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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MdU_zY(c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Eag->mw/~  
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, 'mpY2|]\$  
h+zJ"\  
s`Z(f:/6*  
2tC ep  
  class filler g]iWD;61  
  { /fA:Fnv  
public : 8gJ"7,}-'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /MsXw/],  
} ; ~^" cNv  
;E:ra_l  
?v#t{e0eQ  
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: MR%M[SK1  
Rb<aCX  
Kr=DoQ."d8  
hnL"f[p@gC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s!Y>\3rMW  
e{Om W  
82Nh;5T r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r$;DA<<|<c  
.qy._C2(  
w|>:mQnU  
?A(=%c|,g  
二. 战前分析 )H S|pS:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 wGd8q xa  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ({Fus@/  
"vH@b_>9|  
}CaL:kY8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); + }(  
  /* --------------------------------------------- */ z|}Anc[\  
vector < int *> vp( 10 ); eL^,-3JA(]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x*i5g`jx  
/* --------------------------------------------- */ ;W?e@ Lgxk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~Ht[kO  
/* --------------------------------------------- */ 8l>/ZZ.NXi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L GK0V!W  
  /* --------------------------------------------- */ [[JwHM8H&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^qiTO`lg  
/* --------------------------------------------- */ !rb)Y;WQt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J\_tigd   
(o{QSk\  
vb9G_Pfz  
"pdG%$  
看了之后,我们可以思考一些问题: _zJY1cr  
1._1, _2是什么? "6 dC  
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。 rv;w`f  
2._1 = 1是在做什么? 0Z2![n  
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。 Gi]Pwo${  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2 'xT%  
Niou=PI@  
|6`yE]3 -(  
三. 动工 93)&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Da_g3z  
wi:]oo#  
RFDwL~-p  
\M=" R-&b  
template < typename T > ff-9NvW4v  
class assignment n0O- Bxhl  
  { 0Vh|UJ'&7  
T value; + ?*,J=/  
public : JmWN/mx  
assignment( const T & v) : value(v) {} pb$U~TvzhM  
template < typename T2 > -78 t0-lM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r@"Vbq%  
} ; _R]la&^2F\  
q3T'rw%Eh  
?5'UrqYSW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1`5d~>fV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qW][Q%'lt  
Th`IpxV  
oVb6,Pn  
\W( C=e  
  class holder hn)mNb!  
  { _tb)F"4V  
public : (O,|1  
template < typename T > +MGEO+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +aEE(u6%E@  
  { vxZvK0b620  
  return assignment < T > (t); 'RTz*CSZ  
} A 99 .b  
} ; e {N8|l  
_&.CI6  
8> 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: 0kQAT #  
N02N w(pi  
  static holder _1; Q6RBZucv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kE UfQLbn  
Ca*^U-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #`<|W5  
而不用手动写一个函数对象。 QlSZr[^v  
9W 5vp:G  
'd|_i6:y&  
jv5p_v4%O  
四. 问题分析 F,P,dc  
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。 +<Uc42i7n  
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。 . ?[2,4F;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5bH@R@3m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B<H5WI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &( b\jyf  
wP+wA}SN  
五. 问题1:一致性 F4e<=R  
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?| d; oaG (e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H^B/ '#mO  
"DjD"?/b  
struct holder }PK8[N  
  { y_Bmd   
  // g(,gg1mG  
  template < typename T > %=]~5a9  
T &   operator ()( const T & r) const Cc]t*;nU_  
  { g.s~Ph-G  
  return (T & )r; o D*h@yL  
} 71@V|$Dy  
} ; #QXB2x<*  
+K; X$kB  
这样的话assignment也必须相应改动: (Y)$+9  
lmp0Ye|  
template < typename Left, typename Right > oZmni9*SD  
class assignment ORA +>  
  { @L=xY[&{  
Left l; bv4lgRE6Y  
Right r; cmZ39pjBJ  
public : ^ bexXYh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W.HM!HQp  
template < typename T2 > <Ktx*(D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R3jhq3F\Y  
} ; cIw)ScY  
Ih{(d O;  
同时,holder的operator=也需要改动: MJt?^G (w?  
-nV]%vJ$R}  
template < typename T > \.POb5]p0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /U`"Xx  
  { tOn/r@Fd^E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4Bd[r7  
} *FQrmdwb]L  
("}TW-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。 }(hx$G^M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }{n[_:[7  
dArg'Dc4  
return l(rhs) = r; jRm v~]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !eMz;GZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ry*b"SO  
'Wn'BRXq3  
template < typename Tp > \@N8[  
class constant_t Y#=0C*FS  
  { \uc]+nV!o  
  const Tp t; 3T'9_v[Y  
public : JpcG5gX^B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p[!&D}&6h  
template < typename T > VA&_dU]*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jav7V"$  
  { kOfbO'O9  
  return t; q3z<v:=1y  
} [O2xE037h`  
} ; ,gVA^]eDh  
MXh0a@*]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K63OjR >H  
下面就可以修改holder的operator=了 &u&/t?  
c/jU+,_g  
template < typename T > "iMuA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %d c=Q SL  
  { +g(>]!swb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [d`J2^z}  
} /vYuwaWG=  
l:-$ulAx  
同时也要修改assignment的operator() 3,8<5)ds*  
]]Sz|6P  
template < typename T2 > %?Yf!)owh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,,sKPj[  
现在代码看起来就很一致了。 6U Q~Fv`]  
4QARrG%  
六. 问题2:链式操作 e4fh<0gX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2-s ,PQno^  
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。 7 y5`YJ}!  
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。 i+ ]3J/J  
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。 *39Y1+=)$$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  SP?~i@H  
x"9`w 42\r  
template < typename T > tBd-?+~7  
struct result_1 0Dv r:]R  
  { dY5 m) ?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uZL,+Ce|  
} ; E#[_"^n  
2F%2K?$`Ej  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: sG7G$G*ta!  
WWhAm{m  
template < typename T > h6Ovl  
struct   ref o,>9|EMQZ  
  { s1.EE|h,5  
typedef T & reference; ` $*I%oT;  
} ; B5{ wSr  
template < typename T > >r1cW7  
struct   ref < T &> /'' |bIPa  
  { "4NcszEN  
typedef T & reference; " R!,5HQF;  
} ; T1%_sq  
"yJFb=Xdq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L1ro\H  
\f\ CK@  
template < typename T > {k*rD!tT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^ >JAl<k  
  { 8JYU1E w  
  return l(t) = r(t); :d}I`)&  
} \e+h">`WgX  
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。 /*Iq,"kGz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c|RTP  
$ha,DlN  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  vX1 8 ]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B6ee\23  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C$WUg<kcK'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r&+8\/{  
最后的布局是: +i^@QNOa  
                Add cZC%W!pT  
              /   \ 2>TOC BB"  
            Divide   5 3N c#6VI  
            /   \ "`g5iUHqUl  
          _1     3 g]&7c:/  
似乎一切都解决了?不。 1i3;P/  
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。 v+d} _rCT  
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。 7" Qj(N  
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: 41G}d+  
@=r YOQj |  
template < typename Right > %4'<0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eFKF9m  
Right & rt) const ;$,b w5  
  { n=Ze p{^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JOwm|%>3a  
} D[/h7Ha  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X'FDQoH  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9`y@2/!Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 T,@s.v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *I]/ [d  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +2xgMN6B@  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 9Xl[AVs:M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sE^ee2]OI@  
B 703{k  
template < class Action > sU Er?TZ  
class picker : public Action IVSOSl|  
  { C(CwsdlP  
public : UOIB}ut V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 56w uk [)  
  // all the operator overloaded qofD@\-  
} ; QNbV=*F?  
Ls<^z@I  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \!LIqqX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: /U26IbJ  
6|uv+$  
template < typename Right > 6}l[%8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s!<RWy+  
  { z@I'Ryalyc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tNoPpIu  
} CiWz>HWH  
S^s|/!>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d! {]CZ"@  
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。 %(&$CmS@  
CKI.\o  
template < typename T >   struct picker_maker uM)#T*(  
  { Znw3P|>B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5(5:5q.A/D  
} ; 2nf<RE>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IJ]rVty  
  { rMWJ  
typedef picker < T > result; .Ht;xq  
} ; ,I6li7V  
^XX_ qC'1  
下面总的结构就有了: :%_\!FvS  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Gsn$r(m{K  
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。 3D;?X@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t)|~8xpP  
至此链式操作完美实现。 <@Z`<T6  
R1$s1@3I|  
E$.fAIt  
七. 问题3 UpaF>,kM  
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。 QUeuN?3X\  
v]Fw~Y7l!  
template < typename T1, typename T2 > "%}24t%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _?> x{![  
  {  8 X Qo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N TcojA{V$  
} p$=Z0p4%LL  
KFg q3snH  
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: $J8g)cS  
/ 3eGt7x#  
template < typename T1, typename T2 > !\VzX  
struct result_2 x(n|zp ("  
  { v%rmfIU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |'Z+`HI  
} ; d.|*sZ&3p  
e%s1D  
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? AL!ppi  
这个差事就留给了holder自己。 sZI"2[bk  
    'ZJb`  
EXMW,  
template < int Order > !9.k%B:  
class holder; QJ&]4*>a  
template <> STl8h}C  
class holder < 1 > 7Kf  
  { :w q][0)  
public : oam$9 q  
template < typename T > s"@}^ )*}  
  struct result_1 yg.o?eML  
  { ~&?57Sw*m  
  typedef T & result; X J`*dgJ  
} ; Xdi<V_!BC-  
template < typename T1, typename T2 > Mz.C`Z>o  
  struct result_2 NH;e|8  
  { \ZM5J  
  typedef T1 & result; /qKA1-R}4  
} ; eC"k-a8j+  
template < typename T > up{0ehr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4E2#krE%  
  { Sg$\H  
  return (T & )r; jzJQ/ZFS  
} Gphy8~eS  
template < typename T1, typename T2 > n }b{u@$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XV/7K "  
  { _aYhW{wW  
  return (T1 & )r1; 0SU v5c  
} p>,D F9W`  
} ; zMRa <G7  
@0]w!q  
template <> 0C;Js\>3]  
class holder < 2 > 8 :WN@  
  { w$IUm_~waa  
public : 4#{f8  
template < typename T > t{g@z3  
  struct result_1 ^KdT,^6T  
  { fF(AvMsO  
  typedef T & result; (/2rj[F&  
} ; t{>#)5Pqv  
template < typename T1, typename T2 > \61H(,  
  struct result_2 )!kt9lK  
  { tA^+RO4  
  typedef T2 & result; T$`m!mQ4  
} ; S{?l/*Il*_  
template < typename T > aGBd~y@e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1d~d1Rd  
  { je@&|9h  
  return (T & )r; (a0(ZOKH  
} Mk~U/oq  
template < typename T1, typename T2 > e]nP7TIU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oKYa ?  
  { 8o[gzW:Q)U  
  return (T2 & )r2; "n]x%. *  
} l9C `:g  
} ; gyq6LRb  
CuK>1_Dq  
T_!F I29  
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> >。 cHt4L]n8n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kQe<a1 8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: etT9}RbQ  
\?oT.z5VG&  
return l(i, j) = r(i, j); k;jl3GV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yKuZJXGVo  
'$Z@oCY#  
  return ( int & )i; [) 0JI6  
  return ( int & )j; |||m5(`S  
最后执行i = j; VXiU5n^  
可见,参数被正确的选择了。 )sW!s3>S>  
pfu"vo(t_  
OwEV$Q  
%f'=9pit  
gxmo 1  
八. 中期总结 _p0gXb1m`  
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: vmEn$`&2t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H\V?QDn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ? A;RTM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O:8 u^ TP  
h<)ceD<,  
qE3Ud:j  
~"0{<mMcX  
.?rs5[th*  
b+q'xnA=>  
九. 简化 *^Zt)U1$|  
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。 Kp*3:XK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f[D%(  
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: X31%T"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R<gAxO%8  
  +-*/&|^等 y9?*H?f,  
2. 返回引用。 Go1xyd:k  
  =,各种复合赋值等 GApvRR+Z  
3. 返回固定类型。 pY-!NoES  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cWyf04-?  
4. 原样返回。 rz,,ku4qt  
  operator, dl[%C6  
5. 返回解引用的类型。 WY QVe_<z:  
  operator*(单目) QnOs8%HS-  
6. 返回地址。 ZQym8iV/  
  operator&(单目) ViyG%Sm  
7. 下表访问返回类型。 |=v,^uo  
  operator[] %]Nm'"Y`U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -fV\JJ  
  operator<<和operator>> %z.V$2  
<m^a ?q^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @{{L1[~:0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WV'u}-v^  
:CezkD&  
template < typename Left > Z2@e~&L  
struct value_return fd #QCs  
  { xjF>AAM_Px  
template < typename T > ~:k r;n2  
  struct result_1 )7!,_r  
  { %QrOEs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^!C  
} ; x^c,cV+*  
c%O97J.5b  
template < typename T1, typename T2 > {X2uFw Gi  
  struct result_2 {>vgtkJ  
  { @aN~97 H\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F'>yBDm*OM  
} ; %).I &)i  
} ; AX&Emz-  
GIkeZV{4}  
Ct?xTFb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uPbdzUk$  
wSCI?  
下面我们来剥离functor中的operator() +w(6#R8u5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \!jz1`]&{  
IY6Qd4157  
return l(t) op r(t) (w2lVL&   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %scIZCrI~  
return op l(t) mXhC-8P  
return op l(t1, t2) A@?-"=h}  
return l(t) op p<h(  
return l(t1, t2) op *2N0r2t&  
return l(t)[r(t)] "M+I$*]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  \v+c.  
)(yaX  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *Q?8OwhJ  
单目: return f(l(t), r(t)); tS\Db'C7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A-.Wd7^~*  
双目: return f(l(t)); Im-qGB0C  
return f(l(t1, t2)); Z_dL@\#|  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^fsC]9NS  
_g9j_ x:=  
struct meta_divide ZU0*iA  
  { 4`9ROC  
template < typename T1, typename T2 > As5l36  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M6quPj  
  { ZwY mR=  
  return t1 / t2; yK9EHJ$  
} Av yer/{  
} ; K$GQc"  
a%a0/!U[  
这个工作可以让宏来做: b;*'j9ly  
<Piq?&VX[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZybfqBTD&c  
template < typename T1, typename T2 > \ Wl=yxJu_(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TG8U=9qt  
以后可以直接用 vfj{j= G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uVhzJu.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 B 5qy4MFWs  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) e2G;_:  
pRxVsOb  
~*\ *8U@7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "Xwsu8~  
G(shZ=fq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A7XA?>~+|  
class unary_op : public Rettype A.7lo  
  { e2tru_#  
    Left l; ?IS[2 v$   
public : +_vf=d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =zrfh-lwH  
@c"s6h&  
template < typename T > eHGx00:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :5&UWL|  
      { \+/ciPzA-  
      return FuncType::execute(l(t)); thX4-'i  
    } 90Sras>F  
b{ A/M#=  
    template < typename T1, typename T2 > -$#2?/uqC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UUbO\_&y  
      { t>LSP$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~#VDJ[Z  
    } 9vW]HOK  
} ; X7-[#} T  
B]b/(Q+  
z0a`*3 -2  
同样还可以申明一个binary_op }M"])B I  
"Dq^r9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VM&Ref4  
class binary_op : public Rettype Y}q~ Km  
  { hMvJNI6O  
    Left l; kEAF1RP:  
Right r; r~7}w4U  
public : yA*U^:%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c68y\  
5A 5t  
template < typename T > -#G>`T~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Csjb1  
      { P*%P"g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <tsexsw  
    } i| ,}y`C#  
H"Hl~~U  
    template < typename T1, typename T2 > =TzJgx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {(asy}a9K  
      { rK}sQ4z=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1=9GV+`n  
    } CK|AXz+EN  
} ; ^5?|Dj  
car|&b  
p/7'r  
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 O}2/w2n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #4"eQ*.*"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r4X\/  
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。 SD8>,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! umAO&S.+M  
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。。。 8cMX=P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `)KGajB  
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) MF*4E9Ue.  
下面是修改过的unary_op ,z`D}< 3  
<}c7E3Uc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vpdPW%B  
class unary_op :f_oN3F p  
  { 0yMHU[):~  
Left l; %z-so?gF  
  -byaV;T?"  
public : hgDFhbHtd6  
9jx>&MnWs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9&C8c\Y  
z?kE((Ey  
template < typename T > ]:T:cO0_n  
  struct result_1 )"{}L.gC6  
  { }vgM$o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s[/d}S@ >  
} ; :M`~9MCRf  
*} Z  
template < typename T1, typename T2 > w~pe?j_F$  
  struct result_2 oOubqx  
  { Z0'LD<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mF4OLG3L0  
} ; )$a6l8  
EKN<KnU%  
template < typename T1, typename T2 > 1;{nU.If  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u WdKG({][  
  { cG@W o8+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kJNg>SN*@#  
} ni )G  
tux`-F  
template < typename T > "A~D(1K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8ql<7RTM!  
  { 4OO^%`=)M'  
  return OpClass::execute(lt(t)); {9j0k`A  
} x5;D'Y t"|  
Q?([#  
} ; t@+e#3P!  
M _cm,|FF  
4@mJEi{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Ik A~+6UY  
好啦,现在才真正完美了。 W>&*.3{v  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8NE[L#k  
Uqj$itqUQ  
template < typename Right > =eDC{/K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o"P)(;  
  { K)Z~ iBRM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); At[SkG}b  
} 9oP  
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。 a%6=sqxE  
X2,v'`U5&  
xH,e$t#@@~  
fT?m~W^  
]+w 27!  
十. bind !B9 Yw/Ba  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 zA$ f$J7\^  
先来分析一下一段例子 WHLTJ]OB  
e~,+rM  
/%t`0pi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f/0k,~,*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h:FN&E c}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R@>^t4#_Q0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 GlJOb|WOX  
我们来写个简单的。 ":=h1AJY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LRS,bl3}/  
对于函数对象类的版本: J5Q.v;  
)`gxaT>&l  
template < typename Func > 6~?yn-Z  
struct functor_trait m?4HVv  
  { YETGq-  
typedef typename Func::result_type result_type; o{hZjn-  
} ; %Br1b6 V  
对于无参数函数的版本: z t!>  
0dD.xuor  
template < typename Ret > S~|\bnE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ICG:4n(,  
  { FS!vnl8`  
typedef Ret result_type; N?A}WW#  
} ; a%an={  
对于单参数函数的版本: N!\1O,  
!<X/_+G\  
template < typename Ret, typename V1 > lX 50JJwk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QMDkkNK  
  { ,Vz-w;oDn  
typedef Ret result_type; =dWq B&  
} ; 4JH^R^O<n  
对于双参数函数的版本: -y$<fu9 e  
G%}k_vi&q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y^ st T^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c2Y\bKeN  
  { [8acan+ 2l  
typedef Ret result_type; s4=EyBI  
} ; ,WoV)L'?  
等等。。。 T/hz23nH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8ddBQfCY  
Y%zWaH  
template < typename Func > Tg=P*HY6  
struct func_return 5OAb6k'  
  { &C?4'e  
template < typename T > 5+(Cp3  
  struct result_1 lXVh`+X/l  
  { tq*6]q8c>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UzV78^:,iD  
} ; I(/*pa?m{  
diKl}V#u  
template < typename T1, typename T2 > 8\?H`NN  
  struct result_2 .GCJA`0h  
  { e%=SgXl2t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; od&wfwk(  
} ; %."w]fy>P  
} ; '_91(~P  
v++&%  
|2jA4C2L}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1V,DcolRY  
]KUeSg|  
template < typename Func, typename aPicker > ?ihRt+eR~  
class binder_1 [[ll4|  
  { PM)nw;nS  
Func fn; CX]L'  
aPicker pk; tU.~7f#+A  
public : q{L-(!uz7_  
A^\g]rmK  
template < typename T > [z'jL'\4  
  struct result_1 rX?%{M,xFw  
  { ]r\!Z <<(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q{xF7}i  
} ; JL7;l0#  
'sa>G  
template < typename T1, typename T2 > \[A JWyP  
  struct result_2 }E&:  
  { ZdT-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; py wc~dWvz  
} ; @J'tPW<$  
j@/p: fk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @E"lN  
/1xBZf rN  
template < typename T > A(n3<(O/{Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wo5%@C#M  
  { Q$Sp'  
  return fn(pk(t)); Qs<L$"L1  
}  ;B{oGy.  
template < typename T1, typename T2 > y#/P||PM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E<@N4%K_Q  
  { -'^:+FU  
  return fn(pk(t1, t2)); ,}l|_GGj  
} ;Qq7@(2y  
} ; n.G.f bO  
[|\#cVWs  
KC8  
一目了然不是么? Io{BO.K*Y  
最后实现bind !L2!:_  
64Tb,AL_  
?gMq:[X N  
template < typename Func, typename aPicker > y-~_W 6\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Us%g&MWdpb  
  { uF[~YJ>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  +&<k}Mz  
} Fx:4d$>;  
<00=bZzX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SErh"~[  
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.MaSm  
[i_evsUj?  
十一. phoenix @c).&7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yqP=6   
rkz84wDx  
for_each(v.begin(), v.end(), vTC{  
( 4,BJK`{  
do_ ('o} EoXS  
[ jI9#OEH_g  
  cout << _1 <<   " , " |fo#pwX  
] $Xqc'4YOZ  
.while_( -- _1), n"@){:{4?  
cout << var( " \n " ) h+j*vX/!  
) & u6ydN1xe  
); 9I''$DVf  
S#Tu/2<}  
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: ~Q}!4LH  
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 \~  l"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PO ,zP9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3r[ s_Y*  
O,#,`2Qc  
8EBd`kiq  
template < typename Cond, typename Actor > [I7=]X  
class do_while (B03f$8}*_  
  { E H|L1g  
Cond cd; 0-/@-qV\  
Actor act; B[t>T>~  
public : #+$ PD`j  
template < typename T > 46~nwi$,^  
  struct result_1 Tt,T6zs- <  
  { N:%Nq8I}:  
  typedef int result_type; **.23<n^W  
} ; s|X_:3\x  
ant2];0p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #c~- 8=  
l8e)|MSh  
template < typename T > { _Y'%Ggh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \C{Zqo,  
  { /)<kG(Z  
  do .kJu17!  
    { >;%LW} %  
  act(t); b1%w+*d<z  
  } [ u ^/3N  
  while (cd(t)); +-|}<mq  
  return   0 ; XD80]@\za  
} 9Q\RCl_1  
} ; F)@zo/u5L  
*e:2iM)8~  
4 []!Km  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A=70UL  
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。 dJlK'zK  
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。 U8@P/Z9  
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。 p&D7&Sb[  
下面就是产生这个functor的类: 3sDyB-\&  
nGur2}>n  
O'QnfpQ*9  
template < typename Actor >  `YO&  
class do_while_actor ]cW Q9  
  { D%6}x^`Qk  
Actor act; 5xU}}[|~-  
public : I.`D BI#-f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d@zxgn7o  
fB'Jo<C  
template < typename Cond > q Oa*JA`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a>+m_]*JZ  
} ; n#B}p*G  
LLoV]~dvUu  
LLMGs: [  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7uO tdH+  
最后,是那个do_ I*/:rb  
f"^t~q[VS  
2X(2O':Uc  
class do_while_invoker f 0~Z@\  
  { yN06` =  
public : w7\vrS>&  
template < typename Actor > e)3Mg^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GoPMWbI7  
  { 6="o&!  
  return do_while_actor < Actor > (act); \x5>H:\Y  
} ZT`" {#L  
} do_; fd62m]X  
"Nz"|-3Irv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Yq:/dpA_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MYR\W*B'b  
最后来说说怎么处理break和continue x@:98P  
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。 8cRc5X  
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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