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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |#^u%#'[2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]QJLES  
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, L}P<iB   
2shr&M fp[  
[a53H$`\5  
ZtlF]k:MV  
  class filler 67+ K ?!,  
  { P+:FiVj@~  
public : &1ASWllD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q6Vy}  
} ; T#DJQ"$  
&Y\Vh}  
k`62&"T  
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: {oy(08 `6  
yyPkjUy[  
q@~N?$>  
-A(] ",*J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :iD( [V  
y)t< r  
*^bqpW2$q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _*0!6?c  
w{#K.dx  
F2:+i#lE  
;El"dqH   
二. 战前分析 M}!7/8HUC  
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。 ;26a8g(  
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 O(!J^J3_z  
_ M8Q%  
!`hiXDk*2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dB ?+-aE  
  /* --------------------------------------------- */ >M<rr!|  
vector < int *> vp( 10 ); Wo&MHMP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J_ ?;On5  
/* --------------------------------------------- */ 12gcma}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PPU,o8E+  
/* --------------------------------------------- */ ^Jcs0c @\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 68V66:0  
  /* --------------------------------------------- */ wA|m/SZx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *>n<7T0  
/* --------------------------------------------- */ ~P 1(%FZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K||9m+  
;JDn1(6  
^*#5iT8/  
[?r`8K2!,  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?;i O  
1._1, _2是什么? z\*ii<- @  
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。  0$b)@  
2._1 = 1是在做什么? {-2I^Ym 5i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5rRYv~+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Tm-Nz7U^^  
UpL?6)  
C|5eV=f)P  
三. 动工 R!0O[i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MLtfi{;LH  
jY-{hW+r  
s+YQ :>F  
u3(zixb  
template < typename T > Q@6OIE  
class assignment P6&@fwJ<  
  { zGHP{a1O7  
T value; j!B+Q  
public : ;g?oU "YM  
assignment( const T & v) : value(v) {} JOS,>;;F4  
template < typename T2 > {1li3K&0s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ><}FyK4C  
} ; &?f{.  
cW4:eh  
'e_^s+l)a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {"S"V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tPIT+1.]z  
xgn@1.}G  
OE]z C  
NVU@m+m~  
  class holder 7pH(_-TF  
  { f9W@!]LHJ  
public : ?M. n 9|}y  
template < typename T > ;:,hdFap  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k(+ EY%  
  { Vcz ExP  
  return assignment < T > (t); w{f!t8C*s  
} <k-&Lh:o3  
} ; =o^oMn  
8ME_O~,N  
-^]8w QU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: xQ\/6|  
kE;h[No&K  
  static holder _1; D+lzISp~e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +ObP[F  
>&6pBtC_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [tGAo/  
而不用手动写一个函数对象。 N3 .!E|  
c"Kl@ [1\~  
/{vv n  
Q*&>Ui[&  
四. 问题分析 e` Z;}& ,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .I$ Q3%s  
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。 ^\Tde*48  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P +ONQN|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j|gQe .,1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _U(b  
-CtLL _I  
五. 问题1:一致性 ,l^; ZE  
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?| _TfG-Ae  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |=L~>G  
&b8Dy=#  
struct holder 2a8ZU{wjn  
  { vh5`R/<3  
  // 4+e9:r]  
  template < typename T > ~XQj0'  
T &   operator ()( const T & r) const fgIzT!fyz  
  { ^BIB'/Kh)  
  return (T & )r; [y-0w.V=oE  
} Nd'+s>d0  
} ; XdE#l/#  
)#n0~7 &  
这样的话assignment也必须相应改动: |TL&#U  
O32p8AxEz  
template < typename Left, typename Right > 'Vq <;.A  
class assignment @{ *z1{  
  { o7 ^t- L  
Left l; OD7tM0Wn  
Right r; d 4w+5H" u  
public : CB_ww=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ts%XjCN[  
template < typename T2 > 7s@%LS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <wWZ]P 2]  
} ; d.Wq@(ZoA  
aNLRUdc.  
同时,holder的operator=也需要改动: z(b0U6)qQ  
0NrUB  
template < typename T > C1&~Y.6m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @yiAi:v@  
  { H~IR:WOw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `>KB8SY:qK  
} Y '7f"W  
JAJo^}}{b  
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。 "#1KO1@G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qn) VKx=  
|s[kY  
return l(rhs) = r; (3a]#`Q  
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。 OXcQMVa 6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k+#6  
;D.a |(Q  
template < typename Tp > x}v]JEIf[Q  
class constant_t  gP%S{<.?  
  { lZ]x #v  
  const Tp t; tQ0iie1Ys  
public : ?.Mw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dd1CuOd6(1  
template < typename T > KG9h rT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y~z3fd  
  { Ua0fs|t1v  
  return t; /$ Gp<.z  
} zURxXo/\V  
} ; cV^r_E\m  
"Kky|(EQ$$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N fe  
下面就可以修改holder的operator=了 WqQAt{W/<  
&j=Fx F9o  
template < typename T > Kg lL@V7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YZ>L\  
  { jZwv !-:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ffyDi1Q  
} OBrbWXp@  
XG_h\NIL  
同时也要修改assignment的operator() %]NaHf  
pT3p!/pl3  
template < typename T2 > tuH8!.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .axJ'*~W  
现在代码看起来就很一致了。 1eQfc{[g  
rXl ~D!  
六. 问题2:链式操作 F<FNZQ@<U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -Pds7}F8  
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。 H'2&3v  
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。 +9mE1$C  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 jw63sn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @c 3GJ'"X  
{2jetX`@h  
template < typename T > <X@XbM  
struct result_1 EJC{!06L'/  
  { )}ygzKEa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jv_KZDOdk  
} ; 'Mp8!9=&  
E|R^tETb  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8{DZew /  
f};lH[B3y  
template < typename T > > mI1wV[  
struct   ref P`z#tDT^"  
  { v9?hcJ=  
typedef T & reference; `N<6)MX3>g  
} ; J-iFA KN  
template < typename T > Y:o\qr!Y  
struct   ref < T &> %DyukUJ  
  { Gg'sgn   
typedef T & reference; JH3$G,:zM  
} ; 4)- ?1?)  
Vyy;mEBg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !~sgFR8W  
&lbZTY}  
template < typename T > ^eF%4DUC;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const War<a#0  
  { RWyDX_z#<  
  return l(t) = r(t); Vo1,{"k  
} s?-@8.@  
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。 )w.+( v(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f3r\X  
M1nH!A~o  
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 {tS^Q*F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U&F1}P$fb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9)c{L<o}T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7Iz%Jty  
最后的布局是: d7, ZpHt  
                Add hM_0/o-  
              /   \ [D;wB|+,  
            Divide   5 6yn34'yw  
            /   \ j?c"BF.  
          _1     3 kSL7WQe?j  
似乎一切都解决了?不。 %E<.\\^%  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U%.%:'eV=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 g+( Cs  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [p&n]T  
] o!r K<  
template < typename Right > Rs$fNW@P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8|]r>L$Wk  
Right & rt) const o7 :~C]  
  { RN, 5>.w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5Z8Zb.  
} +qPpPjG;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,\){-H/n  
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。 J#1-Le8@  
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。 U-~6<\Mf  
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。 $ ,:3I*}be  
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。  w^Mj[v#  
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? 2SjH7 '  
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: p :v'"A}  
4n9".UHh  
template < class Action > OBnf5*eJ  
class picker : public Action !xE /  
  { i}tBB~]  
public : TTYM!+T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tfKf*Um  
  // all the operator overloaded LqYP0%7  
} ; yr;~M{{4  
Q>ZxJ!B<k  
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。 VtTTvP3  
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: |2Krxi3*  
Oc,E\~  
template < typename Right > 0 _n Pq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (7X|W<xT  
  { RJpRsr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k?bIu  
} y 4 wV]1  
L'Yg$9Vz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |]M|I X8 o  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 mp'Z.4  
Yg<L pjq5X  
template < typename T >   struct picker_maker K'6NW:zp~  
  { OfE>8*RI4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]2_b_ok  
} ; _ww>u""B~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Za110oF  
  { ~M c'~:{O  
typedef picker < T > result; >P<8E2}*  
} ; S^8C\ E  
 =8o$  
下面总的结构就有了: ]\JLlQ}#H  
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。 Sux/='  
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。 gR\z#Sg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aAbK{=/y_!  
至此链式操作完美实现。 _\2Ae\&c  
}OsAO  
h&| S*  
七. 问题3 ShIJ6LZ  
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。 `MLOf  
]Pp}=hcD  
template < typename T1, typename T2 > f,}(= u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /!i`K{  
  { w=QlQ\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &E?TR A# E  
} Vr ^UEu.w?  
3>'TYXs-  
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?:e4:Q  
ZLGglT'EW>  
template < typename T1, typename T2 > R/WbcQ)  
struct result_2 IDY2X+C#U  
  { !,cL c}a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6"L,#aKm^  
} ; "*bP @W  
o#Viz:  
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? u]z87#4  
这个差事就留给了holder自己。 zk;'`@7  
    5Ic'6AIz  
sU$<v( `"  
template < int Order > #iiXJnG  
class holder; ufi:aE=}  
template <> L%`MoTpK q  
class holder < 1 > n~Yr`5+Z  
  { rj ] ~g  
public : <r1/& RW,  
template < typename T > c;B:o  
  struct result_1 v,L@nlD]  
  { T!jMh-8  
  typedef T & result; W; zzc1v  
} ; ?u4t;  
template < typename T1, typename T2 > 9*2Q'z}_  
  struct result_2 ] :SbvsPm  
  { ]:r(U5 #  
  typedef T1 & result; hDf!l$e.  
} ; *}'3|e4w}  
template < typename T > Qx_]oz]NY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }Pm; xHnf&  
  { so>jz@!EE  
  return (T & )r; B fu/w   
} eyzXHS*s;L  
template < typename T1, typename T2 > i)!+`w*Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =x@v{cP  
  { m7|S'{+!  
  return (T1 & )r1; +Ym#!"  
} [$D%]]/,  
} ; IcA]B?+  
]Om;bmwt  
template <> DP.Y <V)B  
class holder < 2 > ^ AJ_  
  { ILIv43QKM(  
public : A D%9;KQ8  
template < typename T > v hGX&   
  struct result_1 UZ;FrQ(l{  
  { z^o7&\:  
  typedef T & result; tPb<*{eG  
} ; %w;wQ_  
template < typename T1, typename T2 > j%)@f0Ng  
  struct result_2 yTR5*{?j  
  { o&)v{q  
  typedef T2 & result; '[vC C'  
} ; ~[Z(6yX  
template < typename T > jSQM3+`b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GQ0(lS  
  { =bOMtQ]  
  return (T & )r; v@,`(\Ca'  
} 8K9RA<  
template < typename T1, typename T2 > J6mUU3F9f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HBm(l@#.  
  { jG%J.u^k  
  return (T2 & )r2; ;qs^+  
} >-j( [%  
} ; @GWlo\rM6^  
TPA*z9n+B  
5Y>fVq{U?;  
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> >。 b(~#CHg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u/apnAW@M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Zm vtUma  
XZ"oOE0=  
return l(i, j) = r(i, j);  N8)]d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lXRB"z  
r-_-/O"l  
  return ( int & )i; eB9F35[  
  return ( int & )j; $+ORq3  
最后执行i = j; uMjL>YLq{?  
可见,参数被正确的选择了。 qu0 q LM  
^ f[^.k$3d  
y/>Nx7C0=2  
;;N#'.xD  
jfYM*%  
八. 中期总结 F$S/zh$)0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: bsc#Oq]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [W99}bi$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g,B@*2Uj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d*$x|B|V  
@QDUz>_y  
j:$Z-s  
69 J4p=c,  
I:WPP'L4o  
=N2@H5+7  
九. 简化 qE.3:bQ!`  
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。 cR/e Zfl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Gh}* <X;N  
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: ]} pAZd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :BF WX  
  +-*/&|^等 ]YY4{E(9d  
2. 返回引用。 r-Oz k$  
  =,各种复合赋值等 A:\_ \B%<  
3. 返回固定类型。 e 8^%}\F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C't%e  
4. 原样返回。 6n/KL  
  operator, ;x&3tN/I  
5. 返回解引用的类型。 jX,A.  
  operator*(单目) *fSX3Dk  
6. 返回地址。 ` (]mUW  
  operator&(单目) ceLr;}?Ws  
7. 下表访问返回类型。 PiLLUyQx  
  operator[] (L!u[e0[#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;L,yJ~  
  operator<<和operator>> lUiO|  
`FK qVd  
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。 eGUe#(I /  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'cY @Dqg1  
d>/4z#R}-  
template < typename Left > _I%mY!x\`  
struct value_return 5a/3nsup5  
  { f5R%F ~  
template < typename T > &<) _7?  
  struct result_1 wKJK!P  
  { KF7d`bRe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PAiVUGp5[  
} ;  LNvkC4  
R(2MI}T  
template < typename T1, typename T2 > V3_qqz}`r  
  struct result_2 oTA'=<W?D  
  { lEpPi@2PK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 17 VNw/Y  
} ; 0.#% KfQ  
} ; G~NhBA9  
Xg;q\GS/<i  
&WdP=E"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >P6U0  
{9hhfI#3_  
下面我们来剥离functor中的operator() VKi3z%kwK  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  XV !UeBq  
HPK}Z|Vl  
return l(t) op r(t) |\]pTA$2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /sl#M  
return op l(t) TSsx^h8/  
return op l(t1, t2) "?YpF2pD  
return l(t) op 6,]2;'  
return l(t1, t2) op ?#__#  
return l(t)[r(t)] #|lVQ@=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w$Mb+b$  
$'lJ_ jL  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: K$M,d - `b  
单目: return f(l(t), r(t)); & aF'IJC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dTVM !=  
双目: return f(l(t)); Fh)YNW@  
return f(l(t1, t2)); ,7e 2M@=  
下面就是f的实现,以operator/为例 'eoI~*}3WQ  
Y C}$O2  
struct meta_divide RHq r-%  
  { s3M#ua#mX  
template < typename T1, typename T2 > sk. rJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [oH,FSuO!2  
  { H/ub=,Ej*  
  return t1 / t2; (7v`5|'0  
} ;"%luQA<w  
} ; 16I(S  
B^1Io9  
这个工作可以让宏来做: GF Rd:e  
||?wRMV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,qlFk|A|  
template < typename T1, typename T2 > \ tWdP5vfp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QpifO  
以后可以直接用 fVBRP[,   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I3?:KVa  
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 l1RFn,Tzr  
(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。。。) {K2F(kz?T  
,@2d4eg 4  
Vs[!WJ 7  
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 POQ1K O  
LZu_-I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5TdI  
class unary_op : public Rettype W&^2Fb  
  { M~!LjJg;  
    Left l; B?_ujH80m  
public : ;Y16I#?;Kh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t,;b*ZR  
jdVdz,Y  
template < typename T > j! cB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s[@@INU  
      { *-9b!>5eD  
      return FuncType::execute(l(t)); n1c Q#u  
    } \'N|1!EO|t  
Bb/aeLv  
    template < typename T1, typename T2 > jNseD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YJwz*@l  
      { 8%9OB5?F6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %K]nX#.B&  
    } Xq%!(YD|  
} ; KBGJB`D*  
uO-R:MC  
|m7`:~ow  
同样还可以申明一个binary_op :hxZ2O?5_  
@)8C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h-h}NCP  
class binary_op : public Rettype K#{E87G(  
  { ]H<C Rw  
    Left l; 1')/BM2  
Right r; Yui:=GgUrr  
public : _'oy C(:}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yc5n   
-.WVuc`  
template < typename T > `+/[0B=.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u]c nbm  
      { cWM|COXL+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ss 3fq}  
    } wh:`4Yw  
jW",'1h<n  
    template < typename T1, typename T2 > L=}UApK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +=@Z5eu  
      { `ionMTZY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P-`^I`r  
    } osX23T~-  
} ; YKvFZH)  
F]?$Q'U  
w } 2|Do$5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 T}]Ao  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (A &@ <  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0KT{K(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c\4n7m,y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o-Idr{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |/lIasI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HNuwq\w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) J0p,P.G  
下面是修改过的unary_op +;[`fSi  
Pjb9FCA'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Azz]TO  
class unary_op L}a3!33)C  
  { IL:"]`f*  
Left l; ,em6wIq,  
  pr0V)C6  
public : t1Khf  
X7c*T /  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yhw* `"X  
khv!\^&DD  
template < typename T > X-{:.9  
  struct result_1 BK d(  
  { \ bT]?.si  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n"K7@[d  
} ; Z ''P5B;  
YJ16vb9  
template < typename T1, typename T2 > 5!ReW39c ;  
  struct result_2 /?XfVhA:A  
  { =OZ_\vO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C${TC+z  
} ; }Rux<=cd|  
t2Y~MyT/  
template < typename T1, typename T2 > |b3/63Ri-0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ycAQPz}=I  
  { 'qd")  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l*:p==  
} S8)awTA9  
 B-gr2-  
template < typename T > 3MzY]J y(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M7> \Qk  
  { [sk"2  
  return OpClass::execute(lt(t)); _gGy(`  
} ? sewU9*  
L2h+[f  
} ; 6~/H#8Kdn  
P*T)/A%4  
#EM'=Q%TO  
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 #129 i2  
好啦,现在才真正完美了。 v/haUPWF\  
现在在picker里面就可以这么添加了: |B`tRq  
?GC0dN  
template < typename Right > j5)qF1W,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7=AKQ7BB>b  
  { vZDQ@\HrC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ` cv:p|s  
} 5UM[Iz  
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。 5,((JxX$  
H= y-Y_R  
68!fcK  
vxt^rBA  
,RHHNTB("  
十. bind -oo=IUk  
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。 o_N02l4J)  
先来分析一下一段例子 Ji[w; [qL  
O9yQ9sl  
*Sf^()5C,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V V4_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >lW*%{|b$^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C/Z"W@7#;  
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。 TatyD**(  
我们来写个简单的。 }00e@a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a wK'XFk  
对于函数对象类的版本: G9[-|[j^N  
Jr9}'l8  
template < typename Func > )AoFd>  
struct functor_trait j&pgq2Kl  
  { Vwqfn4sx?i  
typedef typename Func::result_type result_type; wm8x1+P  
} ; "J1ar.li  
对于无参数函数的版本: 8dhY"&  
.-AB o]hf  
template < typename Ret > WI,=?~-   
struct functor_trait < Ret ( * )() > 80EY7#r@w  
  { l!=WqIZ  
typedef Ret result_type; $g};u[y  
} ; #50)DwD  
对于单参数函数的版本: 8( D}y\  
yBj)#m5!  
template < typename Ret, typename V1 > Td >k \<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j5O*H_D  
  { ~-GDheA  
typedef Ret result_type; 3$cF)5Vf  
} ; -DnK )u\@  
对于双参数函数的版本: hrD6r=JT<~  
OQQ9R?Ll{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k#(cZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dL` +^E>  
  { ,f+5x]F?m  
typedef Ret result_type; 1#<E]<='t  
} ; }(K6 YL  
等等。。。 hI8C XG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g4 X,*H  
#U}U>4'  
template < typename Func > ,no:6&#  
struct func_return WL Lv a<{  
  { $hQg+nY.  
template < typename T > n4 @a`lN5g  
  struct result_1 DV\ei")  
  { g8"7wf`0k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h12wk2@P/]  
} ; U08?*{  
i 8Xz  
template < typename T1, typename T2 > ~a%hRJg  
  struct result_2 RKkI/Z0  
  { yp^*TD/J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `W n5 .V  
} ; BfT,  
} ; 8 8$ Y-g5*  
d 6EY'*0  
Dj+Osh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &>l8SlC?  
ef;L|b%pp  
template < typename Func, typename aPicker > jPNfLwVkl:  
class binder_1 N08n/u&cr,  
  { P{!:pxu[  
Func fn; fNPj8\#V,  
aPicker pk; EiN)TB^]  
public : F^z8+W  
i t@}dZ  
template < typename T > dt+  4$  
  struct result_1 &R*5;/ !  
  { b,R'T+4[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5]l7Z35  
} ; #cG479X"  
[B3aRi0AQ  
template < typename T1, typename T2 > BpG'e-2  
  struct result_2 FT>~ES]cQd  
  { TrU@mYnE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; je4&'vyU  
} ; D!a5#+\C  
q{/Jw"e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5Y=\~,%\oH  
Gc!8v}[7J  
template < typename T > dMmka  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kO_XyC4(  
  { N"RYM~c7  
  return fn(pk(t)); 5MY}(w  
} ;nKHm  
template < typename T1, typename T2 > B8AzN9v&"N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n E}<e:  
  { Y;F R"~^  
  return fn(pk(t1, t2)); FP'lEp  
} 1`]IU_)1B  
} ; <-:@} |br  
 7EP|X.  
rHgdvDc  
一目了然不是么? `]P5,  
最后实现bind +`zi>=  
L1kM~M  
#2R%H.*t  
template < typename Func, typename aPicker > w<e;rKr   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =l4\4td9p  
  { iEVA[xy=D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |8c:+8  
} prEu9$:t  
rk,1am:cg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g~c|~u(W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Tj21YK.mk  
~]W[ {3 ;  
十一. phoenix O| J`~Lk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %y\eBfW,/  
RC{Z)M{~  
for_each(v.begin(), v.end(), aXbNDj ][  
( B UQn+;be  
do_ D5!K<G?-K  
[ 04guud }  
  cout << _1 <<   " , " EKeh>3;?  
] `X<`j6zaG  
.while_( -- _1), [s{r$!Gl  
cout << var( " \n " ) r7"Au"  
) dH2]ZE0V  
); gO:Z6}3vM  
'uf2 nUo  
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: ^jha:d  
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 9c^skNbS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,3]?%t0xe  
那么我们就照着这个思路来实现吧: noh|/sPMD  
.D,?u"fk|  
hK39_A-  
template < typename Cond, typename Actor > ;eW'}&|LV  
class do_while  =Etwa  
  { |5~wwL@LW7  
Cond cd; f']sU/c=  
Actor act; <L/M`(:=k  
public : XK%W^a*x  
template < typename T > }or2 $\>m  
  struct result_1 e-iYJ?  
  { K)Zkj"y  
  typedef int result_type; Z?(4%U5z  
} ; 6I&j cHH  
aXIB) $1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o'^;tLs15  
WHgV_o 8  
template < typename T > n4WSV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YO(:32S  
  { p584)"[*t  
  do I[=Wmxa?r  
    { nGx ~) T  
  act(t); 9eGCBVW:*  
  } ?UZ$bz  
  while (cd(t)); s`#ntset0  
  return   0 ; 4\1wyN /}M  
} b ~/Wnp5  
} ; DhWWN>I  
D(qHf9  
J&63Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }2Cd1RnS  
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。 CO:*x,6au  
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。 L{2b0Zh'  
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。 ,TF<y#wed  
下面就是产生这个functor的类: #u8*CA9  
0):uF_t<  
dv^e 9b|  
template < typename Actor > :/@k5#DY  
class do_while_actor v~V;+S=gz  
  { X:G& 5  
Actor act; QJ a4R  
public : hGed/Yr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dd \bI_  
[xtK"E#  
template < typename Cond > |"CJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ii~; d3.  
} ; 0{0;1.ZP  
PyC;f8n'(  
;48P vw>g}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TRgY:R_  
最后,是那个do_ M8^.19q;  
b&=]S(  
e86Aqehle  
class do_while_invoker 'bB>$E  
  { Mx/h?}u;  
public : J16=!q()  
template < typename Actor > 1Q&cVxA"\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tLS<0  
  { E\R raPkQT  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z!wD~C"D73  
} a9#W9eP  
} do_; w::r?.9  
;JOD!|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "H5&3sF2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a3O nW\N  
最后来说说怎么处理break和continue fDU+3b  
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。 cP*c(k~N  
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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