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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WAbhB A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^*OA%wg3=h  
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, &IYkeGQr  
A )cb  
x;Q2/YZ#  
)Be;Zw.|  
  class filler <T]kpP<lC  
  { [>86i  
public : Jo0x/+?,+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }1wuH  
} ; vI@8DWs  
_?"J.i  
{ex]_V>  
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: SEmD's  
'4rgIs3=x"  
LmE-&  
;D:v@I$I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g d-fJ._1  
ZSNg^)cN  
gNeCnf#Xa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K2QD&!4/T2  
;Mz]uk  
DH%X+r  
.\ZxwD|  
二. 战前分析 21qhlkdc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 oS4ag  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ?m6E@.{  
@ h]H_  
Z6p>R;9n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R/W&~t  
  /* --------------------------------------------- */ XV&3h>5  
vector < int *> vp( 10 ); ~>n<b1}W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X {$gdz8S9  
/* --------------------------------------------- */ RUEU n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /[OMpP  
/* --------------------------------------------- */ Sv ,_G'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); };*5+XY^  
  /* --------------------------------------------- */ ":Q^/;D}U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); " O4Z).5q3  
/* --------------------------------------------- */ 5>HI/QG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D+V^nCcx%  
OQq7|dZu  
^6`U0|5mRX  
4{Iz\:G:{/  
看了之后,我们可以思考一些问题: "elh~K  
1._1, _2是什么? xASj 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。 XxIUB(.QI  
2._1 = 1是在做什么? Umqm5*P(  
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。 E-x(5^b"  
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。 *VH1(E`hl  
{XVSHUtw  
+#W5Qb}VR  
三. 动工 *M="k 1P1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]OVjq ?  
O@[q./VV,  
$j:0*Z=>  
"Xm'(c(  
template < typename T > * .e^s3q$  
class assignment 9u9#&xx  
  { dCHU* 7DS  
T value; Uz0mSfBp  
public : c[5>kQ-nq  
assignment( const T & v) : value(v) {} ':Te#S  
template < typename T2 > ' o 5,P/6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Rk'Dd4"m ,  
} ; /XXW4_>  
3y@'p(}Az  
Z#F2<*+Pe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y]/{W}D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @g{=f55  
;{>z\6N  
1:,aFp>qr  
X \h]N  
  class holder ?Z;knX\?J  
  { AVi|JY)>  
public : s~GO-v7  
template < typename T > bC&_OU:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _uRgKoiy  
  { X1+Wb9P  
  return assignment < T > (t); 6rRPqO j  
} $N+azal+y  
} ; ?-(E$ll  
% $ 5hC9  
Tj.;\a|d  
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: gSP|;Gy  
13B[m p4  
  static holder _1; r:u5+A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PPohpdd)  
Q<"zpwHR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L%<1cE))  
而不用手动写一个函数对象。 vXyaOZ  
;X\!*Loe  
{dA#r>z\1  
hG3b7!^#g  
四. 问题分析 }lWEbQ)(!  
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。 [u~#F,_ow  
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。 BM:je(*p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ij#?r2Z%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s7=]!7QGS!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C7PHZ`<  
Wvcj\2'yd  
五. 问题1:一致性 iA=9Lel  
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?| hMi[MB7~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f4uK_{  
@v|_APy#  
struct holder :U?Kwv8s  
  { #S QFI;zj  
  // H]YPMG<  
  template < typename T > RM,r0Kv17Y  
T &   operator ()( const T & r) const 3q<\ \8Y*  
  { :eDwkzlHH  
  return (T & )r; 1J^{h5?lU  
} BLfoU_Z  
} ; J8(v65  
2T iUo(MK  
这样的话assignment也必须相应改动: > `u} G1T\  
'kPShZS$b  
template < typename Left, typename Right > N-;e" g  
class assignment RBiDU}j  
  { @TsOc0?-  
Left l; C 2FewsRz  
Right r; Q-(twh  
public : |UE&M3S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )mJl-u[0+  
template < typename T2 > FjVC&+c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `AQv\@wp  
} ; K@`F*^A}V  
#\o VbVq  
同时,holder的operator=也需要改动: KZJ;O7'`  
6 C;??Y>b  
template < typename T > _=8x?fC:rl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nO2-fW:9]  
  { @~xNax&^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A F>!:  
} Tw);`&Ulo  
Sr/"'w;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yiiYq(\{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vEOoG>'Zq  
~~]L!P  
return l(rhs) = r; _6(QbY'JV`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8ZE{GX.m2c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rhsSV3iM  
D~G24k6b3  
template < typename Tp > *dL!)+:d  
class constant_t 6m|j " m  
  { A#\NVN8sk  
  const Tp t; hj4Kv  
public : e@F9'z4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D<]z.33  
template < typename T > DI"mi1ObE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1zl6Rwk^o  
  { EQET:a:g  
  return t; ]=m '| 0}  
} @or&GcQ*  
} ; _t_X`  
]4ya$%A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CfNHv-jDL  
下面就可以修改holder的operator=了 PTXy:>]M  
+'Ec)7m  
template < typename T > T XWi5f[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]'3e#Cqeh  
  { |<t"O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ph'*s{   
} Es/\/vF7]D  
l\vtz5L  
同时也要修改assignment的operator() Po#;SG#Ee  
mzLDZ# =b  
template < typename T2 > .^6"nnfA#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _@3@_GE  
现在代码看起来就很一致了。 V\^3I7F  
! ~u;CMR  
六. 问题2:链式操作 Mhc!v, D$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {7LO|E}7  
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。 E"ijNs  
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。 *,A?lX,9A  
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。 `j{q$Y=AG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y w)q3zC  
})rJU/  
template < typename T > U?P5 cN  
struct result_1 wg\*FfQn  
  { }J"}5O2,b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bvj-LT=)  
} ; 0*o)k6?q3  
k7yQEU  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >DeG//rv  
.]}kOw:(#  
template < typename T > (=c R;\s<  
struct   ref AQ:cim `  
  { mZDL=p  
typedef T & reference; 0vbiq  
} ; JDrh-6Zgj  
template < typename T > Y>LgpO.  
struct   ref < T &> WX$mAQDV  
  { |d\ rCq >  
typedef T & reference; )y&}c7xW  
} ; I%.KFPV  
Ta^l1]9.*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZWH?=Bk:  
*vqlY[2Ax  
template < typename T > 0O+[z9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }GX[N\$N  
  { o%_MTCANy  
  return l(t) = r(t); $xqI3UaX  
} q y"VrR  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Rd7[e^HSN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iy_'D  
Bwv@D4bii  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /Ud<4j-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GjlA\R^e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ba==Ri8$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oo sbf#V  
最后的布局是: U%oh ?g  
                Add s6Ox!)&  
              /   \ 2K?~)q&t*  
            Divide   5 1d)wE4c=Z  
            /   \ Z'sAu#C  
          _1     3 5A(zQ'6  
似乎一切都解决了?不。 ` QC  
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。 Itn7Kl  
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。 \z"0lAv"  
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: j/"{tMqQp  
g}HB|$P7  
template < typename Right > LDDeZY"xd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =\CJsS.  
Right & rt) const "[(&$ I  
  { <s/n8#i=H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ckd=tvL  
} <WXO].^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,M@LtA3g  
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。 D4 {?f<G0F  
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。 sjh>i>t  
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。 Q(@/,%EF  
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。  z.fh4p  
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? C'8v\C9Ag  
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: ShXk\"  
0ox 8_l  
template < class Action > /7WN,a  
class picker : public Action "-aak )7w  
  { 2kg<O%KA`c  
public : &0B< iO<f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wn;B~  
  // all the operator overloaded Tj &PB_v1  
} ; }$DLa#\-  
l#7].-/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 TMt,\gTd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: '[u=q -Lv  
+$]eA'Bh@  
template < typename Right > =+um:*a.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2+KOUd&jS  
  { 3$Ecq|4J:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ENu`@S='I3  
} u{%gB&nC  
Uh.XL=wY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cSdkhRAn  
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。 !3~VoNh,  
O6rrv,+_L  
template < typename T >   struct picker_maker B<.XowT'  
  { YG2rJY+*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a'R)3:S  
} ; $lkd9r1   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qGndh  
  { ]W,K}~!   
typedef picker < T > result; F 8*e  
} ; m5K B#\  
h&|wqna  
下面总的结构就有了: ZLA&<]Ad"$  
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。 q/w U7P\%  
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。 \Ol3kx|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hK=\O)  
至此链式操作完美实现。 1FfdW>ay*  
<:#O*Y{  
TmS;ybsG  
七. 问题3 '& L;y  
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。 qw A N=3@  
DJl06-s V  
template < typename T1, typename T2 > Mwdh]I,#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZdQm& ?  
  { c"aiZ(aP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wK 8/`{B9  
} 3[Pa~]yS  
T-7'#uB.m  
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: T!6H5>zA  
$cO"1mu  
template < typename T1, typename T2 > !Ju?REH   
struct result_2 k*bfq?E a  
  { <YbOO{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )c@I|L  
} ; e_J_rx  
o/I<)sa  
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? NLDmZra  
这个差事就留给了holder自己。 RVN"lDGA  
    LV:oNK(  
sr\lz}JW  
template < int Order > 9GS<d.#Nvc  
class holder; a/+tsbw  
template <> Auhw(b>}TW  
class holder < 1 > 8?']W\)  
  { owe362q  
public : oS)0,p  
template < typename T > s-r$%9o5  
  struct result_1 9vL`|`Vau  
  { puS'9Lpp  
  typedef T & result; e , zR  
} ; /_rAy  
template < typename T1, typename T2 > L@?Dmn'v  
  struct result_2 M;W{A)0i1  
  { "}D uAs  
  typedef T1 & result; Vn1kC  
} ; y]=v+Q*+  
template < typename T > #{(?a.:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iR4CY-  
  { zdn e2  
  return (T & )r; 3y>.1  
} .hgc1  
template < typename T1, typename T2 > V_U$JKJ1=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H;,cUb  
  { HKP\`KBC j  
  return (T1 & )r1; -;T>4B=  
} -$;H_B+.  
} ; aEX;yy*  
+IVVsVp  
template <> }.gDaxj  
class holder < 2 > %'`Dd  
  { df#DKV:  
public : RrLQM!~  
template < typename T > U*/  
  struct result_1 =b,$jCv<,5  
  { ,e>C)wq;  
  typedef T & result; qYIBP?`g  
} ; [x!T<jJ  
template < typename T1, typename T2 > \WouTn  
  struct result_2 H1|X0 a(j  
  { 65ijzZL;  
  typedef T2 & result; )QaJYC^+  
} ; dz5bW>  
template < typename T > +Qu~UK\   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 60~{sk~E  
  { 7r"!&P* ,  
  return (T & )r; 3-32q)8  
} {_3ZKD(\  
template < typename T1, typename T2 > @Qruc\_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e@k ti@ZJ  
  { *v:+A E  
  return (T2 & )r2; 3`#sXt9C  
} B_`A[0H  
} ; aChY5R  
,Q(n(m'  
z2!NBOv  
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> >。 U@D=.6\B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ICq;jfML  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Dr(.|)hv[&  
kf>'AbN  
return l(i, j) = r(i, j); Jd1eOeS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6JRee[  
IIop"6Ko  
  return ( int & )i; 28X)s!W'  
  return ( int & )j; ~DqNA%Mb  
最后执行i = j; ?_\Hv@t;  
可见,参数被正确的选择了。 }}t"^ms  
Vize0fsD  
x"AYt:ewuc  
gADt%K2 #Z  
b^Rg_,s  
八. 中期总结 Y0|~]J(B  
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: z RvYN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?/#HTg)!B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $Ae/NwIlc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pPQ]#v  
=\X<UA}  
RG*Nw6A  
Ks7s2vK^  
>Cd%tIie*  
gvA&F |4  
九. 简化 %*}JDx#@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -fUz$Df/R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6_zL#7E'  
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: ;HqK^[1\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V3@^bc!   
  +-*/&|^等 b;soMilz  
2. 返回引用。 xu+wi>Y^  
  =,各种复合赋值等 )- 2^Jvc  
3. 返回固定类型。 Zls4@/\Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pq7YJ"Z?:  
4. 原样返回。 )%ja6Vg  
  operator, C?hw$^w7T  
5. 返回解引用的类型。 6"_FjS3Sl  
  operator*(单目) Ypv"u0  
6. 返回地址。 .6vQWt7@  
  operator&(单目) 1q\U (^  
7. 下表访问返回类型。 ,dh*GJ{5  
  operator[] aK1|b=gVj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W4>8  
  operator<<和operator>> `]tXQqD  
lfj>]om$  
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。 ,qvz:a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?c>j^}A/N  
Y/@4|9!  
template < typename Left > ZB ~D_S  
struct value_return [HNGTde&  
  { zyCl`r[}  
template < typename T > H3a}`3}U  
  struct result_1 !*pK#  
  { 1L &_3}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =BX<;vU  
} ; W*U\79H  
kTC6fNj[  
template < typename T1, typename T2 > dnNc,l&g  
  struct result_2 v5<Ext rV  
  { ]Ff&zBJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .}CP Z3y  
} ; +Do7rl  
} ; 8Cm^#S,+  
&p4q# p7,  
iY*Xm,#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vQIoj31  
fMLm_5(H  
下面我们来剥离functor中的operator() /"/$1F%{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XM8C{I1  
EW]gG@w]5r  
return l(t) op r(t) KgKV(q=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]qv/+~Qs>  
return op l(t) Iqo4INGIi  
return op l(t1, t2) {}lw%d?A  
return l(t) op -M[5K/[  
return l(t1, t2) op "$Rl9(}  
return l(t)[r(t)] l"ih+%S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dmE-W S  
L {5zA5#m  
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: M{z+=c&w  
单目: return f(l(t), r(t)); bJ/~UEZw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0HG*KW  
双目: return f(l(t)); q:nYUW o   
return f(l(t1, t2)); B V Pf8!-  
下面就是f的实现,以operator/为例 T]E$H, p  
pGsVO5M?  
struct meta_divide m'429E]\S  
  { G m.v-T$  
template < typename T1, typename T2 > ~8|$KD4I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u2U@Qrs2  
  { 1` 9/[2z  
  return t1 / t2; uYO?Rb&}  
} R\X=Vg  
} ; (cA=~Bw[=  
mXa1SZnE   
这个工作可以让宏来做: Bpqq-_@  
c"0CHrd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )ns;S  
template < typename T1, typename T2 > \ uswz@ [pa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rg\|-_.es'  
以后可以直接用 w|$;$a7)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W6jB!W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9`vse>,-hg  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Y4b"(ZhM_  
o]k[l ;  
8@Y@5)Oc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 U;{VL!  
T`vj6F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P3N f<  
class unary_op : public Rettype ~}TVM%0RTq  
  { !X#=Pt[,  
    Left l; G%4vZPA  
public : Lp{l& -uQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SUvHLOA  
XFM6.ye  
template < typename T > f#5mX&j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =P2T&Gb  
      { &uk?1Z#j  
      return FuncType::execute(l(t)); qKWkgackP  
    } )b5MP1H  
iaPY>EP1  
    template < typename T1, typename T2 > 1L^\TC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v|n.AGn  
      { &;C|=8eB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #<l ;YT8  
    } `)SkA?yKI  
} ; }.e*=/"MB  
4?d2#Xhs8  
Na [bCt  
同样还可以申明一个binary_op 1k "*@Z<  
h`jtmhoz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rsiG]o=8  
class binary_op : public Rettype 5)EnOT"'  
  { S* <: He&1  
    Left l; 03{e[#6   
Right r; 6h;$^3x$  
public : q \0>SG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n {^D_S  
ucB<  
template < typename T >  +/AW6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wn|Sdp  
      { a}%>i~v<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x+^iEj`gk  
    } h5B'w  
.K:>`~<)  
    template < typename T1, typename T2 > 3<?(1kSo>>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &~ uzu{  
      { .PxtcC.K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wYNh0QlBH  
    } /z~;.jRg  
} ; Z?1.Y7Npr  
~F DJKGK  
8+ Hho@=  
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 ar>S_VW*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qDL9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YHg4WW$  
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。 Q<Utwk?nL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qfG`H#cA<  
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。。。 NcFHvK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :8\z 0  
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) Y+j|T`d  
下面是修改过的unary_op u9sffX5x[J  
:C>slxY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6uR :/PTG  
class unary_op |)yO] pB:  
  { dN;C-XF3s  
Left l; YV 2T$#7u  
  "J7=3$CA  
public : g$ 9Yfu  
\JN?3}_J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oM Q+=  
|*jnJWH4:  
template < typename T > F0]NtKaH  
  struct result_1 Lk=f^qJ ]  
  { M|7xI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w}YO+  
} ; lP\7=9rh^x  
gQ/-.1Pz$  
template < typename T1, typename T2 > bp;b;f>  
  struct result_2 ~ex1,J*}t  
  { Pr<.ld\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Gpo(Zf?  
} ; DMsxHAE1  
Mp}aJzmkB;  
template < typename T1, typename T2 > iO>2#p8$NR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vRYfB{~  
  { #4DEb<D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <jY"+@rF  
} 2LEf"FH0~  
mfg{% .1  
template < typename T > %N=-i]+Id  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i4JqU\((]  
  { MXq+aS{  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mx4 <F "9  
} 9jCn|+  
[ ;  
} ; xOt%H\*k"  
V80g+)|  
N/4`afiV.  
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 9l+'V0?`  
好啦,现在才真正完美了。 L$=6R3GI  
现在在picker里面就可以这么添加了: *G7/  
f]jAa?d T&  
template < typename Right > i<m1^a#C'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h2QoBGL5  
  { ^M0e0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dmgoVF_qR  
} iOYC1QFi?  
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。 96fbMP+7R  
:D\M.A  
/5b,&  
jgQn^  
vR[XbsNM  
十. bind g\[?U9qN  
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。 x\z* iv  
先来分析一下一段例子 p2cwW/^V  
|08b=aR6ro  
wJ,l"bnq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} IH(]RHTp%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ha>Hb`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cv})^E$x  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X0wvOs:  
我们来写个简单的。 (,*e\o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b*i_'k}*<g  
对于函数对象类的版本: GTgG0Ifeh  
(v+nn1,  
template < typename Func > ' 5`w5swbc  
struct functor_trait T?B753I  
  { }TfZ7~o[  
typedef typename Func::result_type result_type; ]06orBV  
} ; A/:^l%y,GZ  
对于无参数函数的版本: }22h)){n#Y  
*|n-Hr  
template < typename Ret > 2%o@?Rp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hilgl<UF  
  { >d2U=Yk!  
typedef Ret result_type; moz*=a  
} ; X0G6W p  
对于单参数函数的版本: [[ {L#  
XLQt>y)  
template < typename Ret, typename V1 > m ioNMDG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ilf;Q(*$>>  
  { ?D[9-K4Vn  
typedef Ret result_type; W5a7HkM  
} ; .l1uqCuB  
对于双参数函数的版本: XM?>#^nC?u  
8);G'7O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -(~OzRfYi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :]]#X ~J  
  { B L^?1x  
typedef Ret result_type; %BBM%Lj  
} ; my1FW,3  
等等。。。 f%ThS42  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q)N]*~  
}(MI}o}  
template < typename Func > *m$lAWB5D  
struct func_return o,(]w kF  
  { ut/3?E1 Z  
template < typename T > ;YGCsLT<xt  
  struct result_1 };/;L[,G  
  { 41^=z[k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9Su4nt`i  
} ; OS - Xh-:z  
|!Ryl}Oi  
template < typename T1, typename T2 > Q3h_4{w  
  struct result_2 p<[gzmU9\b  
  { "/ 9EUbca  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !{S& "  
} ; >v?&&FhHK<  
} ; ]0dj##5tJ  
Nv[MU@Tv  
e #!YdXSx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q%T[&A}3B  
@yImR+^.7  
template < typename Func, typename aPicker > -|.Izgc  
class binder_1 Bz+zEXBC  
  { NB^+Hcb$  
Func fn; VY1&YR}Y  
aPicker pk; 9'" F7>d  
public : {wL30D^  
 B=d :r  
template < typename T > 'X%5i2  
  struct result_1 |d)*,O4s  
  { R\T1R"1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7ciSIJ  
} ; (&osR|/Tq  
{9 .sW/  
template < typename T1, typename T2 > ~NV 8avZ  
  struct result_2 VzTHW5B  
  { G(;hJ'LT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \#(tI3  
} ; E;MelK<8(  
Y#<>N-X|kA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]. E/s(p  
AY x*Ngn  
template < typename T > y>! 8mDvZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VFI\2n`  
  { q).[" fSV  
  return fn(pk(t)); VV+gPC  
} +5i~}Q!  
template < typename T1, typename T2 > T0e- X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %o  
  { 5Y4#aq  
  return fn(pk(t1, t2)); }.k*4Vw#Wt  
} oAprM Z 7Y  
} ; $<da<}b  
:B7dxE9[r  
E=# O|[=  
一目了然不是么? kxH` c  
最后实现bind <ebC]2j8cK  
l.Q.G<ol  
S&J>15oWM`  
template < typename Func, typename aPicker > <Toy8-kj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }h+{>{2j  
  { wTe 9OFv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ud& '*,  
} NCa3")k  
 7CwQmVe+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s H(io  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 f\vMdY  
6o)RsxN eu  
十一. phoenix 2|A?9aE%0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eA_]%7+`  
4DgH/Yo  
for_each(v.begin(), v.end(), `$t|O&z  
( z'&tmje[?  
do_ R ~"&E#C  
[ F*-+5nJ&@  
  cout << _1 <<   " , " u?rs6A[h#  
] 0[ZB^  
.while_( -- _1), [NoOA  
cout << var( " \n " ) M2Jb<y]  
) e<$s~ UXv  
); ~%L=<TBAc  
`-w,6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: tGJJ|mle>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor VA5f+c/ %  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \SN>Yy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *]:J@KGf  
z?n6l7sH  
O>"T*   
template < typename Cond, typename Actor > '{w[).c.  
class do_while k$|g)[RE  
  { "*LQr~k~}  
Cond cd; Dkg^B@5Xr  
Actor act; &$heW,  
public : 39~te%;C7  
template < typename T > q"i]&dMr  
  struct result_1 Q`!^EyRA:^  
  { 3 MCV?"0  
  typedef int result_type; K'f^=bc I  
} ; M(1cf(<+  
v7/k0D .  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $DdC|gMK  
\M;cF "e-S  
template < typename T > i&q_h>ZT g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5<M$ XT  
  { mNlbiB  
  do hU3sEOm>  
    { CfT(a!;Eox  
  act(t); ~ike&k{  
  } @&x'.2[nv  
  while (cd(t)); ibn\&}1  
  return   0 ; |\xTcS|d  
} ?{P$|:ha  
} ; 7x]q>Y8T  
;9<?~S  
e8M0Lz#}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MDZPp;\)  
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。 D!8v$(#hR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 NiMsAI@j  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xiV!\Z}  
下面就是产生这个functor的类: >2v<;.  
{Iz"]Wh<f  
FOhq&\nkU  
template < typename Actor > yg4#,4---b  
class do_while_actor Z_a@,k:+[  
  { Tz~a. h@  
Actor act; -q(*)N5.2  
public : T oT('  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1p$*N  
s@E) =;!  
template < typename Cond > 1,7 }ah_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E.*gKfL  
} ; OdO n wY  
96S$Y~G# &  
q8uq%wf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,J=lHj  
最后,是那个do_ #guK&?Fye  
Dbb=d8utE  
1!yd(p=cL  
class do_while_invoker M& )yr^  
  { KE~.f(  
public : T`,G57-5  
template < typename Actor > 'V8o["P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #R7hk5/8n}  
  { =nO:R,U  
  return do_while_actor < Actor > (act);  8hYl73#  
} `[e0_g\  
} do_; ^=a:{["@!  
 ^6b5}{>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k2fJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JpZ_cb`<E'  
最后来说说怎么处理break和continue &kn?=NW  
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。 !? H:?  
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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