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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )XAD#GYM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6 w:@i_2^  
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, Je~d/,^WU  
*,=WaODO%  
MX#MDA-4  
Z`lCS o;  
  class filler *^5..0du  
  { s(Tgv  
public : k 1   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0kB!EJ<OdG  
} ; ,-[dr|.  
"3Z<V8xB  
Q&Ox\*sMK  
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: *|DIG{  
4$<-3IP,  
^>fjURR  
Ug|o ($CY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C5jR||  
)wwQv2E  
X[ o9^<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "x$RTuWA9  
KGI0|Z]n~  
7VwLyy  
P"WnU'+  
二. 战前分析 h.W;Dmf6]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 I=3e@aTZ,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uY;2tZldf=  
{%;KkC8=R  
jW-j+ WGSM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (SlrV8;  
  /* --------------------------------------------- */ gB?~!J?  
vector < int *> vp( 10 ); ~CB6+t>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iEf6oM  
/* --------------------------------------------- */ Eb<iR)e H=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); = ?hx+-'  
/* --------------------------------------------- */ ]8XY "2b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vQ}'4i8(  
  /* --------------------------------------------- */ fYzOT, c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yEfV8aY'*  
/* --------------------------------------------- */ |,ZmRW^2K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {m/\AG)1I  
hL,+wJ+A  
_ .%\czO  
M7(vI4V  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0Up@+R2  
1._1, _2是什么? G/Xa`4"_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \ l +RX*  
2._1 = 1是在做什么? %#Vn?zr|~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Zbp ByRyN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 aO]0|<2 j  
kxg]sr"  
'`Smg3T!~S  
三. 动工 {t$ vsR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Odr@9MJ  
Upr:sB  
6 1Nj&1Ze  
$e|G#mMd-  
template < typename T > w\'Zcw,d  
class assignment rZy38Wo  
  { nr>g0_%m  
T value; [Pdm1]":(  
public : r'p;Nj.  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,0#5kc*X  
template < typename T2 > jG0{>P#+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +_?;%PKkuF  
} ; FV/X&u8~  
PZF>ia}  
d{f3R8~Q.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _gY so]S^B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KZL5>E  
D4m2*%M  
X?b]5?K;r  
& CiUU  
  class holder z+1#p.F$@  
  { 'A,&9E{%1  
public : R.R(|!w>  
template < typename T > .e2u)YqA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?r QMOJR  
  { 0*%j6*XDq9  
  return assignment < T > (t); 5( lE$&   
} 9jiZtwRpk  
} ; 2;4Of~  
]do0{I%\eq  
&j/ WjZPF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2C %{A  
f{lg{gA(  
  static holder _1; LS?hb)7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `"M=ZVk  
Um\Nd#=:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GljxYH"]#  
而不用手动写一个函数对象。 kF~}htv.=  
qyc:;3?wm  
|Gjd  
nD.4c-hd$q  
四. 问题分析 Q/iaxY#  
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。 mqk~Pno|<  
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。 b^PYA_k-Xn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (@O F Wc"p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y.@ vdW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7I`e5\ u  
|nXs'TO'O  
五. 问题1:一致性 _"J-P={=  
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?| K 3?7Hndf2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QQ97BP7W  
>  K,Q`sS  
struct holder K(Otgp+zb  
  { <!&nyuSz  
  // _p7c<$ ;  
  template < typename T > p[&'*"o!/  
T &   operator ()( const T & r) const IQdiVj  
  { D<}KTyG]  
  return (T & )r; oj@B'j  
} 5_M9T 3  
} ; CIQo2~G  
ZSYXUFz  
这样的话assignment也必须相应改动: npz*4\4  
suaTXKjyk+  
template < typename Left, typename Right > S8<O$^L^  
class assignment R{@WlkG}  
  { hti)<#f  
Left l; "VkraB.i  
Right r; I2%{6g@  
public : LKxyj@Eq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eUVE8pZl  
template < typename T2 > F)lDK.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rjQV;kX>  
} ; h5x FP  
pF#nj`L  
同时,holder的operator=也需要改动: 3Zdkf]Gh  
>va#PFHA  
template < typename T > lW?}jzuo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `>'E4z]-_  
  { {Rjj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xc8MOm  
} J^ryUO o}b  
,S:LhgSP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 0NZg[>H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hI;tB6  
kfg9l?R$I<  
return l(rhs) = r; D>~z{H%\  
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。 4&r^mGs,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o{?s\)aBa  
1>4'YMdZi  
template < typename Tp > S!2M?}LU  
class constant_t *xM4nUu<~  
  { yu<sd}@  
  const Tp t; %ztCcgu*  
public : Dx/?0F7V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4iRcmsP  
template < typename T > ?W9$=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AlIFTNg:"  
  { ]k]P (w  
  return t; 7 \!t/<  
} C* b!E:  
} ; yiSv#wD9  
<:2El9l!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $dgY#ST%  
下面就可以修改holder的operator=了 z(aei(U=  
y0M^oLx  
template < typename T > b(I-0<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |OUr=b  
  { &$qqF&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @.a[2,o_  
} w=s:e M@  
!GURn1vcAe  
同时也要修改assignment的operator() ^|Of  
|(*ReQ?=  
template < typename T2 > cMsm[D{b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } - ~T LI&[  
现在代码看起来就很一致了。 V"#ie Y n  
),mKEpf  
六. 问题2:链式操作 g599Lc&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vkOCyi?c  
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。 x}i:nLhL  
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。 \&`S~cV9  
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。 b/Z=FS2T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A|I7R -  
LS+ _y <v=  
template < typename T > mMS%O]m,|  
struct result_1 kTT!gZP$  
  { /G9wW+1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7;) T;X  
} ; t)=u}t$  
H? Z5ex  
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: 6FiI\  
!0CC&8C`  
template < typename T > #pErGz'{  
struct   ref `6)GjZh^  
  { Vi?[yu<F  
typedef T & reference; 93$'PwWgiF  
} ; 1\=)b< y  
template < typename T > 7$b!-I+ a2  
struct   ref < T &> BRPvBs?Q,{  
  { s% 2w&Us*  
typedef T & reference; -Id4P _y  
} ; y$Sn3_9 V  
3~ ;LNi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mFw`LvH?*  
Kp'_lKW)]q  
template < typename T > zp:kdN7!^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ARGtWW~:  
  { C}<j8a?  
  return l(t) = r(t); 3vfm$sx@  
} uPr'by  
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。 2w>WS#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U$&G_&*0a  
0/S|h"-L  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ;!q _+P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }A\s`H m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qT$;ZV #  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Aw~ =U!  
最后的布局是: rU=qr&f"B  
                Add _ [su?C  
              /   \ }><Vc ouJ[  
            Divide   5 Uoe;4ni  
            /   \ ?`bi8 Ck  
          _1     3 N DZ :`D  
似乎一切都解决了?不。 1@rI4U@D  
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。 [APwHIS  
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。 HQJ_:x Y  
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: h+<vWo}H  
m-Q!V+XQp  
template < typename Right > it.Lh'N;T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UmUw>+A  
Right & rt) const kU{+@MA;  
  { p2 V8{k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XP'<\  
} gBp,p\ Xc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D[32 t0  
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。 |ZZl3l=]  
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。 d7waBsf  
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。 n}/?nP\%  
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。 rp^= vfW  
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? 'APtY;x^{  
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: bnHQvCO3$  
:>4pH  
template < class Action > un([3r  
class picker : public Action a9]F.Jm  
  { s.7\?(Lg  
public : r@b M3V_o  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  mo+zq~,M  
  // all the operator overloaded v|fA)W w  
} ; B3|h$aKC  
O{b<UP'85  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 sA$x2[*O  
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: 2[!#Xf  
Bn:" q N~  
template < typename Right > J<hqF4z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :/UO3 c(  
  { ko<u0SjF)u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zG-pqE6  
} t6u>_Sh e  
;e Iqxe>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `o/G0~T)  
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。 `W>cA64 o  
zntvKOIh  
template < typename T >   struct picker_maker m}Xb#NAF8  
  { Q^13KWvuV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p[oR4 HWr  
} ; <L'!EcHm%]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4SRjF$Bsz  
  { eb1WTK@  
typedef picker < T > result; ?.Iau/  
} ; K/WnK:LU  
X 4L"M%i  
下面总的结构就有了: K^32nQX  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5i71@?q;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  PL"u^G`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TwPp Z@  
至此链式操作完美实现。 D)shWJRlvW  
cdd6*+E  
6sceymq  
七. 问题3 Rhi`4wo0$  
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。 ?e=3G4N  
oF'_x,0  
template < typename T1, typename T2 > +"J2k9E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @M( hyS&on  
  { a|}v?z\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @S?`!=M  
} Q9T/@FX  
CgT5sk}  
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: _*iy *:(o  
<S[]VXy  
template < typename T1, typename T2 > BjX*Gm6l  
struct result_2 ,4W~CkLD  
  { pW4O[v`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e^!>W %.7Z  
} ; uwI$t[  
s!73To}>  
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? :O?+Ywn  
这个差事就留给了holder自己。 q,;8Ka )  
    S?Y%}  
oS>VN<  
template < int Order > !LI 8Xk  
class holder; Yt]Y(  
template <> d.e_\]o<@  
class holder < 1 > K92nh/}y  
  { 6(pa2  
public : gh9Gc1tKt  
template < typename T > Pzt 5'O@dA  
  struct result_1 \9t/*%:  
  { C>NLZM T  
  typedef T & result; F)8M9%g5m  
} ; shk yN  
template < typename T1, typename T2 > {!0f.nv  
  struct result_2 WRCf [5  
  { #'y4UN  
  typedef T1 & result; .@KI,_X6,  
} ; oaac.7.fV  
template < typename T > z:1"d R   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R) ep1X^  
  { 6Pp3*O`/V  
  return (T & )r; \d)HwO  
} R6cd;| fan  
template < typename T1, typename T2 > $G<!+^T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const } *:H\GL  
  { tUGnp'r  
  return (T1 & )r1; m'n<.1;1{j  
} YMG~k3Yb  
} ; X_HU?Q_N  
'Lu d=u{  
template <> f|+aa6hN  
class holder < 2 > E !EENg  
  { 1[] 9EJ  
public : QnJd}(yN  
template < typename T > #fVk;]u`[3  
  struct result_1 Hb&C;lk  
  { %\f<N1~*  
  typedef T & result; <D`VFSEJ  
} ; a&z$4!wQB  
template < typename T1, typename T2 > .;J6)h  
  struct result_2 vu@@!cT6e  
  { [,yYr  
  typedef T2 & result; @1vpkB~ w  
} ; )+ (GE  
template < typename T > %n{ue9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W0+m A  
  { ooA%/  
  return (T & )r; B<{Yj}..  
} A.+Qa  
template < typename T1, typename T2 > WSxE/C|[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6s.>5}M!  
  { 7`J= PG$A  
  return (T2 & )r2; 'T+v&M  
} f0@4 >\g  
} ; {i"t h(J$  
_{2/QP}  
\o}=ob  
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$ayG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'wA4yJ<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5~FXy{ZIH  
/B!Ik:c}  
return l(i, j) = r(i, j); ?s5/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .+A2\F.^  
YH,u*.I^/  
  return ( int & )i; g1{2E<b 5  
  return ( int & )j; rM0Idc.$&&  
最后执行i = j; nV/;yl4e{  
可见,参数被正确的选择了。 exxH0^  
X?aj0# Q  
BHf7\ +Ul  
h$)4%Fy  
-uei nd]  
八. 中期总结 P,<pG[^K  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: * "d['V3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X:JU#sI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rVM?[_'O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !j%#7  
W`F?j-4  
pGcijD  
p~yGp] yJ9  
YBupC!R  
#BW:*$>}  
九. 简化 Utj4f-M  
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。 O`f[9^fN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5 \iX%w@  
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: T9?8@p\}(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +W+o~BE  
  +-*/&|^等 Hto+spW  
2. 返回引用。 Gt$PBlq0  
  =,各种复合赋值等 L2IY$+=M  
3. 返回固定类型。 z9 $1jC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G2yQHTbl  
4. 原样返回。 H~; s$!lG  
  operator, (R]b'3,E$  
5. 返回解引用的类型。 n{"e8vQx  
  operator*(单目) ;m~%57.;\  
6. 返回地址。 ipD/dx.  
  operator&(单目) a8 .x=j<  
7. 下表访问返回类型。 b[^|.>b  
  operator[] glomwny  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2CRgOFR  
  operator<<和operator>> ! i8'gq'q  
<O3,b:vw  
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。 WesEZ\V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AGV+Y 6  
BnU3oP  
template < typename Left > o&RNpP*  
struct value_return A5^tus/y  
  { E*s8 nQ"  
template < typename T > c,Yd#nokC  
  struct result_1 jm0v=m7  
  { @a}\]REn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;<H\{w@D  
} ; RA*W Ys&xb  
ei!Yxw8d  
template < typename T1, typename T2 > !h70<Q^  
  struct result_2 ozkmZ;  
  { |3C5"R3ZGO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aucG|}B  
} ; % U|4%P  
} ; [orS-H7^  
fzr0dcNgM  
>k8FUf(c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s >7(S%#N  
5GwzG<.\^_  
下面我们来剥离functor中的operator() bE1@RL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5OC{_-  
Cznp(z  
return l(t) op r(t) }3=^Ik;x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1q/Q@O  
return op l(t) )#v0.pE  
return op l(t1, t2) A Eo  
return l(t) op zh Vkn]z~*  
return l(t1, t2) op Qsg([K  
return l(t)[r(t)] wZb7 7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Qq<+QL|  
HME`7dw?  
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: s!?T$@a=  
单目: return f(l(t), r(t)); lr9s`>9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >#|%y>g .o  
双目: return f(l(t)); yZY.B {  
return f(l(t1, t2)); jfjT::f>l  
下面就是f的实现,以operator/为例 sEx`9_oZ  
/^':5"=o  
struct meta_divide %Wa. 2s  
  { _$m1?DZ  
template < typename T1, typename T2 > =-;J2Qlg6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L+Q.y~  
  { [ Mp8"  
  return t1 / t2; c}mWAZ=wF  
} 1Wb_>`;  
} ; sW0<f& 3  
'\R/-.  
这个工作可以让宏来做: i| CAN,'  
u%AyW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b 2XUZ5  
template < typename T1, typename T2 > \ ,2]a<0m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Qn`Fq,uvL  
以后可以直接用 V?N8 ,)j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t&H3yV  
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 p_qJI@u8  
(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。。。) @WICAC=  
JQH>{OB  
=4804N7  
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 et}%E9  
i7foZ\btFc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2Z7r ZjXW  
class unary_op : public Rettype ?K= X[  
  { %Mr^~7nN  
    Left l; !@9G9<NK  
public : ,Kwtp)EX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 15CKcM6  
 @"L*!  
template < typename T > Y(6p&I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9K4Jg]?  
      { DGO\&^GT^  
      return FuncType::execute(l(t)); fl o9iifZ  
    } 4{rj 4P?  
D}]u9jS1  
    template < typename T1, typename T2 > |6!L\/}M%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /Gvd5  
      { ;}4^WzmK^(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UBM :.*wN  
    } %>E M ^Z  
} ; .{4U]a;[  
xH>2$  ;f  
#?fKi$fS;L  
同样还可以申明一个binary_op l@`Do[  
i]}`e>fF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]OLe&VRix  
class binary_op : public Rettype YOQ>A*@4  
  { ;CLOZ{  
    Left l; Og<nnq  
Right r; !Hx[ `3  
public : KLCd`vr.xf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i?B(I4a!G  
r"&VG2c0K  
template < typename T > agj_l}=gO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I:edLg1T  
      { XY!0yAK(!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %IK[d#HO  
    } maVfLVx-  
3h`_Qv%g  
    template < typename T1, typename T2 > Jo4iWJpK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \7] SG  
      { i^hEL2S/A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i2X%xYv ^  
    } BTDUT%Yfg  
} ; vY!'@W  
FS7@6I2Ts  
}N0v_Nas;v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J3c8WS{:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zce/&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l'twy$V4|~  
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。 kn&>4/')  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T1i}D"H %  
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。。。 oyq9XW~ D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -d_7 q  
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) zy'cf5k2  
下面是修改过的unary_op JXq l=/%  
>$G'=N:=X&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B3'-:  
class unary_op xL$7bw5fY  
  { XB;C~:  
Left l; !U4<4<+  
  jP}Ix8vc=  
public : DE!c+s_g4  
}fh<LCwTi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XU|>SOR@z  
~TYpq;rq  
template < typename T > PgdHH:v)  
  struct result_1 0F9p'_C  
  { D8f4X w}=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; si#1sdR  
} ; b E6bx6=u  
RiiwsnjC  
template < typename T1, typename T2 >  P@FE3g  
  struct result_2 !yD$fY  
  { tA{h x -  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x*! %o(G  
} ; &n~v;M  
/&+*X)#v  
template < typename T1, typename T2 > ;|pw;-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U5ME`lN*`  
  { KZGy&u >`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rmJ`^6V  
} NM+ (ss'  
>>%E?'9A  
template < typename T > 3gs!ojG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #83pitcc  
  { GD0Q`gWNe  
  return OpClass::execute(lt(t)); OE=.@Ry"  
} hw2Sb,bY  
Zmz $ hr  
} ; 7UsU03  
~_a$5Y  
cf,^7,-`"  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug A5go)~x\  
好啦,现在才真正完美了。 '+v[z=.8]  
现在在picker里面就可以这么添加了: _B7+n"t\r  
"=,IbC  
template < typename Right > ).IK[5Q`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const odKdpa Zc[  
  { `y$@zT?j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dfT  
} /a }` y  
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。 mr>dZ)  
n!&F%|o^^  
vP'#x  
`X%Qt ~  
@t2S"s$m  
十. bind t&Jrchk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7gE/g`"#  
先来分析一下一段例子 c7A]\1 ~  
9QHV%%  
N#GMvU#R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9k;%R5(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wL[{6wL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?g4S51zpp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 h^'+y1  
我们来写个简单的。 _b9>ZF~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rA /T>ZM  
对于函数对象类的版本: eFC~&L;  
a+<{!+3v  
template < typename Func > ,c|Ai(U  
struct functor_trait 1*?L>@Wdy  
  { LAY~hF"  
typedef typename Func::result_type result_type; 1!;4I@W(I)  
} ; h-6x! 6pm  
对于无参数函数的版本: v+C%t!dx  
0t%`jY~%  
template < typename Ret > upiYo(sN.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3;F up4!4}  
  { ny1Dg$u i2  
typedef Ret result_type; ]h'*L`  
} ; @3`Pq2<  
对于单参数函数的版本: %xdyG Al:  
WHcw5_3#  
template < typename Ret, typename V1 > v;(k7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > up2wkc8  
  { |!L0X@>  
typedef Ret result_type; o]<J&<WM  
} ; Dlg9PyQ  
对于双参数函数的版本: ('+C $  
Q2"K!u]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S3^(L   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |LirjC4  
  { <=%=,Yk  
typedef Ret result_type;  ?%*p!m  
} ; HjY! ]!4p  
等等。。。 .V@3zzv\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 814cCrr,o  
0~BZh%s< (  
template < typename Func > 7`tJ/xtMy;  
struct func_return EzU3'x  
  { vf-8DB  
template < typename T > ]Xg7XY  
  struct result_1 7n7UL0Oc1  
  { 2E0oLl[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D~)bAPAD  
} ; hVh,\d&2t  
D!mx&O9  
template < typename T1, typename T2 > f1q0*)fk  
  struct result_2 \7G.anY  
  { 5% w08  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \S>GtlQbn  
} ; d$y?py  
} ;  {?Cm  
4P?@NJp  
bJ]blnH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B1TWOl?d{  
B?9"Ztb  
template < typename Func, typename aPicker > hfpis==  
class binder_1 6t3Zi:=I  
  { q-qz-cR  
Func fn; =m 6<H  
aPicker pk; aa}U87]k  
public : M:oZk&cs  
f=- R<l  
template < typename T > VYkUUp  
  struct result_1 @_ Tq>tOr&  
  { =l>=]O~h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VyWzb  
} ; n$<n Yr`X  
6foiN W+  
template < typename T1, typename T2 > {Gw{W&<  
  struct result_2 t(UdV  
  { 04:QEC"9mj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uG(XbDZZ1W  
} ; =d/$B!t{  
P?Kg7m W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XO}SPf-  
!UHX? <3r  
template < typename T > mp8Zb&Ggb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =oTj3+7  
  { fDAT#nlyp  
  return fn(pk(t)); 6ipQx/IQ  
} ~-'-<-  
template < typename T1, typename T2 > gSkY c{b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wI?AZd;`'  
  { :VE0eJ]J6  
  return fn(pk(t1, t2)); oo|Nu+  
} K+`deH_d  
} ; } wx(P3BHD  
Mg&<W#$K  
DS;.)P"  
一目了然不是么? cyB2=,  
最后实现bind BzTzIo5  
@>`qfy?  
Nt687  
template < typename Func, typename aPicker > dg&GMo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S2EV[K8#  
  { o0TB>DX$`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0@RVM|  
} MJU*Sq  
N'Vj& DWC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1z_1Hl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e^UUR-K%  
9r ](/"=f  
十一. phoenix y w:=$e5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ON"p^o>/_?  
AJ z 1    
for_each(v.begin(), v.end(), i:H]Sb)<b  
( Aa^w{D  
do_ TWdhl9Ot  
[ zm#%]p80f  
  cout << _1 <<   " , " yUs/lI, Q  
] h;A~:}c,  
.while_( -- _1), kb!W|l"PN  
cout << var( " \n " ) %DKC/%  
) [XkWPx`  
); q><wzCnRu~  
BwVq:)P/R  
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: rdH^"(  
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 ?(M]'ia{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G> s qfYkK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~J >Jd  
_)6r@fZ.p  
r(<91~Ww  
template < typename Cond, typename Actor > 3gv?rJV  
class do_while o1H6E1$=  
  { B/B`=%~5_^  
Cond cd; H %ScrJ#V  
Actor act; Nx!7sE*b$1  
public : ,My'_"S?  
template < typename T > 4@0Z<8Mo  
  struct result_1 cL4Xh|NBp  
  { lYU?j|n  
  typedef int result_type; df/7u}>9  
} ; zUWeOR'X  
 SPnW8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a..LbQQ  
KBA& s  
template < typename T > Z>*a:|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 10_>EY`  
  { OX[r\  
  do Ct$\!|aR  
    { D8`SI2 1P  
  act(t); Nj +^;Y  
  } DIgur}q)@  
  while (cd(t)); .f|)od[  
  return   0 ; DHuUEv<  
} h]}DMVV]  
} ; dwb^z+   
[Bj\h7 G  
w8F`RRHEE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'fZ\uMdTx  
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。 !E^\)=E)P  
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。 @ ZN@EOM$+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +ijxv  
下面就是产生这个functor的类: \ *A!@T  
fIn^a 3TV  
`2y?(BJp  
template < typename Actor > ~6{U^3  
class do_while_actor J 2k4k  
  { 28j/K=0(  
Actor act; vZPBjloT!.  
public : WsT   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }4?z<.V  
j%gle%_  
template < typename Cond > hb1eEn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !1l~'/r  
} ; g O/\Yi  
QE721y   
k{bC3)'$#R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {gzVbZ#  
最后,是那个do_ W9S6 SO^\  
.u]d5z BR  
v=DC3oh-  
class do_while_invoker sYB2{w   
  { "oh ;?gQ.  
public : )!FheoR  
template < typename Actor > y s[z[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const znAo]F9=J"  
  { <KX+j,4  
  return do_while_actor < Actor > (act); Nl^u A  
} o* e'D7  
} do_; i"mQ  
sAnb   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }(K1=cEaL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UYzNaw4/x  
最后来说说怎么处理break和continue 9zm2}6r4  
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。 orAr3`AR3  
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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