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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Kx<bVK4"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VK$+Nm)  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, :UScbPG  
> ]6Eb`v  
JNMZn/  
2OK%eVba  
  class filler gVZ~OcB!W  
  { NEJ Nu_Z  
public : ^-=,q.[7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RQe#X6'h  
} ; vLkZC  
a<vCAFQ  
-.z~u/uL  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: V$:v~*Y9  
DoImWNLo  
L#NPt4Sz+  
YpNTq_S1,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IClnh1=  
ri\r%x  
{},G xrQm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E-! `6  
6oJ~Jdn'  
ZEApE+m  
?[VS0IBS  
二. 战前分析 eb:uh!  
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。 -y$|EOi?  
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 tWc!!Hf2j  
meIY00   
L {\B9b2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $=H\#e)]Ug  
  /* --------------------------------------------- */ (<3'LhFII  
vector < int *> vp( 10 ); e#16,a-}o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z?E:s.4F  
/* --------------------------------------------- */ Kb4u)~S:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j_ :4_zdBy  
/* --------------------------------------------- */ >eJk)qM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zkxt>%20~  
  /* --------------------------------------------- */ *+Q,b^N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !xa,[$w(^  
/* --------------------------------------------- */ WU}JArX9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Zx`hutCv  
mtJI#P  
\Dr@n^hk@[  
lf Wxdi  
看了之后,我们可以思考一些问题: *[_?4*F  
1._1, _2是什么? i<&2Ffvq  
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。 v( (fRX.`  
2._1 = 1是在做什么? *4+;E y  
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。 BU])@~$  
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。 qFvtqv2  
rF 7EO%,  
)!M:=}."  
三. 动工 }{ 9E~"_[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LI(Wu6*Y  
Yo:>m*31  
uZW1 :cx  
 H\)on"  
template < typename T > Ym0Xl(Se  
class assignment 6K* 7%8Y/G  
  { {)jQbAr(G  
T value; tQUp1i{j\  
public : G~YV6??  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z mYp!B_~  
template < typename T2 > 9h~>7VeZ)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A!@D }n  
} ; XlB`Z81j  
kGX`y.-[  
KVqQOh'_T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tS`fG;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xB 4A"|  
&.Yh_  
ywCE2N<-V?  
%:((S]vAi  
  class holder qb "H&)aHw  
  { ly6?jVJ  
public : b ~v  
template < typename T > ,R*ru*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .qF@ }dO  
  { xOD;pRZQ  
  return assignment < T > (t); m"@M~~bh  
} /[_>U{~P#  
} ; $Ne#F+M9x  
`EV[uj&1S  
k(hes3JV  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: N6yqA)z?;  
{f)",#  
  static holder _1; {P-KU RQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }^P(p?~  
-Z]?v3 9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sa*]q~ a  
而不用手动写一个函数对象。 /koNcpJ  
!L-.bve!  
(q3(bH~T)  
f{5)yZ`J*  
四. 问题分析 j3z&0sc2(0  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Z\O ,9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4z[Z3|_V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T4qbyui{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ugucq},[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6}{2W<  
Jp_{PR:&  
五. 问题1:一致性 F]SexP4:A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| E}\^GNT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MT;<\T  
Q_LPLmM  
struct holder IN`05Q  
  { hGD7/qTN  
  // ':F{st>&H  
  template < typename T > g"xLS}Al  
T &   operator ()( const T & r) const 4d9i AN  
  { -\AB!#fh  
  return (T & )r; S1%{/w  
} (a]'}c$X9`  
} ; t'0r4&\  
U}7$:hO"dX  
这样的话assignment也必须相应改动: z`5+BL,|ND  
I+8m1 *  
template < typename Left, typename Right > xzIs,i}U  
class assignment F!j@b!J8  
  { r 'pFHX  
Left l; yIqsZJj  
Right r; NfS0yQPx  
public : tSE6m-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]#))#-&1  
template < typename T2 > $U"/.Mh\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b"x;i\Z0%  
} ; E{ Y0TZ+  
KdYT5VUM/  
同时,holder的operator=也需要改动: u.8vXc  
)d0&iE`@  
template < typename T > u ldea)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w0tlF:Eg  
  { c3i|q@ k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e +4p__TmZ  
} D@5&xd_@4  
: bT*cgD{  
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。 9?bfZF4A=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BalOph4M[  
?i)-K?4Sb  
return l(rhs) = r; r/:s2 oQ  
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。 [$9sr=3:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m-> chOu~|  
1H-R-NNJ:  
template < typename Tp > RYS]b[-xZz  
class constant_t JB''Ujyi  
  { 9v 0.]  
  const Tp t; <w.V!"!  
public : _N9yC\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E)H8jBm6w  
template < typename T > ]Fl+^aLS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1:q55!b  
  { !z58,hv  
  return t; }+i ZY\t  
} {eqUEdC  
} ; #B)/d?aa'  
m{(D*Vuqd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ldanM>5  
下面就可以修改holder的operator=了 >sPu*8D40a  
tN";o\!}  
template < typename T > 2,q^O3F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qPH]DabpI  
  { )0fQ(3oOg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \*!g0C 8 o  
} .Eh~$wm  
1Qhx$If~  
同时也要修改assignment的operator() ;oWhTj`  
o9q%=/@,  
template < typename T2 > ~e,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (3{'GX2c  
现在代码看起来就很一致了。 =u${2=  
#e+%;5\  
六. 问题2:链式操作 &Mo=V4i>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nd^9.6,JU  
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。 '1=/G7g  
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。 0f;L!.eP  
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,$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jr" yIC_  
<s]K~ Vo  
template < typename T > ,^:Zf|V  
struct result_1 Xdq2.:\  
  { T1\Xz-1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }_@cqx:n^  
} ;  6:ZqS~-  
#}:VZ2Z  
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: "g>uNtt~  
( F0.lDZ  
template < typename T > sjWhtd[fgG  
struct   ref 2"yzrwZ:  
  { D#W{:_f  
typedef T & reference; n_.2B$JD  
} ; 8[(c'rl|)|  
template < typename T > s2b!Nib  
struct   ref < T &> ?n\~&n'C  
  { @<W"$_ r-  
typedef T & reference; K]N^6ome  
} ; 6\OSIxJZF  
&"Ua"H)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s3/->1#i  
P]]9Sqo7  
template < typename T > Qn[4&nUD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P,CJy|[L  
  { p Ic ;9  
  return l(t) = r(t); *G'zES0x  
} dm)V \?b  
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。 a%Mbq;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .<rL2`C[c  
kOFEH!9&  
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 [WY NA-O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _ nS';48  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }Jh!B|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <*2.B~  
最后的布局是: ehO F@IA_  
                Add D3;^!ln]D  
              /   \ Ibd7[A\  
            Divide   5 W{1=O)w  
            /   \ Fl(+c0|kT  
          _1     3 W\N-~9UA  
似乎一切都解决了?不。 b0riiF  
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。 [^1;8Tbk  
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。 kxTh tjgv  
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: wf6ZzG:  
@>(l}5U5  
template < typename Right > 1S  0GjR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,;GW n  
Right & rt) const @DU]XKv  
  { \>23_d0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^p|@{4f]  
} P ,xayy  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h"#^0$f  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0Q]x[;!k  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 - Kj$A@~x  
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。 ,UH`l./3DX  
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。 o=w& &B  
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? PKwHq<vAsB  
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:  5t:4%  
pc^(@eD  
template < class Action > Rj^bZ%t  
class picker : public Action 75Jh(hd(  
  { rM=Q.By+\  
public : |+x;18  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H Tf7r-  
  // all the operator overloaded  vRn^n  
} ; r,[vXxMy(;  
+]`MdOu  
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。 _BHb0zeot  
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: 9.#\GI ;  
; =F^G?p^  
template < typename Right > Z&JW}''n|F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @6h=O`X>  
  { "%qGcC8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A}H)ojG'v  
} 2ai \("?  
S>*i^If  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xI}]q%V  
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。 n&FN?"I/]  
&P[eA u  
template < typename T >   struct picker_maker -[0)n{AVvU  
  { ]*[S# Jk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3$(1LN  
} ; ?Xh=rx_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p`33`25  
  { PO<4rT+B  
typedef picker < T > result; &qMSJ  
} ; tA}O'x  
D-E30b]e  
下面总的结构就有了: _2}i8q:  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &wK%p/?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -]W AB9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c<pr1g  
至此链式操作完美实现。 [M Z'i/  
 p&:R SO  
+ :iNoDz  
七. 问题3 :HMnU37m W  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l_>^LFOA  
8 yB  
template < typename T1, typename T2 > ;u!>( QQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ran Q_\  
  { l)a]V]oQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6yv*AmFh  
} t9Pu:B6  
?J%$;"q  
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: %I&Hx<H j  
0)yvyQ5  
template < typename T1, typename T2 > nd'zO#"m?  
struct result_2 P]j{JL/g&  
  { M:Xswwq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iN<&  
} ; _Bb/~^  
Y.[^3  
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? $-jj%x\}  
这个差事就留给了holder自己。 EG@*J*|S  
    aoI{<,(  
P `T&zK  
template < int Order > EoIP#Cnd1  
class holder; "Z&{  
template <> 0Evmq3,9  
class holder < 1 > {-7];e  
  { Q$iv27  
public : )O#>ONm^  
template < typename T > E`u=$~K  
  struct result_1 a}hpcr({?  
  { J+Q ;'J  
  typedef T & result; wu/]M~XwI  
} ; |9~{&<^X  
template < typename T1, typename T2 > F1w~f <  
  struct result_2 jiC;*]n  
  { _\"7  
  typedef T1 & result; D(@#Gd\Z@  
} ; %fJ*Ql4M  
template < typename T > .Rd@,3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u"?cmg<.1  
  { $X WJxQRUv  
  return (T & )r; {S'xZ._=  
} )+u|qT3%  
template < typename T1, typename T2 > CmY'[rI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RUlM""@b  
  { CP]BSyim'  
  return (T1 & )r1; f|1y?w?I  
} `k a!`nfo  
} ; 2|qE|3&{'  
w2@ `0  
template <> ~{=+dQ  
class holder < 2 > g$EjIHb  
  { 5ok3q@1_]{  
public : CsQ}eW8uEf  
template < typename T > n;xtUw6 \  
  struct result_1 $s)G0/~W  
  { <,`=m|z9k  
  typedef T & result; R1&(VK{  
} ; iNT1lk  
template < typename T1, typename T2 > ^7.864  
  struct result_2 M})2y+  
  { <&t^&6k  
  typedef T2 & result; *jCXH<?R  
} ; ( T VzYm y  
template < typename T > D?) "Z$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %K\_gR}V  
  { J 2v=b?NE  
  return (T & )r; ,xn+T)2I  
} u/h Ff3  
template < typename T1, typename T2 > &b iBm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lJ62[2=V  
  { '2WYbcU  
  return (T2 & )r2; `N_NzH  
} U*(m'Ea  
} ; u f.Zg;Vc  
%$~?DDNM  
1YTnOiYS1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /=FQ {tLr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zX"@QB3E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DHaSBk  
HZ>Xm6DnC5  
return l(i, j) = r(i, j); CD +,&id  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I8Y[d$z  
2(\~z@g  
  return ( int & )i; CGbW] D$@  
  return ( int & )j; vAy`8Q  
最后执行i = j; VWI|`O.w  
可见,参数被正确的选择了。 ${8 1~  
QDzFl1\P  
$f7#p4;}(  
w5b D  
TlYeYN5V  
八. 中期总结 j\P47q'v#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: erdWGUfQOe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _WVeb}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ja4O*C<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor THi*'D/  
smoz5~  
A%Pjg1(uX  
vnw83a%3  
`$JPF  Z  
((SN We  
九. 简化 2~<?E`+  
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@rn2Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NJ/6_e  
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 Q X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nBgksB*A  
  +-*/&|^等 ?}D@{%O3T  
2. 返回引用。 5sao+dZ"|  
  =,各种复合赋值等 m;>HUTj  
3. 返回固定类型。 N32!*TsWs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?i>.<IPOq  
4. 原样返回。 )|~pocXt<  
  operator, %4Y/-xF}9,  
5. 返回解引用的类型。 SaH0YxnY+  
  operator*(单目) x\]%TTps  
6. 返回地址。 w`bojM@e1  
  operator&(单目) :D-My28'  
7. 下表访问返回类型。 I: P/ ?-  
  operator[] WtN o@e'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ; dPyhR  
  operator<<和operator>> 7{ (t_N >  
,P3nZ  
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。 @SF*Kvb&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4yV}4f$q  
ZxlQyr`~a(  
template < typename Left > f]tc$`vb  
struct value_return qt=gz6!  
  { |2,u!{  
template < typename T > G'^Qi}o  
  struct result_1 ^w5`YI4<  
  { V:4]]z L}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; th}Q`vg0  
} ; Y,RBTH  
^G.PdX$M  
template < typename T1, typename T2 > 2j9Mr  
  struct result_2 '2vZ%C$  
  { ypM0}pdvTp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f wWI2"}  
} ; `PXSQf  
} ; f }PT3  
%>_ZUu3M  
.S>:-j'u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1@JAY!yoo_  
Bd*:y qi  
下面我们来剥离functor中的operator() \Bg;}\8 X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cs `T7?>  
cY  ^>`  
return l(t) op r(t) paF$ o6\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v) mO"\  
return op l(t) &x =}m  
return op l(t1, t2) _5 Zhv-7  
return l(t) op p}$VBl$'  
return l(t1, t2) op BUqe~E|I  
return l(t)[r(t)] 8<#X]I_eP+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W-ErzX  
5(R ./  
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: 1K.i>]}>  
单目: return f(l(t), r(t)); Q%o:*(x[O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *~~ >?  
双目: return f(l(t)); u )cc  
return f(l(t1, t2)); o(Yj[:+m  
下面就是f的实现,以operator/为例 T$RVz   
-$WU -7`  
struct meta_divide f'` QW@U  
  { )F Q '^  
template < typename T1, typename T2 > NI_.wB{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r9 G}[# DO  
  { xPoI+,  
  return t1 / t2; MA0 }BJoW  
} o,dO.isgh>  
} ; Bj5_=oo+d  
Y -%g5  
这个工作可以让宏来做: V +j58Wuf  
gM~ dPM|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bBA #o\[  
template < typename T1, typename T2 > \ eT* )r~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @}k5rcQ*/  
以后可以直接用 H/n3il_-I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &~Qi+b0!  
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 5]D"y Ay81  
(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。。。) (!`TO{!6P  
j#mo Vq  
N]f"+  
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=R|s$,Oy9  
fgcI55&jV{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <pJeiMo  
class unary_op : public Rettype %2>ya>/M  
  { YBb%D  
    Left l; @k~'b  
public : uf4C+ci  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 32j@6!  
s @\UZ C  
template < typename T > 0h^&`H:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '}3@D$YiM%  
      { 's#"~<L^e  
      return FuncType::execute(l(t)); y^pzqv  
    } y qDE|DIez  
&!7{2E\7C  
    template < typename T1, typename T2 > Plpt7Pa_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zSt6q  
      { _ T ;+*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =s3f{0G  
    } w$%d"Jm#X  
} ; g*]Gc%  
}Jfi"L  
Ch;C\H:X  
同样还可以申明一个binary_op 8Ac5K!  
KtH-QQDluj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n HiE$Y  
class binary_op : public Rettype $}kT )+K  
  { Z#w@ /!"}T  
    Left l; :Z rE/3_S  
Right r; 8~Avg6,  
public : t*X k'(v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xi vzhI4  
3zi(|B[,?  
template < typename T > 1C) l) pV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "W!Uxc  
      { ,.Xqb~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kaybi 0  
    } cF6eMml;  
-UD^O*U  
    template < typename T1, typename T2 > }?^V9K-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]7W !  
      { W6cA@DN$#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aLzRbRv  
    } 8&T6  
} ; L<8:1/d\  
#{97<sU\  
yn&+ >{  
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 Z :51Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %-u Ra\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9cV;W\ Tw  
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。 W!.F\H,(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7Uy49cs,  
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。。。 -n.ltgW@   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :v-&}?  
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) +"8AmN4  
下面是修改过的unary_op ;Ohabbj*  
j p g$5jZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \jlem<&  
class unary_op E"8cB]`|8  
  { H<6TN^  
Left l; )<Cf,R  
  K7o!,['W  
public : f;";P  
aB@D-Y"HO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {{'GR"D  
=Yd{PZ*fR  
template < typename T > mR JX,  
  struct result_1 RE*;_DF  
  { |"7F`M96I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OB-gH3:  
} ; *>b*I4dz  
,LD[R1TU8  
template < typename T1, typename T2 > 3 *0/<1f1!  
  struct result_2 c& &^D o  
  { 'x'.[=;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P'wn$WE[n\  
} ; PWU8 9YXp  
Rn] `_[)*~  
template < typename T1, typename T2 > Na6z1&wS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <K6:"  
  { S(bYN[U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RZKdh}B?\  
} 2h Wtpus  
h?cf)L  
template < typename T > \J@i:J6x$1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AC`4n|,zJ;  
  { Atdr|2  
  return OpClass::execute(lt(t)); $?voQ&  
} ="yN4+0-p  
m*'^*#  
} ; R<"fcsU  
`TugtzRU  
+@n8DM{b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug P;B<R"  
好啦,现在才真正完美了。 J`uO~W"  
现在在picker里面就可以这么添加了: sR(or=ub~  
m6'VMW  
template < typename Right > s"tyCDc.c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  12W`7  
  { W Z!?O0.A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .O h4b5  
} Etv!:\\[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B;[ai?@c(_  
-eZ$wn![  
>a6{y   
ape \zZCV  
qM~;Q6{v  
十. bind `>.^/SGu>?  
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。 U^AywE]  
先来分析一下一段例子 q\0CS>.  
4V2}'/|[  
Nn`l+WA3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 701mf1a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m {dXN=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6a_MA*XK  
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。 UaW,#P  
我们来写个简单的。 @/(\YzQvp]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c/K:`XP~  
对于函数对象类的版本: >h!>Ll  
nU^-D1s{  
template < typename Func > Jf#Ika&px  
struct functor_trait 7EI5w37  
  { %9^^X6yLM  
typedef typename Func::result_type result_type; > T$M0&<  
} ; ^( w%m#  
对于无参数函数的版本: eootH K  
]$4DhB  
template < typename Ret > QQ*` tmy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o#p{0y  
  { TnuNoMD.  
typedef Ret result_type; !+<OED=qe  
} ; Z}b25)  
对于单参数函数的版本: G)(vd0X1  
fu=GgD*  
template < typename Ret, typename V1 > <%_7%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6\9 Zc-%  
  { v--Qbu  
typedef Ret result_type; WNO|ziy  
} ; 1" k_l.\,0  
对于双参数函数的版本: V8C62X  
<`PW4zSI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q sXy(w#F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `f|Gw5R  
  { [Dzd39aKr  
typedef Ret result_type; t\\oG H  
} ; [WfigqY`b*  
等等。。。 K@RE-K6{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %oee x1`=  
yF [|dB  
template < typename Func > J*!_kg)>J  
struct func_return 55%j$f  
  { >+/2g  
template < typename T > WLO4P  
  struct result_1 ryC7O'j_P  
  { iJ-z&=dOe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lR<1x  
} ; [|5gw3 y  
>'/KOK"  
template < typename T1, typename T2 > X&bz%I>v  
  struct result_2 nq/SGo[c  
  { s%6{X48vY^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L  `\>_  
} ; , z-#B]  
} ; 9"g!J|+  
(yr<B_Y'MY  
O ,9,= 2j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )R+26wZ|n*  
f4mQDRlD  
template < typename Func, typename aPicker > aSGZF w  
class binder_1 N I*x):bx  
  { ],W/IDv  
Func fn; 6T`F'Fk[  
aPicker pk; 6r]l8*3 4;  
public : o/J2BZ<_<  
K6z)&<  
template < typename T > h1_9Xp~N  
  struct result_1 8kRqF?rbj  
  { {:%A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "p"M9P'  
} ; !gyEw1Re7  
?=},%^  
template < typename T1, typename T2 > ii)DOq#2  
  struct result_2 [( O*W  
  { .Fl5b}C(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %v"qFYVX"  
} ; Dt ~3Qd0  
3}F{a8iIm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K(: _52rt  
~d9@m#_T#~  
template < typename T > 9kO}054  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # o;\5MOE%  
  { (fTi1 I!  
  return fn(pk(t)); )q8!:Z  
} OL2 b  
template < typename T1, typename T2 > /[FES 78p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const myvn@OsEw  
  { {0~xv@ U  
  return fn(pk(t1, t2)); m"|AD/2;(  
} o3ZqPk]al  
} ; (c\i.z  
&OXWD]5$6  
G@(ukt`0}  
一目了然不是么? A`I;m0<  
最后实现bind 4e!>A  
!iHJ!  
Z37%jdr  
template < typename Func, typename aPicker > l`b%imX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &UextGk7  
  { Iq% 0fX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I;5:jT`  
} ]nQC  
-LnNA`-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -]-?>gkN5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `at>X&Ce,  
,UA-Pq3 }  
十一. phoenix u 6"v}gN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |%tI!RN):  
Be4n\c.  
for_each(v.begin(), v.end(), qy^sdqHl@  
( 92";?Xk  
do_ fnJ!~b*qo  
[ YsBOh{Ml  
  cout << _1 <<   " , " "3H?_!A9  
] wc~k4B9"  
.while_( -- _1), ][[\!og  
cout << var( " \n " ) *B0 7-  
) +]*hzWbe  
); vUD>+*D  
6<`tb)_2~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )2Dm{T  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor })TXX7[h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s6HfN'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WW.amv/[a  
>=VtL4K^  
VYAz0H1-_  
template < typename Cond, typename Actor > a(|,KWHn  
class do_while 92pl#Igt  
  { qCUn. mI  
Cond cd; vbMt}bM(GD  
Actor act; Dxx`<=&g  
public : JZom#A. dt  
template < typename T > eI:;l];G9  
  struct result_1 5a^b{=#Y  
  { --'!5)U  
  typedef int result_type; bKb}VP  
} ; ><r\ 5`  
x4e8;A(y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  1cvH  
T0F!0O `  
template < typename T > !Bqmw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E#^?M#C  
  { w.0:#4  
  do fo5+3iu^  
    { 7TaHE   
  act(t); Hp1n*0%dZ&  
  } I7@g,~s  
  while (cd(t)); d :%!)s  
  return   0 ; 3B6"T;_  
} laX67Vjv  
} ; )m4O7'2G  
o?]g  
9+"\7MHw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mq!_/3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Tu9[byfrI  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 lRr={ >s  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 q#|,4( Z  
下面就是产生这个functor的类: ]$xN`O4W{  
*(*3/P4D  
`a:L%Ex  
template < typename Actor > dxwH C\"5  
class do_while_actor jxdxIkAHZc  
  { 0f]LOg  
Actor act; nApkK1?  
public : k2t#O%_f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 50 VH>b_  
*E1v  
template < typename Cond > Q ,6[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O9Fg_qfuT_  
} ; 9! 6\8  
?=^ M(TA;  
H6! <y-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iTpU4Qsj  
最后,是那个do_ <&Q(I+^  
Ljq!\D  
dLnu\bSF  
class do_while_invoker 1~_&XNb&  
  { w=K!U]  
public : tMnwY'  
template < typename Actor > Rd|xw%R\mb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fD:>cje  
  { /'uFX,  
  return do_while_actor < Actor > (act); SPEDN}/^  
} [ta3sEPjs  
} do_; @ApX43U(  
),#hBB`ZA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )?qH#>mD6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tMQz'3,X  
最后来说说怎么处理break和continue Qk_` IlSd  
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。 $Afw]F$  
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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