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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sy~mcH:%+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a,X3=+_K  
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, ),86Y:^4  
Mw< 1  
CR<*<=rI  
5}f$O  
  class filler 1K!7FiqY  
  { (5SI! 1N  
public : kC)dia{$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x9a0J1Nb-h  
} ; K:y>wyzl  
0 }q/VH57  
Q"KH!Bu%P  
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: |yS4um(w  
|m~|  
0@2%pIq\  
9.<$&mVk7`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]C_6I\Z#=W  
k5^'b#v  
mR@iGl\\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z# 1Qj9  
6;ICX2Wq'  
D+RG,8Ht  
W /IyF){  
二. 战前分析 8<xJmcTEwO  
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。 Gz`Zp "i%0  
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 c#_%|gg  
xi^_C!*J  
]:F]VRPT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w$1.h'2  
  /* --------------------------------------------- */ 8YCtU9D  
vector < int *> vp( 10 ); $uboOfS83G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7#Mi`W  
/* --------------------------------------------- */ P )`-cfg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qRNGe8  
/* --------------------------------------------- */ G'!Hc6OZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w(VH>t  
  /* --------------------------------------------- */ 7p|Pv;wp|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?k/Uw'J4u/  
/* --------------------------------------------- */ j5AW}   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ltc>@  
o|*,<5t  
q0Fy$e]u  
WKP=[o^  
看了之后,我们可以思考一些问题: Fm:Ri$iT  
1._1, _2是什么? P'zA=Rd&~>  
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。 97Whn*  
2._1 = 1是在做什么? $H?v  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /6g*WX2P1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?'^xO:  
7&2xUcsz)  
pj'Yv  
三. 动工 ="MG>4j3.F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zvE]4}VL?  
~Xa >;  
" @.hz@>  
w<>B4m\  
template < typename T > `g3H; E  
class assignment hX8;G!/  
  { ~u.CY  
T value; I~EJctOG  
public : /:l>yKI+~  
assignment( const T & v) : value(v) {} .F |yxj;I7  
template < typename T2 > L ej3? k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ho 4~-xmN  
} ; . F_pP2A  
0D=6-P?^W  
&!_ >J0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (|<}q-wO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?z p$Wz;k  
 zoA]7pG-  
1Z|q0-Dw0  
7N 7W0Ky  
  class holder L -<!,CASW  
  { c.r]w  
public : z" 4$mh  
template < typename T > kowBB0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G8 H=xr#  
  { </Ja@%  
  return assignment < T > (t); <\Lii0hi!  
} #TXgV0\F  
} ; SK#; /fav6  
*$Bx#0J8  
R FWJ ZN"  
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: #Mrof9  
OUQySac  
  static holder _1; 0"LJ{:plz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c#Y/?F2p  
F{v>   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J.35Ad1hM  
而不用手动写一个函数对象。 ?`lIsd  
xbsp[0I,  
Gg8F>y<[R  
l*^c?lp)  
四. 问题分析 u8 Q`la  
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。  YH@p\#Y  
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。 <BEM`2B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /{|JQ'gqX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,'Zs")Ydp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SN' j?-  
D.su^m_1  
五. 问题1:一致性 R0HzNk  
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?| )T&ZiHIJ3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N6EG!*  
}}G`yfs}r  
struct holder }Ox5,S}ra  
  { f:bUM/Ud  
  // k> SPtiAs  
  template < typename T > !59u z4  
T &   operator ()( const T & r) const =~yRgGwJ  
  { lf-1;6nyk"  
  return (T & )r; y<|8OTT  
} 9#cPEbb~  
} ; Wa.y7S0(@  
sQwRlx  
这样的话assignment也必须相应改动: zsOOx% +  
b*Sw") #  
template < typename Left, typename Right > _X;xW#go  
class assignment G LU7?2`t  
  { ';'gKX!9V  
Left l; }6b" JoC  
Right r; ~+ [T{{  
public : 1L3 +KD~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~)vq0]MRg  
template < typename T2 > oR[-F+__  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yI$KBx/]n  
} ; WstX>+?'  
F}MjZZj(U=  
同时,holder的operator=也需要改动: xU9T8Lw  
5d|hP4fEc  
template < typename T > <aSjK#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1K\z amBg  
  { upi\pXv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A s"% u  
} VY G o;  
>W>3w  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~'lYQ[7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pd^"MG  
;2N: =Rv  
return l(rhs) = r; .:r l<.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [$]qJ~kz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @}\wec_   
iewwL7  
template < typename Tp > Xnc?oT+  
class constant_t \&BT#8ELG  
  { c'md)nD2M  
  const Tp t; 0fE?(0pBj  
public : <~z@G MQCf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NWue;u^  
template < typename T > L NS O]\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e5 N$+P"  
  { =W[M=_0u  
  return t; ~`yO@f;D  
} T0|hp7WM  
} ; gk hmQd  
,76Q*p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^i[bo3  
下面就可以修改holder的operator=了 ,,8'29yEq  
Kt3T~k  
template < typename T > /JjSx/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YgV"*~  
  { ,8@q2a/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cB0"vbdO  
} -J":'xCP!  
Lrjp  
同时也要修改assignment的operator() rczwxWK  
f1AO<>I;  
template < typename T2 > j4%\'xj:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A=96N@m6  
现在代码看起来就很一致了。 +k;][VC[O  
r;~7$B)  
六. 问题2:链式操作 W#9A6ir>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g|Xjw Ti8$  
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。 *E|#g  
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。 zX8'OoEH*9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `D $ "K1u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y>2oU`ly,  
^]k=*>{ R  
template < typename T > ]?sw<D{  
struct result_1 sjy/[.4-  
  { @HQqHO&N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Esdv+f}4;  
} ; xey?.2K1A  
* `3+x  
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: Owz>g4l r  
yk0^m/=C(  
template < typename T > T_j0*A $  
struct   ref ]|QA`5=$  
  { O:j=L{,d^  
typedef T & reference; }6To(*  
} ; ;>CM1  
template < typename T > II]-mb  
struct   ref < T &> RveEA/&&  
  { mXT{c=N)w  
typedef T & reference; $C t(M)  
} ; efK WR  
C]a iu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NQx>u  
eIcIl2  
template < typename T > ZdJQ9y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .h-k*F0Ga)  
  { g oZw![4l  
  return l(t) = r(t); >p29|TFbV  
} 04c`7[  
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。 TBmmC}PEd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F%I*m^7d  
N)EJP ~0  
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 +{\b&q_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PTpGZ2FZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~pw%p77)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PmA_cP7~  
最后的布局是: x75 3o\u!  
                Add ]]hsLOM]  
              /   \ eB_ M *+^  
            Divide   5 `svOPB4C'  
            /   \ V^kl_!@  
          _1     3 w|U 7pUz  
似乎一切都解决了?不。 IAd[_<9D  
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。 _SrkR7  
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。 Nazr4QU  
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: ]t-B-(D  
72\o6{BiC  
template < typename Right > D26A%[^O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /t04}+,e ^  
Right & rt) const gmCB4MO  
  { V4. }wz_Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'ALe>\WO  
} r5Xi2!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4Y{&y6  
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。 ^}4ysw  
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。 -^,wQW:o)  
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。 G3D!ifho.#  
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。 qb PC5v  
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? <-xu*Fc  
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: +ooQ-Gh  
$uUJV% EX  
template < class Action > yb-/_{Y  
class picker : public Action eR!K8W  
  { d=a$Gd_$  
public : +pjU4>)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *}Gu'EU  
  // all the operator overloaded aFDCVm%U|  
} ; H8$";T(I  
T2}ccnDi  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 -hKtd3WbT  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,QHn} 3fW  
M7 gM#bv>L  
template < typename Right > wb6$R};?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CW@G(R  
  { &\Yd)#B/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8Og)(BC  
} PF] Vt  
J:2Su1"ODh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nEh^{6  
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。 hJGWa%`  
Iq(;?_  
template < typename T >   struct picker_maker l 5z8]/  
  { "yPKdwP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y:dwx*Q9I  
} ; (Ek=0;Cr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @v=A)L  
  { 33w(Pw  
typedef picker < T > result; 3L%g2`  
} ; Eq'oy~.oV  
n4G53+y'  
下面总的结构就有了: 1~9AQ[]w8  
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。 ;aUI3n%  
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。 mG+hLRTXP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l&m'?. g f  
至此链式操作完美实现。 `*Jw[Bnh8  
WyJXT.  
Ge4 tc  
七. 问题3 +( V+XT  
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。 R,ddH[3  
dWhF[q"  
template < typename T1, typename T2 > Ujss?::`G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;AE%f.Y  
  { Vr<ypyC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D(gpF85t  
} -Q P&A >]7  
QLAyX*%B  
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: TkV$h(#!f&  
g bwg3$!9  
template < typename T1, typename T2 > +hd1|qa4  
struct result_2 2`w\<h  
  { aoS]Qp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o)IcAqN$H  
} ; vh6#Bc)i%w  
pI{s )|"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? e,Fe,5E&g  
这个差事就留给了holder自己。 m#(ve1E  
    Mq$N ra  
Id'@!U:NA  
template < int Order > _\2^s&iJh  
class holder; o*1t)HL<  
template <> &-6 D'@  
class holder < 1 > k0R;1lZ0n  
  { 1">]w2je:  
public : m 1lfC  
template < typename T > YP vg(T  
  struct result_1 Y&_1U/}h  
  { 9=Rj9%  
  typedef T & result; h\^> s$  
} ; N^8 lfc$a  
template < typename T1, typename T2 > r&-I r3[  
  struct result_2 hDs.4MZC`  
  { me`( J y<  
  typedef T1 & result; S+C^7# lT  
} ; iXDQ2&gE*  
template < typename T > CQNt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @7 *Ag~MRb  
  { 5PlTf?Ao  
  return (T & )r; A4W61f  
} $MG. I[h  
template < typename T1, typename T2 > `;R|SyrX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -/ #tQ~{gs  
  { 4c=oAL  
  return (T1 & )r1; y3!=0uPf  
} DqHVc)9  
} ; ^y"$k  
=7`0hS<@F  
template <>  Cz_chK4  
class holder < 2 > __V6TDehJ$  
  { ;zO(bj>  
public : >AW=N  
template < typename T > A fctycQ-  
  struct result_1 KCed!OJ+  
  { hOx">yki  
  typedef T & result; 3f :I<S7  
} ; U;:,$]+  
template < typename T1, typename T2 > +xlxhF  
  struct result_2 ~4iI G}Y<  
  { Th%1eLQ  
  typedef T2 & result; _r|$H_#  
} ; M_4g%uHG  
template < typename T > PaFJw5f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const otO6<%/m  
  { ]Zim8^n?`.  
  return (T & )r; hexq]'R  
} +mT}};-TS  
template < typename T1, typename T2 > xW,(d5RtZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )Oz( <vxw  
  { 3Ecm Nwr  
  return (T2 & )r2; <z|? C  
}  G?]E6R  
} ; EhybaRy;C  
?fEX&t,'  
2eu`X2IBcT  
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> >。 [hS?d.D   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: QW f)5S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5b[:B~J  
_rqOzE)  
return l(i, j) = r(i, j); va8V{q@t'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zY|]bP[NEH  
AAdRuO{l1  
  return ( int & )i; ^ >ca*g  
  return ( int & )j; *[7,@S/<F  
最后执行i = j; v[6BESu  
可见,参数被正确的选择了。 b~b(Ed{r  
<5(8LMF  
.>?["e#,  
,\DB8v6l\A  
9hT^Y,c0  
八. 中期总结 y+?tUSPP  
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: -i'T!Qg1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /)de`k"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v mOXB#7W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9,'5~+7  
8'B\%.+"8e  
\sC0om,  
4T9hT~cT7  
%~ecrQ;  
z>i D  
九. 简化 x[}e1sXXs  
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。 u6y\GsM.a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %i%Xi+{3  
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: 1 qUdj[Bj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NI(`o8fN  
  +-*/&|^等 "`"j2{9|e!  
2. 返回引用。 ^;s`[f|w  
  =,各种复合赋值等 {7eKv+30  
3. 返回固定类型。 H]=3^g64  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `CK;,>i   
4. 原样返回。 X{#@ :z$  
  operator, ^^?DYC   
5. 返回解引用的类型。 n/@/yJ<EFi  
  operator*(单目) i? AZ|Ha[  
6. 返回地址。 Lx?bO`=qg7  
  operator&(单目) L238l  
7. 下表访问返回类型。 e|Sg?ocR  
  operator[] `z` `d*_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @mJN  
  operator<<和operator>> 9'toj%XQ  
Hs=!.tZ,  
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。 R~ w(]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @LL&ggV?  
L''0`a. +S  
template < typename Left > 4!k={Pd  
struct value_return fe37T@  
  { {C]M]b*F6(  
template < typename T > 4rM77Uw>  
  struct result_1 I9F[b#'Pn  
  { DJQ]NY|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;@d %<yMf@  
} ; XFu@XUk!K  
N0vd>b  
template < typename T1, typename T2 > HqXo;`Yy}  
  struct result_2 E;4Ns  
  { z{#F9'\&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y[~6f,?^  
} ; ]Hd 0 Y%  
} ; 50DPzn  
:LBe{Jbw  
q<yH!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (C-z8R Z6  
lIFt/  
下面我们来剥离functor中的operator() &YT7>z,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o~-X7)]  
BXfaqYb;Q  
return l(t) op r(t) "j a0,%3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZHC sv]l  
return op l(t) 3(5RUI-  
return op l(t1, t2) 2/7=@>|  
return l(t) op %o"Rcw|  
return l(t1, t2) op 9uS7G*  
return l(t)[r(t)] gs8L/veP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ox~'w0c,f  
Tc88U8Gc  
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: _).'SU)>  
单目: return f(l(t), r(t)); 99ha /t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'hek CZZ_I  
双目: return f(l(t)); ?Nh%!2n  
return f(l(t1, t2)); =` i 7?  
下面就是f的实现,以operator/为例 'o7PIhD"  
Xl/G|jB9  
struct meta_divide /hX"O ?^  
  { @&Nvb.5nT  
template < typename T1, typename T2 > KV5lpN PC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %C3cdy_c  
  { xapkhIW2\  
  return t1 / t2; ]F@md(J  
} }a9C /t3  
} ; p_z"Uwp  
\OU+Kl<  
这个工作可以让宏来做: YjX=@  
42wcpSp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Mb>6.l  
template < typename T1, typename T2 > \ nUd\4;J#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *b)b#p  
以后可以直接用 '!.;(Jo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6#KI? 6  
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 Dz50,*}J  
(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。。。) 13QCM0#  
^z^>]Qd  
r/4]b]n  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |?| u-y  
Oq2H>eW`f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Iv<9} )2K  
class unary_op : public Rettype z;/'OJ[.  
  { *SY4lqN  
    Left l; 'QS"4EvdD  
public : ltrSTH,kL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x>J3tp$2  
W vJ?e  
template < typename T > Pu^~]^W)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5i^vN"J  
      { tbPPI)lu  
      return FuncType::execute(l(t)); (Z$6J Nkz  
    } >o} ati  
s =5H.q%PV  
    template < typename T1, typename T2 > yhdG 93  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P\ s+2/  
      { O2,g]t~C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W<LaR,7  
    } >ek%P;2w>  
} ; vf yv a  
2wBU@T1  
w+37'vQ  
同样还可以申明一个binary_op !p&'so^-W  
"<2b jy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cP2R2 4th  
class binary_op : public Rettype &JlR70gdHi  
  { .zAafi0  
    Left l; +lT]s#Fif  
Right r; w Y. g- 3  
public : 2SJh6U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U(N$6{i_  
M([H\^\:  
template < typename T > / 3k\kkv!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5lxq-E3  
      { CCY|FK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5dp#\J@  
    } "J5Pwvs-  
Rdg0WT*;j  
    template < typename T1, typename T2 > M0zD)@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (d;(FBk='  
      { iy82QNe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3=l-jGJk  
    } sOxdq"E  
} ; YhT1P fl  
nh=Us^xD  
arLl8G[  
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 x#0@ $  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qiw eM?-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'Xl>,\'6  
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。 0:Y`#0qK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <u?hdwW \  
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。。。 \.1b\\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Gr@{p"./z  
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) c2\vG  
下面是修改过的unary_op )Zf}V0!?+  
N#)VD\m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G`#gV"PlC  
class unary_op 4_%FSW8-  
  { CDYx/yO  
Left l; 5SL>q`t.bd  
  pInWKj[y1  
public : ePRMv  
b2=Q~=Wc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +Jka:]MW!  
px>> ]>ZMH  
template < typename T > U9o*6`"o  
  struct result_1 YaZt+WA  
  { .XKvk(9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PBs<8xBx^  
} ; g**% J Xo  
*z"1MU  
template < typename T1, typename T2 > e6i./bf3  
  struct result_2 =P;;&j3Z  
  { '>|*j"jv-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kc[u} .U  
} ; ).!14Gjo  
a61eH )a  
template < typename T1, typename T2 > {qWG^Db  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?SOF n  
  { q uGPk)c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LEngZ~sV/  
} h!N&gZ[0  
X_({};mz  
template < typename T > <SM&VOiaOz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mr NOcx&  
  { lMzCDx !m  
  return OpClass::execute(lt(t)); N"x\YHp  
} =@KYA(D  
FJ%R3N\  
} ; #or oY.o  
(bFWT_CChz  
i)=89?8  
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 7x7r!rSe,  
好啦,现在才真正完美了。 txfwLqx  
现在在picker里面就可以这么添加了: Pv-V7`{  
lzy$.H"W  
template < typename Right > mERZ_[a2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _ K+V?-=  
  { 0HJqsSZ$mW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Go+xL/f  
} F}B/-".^  
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。 Ddl% V7  
7YXXkdgbd  
;Jbc'V'fm  
k *;{n8o?)  
Sp~Gv>uMK  
十. bind 88np/jvC{  
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。 )47j8jL  
先来分析一下一段例子 =7]Q6h@X  
aBVEk2 p  
%QsSR'`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .xz,pn}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +z jzO]8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >_0 i=.\  
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"6hD?6.  
我们来写个简单的。 >H1|c%w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .f !]@"\  
对于函数对象类的版本: -90ZI1O`  
k|$"TFXx;  
template < typename Func > Xk&F4BJQk<  
struct functor_trait $>h!J.t  
  { rGn5Q V  
typedef typename Func::result_type result_type; 28Ssb|  
} ; ;x3 ]4^  
对于无参数函数的版本: J<($L}T*$  
nhQ44qRgQ  
template < typename Ret > AeY$.b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %is,t<G  
  {  ny  
typedef Ret result_type; 3dX=xuQ%/  
} ; o9T@uWh+  
对于单参数函数的版本: cdJ`Gk  
(@WDvgi(  
template < typename Ret, typename V1 > r8 Zyld_@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n<%=~1iY+  
  { J+cAS/MYX  
typedef Ret result_type; {Ukc D+.Y  
} ; yYG3/Z3u5  
对于双参数函数的版本: A1|7(Sow  
A^4kYOe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EBIa%,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vNK`Y|u@  
  { fNAo$O4cm  
typedef Ret result_type; 0[2BY]`Z.  
} ; (ifqwl62  
等等。。。 FD XWFJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E*r  
qr'x0r|<>  
template < typename Func > \C+*loLs  
struct func_return aJy>  
  { 38w.sceaT  
template < typename T > C)J_lI{^  
  struct result_1 (?!(0Ywbg  
  { q lz9&w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;e~{TkD  
} ; Msv*}^>  
/jZaU`  
template < typename T1, typename T2 > 1Es*=zg  
  struct result_2 Y0Hq+7x  
  { \tiUE E|k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g:uvoMUD  
} ; a+YR5*&[OO  
} ;  4]DAh  
y~== waZw  
2,8/Cb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *l>[`U+  
;T5,T   
template < typename Func, typename aPicker > 6Q.{llO  
class binder_1 ~),;QQ,  
  { r 1l/) ;  
Func fn; l50|` 6t  
aPicker pk; 08Pt(kzNA  
public : ,Lt~u_lve  
RjR&D?dc  
template < typename T > C@TN5?Z  
  struct result_1 {[M0y*^64$  
  { o~OwE7H)A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z`emKFbv  
} ; C=oM,[ESQ0  
`2B*CMW{  
template < typename T1, typename T2 > p4m^ ~e  
  struct result_2 1a($8>  
  { D EUd[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `G=ztL!gq  
} ; H4PbO/{xO  
toS(UM n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q vv\+Jp^  
p3M#XC_H]  
template < typename T > zuC58B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z +3<$Z  
  { LJRg>8  
  return fn(pk(t)); 5y1or  
} kq)+@p  
template < typename T1, typename T2 > 1s{ISWm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u @{E{  
  { pY+.SuM  
  return fn(pk(t1, t2)); d\~p5_5.  
} p{iG{  
} ; BA~a?"HS  
g".d"d{  
:V&N\>Wo  
一目了然不是么? B<|:K\MA  
最后实现bind .ocx(_3G  
XIr{U5$<6  
2Pbe~[  
template < typename Func, typename aPicker > Q)x?B]b-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w{k1Y+1  
  { 1a7!4)\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AddGB^7yl  
} Ni+3b  
I#"t'=9H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L8K0^~Mk  
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。 iP<k1#k  
BQyvj\uJ  
十一. phoenix j y7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'M~BE\  
Ze-MAt  
for_each(v.begin(), v.end(), NJn&>/vM  
( OJv}kwV  
do_ |BwRlE2CFO  
[ El~-M`Gf  
  cout << _1 <<   " , " UH5w7M  
] W[@i;f^g  
.while_( -- _1), ,/i_QgP  
cout << var( " \n " ) k/df(cs  
) :=rA Yc3]  
); {SF[I  
J&A;#<qY  
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-{*92y& |  
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=87ud  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6!ZVd#OM%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \.c]kG>k-  
M6J/mOVx5  
zL9VR;q  
template < typename Cond, typename Actor > =kd YN 5R  
class do_while ,5/V@;i  
  { q.-y)C) ;  
Cond cd; -@rxiC:Q  
Actor act; ?Q@L-H`  
public : `'u Umyg  
template < typename T > }ppVR$7]0  
  struct result_1 Ej' 7h~=v  
  { *Wzwbwg  
  typedef int result_type; >4,{6<|  
} ; %PzQ\c  
'nMApPl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A^pu  
p?;-!TUv  
template < typename T > zu52 p4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CE{z-_{ ^  
  { D,k(~  
  do WElrk:b  
    { 4_tR9w"  
  act(t); g]za"U|g  
  } 0Qm"n6NQ  
  while (cd(t)); j8pFgnQ  
  return   0 ; _WKJ<dB<  
} !/947Rn  
} ; DMB"Y,  
xS"$g9o0  
.AXdo'&2i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [(1O"  
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。 UV4u.7y  
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。 kGm:VYf%  
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。 R8tF/dx>7  
下面就是产生这个functor的类: .Y!:x =e  
iSlFRv?a  
o w2$o\hC  
template < typename Actor > |=\91fP68`  
class do_while_actor Raefj(^V  
  { 1  o|T  
Actor act; <{giHT  
public : Rv vh{U;t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s|Zx(.EP  
8zZSp  
template < typename Cond > ^;zWWg/d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [G a~%m  
} ; &eIGF1ws  
m=QCG)s  
vh &GIb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VpSEVd:n  
最后,是那个do_ CN/IH   
4YLs^1'TG0  
;`kWpM;  
class do_while_invoker W}h|K:-S  
  { X/Y#U\  
public : GQx9u ^>  
template < typename Actor > 8Y# bN*!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {rC~ P  
  { S8%n.<OB  
  return do_while_actor < Actor > (act); kg3ppt  
} h~w4, T  
} do_; W (`c  
azo0{`S?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^Gq5ig1rxy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8%[HYgd5)  
最后来说说怎么处理break和continue B;!f<"a8  
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。 +yWR#[`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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