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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G3de<?K.[V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #,rP1#?  
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, K=!?gd!Vw  
!&Us^Q^  
\D}$foHg  
4 zipgw  
  class filler A|BN >?.t  
  { WmZ,c_  
public : ]VK9d;0D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xO;Qr.3PX  
} ; N#7_)S[@0l  
 Rlx  
KL8WT6!RZ  
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: qnf\K}   
bs_rw+  
Sigu p#.p  
!4mAZF b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |@*   
A9M/n^61  
RJLhR_t7n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #oEq)Vq>g|  
(eO_]<wmky  
q4ej7T8  
H]>7IhJ  
二. 战前分析 e[t1V/ah  
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。 ]C$$Cx)Ex  
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 <`*v/D7\02  
z. xRJ  
1DM$FG_Z-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^%Fn|U\u  
  /* --------------------------------------------- */ d4A3DTW  
vector < int *> vp( 10 ); zM<yd#`yt8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]d,#PF  
/* --------------------------------------------- */ R!7a;J}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d$v{oC }  
/* --------------------------------------------- */ 8:}$L)[V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3vF-SgCV  
  /* --------------------------------------------- */ N"/be  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =N{-lyr)  
/* --------------------------------------------- */ R5'_il  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k1M?6TW&  
t: qPW<wc  
S-G#+ Ue2  
Z n]e2  
看了之后,我们可以思考一些问题: t[x[X4  
1._1, _2是什么? 8Nxyc>8K~  
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。 jp+#N pH  
2._1 = 1是在做什么?  `/eh  
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。 K<7 Db4H  
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。 4t0-L]v4.*  
j0IuuJ+  
;q" ,Bs  
三. 动工 > V%3w7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &^@IAjxn  
r;OE6}L>  
j:'!P<#  
r2>y !Q?  
template < typename T > \DRYqLT`  
class assignment O<6!?1|KP  
  { ~aRcA|`  
T value; B,RHFlp{  
public : ~n!7 ?4%U  
assignment( const T & v) : value(v) {} C~:!WRCz  
template < typename T2 > e+P|PW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )lB*] n`Z]  
} ; _JXb|FIp  
9/LJ tM  
 B<?fD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >?0f>I%\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D_Cd^;b  
/ S)&dN`  
i@`T_&6l  
zd#/zUPI  
  class holder h OF>Dj  
  { 0Kenyn4?  
public : &\s>PvnquX  
template < typename T > n"Q fW~U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [:C!g#o  
  { ^tFgkzXm  
  return assignment < T > (t); YM]ZL,8  
} 7(bE;(4  
} ; 3 Ho<4_I,  
6d|%8.q1  
>,%7bq=T!  
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: .%N*g[J  
NuKx{y}P  
  static holder _1; oi}\;TG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vt-5 3fa|  
b-,]21  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F6\r"63  
而不用手动写一个函数对象。 'aW<C>  
E>6:59+  
'Z(4Wuwb  
=8)q-{p3  
四. 问题分析 R^F\2yth-  
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。 W L5!H.q  
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。 D^W?~7e ^r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I@9k+JB   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OM 5h>\9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 haMt2S2_B:  
za@`,Yq  
五. 问题1:一致性 {BKr/) H  
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?| H&zhYKw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9oA.!4q  
XDi[Iyj  
struct holder ZICcZG_y  
  { {,rVA(I@  
  // f; 1C)  
  template < typename T > kKg%[zXS  
T &   operator ()( const T & r) const g>*t"Rf:  
  { y*Wl(w3  
  return (T & )r; E-q*u(IW  
} z!6:Dt6^  
} ; bbO1`b-  
N/fH%AtM  
这样的话assignment也必须相应改动: t'0dyQ%u  
4?{e?5)  
template < typename Left, typename Right > 7T3ub3\  
class assignment +#!! 'XP  
  { +e%U6&l{  
Left l; q^hL[:ms#  
Right r; <e&*Tx<8  
public : !xxu~j^T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v/yt C/WH"  
template < typename T2 > R83Me #&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p4OiCAW;  
} ; m*S[oy&  
&% \`Lwh  
同时,holder的operator=也需要改动: ^.9I[Umua  
YSE6PG   
template < typename T > 7!E?(3$#"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U:.  
  { X4R+Frt8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); } 6Uw4D61  
} 'M#'BQQ5  
|VL(#U  
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。 IL]VY1'#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^#4?v^QNh  
?#LbhO*   
return l(rhs) = r; VfiMR%i}  
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。 NN9` jP2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H `V3oS~}  
^3L6mOoA  
template < typename Tp > V3u[{^^f  
class constant_t ~e<v<92Xu  
  { a9GLFA8Vq  
  const Tp t; p ft6 @ 'q  
public : |[VtYV _{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hd2 X/"  
template < typename T > N}3$1=@Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bVc;XZwI  
  { |&t 2jD(  
  return t; v@0lTl_  
} 0/."R ;  
} ; ;_lEu" -  
j:9kJq>mv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 < g<Lf[n$  
下面就可以修改holder的operator=了 ji[O?  
_/_1:ivY8  
template < typename T > |6pNe T[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ec4jiE  
  { d4#Q<!r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I9`R L Sn  
} Oop;Y^gG}  
<<da TQV  
同时也要修改assignment的operator() H3"[zg9L:a  
/QsFeH  
template < typename T2 > ^ )Lh5   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oA kF  
现在代码看起来就很一致了。 zOpl#%"  
L$GhM!c  
六. 问题2:链式操作 Fs_umy#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M[ (mH(j  
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。 o Ohm`7iy  
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。 e4V4%Qw  
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。 AT:T%a:G?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >69+e+|I  
$Wy7z^ t  
template < typename T > nz|;6?LCLY  
struct result_1 NW`.RGLI<  
  { q9RCXo>Y+1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d]OoJK9&&  
} ; bc"E=z  
^IxT.g  
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: B8^tIq  
,*2%6t`N?  
template < typename T > UlHRA[SCv  
struct   ref zv]-(<B  
  { 0}YR=  
typedef T & reference; Rla4XN=mf  
} ; ~EIY(^|py  
template < typename T > &X +Qi  
struct   ref < T &> ?gb"S,  
  { kyQ%qBv ^  
typedef T & reference; Tw{H+B"uVz  
} ; ,#1ke  
<_ 02)6j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J<Wz3}w6  
EdA_Hf  
template < typename T > #dDsI]E )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fv !l{  
  { ujZki.x  
  return l(t) = r(t); ,|_ewye  
} :z%vNKy1  
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。 &+-ZXN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S<f&?\wK=v  
w~EXO;L2  
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 z= -u89]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mf'N4y%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oh`I$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `e0U-W]kF  
最后的布局是: sB_o HUMH6  
                Add !ZbNW4rIP  
              /   \ n37C"qJ/i  
            Divide   5 ]<q{0.  
            /   \ $V~r*#$.  
          _1     3 kx 'ncxN~  
似乎一切都解决了?不。 &J_|P43  
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。 z12[vN  
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。 hi>Ii2T  
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: . ({aPtSt!  
l^ni"X  
template < typename Right > GBvB0kC)c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VuwBnQ.2k  
Right & rt) const 5M{N-L_eC  
  { lph3"a^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -[s*R%w  
} 0k>NuIIP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J={$q1@lq  
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。 []0`>rVq  
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。 !o*BRR*  
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。 a J[VX)"J  
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。 n<Z;Xh~F  
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? )$yqJ6y5  
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: qFW- ~T  
^aDos9SyV  
template < class Action > c6s*u%+},  
class picker : public Action "uCx.Q9 ef  
  { +DM+@F  
public : B_M)<Ad  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .G1NY1\  
  // all the operator overloaded jHBn^Nly  
} ; 7|T<dfQk  
%96JH YcX  
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。 {$>*~.Wu  
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: OekcU% C  
-:m;ePK  
template < typename Right > 4QK([q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const + H_Jr'/  
  { X#5dd.RR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _< 69d  
} "*#$$e53A  
[X)+(-J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A,MRK#1u  
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。 GC H= X  
.t xgb  
template < typename T >   struct picker_maker jt tlzCDn  
  { <8!mmOK1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e>1^i;f  
} ; J$&!Y[0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]1%H.pF  
  { }f^r@3Cb3  
typedef picker < T > result; eGvHU ;@  
} ; 9#/z [!  
<!K2xb-d^  
下面总的结构就有了: Y:G6Nd VFM  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 B8Jev\_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0gHJ%m9s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w@.E}%bwq  
至此链式操作完美实现。 A2Rr*e  
b0x9}  
Xgd!i}6Q  
七. 问题3 {8Hrb^8!  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 wlC_rRj~  
1 @E<5rp o  
template < typename T1, typename T2 > {{f%w$r(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LcE!e%3  
  { }@4m@_gR?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }0?642 =-  
} +KDB^{  
I5F oh|)  
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: O9A.WSJ >}  
d4[M{LSl  
template < typename T1, typename T2 > 0Apdhwk~  
struct result_2 @pYAqX2  
  { )#T(2A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]&yO>\MgJB  
} ; ( E&}SI~  
'\l(.N  
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? k  5xzC&  
这个差事就留给了holder自己。 6"[`"~9'V  
    E92dSLhs5  
<y6M@(b  
template < int Order > :r:5a(sq  
class holder;  o9#  
template <> -&M9Yg|Se  
class holder < 1 > nmc=RK^cM  
  { :De}5BMy  
public : Z5[ t/  
template < typename T > hBz~FB];&  
  struct result_1 )1lR;fD  
  { +G? 4Wc1  
  typedef T & result; h;^h[q1'  
} ; 9O?.0L  
template < typename T1, typename T2 > /^DDU!=(<  
  struct result_2 {]] nQ  
  { qeBfE  
  typedef T1 & result; @?3u|m |Z  
} ; (# eB %  
template < typename T > Bg"b,&/^u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @YU}0&  
  { ~ra2Xyl  
  return (T & )r; +~  :1H.  
} b,~4O~z  
template < typename T1, typename T2 > ToCB*GlL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :!N 5daK  
  { ,78 QLh9:  
  return (T1 & )r1; NV9D;g$Y  
} vy[*xT]  
} ; -/B}XN W  
`;*Wt9  
template <> G!8O*4+A  
class holder < 2 > {LbcG^k  
  { (pH13qU5  
public : ]3NH[&+  
template < typename T > G! zV=p  
  struct result_1 x{Gb4=?l  
  { Q68&CO(rE  
  typedef T & result; Dsm_T1X  
} ; v~?d7p {  
template < typename T1, typename T2 > KU"? ZI  
  struct result_2 S@z$,}Yc`<  
  { ]V<[W,*(5  
  typedef T2 & result; 6;l{9cRgc  
} ; Jv1.Yz  
template < typename T > x!{5.#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m%+W{N4Wb  
  { 8 %Lq~ lk  
  return (T & )r; C^aP)& qt  
} Q SW03/_f  
template < typename T1, typename T2 > gPT-zul  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 245(ajxHC  
  { bkceR>h%  
  return (T2 & )r2; {K09U^JU  
} \d&j`UVY  
} ; bguhx3s  
B$ +YK%I  
Nw+0b4{  
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> >。 S?D|"#-,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pez[qs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6U @3 xU`  
zKx?cEpE  
return l(i, j) = r(i, j); U!XC-RA3 _  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]chcRc[!  
fS>W-  
  return ( int & )i; W7WHH \L/O  
  return ( int & )j; oR[,?qu@f  
最后执行i = j; ipQJn_:2  
可见,参数被正确的选择了。 wlAlIvIT  
8%_XJyg  
[kt!\-  
9Y&n$svB  
 fv5'Bl  
八. 中期总结  w+=>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: 54JZEc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lV?rC z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )xiic3F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H\Y.l,^  
)p~\lM}?d  
d0Py[37V  
J*-m!0 5  
38L8AJqD  
E&Pv:h,pV&  
九. 简化 1/j J;}  
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。 eZ[CqUJ&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^cZF#%k  
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: 6Hi3h{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jJQ6]ucwa  
  +-*/&|^等 "6[' !rq0  
2. 返回引用。 _'ltz!~  
  =,各种复合赋值等 pZ/x,b#.  
3. 返回固定类型。 \;&j;"c,W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :2^%^3+V  
4. 原样返回。 KqP! ={>"  
  operator, SuB;Nb7r`  
5. 返回解引用的类型。 c_~)#F%P  
  operator*(单目) [uT& sZxmg  
6. 返回地址。 TbXp%O:[W  
  operator&(单目) $z1u>{  
7. 下表访问返回类型。 7m~+HM\  
  operator[] Uq<c+4)5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }y(1mzb  
  operator<<和operator>> ~ k/'_1)c  
_VMW-trG  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W2O =dG`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Lco JltY{5  
Om0Z\GP=  
template < typename Left > M n`gd#  
struct value_return &{!FE`ZC_  
  { Wrf('  
template < typename T > KqG:o+V=  
  struct result_1 WNrgqyM  
  { XpJT/&4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (@B gsY  
} ; :;cKns0OA  
G%Hr c  
template < typename T1, typename T2 > %{!*)V\  
  struct result_2 ^GQ+,0Yy  
  { !X$e;V"HX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |>5NH'agV  
} ; )'?3%$EM  
} ; iOkRBi  
&#;vR 0O  
oTS*k: C'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait luACdC  
Obgn?TAVX  
下面我们来剥离functor中的operator() c~3OK_k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5D8V)i  
H5'/i;  
return l(t) op r(t) kO{A]LnAH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X=USQj\A  
return op l(t) mHrt)0\_  
return op l(t1, t2) KhIg  
return l(t) op (2RZc].M~  
return l(t1, t2) op vOy;=0$  
return l(t)[r(t)] ^ #B`GV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?){V7<'?y  
2a'b}<|[(  
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: [#`)Bb&w  
单目: return f(l(t), r(t)); bgq/]fI}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J.W0F #?  
双目: return f(l(t)); X,y0 J  
return f(l(t1, t2)); qF C0$:z&  
下面就是f的实现,以operator/为例 .|^L\L(!  
1v)ur\>R  
struct meta_divide ghq[oK  
  { 8fRk8  
template < typename T1, typename T2 > Au<NUc 2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u&z5)iU  
  { 3B8\r}L  
  return t1 / t2; ]&w8"q  
} HR]*75}e  
} ; N9QHX  
lqh+yX%*  
这个工作可以让宏来做: *`&4< >=n  
7TD%vhbiwi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z2*>5 c%  
template < typename T1, typename T2 > \ :l ~Wt7R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eLWD?-v%  
以后可以直接用 _; /onM   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LI1OocY.]  
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 i eQQ{iGJH  
(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。。。) 4WU%K`jnXb  
 b)/,  
D@A@5pvS  
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 70hm9b-   
VN6h:-&iY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0aj4.H*%  
class unary_op : public Rettype gg $/  
  { @'>h P  
    Left l; ^h #0e:7<  
public : 7%DA0.g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "I+71Ce  
Qau\6p>^  
template < typename T > 3pg_`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hj\>&vMf  
      { m%au* 0p  
      return FuncType::execute(l(t)); "=8= G  
    } uflRW+-2  
Mtxn@m{i;"  
    template < typename T1, typename T2 > }8tD|t[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a^/j&9  
      { 4+46z|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1~rZka[s  
    } R@zl?>+  
} ; xNDX(_U>\  
f/+UD-@%m  
H{qQ8 j)  
同样还可以申明一个binary_op ip.aM#  
bit@Kv1<C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]$7dkP  
class binary_op : public Rettype 4 :m/w!q$  
  { bDK%vx!_  
    Left l; p+6L qk<  
Right r; {Aq2}sRl{  
public : ))Q3;mI"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K`%{(^}.  
C.su<B?  
template < typename T > ,Hq*zc c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cvSr><(  
      { ~d5f]6#`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q8 jI y@  
    } Ig b@aGA  
hHXTSk2  
    template < typename T1, typename T2 > (.D|%P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BuwJR Ql.  
      { 3hUU$|^4gm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); leY fF  
    } ";vP77|m7R  
} ; )S~ySiJ<U  
oW7\T !f  
&4]~s:F  
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 #i6ZY^+ee  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Iq/V[v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *Y"j 0Yob  
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。 #\DKU@|h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2o5Pbdel  
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。。。 ~# ~XDcc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (Qf"|3R4  
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) Fh[Gq  
下面是修改过的unary_op -%I 0Q  
Dx:2/"v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N5]}m:"pk  
class unary_op 'UW]~  
  { g+ZQ6Hz  
Left l; 4\Nt"#U)g  
  h4N%(?7  
public : Pgdv)i3  
BZUA/;Hz &  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~r%>x  
uIeD.I'@{5  
template < typename T > O C qI  
  struct result_1 -XcX1_  
  { :Ca]/]]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;_]Z3  
} ; e3YdHp  
I{rW+<)QGC  
template < typename T1, typename T2 > !/]vt?v#^  
  struct result_2 (j*1sk  
  { . PAR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4I %/}+Q  
} ; I[td:9+hK@  
ICbT{Mla  
template < typename T1, typename T2 > Zcq 4?-&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >wPMJ> 2  
  { 0/Q"~H?%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X!'nfN  
} Adyv>T9  
"~-Y 'O  
template < typename T > O:^m#:[cE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YY? }/r  
  { W{JNNf6G  
  return OpClass::execute(lt(t)); >%PPp.R  
} b0vbE8wa  
OvFWX%uY  
} ; hp:8e@  
h~ F`[G/'  
"@h 5 SF  
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 |N^z=g P[  
好啦,现在才真正完美了。  ~wX4j  
现在在picker里面就可以这么添加了: v<2B^(i}VB  
,:G3Y )  
template < typename Right > kJy bA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,vN0Jpf}\8  
  { \q |n0>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @qGg=)T  
} vWM'}(  
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。 [+j39d.Q  
pbM"tr_A{  
c[a1 Md&  
qUW>qi,  
vU|.Gw  
十. bind %uVbI'n)  
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。 xUG:x4Gz+  
先来分析一下一段例子 T-'B-g  
9YtdE*,k  
K% Gbl#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y 8./)W&/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TNvE26.(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q302!N  
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。 I{V1Le4?  
我们来写个简单的。 x>$! R\Cj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YflotlT}  
对于函数对象类的版本: 1V@\L|Y  
cv'Fc  
template < typename Func > qtv>`:neB  
struct functor_trait FyZiiH4|  
  { zF F=v7[j  
typedef typename Func::result_type result_type; l imzDQ^  
} ; 1f.xZgO/2  
对于无参数函数的版本: o4Bl!7U  
Vu6p l  
template < typename Ret > ,Cj8{s&;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l5jW`cl1  
  { v7l4g&  
typedef Ret result_type; }PR^Dj.  
} ; ,0~/ Cn  
对于单参数函数的版本: M~G1ZB  
SwDUg}M~  
template < typename Ret, typename V1 > {mlJE>~%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i>M*ubWE4@  
  { :EUV#5V.  
typedef Ret result_type; .%@=,+nqz  
} ; oc2aE:>X  
对于双参数函数的版本: x%;Q /7&$  
UJ0Dy ` f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qbc62qFu!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L-ZJ[#D  
  { EmDA\9~@R  
typedef Ret result_type; mQ9%[U,  
} ; ;5*)kX  
等等。。。 !6wbg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G0^O7w^5  
 MRB>(}  
template < typename Func > + njE  
struct func_return oadlyqlw#  
  { =](c7HEQf  
template < typename T > kUJ\AK  
  struct result_1 GQ-o wH]  
  { #0-!P+c[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JuGQS24  
} ; *5i~N}  
$E^#DjhRQ3  
template < typename T1, typename T2 > 4LU'E%vlC  
  struct result_2 AJ;Y Nb  
  { Y[Gw<1F_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RRD\V3C84  
} ; ^"w.v' sL  
} ; ;z9(  
NVnKgGlHgd  
X;5U@l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tVhY=X{N?  
OpwZTy}1}  
template < typename Func, typename aPicker > t[6g9e$  
class binder_1 ;+-$=l3[a  
  { ]|q\^k)JU  
Func fn; i\S } aCm  
aPicker pk; Po[u6K2&  
public : tUmI#.v   
b8 J\Lm|J  
template < typename T > `>fN? He  
  struct result_1 JlsRP  
  { kWfNgu$xK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t|*PC   
} ; AJrwl^ lm  
(n-8p6x(  
template < typename T1, typename T2 > IbpE@C  
  struct result_2 N(?yOB4gt  
  { %iI0JF*E z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LnJ/t(KV  
} ; DA oOs}D  
:):=KowI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,q#^ _/?  
]xfAdBi  
template < typename T > u[U~`*i*rA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /UjRuUC]  
  { tg~&kaz  
  return fn(pk(t)); +G&h  
} ( $3j  
template < typename T1, typename T2 > 'uUp1+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v@k62@;  
  { ~?vm97l  
  return fn(pk(t1, t2)); :~^ec|tp  
} qy@gW@IU  
} ;   [E(DGt  
-p>KFHj6  
tc@U_>{  
一目了然不是么? l)z15e5X  
最后实现bind Q8M&nf  
fHf+!  
t4?g_$>   
template < typename Func, typename aPicker > lN+NhPF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i^uC4S~  
  { *&e+z-E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JRA.,tQc  
} _]tR1T5e  
>"F~%D<.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >qx~m>2|8]  
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。 g\ @nA4  
n/s!S &  
十一. phoenix mN?'Aey  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'N5qX>Ob  
1 X2oz  
for_each(v.begin(), v.end(), C[r YVa .  
( Y[T;j p(k  
do_ <_ */  
[ _\"P<+!  
  cout << _1 <<   " , " N{/q p  
] X3]E8)645N  
.while_( -- _1), |.:O$/ Tt[  
cout << var( " \n " ) )1j~(C)E8  
) ;ijJ%/  
); e=Kv[R'(M  
c6s(f  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5S$HDO&  
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 t2OXm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Rv q_Zsm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GU'5`Yzd9  
f\~e&`PV  
v5w I?HE  
template < typename Cond, typename Actor > @D"#B@j  
class do_while q) /;|h  
  { *8/Q_w  
Cond cd; R^](X*  
Actor act; )gR14a  
public : Lj(hk @  
template < typename T > )dF(5,y)  
  struct result_1 A>>@&c:(  
  { ]02 l!"  
  typedef int result_type; R_vZh|  
} ; ) 0AE*S  
'QT(TF>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =JO|m5z8>  
=oT@h 9VI  
template < typename T > U]hQ#a+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ffj:xZ9rk  
  { r=L9x/r  
  do Q(k$HP  
    { wc bs-arH  
  act(t); /GM-#q a  
  } Z mi<Z  
  while (cd(t)); {yt]7^  
  return   0 ; f`A  
} r-N2*uYtu  
} ; f,M$>!$V  
(P`{0^O"}  
8ZG'?A+{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #4na>G|  
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。  TWx<)  
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。 YXI DqTA+  
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。 J@Zm8r<  
下面就是产生这个functor的类: ).oqlA!  
XN=<s;U  
5\=9&{WjND  
template < typename Actor > 1uV_C[:  
class do_while_actor ,C&h~uRi#f  
  { 6^{ hY^Z  
Actor act; lBG* P>;  
public : <u2*(BM4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fy_'K}i3k  
#Z$6> Xt  
template < typename Cond > & p_;&P_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ` V^#Sb  
} ; bk6$+T=>  
:-"J)^V  
{]D!@87  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x ;Gyo  
最后,是那个do_ k}lx!Ck  
bq(*r:`"  
[PX'Jer  
class do_while_invoker BLaX p0  
  { 'd U$QO  
public : Jh466; E  
template < typename Actor > =l7LEkR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sM5 w~R>Y  
  { ^G2vA8%  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3l L:vD5(  
} "apv)xdW  
} do_; JyB>,t)  
(ZEVbAY?i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? akCl05YW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !@YYi[Gk  
最后来说说怎么处理break和continue C>K/C!5?  
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。 b$$XriD]  
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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