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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1bQO:n):~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n]$rLm%^  
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, *{#C;"  
`i cs2po  
ial{A6X  
xRacgny:I  
  class filler VqW5VL a  
  { Ut\:jV=f  
public : SgewAng?@o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HL4=P,'  
} ; IxCesh  
nL=+`aq_  
XJeWhk3R9  
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: ,H+Y1N4W(  
hxMRmH[f:  
>4luZnWMI  
LJ~#0Zu?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |Qcz5M90e  
NJsaTBT  
&"K_R(kN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T(x@ gwc  
7>gjq'0  
_J6 Xq\  
r+C4<-dT  
二. 战前分析 wW*7  
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。 }wiyEVAh{  
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 3#t#NW*e  
"JSIn"/  
Cwls e-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6?[P^{GpH  
  /* --------------------------------------------- */ /g+-{+sx  
vector < int *> vp( 10 ); #)~u YQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o FP8s[B  
/* --------------------------------------------- */ ^zV_ vB)n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J";N^OR{A%  
/* --------------------------------------------- */ L#K`F8Wi=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T}^3Re`i  
  /* --------------------------------------------- */ 1!.-/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R`<2DC>h9  
/* --------------------------------------------- */ 4xg)e` *U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EB!ne)X  
?} 8r h%  
kHhp;<  
:po6%}hn  
看了之后,我们可以思考一些问题: #&kj>   
1._1, _2是什么? K\9CW%W  
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。 ,uC-^T |n  
2._1 = 1是在做什么?  :2nsi4  
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。 Cs>`f, o  
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。 uT, i&  
asYk #;z\"  
-}UY2)  
三. 动工 /lUfxc4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _x(hlHFk  
ZAfuW^r  
*KDTBd  
,o n]Fts  
template < typename T > $]_SPu  
class assignment 'u v=D  
  { 50 Gr\  
T value; oH6zlmqG"  
public : EQlb:;j  
assignment( const T & v) : value(v) {} _[&V9 Jt  
template < typename T2 > &J2 UAmB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }p6]az3  
} ; 2LUsqL\m}.  
#[9UCX^=  
%pq.fZ I   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F_:zR,P%#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VnW6$W?g  
8%B_nVc  
EF:ec9 .  
5@>hjXi"Y  
  class holder _f@,) n  
  { d)-ZL*o  
public : xwZ1Q,'C  
template < typename T > !Q|a R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V WZpEi  
  { 0>CG2SRn  
  return assignment < T > (t); W8^A{l4  
} lfM vNv  
} ; Cydo~/  
cy,6^d  
L@T/4e./  
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: {2:baoG-  
g^A^@~M  
  static holder _1; 5PeYQ-B|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Yf9E0po  
1W >/4l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aPxSC>p  
而不用手动写一个函数对象。 wX)'1H):T  
l[[`-f8j  
J&\Q3_vro9  
ku m@cA  
四. 问题分析 &_Cc  
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。 _ -RqkRI  
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。 I>.pkf<V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TW& s c9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #g$I>\O<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Te}gmt+#%  
JzN "o'  
五. 问题1:一致性 hJ8&OCR }  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| p9i7<X2&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r&R~a9+)  
c$[2tZ  
struct holder [\Wl~ a l  
  { ~`e!$=  
  // ?& :N|cltD  
  template < typename T > aOg9Dqtg)f  
T &   operator ()( const T & r) const U>!TM##1QD  
  { Cw:|(`9  
  return (T & )r; "Fmq$.$%  
}  =AaF$R  
} ; z@IG"D  
zZ-/S~l  
这样的话assignment也必须相应改动: ^3sv2wh^|8  
RvA "ug.*  
template < typename Left, typename Right > Z*3RI5)dx  
class assignment 2UYtEJ(?`{  
  { _s#J\!F  
Left l; [MAPa  
Right r; n+=7u[AZi  
public : DmgDhNXKq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tlO=>  
template < typename T2 > nl2Lqu1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4S>#>(n7=  
} ; BIMX2.S1o  
pR0 !bgC  
同时,holder的operator=也需要改动: g0jf Lv  
]2"UR_x  
template < typename T > p?Ux1S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fGj66rMGw  
  { ?8grK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;LC|1_ '  
} p\~ a=  
fMf;  
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。 k:/Z6TLk3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .3+ 8Ip#z  
ok,O/|E}?  
return l(rhs) = r; ]Y?ZUSCJ  
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。 5R.jhYAj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O '#FVZ.g  
L6qK3xa}  
template < typename Tp > OFv-bb*YZ  
class constant_t K ..Pn 17t  
  { VZamR}x  
  const Tp t; (F;*@Z*R  
public : h3>u[cX%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,?K5/3ss  
template < typename T > 7dB_q}<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nRq[il0 `i  
  { ZrP 8/>  
  return t; H,;ZFg/v8  
} Y/mfBkh  
} ; ?o]NV  
B2BG*xa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'q/C: Yo  
下面就可以修改holder的operator=了 \l[AD-CZPh  
(5$!MUS~9  
template < typename T > |7'df&CA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n,vct<&z@  
  { $O&b``  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1OGx>J6  
} Xb|:vr\v  
1{)5<!9!l  
同时也要修改assignment的operator() {2O1"|s ,  
Ci@o|Y }tP  
template < typename T2 > f',Op1o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Sj%u)#Ub  
现在代码看起来就很一致了。 !j9t*2m[  
G,&<<2{(f;  
六. 问题2:链式操作 [^WC lRF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .?8;qA  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %0S3V[4I  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 U$O\f18  
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。 nHM~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ? ^0:3$La  
v> LIvi|]  
template < typename T > G?L HmTHg  
struct result_1 pR*VdC _mY  
  { k0OYJ/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |B?cVc0  
} ; aB_F9;IR  
66g9l9wm(  
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: Ot4 Z{mA  
u0JB\)(-/h  
template < typename T > , Rk9N  
struct   ref %6|nb:Oa  
  { ui< N[  
typedef T & reference; &W| [r(  
} ; a!zz6/q[  
template < typename T > +5w))9@  
struct   ref < T &> G!Op~p@Jm  
  { $.Qkb@}  
typedef T & reference; 'j`=if  
} ; NxkGOAOE  
OSRp0G20k\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~ 8PZ5;g  
MUaq7B_>  
template < typename T > Ow+GS{-q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eQ$Y0qH1E  
  { TJ2=m 9Z  
  return l(t) = r(t); Q)~aiI0  
} x) ,eI'mf  
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。 AuvkecuIh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ayn)5q/z  
.yMEIUm  
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 T(#J_Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hwPw]Ln/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aHV;N#Lx3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $[Sc0dzJ  
最后的布局是: C/q'=:H;  
                Add E~DQ-z  
              /   \ a4m n*,  
            Divide   5 YDIG,%uv  
            /   \ x!?u^  
          _1     3 (9tX5$e6N  
似乎一切都解决了?不。 h&M{]E9=  
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。 GF"hx`zyJ  
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。 q}b dxa  
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: `}D,5^9]  
8Q.T g.  
template < typename Right > r7RIRg_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )\1QJ$-M&  
Right & rt) const /,BD#|  
  { ]P9l jwR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]RZ|u*l=x  
} s%vis{2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,cXD.y  
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。 )1Y{Q Y}l  
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。 6`&a&%,O  
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。 kYM~d07 V  
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。 ]l;o}+`G  
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? F6LH $C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: B+$%*%b  
ZFA`s qT  
template < class Action > h! M  
class picker : public Action `:ArT}F  
  { X1:V<,}"  
public : "x#-sZ=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O+nEXS\rQ  
  // all the operator overloaded eJrQ\>z]V&  
} ; ud63f` W]4  
$CRm3#+ ~  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 aKJwofD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: {IjF+@I  
uY{|szC^2  
template < typename Right > !-g{[19\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ##q2mm:a9P  
  { ?L x24*5%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @Y?#Sl*  
} gLb`pCo/  
Mhm@R@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @tF\p  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &U{#Kt5q  
*~2,/D  
template < typename T >   struct picker_maker jxP;>K7O  
  { j9m_jv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Cw~q4A6'  
} ; \0A3]l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^Xz@`_I  
  { CYt?,qk-r  
typedef picker < T > result; |a8iZ9/D6  
} ; %3s1z<;R[S  
dR K?~1  
下面总的结构就有了: +<'Ev~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ke!?BZx  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @MoKWfc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q~rEq%tk  
至此链式操作完美实现。 !d'GE`w T  
c& < Fr[AK  
X enE^e+9  
七. 问题3 sm9k/(-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 C=-=_>Q,L<  
GL&y@6  
template < typename T1, typename T2 > bkRLC_/d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6=kEyJT'  
  { ~cWAl,(B<F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); SfA\}@3  
} AWcLUe{  
}#3V+X  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W,D4.w$@'  
>d@&2FTO  
template < typename T1, typename T2 > i|c'Lbre`  
struct result_2 u\a#{G;Z  
  { }~2LW" 1'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (XVw"m/ye  
} ; =pr` '  
MvuQz7M#d  
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? &)2i[X  
这个差事就留给了holder自己。 >u>5{4  
    -N6f1>}pE  
IO wj>t  
template < int Order > phQU D  
class holder; :v0U|\j8/V  
template <> -M~8{buxv  
class holder < 1 > B{/R: Hm  
  { a Ve'ry  
public : 2iHUZzz\  
template < typename T > v>:Ur}u!D  
  struct result_1 ]Gzm^6v  
  { Ki4r<>\l{H  
  typedef T & result; Wfu(*  
} ; %}[i'rT>  
template < typename T1, typename T2 > ?:pP8/y  
  struct result_2 $>G8_q  
  { :Hn6b$Vy8  
  typedef T1 & result; .>q8W  
} ; [O$Wa:< 0x  
template < typename T > C](f>)Dz /  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O $LfuL  
  { %]F d[pzF  
  return (T & )r; NYt&@Z}]  
} .@2m07*1  
template < typename T1, typename T2 > Jk&3%^P{m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !-ok"k0,u  
  { y.anl  
  return (T1 & )r1; A]<y:^2])C  
} ` w=>I  
} ; @>u]4Jn  
hM@ HA  
template <> "K  ~  
class holder < 2 > O&vVv _zh  
  { nv GF2(;l  
public : J cPtwa;q@  
template < typename T > ;t'5},(FP  
  struct result_1 [6pD  
  { ={_C&57N1  
  typedef T & result; 4Z1ST;  
} ; 7[w,:9& }  
template < typename T1, typename T2 > mi ik%7>W  
  struct result_2 ,kF1T,  
  { 1cxrH+N  
  typedef T2 & result; N+++4;  
} ; 7_%"BVb"  
template < typename T > h xSKG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FO=4:   
  { >,TUZ  
  return (T & )r; t,,k  
} R,gR;Aarw  
template < typename T1, typename T2 > .}&` TU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Cf TfL3(J  
  { ao%NK<Lt  
  return (T2 & )r2; ?: N @!jeJ  
} <nE>XAI_7  
} ; SFO({w(  
<d,b'<z s  
,.rs(5.z8/  
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> >。 M|6A0m#Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qo p^;~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I2TaT(e\  
$AfM>+GQ`n  
return l(i, j) = r(i, j); n.T&}ZPz\v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) { WIJC ',Y  
yGWxpzmRS  
  return ( int & )i; kB3H="3[[  
  return ( int & )j; }M1`di4e  
最后执行i = j; >{N9kW Y  
可见,参数被正确的选择了。 *-MM<|Qt  
O]lSWEe  
q ]M+/sl  
W=vG$  
j:5=s%S  
八. 中期总结 vu|n<  
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: HIQ _%L4]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]4~lYuI4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )T';qm0w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vtw6FX_B  
3x5JFM  
DBPRGQ  
a d.3A{  
BbW^Wxd3  
/s?r`'j[  
九. 简化 #,7e NM"  
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_Y7i3^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \Z]UA&v_  
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: VSrr`B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (&}i`}v_  
  +-*/&|^等 [K9'<Qnu  
2. 返回引用。 4#ug]X4Y')  
  =,各种复合赋值等 <Fi%iA  
3. 返回固定类型。 =; ^%(%Y{m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gg[WlRQK4A  
4. 原样返回。 :|_'fNd+!  
  operator, :z4)5= 6M  
5. 返回解引用的类型。 &QDW9 Mi  
  operator*(单目) )=5ng-  
6. 返回地址。 LO <  
  operator&(单目) *RXbc~ H  
7. 下表访问返回类型。 S/^"@?z,vE  
  operator[] (IC]?n}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yHs- h   
  operator<<和operator>> 8S%52W|  
fJ/e(t  
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。 j:k[90  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ux_Mrh'  
I2 j}Am  
template < typename Left > q8s0AN'@t'  
struct value_return 0o+6Q8q  
  { b+@JY2dvj  
template < typename T > '@p['#\uI  
  struct result_1 Fb^:V4<T  
  { \<y`!"c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <4_X P.N  
} ; (>VX-Y/  
T'4z=Z]w  
template < typename T1, typename T2 > )^4\,u\@  
  struct result_2 L1i eaKw  
  { #tZ4N7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s0DGC  
} ; !|O~$2O@  
} ; HvM)e.!  
Uc_'(IyO  
QS{1CC9$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q>mE< (-M  
Ytz)d/3T  
下面我们来剥离functor中的operator() qxFB%KqU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dZi(&s  
b!sRk@LGZ  
return l(t) op r(t) PNaay:a|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I9:Cb)hbU]  
return op l(t) >S'17D  
return op l(t1, t2) E_8\f_%wK  
return l(t) op qQ"Fv|]~>  
return l(t1, t2) op o(:[r@Z0z  
return l(t)[r(t)] GlbySD@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O [i#9)  
?gJy3@D  
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: -PS#Z0>  
单目: return f(l(t), r(t)); \ C+(~9@|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c0hwc1kv-  
双目: return f(l(t)); NX|v=  
return f(l(t1, t2)); :{IO=^D=$  
下面就是f的实现,以operator/为例 ADpmvW f?  
>B2:kY F  
struct meta_divide AwslWkd=  
  { w9, iq@  
template < typename T1, typename T2 > /c2w/+ _  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [1F* bI  
  { 3'^k$;^  
  return t1 / t2; 'g$(QvGF 9  
} Zf'TJ `S  
} ; 7.Z@Wr?  
G3rj`Sg^c  
这个工作可以让宏来做: P#fM:z@[  
| fSe>uVZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3:8{"md@2  
template < typename T1, typename T2 > \ Hd,p!_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; " t7M3i_  
以后可以直接用 >2]JXLq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mZx&Xez_G  
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 [o.B  
(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。。。) IdXZoY  
BRk0CLr5  
<<i3r|}  
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 ds&e|VSH;  
PJ2qfYsH=>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $dA-2e1 0  
class unary_op : public Rettype s%2v3eb  
  { "R3d+p  
    Left l; (ZY@$''  
public : \mV'mZ9>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i} N8(B(  
*P#WDXRwd  
template < typename T > ET[k pL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jq+A-T}@  
      { 2 ho>eRX  
      return FuncType::execute(l(t)); j S]><rm  
    } ZeEWp3vW  
fgBM_c&9T  
    template < typename T1, typename T2 > vmLxkjUm#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J]q%gcM  
      { \TF!S"V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v*9<c{a  
    } n_B"- n  
} ; 2e|N@j &  
P(;?kg}0  
3;8!rNN  
同样还可以申明一个binary_op x ul]m*Z  
&`fhEN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JXw^/Y$  
class binary_op : public Rettype eQVZO>)P1+  
  { HmZ{L +"  
    Left l;  y2+p1  
Right r; 8@PX7!9  
public : r%e KFS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E"L2&.  
ki{3IEOr}  
template < typename T > lhi_6&&[8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sF7^qrVQP9  
      { nwN@DqO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0v]?6wX  
    } .-JCwnP  
e4G4GZH8  
    template < typename T1, typename T2 > 3mSXWl^?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NBF MN%  
      { OKHX)"j\\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r)T:7zy  
    } ?\#N9 +{W  
} ; J -ePE7i  
u-1;'a  
8v7 1e>  
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 >5wx+n)/)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6O@J7P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5'Q|EIL  
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。 -!)xQvagD.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~Aq5X I%i  
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。。。 St<mDTi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zvvP81$W  
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) WsFk:h'r  
下面是修改过的unary_op i%{3W:!4t  
$O{duJU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z`6fotL  
class unary_op fgj^bcp-  
  { 2Sq_Tw3^  
Left l; uHIiH@ S  
  9=,uq;  
public : ]?h`:,]  
/cK%n4l.y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'u4ezwF;  
`funE:>,  
template < typename T > @R m-CWa  
  struct result_1 t |W)   
  { 7n o5b] \  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Uu7dSU  
} ; \7z^!m  
9e U[*S  
template < typename T1, typename T2 > ,&Wn [G<2  
  struct result_2 pr,p=4m{\  
  { muW!xY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L&-hXGx=7  
} ; |xoF49  
D^U: ih  
template < typename T1, typename T2 > d/74{.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j%V["?)  
  { ki;UY~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zciCcrJ  
} K={qU[_O  
YHV-|UNF  
template < typename T > /$"[k2 N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xw<OLWW  
  { 7{oe ->r  
  return OpClass::execute(lt(t)); S<nq8Ebmw  
} % p?b rc  
d {2  
} ; #(LfYw.P1V  
Q 6C-4ja  
?yXAu0  
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 Lh$dzHq  
好啦,现在才真正完美了。 4*Z6}"  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?R Fg$Z'^  
Dbx~n#nG  
template < typename Right > 3}1ssU"T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]>i~6!@  
  { ,%#   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >i,iOx|E-  
} !.5),2  
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。 4\ /*jA  
Aw!gSf)  
$t rAC@3O@  
Wx)K* 9  
Lb=W;9;  
十. bind oh#N 0 0X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R@T6U:1  
先来分析一下一段例子 J?:[$C5  
Ek.&Sf$cd'  
!$XHQLqF2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ekf$dgoR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5iFV;W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Vs 0 SXj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 y@ek=fT%4  
我们来写个简单的。 ^ DAa%u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \Mx JH[  
对于函数对象类的版本: WN a0,  
j,%EW+j$  
template < typename Func > :_dICxaLZT  
struct functor_trait v$|mo;6  
  { \Xg?Ug*9w  
typedef typename Func::result_type result_type; ,WTTJN  
} ; {gy+3  
对于无参数函数的版本: $.e)  
%EbiMo ]3B  
template < typename Ret > yDd[e]zS`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W5DbFSgB  
  { udqge?Tz  
typedef Ret result_type; Fb Sa~uN  
} ; 89eq[ |G_  
对于单参数函数的版本: DR+,Y2!_GT  
Q2'eQ0W{ o  
template < typename Ret, typename V1 > 6517Km 4-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o$bUY7_  
  { =q CF%~  
typedef Ret result_type; whkJpK(  
} ; 'wQy]zm$  
对于双参数函数的版本: m3 IP7h'  
A]y*so!)>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gi$gtLtN h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f~gSJ< t4  
  { B%b_/F]e  
typedef Ret result_type; *%- ?54B  
} ; N=ifIVc  
等等。。。 wL eHQ]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %jKH?%Ih  
j 2}v}  
template < typename Func > 5d 5t9+t  
struct func_return ,Aa|Bd]b  
  { APHPN:v  
template < typename T > Ol cP(  
  struct result_1 qC j*>D  
  { Zc\S$+PM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M/w{&&  
} ; 5~xeO@%I  
NNX% Bq  
template < typename T1, typename T2 > swZpWC  
  struct result_2 'Oy5e@G+?  
  { 0eA5zFU7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9.8,q  
} ; 8t``NZ[  
} ; YC)hX'A\  
)5i* /I\  
hZF(/4Z2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C={mi#G[/  
#<}kISV0  
template < typename Func, typename aPicker > 3:" &Z6t#  
class binder_1 YX `%A6  
  { 22I Yrk  
Func fn; OX)BP.h#  
aPicker pk; RIo'X@zb  
public : <UK5eVQn  
$B ?? Ip?P  
template < typename T > (,TH~("{  
  struct result_1 `r.N  
  { YAMfP8S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XW:%vJu^`  
} ; }z{wQ\  
@ay|]w  
template < typename T1, typename T2 > dqwWfn1lt  
  struct result_2 $[w|oAwi  
  { ]c,l5u}A$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UFk!dK+  
} ; w=$'Lt!  
i"fCpkAP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cl2ze  
:5<#X8>d  
template < typename T > N.n1<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L B<UC?e  
  { u m{e&5jk  
  return fn(pk(t)); nO}$ 76*'0  
} F%y{% C7l  
template < typename T1, typename T2 > PuU*vs3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1::LN(`<  
  { mR!rn^<l  
  return fn(pk(t1, t2)); M0 L-u  
} 0ZT 0  
} ; ?AT(S  
PgTDjEo  
g X8**g'  
一目了然不是么? _4Ii5CNNU  
最后实现bind fxOE]d8v  
m"q/,}DR  
M(NH9EE  
template < typename Func, typename aPicker > y78z>(jV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }*Dd/'2+1  
  { k|l5"&K~.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tz3]le|ml  
} a.1`\ $]d  
wyNC|P;j$g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +{'lZa  
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。 s ?5 d  
#*\Ry/9Q  
十一. phoenix ` -yhl3si  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u9 %;{:]h  
QW,cn7  
for_each(v.begin(), v.end(), .byc;9M%  
( SC]6F*  
do_ AO "pm  
[ ~ d!F|BH4  
  cout << _1 <<   " , " 4?s ~S. %  
] d l<7jM?  
.while_( -- _1), n,+/%IZ  
cout << var( " \n " ) 8ezdU"  
) 9N kr=/I"P  
); A^9RGz4=  
yS)73s/MrY  
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: @! gJOy  
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 -(Y(K!n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RIDzNdM>U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <,S5(pZ  
j$TTLFK1  
qek[p_7  
template < typename Cond, typename Actor > }%;o#!<N(@  
class do_while :@H&v%h(u  
  { ygA~d9"  
Cond cd; 8LMO2Wyq  
Actor act; {+&qC\YF  
public : 9 Z 5!3  
template < typename T > `qnNEJL,  
  struct result_1 ? V0!N;  
  { eA$wJ$*   
  typedef int result_type; }eO{+{D +  
} ; jM'kY|<g;  
Tf bB1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N`JkEd7TT  
{H5a.+-(bE  
template < typename T > =y$|2(6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 ;z~xR  
  { VT;Vm3\  
  do W8$ky[2R  
    { \.`;p  
  act(t); ^bZ'z  
  } `|Wu\X  
  while (cd(t)); fXV+aZ  
  return   0 ; _shoh  
} R.FC3<TTv  
} ; t Lz,t&h  
QQnpy.`:/  
m!qbQMXn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *K<|E15 ,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \x,q(npHi  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @&AUbxoj  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xejQ!MAB  
下面就是产生这个functor的类: /s'7[bSv  
"zn<\z$l  
mip2=7M|C  
template < typename Actor > 5 +Ei! E89  
class do_while_actor #}8l9[Q|M  
  { :oYz=c  
Actor act; )dv w.X  
public : [%);N\o2Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N5yt'.d  
*WHQ1geI8  
template < typename Cond > ~6)A/]6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f6I$d<  
} ; &$1ifG   
Xiy9Oeq2uh  
","O8'$OC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fbG+.'  
最后,是那个do_ 5Hli@:B2s  
GQ@`qYLZ+  
e;*GbXd|  
class do_while_invoker o*[n[\cR  
  { V>$A\AWw  
public : {CO]wqEj  
template < typename Actor > B#|c$s{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K-a~Kr  
  { ,EE,W0/zzM  
  return do_while_actor < Actor > (act); _uYidtxo=  
} -KuC31s_W  
} do_; nRE(Rb Re  
>{v,H Oxl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Rz #&v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z}8khNCYr  
最后来说说怎么处理break和continue 1I=>0 c  
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。 &}:]uC  
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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