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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda   f XD+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |tXA$}"L8  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 4l D$'`  
 q+P@2FL  
.)Tj}Im2p  
rhv~H"qzW  
  class filler 3Ax'v|&Hg  
  { ]#!uke Q  
public : } ueFy<F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aDlp>p^E>  
} ; Fs+ tcr/\[  
?h<4trYcv  
@W,jy$U  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )G[byBa  
BK$y>= `  
'Zx5+rM${}  
V<ESj K8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XLh)$rZ  
&kb`)F3nU  
FD=% 4#|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X/_I2X  
AtT7~cVe  
m/HT3<F  
N?GTfN  
二. 战前分析 KK|w30\f  
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。 1wSAwpz  
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 \Z{tC$|H  
EF/d7  
{X{R]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z^Hc'oVXj:  
  /* --------------------------------------------- */ 0<M-asI?  
vector < int *> vp( 10 ); J^!;$Hkd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;vx5 =^7P  
/* --------------------------------------------- */ OL'Ito  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P.~UU S  
/* --------------------------------------------- */ | dQ>)_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W4$o\yA]  
  /* --------------------------------------------- */ ;(Yb9Mr)z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (;NJ<x  
/* --------------------------------------------- */ bM W|:rn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F.s$Y+c!6  
]8G 'R-8}  
}\ _.Mg^y  
yOM/UdWq  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,p2UshOmd  
1._1, _2是什么? Q*M#e  
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。 #^FM~5KK  
2._1 = 1是在做什么? +qi& ?}  
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。 \Ne`9k  
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。 JsaXI:%1  
':4cQ4Z  
?Y=aO(}=h  
三. 动工 1]xk:u4LA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X><C#G  
8 $FH;=  
 _"DC )  
IsXNAYj  
template < typename T > MT6p@b5  
class assignment z8=THz2f  
  { vu0Ql1  
T value; X$};K \I  
public : pn"!wqg  
assignment( const T & v) : value(v) {} d_[H|H9i6  
template < typename T2 > 1(' wg!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `Fqth^RK?p  
} ; G':3U  
Ou[K7-m%&  
p.8bX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 79DNNj~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B4s$| i{D  
n,T &n  
!$)reaS  
lZzW- %K  
  class holder )@]%:m!ER  
  { 7w )?s@CD  
public : "O$bq::(]e  
template < typename T > G?4@[m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |mT%IR  
  { RhYe=Qh4{p  
  return assignment < T > (t); EKc<|e,F  
} .jRI $vm  
} ; Y1r$;;sH  
1 UQ,V`y  
@52#ZWy  
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: w4 yrAj 2  
FgdnX2s J  
  static holder _1; cXXZ'y>FP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *F$@!ByV  
VuLb9Kn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qt u;_  
而不用手动写一个函数对象。 rrIyZ@_d9  
=OufafZb  
7cc^n\c?Y  
FDo PW~+[  
四. 问题分析 txEN7!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b'4a;k!rS  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @&T' h}|:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C-pR$WM:HN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \g0vzo"u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9.)z]Gav  
zC50 @S3|  
五. 问题1:一致性 e;i 6C%DB  
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?| XtCIUC{r,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .AN1Yt  
z+Xr2B  
struct holder fY]"_P  
  { $S>'0mL  
  // V|Bwle  
  template < typename T > P9!awLM-  
T &   operator ()( const T & r) const he|Q (?  
  { Bzz|2/1y  
  return (T & )r; e'b*_Ps'  
} lxd{T3LU  
} ; z ]f(lwo{  
#-|fdcb  
这样的话assignment也必须相应改动: f )Lcs  
o Mz{j:  
template < typename Left, typename Right > 9hr7+fW]t  
class assignment *eg0^ByeD  
  { /xX7:U b  
Left l; f@}> :x  
Right r; f y2vAwl  
public : jCY~Wc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +~n:*\  
template < typename T2 > <NZPLo F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Gf8^nfr  
} ; = #-zK:4  
G=y~)B}  
同时,holder的operator=也需要改动: ##mZ97>$  
GVhqNy   
template < typename T > KHx2$*E_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cs6oD!h  
  { ti61&)(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0"7+;(\1Rk  
} 2hV -h  
s AFn.W  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :uo)-9_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =`x }9|[  
1 b 7jNkQ  
return l(rhs) = r; b |:Y3_>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]QlW{J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *I :c@iCNJ  
=%8 yEb*5#  
template < typename Tp > [~Ky{:@)[  
class constant_t #^$_/Q#C  
  { ]R Ah['u|  
  const Tp t; ?Uq"zq  
public : pPa]@ z~O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HGAi2+&  
template < typename T > s(py7{ ^K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Tdh(J",d  
  { {|>'(iqH"w  
  return t; <ll?rPio"  
} UvGxA[~2+  
} ; JDf>Qg{  
7:B/ ?E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xHt7/8wF  
下面就可以修改holder的operator=了 4Q!A w  
G,>YzjMY`  
template < typename T > \k5"&]I3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U!uPf:p2  
  { Ma!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \^6[^\@[  
} 2|x !~e.  
Hc\C0V<  
同时也要修改assignment的operator() UYxn? W.g  
U 2-{p  
template < typename T2 > z&QfZs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a0hBF4+6  
现在代码看起来就很一致了。 Sm<*TH!\n_  
j^=Eu r/  
六. 问题2:链式操作 NWh1u`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %}(` ?  
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。 JPn)Op6  
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。 x^@oY5}cr  
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。 !p$p 7   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _<RTes  
I?Iz5e-  
template < typename T > ?L\"qz%gP  
struct result_1 gy@=)R/~  
  { eP" B3Jw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f I=G>[  
} ;  dwk%!%  
tC|?Kl7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: i.'"`pn_  
(o*YGYC  
template < typename T > 7d R?70Sz  
struct   ref #f"eZAQ {  
  { Nl[&rZ-&  
typedef T & reference; ~;9n6U  
} ; |K_%]1*riC  
template < typename T > -+{[.U<1jk  
struct   ref < T &> uGz)Vz&3  
  { +YZo-tE  
typedef T & reference; sJKr%2nVV  
} ; F%<*a,m6g  
!`%j#bv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q{`1 [R  
M?YNK]   
template < typename T > 5IUdA?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MO$y st?fK  
  { }$z(?b  
  return l(t) = r(t);  FkrXM!mJ  
} h,FU5iK|  
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。 +rU{-`dy9'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oc)`hg2=  
1N(#4mE=  
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 0 aH&M4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .^*;hZ~4%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #&T O(bk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CPZ,sWg5  
最后的布局是: >=97~a+.  
                Add ;&<N1  
              /   \ 2Snb+,o2  
            Divide   5 i=\)[;U  
            /   \ i#>t<g`l  
          _1     3 ^85Eveu  
似乎一切都解决了?不。 Soq#cl'll-  
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。 <qfAW?tF  
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。 %W9R08`  
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: ~<!j]@.  
\{`^Q+<  
template < typename Right > qK7:[\T|?T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .Pj<Pe  
Right & rt) const [hSJ)IZh  
  { keLeD1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1Sz tN3'q  
} w[d8#U   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wr"0+J7  
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。 |P]W#~Y-  
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。 }O7sP^  
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。 )Xg5=zn$  
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。 D(ItNMc Ku  
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? ]}lt^7\=  
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: rlR!Tc>  
Fc@R,9  
template < class Action > "'bl)^+?,  
class picker : public Action YA,~qT|  
  { MrB#=3pT  
public :  "x9yb0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .F8[;+  
  // all the operator overloaded O Ol:  
} ; h_?`ESI~  
>I\B_q  
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。 }P?e31@:  
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: 0&s a#g2  
@\w}p E  
template < typename Right > {)"[_<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V3ozaVk;  
  { ]O@iT= *3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W9]z]6  
} BeLD`4K  
K7`6G[RMb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _M/N_Fm  
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。 #?w07/~L  
.2c/V  
template < typename T >   struct picker_maker I+H~ 5zq.  
  { sR1_L/.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g8uqW1E^  
} ; =oI[E~1<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UgAp9$=z  
  { 0]bt}rh  
typedef picker < T > result; xx!8cvD4?  
} ; SPE)db3  
"jyo'r  
下面总的结构就有了: D<69xT,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6}-No  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 W"Y)a|rG%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ur#jJR@%3  
至此链式操作完美实现。 +Mq\3  
QO}~"lMj  
SM8N*WdiU  
七. 问题3 ':pDlUA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ns>$  
?d3K:|g  
template < typename T1, typename T2 > +]cf/_8+s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3GF67]  
  { O8 .xt|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :rU.5(,  
} 9k ~8n9  
u!|_bI3  
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: kVQm|frUz  
G^t)^iI"'  
template < typename T1, typename T2 >  Kg';[G\  
struct result_2 <VhmtT%7  
  { 3XlQ4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %TQ4 ZFD3  
} ; Hi={(Z5tC4  
?YR;o4  
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? sPi  
这个差事就留给了holder自己。 P^<3 Z)L  
     _C5i\Y)  
]|g2V a~-  
template < int Order > <8 <P,  
class holder; ;S U<T^a  
template <> ;)FvTm'"\.  
class holder < 1 > 6"G(Iq'2t3  
  { y[$UeE"0  
public : uuEvH<1  
template < typename T > I%r7L  
  struct result_1 Ld*Ds!*'/  
  { ^5]9B<i[Y  
  typedef T & result; I[&x-}w  
} ; Jn{)CZ  
template < typename T1, typename T2 > THq}>QI  
  struct result_2 gS<p~LPf  
  { 1R8tR#l  
  typedef T1 & result; !O"2)RU1  
} ; :;Z/$M16B  
template < typename T > \@Cz 32wg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0J'^<G TL  
  { WDghlC6g!l  
  return (T & )r; L-E &m*%  
} B bmw[Qf\  
template < typename T1, typename T2 > @@\qso  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $O\m~r4  
  { ThX3@o  
  return (T1 & )r1; xBxiBhqzF  
} L;:PeYPL  
} ; k?7"r4Vc)S  
=Ya^PAj '}  
template <> 3\Xk)a_  
class holder < 2 > ^Ak?2,xB#+  
  { @Dsw.@/  
public : `/ T.u&QF  
template < typename T > 1;~s NSTo  
  struct result_1 W^3 Jg2gE  
  { &I-:=ir  
  typedef T & result; q0%QMut%  
} ; Pxf>=kY  
template < typename T1, typename T2 > =M?+KbTJ3  
  struct result_2 }R+#>P  
  { !q$VnqFk  
  typedef T2 & result; ,K}"o~z  
} ; vGsAM* vw6  
template < typename T > vh.8m $,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t"Du  
  { <UO[*_,\  
  return (T & )r; ^E/6 vG  
} oX^N>w0F  
template < typename T1, typename T2 > &<*M{GW'&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .^A4w;jPU  
  { D,..gsg  
  return (T2 & )r2; ^/?7hbr  
} |s/Kb]t  
} ; vW.f`J,\D'  
VOj7Tz9UD  
5GAW3j{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 P'B|s /)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U~BR8]=G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wq.'8Y~BE  
0B 1nk!F  
return l(i, j) = r(i, j); =,it`8;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 92Gfxld\  
uy2~<)  
  return ( int & )i; -,*m\Fe}  
  return ( int & )j; a=ZVKb  
最后执行i = j; =k d-rIBc  
可见,参数被正确的选择了。 pFd{Tdh  
kJB:=iq/x$  
.7 j#F  
uDG>m7(}/h  
Fp?M@  
八. 中期总结 #@YKNS[  
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: Ge=6l0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5I[:.o0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l@w\ Vxr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor & +`g~6U  
< `;Mf>V  
k {{eyC  
._p2"<  
]Z UE !  
j@nK6`d+1  
九. 简化 %ho?KU2j  
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。 LR.]&(kyd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !_+FuF"@  
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: r-S%gG}~E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v" #8^q  
  +-*/&|^等 J0bcW25  
2. 返回引用。 0u"j^v  
  =,各种复合赋值等 )/!HI0TU  
3. 返回固定类型。 hyPS 6Y'1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^3vI NF  
4. 原样返回。  ,e 7 ~G  
  operator, }t(5n$go6  
5. 返回解引用的类型。 KRm)|bgE  
  operator*(单目) 9qi|)!!L  
6. 返回地址。 07qjWo/t  
  operator&(单目) |Z>}#R!,P  
7. 下表访问返回类型。 )RFY2 }  
  operator[] %! Sjbh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lhE]KdE3  
  operator<<和operator>> 4VF]t X?o  
ci? \W6  
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。 mK7SEH;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Yt_tAm  
6&i])iH  
template < typename Left > 7^.g\Kt?  
struct value_return j?tE#  
  { +5O^{Ce6  
template < typename T > $pPc}M[h  
  struct result_1 6C"${}S F`  
  { jN= !Q&^i[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D?xR>Oo)  
} ; ?Nt m5(R  
Su@V5yz  
template < typename T1, typename T2 > EN ^L.q9#  
  struct result_2 Z *tHZ7 b  
  { ;O>zA]Z8r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V@z/%=PJ  
} ; wmbG$T%k  
} ; `|nJAW3  
v8\_6}*I  
E2o8'.~Yd`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait " 5Pqvi  
ou)0tX3j  
下面我们来剥离functor中的operator() "kc%d'c(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0"\js:-$  
mm!JNb9(  
return l(t) op r(t) NU.4_cixb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,{ 0&NX  
return op l(t) 3# 0Nd"/0  
return op l(t1, t2) P _Gu~B!Y  
return l(t) op /&=y_%VR  
return l(t1, t2) op UY *Z`$  
return l(t)[r(t)] ze8MFz'm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @Z""|H"0  
`} 'o2oZnG  
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: ?` ebi|6  
单目: return f(l(t), r(t)); "_rpErm }  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UBnHtsM  
双目: return f(l(t)); \,nhGh  
return f(l(t1, t2)); [BKTZQ@G@  
下面就是f的实现,以operator/为例 DM)Re~*  
A)SnPbI-p  
struct meta_divide h|z59h&X8G  
  { 2xy{g&G  
template < typename T1, typename T2 > G!F_Q7|-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K.?S,qg  
  { %gqu7}'  
  return t1 / t2; Ql}#mC.>/  
} sx[mbKj<  
} ; s<C66z  
p)Ht =~  
这个工作可以让宏来做: Ba%b]vp  
`ST;";7!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dqt}:^L*0g  
template < typename T1, typename T2 > \ .zW.IM}Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >6(e6/C-9  
以后可以直接用 \Z/0i|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {oo(HD;5  
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 }&Xf<6  
(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。。。) ;,KT+!H$  
XS0NjZW  
M}" KAa  
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 )Y1+F,C  
,I f9w$(z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W\ARCcTQ  
class unary_op : public Rettype ))6iVgSE$  
  { eg"!.ol  
    Left l; J<iiA:&J  
public : u69G #  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :N4?W}r.  
,{RWs^W2  
template < typename T > LwI4 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P=4o)e7E!  
      { t .XuH#  
      return FuncType::execute(l(t)); 7c'OIY].,  
    } _>{"vY  
hZO=$Mm4p  
    template < typename T1, typename T2 > }f] ~{^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8;,(D# p  
      { `C*psS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ARB^]  
    } <5c^DA  
} ; M1Th~W9l  
p!LaR.8]  
u&Xn#f h  
同样还可以申明一个binary_op ^12}#I  
LtDGu})1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +227SPLd  
class binary_op : public Rettype !?{%9  
  { C #@5:$  
    Left l; kqS_2[=]  
Right r; TGG-rA6@Lx  
public : ueJ_F#y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n]_<6{: U  
wcDb| H&  
template < typename T > +oa>k 0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <;E>1*K}8  
      { MOP#to)k&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Oufdi3h  
    } G8hDR^ra  
rEs Gf+4  
    template < typename T1, typename T2 > -hO[^^i9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ='.G,aJ9  
      { 0yKPYA*j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vo'{phtF)M  
    } hL/  
} ; lH oV>k  
4,6nk.$yN  
* p,2>[e  
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 m-|~tve  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b0Fr]oGp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) + gP 4MP  
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。 F='rGQK!1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }mQh^  
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。。。 *| YR8f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'y:+w{I2o  
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) /{\mV(F(  
下面是修改过的unary_op X$$b:q  
?pp|~A)b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -*"Q-GO  
class unary_op %VzCeS9  
  { JKYkS*.a}  
Left l; F,$ypGr  
  ]`n6H[6O  
public : m"8Gh `Fo  
GH6ozWA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }?z_sNrDk  
0%hOB :  
template < typename T > !PY.F nZ  
  struct result_1 vWpkU<&3|  
  { A/U,|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z^vcODeC$  
} ; "0A !fRI~  
L+$9 ,<'[  
template < typename T1, typename T2 > T! fF1cpF\  
  struct result_2 gJI(d6  
  { !T8h+3 I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9^1.nE(R&  
} ; j.y8H  
E6y ?DXW H  
template < typename T1, typename T2 > 73d7'Fw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;AK@Kb  
  { }c0EGoU}?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zJa,kN|m  
} dWAKIBe  
"G @(AE(  
template < typename T > x3?:"D2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d<^o@  
  { aJ}Cq k  
  return OpClass::execute(lt(t)); z>./lu\  
} OQm-BL   
FYu=e?L  
} ; XDrNc!XN  
`$, \B  
Z3]ut #`  
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 ")ZsY9-P  
好啦,现在才真正完美了。 F~_)auH  
现在在picker里面就可以这么添加了: V$XCe  
4{oS(Vl!  
template < typename Right > Yy:Q/zw o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %o9;jX  
  { /SDDCZ`;|c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h,C?%H+/0Q  
} {Deg1V!x>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 i=G.{.  
atO/Tp  
6S2v3  
v"dj%75O?e  
;\Vi~2!8  
十. bind Ohmi(s   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 nXuoRZ  
先来分析一下一段例子 ;/phZ$l  
H6PS7g"  
BVpRkUC"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >B9|;,a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w\z6-qa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^Q$U.sN? R  
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。 MHVHEwr.{  
我们来写个简单的。 cp7Rpqg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GGR hM1II  
对于函数对象类的版本: " )87GQ(R  
\f7A j>  
template < typename Func > g5*Zg_G/  
struct functor_trait M4:}`p=  
  { V=,VOw4  
typedef typename Func::result_type result_type; ,3`RM $  
} ; $zvqjT:>  
对于无参数函数的版本: <U ?_-0  
ZiS<vWa3R  
template < typename Ret > TZ,kmk#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aN5w  
  { b8@gv OB  
typedef Ret result_type; s-He  
} ; IT u6m<V  
对于单参数函数的版本: .w`1;o  
'h&"xXv4|  
template < typename Ret, typename V1 > =fZ)2q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nUL8*#p-  
  { s2-p -n  
typedef Ret result_type; Uxq9H  
} ; cH!w;U b]  
对于双参数函数的版本: {)QSxO  
noBGP/Av=:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7EKQE>xj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ? }2]G'7?  
  { ;*Cu >f7  
typedef Ret result_type;  {u}Lhv  
} ; K 9X0/  
等等。。。 V@xlm h,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fQ^45ulz  
|oSx*Gh  
template < typename Func > 3 UBg"1IC  
struct func_return |lijnfp  
  {  OBY  
template < typename T > Q( C\X  
  struct result_1 prC1<rm  
  { }!-K)j.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C>vp oCA  
} ; :Sx!jx>W  
)PU?`yLTr  
template < typename T1, typename T2 > #UcqKq  
  struct result_2 +([ iCL  
  { D4x~Vk%H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x*A_1_A  
} ; Ifm|_  
} ; 8tM40/U$  
0!c^pOq6  
qe!\ oh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S 'jH  
u*ZRU 4 U  
template < typename Func, typename aPicker > fBptjt_  
class binder_1 TqM(I[J7\  
  { R~$W  
Func fn; =?} t7}#  
aPicker pk; :n:Gr?  
public : <MlRy%3Z  
|d* K'+  
template < typename T > 'L w4jq  
  struct result_1 z@nJ-*'U8  
  { L+}q !'8S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ab1qcQ<  
} ; EPQ~V  
R(c:#KF#8  
template < typename T1, typename T2 > d85\GEF9i  
  struct result_2 ?t&sT  
  { 38wt=0br  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `3Gjj&c  
} ; %d5;JEgA:g  
LeA=*+zP[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a$7}_kb  
LCrE1Q%VP  
template < typename T > (LW4z8e#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nj2f?',;U  
  { o5(p&:1M  
  return fn(pk(t)); Dl kHE8r\  
} ZI  q!ee  
template < typename T1, typename T2 > kMGK 8y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &95iGL28Q  
  { s }]qlg  
  return fn(pk(t1, t2)); sbZ$h <  
} paUlp7x  
} ; tdTD!'  
V[R33NYG  
YlW~  
一目了然不是么? LLn,pI2fL{  
最后实现bind $'I+] ;  
E$-u:Z<-  
}E5oa\ 1u  
template < typename Func, typename aPicker > 2 0Xqs,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h*_h M1*;  
  { "5]Fl8c?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _`>F>aP  
} :/N/u5.]  
&C eG4_Mi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7q&//*%yF  
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。 9]AiaV9  
*t{$GBP  
十一. phoenix i,Yq oe`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _c=[P@  
qRg^Bp'VD#  
for_each(v.begin(), v.end(), <_HK@E<_HO  
( gO*:< B g  
do_ v$R+5_@[l  
[ FhZ^/= As  
  cout << _1 <<   " , " as1ZLfN.  
] (nk)'ur.  
.while_( -- _1), D-7PO3F:F  
cout << var( " \n " ) oT7=  
) SbNs#  
); 6&o9mc\I  
?UC3ES  
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: uqy b  
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 M{U{iS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J`U\3:b`SP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X|'EyZ  
|=C&JA  
P@ewr}  
template < typename Cond, typename Actor > @add'>)  
class do_while Ju""i4  
  { {Mc^[}9  
Cond cd; :` >|N|i  
Actor act; V[<]BOM\v  
public : j?&Rf,,%  
template < typename T > 2%YtMkC5  
  struct result_1 > uS?Nz5/  
  { bi:m;R  
  typedef int result_type; {EKzPr/  
} ; cd36f26`"w  
0h~Iua5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $sDvE~f0n  
'j84-U{&)  
template < typename T > ,wJ#0?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U$[C>~r  
  { v:*t5M >  
  do $vNz^!zgV  
    { 2ZMYA=[!  
  act(t); }]1=?:tX%  
  } 2Y~6~*8*~  
  while (cd(t)); 3V]B|^S  
  return   0 ; kG:,Ff>  
} V`OeJVe  
} ; ]I9Hbw  
~]HeoQK  
a+$WlG/x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z4f\0uQ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R u^v!l`!7  
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。 C:qb-10|A  
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。 O$}p}%%y7  
下面就是产生这个functor的类: YNc] x>  
2|vArRKt  
> }#h  
template < typename Actor > &61;v@  
class do_while_actor 7Y$#* 7  
  { BJI}gm2y  
Actor act; w%=GdA=  
public : TrxZS_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j4wcxZYY~  
c\i`=>%b@  
template < typename Cond > #J. v[bOWQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h^F^|WT$  
} ; M_tY:v  
Ri]7=.QI`  
)clSW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;[%_sVIy  
最后,是那个do_ RZm}%6##ZC  
#s JE{Tb  
p[BF4h{E  
class do_while_invoker kt8P\/~*i  
  { V[-4cu,Ph^  
public : -TKS`,#  
template < typename Actor > 70p1&Y7or  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8X=cGYC#  
  { <vx/pH)f  
  return do_while_actor < Actor > (act); rrK&XP&  
} l6Hu(.Ls;j  
} do_; #3@ Du(_n  
2j_YHv$I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a hi lp$v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .Ap-<FB  
最后来说说怎么处理break和continue 'P{0K?{H-4  
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。 BKDs3?&  
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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