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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,*iA38d.!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \Sd8PGl*'  
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, WrGA7&!+  
(1'DZ xJ&u  
i"G'#n~e  
?z1v_Jh  
  class filler {K.H09Y  
  { F(hPF6Zx(  
public : R `tJ7MB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n- 2X?<_Z  
} ; >IIq_6Z#  
To*+Z3Wd  
fF)Q;~_VA  
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: bKpy?5&>  
q2X::Yqk  
AfA"QCyO  
T2Yf7Szp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4Et(3[P71  
a|FkU%sjzZ  
g.&B8e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q!P%duO  
ZK]qQrIwy  
{J==y;dK  
==[(Mn,%d  
二. 战前分析 J|BElBY  
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。 ^^V3nT2rR3  
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 vb=]00c  
~Y/A]N86,  
Em(_W5 ND{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *|=D 0  
  /* --------------------------------------------- */ k K=VG< :M  
vector < int *> vp( 10 ); ;}+M2Ec51  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W p)!G  
/* --------------------------------------------- */ 'o IE:#b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zufphS|  
/* --------------------------------------------- */ bX$z)]KKu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WRD z*Zf  
  /* --------------------------------------------- */ X_2N9$},  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )P(S:x'b0  
/* --------------------------------------------- */ v8-My1toV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q("m*eMRt  
uU 7 <8G  
mEJ7e#  
hq7f"`  
看了之后,我们可以思考一些问题: MZz9R*_VS  
1._1, _2是什么? Rmw=~NP5  
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。 ]Uwp\2Bc  
2._1 = 1是在做什么? @4;'>yr(  
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。 lBfthLBa  
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。 \na$Sb+  
tKt}]KHV  
]00s o`  
三. 动工 \$_02:#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ln# o:"E  
6!]@ S|vDX  
@_C]5D^J^~  
&`qYe)1Eo  
template < typename T > TAUl{??,  
class assignment 4+hNP'e  
  { aA4RC0'  
T value; iAH,f5T  
public : t5E$u(&+'B  
assignment( const T & v) : value(v) {} :XY%@n  
template < typename T2 > wG)e8,#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a Y)vi$;]  
} ; %d+Fq=<  
^dpM2$J  
w<B S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'aEK{#en  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TIJH} Ri  
1e[?}q]*  
x~5,v5R^]  
qA '^b~  
  class holder }p?,J8=-  
  { Tg^8a,Lt  
public : K.yc[z)un  
template < typename T > -Hm"Dx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e&x)g;bn  
  { W%+02_/)  
  return assignment < T > (t); -dovk?'Gj  
} c $1u  
} ; F qJ`d2E  
G T~rr*X  
"1gIR^S%9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7D<Aa?cv_l  
"=Z=SJ1D  
  static holder _1; h~Ir= JV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |$/#,Dv7  
 C@*x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !!L'{beF  
而不用手动写一个函数对象。 6|p8_[e`  
ky|kg@n{  
;}6wj@8He  
UhJS=YvT  
四. 问题分析 N_ ODr]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。 Dl.< (/  
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。 Vb? wwx7=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /HUT6B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q2xAx1R`sV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iY`[dsT  
t? &;   
五. 问题1:一致性 aO$0[-A  
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?| EJ {vJZO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pImq< Z  
06HU6d ,  
struct holder IsT}T}p,t  
  { .~I:Hcf/  
  // :Jyr^0`J  
  template < typename T > _L)LyQD]T  
T &   operator ()( const T & r) const Gd C=>\]  
  { <!t;[ie?y  
  return (T & )r; !QdX+y<re  
} t~qSiHw  
} ; ~<u\YIJ  
c@,1?q1bv  
这样的话assignment也必须相应改动: roZn{+f  
F$i50s  
template < typename Left, typename Right > 1g=T"O&=  
class assignment CHS}tCfos>  
  { y=9fuGL6  
Left l; j(I(0Yyh  
Right r; %J6>Vc!ix=  
public : Ox ,Rk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [.l,#-vp  
template < typename T2 > R1hmJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A]iT uu5p  
} ; %l%ad-V  
ih("`//nP  
同时,holder的operator=也需要改动: Eva&FHRTY  
%d:cC:`  
template < typename T > x%)oL:ue  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vZQraY nJ  
  { 6a9:P@tY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xX%{i0E  
} [2Y@O7;n I  
@sa_/LH!K  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _$A?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iPCn-DoIS  
VSO(DCr"L  
return l(rhs) = r; ,V!Wo4M  
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。 YA+R!t:F{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d?5oJ'JU  
2 .Xx)(>  
template < typename Tp > 9[~.{{Y  
class constant_t PQi(Oc  
  { l^tRy_T:-  
  const Tp t; Z[ !kEW  
public : BSkmFd(*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n2o)K;wW+  
template < typename T > NHU5JSlB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;<o?JM  
  { @@3 NSKA  
  return t; ) F -8  
} wtL=^  
} ; Z1$ S(p=)L  
&n?RKcH}d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MYJMZ3qBi  
下面就可以修改holder的operator=了 1e9~):C~W  
J10/pS  
template < typename T > 3it*l-i\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,y0 &E8Z  
  { q(46v`u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D @wIbU  
} Kl?C[  
WOgkv(5KN  
同时也要修改assignment的operator() _^?_Vb  
nql{k/6  
template < typename T2 > 3 %BI+1&T_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HOPl0fY$L  
现在代码看起来就很一致了。 6%9 kc+ 9  
,<7HLV  
六. 问题2:链式操作 //3fgoly  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lwG)&qyVd  
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。 rw 2i_,.*~  
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。 B}zBbB  
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。 $BLd>gTzmv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /&qE,>hd.+  
]"O* &  
template < typename T > O<AGAD  
struct result_1 <v\$r2C*  
  { r_8;aPL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FBrh!vQ<  
} ; ifl LY7j  
d BM{]@bZ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \,m*CYs`  
hZ|0<u  
template < typename T > +s7w@  
struct   ref r|z B?9Q  
  { G ` eU   
typedef T & reference; >,Zn~8&Z  
} ; W}k/>V_  
template < typename T > hVz]' ,  
struct   ref < T &> 00>knCe6  
  { aU.!+e%_  
typedef T & reference; EpT^r8I  
} ; L[5U(`q[  
'aeuL1mz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +~1FKLu  
GAs.?JHd  
template < typename T > svt3gkR0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [tC=P&<  
  { Oku7&L1  
  return l(t) = r(t); g%)cyri  
} 39 pA:3iTd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Q7zpu/5?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #<V5sgq S  
=|fB":vk  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 H4wDF:n0H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SpIiMu(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JCB3 BZg7&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _$vbb#QXZG  
最后的布局是: T' Jl,)"  
                Add #N"QTD|i  
              /   \ mYk~ ]a-  
            Divide   5 [1Qg *   
            /   \ +'w6=qI  
          _1     3 d&ff1(j(  
似乎一切都解决了?不。 [_KOU2  
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。 zTq"kxn'  
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。 A&jR-%JG  
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:  e?o/H  
p&2d&;Qo0  
template < typename Right > (_N(K`4#W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U9\w)D|+eE  
Right & rt) const y\:Ma7V  
  { ^FTS'/Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >C5u>@%9O  
} k|jr+hmn":  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .WBp!*4  
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。 v@fy*T\3  
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。 cQ`0d3  
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。 4T~wnTH0Xg  
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。 SoFl]^l  
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? & \C1QkI  
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: j]mnH`#BL  
r0pwKRE~t  
template < class Action > 0hXx31JN N  
class picker : public Action zW`a]n.  
  { SC3_S.  
public : d<m.5ECC}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SUvrOl   
  // all the operator overloaded yKz%-6cpSl  
} ; YPKB4p#  
y M-k]_  
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。 >oi?aD%  
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: G2sj<F=AV  
z${[Z=  
template < typename Right > YB:}L b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I%<pS ,p  
  { ~g@}A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M[u6+`  
} ]$-<< N{}'  
g`2O h5dA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NE Zu?g  
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。 &2ty++gC  
;R@D  
template < typename T >   struct picker_maker N&$ ,uhmO  
  { {#pw rWG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2^rJ|Ni  
} ; Wn?),=WQ{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .Ep&O#  
  { E},zB*5TH  
typedef picker < T > result; |GP&!]  
} ; I;G(Wj  
j^hLn >  
下面总的结构就有了: 7y.iXe!P  
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。 ao|n<*}  
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。 e3[Q6d&|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {/,AMJ<:G]  
至此链式操作完美实现。 z"Cyjmg"  
O{U j  
`'pAiu  
七. 问题3 @a 7U0$,O#  
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。 5;HCNwX  
{&6i$4T  
template < typename T1, typename T2 > pEW~zl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NQvI=R-g  
  { DhsvN&yNM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )ac!@slb^7  
} > +00[T  
Y; to9Kv$  
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: 6V#EEb  
C\dk} A  
template < typename T1, typename T2 > M0 KU}h  
struct result_2 YPCitGBl  
  { 3od16{YH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NBLjBa%eL  
} ; |WOc0M[U  
Oi-%6&}J  
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? [ Q/kNK  
这个差事就留给了holder自己。 B$ho g_=s  
    <num!@2D  
M9Nr/jE  
template < int Order > :l?mNm5  
class holder; Bx5kqHp^1  
template <> TgHUH>k  
class holder < 1 > ]M'~uTf  
  { 6}|h  
public : j"VDqDDz  
template < typename T > "{Y6.)x  
  struct result_1 S.<4t*,  
  { wTG(U3{3K  
  typedef T & result; Y4_xV&   
} ; /?Mr2!3N  
template < typename T1, typename T2 > AD@ {7  
  struct result_2 ,*?[Rg0]+  
  { ooC9a>X  
  typedef T1 & result; A(cR/$fn6  
} ; JZ&_1~Z=  
template < typename T > aeAx0yE[p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )8SWU)/  
  { >[~7fxjK-  
  return (T & )r; t`>Z#=cl\  
} 8.+ yZTg  
template < typename T1, typename T2 > :fq4oHA#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ps[#z@5{x  
  { %&q}5Y4!  
  return (T1 & )r1;  nb6Y/`G  
} KeXt"U  
} ; aUA)p}/:  
tCar:p4$  
template <> #3'M>SaoH  
class holder < 2 > kQQDaZ 8  
  { *v?kp>O  
public : 0'YJczDq:7  
template < typename T > 5}Xi`'g,  
  struct result_1 NSH4 @x  
  { LhM$!o?W  
  typedef T & result; (mKH,r  
} ; *;~u 5y2b  
template < typename T1, typename T2 > U=U5EdN;  
  struct result_2 AYpvGl'  
  { (oG.A  
  typedef T2 & result; j-DWz>x  
} ; pVrY';[,|  
template < typename T > Uqy/~n-v<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e0otr_)3F  
  { %~P T7"4  
  return (T & )r; %H,s~IU  
} D{[{&1\)r  
template < typename T1, typename T2 > ?,8+1"|$A]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XrWWV2[  
  { 5C^@w  
  return (T2 & )r2; I3d}DpPx%  
} JY^i  
} ; +%u3% }  
=9,^Tu|  
FouN}X6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 het<#3Bo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sf# px|~9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RVLVY:h|F  
4RYH^9;>K  
return l(i, j) = r(i, j); @qj]`}Gx'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |r36iUHZS  
Id>4fF:o  
  return ( int & )i; t8rFn  
  return ( int & )j; D|Wlq~IpQ  
最后执行i = j; X J)Y-7c  
可见,参数被正确的选择了。 F *r)  
pe\Nwq  
V/kndV[j  
oD1k7Gq1  
Xc}XRKiy{  
八. 中期总结 1?1Bz?EKF*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8N?D1; F;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o)^ Wz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jX(hBnGW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T?1V%!a;f  
GQ>0E  
~1[n@{*:(  
w>=N~0@t  
w`V6vYd@  
.R'M'a#*!A  
九. 简化 hqmE]hwc  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `[U.BVP'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _vDmiIn6K  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 1EEcNtpub]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NRx I?v  
  +-*/&|^等 -)VjjKz]8  
2. 返回引用。 TjYHoL5  
  =,各种复合赋值等 y_=y%  
3. 返回固定类型。 #kq!{5,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x\8|A  
4. 原样返回。 3}F>t{FDk  
  operator, El;"7Qn  
5. 返回解引用的类型。 J ou*e%  
  operator*(单目) tqCkqmyC  
6. 返回地址。 ' BS.:^  
  operator&(单目) (;%T]?<9#  
7. 下表访问返回类型。 c@3 5\!9  
  operator[] [|=M<>?[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =DD KGy.g  
  operator<<和operator>> nReld :#T  
?_Z -} f  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 RLB"}&SF]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dIlpo0; F  
| |awNSt  
template < typename Left > /#H P;>!n  
struct value_return =\5WYC  
  { G[yzi  
template < typename T > z+{qQ!  
  struct result_1 , f$P[c  
  { k:R\;l5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]\ _tO  
} ; ce}A!v  
;p`to"6IFD  
template < typename T1, typename T2 > ~uty<fP  
  struct result_2 /pPH D]  
  { PQ[?zNrSV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X )tH23  
} ; -bzlp7q*  
} ; 5~@-LXqL  
aaT3-][  
j2UQQFh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e&d$kUJrq  
\GxqE8  
下面我们来剥离functor中的operator() KGg S"d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]0ErT9  
#?>)5C\Hqy  
return l(t) op r(t) ]Z8u0YtM)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4^l9d  
return op l(t) 3zD#V3 =  
return op l(t1, t2) GyN|beou  
return l(t) op C|TQf8  
return l(t1, t2) op >Wt@O\k  
return l(t)[r(t)] 9$ ;5J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -oyA5Y x0  
`?(J(H  
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: &l1t5 !  
单目: return f(l(t), r(t)); fI<LxU_n:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O8A1200  
双目: return f(l(t)); $jE<n/8  
return f(l(t1, t2)); E OXkMr  
下面就是f的实现,以operator/为例 <KU 0K  
hQm=9gS  
struct meta_divide 0't)-Pj+,  
  { [07E-TT2U  
template < typename T1, typename T2 > zdrP56rzZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D5@=#/?*  
  { ofQs /  
  return t1 / t2; O0L]xr  
} Qr$ 7 U6p  
} ; 1bCE~,tD  
!6=;dX  
这个工作可以让宏来做: &|GH@^)@  
M=pQx$%a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uhfK\.3  
template < typename T1, typename T2 > \ bXF8V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c-XO}\?  
以后可以直接用 >jhcSvM6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mnK<5KLg1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 JR.)CzC  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xOj#%;  
v.Bwg 7R3  
A&t8C8,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `+n#CWZ"Y  
8$ _{R!x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <1*.:CL"s  
class unary_op : public Rettype \#:  W  
  { *eIX"&ba  
    Left l; 8p%0d`sX  
public : SQ4^sk_!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z:f&k}(  
 g]?pY  
template < typename T > zl :by?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `J,>#Y6(J  
      { >:6iFPP  
      return FuncType::execute(l(t)); M> WWP3  
    } ) Y)_T&O  
Eb4NPWo  
    template < typename T1, typename T2 > ";rXCH.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) Su>8f[?e  
      { `D[O\ VE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IdAh)#) 7  
    } m_/U  t  
} ; ,FzkGB#  
JT0j2_*Rr  
N)g_LL>^  
同样还可以申明一个binary_op $J4\jIipL  
~ O\A 0e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VtLRl0/  
class binary_op : public Rettype uE')<fVX(  
  { k37?NoT  
    Left l; _D{A`z  
Right r; erEB4q+ #O  
public : g@>llve{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '=E;^'Rl  
3oLF^^^g  
template < typename T > .>R`#@+I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8)9-*Bzj   
      { YXWDbr:JX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U| Fqna  
    } O00;0wu  
i&>^"_4rc  
    template < typename T1, typename T2 > }jCO@v;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i;^lh]u  
      { Gb `)d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S2'ai  
    } zBy} >Jx  
} ; vlkw Wm  
$8eiifj  
,@f"WrQ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \HLo%]A@M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !lNyoX/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r 1r@TG\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 h^=;\ng1l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ak@!F6~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 zJw5+ +  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C`;igg$t_  
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 (-4"u>?  
下面是修改过的unary_op CHKhJ v3+4  
8C*@d_=q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .ifz9 jM'  
class unary_op &B(z**+9  
  { " 7^nRJy  
Left l; p\ =T#lb  
  *xNc^ &.  
public : wx3_?8z/O  
<K^a2 D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ' J@J$#6  
>(a35 b$  
template < typename T > n3~axRPO  
  struct result_1 ; H ;h[  
  { /lC# !$9vz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *zPqXtw!j  
} ; o664b$5nsI  
:%sBY0 yF  
template < typename T1, typename T2 > h}SZ+G/L  
  struct result_2 jXA/G%:[  
  { uluAqDz`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fVn4=d6X  
} ; Cik1~5iF  
p48enH8CO  
template < typename T1, typename T2 > *w@ 1@6?j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l-%] f]>  
  { r gIWM"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9 ~W]D!m,  
} +45SKu=  
c~(61Sn]  
template < typename T > 3&})gU&a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5{b;wLi$X2  
  { O;RBK&P  
  return OpClass::execute(lt(t)); &6 s&nx  
} )$S=iL8(  
."ZG0Zg  
} ; k'O.1  
QtnNc!,n  
[voZ=+/  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~Fh+y+g?  
好啦,现在才真正完美了。 +ytP5K7  
现在在picker里面就可以这么添加了: q~> +x?30  
qj _0 td$  
template < typename Right > 'zm5wqrkAd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }MOXJb @  
  { op`9(=DJ]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %}TJr]'F  
} "B: FSWM_-  
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。  E& cC2(w  
#@DJf  
7~P2q/2E>  
(NFrZ0  
Chnt)N`/B4  
十. bind ~NIhS!  
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。 CqEbQ>?  
先来分析一下一段例子 dGk"`/@  
}T$BU>z33N  
K/*R}X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :7LA/j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yP3I^>AZ3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ua \f]y  
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。 $CMye; yL  
我们来写个简单的。 =7}1NeC`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: iHNQxLkk{:  
对于函数对象类的版本: cVx SO`jZw  
fCUx93,>z  
template < typename Func > 15jQ87)  
struct functor_trait %mss{p!d6  
  { j.]]VA  
typedef typename Func::result_type result_type; P0m9($JBD  
} ; %WU=Vy4  
对于无参数函数的版本: zlEI_th:~  
-sA&1n"W&5  
template < typename Ret > L~PiDQr?r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {g nl6+j  
  { PpFQoY7M  
typedef Ret result_type; 'sI ne>  
} ; 8WV5'cX  
对于单参数函数的版本: 2?7ID~\  
K@=u F 1?  
template < typename Ret, typename V1 > +H&/C1u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [c=W p  
  { c!\T 0XtT  
typedef Ret result_type; 3?j: M]fR  
} ; a%c <3'  
对于双参数函数的版本: ^^}htg  
7NRa&W2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Zocuc"j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Kkq-x'gt^  
  { Y$v d@Q  
typedef Ret result_type; XdA]);,  
} ; I<RARB-j  
等等。。。 R5e[cC8o.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~"%'(j_4  
ggPGKY-b=  
template < typename Func > &*/= `=:C8  
struct func_return uT=r*p(v  
  { h'S0XU ;  
template < typename T > T P#Ncqh  
  struct result_1 Io<T'K  
  { bp'%UgA)1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5rLx b  
} ; `scW.Vem  
Vf:.C|Z  
template < typename T1, typename T2 > 5)Z=FUupA~  
  struct result_2 qnyacI  
  { 4J[zNB]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v`mB82s  
} ; 7ucm1   
} ; Mhn1-ma:  
9~=zD9,|iA  
%0y-f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u:J( 0re  
TI8\qIW  
template < typename Func, typename aPicker > 5yt=~  
class binder_1 lS Y "  
  { HgW!Q(*  
Func fn; j7E;\AZ^  
aPicker pk; vKW!;U9~P  
public : e~gNGr]L/  
^`#7(S)a/  
template < typename T > b0'}BMJ  
  struct result_1 Jq)k5X>&Sj  
  { *J^FV^E``  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #xx.yn(7  
} ; T\.~!Q  
"Ai\NC  
template < typename T1, typename T2 > &V 7J5~_  
  struct result_2 Y>3zpeQ!&  
  { vbJdhaf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]0<K^OIY  
} ; %`pi*/(  
^! h3#4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Kn$t_7AF^  
?`Z:vqp>Z  
template < typename T > *>?N>f"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .n_Z0&i/w  
  { E8PwA.  
  return fn(pk(t)); #*9 | \  
} 'wFhfZB1!B  
template < typename T1, typename T2 > -ewR:Y@j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]6^S: K_"  
  { 4xT /8>v2|  
  return fn(pk(t1, t2)); #\N8E-d  
} /zh:7N  
} ; 1O,5bi>t7  
4E=QO!pVv  
v B~VJKD  
一目了然不是么? !oi {8X@  
最后实现bind 0?t;3 z$n  
ye(av&Hn  
~pH!.|k-&  
template < typename Func, typename aPicker > sa<\nH$_X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =?4[:#Rh  
  { ]O:u9If  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U.Vn|s(`z  
} xX<T5Ls  
#s(ob `0|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AXxyB"7A}  
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。 OR+_s @Yg  
&b,A-1`w_  
十一. phoenix dm"x?[2:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f uU"  
pRlScD_};  
for_each(v.begin(), v.end(), d^54mfgI  
( .KG9YGL#  
do_ D&K9!z"]  
[ 2s,cyCw&  
  cout << _1 <<   " , " e/x 9@1s#  
] Q;l%@)m+~  
.while_( -- _1), N!<l~[rc  
cout << var( " \n " ) x ]}'H  
) zN5};e}^v  
); <]z4;~/&  
IC"ktv bHz  
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: $s ,g&7*-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor si~zg\uY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .P T7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h8M_Uk  
7Q'u>o  
mHW%^R=  
template < typename Cond, typename Actor > x]hG2on!  
class do_while v; ewMiK@E  
  { qmPu D/ c  
Cond cd; 5cM%PYU4:v  
Actor act; ^vVAuO  
public : +-TEB  
template < typename T > 3NZK$d=4  
  struct result_1 K5bR7f:  
  { [giw(4m#y  
  typedef int result_type; DfGq m-c  
} ; oPBKPGD  
j p}.W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ldU ><xc2  
ZvXw#0)v  
template < typename T > uF3{FYM{I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -sf[o"T,j  
  { Jk`l{N  
  do VR_/Vh ]@  
    { i&m6;>?`  
  act(t); m=COF$<  
  } 3qu?qD  
  while (cd(t)); ">8oF.A^  
  return   0 ; Z/GSR$@lI  
} dEkST[Y3  
} ; dR>$vbjh1Z  
|FaK =e  
j5n"LC+oz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )BaGY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `B8`<3k/(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <jFov`^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ZF#lh]  
下面就是产生这个functor的类: e{4e<hd  
\%}]wf}  
1W0[|Hf2v*  
template < typename Actor > ;*nzb!u\\  
class do_while_actor D > U(&n  
  { Ln+.$ C  
Actor act; pnuwj U-  
public : d'Dd66  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f2KH&j>~r  
P A*U\  
template < typename Cond > Q>\DM'{:4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OFcP4hDi  
} ; =SW<Vhtb  
%@aC5^Ovy+  
Wy1.nn[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Kn?h  
最后,是那个do_ m,6u+Z ,  
.A/xH x  
8{icY|:MTN  
class do_while_invoker BlT)hG(M>  
  { &01KHJY)/G  
public : (<Cg|*s  
template < typename Actor > (<H@W/0$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tK+JmbB\  
  { ?hp,h3s;n$  
  return do_while_actor < Actor > (act); M0vX9;J  
} j g EYlZ  
} do_; 8/P!i2o  
/UR;,ts  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >*^SQ{9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z;R/!Py.  
最后来说说怎么处理break和continue 0Nk!.gY  
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。 !-SI &qy  
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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