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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fd,}YAiX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }{w_>!ee  
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, D/!eov4"  
~NxoF  
h!t2H6eyF  
-6 7f33  
  class filler /FNj|7s  
  { C7fi1~  
public : !kHyLEV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,pGCgOG#}c  
} ; u1pYlu9IW  
VW<" c 5|  
~; O= 7  
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: J~yd]L>  
*fuGVA  
zM9).D H  
644hQW&W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AIRVvW~($  
zvQ^f@lq2  
Sj]T{3mi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MIua\:xT  
m?kIa!GM=  
5  a*'N~  
6&xW9' 6b:  
二. 战前分析 )lngef /D_  
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。 WSpg(\Cs  
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 (>Q9jNW  
6Kv}2M')+  
?`[ uh%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o`y*yucHI  
  /* --------------------------------------------- */ 7$dc? K  
vector < int *> vp( 10 ); TF}4X;3Dsy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \ /X!tlwxh  
/* --------------------------------------------- */ WHD/s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :xUl+(+  
/* --------------------------------------------- */ iYfLo">  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {$QF*j  
  /* --------------------------------------------- */ hz~CW-47  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5+Zx-oWq_  
/* --------------------------------------------- */ EuimZW\V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1o"oa<*_  
XKPt[$ab  
A](}"Pi!n  
?D$b%G{  
看了之后,我们可以思考一些问题: s%TO(vT  
1._1, _2是什么? @*`UOgP7  
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。 |{|r? 3  
2._1 = 1是在做什么? G]3ML)l  
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。 :Ro" 0/d  
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。 F# 37Qv  
J'Mgj$T $  
5)zh@aJ@  
三. 动工 .]P;fCQmM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &fNE9peQFa  
lt(-,md  
kk\zZC <  
9Nbg@5(  
template < typename T > TAXkfj  
class assignment |9i/)LRXe  
  { qu~"C,   
T value; LXEu^F~{u#  
public : 0 c'2rx  
assignment( const T & v) : value(v) {} s? \9i6  
template < typename T2 > fOjt` ~ToI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d\<aJOi+-  
} ; #/sE{jm  
17[t_T&Ak9  
M0IqQM57N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X|n[9h:%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VFaK>gQ  
>zx50e)  
u.K'"-xt4K  
'FA)LuAok  
  class holder TboHP/  
  { L!Zxc~  
public : ,["|wqM  
template < typename T > d~1"{WPSn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'N,NG$G2  
  { 6Oqnb+  
  return assignment < T > (t); D30Z9_^%:  
} mM^8YL  
} ; LVcy.kU@]  
ppo$&W &z  
H=SMDj)s+  
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: :x5o3xE  
Pv$"DEXA2  
  static holder _1; 6g,3s?aT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8{=( #]  
7/$Z7J!k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WF.$gBH"  
而不用手动写一个函数对象。 8_,wOkk_B  
exMPw ;8  
y42T.oK8c  
}6{)Jv  
四. 问题分析 q>lkLHS  
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:lq2"G  
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。 ump:dL5{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M #Ru I%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R\=\6("  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R#^pNJN  
$A0]v!P~i-  
五. 问题1:一致性 *wZV*)}  
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?| -EIMh^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?@BaBU:o`F  
7}7C0mV3  
struct holder BCDf9]X  
  { -#z'A  
  // vh3iu +  
  template < typename T > Evgq}3  
T &   operator ()( const T & r) const 0JL6EL>_  
  { <y/AEY1  
  return (T & )r; T1W9@9,s  
} vh.tk^&  
} ; sEi.f(WA  
z{+; '9C  
这样的话assignment也必须相应改动: FJH8O7  
c] 9CN  
template < typename Left, typename Right > Gkvd{G?F  
class assignment >-WO w  
  { %iFIY=W  
Left l; eeR@p$4i  
Right r; >!.lr9(l  
public : fe`G^hV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i]WlMC6  
template < typename T2 > HSFf&|qqx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gG>^h1_o~  
} ; ?PtRb:RHt  
!{aA*E{  
同时,holder的operator=也需要改动: 3$f5][+U  
yFtf~8s3  
template < typename T > T:5%sN;#O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~g|0uO}.  
  { B{7/A[$%C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &=O1Qg=K  
} AS^$1i:  
tce8*:rNH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mK/P4]9g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7n]%`Yb  
nM}`H'0  
return l(rhs) = r; ;AA7wK 4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #mxfU>vQ:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~TIZumGB  
TmH13N]  
template < typename Tp > yp'>+cLa  
class constant_t A>@e pCD  
  { l+qtA~V&2  
  const Tp t; P&,cCR>  
public : V!tBipX%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #$T"QL@  
template < typename T > md LJ,w?{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const < R%6L&  
  { L uK m  
  return t; pC Is+1O/  
} [`dipLkr  
} ; YhR"_  
,QAp5I%3=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -{mq\GvGn  
下面就可以修改holder的operator=了 Tz~ ftf  
+>({pHZ<S  
template < typename T > |.W;vc<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Qn&^.e9I  
  { z3LPR:&Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xM,(|p(  
} ;g9:0,xT4  
bd;f@)X  
同时也要修改assignment的operator() cYS+XBz  
eR;0pWVl  
template < typename T2 > Jtk(yp{Zz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [p<[83' ]  
现在代码看起来就很一致了。 ,6pH *b $  
N'.+ezZ;h  
六. 问题2:链式操作 |:BYOxAYZ8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wajhFBJ  
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"PE@!]  
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。 Ux]@p rAq  
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。 1yc@q8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E.9k%%X]  
&$im^0`r_  
template < typename T > :N:8O^D^<  
struct result_1 DlO;EH  
  { (LPD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S`.-D+.68  
} ; 6[7k}9`alz  
IQv>{h}  
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: o)WSMV(&f  
,Yz+?SmSZ&  
template < typename T > ;Nij*-U4~  
struct   ref I/|n ma/ $  
  { 11+_OC2-   
typedef T & reference; Okc*)crw  
} ; 8 \Oiv$r  
template < typename T > ?Qk#;~\yB  
struct   ref < T &> )CQ}LbXZy  
  { !%9I%Ak^  
typedef T & reference; DJUtuex  
} ; \(L^ /]}G)  
Ry3 f'gx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yK3z3"1M?  
EV$n>.  
template < typename T > "KwKO8f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GrC")Z|3u  
  { 7C^ nk z  
  return l(t) = r(t); OSk9Eb4ld  
} >^N :A  
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。 `;@4f |N9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PD4E& k  
m,O !M t  
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 E~^'w.1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OK(d&   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4y.[tk5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _Oq\YQb v  
最后的布局是: miqCUbcU  
                Add ;_\P;s  
              /   \ p60D{UzU  
            Divide   5 V;(LeuDH|  
            /   \ #C mBgxg+M  
          _1     3 pT tX[CE  
似乎一切都解决了?不。 O2f2Fb$B7  
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。 fO nvC*  
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。 ;wrgpP3  
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: Jmx }r,j  
_#B/# ^a  
template < typename Right > eH{ 9w8~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;"z>p25=T  
Right & rt) const wt;aO_l  
  { xkovoTzV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jfamuu7  
} ow "Xv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;0'v`ob'.?  
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。 FO$Tn+\6  
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。 -&}E:zoe  
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。 OFv} jT  
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。 Q2Rj0E`  
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? w3D_ c~  
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: M5uN1*   
!4:,,!T  
template < class Action > d9"4m>ymS  
class picker : public Action CgC wM=!r  
  { 4aC#Cv:0  
public : 3I+pe;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @@jdF-Utj;  
  // all the operator overloaded `Fj(g!`  
} ; 1S.~-K*X  
.2xkf@OP  
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。 2X_ef  
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: ZI7<E  
)RFeF!("  
template < typename Right > c^y 1s*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R8l9i2  
  { xJCpWU3wM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )w-?|2-w5  
} 7}k8-:a%  
C#>C59  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 43XuQg4  
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。 ^ dqEOW  
7_,gAE:kG  
template < typename T >   struct picker_maker [@6iStRg7  
  { j$6}r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e^yB9b  
} ; <X?F :?Mk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +zsya4r  
  { $]FWpr%)  
typedef picker < T > result; uc_ X;M;  
} ; bd4q/w4q  
`Nj|}^A  
下面总的结构就有了: )T?ryp3ev  
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。 KXJHb{?  
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。 @zbXG_J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s><co]  
至此链式操作完美实现。 AM>:At Y  
N2>JG]G  
Xc!w y9m  
七. 问题3 3>+;G4  
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。 2olim1  
rAKd f??  
template < typename T1, typename T2 > I1g u<a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N!AFsWV  
  { T (qu~}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :&m(WZ \  
} y.zQ `  
J}JnJV8|G  
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: cF6|IlhO  
duI8^&|  
template < typename T1, typename T2 > Qxwe,:  
struct result_2 5WUrRQ?E  
  { Nu'rn*Y_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q*he%@w  
} ; y_6HQ:  
?@_dx=su  
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? rfjQx]3pB  
这个差事就留给了holder自己。 O%r<I*T^r  
    nFqMS|EN  
LdOB[W  
template < int Order > Dng^4VRd  
class holder; iaB5t<t1r  
template <> GOt@x9%  
class holder < 1 > t.cplJF&Ue  
  { _3hEYeh  
public : E O5Vg  
template < typename T > gP3[=a"\  
  struct result_1 b{&@ Lm0Tn  
  { ?Rdi"{.wI  
  typedef T & result; o! 8X< o  
} ; +"!IVHY  
template < typename T1, typename T2 > DsoF4&>g[B  
  struct result_2 <W pz\U  
  { <x/&Ml+  
  typedef T1 & result; ,f$ RE6  
} ; @:63OLlrG  
template < typename T > >9 iv>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KvQ9R!V  
  { du !.j  
  return (T & )r; 7% h Mf$KQ  
} sdb#K?l  
template < typename T1, typename T2 > g0l- n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9;PtY dJ8  
  { x RfX:3  
  return (T1 & )r1; PF.HYtZqK  
} "ggq7cJ}_  
} ; V|7 c dX#H  
yxH[uJpb  
template <> mU!c;O  
class holder < 2 > FQ5# v{  
  { %]-tA,u  
public : W/ERqVZR]  
template < typename T > R$q:Ct  
  struct result_1 m*1=-" P  
  { R&?p^!`%  
  typedef T & result; i[B%:q:&  
} ; 9I,Trk@&  
template < typename T1, typename T2 > V{][{5SR  
  struct result_2 1peN@Yk2W  
  { ^dro*a,  
  typedef T2 & result; /#tOi[0[  
} ; U-@\V1;C  
template < typename T > fIu/*PFPVY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u7S7lR"lxW  
  { (j(6%U  
  return (T & )r; 2n\EZ  
} n'SnqJ&}  
template < typename T1, typename T2 > $3So`8Bm[$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^Kn}{m/3Y  
  { hQ9VcS6=gD  
  return (T2 & )r2; WaYT\CG7y  
} k]Yd4CC2  
} ; BwR)--75  
IMj{n.y4  
;*8$BuD  
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> >。 i]P]o)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Na4\)({  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0VPa=AW  
+S$x}b'5q  
return l(i, j) = r(i, j); ]c08`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v''$qMQ)  
MZ0 J/@(  
  return ( int & )i; 8{AzB8xp  
  return ( int & )j; 'Ag?#vB  
最后执行i = j; G=DRz F  
可见,参数被正确的选择了。 p?5zwdX+`  
"_lSw3  
?Pa5skqR  
"bJWyUb  
./u3z|q1  
八. 中期总结  0y?bwxkc  
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: uKK+V6}!kj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *t63c.S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Up~#]X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YM-,L-HMA  
cY5h6+_  
q%nWBmPZ~y  
7"1M3P5*8  
gkDB8,C<j  
f|u!?NGl  
九. 简化 >mz<=n  
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。 HZ/e^"cpM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KrB"2e+J  
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: uZCPxog  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 opd^|xx0  
  +-*/&|^等 ?e0ljx;  
2. 返回引用。 F&^u1RYz  
  =,各种复合赋值等 vLq_l4l  
3. 返回固定类型。 (<|,LagTuc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3:s!0ty"  
4. 原样返回。 G22u+ua  
  operator, O.i.<VD7  
5. 返回解引用的类型。 C1hp2CW$5/  
  operator*(单目) n}EH{k9#  
6. 返回地址。 A\LMmg  
  operator&(单目) !IcP O  
7. 下表访问返回类型。 af)L+%Q%R  
  operator[] .^eajb`:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l4RZ!K*X_"  
  operator<<和operator>> #V@[<S2  
4PR!OB  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Lc=t,=OhGe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m;'ebkq  
w=,bF$:fIW  
template < typename Left > 13kl\ <6  
struct value_return b-,4< H8m  
  { f<<1.4)oSV  
template < typename T >  (cx Q<5  
  struct result_1 tw,uV)xm  
  { FG/1!8F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ka0MuQ M  
} ; !Wgi[VB  
!ap}+_IA7^  
template < typename T1, typename T2 > Ejmpg_kux  
  struct result_2 ]De<'x}  
  { XkDIP4v%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3%P<F>6 J  
} ; {{qu:(_g  
} ; p C^d-Ii  
MaN6bM  
3s;^p,9 Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n&1q*  
NYw>Z>TD8c  
下面我们来剥离functor中的operator() g=n{G@*N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {\hjKP  
f3^Anaa]l  
return l(t) op r(t) uVN2}3!)Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f?W_/daP  
return op l(t)  4 Fl>XM  
return op l(t1, t2) ]Q$Sei5  
return l(t) op }p5_JXBV  
return l(t1, t2) op !Ah v07SI  
return l(t)[r(t)] )Vd^#p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $t0o*i{  
f\xmv|8  
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: iSbPOC7  
单目: return f(l(t), r(t)); ||D PIn]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,+~8R"  
双目: return f(l(t)); q#=HBSyM  
return f(l(t1, t2)); 4( $p8J  
下面就是f的实现,以operator/为例 MQ#k`b#()  
2)hfYLi  
struct meta_divide Y O&@  
  { ]n}aePl}oU  
template < typename T1, typename T2 > }k;wSp[3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7cB/G:{  
  { :er(YWF:  
  return t1 / t2; F%P"T%|  
} $7" Y/9Y  
} ; 0nbY~j$A=  
(@m/j2z  
这个工作可以让宏来做: BMug7xl"  
-^+fZBU;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^hNl6)hR  
template < typename T1, typename T2 > \ 8yk7d76Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xpX<iT>5u  
以后可以直接用 ~y{_NgMo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;*QK^#  
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 y 4U|~\]  
(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。。。) > a;iX.K  
zzK<>@c  
oR7[[H.4  
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 bmu]zJ  
h+=IxF4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !0dQfj^_  
class unary_op : public Rettype %_."JT$v{  
  { k3K*{"z  
    Left l; q #mBNe62p  
public : =p^$>o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Om^(CAp  
&(oA/jFQ  
template < typename T > T*:w1*:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DkX^b:D*f  
      { }`kiULC'=  
      return FuncType::execute(l(t)); A'BqNsy  
    } {n|ah{_p|  
r0!')?#Z  
    template < typename T1, typename T2 > f0vO(@I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #9gx4U  
      { KLvAe>#,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p[w! SR%=  
    } LN~mKoW  
} ; ![;={d0  
M6mgJonN|  
f"RC(("6W  
同样还可以申明一个binary_op yX4 Vv{g  
58XZ]Mc0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ugNt7P,^  
class binary_op : public Rettype |QS3nX<  
  { NB1KsvD{  
    Left l; 1Y87_o'd  
Right r; u?" ="-^  
public : "MU-&**  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <pfl>Uf  
+: x[cK  
template < typename T > EjL]#,QR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [0EWIdT*b  
      { .u>[m.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D%~tU70a  
    } 7mq&]4-G  
m^!:n$  
    template < typename T1, typename T2 > 4j~q,# $LW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~n- Px)  
      { eT+i &  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _aR{B-E  
    } ulxfxfd  
} ; 1^LdYO?g'  
("\{=XA Q  
Ie(i1?`A8  
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 &nDXn|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]f#s`.A~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L/ Q[N^ (^  
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。 o!:Z?.!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1l$2T y+ =  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (IBT|K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XjF@kQeM=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) j1KNgAo<4  
下面是修改过的unary_op =B9-}]DDO  
g!R7CRt%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H,]8[ qT<  
class unary_op 8'u9R~})   
  { h*%FZ}}`q  
Left l; u Jqv@GFv  
  &EqLF  
public : ZA+dtEE=f9  
uG^CyM>R`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z3y{0<3  
(B>/LsTu  
template < typename T > 'g!T${  
  struct result_1 #h?I oB7  
  { q)i %*IY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HD^#"  
} ; ?>Sv_0  
S s+F  
template < typename T1, typename T2 > wkM1tKhy/  
  struct result_2 nS04Ha  
  { .26mB Xr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K f/[Edn  
} ; ~.aR=m\#  
W}f)VC;D  
template < typename T1, typename T2 > nd]SI;<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (da`aRVDp  
  { =SXdO)%2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F%h3?"s  
} 8@;]@c)m  
eCYPd-d  
template < typename T > Fp/{L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C3}:DIn"w  
  { >G:Q/3jh  
  return OpClass::execute(lt(t)); H].|K/-p  
} 1Ng+mT  
>\d&LLAe  
} ; oT-gZedW(  
"E(i<  
WeM38&dWY  
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 umIGI  
好啦,现在才真正完美了。 bZ\R0[0  
现在在picker里面就可以这么添加了: s0/O/G?  
_ocCt XI9  
template < typename Right > 23wztEp{a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qD{1X25O  
  { 5tYo! f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (-gomn  
} h^SWb9 1"G  
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。 `gX|q3K\s  
D5,]E`jwu  
d5$D[,`1  
'OsZD?W{  
8M99cx*K  
十. bind VHxBs  
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。 ^.6[vmmq  
先来分析一下一段例子 JM3[ yNSN@  
B?! L~J@p  
6Ijt2c'A}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W:_-I4 q~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ISGw}#}]?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J!2Z9<q5  
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。 /eI|m9ke  
我们来写个简单的。 G&ck98  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0 0N[ : %  
对于函数对象类的版本: .xN<<+|_v'  
X`.##S KC  
template < typename Func > zmo2uUEd  
struct functor_trait i "h\*B=  
  { w:t~M[kTW  
typedef typename Func::result_type result_type; $*ff]>#  
} ; 4j={ 9e<  
对于无参数函数的版本: V4[-:k  
!Y ,7%  
template < typename Ret > AS7L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Az&>.*  
  { iFd !ED  
typedef Ret result_type; { ADd[V  
} ; 'z$$ZEz!C  
对于单参数函数的版本: F\m^slsu7=  
{7o3wxsS  
template < typename Ret, typename V1 > 6KMO*v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,<v0(  
  { .nPOjwEx&Y  
typedef Ret result_type; JOJ.79CT  
} ; XQo\27Fo  
对于双参数函数的版本: ;|q<t  
A NhqS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iXDG-_K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9{u=  
  { F7DA~G!  
typedef Ret result_type; =I# pXL  
} ; YnEyL2SuU  
等等。。。 'H5 30Y\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |0n )U(  
Gyq 6?  
template < typename Func > ?()*"+N(ck  
struct func_return W'C>Fn}lO?  
  { 7hHID>,o9%  
template < typename T > 0V:H/qu8>  
  struct result_1 TxJk.c  
  { OG5{oH#K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t#^Cem<  
} ; 1SExl U  
7kLu rv  
template < typename T1, typename T2 > #_DpiiS,.Q  
  struct result_2 Nx 42k|8  
  { g88k@<Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jZA1fV  
} ; tm~9XFQ<  
} ; 0>28o.  
0Y8gUpe3P6  
$gl|^c\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zG9FO/@av  
cXq9k!I%  
template < typename Func, typename aPicker > L^JU{\C  
class binder_1 |5^ iqW  
  { C m:AU;  
Func fn; bBi>BP =  
aPicker pk; %p 6Ms  
public : s~Eo]e  
k=s^-Eiu  
template < typename T >  ``/L18  
  struct result_1 % !@E)%d0  
  { jj{:=l ZB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p/{%%30ke  
} ; In?rQiD9  
SoziFI  
template < typename T1, typename T2 > 2+&;jgBP  
  struct result_2 x{pj`'J)  
  { JLd%rM\m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nE]rPRU}[  
} ; YuhfPa  
n*\o. :f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ae2N"%Ej  
/4;mjE  
template < typename T > -5*OSA:8x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ s 3aaOL  
  { O~5t[  
  return fn(pk(t)); 1K/HVj+'.  
} ?8O5%IrJ  
template < typename T1, typename T2 > #w;"s*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n*[ZS[I  
  { 3eUi9_s+  
  return fn(pk(t1, t2)); 02,t  
} ~>@~U]  
} ; ew\:&"@2]w  
&b (*  
k+"];  
一目了然不是么? v~OMm \  
最后实现bind |sGJum&=  
,a>Dv@$Y  
pLu5x<  
template < typename Func, typename aPicker > aVR!~hvFs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "~VKUvDu  
  { T={!/y+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f/dJRcDl<  
} Tgpu9V6  
9wx]xg4l"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AJ\gDjj<  
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。 x_3B) &9  
&$XTe2  
十一. phoenix @x1cV_s[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;L$ -_Z  
OG{*:1EP  
for_each(v.begin(), v.end(), =Htt'""DN  
( y{M7kYWtHV  
do_ r 1HG$^  
[ P].Eb7I  
  cout << _1 <<   " , " >~ *wPoW  
] 4rDV CXE  
.while_( -- _1), huZ5?'/Fg  
cout << var( " \n " ) !Ge;f/@  
) T`^Jw s{;7  
); e#hg,I  
.c>6}:ye  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9 m8KDB[N  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %oqKpD+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ko&4{}/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2|"D\N  
/[?} LrDO  
<zpxodM@T  
template < typename Cond, typename Actor > +o@:8!IM1  
class do_while 0=&S?J#!  
  { %<^^ Mw  
Cond cd; bGwOhd<.  
Actor act; v{$?Ow T/u  
public : [.&JQ  
template < typename T > r], %:imGr  
  struct result_1 COsy.$|4  
  { yf*'=q  
  typedef int result_type; ^W sgAyCB  
} ; </'n={+q  
Fa h6 &a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V]Te_ >E;w  
J#Q>dC7  
template < typename T > a;bmlV04  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Q#{,y944  
  { yR~$i3Z*  
  do ~0+<-T  
    { zf8SpQ2~  
  act(t); P84YriLo  
  } vJs6nVbK  
  while (cd(t)); k5>UAea_  
  return   0 ; +8xT}mX  
} <',k%:t  
} ; <b'*GBw$  
];CIo> b_(  
eV%{XR?y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). auGK2i  
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。 BEax[=&W  
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。 Cgln@Rz  
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。 G(?1 Urxi  
下面就是产生这个functor的类: `StuUa  
bp/l~h.7W  
#do%u"q  
template < typename Actor > xKUWj<+/  
class do_while_actor 8 a)4>B  
  { ]O}e{Q>  
Actor act; XzIC~}  
public : i`52tH y_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ie[X7$@  
dLGHbeZ[(  
template < typename Cond > =^p}JhQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9BP'[SM%),  
} ; gJp6ReZ#  
O`Qke Z}  
T*@o?U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5s\;7>  
最后,是那个do_ u[KxI9Q  
>VZxDJ$R  
G0m$bi=z  
class do_while_invoker CT_tJ  
  { (`slC~"  
public : =RXeN+ &R  
template < typename Actor > 6|'7Mr~\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;o)'dK  
  { x0)=jp '  
  return do_while_actor < Actor > (act); OYxYlUq  
} Jw=7eay$F  
} do_; &x B^  
k?HdW(HA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q|%+?j(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J<H]vs  
最后来说说怎么处理break和continue :~R a}  
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。 Y,L[0%  
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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