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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UBaAx21x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8&?s#5zA  
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, $_o-~F2i5  
=}DR) 9  
Rn9m]x  
(`c [#0=n  
  class filler V C24sU  
  { 'E/^8md>  
public : D(AXk8Vub  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g!?:Ye`5  
} ; ?fUlgQ }N  
Jrti cK$  
QxVq^H  
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: G MX?  
$c:ynjL|P-  
Vzdh8)Mu\  
W&& ;:Fr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vd 0ljA  
HkUWehVm  
pgI^4h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q_g+Jf P-D  
)4gJd? 8R  
+;N2p1ZBf  
VEqS;~[  
二. 战前分析 }L+L"l&  
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。 %,6#2X nX%  
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 Sa?ksD2IaB  
TDFkxB>  
#LL?IRH9^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _aad=BrMK  
  /* --------------------------------------------- */ :Q $K<)[  
vector < int *> vp( 10 ); 7VqM$I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /%}*Xh  
/* --------------------------------------------- */ u09:Z{tL;@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q<^Tl(`/N?  
/* --------------------------------------------- */ nrxo &9[@n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `\gnl'  
  /* --------------------------------------------- */ E*V`":efS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [E!oQVY  
/* --------------------------------------------- */ aE&,]'6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m#PY,y  
Tx|Ir+f6L  
E .7  
+*ZO&yJQ^<  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6y+Kjd/D  
1._1, _2是什么? a(kg/s  
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。 @SJL\{_  
2._1 = 1是在做什么? XQ9O$ ~q  
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。 )}D'<^=#T  
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。 _aFl_\3>  
rz wF~-m +  
D coX+8 7  
三. 动工 hxVKV?Fl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s%C)t6`9  
\O*-#}~\  
TcjEcMw,  
Hfw q/Is  
template < typename T > ^)(bM$(`  
class assignment ~P8tUhffK  
  { T>}5:,N~  
T value; 66/3|83Z  
public : 5][Ztx  
assignment( const T & v) : value(v) {} s \;"X  
template < typename T2 > \`oT#|0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q|o}+Vr  
} ; DoJ\ q+  
=vQcYa  
HJXT9;w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !UG 7Uer  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z=rT%lz6  
# {w9s 0:  
ZHU5SXu  
%QH)'GJQ  
  class holder |Y$uqRdV  
  {  `x l   
public : <49K>S9O  
template < typename T > 3nT^?;-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :3XA!o&.T3  
  { E*.{=W }C  
  return assignment < T > (t); e,F1Xi #d  
} \>jLRb|7Ts  
} ; (]0%}$Fo  
4}_j`d/8|  
uw [<5  
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: *5vV6][  
_LMM,!f  
  static holder _1; LR.Hh   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6+.uU[x@  
A )^`?m3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GN ]cDik  
而不用手动写一个函数对象。 ]ndvt[4L  
Kqp(%8mf  
&Sl[ lXE  
#33fGmd[  
四. 问题分析 jhXkSj  
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。 %X4xv_o`f  
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。 WF1px%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8P^I TL z%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rv#]I#O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lG4H:[5V  
tw^,G(  
五. 问题1:一致性 :`-,Lbg  
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?| OTGofd2zf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DF1I[b=]  
SH_(rQby  
struct holder zm]aU`j  
  { BGOuDKz9C  
  // uJFdbBDSh  
  template < typename T > fBRo_CU8!  
T &   operator ()( const T & r) const 4]h =yc R  
  { $ et0s;GBv  
  return (T & )r; MaRi+3F  
} zo+nq%=  
} ; ~%^ tB  
H<v'^*(  
这样的话assignment也必须相应改动: rqdE6y+^  
kSR\RuY*  
template < typename Left, typename Right > 8Eakif0CO  
class assignment IhA5Wt0j  
  { 12;8o<~  
Left l; +V m}E0Ov  
Right r; 2q3+0Et8  
public : )Y2{_ bx4"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MS\>DW  
template < typename T2 > !G SV6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v%"|WV[N  
} ; 85n1eE  
D}dn.$  
同时,holder的operator=也需要改动: R%Q@   
b~'"^ Bts*  
template < typename T > PV9pa/`@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `S6x<J&T\/  
  { Sx?ua<`:d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jp0<pw_  
} r30 <(nF  
<\NY<QIwFw  
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。 B$b +Ymu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 in~D  
'NX```U0  
return l(rhs) = r; .q9 $\wM/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7w'wjX-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o Z%9_$Z  
a^`rtvT  
template < typename Tp > D+>4AqG  
class constant_t o$w_Es]Ma  
  { Z&|Kki*  
  const Tp t; ?Lyxw]  
public : :?/cPg'D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2Ou[u#H  
template < typename T > gW-V=LV (  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ft$RSb#  
  { a"FCZ.O1  
  return t; [-\%4  
} ^:#D0[  
} ; h{AII  
J@4Bf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xYmxc9)2  
下面就可以修改holder的operator=了 ,=Mt`aN  
|QU <e  
template < typename T > <)u`~$n2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VO$ iNK  
  { 8ELCs<xI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sC='_h  
} TMig-y*[  
poToeagZ~Q  
同时也要修改assignment的operator() MFb9H{LA  
!{^PO <9  
template < typename T2 > S4G^z}{_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *QLI3B9V  
现在代码看起来就很一致了。 b*`lk2oMa/  
#7MUJY+ 9  
六. 问题2:链式操作 KTP8?Q"n0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cUvz2TK  
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。 `-3O w[  
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。 ~y/ nlb!  
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。 13@|w1/Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cUA7#1\T=  
qWODs  
template < typename T > Z@3i$8  
struct result_1 .w0s%T,8}^  
  { cUY`97bn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M7@2^G]p  
} ; 8DegN,?  
a>GyO&+Dkg  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ~S8*t~  
!t gi  
template < typename T > > U%gctIg  
struct   ref [/e<l&y  
  { bI:zp!-.  
typedef T & reference; hJZV}a|  
} ; JwAYG5W  
template < typename T > BFo5\l:q8  
struct   ref < T &> LUqB&,a}  
  { X&7 F_#s  
typedef T & reference; U-R6xxPZ  
} ; `QyO`y=?[Y  
{&\jW!&n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l]8D7(g  
m+lvl  
template < typename T > vSi.txV2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5 N#3a0)  
  { )?X-(4  
  return l(t) = r(t); k +H3Bq  
} X)7x<?DAy  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B2C$N0R#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {\c(ls{  
J2 'Nd'  
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 WJ4li@T7V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `/EGyN6X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w+1 |9Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \lZf<f  
最后的布局是: 0V'nK V"|  
                Add Mf&{7%  
              /   \ (]Y 5eM  
            Divide   5 m<j8cJ(  
            /   \ K95p>E`9e  
          _1     3 ">y%iE  
似乎一切都解决了?不。 [Pq}p0cD  
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。 |MFF7z{%  
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。 a2 Y;xe  
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: \}p6v}  
( 5tvfz%  
template < typename Right > G0^2Wk[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .ys6"V|31  
Right & rt) const ~TS y<t~%-  
  { gx\&_) w N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Il= W,/y  
} )u/yF*:n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6^%68N1k  
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。 HN&Z2v   
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。 FRg^c kb"  
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。 l}] t~!X=  
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。 5[* qi?w=  
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? S$Q8>u6Wk  
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: v?& -xH-S  
763v  
template < class Action > IHJ=i-  
class picker : public Action oAPb*;}  
  { BV>\ McI+  
public : .pN`;*7`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P DrZY.-  
  // all the operator overloaded =gJb^ Gx(w  
} ; 1e&QSzL  
$`z)~6'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;uw Ryd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]cGA~d  
|aT| l^2R@  
template < typename Right > UG'9*(*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XVv K2(  
  { 5ZMR,SZhC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G|( ]bvJ?  
} j}~86JO+Cw  
2Fq<*pxAY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BPdfYu ,il  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {a4z2"\A  
)0Me?BRp  
template < typename T >   struct picker_maker \ aHVs  
  { U2ZD]q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b#K:_ac5  
} ; O'W0q;rT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Yx eOI#L  
  { l)!n/x_ !  
typedef picker < T > result; 8erSt!oM  
} ; >|twyb  
't6V:X  
下面总的结构就有了: /)4I|"}R0I  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _g~qu [1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |b|&XB_<]Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ) *,5"CO  
至此链式操作完美实现。 wYQ&C{D%  
tb$LriN  
brdmz}  
七. 问题3 o9F/y=.r=  
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。 K00 87}H  
s;64N'HH  
template < typename T1, typename T2 > V}SBuQp"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -eN\ !  
  { z&{5;A}Q@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gMaN)ESqd4  
} ho0@ l  
Q)LM-ZJKQ  
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: hED=u/ql[  
2EfF=Fm>  
template < typename T1, typename T2 > S6AU[ASY.  
struct result_2 XwlbJ=mf  
  { aEWWFN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4( 1(e  
} ; w\DVzeW(  
SL;9Q[  
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? &&VqD w  
这个差事就留给了holder自己。 yb/%?DNQT  
    rwG CUo6Z  
86\S?=J-b  
template < int Order > U)o$WH.b  
class holder; U )l,'y2  
template <> e{v=MxO=S  
class holder < 1 > ~Q>_uw}g#  
  { .F(i/)vaq|  
public : ^1L>l9F  
template < typename T > MHsc+gQiz  
  struct result_1 TH$N5w%  
  { $pFo Rv  
  typedef T & result; Q~j`YmR|  
} ; W~p/,HcM  
template < typename T1, typename T2 > aOiR l,  
  struct result_2 ltD37QZQ  
  { 3l3'bw2  
  typedef T1 & result; k:#P|z$UD  
} ; ,iv|Pq $!  
template < typename T > ")!,ZD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #*g5u{k'P  
  { I<8sI%,s  
  return (T & )r; |7}C QU  
} ZG du|  
template < typename T1, typename T2 > >+ 4huRb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9`w)  
  { HH@qz2w  
  return (T1 & )r1; ^>N]H>0'S  
} 'qF#<1&  
} ; `A,g] 1C:  
NbGV1q']  
template <> |R#"Th6mH!  
class holder < 2 > n Ml%'[u  
  { mK [0L  
public : -atGlu2  
template < typename T > _Jt 2YZdA  
  struct result_1 hwI Mn33  
  { ZU9c 5/J  
  typedef T & result; OKvPL=~  
} ; S:x?6IDPC^  
template < typename T1, typename T2 > f}@jFhr'<  
  struct result_2 (<Th=Fns?  
  { =pk)3<GwF  
  typedef T2 & result; <@Fy5k-%.  
} ; 't9hXzAfW  
template < typename T > D.1J_Y=9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {!K-E9_,S  
  {  HC a  
  return (T & )r; wu4NLgkE  
} p!<$vE  
template < typename T1, typename T2 > {M?vBg R\B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .^m>AKC0cX  
  { ryc& n5  
  return (T2 & )r2; h'$ 9C  
} RNhJ'&SYs  
} ; Zb134b'  
jOyvDY9\  
C>[fB|^  
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> >。 A,) VM9M_l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >N?2""  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yx<WSgWZ[  
Qo1eXMW  
return l(i, j) = r(i, j); vYU;_R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VT.;:Q  
TcGoSj<Z  
  return ( int & )i; ;9}pOzF1q  
  return ( int & )j; 5zIAhg@o:q  
最后执行i = j; ~(@ E`s&{  
可见,参数被正确的选择了。 q9^  
X2xuwA  
R3!@?mcr  
Cua%1]"4w  
e[Jem5C  
八. 中期总结 8l"O(B'#Z  
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: C(id=F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XJ0oS32_wK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CY& hIh~S@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]D!k&j~P  
"9bN+1[<  
9P<[7u  
_"%B7FK  
toaYsiIkzW  
~6 I)|^Z  
九. 简化 BnM4T~reOF  
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。 I Nc^L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _zu?.I0^  
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: ~-83Q5/[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 //&j<vu s  
  +-*/&|^等 N7s'6(`=X  
2. 返回引用。 x+@&(NMP5  
  =,各种复合赋值等 ,o7hk{fR*  
3. 返回固定类型。 lMz<s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !P$'#5mr  
4. 原样返回。 (?*BB3b`  
  operator, p<v.Q   
5. 返回解引用的类型。 i#%a-I:M  
  operator*(单目) wfjc/u9W6R  
6. 返回地址。 ?~QIALA  
  operator&(单目) U5]pi+r  
7. 下表访问返回类型。 t nS+5F  
  operator[] _7D_72  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i0s6aAhgJ  
  operator<<和operator>> 2nFy`|aA%  
Y= 7%+WyD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P(>(K{v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T'fcc6D5p  
Z.wA@ ~e  
template < typename Left > M@thI%lR  
struct value_return 9F^;!  
  { b`_w])Y@  
template < typename T > &VBd~4|p  
  struct result_1 f2,1<^{  
  { P=5NKg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =q"eU=9  
} ; `PL[lP-<  
?K@t0a   
template < typename T1, typename T2 > I=Oy-  
  struct result_2 poJg"R4  
  { 1KYN>s:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]p~IYNl2%j  
} ; C`'W#xnp1  
} ; 0q9>6?=i  
|fHB[ W#  
>bUj *#<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait - /c7n F  
%k0EpJE%  
下面我们来剥离functor中的operator() ba3-t;S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {$M;H+Foh  
)n=ARDd^e  
return l(t) op r(t) ?_`0G/xl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LjdYsai-  
return op l(t) kHJ96G  
return op l(t1, t2) M"_FrIO  
return l(t) op *wV[TKaN  
return l(t1, t2) op )nu~9km3  
return l(t)[r(t)] <TNk?df7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^\:2}4Uj_  
jvzBh-!  
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: Z7jX9e"L  
单目: return f(l(t), r(t)); o;[bJ Z\^x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [k]|Qi nk  
双目: return f(l(t)); nVD Xj  
return f(l(t1, t2)); T!Sj<,r+j  
下面就是f的实现,以operator/为例 vRPS4@9'  
#yc L'T`X%  
struct meta_divide &D#+6M&LK{  
  { +[m8c){  
template < typename T1, typename T2 >  <1&Ke  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <3hA!$o~  
  { K<v:-TjQZ:  
  return t1 / t2; ,PWj_}|L[  
} *wi}>_\  
} ; yZJ*dadAr  
m h;X~.98  
这个工作可以让宏来做: Icp0A\L@  
8G ]w,eF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [$ :  
template < typename T1, typename T2 > \ e@F|NCQ.9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r-w2\2  
以后可以直接用 2:$ k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !5x Ly6=}  
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 S)%_weLW7  
(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。。。) ad!(z[F'Y  
,M3z!=oIGn  
z#<P} }  
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 ~DLIzg7p!  
'Zk<l#"}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eSl-9 ^  
class unary_op : public Rettype 3z{S}~  
  { 4x'AC%&Qi  
    Left l; (OQ?<'Qa  
public : sXl ??UGe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'nK~'PZ,  
PdY>#Cyh  
template < typename T > ^ua12f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +zWrLf_Rc  
      { ;^l_i4A  
      return FuncType::execute(l(t)); w 7tC|^#G  
    } S=gW(c2'  
2w?G.pO#  
    template < typename T1, typename T2 > 9u wL{P&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4FA|[An  
      { [V@yRWI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "7?js $  
    } 1a9w(X  
} ; MB:n~>ga  
#Y[H8TW  
J"[3~&em  
同样还可以申明一个binary_op h'^FrWaU/  
N"DY?6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?gV'(3 !  
class binary_op : public Rettype !=[uT+v  
  { 7tH]*T9e>  
    Left l; CKTrZxR"  
Right r; qmmv7==  
public : BV9*s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qtSs)n  
xaXV ^ZM3  
template < typename T > MWq$AK]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0->/`/xm  
      { D6!tVdnVe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _1JmjIH)M  
    } PI7IBI  
) YSh D  
    template < typename T1, typename T2 > 5_G'68;OV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L? ;/cO^  
      { ,0T)Oc|HL/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o_ yRn16  
    } xQz#i-v  
} ; "2h5m4  
A9BxwQU#  
b*9e1/]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 QAvWJydb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zd>ZY,-5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,L-C(j  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 3.)_uo0;o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *5wv%-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3c 28!3p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Qp&?L"U)2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !b%,'fy)  
下面是修改过的unary_op F7 uhuqA]N  
+)-d_K.(k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N^@ \tg=  
class unary_op II#  
  { /8p&Qf>lJ1  
Left l; Q=.g1$LP  
  * NMQ  
public : aBCOGtf  
q<}PM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =mJ F_Ri  
DS 1JF  
template < typename T >  EW5]!%  
  struct result_1 x_ySf!ih  
  { SY6r 8RK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eH=c|m]!P  
} ; X'2Gi  
9`&77+|;e  
template < typename T1, typename T2 > a-Fqp4  
  struct result_2 --/-D5  
  { &V;x 4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sUda   
} ; B_@7IbB  
6 ZHv,e`?  
template < typename T1, typename T2 > pU[K%@sC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c+;S<g 0  
  { jmPp-} tS7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S%V%!803!  
} IuWX*b`v  
~mcZUiP9  
template < typename T > H8"tbU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o@@w^##  
  { vUfO4yfdg  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5xv,!/@  
} Fs9W>*(  
#,Bj!'Q'-  
} ; q5gP~*?  
coO.kTO;  
ULbP_y>(Y  
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 #x|VfN5f  
好啦,现在才真正完美了。 7n>|D^  
现在在picker里面就可以这么添加了: Gavkil  
.ftUhg  
template < typename Right > J<-Fua^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WV~SL/k|   
  { #?5VsD8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @ YrGyq  
} 573~-Jvx  
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。 j~$ )c)h"  
2E([#Pzb  
p(7c33SyF  
x[a'(5PwY  
1Y2a* J  
十. bind " xxXZGUp  
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。 4= $!_,.  
先来分析一下一段例子 jM;d>Gymx  
^X(_zinN"  
[sptU3,2U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :`j"Sj !t3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s3y}Yg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YL!oF^XO  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *q[^Q'jnN  
我们来写个简单的。 Y/!0Q6<[2Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tdb4?^.s  
对于函数对象类的版本: fIlIH  
`v<f}  
template < typename Func > 3V!W@[ }:  
struct functor_trait @hBx, `H^  
  { {8W |W2o$!  
typedef typename Func::result_type result_type; ~vkud+r  
} ; 2"_ 18l.  
对于无参数函数的版本: ;p.j  
Cb<~i  
template < typename Ret > tl2Lq0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9`E-dr9  
  { 1URT2$2p  
typedef Ret result_type; SaTEZ.  
} ;  aeQ{_SK  
对于单参数函数的版本: {bxhH)a'  
M`q#,Y?3^I  
template < typename Ret, typename V1 > J~:kuf21  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2%*|fF}I  
  { Dj/Q1KY$m  
typedef Ret result_type; )8\Z=uC  
} ; Vc{/o=1u  
对于双参数函数的版本: Wa@6VY  
$t%"Tr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z|f^nH#-C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &AN%QhI  
  { l'P[5'.  
typedef Ret result_type; Y~<rQ  
} ; WJP`0f3  
等等。。。 ,\Z8*Jr3Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Lp~c  
Y&~5k;>'_  
template < typename Func > V}p*HB@:  
struct func_return 9n-RXVL+  
  { <`^>bv9  
template < typename T > l ,ZzB,"  
  struct result_1 X6n|Xq3k  
  { s; ~J2h[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !Q\X)C  
} ; 6k@[O@)  
F&-5&'6G+  
template < typename T1, typename T2 > >V3W>5X  
  struct result_2 >f3k3XWRT  
  { -{.h\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K1CMLX]m  
} ; sz){uOI  
} ; q|m#IVc  
0R.Gjz*Q  
z2$F Yn Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zkw0jX~  
 W"#j7p`d  
template < typename Func, typename aPicker > ]g>T9,)l  
class binder_1 '&&~IB4ud  
  { }d$vcEI$3  
Func fn; =rE `ib  
aPicker pk; 0`zm>fh}  
public : JB: mbH  
bt. K<Y0  
template < typename T > !!\4'Q[  
  struct result_1 B]CS2LEqh  
  { o%QhV6(F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,5%aP%  
} ; &ij^FAM  
h=mI{w*  
template < typename T1, typename T2 > J:k@U42  
  struct result_2 V_ avaE  
  { \:18Uoe7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %6vMpB`g  
} ; EC:x  ,i  
sP=2NqU3Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BUboP?#%)  
KG7X8AaK#  
template < typename T > j8F~j?%!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %u<&^8EL+#  
  { A X^3uRQJ  
  return fn(pk(t)); xf{C 'uF/  
}  $Adp  
template < typename T1, typename T2 > M ?: f^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vs)HbQ  
  { QB oZCLv  
  return fn(pk(t1, t2)); d60Fi#3d  
} a93d'ZE-X  
} ; P,LXZ  
I NFz X  
ph5xW<VNP  
一目了然不是么? {jCu9 ]c!  
最后实现bind QvT-&|  
Mf,Mcvs  
!F}J+N=}  
template < typename Func, typename aPicker > ,T1XX2? :  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~P_d0A~T  
  { /(z0I.yE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EUYa =-  
} lFzQG:k@  
3IRRFIiO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cC(ubUR  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 B "s8i{Vm  
@[Jt~v  
十一. phoenix u"CIPc{Sr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NUO,"Bqq  
FcbA)7dD  
for_each(v.begin(), v.end(), 2e D\_IW  
( S{r)/ ~/  
do_ 9-e[S3ziM  
[ (J?}eb;>n  
  cout << _1 <<   " , " _tR.RAaa"  
] ,nuDoc  
.while_( -- _1), .\hib. n3  
cout << var( " \n " ) { <ao4w6B  
) "ZK5P&d  
);  *<h  
<8xP-(wk;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: M cMK|_H  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6DiA2'{f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D2wgSrY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `'tw5}  
D;#Yn M3  
R'a5,zEo/  
template < typename Cond, typename Actor > F.* snF  
class do_while (J) Rs`_  
  { ezNE9g  
Cond cd; xF:poi  
Actor act; zI*/u)48  
public : ."#jN><t  
template < typename T > m@ 'I|!^  
  struct result_1 U*Q5ff7M6"  
  { @|*Z0bn'  
  typedef int result_type; e7j]BzGvl  
} ; L)//- k9  
|@n{tog+-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [HZCnO|N  
yK2*~T,6@  
template < typename T > H ]N/Y{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m3v* ,~  
  { >p+gx,N  
  do 4 d1Y\  
    { F|ML$  
  act(t); S:GUR6g8D  
  } do?n /<@o  
  while (cd(t)); R?e7#HsJ  
  return   0 ; cB"F1~z  
} o3[sF  
} ; cX]{RVZo-/  
Q)|LiCR,  
GLcZ=6)"'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0 Vgn N  
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。 jKi*3-&  
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。 T4, Zc  
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。  ,IvnNnl2  
下面就是产生这个functor的类: B7jlJqV  
|&pz,"(  
QbKYB  
template < typename Actor > aw@Aoq  
class do_while_actor 'krMVC-  
  { an5kR_=  
Actor act; TD=/C|  
public : ;s/b_RN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BU?MRcHC  
U;A5-|C  
template < typename Cond > {q>4:lsS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b2@x(5#  
} ; e~~k}2~  
F vk: c-  
z# ?w/NE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y Q @=\'  
最后,是那个do_ EqDYQ 7  
u9^;~i,  
4uVmhjT:X  
class do_while_invoker jW0z|jr  
  { =}o>_+"  
public : Jn[ K0GV  
template < typename Actor > $5AtI$TV_!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ifCGNvDR  
  { z00:59M4  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7[<sl35  
} &,kB7r"  
} do_; I;4CvoT  
}AfPBfgC1z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #CP, \G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [(UqPd$  
最后来说说怎么处理break和continue Zdg{{|mm  
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。 ={0{X9t?'j  
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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