz a~u  
  { 4!+pc-}-  
typedef T & reference; _/Gczy4)#  
} ; 6:q"l\n>  
|AcRIq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hu.t 3:w  
]4h92\\965  
template < typename T > ~n[xtWO0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ox:[f9.5  
  { +x_Rfk$fb  
  return l(t) = r(t); {.Z}5K  
} 5WC+guK7  
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。 [|P!{?A43|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A;/-u<f  
vw>2(K=e1  
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 '|S%a MLZ)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w=j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  Np'2}6P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Nc+,&R13m  
最后的布局是: o4*+T8[|5  
                Add ;3\3q1oX  
              /   \ w;k):; $  
            Divide   5 >Y_*%QGH_  
            /   \ Jd5:{{ Lb  
          _1     3 A,\6nO67  
似乎一切都解决了?不。 k$H%.l;E  
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。 '~ ,p[  
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_[0v  
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: JNkwEZhHyg  
h3*Zfl<]  
template < typename Right > 3pK*~VK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L:_bg8eD#  
Right & rt) const u:m]CPz  
  { Z9575CI<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9:`(Q3Ei  
} *Ho/ZYj3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (T!9SU  
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。 .C2TQ:B,.  
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。 kGd<5vCs  
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。 fO0(Z  
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。 F1jglH/MF)  
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? +n<k)E@>J  
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: ]%BWIqbr  
8zA=;~GHP  
template < class Action > UJfEC0  
class picker : public Action YqPQ%  
  { ;]gP@h/  
public : ~4s'0 w^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KN t t  
  // all the operator overloaded cx}Q2S  
} ; $/=nU*pd  
4m*M,#mV  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 GN!qyT  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F)+{AQL  
d}JP!xf%  
template < typename Right > 6KVn nK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /ODXV`3QYI  
  { mp9{m`Jb*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G:pEE:W[  
} h$.:Uj8/  
9lGOWRxR)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q EP 4  
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。 NPd%M  
=JKv:</.G  
template < typename T >   struct picker_maker mt5KbA>nU  
  { /9zE^YcT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6ezS{Q  
} ; Tszp3,]f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 34wkzu  
  { {dL?rQ>5L  
typedef picker < T > result; 94 e): jS  
} ; ;x:rZV/  
 )$`wIp  
下面总的结构就有了: Q %wY  
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。 - /(s#D  
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/C<]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H"C[&r  
至此链式操作完美实现。 {}QB|IH`  
-S$1Yn  
>m# e:[N  
七. 问题3 $&<uT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j'aHF#_  
ukvtQz)  
template < typename T1, typename T2 > /}Lt,9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UK1_0tp]x  
  { /DqLrA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @BrMl%gV  
} x7vctjM|  
u`olW%C/T  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Q>R>R*1.j  
F29v a  
template < typename T1, typename T2 > E@-KGsdhK  
struct result_2 I j$lDJS  
  {  1~l I8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^-rfvc  
} ; qwK2WE%T  
\EKU*5\Hp>  
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? CBDG./  
这个差事就留给了holder自己。 {5d9$v7k4  
    Xe#K{gA  
zCOgBT~p   
template < int Order > X^\> :<  
class holder; t9Y=m6  
template <> cwm_nQKk  
class holder < 1 > b:R-mg.VT{  
  { k51Eyy50(  
public : ZkIgL  
template < typename T > +8v9flh  
  struct result_1 = <j"M85.  
  { N gLU$/y;  
  typedef T & result; _=q! BW  
} ; [tg^GOf '  
template < typename T1, typename T2 > H)aQ3T4N5  
  struct result_2 etoo #h"]1  
  { kl"+YF5/  
  typedef T1 & result; "*;;H^d  
} ; @ JvPx0  
template < typename T > @h*fFiY&{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HLBkR>e  
  { ?%VI{[y#>  
  return (T & )r; Ov#=]t5  
} 70lfb`  
template < typename T1, typename T2 > U,+[5sbo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v^ /Q 8Q  
  {  .AYj'Y  
  return (T1 & )r1; @"Z7nJX  
} 3SSm5{197  
} ; .e'eE  
6Z`R#d #I  
template <> Cn>ADWpT&  
class holder < 2 > k ^ YO%_  
  { K9vIm4::d$  
public : %0 #XPc("  
template < typename T > xl"HotsX-x  
  struct result_1 (YY~{W$w(  
  { /'Pd`Nxl.  
  typedef T & result; ]uspx [UIc  
} ; xil[#W]7Ge  
template < typename T1, typename T2 > @]q BF]6  
  struct result_2 8scc%t7  
  { YPzU-:3  
  typedef T2 & result; k"g._|G  
} ; G[8in   
template < typename T >  49d@!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K_ lVISBQ  
  { `fNG$ODL   
  return (T & )r; t6BHGX{o  
} \`, [)`  
template < typename T1, typename T2 > f50L,4,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $!5\E>y#  
  { bW ZbG{Y.  
  return (T2 & )r2; W5^.-B,(K  
} ~+<olss_  
} ; {V1Pp;A  
n!6Z]\8~$  
'|7Woxl9  
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> >。 |7B!^ K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [xh*"wT#g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8vuCc=  
$5L0.$Tj  
return l(i, j) = r(i, j); QZX~T|Ckv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BS&;n  
\m=?xb8 f  
  return ( int & )i; Z_gC&7+  
  return ( int & )j; ( Y+N@d  
最后执行i = j; (~$/$%b  
可见,参数被正确的选择了。 m~lpyAw  
m%"uPv\  
pq:7F  
<xJ/y|{  
#q3l!3\mW  
八. 中期总结 kz"3ZDR  
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: Y%|@R3[Nk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oo=#XZkk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *_ +7ni  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gn)y> AN  
"lNzGi-H  
]I/Vbs  
M0| 'f'  
hUz[uyt  
N$TL;T>  
九. 简化 ;pD)m/$h`  
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。 u*7Z~R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kkvtB<<Y  
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: \([WH!7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z+pom7A"E  
  +-*/&|^等 577:u<Yt  
2. 返回引用。 NZN-^ >  
  =,各种复合赋值等 ^v9|%^ug  
3. 返回固定类型。 cL8#S>>u.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "+?Cz !i   
4. 原样返回。 fWF |,A>>b  
  operator, ^). )  
5. 返回解引用的类型。 D;Gq)]O  
  operator*(单目) OzT#1T1'c  
6. 返回地址。 Dml*T(WM>  
  operator&(单目) XJ!(F#zc  
7. 下表访问返回类型。 o{*ay$vA]  
  operator[] 0)9"M.AIvo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 55t\Bms{  
  operator<<和operator>> l7JY]?p  
5 cK@WE:  
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。 Px5t,5xT8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'SLE;_TD  
o5\b'hR*#  
template < typename Left > Aa?I8sbc  
struct value_return u@p?  
  { )'Wb&A'  
template < typename T > M}DH5H"s  
  struct result_1 @c'|Iqy`  
  { .bf<<+'o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <DH*~tLp2  
} ; i`)!X:j  
tvX>{-M  
template < typename T1, typename T2 > Fv?=Z-wk  
  struct result_2 j%<}jw[2  
  { 6AN)vs}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yB LUNIr  
} ; }<MR`h1  
} ; +:6Ii9G N  
Lt#'W  
t ]c{c#N/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Io2mWvu?5  
IfDx@?OB  
下面我们来剥离functor中的operator() 4c~>ci,N?(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Bn]K+h\E  
7:h!Wj -a]  
return l(t) op r(t) ,J mbqOV?!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !C:rb   
return op l(t) Y{f7 f'_  
return op l(t1, t2) &"uV~AM  
return l(t) op w W$(r-  
return l(t1, t2) op ovf/;Q/}  
return l(t)[r(t)] WW@"Z}?k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &jV_"_3n  
~9D~7UR  
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: ,/&Zw01dGN  
单目: return f(l(t), r(t)); }tST)=M`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^T4Ay=~{  
双目: return f(l(t)); 2 Tvvq(?T  
return f(l(t1, t2)); h5|.Et  
下面就是f的实现,以operator/为例 2aNT#J"_  
F5gObIJtuY  
struct meta_divide Jx-wO/  
  { W VkR56  
template < typename T1, typename T2 > iO!6}yJ*V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Mo|wME#M  
  { v4*rPGv  
  return t1 / t2; % U`xu.  
} ~3WL)%  
} ; Q |i9aE  
`GQ{*_-  
这个工作可以让宏来做: RE46k`44  
6R}j-1 <n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a0Oe:]mo\  
template < typename T1, typename T2 > \ -E&e1u,Mi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ul5|.C  
以后可以直接用 !)NidG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]Ql 0v"` F  
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 w,.qCpT$_  
(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。。。) ySdN;d:q  
#Gv{UU$]  
d<o.o?Vc  
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 ;5|1M8]=0  
Sm3u/w!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #j@OLvXh  
class unary_op : public Rettype Yq'4e[i  
  { 96|[}:+$&:  
    Left l; X=p"5hhfn  
public : Ruh)^g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pe04#zQK  
S;@ay/*~  
template < typename T > EU`T6M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oJ;rc{n-  
      { 1]4^V7y  
      return FuncType::execute(l(t)); |ek ak{js  
    } ?;7b*Z  
(L69{n  
    template < typename T1, typename T2 > &d$~6'x*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  u>cC O'q  
      { Jj"HpK>[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v ahoSc;sw  
    } @YL}km&Fw  
} ; A|x:UQlu  
?F$6;N6x  
BD;H   
同样还可以申明一个binary_op zQuM !.  
2:v<qX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4L:>4X[T  
class binary_op : public Rettype [ x>  
  { z?.(3oLT  
    Left l; ^)\+l%M  
Right r; `ti8-  
public : delf ]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /8CY0Ey  
*{/@uO  
template < typename T > F&@|M(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oKKz4  
      { +g\;bLT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o'UHStk  
    } ubGs/Vzye  
cx(2jk}6  
    template < typename T1, typename T2 > .|]IwyD &  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $B _Nc*_e  
      { SPwPCI1?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O*7i } \{  
    } W,NL*($^  
} ; E 5kF^P  
M9"Sgb`g  
3VP$x@AV  
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 J|j;g!fK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M<oA<#IW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B?(4f2yE  
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。 oX|?:MS:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QrS$P09=\  
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。。。 __)qw#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nm):SEkC  
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) P/ aDd@j  
下面是修改过的unary_op t.=Oj  
5+L8\V9;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :('I)C  
class unary_op GXeAe}T  
  { HF4Lqh'oco  
Left l; s-6:N9-  
  jH0Bo;  
public : 1xC`ZhjcD  
J:};n@<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,ep9V ,+|  
;X7i/D Q  
template < typename T > j.& ;c'V$.  
  struct result_1 >h7$v~nra  
  { 1ih*gJPpj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R+Lk~X^*l'  
} ; >l2w::l%  
>UN vkQ:  
template < typename T1, typename T2 > hWxT!  
  struct result_2 84Zgo=P}  
  { 5; f\0<-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Tk+DPp^  
} ; 3]S`|#J  
J#@lV  
template < typename T1, typename T2 > zPBfiK_hV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xiju"Cup"  
  { gb_X?j%p7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ADBpX>  
} 41 'EA \V  
,9vJtP+T+!  
template < typename T > )*HjRTF6G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3ZN>9`  
  { hho%~^bn(  
  return OpClass::execute(lt(t)); jZ#UUnR%  
} (6-y+ LG  
Lh!z>IWjOG  
} ; ,aO@.<"  
DPeVKyjU  
{rfte'4;=  
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 Y-~;E3(  
好啦,现在才真正完美了。 GC?S];PL  
现在在picker里面就可以这么添加了: g< )72-h  
lPp6 pVr  
template < typename Right > f !!P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^2JPyyZa  
  { *[ #*n n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^Y<M~K972  
} ?%;B`2 nDR  
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。 ^Fvr f`A'  
T^NJ4L4#  
@#CF".fuN>  
bqNLkw#  
%O_t`wz  
十. bind &%:*\_2s  
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。 _/ Tlqzp  
先来分析一下一段例子 25&nwz  
-$m@*L  
Zly-\ z_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3FY_A(+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #nbn K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *+W6 P.K  
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。 ;"SZ}  
我们来写个简单的。 qxSs ~Qc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j88=f#<  
对于函数对象类的版本: 3B -NY Ja  
xfes_v""  
template < typename Func > d}VALjXHX!  
struct functor_trait t .L4%1OF  
  { DA=qeVBg  
typedef typename Func::result_type result_type; &58 {  
} ; V0S6M^\DK  
对于无参数函数的版本: Z !Z,M' "  
F`3^wHw^  
template < typename Ret > pMDH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {70 Ou}*  
  { ~K%k 0kT  
typedef Ret result_type; 1V0sl0i4  
} ; A{1 \f*  
对于单参数函数的版本: ]p\u$VY9  
HoV{Uzm  
template < typename Ret, typename V1 > ysl8LK   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i.F8  
  { ]qMH=>pOsj  
typedef Ret result_type; XUf7yD  
} ; p&QmIX]BZ  
对于双参数函数的版本: W1;=J^<&1  
C|9[Al  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =!YP$hfY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pOX$4$VR<  
  { eL_^: -   
typedef Ret result_type; Jxf}b}^T  
} ; %B0w~[!4}  
等等。。。 |FjBKj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sl%#u9r=  
tr5'dX4]  
template < typename Func > K:uQ#W.&  
struct func_return f%L:<4  
  {  c,.0d  
template < typename T > l$=Gvb  
  struct result_1 xl|ghjn  
  { $\0TD7p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OCwW@OC +  
} ; qT"drgpi3  
VZt;P%1;h  
template < typename T1, typename T2 > \u{Jf'g  
  struct result_2 R !Fx)xj  
  { Kyu@>9Ok  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^uM_b  
} ; BB0g}6M  
} ; "-28[a3q  
T\)dt?Tv#\  
5"$e=y/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~37R0`C  
48H5_9>:  
template < typename Func, typename aPicker > loR,XW7z  
class binder_1 3>H2xh3Y  
  { Tw}@+-  
Func fn; j/~VP2R`  
aPicker pk; vNPfUEnA  
public : 4+-5,t7  
v*smI7aH  
template < typename T > W;q#ZD(;  
  struct result_1 %N7gT*B:  
  { ]"C| qR*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =.VepX|?D  
} ; }!eF  
'_k>*trV  
template < typename T1, typename T2 > F19;RaP+  
  struct result_2 =VCi8jDkP  
  { h_AJI\{"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )lQN)! .)  
} ; ( P  
FP.(E9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FrgW7`s[A  
 =|^X$H  
template < typename T > T_3V/)%@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const We[<BJ o4  
  { w g$D@E7  
  return fn(pk(t)); cjCE3V9X  
} }K#iCby4  
template < typename T1, typename T2 > VC/R)%@%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ijx#a&O  
  { 71K\.[ =-  
  return fn(pk(t1, t2)); U;x99Go:  
} nL 1IS  
} ; Ej;Vr~Wi  
34"{rMbQ  
bx+(.F  
一目了然不是么? % <8K^|w  
最后实现bind *O"%tp6  
6|Ba  
[X0k{FR  
template < typename Func, typename aPicker > jEC'l]l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k+W  
  { 6Y0/i,d*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aRFi0h \  
} ~EM#Hc,  
8cYuzt]..  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V Z4nAG  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (H|%?F;{l  
eZa3K3^  
十一. phoenix E9~&f^f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *so6]+)cU  
Y/?DSo4G  
for_each(v.begin(), v.end(), e#76h;  
( I1eb31<  
do_ 2c*VHIl;  
[ Z_eqM4{  
  cout << _1 <<   " , " LaAgoarN  
] jk WBw.(  
.while_( -- _1), >X@.f1/5X  
cout << var( " \n " ) q\{;_?a  
) 7;$L&X  
); @E&X &F%  
_BeX7  
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: ~@a) E+LsF  
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 Z.cG`Km*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RN cI]oJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Yc|-sEK/  
A ydy=sj  
9v5.4a}  
template < typename Cond, typename Actor > ]%ZjD  
class do_while l1`c?Y  
  { Q xj|lr  
Cond cd; Vt$ $ceu  
Actor act; 2yVGE p^  
public : HeAc(_=C  
template < typename T > E`sapk  
  struct result_1 l#J>It\  
  { i >/@]2  
  typedef int result_type; 1nX68fS.9  
} ; S quqaX+<  
Z)Xq!]~/g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pqNoL* H  
Di5Op(S((  
template < typename T > B=nx8s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % 'L=  
  { KlSY^(kHR  
  do swe8  
    { '&o> %V  
  act(t); ]>]H:NEq  
  } ;Vtpq3  
  while (cd(t)); `(w kqa  
  return   0 ; %CfTqbB  
} lfI7&d*  
} ; p_kTLNZd9  
9BgQ oK@  
rqG6Ll`=+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ::Ve,-0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 n$\6}\k  
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。 KcMzZ!d7m  
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。 Lh5+fk~i~8  
下面就是产生这个functor的类: h^3Vd K,  
:Q%yW%St$  
gs2&0rnOy\  
template < typename Actor > KTS7)2ci  
class do_while_actor 4 9+}OIX  
  { c+ H)1Dfq  
Actor act; n*]x02:LjZ  
public : A5 J#x6@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /(}l[jf  
kQ:>j.^e  
template < typename Cond > E<.{ v\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JjL0/&  
} ; Y_ u7 0@`  
?\ i,JJO  
39^uLob  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;kcFQed\w  
最后,是那个do_ xdSj+507  
i OA3x 8J  
v+, w{~7RH  
class do_while_invoker A_dYN?^?|  
  { {~ vPq  
public : OTr!?xi  
template < typename Actor > 085 ^!AZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m~\m"zJ4  
  { Uu<sntyv  
  return do_while_actor < Actor > (act); Pp")hFx  
} Szob_IEq,  
} do_; RI].LB_  
Tr+Y@]"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? os0"haOI9h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'G By^hj?  
最后来说说怎么处理break和continue k1  txY  
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。 i2Iu 2  
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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