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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FzhT$7Gw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #]zhZW4  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, gM, &Spn  
QMb^&?;s  
5b fb!7-[i  
5c;En6W  
  class filler dQ6GhS ~  
  { aL )Hv k:  
public : |Ylg$?,9*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )F E8D  
} ; 0M\NS$u(Y  
3H'*?|Y(#  
FfXZ|o$;  
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: `vEqj v  
b`]M|C [5  
*<dHqK`?C  
k/^g*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _80ns&q  
vf_OQ4'G,  
t?.\|2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u\5g3BH  
d$Em\*C  
{G.jB/  
Z:^3Fm->+  
二. 战前分析 ^srs$ w]  
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。 J!<#Nc  
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 :B^mV{~  
`vX4! @Tw  
{9;eH'e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >]?Jrs  
  /* --------------------------------------------- */ U#"WrWj  
vector < int *> vp( 10 ); g-eq&#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D"`[6EN[  
/* --------------------------------------------- */ NxB+?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vnVZJ}]w\  
/* --------------------------------------------- */ FK3Whe{KP{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4@/z  
  /* --------------------------------------------- */ $owb3g(%4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %09*l%,;  
/* --------------------------------------------- */ )-)pYRlO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,5:![  
' 3VqkQ4  
8>d q=0:  
qxSs ~Qc  
看了之后,我们可以思考一些问题: OaNc9c"  
1._1, _2是什么? "B?R| Xg  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D{W SKn  
2._1 = 1是在做什么? /Mx.:.A&$  
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。 kU(kU2u%9  
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。 %xpd(&)n  
Yg|"-  
BDp:9yau  
三. 动工 rFO_fIJno  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1^tSn#j  
'tut4SwC  
:r-.r"[m-  
H}a)^90_  
template < typename T > ~K%k 0kT  
class assignment 1V0sl0i4  
  { A{1 \f*  
T value; WN1Jm:5YV  
public : >F~ITk5`Oo  
assignment( const T & v) : value(v) {}  kMqD iJ  
template < typename T2 > O&52o]k5l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d[" x= [f  
} ; 3Cd<p[%3#,  
)*Vj3Jx  
Tfr`?:yF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \d ui`F"Cc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment unJ iE!  
f!EOYowW  
IQ=CNby:  
wn{]#n=|l  
  class holder InP[yFV-z  
  { ~@?"' !U  
public : _~:j3=1&n  
template < typename T > /[6:LnaE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [~!.a\[RW  
  { e$H|MdYIA  
  return assignment < T > (t); A%P 8c  
} qT"drgpi3  
} ; p8$\uo9YQ  
:|zp8|  
|$Qp0vOA}  
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: ,RR;VKj  
Oe/73| >U  
  static holder _1; [6G=yp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {uEu >D$8  
Z 4\tY^NI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +{ S Maq  
而不用手动写一个函数对象。 %l%=Dkss  
6W]OpM  
QN3 qF|))  
4v0dd p  
四. 问题分析 KUlB2Fqi  
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。 "OVi /:*B  
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。 0 -!?W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `S5>0r5[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g%+ql[(4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,eyp$^2  
4P`PmQ=GQh  
五. 问题1:一致性 8I<_w4fC  
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?| @;g`+:=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sE^ns\&QP=  
=.VepX|?D  
struct holder E1^aAlVSD  
  { .mC~Ry+t  
  // ! Zno[R  
  template < typename T > QjehDwt|  
T &   operator ()( const T & r) const c5Z;%v |y  
  { ;_>s0rUV  
  return (T & )r; b=V)?"e-  
} CM`x>J  
} ; RA#\x.  
{bW"~_6}  
这样的话assignment也必须相应改动: qw6EPC  
UIO6|*ka  
template < typename Left, typename Right > 7ytm .lU  
class assignment an-\k*w  
  { n'! -Pv  
Left l; O)Xd3w'  
Right r; d]^\w'w$  
public : !1D%-=dWX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FAH[5VD r%  
template < typename T2 > "ugX /r$_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j@%K*Gb`  
} ; A"Tc^Ij  
(r.$%[,.<  
同时,holder的operator=也需要改动: V#p G; ,  
9"m, p  
template < typename T > qJ#L)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kqjxJ5  
  { 7yo|ie@S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cjCE3V9X  
} zG& WWc`K  
[6Uudiw  
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。 QWU5-p9e8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _K 4eD.  
$ijx#a&O  
return l(rhs) = r; /&~nM  
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。 NvXj6U*%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |U8>:DEl  
6lB{Ao?|  
template < typename Tp > {KF7j63  
class constant_t nL 1IS  
  { XMjI}SPG  
  const Tp t; p=:7 atE  
public : N{?Tm`""  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 43UJ#rF  
template < typename T > bx+(.F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NTXws4'D  
  { U'JP1\  
  return t; 'e+-,CGdY\  
} {LR#(q$1  
} ; 6|Ba  
>qSO,$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z'5;f;  
下面就可以修改holder的operator=了 ^4n2 -DvG  
.F{}~K]  
template < typename T > {Hktu|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aRFi0h \  
  { \#h})`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8cYuzt]..  
} @c.11nfn`  
D'HL /[@`  
同时也要修改assignment的operator()  ` 4s#5g  
>=Rd3dgDG  
template < typename T2 > bAA'=z<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F9>(W#aC  
现在代码看起来就很一致了。 lW{I`r\]  
*so6]+)cU  
六. 问题2:链式操作 Xm_Ub>N5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -ucz+{  
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。 <MI$N l  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "B_5Y&pM`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 D@/9+]-,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E 6>1Fm8%V  
-y7l?N5F>  
template < typename T > Z7K!"I  
struct result_1 ^*$WZMMJ1  
  { qiwQUm{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $G^H7|PzdC  
} ; ~|$) 1  
\kua9bK  
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: $S"zxEJJ Y  
HnH2u;  
template < typename T > BMtYM{S6  
struct   ref ;DT"S{"7  
  { >o=axZNa  
typedef T & reference; (_s!,QUe  
} ; Q@3ld6y  
template < typename T > AOvH&9**  
struct   ref < T &> Z.cG`Km*  
  { #U6/@l)  
typedef T & reference; 93zlfLS0  
} ; DI2S %N l  
DcFV^8O&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S%a}ip&  
{<Xo,U7 y  
template < typename T > {kY`X[fvZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z~A(IQO  
  { _3FMQY(  
  return l(t) = r(t); p!rG PyGC  
} >E 2WZHzd2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Hsux>+Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %Pt[3>  
q(${jz4w  
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 K7d1(.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HeAc(_=C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ri%Of:zZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "~ i#9L/H  
最后的布局是: :#"OCXr  
                Add l#J>It\  
              /   \ l*V72!Mv  
            Divide   5 ' m# Ymp  
            /   \ '&o> %V  
          _1     3 ]>]H:NEq  
似乎一切都解决了?不。 ;Vtpq3  
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。 S+E3;' H  
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。 .jG.90  
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: 8 )2u@sx%  
ES:p^/=*  
template < typename Right > *^&iw$Qx3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const EZu  
Right & rt) const Xb07 l3UG  
  { s$=B~l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fjeE.  
} E rRMiT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a} Iz  
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。 D-;43>yi<  
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 '6 z7m.  
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。 T=)L5Vuq<  
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。 %@,:RA\pm  
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? 5tbiNm^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: y5opdIaT  
LnACce ?b  
template < class Action > BM}a?nnoc  
class picker : public Action t3h \.(mq  
  { !un"XI0`t<  
public : rt4|GVa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^c:eXoU  
  // all the operator overloaded ~m"M#1,ln3  
} ; ,19"[:WN  
Q!$kUcky9  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 k? _$h<Y  
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: ;:K?7wfXn  
MJk:s[o  
template < typename Right > ^<H#dkECG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @%okaj#IO  
  { ~o\]K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cVt$#A)  
} -Z#]_C{Y-)  
Wug?CFX+T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;R-Q,aCM}  
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。 Ql!6I(  
eXtF[0f  
template < typename T >   struct picker_maker ,@j& q  
  { ), x3tTR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =I*ZOE3n  
} ; Zi'8~iEH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P<w>1 =  
  { Tlv|To  
typedef picker < T > result; &qj&WfrB,  
} ; E!]rh,mYK  
:j!_XMyT:  
下面总的结构就有了: {Eb2<;1o{  
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。 $2Tty 7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 E?W!.hbA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AF nl t  
至此链式操作完美实现。 REe%>|   
@ F"ShT0  
{`SGB;ho  
七. 问题3 z j0pP{y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?>Ci`XlLr  
&rE l  
template < typename T1, typename T2 > X\:(8C;+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3R96;d;  
  { dXSb%ho  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2T?1X{g  
} ?@7|Q/  
JL+[1=uE1L  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )eVDp,.^  
"g&l~N1$  
template < typename T1, typename T2 > 5+PBS)pJ]%  
struct result_2 m_W.r+s~C4  
  { uTF EI.N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vVRCM  
} ; [75e\=wK  
XsCbJ[Z_?q  
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? 8Y kH  
这个差事就留给了holder自己。 -cC(d$y  
    Q? |MBTo  
k{&E}:A  
template < int Order > =cX"gI[  
class holder; krT!AfeV  
template <> dtXJ<1:  
class holder < 1 > dEl3?~  
  { )HiTYV)]'  
public : E.*OA y  
template < typename T > GeR -k9  
  struct result_1 9!<3qx/  
  { Nd!=3W5?  
  typedef T & result; N>#P 1!eP  
} ; iV$75Atk  
template < typename T1, typename T2 > Cl){sP=8W  
  struct result_2 &^<T/PiR  
  { !c' ;L'  
  typedef T1 & result; }tgn1xpx  
} ; `RLrT3 4  
template < typename T > B$eF@v"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Al;oI3  
  { G~j<I/)"  
  return (T & )r; omU)hFvyS  
} 6>^k9cJp  
template < typename T1, typename T2 > m.X+sP-e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H%jIjf  
  { 4E94W,1%,Y  
  return (T1 & )r1; LPgI"6cP  
} |Y8o+O_`  
} ; +m},c-,=$w  
>dH*FZ:c  
template <> Uv$ u\D+@[  
class holder < 2 > O c3%pb;  
  { {:j!@w3  
public : d|HM  
template < typename T > f@X*Tlx^|  
  struct result_1 eNskuG|1  
  { pNsLoNZ3w  
  typedef T & result; Z0@ImhejuB  
} ; tOVm~C,R  
template < typename T1, typename T2 > 0(6`dr_  
  struct result_2 gx.]4 v  
  { 3Q"+ #Ob  
  typedef T2 & result; Tj~#Xc  
} ; sm S0Rk  
template < typename T > xL"o)]a=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nlnJJM&J $  
  { M- A}(r +J  
  return (T & )r; 55en D  
} =&xoyF  
template < typename T1, typename T2 > <08V-   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (KU@hp-\  
  { 0u9h2/ma  
  return (T2 & )r2; BGjTa.&  
} WHT%m|yn  
} ; \C.@ @4{  
n[-!Jp[  
&g {_.n,  
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> >。 W.<<azi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1SF8D`3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DuQW?9^232  
{h*)|J  
return l(i, j) = r(i, j); prEI9/d"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g@zhhBtQ  
XvSng"f.  
  return ( int & )i; 'pnOHT  
  return ( int & )j; gb{8SG5ac  
最后执行i = j; :\Q#W4~p  
可见,参数被正确的选择了。 e_YTh^wU  
s^>  >]  
kGmz1S}2  
%At.nlss  
p%R+c  
八. 中期总结 +'/C(5y)0X  
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: ~ <36vsk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :85QwN]\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TKp2C5bX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '':MhRb  
x7xMSy  
s:K'I7_#@  
?bAv{1dvT=  
s<+;5, Q|  
=O/v]B8"  
九. 简化 *C);IdhK%y  
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。 Tb:6IC7="  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !k Heslvi  
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: pAws{3(Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2w}l!'ue  
  +-*/&|^等 GG`j9"t4  
2. 返回引用。 _+j#.o>  
  =,各种复合赋值等 e3mFO+  
3. 返回固定类型。 i}e/!IVR3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LGK&&srJs  
4. 原样返回。 1N[9\Yi  
  operator, ?AO22N|j  
5. 返回解引用的类型。 K$l@0r ~k  
  operator*(单目) mp)+wZAN&  
6. 返回地址。 `mH]QjAO  
  operator&(单目) v\@pZw=x  
7. 下表访问返回类型。 Jj/}GVNc7  
  operator[] y=0)vi{]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w^9< I]  
  operator<<和operator>> E{P94Phv  
OdpHF~(Y/  
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。 ~s yWORiXm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N!fjN >cw  
<#wVQ\0C  
template < typename Left > |c>.xt~  
struct value_return c^rWS&)P  
  { Zoy)2E{  
template < typename T > 18Vn[}]"  
  struct result_1 5Bt~tt  
  { &>!-67  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wPX^P  
} ; LJ6l3)tpD  
.C.b5x!  
template < typename T1, typename T2 > :dQRrmM  
  struct result_2 (d/!M n6L  
  { bU[_YuJbM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5$$# d_Gj  
} ; ;%Px~g  
} ; NG`Y{QT6N  
K$:+]fJK  
'N^*,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7n?yf_ je  
Z- t&AH  
下面我们来剥离functor中的operator() F v*QcB9K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _%er,Ed  
SdN&%(ZE  
return l(t) op r(t) EDuH+/:n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @q`T#vd  
return op l(t) 5dhy80|g]  
return op l(t1, t2) fC 3T\@(&  
return l(t) op m"-kkH{I  
return l(t1, t2) op ZyDNtX%  
return l(t)[r(t)] }n "5r(*^@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )t@9!V  
alB'l  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Aix6O=K6  
单目: return f(l(t), r(t)); 97U OH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xticC>  
双目: return f(l(t)); vcsSi%M\U  
return f(l(t1, t2)); "*t0 t  
下面就是f的实现,以operator/为例 Mk0x#-F  
 '6})L  
struct meta_divide 7{(UiQbf  
  { KK5;6b  
template < typename T1, typename T2 > fm@Pa} ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _5H~1G%q  
  { (~%NRH<\  
  return t1 / t2; [u$|/  
} i39ZBs@  
} ; <i4]qO(0u  
/t< &  
这个工作可以让宏来做: IC5QH<.$C  
\|9B:y'y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sQj]#/yK:  
template < typename T1, typename T2 > \ y/ Bo 4fM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <ch}]-_  
以后可以直接用 N$=9R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 39hep8+  
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 ^N[ Cip}8  
(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。。。) LT Pr8^  
hRRxOr#*$  
H la?\  
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 z7|!G!43  
C0 KFN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7Mq{Py1  
class unary_op : public Rettype Il9xNVos#  
  { Y,GlAr s4  
    Left l; tkR~(h  
public : jL8A_'3B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z5n-3h!+ED  
w|]Tt="   
template < typename T > *;9H\%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -3i(N.)<;  
      { AWi>(wk<  
      return FuncType::execute(l(t)); Xz^k.4 Y{4  
    } iN. GC^l  
qD4s?j-9  
    template < typename T1, typename T2 > ~?Vod|>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A_\Jb}J1<  
      { xGQP*nZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W4&8  
    } [uHU[ sG  
} ; Z{BK@Q4z  
R.*;] R>M  
<W!nlh  
同样还可以申明一个binary_op 2I}+AW!!=  
7Y[ q)lv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;akW i]  
class binary_op : public Rettype 3vcyes-U  
  { Pg8boN]}  
    Left l; km C0.\  
Right r; ;l _b.z0^6  
public : 6WQN !H8+^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z[1uub,)1  
:d9GkC  
template < typename T > ; M0`8MD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JZ`SV}\`  
      { f.uuXK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bR) P-9rs  
    } u&1M(~Ub=  
i8k} B o  
    template < typename T1, typename T2 > fMFkA(Of^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &"JC8  
      { ^7/v[J<<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S+~;PmN9qL  
    } x%r$/=  
} ; (kB  
-k7b# +T  
i_Q1\_m!  
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 s7sd(f]=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @,e o*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VD7-;  
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。 -rI7ihr*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M&V4|D  
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。。。 M j[+h|e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;Us6:}s  
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) SQ> Yf\  
下面是修改过的unary_op :t!J 9  
Z(tJd ,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :*,!gf  
class unary_op ^|.T \  
  { zO\_^A|8H  
Left l; Bj2iYk_cLa  
  !{CIP`P1  
public : [[^r;XKQ  
0@b<?Ms9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $peL1'Evo  
XrTc5V  
template < typename T > h ChO  
  struct result_1 qjkWCLOd  
  { }NwmZ w>_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )e P Qxx  
} ; Cj3Xp~  
9 c9$cnQ  
template < typename T1, typename T2 > xjU0&  
  struct result_2 hz;SDaBA  
  { Od;k}u6;<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @w==*.x  
} ; *(q{k%/M  
5OGwOZAj52  
template < typename T1, typename T2 > hs;|,r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d7b`X<=@s  
  { ufR>*)_+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ag:<%\2c  
} O}cfb4"  
_){u5%vv  
template < typename T > |tI{MztJ"c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B&X)bGx8  
  { J+ :3== ,  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6Zw$F3 <  
} u;^H=7R  
[= E=H*j  
} ; vFJ4`Gjw(  
HI D6h!  
 8q9 ^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w/o8R3 F  
好啦,现在才真正完美了。 9m>L\&\_e  
现在在picker里面就可以这么添加了: Th%w-19,8  
lmoYQFkYP  
template < typename Right > |AvsT{2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~!TrC <ft  
  { ._x"b5C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); : c iwh  
} -M]/Xv]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 iWW!'u$+I`  
u SZfim@Z7  
i`CNgScF>  
?UflK  
E.:eO??g  
十. bind w].DLoz  
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。 cqh1,h$sG  
先来分析一下一段例子 =u9e5n  
U/q"F<?.c  
$?kTS1I(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P!9-!+F"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u{W I 4n?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aF"PB h=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 CWp>8@v  
我们来写个简单的。 mrE> o !  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uKIR$n"  
对于函数对象类的版本: iN u k5  
<4?(|Vh[m]  
template < typename Func > ;erxB6*  
struct functor_trait yP@#1KLa+  
  { YL;*%XmAG  
typedef typename Func::result_type result_type; =}0>S3a.7  
} ; \@Z D.d#  
对于无参数函数的版本: q,Nqv[va  
GZ:1bV37%  
template < typename Ret > Vz,"vBds  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pDr/8HEh  
  { kbz+6LcV  
typedef Ret result_type; [F *hjGLc}  
} ; yq[CA`zVN  
对于单参数函数的版本: 5iItgVTW  
,`ehR6b  
template < typename Ret, typename V1 > QA!'p1{#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M|z4Dy  
  { .0y .0=l  
typedef Ret result_type; Y5IQhV.  
} ; Y-DHW/Z~  
对于双参数函数的版本: $*0XWrE  
rJd-e96  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F+Hmp\rM#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [ dVRVm0N  
  { m<4tH5 };d  
typedef Ret result_type; U3>ES"N  
} ; .a]av   
等等。。。 H8qAj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3AuLRI  
L{6Vi&I84[  
template < typename Func > R /c-sV  
struct func_return Wzh#dO?7  
  { NydoX9  
template < typename T > #k)J);&ZA  
  struct result_1 8g_GXtn(z  
  { /Q9iO&Vu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @2A&eLw LH  
} ; Z oKXao  
lS`VJA6l.  
template < typename T1, typename T2 > x5W@zqj  
  struct result_2 RjR  
  { r<kqs,-~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~rz%TDX0\  
} ; \9.@T g8`  
} ; v.H@Ey2  
hKK"D:?PRs  
o:/yme G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fJG!TQJ[Y  
%LdFS~  
template < typename Func, typename aPicker > yD&UH_ 1g  
class binder_1 AUkePp78  
  { ,?!4P+ob  
Func fn; G-T2b,J [  
aPicker pk; uchz<z1  
public : .sPa${  
Ba|76OBRJ  
template < typename T > $k3l[@;hE  
  struct result_1 71yf+xL  
  { `>}e 5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z o5.Yse  
} ; v/7iu*u  
F, p~O{ Q  
template < typename T1, typename T2 > dr7ry"5Zq  
  struct result_2 :j#Fq d[DF  
  { )VR/a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W\yaovAt  
} ; =_dqoAF  
%MUwd@,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <~!R|5sK  
+D+Rf,D  
template < typename T > -jsk-,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {f)"F;]V  
  { j%s:d(H`  
  return fn(pk(t)); 3LD`Ep   
} 6oLq2Z8uP  
template < typename T1, typename T2 > y{\K:    
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ib)AC,LT  
  { Bso3Z ^X.  
  return fn(pk(t1, t2)); 8(A+"H(  
} gkDlh{  
} ; _"%-=^_  
`~3y[j]kO  
rw ou[QU  
一目了然不是么? sv?Lk4_  
最后实现bind js\|xfDxP  
/F6=iHK(l  
h/n&& J  
template < typename Func, typename aPicker > >) PcK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;O7<lF\7o  
  { 9i+SU|;j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2f$6}m'Ad  
} H-.8{8  
OmX(3>:9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eyGY8fF8$  
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。 5}t}Wc8  
(>\w8]  
十一. phoenix ww"HV;i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -F|C6m!  
6>Szxkz  
for_each(v.begin(), v.end(), >A;9Ee"&  
( I=I'O?w  
do_ !* C9NX  
[ <);Nc1  
  cout << _1 <<   " , " $R[ggH&  
] AR-&c 3o  
.while_( -- _1), Xy(o0/7F9  
cout << var( " \n " ) u`vOKajpH$  
) wfxg@<WR  
); Z>H y+Q4  
dLMKfh/4Q  
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: 2,X~a;+  
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 eD481r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L(2KC>GvA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %kJ_o*"  
JW4~Qwx  
MdOQEWJ$|  
template < typename Cond, typename Actor > 5L}qL?S`x|  
class do_while zLxO\R!d  
  { "NamP\hj  
Cond cd; hkq[xgX  
Actor act; ZsPT!l,  
public : =i/7&gC  
template < typename T > uxd5XS  
  struct result_1 5xawa:K  
  { (ft8,^=4  
  typedef int result_type; czV][\5  
} ; T.sib&R  
*3A[C-1~.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?p8(Uc#73  
67/&.d!  
template < typename T > OA_Bz"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5:ZM-kZT  
  { ']hB_ 4v  
  do !RLg[_'  
    { ]!J 6S.@#+  
  act(t); =whZ?,u1   
  } 0uzm@'^  
  while (cd(t)); Ec| Gom?  
  return   0 ; d% ?+q0j  
} '1A S66k  
} ; g(t"+ P  
&| %<=\  
p5% %k-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jo3(\Bq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Gpi_p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,Xr`tQ<@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bI`JG:^b  
下面就是产生这个functor的类: RR's W@  
#c":y5:  
v+}${h9  
template < typename Actor > :LlZ#V2  
class do_while_actor Bl^ BtE?-b  
  { >; tE.CJH  
Actor act; yPY{ZADkQ  
public : g*`xEb= '  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sT "q]  
Sk)lT^by  
template < typename Cond > J Vxja<43  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tCm]1ZgRW  
} ; 8vtembna4  
<1B+@  
z"mpw mv5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OhMJt&s9P=  
最后,是那个do_ s~bi#U;dF  
[S8*b^t4  
MT:VQ>f C  
class do_while_invoker 0igB pHS  
  { =9W\;xE S  
public : La3rX  
template < typename Actor > k{=dV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4=EA3`l  
  { 13w(Tf  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4T; <`{]  
} $d!Vxm  
} do_; M] +.xo+A  
bM5o-U#^ C  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (xoYYO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uubIL +  
最后来说说怎么处理break和continue 17,mqXX>  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 +GL$[ 5G  
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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