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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :2j`NyLI.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {XU!p: x  
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, du$lS':`  
7 7bwYKIn  
((gI OTV  
T.cTL.}  
  class filler )2c]Z|  
  { /)[-5n{  
public : Z"c-Ly{vEj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U-DQ?OtmC@  
} ; +E. D:  
= cRmaD  
2Pb+/1*ix  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: d5-Q}D,P  
PxYK)n9&  
?Tc|3U  
rn . qs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zWo  
@7}XBg[pI  
igL5nE=n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9Qszr=C0  
+788aK,{#  
=w`Mc\o"  
7=G6ao7  
二. 战前分析 |6^a[x3/U  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q25p3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 2|7:`e~h  
{ccc[G?>.Q  
}Rz,}^B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G9Xkim Q'  
  /* --------------------------------------------- */ !{ *yWpZ:  
vector < int *> vp( 10 ); 8^EWD3N`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i'<hT q4  
/* --------------------------------------------- */ @~vg=(ic(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R:n|1]*f3X  
/* --------------------------------------------- */ bbq`gEV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OybmyGHY  
  /* --------------------------------------------- */ e!0xh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2MB>NM<xO  
/* --------------------------------------------- */ ajkV"~w',|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q"s6HZ"YI  
Xc+YoA0Ez  
p p0356  
I]n X6=j5  
看了之后,我们可以思考一些问题: iJdJP)!tz6  
1._1, _2是什么? `'|6b5`2j  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <Z t]V`-  
2._1 = 1是在做什么? Z42q}Fhm*R  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Q1Qw45$  
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。 (,sz.  
vE`;1UA}  
cFie;k  
三. 动工 j)G%I y[`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N5l`Rq^K  
ax5n}  
@[joM*U  
w}6~t\9D  
template < typename T > \>4>sCC  
class assignment '`k  
  { ommW  
T value; K?M~x&Q  
public : ThP~k9-  
assignment( const T & v) : value(v) {} oeKl\cgFx  
template < typename T2 > sRLjKi2D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lq-F*r\/~+  
} ; /Q W^v;^  
/Gnt.%y&  
B t3++ Mj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k6DJ(.n'%a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IM6n\EZ^  
+z9BWo!{I  
1c/<2xO~  
"1""1";  
  class holder wY8Vc"  
  { jCj8XM{c>  
public : _[8JSw7  
template < typename T > iuqJPW^}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >r)UDa+  
  { _s-X5 xU  
  return assignment < T > (t); ZwxEcs+UM  
} OWz{WV.  
} ; R4)l4rnO  
6`7`herE}  
_ \+0e:Ae  
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: CBdr 1  
K~]Xx~F  
  static holder _1; orWF>o=1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5Th\wTh04  
lp d~U2&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  o4 "HE*  
而不用手动写一个函数对象。 wmK;0 )|H  
}x{1{Bw>Y  
(j:[<U  
P\[K)N/1  
四. 问题分析 I|bX;l  
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。 Gn6\n'r0  
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。 41B.ZE+*qd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VwBw!,%Ab  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7^)yo#i4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [$$R>ELYQ  
;E{@)X..|  
五. 问题1:一致性 'M?pg$ta_V  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| U4a8z<l$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }j6|+  
L#D)[v"  
struct holder Y$^vA[]c>  
  { ~y Dl & S  
  // "AqLR  
  template < typename T > `{yD\qDyX  
T &   operator ()( const T & r) const = ?/6hB=7<  
  { .2P3 !KCL  
  return (T & )r; 7"eIZ  
} U1yspHiZ  
} ; -hF!_);{  
rWJRoGk/  
这样的话assignment也必须相应改动: (.z0.0W  
wko9tdC=U  
template < typename Left, typename Right > |J-tU)|1vl  
class assignment B}y#AVSA  
  { ]We0 RD"+  
Left l; 9l[C&0w#\  
Right r; @d5t%V\  
public : BVv-1$ U^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b!QRD'31'j  
template < typename T2 > 7 mA3&<&q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~s?y[yy6i  
} ; Z@JTZMN_  
%"E!E1_Sv  
同时,holder的operator=也需要改动: A[Ce3m  
&RS)U72  
template < typename T > ndB qXS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :1UOT'_  
  { K^/.v<w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fP;I{AiN~  
} >Ir?)h  
(t"|XSF  
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。 +U1fa9NSn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t=fAG,k5  
/lHs]) ,  
return l(rhs) = r; <g&GIFE,  
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。 Nb0T3\3W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RY,L'Gt O  
FD8  
template < typename Tp > PJKxh%J  
class constant_t tOj5b 7'ui  
  { m,4'@jg0  
  const Tp t; uW(Ngcpr  
public : L]X Lv9J0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ][\ uH|  
template < typename T > {j[*:l0Ui  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1 j|XC  
  { z`J-J*R>d  
  return t; A6;[r #C  
} ]3U|K .G  
} ;  pXNH  
aO:A pOAO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |f}`uF  
下面就可以修改holder的operator=了 H!y-o'Z  
{v3@g[:|  
template < typename T > grd fR`3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #b&=CsW`  
  { aXbj pb+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hg^k lQD  
} c)QOgXv  
'F1<m^  
同时也要修改assignment的operator() Hc0V4NHCaL  
x;7p75Wm  
template < typename T2 > esv<b>`R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `1 Tg8  
现在代码看起来就很一致了。 }V+&o\4  
,+5 !1>\  
六. 问题2:链式操作 (elkk#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?G5,x  
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。 T< <N U"n  
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。 YL4yT`*  
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。 ?I.bC   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "W}+~Sn  
h5; +5B}D  
template < typename T > *; 6LX  
struct result_1 -,"eN}P^  
  { 8?o{{ay  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8L))@SA+uJ  
} ; w (,x{Bg\  
NC x)zJ\S  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^X*l&R_=R  
p!(]`N   
template < typename T > K!G/iz9SB  
struct   ref Kku@!lv  
  { xAf?E%_pi  
typedef T & reference; %(1y  
} ; Z3 na.>Z  
template < typename T > 0te[i*G  
struct   ref < T &> $O9#4A;  
  { M[Jy?b)  
typedef T & reference; i:^ 8zW  
} ; *pGbcBQ  
J s,.$t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~HX'8\5  
Ed"p|5~  
template < typename T > ;uU 8$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4=;`\-7!  
  { CakB`q(8  
  return l(t) = r(t); <*4r6UFR  
} gn${@y?  
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。 3_Re>i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'p,54<e  
`9VRT`e  
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 sGJZG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )9rJ]D^B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DM !B@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  [ "Jt2  
最后的布局是: A@G%*\UZ  
                Add mLeK7?GL  
              /   \ VSm{]Z!x  
            Divide   5 UZW)%  
            /   \ 14Jkr)N  
          _1     3 w 5Yt mnP  
似乎一切都解决了?不。 xNxSgvco ,  
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。 Z uO 7 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。 $,7Yo nc  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  !*-|s}e  
J po(O>\P  
template < typename Right > ?7aeY5p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WNV}@  
Right & rt) const , *Z!Bd8  
  { <3b Ft[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ykj+D7rA:  
} qmGLc~M0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EYKV}`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 RMxFo\TK;  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3gba~}c)  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +C[%^G-:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >VvA&p71b  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,fD#)_\g2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <#:ey^q<  
&B ^LaRg  
template < class Action > -xU4s  
class picker : public Action nTPq|=C  
  { ywbdV-t/  
public : 5+iXOs<   
picker( const Action & act) : Action(act) {} 69{q*qCW  
  // all the operator overloaded vHx[:vuq:  
} ; Wc{/K6]f  
H<wkD9v}H5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |`ZW(} ~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -Y/c]g  
4Y}{?]>pu  
template < typename Right > Z[zRZ2'i5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >iI-Cs7TD  
  { i~EFRI@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r1 [Jo|4vo  
} kTs.ps8ei  
8A2_4q@34  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r/mKuGa]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 HO9w"){d$  
c`_[q{(^m  
template < typename T >   struct picker_maker \zyvu7YA  
  { IkJ-*vI6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2umgF  
} ; 4xD`Z_U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :5BVVa0oR  
  { a}/ A]mu  
typedef picker < T > result; 8{4jlL;"`?  
} ; uBfSS\SX|  
mvt%3zCB!  
下面总的结构就有了: rl](0"Y0 t  
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。 6Y&`mgMF'  
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。 P jh3=Dr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F>[T)t{m=  
至此链式操作完美实现。 y` 6!Vj l  
{:c5/ ,7c;  
BBlYy5x  
七. 问题3 m e&'BQ  
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。 {Z(kzJwN  
:c`Gh< u  
template < typename T1, typename T2 > vAjvW&'g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O p,_d^  
  { |t uh/e@dx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i5jsM\1j  
} MPD<MaW$  
xv>]e <":  
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: XMw*4j2E  
=' <789wT  
template < typename T1, typename T2 > QNm8`1  
struct result_2 j )b[7%  
  { `ehcj G1nY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i9j#Tu93 f  
} ; .h[yw$z6  
LF\HmKM,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NNP ut$.  
这个差事就留给了holder自己。 /K\]zPq  
    h@yn0CU3.  
.*Ylj2nM  
template < int Order > j NkobJ1  
class holder; YzVhNJWpw  
template <> ![j?/376  
class holder < 1 > ;30SnR/  
  { nb_$g@ 03  
public : ` D={l29H  
template < typename T > b,uu dtlH  
  struct result_1 i-gN< 8\v  
  { G#nZ%qQ:I  
  typedef T & result; fm1yZX?`  
} ; _mc-CZ  
template < typename T1, typename T2 > OV,t|  
  struct result_2 1 paLxR5  
  { 3  G_0DS  
  typedef T1 & result; 6w)a.^yx7  
} ;  jWqjGX`  
template < typename T > \x;`8H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /Xk-xg+U  
  { 25{-GaB  
  return (T & )r; +Fa!<txn  
} ^c|_%/  
template < typename T1, typename T2 > X_aC$_b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yh2[ nF_  
  { G[$g-NU+  
  return (T1 & )r1; sFV&e->AN\  
} xTg=oq  
} ; 5L\&"['  
dpSNh1  
template <> =bJ7!&  
class holder < 2 > zy(NJ  
  { x7ZaI{    
public : B"?ivxM:U  
template < typename T > #.j}:  
  struct result_1 T:I34E[  
  { 7]H<ou  
  typedef T & result; .W s\%S  
} ; w;;9YFBdM  
template < typename T1, typename T2 > ,=V9 ?  
  struct result_2 g0ks[ }f-  
  { X R|U6bf]  
  typedef T2 & result; Gy)2  
} ; D$Eq~VQ  
template < typename T > <\EJ:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ! G3Gr  
  { AW8*bq1  
  return (T & )r; gE: ?C2  
} A~}5T%qb  
template < typename T1, typename T2 > ]p!)8[<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QTC!vKM  
  { HT ."J  
  return (T2 & )r2; %z~=Jz^  
} 55Ya(E  
} ; /]oQqZHv  
.tcdqL-'  
nO+R >8,Q  
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> >。 Jb*E6-9G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v =d16  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CorV!H4  
Xz`0nU  
return l(i, j) = r(i, j); "S H=|5+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D$N;Qb  
l"-Z#[  
  return ( int & )i; o$Ju\(Y$<+  
  return ( int & )j; m~0Kos%^*b  
最后执行i = j; Z C<+BKS  
可见,参数被正确的选择了。 G>Hg0u0!,  
$b(CN+#  
rCUGaf~  
nF B]#LLv  
]f_`w81[  
八. 中期总结 h0$Y;=YA  
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: 6EeO\Qj{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |j~l%d*<w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9l(T>B2a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vUCmm<y  
;5DDV6  
\PWH( E9  
Wdi`Z E  
0SDnMij&bf  
# %EHcgF  
九. 简化 4Cv*zn  
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。 (x fN=Te,-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ``%yVVg}  
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: -9::M}^2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k/(]1QnW  
  +-*/&|^等 NfUt\ p*  
2. 返回引用。 ,u>[cRqw  
  =,各种复合赋值等 ||?@pn\  
3. 返回固定类型。 !Au#j^5K-o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q(36RX%@  
4. 原样返回。 V';l H2  
  operator, o7 t{?|  
5. 返回解引用的类型。 5 owK2  
  operator*(单目) bQ(-M:  
6. 返回地址。 @fb"G4o`:  
  operator&(单目) \<ysJgqUG  
7. 下表访问返回类型。 ^e =G} N^  
  operator[] gB~^dv {  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YS_3Cq  
  operator<<和operator>> C]p@7"l  
/'VbV8%  
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。 7Ja*T@ !h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;tSA Q  
j+@3.^vK  
template < typename Left > `BVmuUMm  
struct value_return ]f0OmUHR5i  
  { 1 +[sM  
template < typename T > !I.}[9N  
  struct result_1 '%82pZ,?  
  { Nte$cTjX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9z..LD(  
} ; ES?*w@x  
Qe{w)e0}`  
template < typename T1, typename T2 > `XpQR=IOMb  
  struct result_2 z$WLx  
  { k/D{&(F ~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5'c#pm\Q  
} ; 4Y$\QZO  
} ; 5C&*PJ~WA  
0EF~Ouef  
(|F.3~Amq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $rI 1|;^  
7[w<v(Rc  
下面我们来剥离functor中的operator() vFB^h1k~.M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JJM<ywPGp  
2 rr=FJ  
return l(t) op r(t) QW$p{ zo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l<BV{Gl  
return op l(t) !1fZ7a  
return op l(t1, t2) U8AH,?]#  
return l(t) op 'It8h$^j  
return l(t1, t2) op Xh>($ U  
return l(t)[r(t)] (6 Od   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f um.G{}  
P.qzP/Ny  
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: I{jvUYrKH  
单目: return f(l(t), r(t)); )9:5?,SO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EG;E !0  
双目: return f(l(t));  RQb}t,  
return f(l(t1, t2)); @1Q-.54a  
下面就是f的实现,以operator/为例 Pal=I)  
P/girce0  
struct meta_divide hd u2?v@  
  { 8M@'A5]  
template < typename T1, typename T2 > [d8Q AO1;)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RGE(#   
  { {X&lgj  
  return t1 / t2; 80wzn,o S  
} ?UZt30|1  
} ; ?)y^ [9  
+)iMJ]>  
这个工作可以让宏来做: (rd [tc  
Ca PHF@6WN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m$kQbPlatN  
template < typename T1, typename T2 > \ lOk8VlH<h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9MYk5q.X:  
以后可以直接用 =y4dR#R(\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b1Kt SRLV  
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 *Bq}.Yn  
(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。。。) &J*M  
1XMR7liE  
8&)v%TX  
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 1(Ta*"(0Ip  
G$+v |z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $KO2+^%y  
class unary_op : public Rettype LWN {  
  { jb -kg</A  
    Left l; B-R#?Xn:!I  
public : sa(.Anmlj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `;E/\eG"  
u] };QR  
template < typename T > *iE tXv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eZLEdTScM  
      { ~0a5  
      return FuncType::execute(l(t)); B6Vlc{c5SO  
    } ]~KLdgru_  
^AS \a4`/  
    template < typename T1, typename T2 > b}3"v(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t>I.1AS  
      { T)rE#"_]{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2gPqB*H  
    } }$)~HmZw  
} ; p39$V[*g(  
RFM;?!S  
O%%Q./oh  
同样还可以申明一个binary_op =8_b&4.:&  
>{AE@@PB^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  $H*8H`  
class binary_op : public Rettype y,?=,x}o#  
  { UV(`.  
    Left l; rDl/R^w"  
Right r; +B{u,xgg  
public : "Lvk?k )hx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} auI`'O`/  
p$"~v A .  
template < typename T > CLND[gc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M|nLD+d~8  
      { rzdQLan  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *mV?_4!,f7  
    } [__P-h{J  
<hzHrx'o{  
    template < typename T1, typename T2 > IlF_g`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y/@Bhzc  
      { &q&z$Gc;m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f (C:J[;Z  
    } P%B|HnG^  
} ; mN-O{k0\  
+:Xg7H*  
FM%WMyb[  
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 UhR^Y{W5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "IS; o o$g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,3rsjoKhd  
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。 WiH8j$;xu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y%|Ez  
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。。。 aP(~l_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aGW O3Nk  
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~<?*{~  
下面是修改过的unary_op h0-.9ym  
;{8 X+H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > em7L `,  
class unary_op pPxgjX  
  { ZKW1HL ]m  
Left l; ys!O"=OJ  
  Dh m ;K$T  
public : 4~Q<LEly  
p7+>]sqX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !pfpT\i]N:  
C!_=L?QT^  
template < typename T > eG+$~\%Fub  
  struct result_1 O-0 5.  
  { 'RwfW|~6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q?hf2iw  
} ; %#fjtbeB  
ka=A:biz  
template < typename T1, typename T2 > 1/bTwzR.g  
  struct result_2 &R/-~w5  
  {  Jj%xLv%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F.(W`H*1+  
} ; QlVj#Jv;~  
3Ch42<  
template < typename T1, typename T2 > "#36-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4iSN.nxIZ  
  { EqHToD I3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ag3+z+uS  
} LD{~6RP  
`4ga~Ch  
template < typename T > [6\O <-?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5k=04=Iyh#  
  { G(A7=8vW  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y 8}y0]V  
} 9k4z__Ke  
p  Dg!Cs  
} ; io"NqR#"v  
x`2dN/wDhf  
5T"h7^}e  
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 -5os0G80  
好啦,现在才真正完美了。 c.Izm+9k  
现在在picker里面就可以这么添加了: /:-ig .YY  
; p+C0!B2  
template < typename Right > \k$cg~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eVj 8u  
  { o7gZc/?n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .$f0!` t  
} 8\)4waz$  
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。 3Zz_wr6  
sw$JY}Q8x  
MB5V$toC  
a@_n>$LZL  
bTx4}>=5l  
十. bind A\"4[PXpQ  
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。 XYV`[,^h&  
先来分析一下一段例子 $v8T%'p+  
8z-wdO\  
]Gj%-5G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b;`MHEzw&q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '[[IalQ?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Dir# [j  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 t& yuo E  
我们来写个简单的。 5s0`T]X-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +pv..\  
对于函数对象类的版本: 17:7w  
?r$& O*;  
template < typename Func > T_\hhP~  
struct functor_trait ](+u'8  
  { @Rd`/S@  
typedef typename Func::result_type result_type; E)'T;%  
} ; uw>y*OLU+  
对于无参数函数的版本: '*U_!RmQ  
_0&U'/cs  
template < typename Ret > #pD=TMefC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uYE"O UNWL  
  { QVb{+`.7  
typedef Ret result_type; BL0xSNE**  
} ; kT^`j^Jr  
对于单参数函数的版本: ? _[ q{i{  
H_iQR9Ak7  
template < typename Ret, typename V1 > ?U:c\TA,m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @q|c|X:I  
  { gsIp y  
typedef Ret result_type; Rs'mk6+  
} ; vN6)Szim  
对于双参数函数的版本: So NgDFD  
wG 5H^>6u>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [MAvU?;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vA?3kfL|#  
  { }y|_v^  
typedef Ret result_type; 1LmbXH]%  
} ; h?QGJ^#8  
等等。。。 gE23C*!'&:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H'@@%nO (  
"NV~lJS%  
template < typename Func > %u?A>$Jn  
struct func_return P?=}}DI  
  { |l~#qeZ%  
template < typename T > pSx}:u^am  
  struct result_1 |UQGZ  
  { Fp+fZU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; On;7  
} ; !'bZ|j%  
m*AiP]Qu  
template < typename T1, typename T2 > 9*a"^  
  struct result_2 BS?rKtdm(  
  { _:XX+ 3W7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gp\o|igT  
} ; SG)|4$"  
} ; aqP"Y9l  
s8*Q@0  
>Qf`xUZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #%/0a  
'V4B{n7 h  
template < typename Func, typename aPicker > qwuA[QkPi  
class binder_1 No'Th7=|S  
  { KpKZiUQm  
Func fn; 1?y QjW,  
aPicker pk; AHplvksb  
public : e1H2w? s  
 _dVA^m  
template < typename T > 8$ _8Yva"e  
  struct result_1 _.GHtu/I  
  { +qa^K%K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !$0ozDmD  
} ; e$-Y>Dd  
)5<c8lzp  
template < typename T1, typename T2 > xf3/J{n3  
  struct result_2 \lpvRZ\L&g  
  { 9!Bz)dJ 3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  LII4sf]  
} ; JF9r[%  
U;]h/3P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fp$U%uj  
2()/l9.O'  
template < typename T > Y-v6M3$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hhJ>>G4R2  
  { ^Zq3K  
  return fn(pk(t)); LHusy;<E[  
} U1pwk[  
template < typename T1, typename T2 > Wl{}>F`W[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sWMY Lo  
  { )#Id=c  
  return fn(pk(t1, t2)); Uclta  
} 'q{d? K  
} ; "IzM:  
e~G um  
6 $5SS#  
一目了然不是么? 03 I*@jj  
最后实现bind pq*4yaTT'  
9{R88f?;  
0PJ7o#}_{@  
template < typename Func, typename aPicker > {xQ(xy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "tU,.U  
  { *qw//W   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n{z!L-x^b  
} 3Ebkq[/*%  
4nD U-P#f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >^adxXw.o  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9y*pn|A[F  
cG4$)q;q  
十一. phoenix wGx*Xy1n<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q4KYC!b  
6V @ [< d  
for_each(v.begin(), v.end(), d6g^>}-!t  
( WTj,9  
do_ Si=u=FI1e  
[ iR{*X E   
  cout << _1 <<   " , " MY z\ R \  
] x4/f5  
.while_( -- _1), \`|OAC0a  
cout << var( " \n " ) ?`=r@  
) F'JceU  
); a*{ -r]  
XjJ[7"hs*  
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: 5H/D~hr&  
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 )C#b83  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1|H(q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k`r`ZA(kQ-  
=o,6iJ^?$m  
Qg gx:  
template < typename Cond, typename Actor > gP>`DPgb^  
class do_while KOVR=``"/  
  { R}0!F 2  
Cond cd; mI3 \n  
Actor act; f VpE&F  
public : (-hGb:  
template < typename T > 5c6?$v /  
  struct result_1 yxL(mt8  
  { ~cW,B}  
  typedef int result_type; hD>cxo  
} ; E9v_6d[  
F@kd[>/[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VK]sK e  
s92SN F}g  
template < typename T > 2sahb#e )  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +jGSD@32>  
  { bv4G!21]*;  
  do W3 2]#M=  
    { >Ef{e6  
  act(t); .a]9rQQ&_  
  } L [=JHW  
  while (cd(t)); VgcLG ]tE[  
  return   0 ; <P1x3  
} gSXidh}^  
} ; :B5M#D!dO  
rCgoU xW`  
\[W)[mH_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M%qHf{ B  
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。 *BAR`+;U  
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。 b&E9xD/;r  
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。 NKE,}^C  
下面就是产生这个functor的类: N9gbj%+  
y-^m  
Gil mJ2<  
template < typename Actor > Ig"Qw vR  
class do_while_actor p2uZ*sY(D  
  { y-#01Z  
Actor act; 5BB: .  
public : b]xE^zM-I`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [mA\,ny9  
y#)ad\  
template < typename Cond > ?S~j2 J]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kr>H,%3~  
} ; pF}WMt  
2s<uT  
D:vX/mf;7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C`r{B.t`GT  
最后,是那个do_ &BS*C} },  
NX9K%J  
*_CzCl^   
class do_while_invoker xJ|_R,>.H  
  { 0`%Ask  
public : ?'+ kZ|  
template < typename Actor > .Arcsg   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xdkC>o4>  
  {  mPS27z(  
  return do_while_actor < Actor > (act); & ( i_s  
} ;{f4E)t 7  
} do_; qttJ*zu  
6PdLJ#LS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xfADks2w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yHjuT+/wM,  
最后来说说怎么处理break和continue \S[I:fw#&  
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。 kP,^c {  
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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