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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v|!u]!JM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ///  
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, 0bG[pp$[  
 Dno]N  
\ a#{Y/j3  
)b%t4~7  
  class filler ^T?zR7r  
  { KT5amct  
public : _xKIp>A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7+N0$0w%r  
} ;  lu_kir~  
2 m"2>gX  
;mT|0&o>#  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *B4?(&0  
'E\/H17  
.Us)YVbk  
^sF/-/ {?U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); { l E\y9  
0W_olnZ  
q8m{zSr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WGmXq.  
(vR9vOpJ  
8v<802  
)WBp.j /#  
二. 战前分析 c)*,">$#  
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。 ojc m%yd  
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 g~7x+cu0  
Arr(rM  
?|i C-7{8L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qjBF]3%t%  
  /* --------------------------------------------- */ ?l> <?i  
vector < int *> vp( 10 ); Vn=K5nm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?[Sac]h ys  
/* --------------------------------------------- */ 0 ~a9gBG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1Yk!R9.  
/* --------------------------------------------- */ {6I)6}w!k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r,43 gg  
  /* --------------------------------------------- */ >='y+ 68  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0?$jC-@k:  
/* --------------------------------------------- */ /` ;rlH*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gLDO|ADni  
]>9[}'u  
.4[\%r\i  
ngt?9i;N  
看了之后,我们可以思考一些问题: '?Jz8iu-  
1._1, _2是什么? Z|#G+$"QV  
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。 MJ\^i4  
2._1 = 1是在做什么? euMJ c  
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。 #Dz. 58A  
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。 4)Bk:K  
1zcaI^e#  
$etw'c0  
三. 动工 Y 9}ga4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $~ >/_<~  
1!S*z^LGl  
;f!}vo<;  
(y^svXU}a  
template < typename T > JBI>D1`"  
class assignment ^XgBkC~  
  { gcA,u)z}R  
T value;  "d; T1  
public : 9Ai 3p  
assignment( const T & v) : value(v) {} CcJ%; .V,T  
template < typename T2 > r`\6+Ntb.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d)WGI RUx  
} ; Ajm  
W^,(we  
)p`zN=t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t" $#KP<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ysH'X95  
Z#t}yC%^d  
&SW~4{n:  
6n?0MMtR  
  class holder 8x`E UJ  
  { Ods~tM  
public : c }7gHud  
template < typename T > YXLZ2-%ohZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vv&GyqoO]  
  { Pb}Iiq=  
  return assignment < T > (t); 0 K(&EpVE  
} MP|$+yuR~  
} ; s?Z{LWZ@  
p_B5fm7#6W  
XY,!vLjL  
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: _[pbf ua  
Ew )1O9f  
  static holder _1; *5KDu$'(e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Rd;^ fBx  
xyrlR;Sk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SUb:0GUa  
而不用手动写一个函数对象。 ,Ma%"cWVC  
NtG^t}V  
-PCF Om"  
#G]g  
四. 问题分析 O %1uBc  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 T(=Z0M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V` 4/oM`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Gm[XnUR7V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?s@=DDB\u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G.:QA}FE'  
+F92_a4  
五. 问题1:一致性 n >@Qx$-  
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?| Ys>Z=Eky  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7n[0)XR>  
@Yw>s9X  
struct holder x"P@[T  
  { qK)T#sh  
  // g!;a5p6  
  template < typename T > zwJ\F '  
T &   operator ()( const T & r) const he|.Ow  
  { }2''}-Nc  
  return (T & )r; 0V+v)\4FE  
} tfdb9# &?  
} ; r-AD*h@QZ  
y[';@t7CC  
这样的话assignment也必须相应改动: .1:B\ R((  
e3k58  
template < typename Left, typename Right > r8Z.}<j  
class assignment CsJ&,(s(  
  { EvptGM  
Left l; : j`4nXm  
Right r; kA/yL]m^S  
public : :{ Lihe~\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^g=j`f[T  
template < typename T2 > I`nC\%g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >W6?!ue_  
} ; r8>Qs RnU%  
fuT Bh6w&  
同时,holder的operator=也需要改动: - WQ)rz  
zym6b@+jN  
template < typename T > m>f8RBp]'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0|| 5 r#  
  { 32p9(HQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,rX|_4 n*  
} ;+*/YTkC+P  
<q`|,mc  
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。 GsoD^mjY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K}vYE7n:  
4t 0p!IxG  
return l(rhs) = r; M9.FtQhK/  
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。 ]VaMulb4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lv#L+}T  
?(Xy 2%v  
template < typename Tp > 3b/J  
class constant_t SNC)cq+{  
  { L\q-Z..  
  const Tp t; F{E`MK~f_  
public : j9R+;u/!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 24k;.o  
template < typename T > Bo;{ QoB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3F$N@K~s  
  { \F14]`i  
  return t; -d[Gy- J  
} 13A~."b  
} ; jd.w7.8  
v,Z?pYYo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x b!&'cw  
下面就可以修改holder的operator=了 s=Xg6D  
Ap> H-/C  
template < typename T > Q"K`~QF"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1sq1{|NW~  
  { y>c Yw!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "(iQ-g Mm  
} /}k?Tg/  
bZ}T;!U?I  
同时也要修改assignment的operator() w3M F62:  
}Vfc;2  
template < typename T2 > +&.39q !  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jP.dQj^j&  
现在代码看起来就很一致了。 =3=8oFx8  
C_&ZQlgQ  
六. 问题2:链式操作 tlgg~MViS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^*F'[!. p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 71Y3.1+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _ Gkb[H&RZ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;Q<2Y#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v!#koqd1y.  
D2f~*!vEnA  
template < typename T > bp'\nso/  
struct result_1 QwLSL<.  
  { |P-kyY34  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cA~bH 6  
} ; l - ~PX  
MADt$_  
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: S_;m+Ytg  
6%MM)Vj+u  
template < typename T > \q"vC1,9  
struct   ref SqVh\Nn  
  { [j?<&^SW  
typedef T & reference; lt%9Zgr[u  
} ; ])#?rRw  
template < typename T > ]Aj5 K  
struct   ref < T &> ITZ}$=   
  { Wf =hFc1_@  
typedef T & reference; 9 u>X,2gUR  
} ; jSw>z`'#H  
<1<0odB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M&KJZ  
/}S1e P6  
template < typename T > V]/ $ dJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :/6u*HwZh  
  { T/tCX[}  
  return l(t) = r(t); C#. 27ah  
} G4%dah 5  
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。 }x:}9iphF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~n%]u! 6  
Q 822 #  
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 h5lngw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j|VX6U   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !Hj 7|5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B %  
最后的布局是: AIw~@*T  
                Add OKnpG*)u=g  
              /   \ 2 ;Q|h$ n  
            Divide   5 Hi&bNM>?O  
            /   \ nMOXy\&mI  
          _1     3 !3\( d{  
似乎一切都解决了?不。 G#3$sz  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 q)N^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 vAtR\ Vh  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :JK+V2B$H  
Q@rlqWgU ~  
template < typename Right > !*}E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >[g.8'hI  
Right & rt) const nX<yB9bXDg  
  { BX2}ar  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FLQ^J3A,I  
} 8O0]hz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZFtN~Tg  
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。 h_B  nQZ\  
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。 iThf\  
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。 3m"9q  
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。 C^!~WFy  
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? k>#-NPU$  
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: 6\x/Z=}L  
oP:/%  
template < class Action > alyA#zao|  
class picker : public Action B \.0 5<  
  { US&:UzI.  
public : }sM_^&e4X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >~uKkQ_p  
  // all the operator overloaded /brHB @$  
} ; aL/7xa  
6G:7r [  
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。 ;JX2ebx  
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: $Q`\-  
VW:Voc  
template < typename Right > \n-.gG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2lxA/.f  
  { p e$WSS J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L7N>p4h]Xj  
} <H|]^An!H  
JiGS[tR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :-j/Y'H_  
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。 ! ;R}=  
B";Dj~y  
template < typename T >   struct picker_maker [L?WM>]%  
  { jNAboSf2Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r: ,"k:C  
} ; u4Z Accj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !lI1jb"  
  { U)SQ3*j2D  
typedef picker < T > result; #3YYE5cB  
} ; S>R40T=e  
i7`/"5I  
下面总的结构就有了: z"Wyf6H0T  
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。 ZU5;w  
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。 8[IR;gZf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <4*)J9V^s=  
至此链式操作完美实现。 )NlxW5  
Cp#}x1{  
v#9Uy}NJ9  
七. 问题3 E\VKlu4  
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。 vcSb:('  
MwWN;_#EO)  
template < typename T1, typename T2 > =l%|W[OO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / 16 r_l  
  { cFoeyI#v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )>!y7/3  
} B &)wJG  
r?WOum  
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: UL3u2g;d  
e_llW(*l8^  
template < typename T1, typename T2 > xUIH,Fp-9  
struct result_2 2XV3f$,H  
  { $lF\FC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VpB+|%@p  
} ; *4g:V;L  
@Cl1G  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? k'K 1zUBj  
这个差事就留给了holder自己。 }Q_ }c9?  
    W<H<~wf#  
@eRv`O"  
template < int Order > ^/7Y3n!|3  
class holder; a7e.Z9k!  
template <> nb(Od,L  
class holder < 1 > 2bTM0-  
  { 3NrWt2?  
public : oTf^-29d  
template < typename T > |]OI)w*  
  struct result_1 z_87 ;y;=  
  { Uy$?B"Z  
  typedef T & result; 0lpUn74F  
} ; s5oU  
template < typename T1, typename T2 > yu=(m~KX   
  struct result_2 Y NGS"3F  
  { 8&v%>wxR@  
  typedef T1 & result; {Pe+d3Eoo  
} ; <is%lx(GDX  
template < typename T > z5t"o !  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const - s0QEQ  
  { zG~nRt{4  
  return (T & )r; $!:xjb  
} Wq*W+7=.  
template < typename T1, typename T2 > #mc6;TRZO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qZX\riR  
  { +qmV|$rmM  
  return (T1 & )r1; j.UO>1{7  
} YJB f~0r  
} ; [K`d?&  
LS4E.Xdn  
template <> .Yxf0y?uv  
class holder < 2 > $e,'<Jl  
  { $%5!CD1)  
public : DZV U!J  
template < typename T > # |,c3$  
  struct result_1 NV9H"fI  
  {  ),f d,  
  typedef T & result; 7R>Pk9J  
} ; @%[ VegT  
template < typename T1, typename T2 > r#WAS2.TP  
  struct result_2 r~T3Ieb  
  { 41\V;yib  
  typedef T2 & result; 1lf]}V  
} ; w(nQ:;oC  
template < typename T > Y!AQ7F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7)y +QU]  
  { .0]Odf:@  
  return (T & )r; 1)ZdkTF@H  
} jLreN#:9  
template < typename T1, typename T2 > d ]Mjr2h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *x&y24  
  { G0v<`/|>}  
  return (T2 & )r2; w&LL-~KI+  
} HH'5kE0;d  
} ; |1Pi`^  
A{a`%FAV  
,98`tB0  
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> >。 vaj-|&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nh%Q";  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t}-rN5GO  
R?+:Js/  
return l(i, j) = r(i, j); H?j!f$sw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K_LwYO3  
=s1Pf__<k  
  return ( int & )i; #[NNb?`F  
  return ( int & )j; zNJ-JIo%  
最后执行i = j; rqYx\i?  
可见,参数被正确的选择了。 !!UQ,yU  
x|<89o L  
@3I/57u<  
)` 90*  
Ss#UX_DT_  
八. 中期总结 IT\ x0b cv  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: O_y?53X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w1 tg7^(@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &p:GB_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N!^5<2z@eT  
]LZ,>v  
I xE }v%&  
~QE-$;  
;n=A245W\  
ob"yz}  
九. 简化 SDICN0X*  
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。 hS +R /7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {Aq:Kh`&  
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: VNWa3`w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b0R{cj=<[  
  +-*/&|^等 E>O1dPZcM  
2. 返回引用。 \o{rw0w0  
  =,各种复合赋值等 t'L#8MJ  
3. 返回固定类型。 Com`4>0>I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $+@xwuY'+  
4. 原样返回。 UJ6zgsD1b?  
  operator, gPg2Ve0Qy  
5. 返回解引用的类型。 nW `EBs  
  operator*(单目) P0XVR_TJf  
6. 返回地址。 b#E!wMClS  
  operator&(单目) 1PjqXgN5p  
7. 下表访问返回类型。 Blnc y  
  operator[] !0 -[}vvU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '7TT4~F  
  operator<<和operator>> *'nZ|r v  
Hnc<)_DF  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3eP7vy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B5fF\N^  
Y'v;!11#  
template < typename Left > y]TNjLpo$  
struct value_return R3Ka^l8R|  
  { <.B^\X$  
template < typename T > Jl(G4h V'\  
  struct result_1 4m3pF0k  
  { ,?zOJ,wl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z@b GLS  
} ; B[nkE+s  
O\KSPy7YQ  
template < typename T1, typename T2 > ~7Jj\@68  
  struct result_2 #Ez+1  
  { f!aE/e\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LX_{39?<{  
} ; ;(,1pi7|  
} ; 3Y+ bIz!  
I`8jJpGA  
=Frbhh57  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p$*;>YKO  
-C<Ni  
下面我们来剥离functor中的operator() +F3`?6UXz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lc2RMu  
FkJX)  
return l(t) op r(t) 1xE*quhrh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =FtJa3mHK  
return op l(t) K]Onb{QY  
return op l(t1, t2) K JX@?1"  
return l(t) op zm('\KvT  
return l(t1, t2) op EU"J'?  
return l(t)[r(t)] <UMT:`h1MZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 37QXML  
]J* y`jn  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0x/3Xz  
单目: return f(l(t), r(t)); xMAb=87_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cXo^.u  
双目: return f(l(t)); T11;LSD  
return f(l(t1, t2)); K0Zq )<  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;&%G)f  
r(::3TF%#q  
struct meta_divide |U4t 8  
  { I{0bs Tp;  
template < typename T1, typename T2 > oK3aW6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 78i"3Tm)w  
  { Hz6yy*  
  return t1 / t2; mv+K!T6  
} J$Qm:DC5  
} ; O#5ll2?  
, JUP   
这个工作可以让宏来做: p~xrl jP$  
:xP$iEA`G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G]- wN7G  
template < typename T1, typename T2 > \ MlM2(/ok  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f; "6I  
以后可以直接用 4: <=%d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XN=Cq*3}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >.-$?2  
(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。。。) t9Nu4yl  
* (4TasQu  
Y/1,%8n  
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 GqrOj++>  
A|esVUo<3^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9IRvbE~2  
class unary_op : public Rettype _\tGmME37  
  { #1C~i}J1  
    Left l; 9C{\=?e;  
public : 3koXM_4_{)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A' \jaB  
<XHS@|  
template < typename T > "n3i (sZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U|%y `PZ  
      { k<M~co;L  
      return FuncType::execute(l(t)); aumXidb S  
    } ;|Z;YK@20  
Q&9%XF uM  
    template < typename T1, typename T2 > >Lo!8Hen  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p~sfd  
      { OZ$"P<X_"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]%y~cq  
    } z]YP  
} ; zTa>MzH1-;  
`>q|_w \e  
B~u_zZE  
同样还可以申明一个binary_op s\`Vr;R:|  
.2b) rKo~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GD$jP?  
class binary_op : public Rettype (&6C,O~n^.  
  { elgCPX&:W  
    Left l; Y,bw:vX  
Right r; #dLp<l)  
public : x\Y%/C[Kc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3PonF4  
FBGHVV w!  
template < typename T > !7g E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `FImi9%F  
      { e<> Lr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @J~y_J{  
    } :);]E-ch  
NS l$5E  
    template < typename T1, typename T2 > 5g- apod  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %}=$HwN)  
      { I~R<}volu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w jmZ`UMz  
    } {1GW,T!#  
} ; 9rb/hkX&  
.'SXRrn&:C  
f$E66yG  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 OU(z};Is6Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?CS jn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wE75HE`gW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RZfC ?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >5Zp x8W  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^gFjm~2I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7F-b/AdVq  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0<L@f=i  
下面是修改过的unary_op lO9{S=N  
g[;iVX^1&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \2<2&=h?  
class unary_op ISr~JQr  
  { r1FE$R~C=  
Left l; 5Ag>,>kJ6  
  Q:~w;I  
public : UBRMV s  
 2H<?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bE>3D#V<  
ABV\:u  
template < typename T > ,l<-*yMD  
  struct result_1 FGx_ qBG4|  
  { 4Uf+t?U9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +^+wS`Y  
} ; x#0C+cU  
2al~`  
template < typename T1, typename T2 > >V(2Ke Y  
  struct result_2 ) Q=G&  
  { Gx ZQ{ \  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l1cBY{3QD  
} ; LbR/it'}  
RQ,(?I*8\  
template < typename T1, typename T2 > [Pp#l*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !E_uQ?/w]Z  
  {  ioi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oz5o=gt7  
} ID+'$u &  
nu0bJ:0aLd  
template < typename T > 29ft!R>[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %,,h )9  
  { t=\V&,  
  return OpClass::execute(lt(t)); wH Z!t,g  
} R~*Y@_oD  
r-YQsu&  
} ; Vd<= y  
G P1>h.J  
a`pY&xq::  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug eZHzo  
好啦,现在才真正完美了。 <Awx:lw.  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0K3FH&.%  
($(1KE  
template < typename Right > *vAOUqX`x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g&0GO:F`  
  { 4_.k Q"'DH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J|FyY)_  
} &< Gq-IN  
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。 1]>KuXd r  
j|G-9E  
oZCi_g 5i  
g41Lh3dj  
gy =`cMS@  
十. bind .`'SL''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。 Bhq(bV  
先来分析一下一段例子 @I"Aet'XV  
 ,O~2 R  
3X!~*_i C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $Qy(ed  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8]?1gDS|9O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W=EO=}l#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 UiZ61lw  
我们来写个简单的。 Gm2rjpZeq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y|VzeJC  
对于函数对象类的版本: 1M;)$m:  
.sG,TLE[<  
template < typename Func > ONjc},_  
struct functor_trait O[L8(+Sn  
  { ;5|EpoM  
typedef typename Func::result_type result_type; &yA<R::o  
} ; ONGe/CEXT  
对于无参数函数的版本: \7j)^  
kxn;;  
template < typename Ret > qBNiuV;*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `X^e}EGWu  
  { Ez$5wY^J  
typedef Ret result_type; >(*jbL]p  
} ; ;ZqFrHI M`  
对于单参数函数的版本: a ;S^<8  
:9h8q"T  
template < typename Ret, typename V1 > C95,!q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wwAT@=X*}  
  { cY"^3Ot%^  
typedef Ret result_type; *tO<wp&  
} ; B)Q'a3d#  
对于双参数函数的版本: a,4g`?  
V]O :;(W_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ur-^X(nL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZkIQ-;wx  
  { LuqaGy}>-  
typedef Ret result_type; IB6]Wj  
} ; ;?o C=c  
等等。。。 Vx*q'~4y!|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aOD"z7}U  
Ax^'unfQ:  
template < typename Func > Ji!-G4.n"  
struct func_return 1%@~J\qF  
  { tQ~B!j]  
template < typename T > ~ 9;GD4  
  struct result_1 _-&.=3\1  
  { IID(mmy6 L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J7_H.RPa  
} ; !:t9{z{Ixg  
|i`@!NrFL  
template < typename T1, typename T2 > E&+ ^H on  
  struct result_2 6-=_i)kzq  
  { u .2sB6}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0c5_L6_z  
} ; K(d!0S  
} ; _5T7A><q<  
^8m+*t  
V"p<A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vd0GTpB?1  
qj6`nbZ{va  
template < typename Func, typename aPicker > t4IJ%#22  
class binder_1 =vc5,  
  { '/H(,TM  
Func fn; AVr!e   
aPicker pk; jVINc=o  
public : K*Jtyy}r  
K|G $s  
template < typename T > ja;5:=8A5  
  struct result_1 Vi#im`@  
  { >>$|,Q-.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [tzSr=,Cg  
} ;  {K9E% ,w  
c Vn+~m_%  
template < typename T1, typename T2 > V)2_T!e%*  
  struct result_2 =b7&(x  
  { dNQSbp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vy@Lu cB  
} ; pD#"8h  
doc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XX-T",  
q&E5[/VK:  
template < typename T > Qm#i"jvV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v)yimIHzo  
  { .dCP8|  
  return fn(pk(t)); u =kSs  
} 6Qb)Uq3}]  
template < typename T1, typename T2 > u mlZ(??.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ge?-^s4M  
  { <~M9 nz(<  
  return fn(pk(t1, t2)); -YV4  O  
} X=pt}j,QrP  
} ; #0u69  
Yd;r8rN  
q=Yerp3~  
一目了然不是么? AfN   
最后实现bind f^4*.~cB  
d5y2Y/QO  
C[nr>   
template < typename Func, typename aPicker > ? SP7vQ/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9Nu#&_2R  
  { ?0NSjK5ma  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %"Q!5qH&  
} iwJ-<v_:h  
e H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T(UYlLe  
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。 sK-|xU.  
ev%t5NZ  
十一. phoenix MD4 j~q\ g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1IQOl  
+Z&&H'xD  
for_each(v.begin(), v.end(), z %3"d0  
( = )l:^+q  
do_ "!Oh#Vf  
[ DUKmwKM"k  
  cout << _1 <<   " , " yr9A0F0  
] |C6(0fgWd  
.while_( -- _1), ICbdKgLz  
cout << var( " \n " ) Zmbz-##HQ  
) qV8\/7'A0a  
); Ym{%"EB  
gpK_0?%  
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: jnp6qpY{  
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 %[\x%m)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z*(! `,.bB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J s<MJ4r>/  
fyq] M_5  
H.8CwsfP  
template < typename Cond, typename Actor > 9=~H6(m>  
class do_while N"1x]1'   
  { RrU~"P1C  
Cond cd; k\&IFSp  
Actor act; s.`%ZDl@Y  
public : @VC9gd O/  
template < typename T > Qv0>Pf  
  struct result_1 @52=3  
  { /N[o[q  
  typedef int result_type; Ed&,[rC  
} ; Na 9l#  
$ l sRg:J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .V 3X#t  
PP[)h,ZL*  
template < typename T > q8 xc70: R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yCkW2p]s,K  
  { %{~mk[d3  
  do -?w v}o  
    { zNr_W[  
  act(t); <aSLm=  
  } _h=< _Z  
  while (cd(t)); @7l=+`.i  
  return   0 ; kYA'PW/[ )  
} 95?5=T F  
} ; [+MH[1Vr={  
U~#^ ^  
>RL6Jbo|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `k{ff  
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[ YkTv  
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。 v`+n`DT  
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。 _ 2gT1B  
下面就是产生这个functor的类: jU4)zN/`r  
Q$.V:#  
GkGC4*n  
template < typename Actor > "E ok;io  
class do_while_actor "l[ V%f E  
  { (m3I#L  
Actor act; :S99}pgY  
public : 7Ysy\gZ&wp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "Yfr"1RmO  
AYPf)K;%  
template < typename Cond > x#F1@r8R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RSPRfYU/  
} ; xU13fl  
ttbQergS  
M~z (a3@[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。 }lC64;yo  
最后,是那个do_ g"Q}h  
3h[:0W!C]  
'x45E.wYw  
class do_while_invoker *`g-gk  
  { :L [YmZ  
public : )kL` &+#>  
template < typename Actor > >xU72l#5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lN)Y  
  { gB{]yA"('  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^Z-. [Y  
} $ gr6  
} do_; 0XR;5kd%  
W p7@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NDe[2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @ yg| OA}  
最后来说说怎么处理break和continue Z}LOy^TL  
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。 @\6nXf  
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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