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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ow I?(ruL'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e_TM#J(3  
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, /%7eo?@,  
m[pz u2R  
WJ*DWyd''  
`uj`ixcR  
  class filler =bzTfki  
  { \Mi< ROp5  
public : N?XN$hwdZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} , ]MX&]  
} ; mR^D55k  
k#.co~kS  
@&+ 1b=  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4$^=1ax  
K02./ut-  
2gGJ:,RC$  
{e^llfj$#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Tla*V#:Ve  
vB p5&*  
?>_.~b ~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -|lnJg4  
zM!*r~*k$  
Fmu R(f=  
<O WPG,  
二. 战前分析 R Mm`<:H_  
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。 ~$$V=$&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ziOmmL(r  
p,+~dn;=  
l>ttxYBa<d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qi%A/~  
  /* --------------------------------------------- */ z 4-wvn<*  
vector < int *> vp( 10 ); t^'1Ebg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Uu(W62  
/* --------------------------------------------- */ y^ :x2P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [{ pc1U-  
/* --------------------------------------------- */ BK{8\/dg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ihnM`TpMJ  
  /* --------------------------------------------- */ (_T&2%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u-Vnmig9  
/* --------------------------------------------- */ r?Vob}'Pt]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s|%</fMt9  
SnqLF /d  
Cur) |  
01Aa.i^d(  
看了之后,我们可以思考一些问题: S4_Y^   
1._1, _2是什么? o8,K1ic5#  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k"Is.[I?^  
2._1 = 1是在做什么? i<bs{Cu_S  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 h^s}8y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _,}Ye,(^=  
_i 8oWy1  
\rJk[Kec  
三. 动工 ZjcJYtD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S("bN{7nE  
& mWq'h  
YS]RG/'  
Oe273Y^e  
template < typename T > ,wV2ZEW}e  
class assignment %vksN$^  
  { j% nd  
T value; ~i \69q%  
public : ^K"`k43{  
assignment( const T & v) : value(v) {} VltWY'\Wu;  
template < typename T2 > [B4?Z-K%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d_`Ze.^   
} ; 0jXIx2y  
Q6BW ax|  
-K0tK~%q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?`vb\K<5H;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wFvilF V  
+k>v^sz  
 84{<]y  
\!PC:+u J  
  class holder +bXZE  
  { p)oW'#@a  
public : OjCT%6hy;  
template < typename T > _Sg29qFK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Fh "S[e  
  { ReRRFkO"2  
  return assignment < T > (t); }PXWRv.gW  
} f|`{P P`\  
} ; YGHWO#!Gp  
2PC4EjkC  
7+ysE  
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: B8PF}Mf  
#Kl;iY:n  
  static holder _1; 8P*n|]B.'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n0m9|T&  
cO8;2u,Gvi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _CZ*z  
而不用手动写一个函数对象。 t5_`q(:  
;(afz?T  
]oY~8HW  
k\[2o  
四. 问题分析 56 )B/0=  
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。 iZ:-V8{  
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。 QIw.`$H+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aql*@8 )m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1a' JNe$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &Ls0!dWC  
RI`A<*>w  
五. 问题1:一致性 ^R\blJQ<^  
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?| WULj@ds\~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $^l=#tV  
&a0%7ea`.S  
struct holder F ^\v`l,  
  { Bj2rA.M  
  // brFOQU?  
  template < typename T > 6!'yU=Z`  
T &   operator ()( const T & r) const :eO]65N  
  { }}]Y mf  
  return (T & )r; F-X>| oK>z  
} & #|vGhA  
} ; rS jC/O&b  
qEpBzQ&gX6  
这样的话assignment也必须相应改动: g&[g?L  
#Y:/^Q$_qS  
template < typename Left, typename Right > q^Z\V?  
class assignment xXbW6aI"  
  { ir m8z|N-  
Left l; 6->b(B V $  
Right r; ,lUo@+  
public : zbnQCLs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'FVT"M~  
template < typename T2 > r=k}EP&<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  WsoB!m  
} ; &#;,P :.'  
#4hP_Vhc  
同时,holder的operator=也需要改动: 4[#.N 3Y4*  
,^[s4 =3X?  
template < typename T > Qw ^tzP8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SX4p(t  
  { k.0C*3'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ( u _ sz  
} nYe}d!  
FlZ]R  
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。 Ns $PS\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LY>JE6zTt  
/t/q$X  
return l(rhs) = r; &><`?  
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。 fx|9*|E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^?A+`1-  
94R+S-|P  
template < typename Tp > ~)Z`Q  
class constant_t g %Am[fb  
  { M}vPWWcl  
  const Tp t; 4 A<c@g2  
public : Cu Gk?i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zknD(%a  
template < typename T > cnsGP*w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =_86{wlk  
  { &zT~3 >2  
  return t; Jq!($PdA  
} `Ctj]t  
} ; HlO+^(eX  
Ju\"l8[f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NX; &V7  
下面就可以修改holder的operator=了 ) ad-s  
w7C=R8^  
template < typename T > o#Y1Uamkf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Fzu{,b  
  { ,&9|Ac?$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5(W9Jj]  
} 3k/Mig T  
}8SHw|-  
同时也要修改assignment的operator() o]Ki+ U  
V OX>Sl  
template < typename T2 > IF}r%%'Y$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >"[u.1J_'I  
现在代码看起来就很一致了。 YU`{  
YszhoHYh  
六. 问题2:链式操作 26**tB<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &td#m"wI  
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。 EAfSbK3z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 u|ZO"t  
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。 n*1UNQp@]O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oMPQkj;  
+R_U  
template < typename T > X}yYBf/R`  
struct result_1 \,N dg*qC  
  { ra&C|"~E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %F~ dmA#:  
} ; GyCpGP|AZ  
kr?| >6?  
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: A3n"zxU  
-'(:Sq,4o  
template < typename T > p5KNqqZZ  
struct   ref U]acm\^Z  
  { Z Kvh]  
typedef T & reference; #cs!`Ngb+  
} ; HL?pnT09  
template < typename T > YV msWuF  
struct   ref < T &> u v5@Alm  
  { E;sltl  
typedef T & reference; fCfY.vd5  
} ; 3XRG"  
D6t]E)FH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RBXoU'.  
!=we7vK}  
template < typename T > b$`O|S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .phQ7":`  
  { ^wlep1D  
  return l(t) = r(t); <'-me09C*  
} FuKNH~MevQ  
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。 a|NU)mgEI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iCS/~[  
#5D+XBT  
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 DkIF vsLK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9E^p i LA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ba6xkEd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UU/|s>F  
最后的布局是: 2?j1~]DvZ  
                Add ,3j7Y5v  
              /   \ BP6Shc|C  
            Divide   5 wOOPWwk  
            /   \ |>4{4  
          _1     3 \K6J{;#L  
似乎一切都解决了?不。 p!ErH]lH  
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。 9:> K!@  
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。 W}RR_Gu  
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: *QG;KJ%  
@jHio\/_  
template < typename Right > (R-Q9F+;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~'3% Qr  
Right & rt) const je-s%kNlJ  
  { Q 1Ao65  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l&B'.6XKs  
} ~}w 8UO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H~Cfni;  
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。 ^= G+]$8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9x!y.gx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _SqrQ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 9[D7N  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? YC'~8\x3z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @Hh"Y1B  
B}X#oA  
template < class Action > e=jO_[  
class picker : public Action 5MJ'/Fy(  
  { "puz-W'n  
public : AHGcWS\,X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R{vPn8X 6g  
  // all the operator overloaded 8H?AL RG  
} ; B5G$o{WM  
}^7V^W  
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。 /3]|B%W9  
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: 3)Y:c2  
Hw{Y.@)4R  
template < typename Right > 1tW:(~ =a;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Fev3CV$  
  { T#7^6Ks+1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [3Rj?z"S  
} 5b p"dIe  
Qs:r@"hE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s 'x mv{|  
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。 A]$+ `uS\  
k#xpY!'7  
template < typename T >   struct picker_maker ".f:R9-  
  { 5g5NTm`=<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Umg81!  
} ; WKsx|a]U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P hu| hx<  
  { n bk(F D6  
typedef picker < T > result; [[Z>(d$8  
} ; TzGm562o%  
U.OX*-Cd  
下面总的结构就有了: g/p }r.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 VWt'Kx"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 i:ZA{hA`c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ah {pidUx  
至此链式操作完美实现。 AW5g (  
JxJntsn  
mC92J@m/L!  
七. 问题3 PBtU4)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 E e>j7k.G.  
uW=NH;u  
template < typename T1, typename T2 > "~C#DZwt{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D5u"4\g< &  
  { #Ca's'j&f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (}1f]$V  
} VAGMI+ -  
4tJ4X' U  
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: 0!`7kZrN  
~e9INZe-j  
template < typename T1, typename T2 > !U:s.^{  
struct result_2 ecpUp39\  
  { y#;VGf6lj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~79Qg{+]N  
} ; Tj5@OcA$  
J5_Y\@  
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? N'P,QiR,z<  
这个差事就留给了holder自己。 .+}o'rU  
    [nIG_j>D-f  
389.&`Q%Ut  
template < int Order > a] =\h'S  
class holder; L]N2r MM  
template <> 92VX5?Cyg  
class holder < 1 > `e>F<{ M6@  
  { @n* D>g  
public : 6xh#;+e }  
template < typename T > _PUm Pom.  
  struct result_1 Gj`Y2X2r  
  { cE5Zxcn  
  typedef T & result; Mk/!,N<h#  
} ; h./vTNMc  
template < typename T1, typename T2 > )=nPM`Jn.  
  struct result_2 !r obau7  
  { )+4}Ix/q  
  typedef T1 & result; O)%kl  
} ; [.xk  
template < typename T > cjC6\.+l3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oV>AFs6  
  { zy6(S_j  
  return (T & )r; a<jE 25t  
} |#:dC #  
template < typename T1, typename T2 > ZHECcPhz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :*:fu n  
  { kah3Uhr~  
  return (T1 & )r1; %%cSvPcz  
}  Cmx2/N  
} ; Bye@5D  
}"B? 8T@_~  
template <> tW"ptU^9)  
class holder < 2 > VfqY_NmgC  
  { a {$k<@Ww  
public : 0k 0c   
template < typename T > " IkF/  
  struct result_1 76Vyhf&7  
  { L_1_y, 0N  
  typedef T & result; 1 lCikS^c  
} ; Jo aDX ,  
template < typename T1, typename T2 > WfT)CIKs  
  struct result_2 R|J>8AL}BY  
  { [S&O-b8A  
  typedef T2 & result; *r,&@UB  
} ; :8Ts'OGwI  
template < typename T > eO PCYyN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k.xv+^b9Q  
  { @*O{*2  
  return (T & )r; R5&$h$[/  
} ^Z4q1i)JO  
template < typename T1, typename T2 > l3?,gd.-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NU&^7[!yl  
  { n vpPmc  
  return (T2 & )r2; Jv^cOc  
} G q:4rG|  
} ; T ~~[a|bLa  
 ]RX tC*  
,C,e/>+My  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 '=,rb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kH8$nkeev  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5*wApu{2A  
t#pqXY/;D  
return l(i, j) = r(i, j); eIUuq&(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i=X*  
w^rb|mKo  
  return ( int & )i; |;U=YRi  
  return ( int & )j; 2u*h*/  
最后执行i = j; B?lBO V4v4  
可见,参数被正确的选择了。 g3~~"`2  
lc3S|4  
3pTS@  
kV:FJx0xP  
;Ma/b=Y  
八. 中期总结 8LQ59K_WX  
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: ?F87C[o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y = g>r]2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ih-3t*L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =SK+ \j$  
w{e3U7;  
jQxPOl$-  
,hTwNVWI9  
'6.>Wdd  
0qL V(L  
九. 简化 XAU_SPAjiw  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ua$k^m7m5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;Up'~BP(  
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: or%gTVZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >1a \ %G  
  +-*/&|^等 @W1WReK]f  
2. 返回引用。 tFvgvx\:  
  =,各种复合赋值等 }} ``~  
3. 返回固定类型。 I`"-$99|t1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fY%M=,t3c  
4. 原样返回。 Z.aLk4QO@  
  operator, Q k;Kn  
5. 返回解引用的类型。 *qO]v9 j  
  operator*(单目) i{|lsd(+  
6. 返回地址。 %uz|NRB=  
  operator&(单目) dI_r:xN  
7. 下表访问返回类型。 W7TXI~7  
  operator[] $h,&b<-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }c35FM,  
  operator<<和operator>> Z[})40[M  
UVT >7  
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。 4j. |Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ovQS ET18b  
LZUA+x(  
template < typename Left > d DIQ+/mmg  
struct value_return ! v-w6WG"  
  { K9C@dvFH  
template < typename T > H b A3*2  
  struct result_1 Z{a{HX[Jx  
  { ![a/kj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1Nl&4YLO  
} ; Q/QQ:t<XUi  
qab) 1ft  
template < typename T1, typename T2 > VBbUl|X\  
  struct result_2 ;w+:8<mM}a  
  { W>}Qer4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #aitESbT  
} ; WyBQ{H{So  
} ; `jb0 +{08  
^ o $W  
[j:}=:feQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZRXI?Jr%  
MfXt+c`r  
下面我们来剥离functor中的operator() ~A[YnJYA#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9feD!0A  
;OQ'B=uK  
return l(t) op r(t) aQ!9#d_D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C3 gZ6m  
return op l(t) B@cJ\  
return op l(t1, t2) i O%Zd[  
return l(t) op G *mO&:q  
return l(t1, t2) op _&; ZmNNhc  
return l(t)[r(t)] b?Cmc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2!{_/@I\Y  
'GV&]   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Xzx[C_G  
单目: return f(l(t), r(t)); DL'd&;6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T>\nWancQM  
双目: return f(l(t)); %PQldPL8  
return f(l(t1, t2)); u;+%Qh  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?G4iOiyt  
c&Gz> L  
struct meta_divide kF(Ce{;z  
  { K,x$c %  
template < typename T1, typename T2 > tr}KPdE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K[Y c<Q  
  { Y H<$ +U  
  return t1 / t2; X+`ddX  
} -@%t"8  
} ; U9<_6Bsd  
_-@ZOhw&  
这个工作可以让宏来做: (oLpnjJ(,  
9"WRIHt'c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y0scL7/  
template < typename T1, typename T2 > \ I$aXnd6)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /J1S@-  
以后可以直接用 9M1a*frxZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ((-aC`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <)_:NRjBF&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) X!U]`Qh  
6PiEa(  
-/M9 vS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9Tzc(yCY  
"NxOOLL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J*}VV9H  
class unary_op : public Rettype i'Y-V]->  
  { <8iYL`3  
    Left l; E=;BI">.  
public : Xy[}Gp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z -pyFK\  
jmRhAJV  
template < typename T > kj x>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @AvM  
      { .>k=A|3G  
      return FuncType::execute(l(t)); AU0$A403  
    } Q8 -3RgAw  
ZvUp#8x(3  
    template < typename T1, typename T2 > P-[fHCg~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (YAI,Xnw  
      { jZa25Z00  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OF-E6bc  
    } B1y<.1k  
} ;  C}Rs[  
?$<SCN =  
d-hbvLn  
同样还可以申明一个binary_op XXXl jh6  
j'k8^*M6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L5R `w&Up  
class binary_op : public Rettype f8^"E $"  
  { (})]H:W7  
    Left l; UE"7   
Right r; HvAE,0N  
public : 2y^U k,g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M,&tA1CH  
; Zh9^0  
template < typename T > buRhQ"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O-i4_YdVt  
      { vB Sm=M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d?JAUbqy  
    } +<gg  
l<$rqz3D  
    template < typename T1, typename T2 > D`V6&_. p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +z+ F-  
      { a4%`"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )y6QAp  
    } :}^Rs9 '  
} ; GNs#oM  
-y%QRO(  
\$'R+k-57;  
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 :eSc;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Pl_^nFm0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |B 9t-  
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。 y*w"J3|29  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :){)JZ}-95  
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。。。 5xhM0 (  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $6W3EOl  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  dFzYOG1  
下面是修改过的unary_op T&]Na  
TS1pR"6l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y^4q9?2G  
class unary_op 0%/,>IR>r  
  { |4=ihB9+  
Left l; gRHtgR)T3  
  z3clUtC+  
public :  64SW  
6Ux[,]G K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >xZ5 ac I  
|0lLl^zp  
template < typename T > kPWBDpzN  
  struct result_1 :RHm*vt  
  { p*Xix%#6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xj%,xm>}!u  
} ; 5Wo5 n7o  
YDW|-HIF  
template < typename T1, typename T2 > jg?bf/$s  
  struct result_2  %W(^6p!  
  { nkTYWw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^ s=*J=k  
} ; lHcA j{6  
<&`:&7  
template < typename T1, typename T2 > WX LK89ev\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xg?auje  
  { }*h47t}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V- /YNRV  
} kY=rz&?U  
}4Zkf<#7$  
template < typename T > MBlBMUJk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2R\+}  
  { 7"#f!.E  
  return OpClass::execute(lt(t)); lVP |W:~K  
} &m'?*O |  
D'<$ g  
} ; 0JK2%%  
+N7"EROc  
w~]T<^fW~  
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 @' d6iYk_  
好啦,现在才真正完美了。 "sD1T3!\)Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z0 aUHWms  
wE?CvL  
template < typename Right > 4oV {=~V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q<1L`_.>  
  { Gy9 $Wj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a#$N%=j  
} qIz}$%!A  
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。 *Z >  
9j0o&Xn  
EsTB(9c?  
S"Kq^DN  
f9a$$nb3`  
十. bind RtwUb(wn6  
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。 |U EC  
先来分析一下一段例子 a_MFQf&KV  
drI\iae{^  
h D.)M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *,0+RASvq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YtpRy% R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "T7>)fbu  
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。 zSKKr?{  
我们来写个简单的。 GB =bG%Tb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bJwc1AJgH  
对于函数对象类的版本: `0rRKlbj4  
(n,N8k;  
template < typename Func > $~G@   
struct functor_trait ; h85=l<8u  
  { tvGlp)?.  
typedef typename Func::result_type result_type; []gRfM]$&  
} ; 2QL?]Vo  
对于无参数函数的版本: \sITwPA[z  
dZDK7UL  
template < typename Ret > 85D? dgV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^&MK42,\  
  { SB/3jH  
typedef Ret result_type; n+rM"Gxz  
} ; 'BhwNuW\"  
对于单参数函数的版本: TM-Fu([LMV  
cJ2PI  
template < typename Ret, typename V1 > 2T?TM! \Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zqf[Z3  
  { o,*=$/or  
typedef Ret result_type; x6v,lR  
} ; p?kvW42/  
对于双参数函数的版本: ^KbL ,T  
v%nP*i9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $''UlWK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <h@]Ri  
  { ^Q\XGl  
typedef Ret result_type; qe%V#c  
} ; #Kl}= 1 4  
等等。。。 [,b)YjO~Xd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QZ~0o7  
03_pwB)^  
template < typename Func > >Nh`rkR2[  
struct func_return = ^s$ <  
  { c0ZaFJ  
template < typename T > "mA1H]r3  
  struct result_1 mX;H((  
  { Cfv]VQQE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p/&HUQQk  
} ; P0 b4Hq3  
({ k7#1 h8  
template < typename T1, typename T2 > `[Sl1saZ$S  
  struct result_2 (A4&k{C_  
  { e2wvc/gG6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =?/&u<  
} ; ISBF\ wQY  
} ; (:7a&2/M  
]]PE#DDg  
\z:<DsQ&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CN\=9Rvs  
yb?|Eww_o  
template < typename Func, typename aPicker > l'uOORI  
class binder_1 $8g42LR'  
  { p9iu:MucD<  
Func fn; V;;#/$oU:4  
aPicker pk; N}mh}  
public : ~},W8\C>  
Z0\Iyc G  
template < typename T > t^U^Tr  
  struct result_1 SiTeB)/  
  { M1{(OY(G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s[X B#)H4  
} ; x.UaQ |F  
#xp(B5  
template < typename T1, typename T2 > V|: qow:F  
  struct result_2 Z&Pu8zG /m  
  { lDN?|YG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ) rpq+~b  
} ; b#='^W3  
EO:avH.*0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5v|EAjB6o  
JC2*$qu J  
template < typename T >  =:~(m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `D2Mss$!  
  { ArXl=s';s4  
  return fn(pk(t)); O{ q&]~,  
} vRr9%zx  
template < typename T1, typename T2 > V3uXan_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B^q<2S;  
  { Z@M6!;y#  
  return fn(pk(t1, t2)); $5A^'q  
} ,g|2NjUAc  
} ; i}lRIXjdV  
>];"N{ A  
doLNz4W  
一目了然不是么? GFL-.? 0  
最后实现bind %l|\of7P2}  
|';7v)CIG  
,LUTHWEo"I  
template < typename Func, typename aPicker > k|B2@{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (0C&z/  
  { AC4 l<:Yh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x~+-VF3/  
} mi^hvks<  
sE9Ckc5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *eGM7o*\X  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8x{Hg9  
BIfi:7I;Q  
十一. phoenix CDCC1BG"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2f..sNz  
9XOyj5  
for_each(v.begin(), v.end(), {Hk/1KG>  
( %VJW@S>j/  
do_ sfI N)jh  
[ . \F7tc8?  
  cout << _1 <<   " , " i0ybJOa4  
] LNiS`o\  
.while_( -- _1), a.,_4;'UE1  
cout << var( " \n " ) +)gB9DoK  
) [{cC  
); HJ@5B"  
m =k%,J_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >S.91!x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =x H~ww (D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6N3@!xtpi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *Hunp Y  
\ja `c)x  
1VLLo~L%  
template < typename Cond, typename Actor > Z %EQt  
class do_while tlGWl0V?7Q  
  { K\^&+7&zVg  
Cond cd; t.U{Bu P  
Actor act; Pz`hX$  
public : MGybGbd  
template < typename T > 6mHhC?  
  struct result_1 a D|Yo  
  { HcO5?{2  
  typedef int result_type; 7cw]v"iv  
} ; KB+]eI-h  
D]u=PqHk2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h=[-Er'B  
xa#gWIP*  
template < typename T > N-%#\rPq.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pux)>q] C  
  { Le&;g4%  
  do 'vlrc[|/  
    { _}ele+  
  act(t); {D,RU8&  
  } l%<c6;  
  while (cd(t)); 6LM9e0oxy  
  return   0 ; 9v~5qv;  
} K7RKF$Z\  
} ; >EIrw$V$  
x'i0KF   
#LWg"i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a))*F!}c  
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。 ,q</@}.\wN  
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。 n7DLJ`ho{  
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。 2AK}D%jfc  
下面就是产生这个functor的类: #r}uin*jD  
=v 0~[ E4  
xb`CdtG2.  
template < typename Actor > o4~kX  
class do_while_actor or.\)(m#(  
  { B_&^ER5j  
Actor act; 5^2TfG9  
public : OX3Xy7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %?dE{ir  
e5OVq ,  
template < typename Cond > Q|//Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;)|nkI  
} ; dz,+tR~  
jw4TLc7p  
OjATSmZ@@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )7AM3%z1?  
最后,是那个do_ Efr3x{ j  
4Py3I9  
D|TR!  
class do_while_invoker b1)\Zi  
  { veO?k.u(  
public : Z= ik{/  
template < typename Actor > f4 O]`U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6[+j'pW?  
  { :rmauKR  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4(|yD;  
} Z s73 ad  
} do_; 8A4TAT4,  
3#mE( `|P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [gn[nP9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vHc#m@4o  
最后来说说怎么处理break和continue 3+zzi  
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。 9b%j.Q-W  
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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