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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #pSOZX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DZRxp,  
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, c5e\ckqm^  
SZ{cno1`  
H>f{3S-%  
C4tl4df9  
  class filler E{ s|#  
  { |vz;bJG  
public : zDyeAxh4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "ru1;I  
} ; (N|xDl &;  
&o@5%Rz2/  
}dJ ~Iy  
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: 8 -;ZPhN&  
3gy;$}Lq T  
L0b] ^_ tI  
}27Vh0v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %E"/]!}3  
"NH+qQhs  
OeGuq.> w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PV6 *-[  
vw] D{OBv*  
2bnIT>(  
X#,[2&17Fh  
二. 战前分析 hX%v`8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  /kU@S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 NB5B$q_'#  
-_DiD^UcXn  
;}~Bv<#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \BaN5+ B6  
  /* --------------------------------------------- */ V C'-h~  
vector < int *> vp( 10 ); E)wT+\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0Y*gJ!a  
/* --------------------------------------------- */ {mnSTL`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BC{J3<0bf@  
/* --------------------------------------------- */ 5qQ(V)ah  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \Ntdl:fSw  
  /* --------------------------------------------- */ }|"*"kxi!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )^S^s >3  
/* --------------------------------------------- */ b[o"Uq@8?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :YXQ9/iRr  
Qfu*F}  
ioa_AG6B  
<VR&= YJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: G!LNP&~  
1._1, _2是什么? dzNaow*0&V  
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。 PB<Sc>{U  
2._1 = 1是在做什么? N|d.!Q;V.y  
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。 a 8hv.43  
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。 n;^k   
7WfirRM  
9Q7cUoxY  
三. 动工 k;AiG8jb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i^cM@?  
S%s|P=u  
pD_eo6xX  
< Gy!i/  
template < typename T > }:l%,DBw  
class assignment VfC[U)w*vm  
  { '`~(Fkj  
T value; xKLcd+hCZ  
public : 2td|8vDA  
assignment( const T & v) : value(v) {} MN M>  
template < typename T2 > V<NsmC=g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \ NSw<.  
} ; Nw$[a$^n  
^AjYe<RU}  
,-I F++q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]G o~]7(5|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l)rvh#D  
9k+&fyy  
(T#(A4:6S  
vl{_M*w ;  
  class holder ;0Ct\[eh  
  { OG?j6q hpl  
public : (VXx G/E3  
template < typename T > ];{l$-$$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O$umu_  
  { v6DxxE2n  
  return assignment < T > (t); )"c]FI[}  
} k5%0wHpk=  
} ; MV;Y?%>  
GKsL~;8"  
D7_Hu'y<o  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Jn@Mbl  
cwWSNm|  
  static holder _1; 5) n:<U*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W "\tkh2  
CWe>jlUQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zc\h15+P  
而不用手动写一个函数对象。 Rr;LV<q+  
vD)A)  
Jyz$&jqyr'  
EBDC'^  
四. 问题分析 5IE+M  
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。 uM#U!  
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。 >gZk 581/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gC_s\WU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )<x;ra^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X?v ^>mA  
5)>ZO)F&  
五. 问题1:一致性 &(uF&-PwO4  
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?| o )nT   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wp]7Lx?F  
@F(3*5c_Y  
struct holder =y-!k)t  
  { ?Str*XA;  
  // qp~4KukL  
  template < typename T > Q!2iOvK  
T &   operator ()( const T & r) const Puth8$  
  { gcW{]0%L^  
  return (T & )r; .t^UK#@#4  
} L4/TI(MP  
} ; F3Ak'h{Ay  
*/5<L99v  
这样的话assignment也必须相应改动: fdq^!MWTi  
6PQJgki  
template < typename Left, typename Right > )*TW\v`B  
class assignment kTi PZZI  
  { ]dGr1 ncu  
Left l; kO,VayjT  
Right r; wUIsi<Oj  
public : /VmCN]2AZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H?=pWB  
template < typename T2 > '[=yfh   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } srChY&h?<  
} ; msqxPC^I  
RZ<+AX9R  
同时,holder的operator=也需要改动: \Sq"3_m4T  
r_V2 J{B  
template < typename T > EYJi6#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ot2zhR )  
  { mOz&6T<|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )S wG+k,  
} V$Xl^#tN  
uku}Mr"p  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 lEyG9Xvi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WK_y1(v>  
X8,7_D$  
return l(rhs) = r; %g]$Vfpy  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?LV-W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _/N'I7g  
0x>/6 <<  
template < typename Tp > L&DF,fWsF&  
class constant_t G1?0Q_RN  
  { I4o =6ts  
  const Tp t; 35%[D Ukb  
public : N)vk0IM!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }o!#_N0T  
template < typename T > Xew1LPI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const StdS$XW  
  { O7'<I|aD  
  return t; p29yaM  
} ,{uW8L  
} ; 6HEqm>Yau  
C`yvBt40r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'd2qa`H'}B  
下面就可以修改holder的operator=了 } :RT,<  
%EJ\|@N:  
template < typename T > pT3X/ ra  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {w |dM#  
  { &sZ9$s:(^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _X,[]+ziu%  
} /slm ]'  
*gM,x4Y  
同时也要修改assignment的operator() EI=Naq  
[w&#+h-q  
template < typename T2 > O2`oe4."vd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JGk3 b=K  
现在代码看起来就很一致了。 f.aB?\"f6  
Uw2,o|=O  
六. 问题2:链式操作 |b$>68:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $S6HZG:N  
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。 }XGMa?WR  
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。 Z{,GZT  
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。 3wN?|N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Yo~LckFF  
"wnpiB}  
template < typename T > }pl]9  
struct result_1 ? fbgU  
  { FG DGWcRw~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (B _7\}v|_  
} ; "EcX_>  
|+Hp+9J  
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: ~ Ho{p Oq  
kCaO\#ta  
template < typename T > ,67"C2Y  
struct   ref A9\]3 LY  
  { 7SgweZ}"  
typedef T & reference; b 0LGH. z4  
} ; ,hpH!J'5f/  
template < typename T > ]6$,IKE7  
struct   ref < T &> KGV.S  
  { !US8aT  
typedef T & reference; HE#,(;1i  
} ; 7BL |x  
Q00R<hu@F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Usa+b A  
csH2_+uG  
template < typename T > GXDC@+$14  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [[R7~.;  
  { doP$N3Zm  
  return l(t) = r(t); ~7dM!g{W  
} G'ij?^?  
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。 R)0N0gH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NFk}3w:  
)E'Fke  
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 $& cz$jyY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YBb)/ZghY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #O2wyG)oU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 vU=9ydAj?  
最后的布局是: BdN8 ^W  
                Add :83,[;GO2  
              /   \ ,Bisu:v6FW  
            Divide   5 ?e F@Q !h  
            /   \ $4Z+F#mx  
          _1     3 di~]HUZh)  
似乎一切都解决了?不。 63W{U/*aao  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 WtEI] WO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Fi mN?s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: >_XOc  
*IC^IC:  
template < typename Right > A_!QrM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O0^?f/&k  
Right & rt) const >T<6fpXuk2  
  { \|CPR6I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 10p8|9rE}B  
} y n SBVb!)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ` ^DjEdUN  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 rwiw Rh  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `E@kFJ(<On  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =M7TCE  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 QE|`&~sme  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? S_J,[#&  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: aF!Ex  
G6ayMw]OF  
template < class Action > m#tpbFAsc  
class picker : public Action >lrhHU  
  { GL1'Zo  
public : JPEIT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3KSpB;HX  
  // all the operator overloaded (a[.vw^g  
} ; &5?G-mn  
bW53" `X  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 v? L  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [ `7%sn]$  
(8.{+8o  
template < typename Right > j~bAbOX12  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iOXZ ]Xj5  
  { m`z7fi7u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); / s,tY74'5  
} -."kq.m*  
#ZJMlJ:q`"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ( #* "c  
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。 ~.J,A\F  
tJNIr5o  
template < typename T >   struct picker_maker av-#)E  
  { bNGCOj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [)^mBVht  
} ; GF8 -_X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sYJL-2JX  
  { hq=,Z1J  
typedef picker < T > result; #ly@;!M  
} ; OF[?Z  
mzWP8Hlw  
下面总的结构就有了: l _+6=u  
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。 N2BI_,hI1  
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。 Z|G/^DK!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Us,)]W.S  
至此链式操作完美实现。 t2- ^-g6  
 FZ F @  
[#Y' dFQ  
七. 问题3 RT^v:paNT2  
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。 ^"9* 'vTtc  
!;S"&mcPDJ  
template < typename T1, typename T2 > .[?BlIlm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R_^/,^1  
  { qz!Ph5 (  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]dSK wxk  
} p~&BChBl!=  
iib  
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: 5u r)uz]w8  
UZGDdP  
template < typename T1, typename T2 > ]ab#q=  
struct result_2 mk!Dozb/  
  { |Y},V_@d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EF#QH _X  
} ; 87V1#U^  
Pao%pA.<  
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? 2C$R4:Ssw)  
这个差事就留给了holder自己。 ?P/AC$:|I  
    (CJ.BHu]  
9@K.cdRjQ  
template < int Order > o%`Xa#*Ly  
class holder; im]g(#GnKh  
template <> +pf5\#l?  
class holder < 1 > 6?qDdVR~]  
  { #DFV=:|~  
public : 9M a0^_  
template < typename T > rv>^TR*,!  
  struct result_1 oFDz;6  
  { gd7^3q[$h  
  typedef T & result; tnz+bX26  
} ; Ub_4yN;  
template < typename T1, typename T2 > e)H!uR  
  struct result_2 -)jax  
  { h5"Ov,K3[  
  typedef T1 & result; ibpzeuUl  
} ; Pf <[|yu4?  
template < typename T > #Yuvbb[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const geM6G$V&  
  { RO&H5m r%@  
  return (T & )r; -r<#rITH"  
} 4-R^/A0  
template < typename T1, typename T2 > /KCPpERk{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nc)J18  
  { !TKkec8$  
  return (T1 & )r1; 1u|V`J)0  
} V0*3;n  
} ; c~=B0K-  
=JS;;PzX[  
template <> y "w|g~x]c  
class holder < 2 > pZ(Fx&fy  
  { +nL+ N  
public : D)@XoM(  
template < typename T > 9H0H u]zM  
  struct result_1 $HJTj29/  
  { {Qv>q$Q  
  typedef T & result; ;eL9{eF  
} ; "*z_O  
template < typename T1, typename T2 > @U{<a#  
  struct result_2 :hRs`=d"r  
  { Ju2l?Rr X  
  typedef T2 & result; 5 2_#  
} ; a4 MZ;5  
template < typename T > 0aI;\D*Ts  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /) 4GSC}Gg  
  { 1f'Hif*r_X  
  return (T & )r; Wg`AZ=t  
} tK(g-u0N`(  
template < typename T1, typename T2 > S4^N^lQ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D${={x  
  { }8-\A7T  
  return (T2 & )r2; ZR0r>@M3v<  
} nH|,T%  
} ; k S# CEU7  
)B# ,  
w|[RDaAb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^].jH+7i*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S=`+Ryc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a:TvWzX,  
Kl{>jr8B3  
return l(i, j) = r(i, j); zSEs?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )D&M2CUw"f  
8~lIe:F-  
  return ( int & )i; !4"^`ors$  
  return ( int & )j; U69u'G:  
最后执行i = j; fBn"kr;  
可见,参数被正确的选择了。 4Y> Yi*n  
(-77[+2  
Ny- [9S-<  
;< jbLhHwD  
Yap?^&GV  
八. 中期总结 G!N{NCq  
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: RyJ 1mAC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )d\ j I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (>4aibA'P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :~Q!SL N  
}R[#?ty;]  
uMb> xxf  
PNOGN|D  
}9HmTr|  
xT&(n/  
九. 简化 2T@GA 1G  
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。 kd`0E-QU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OO dSKf8  
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: L4u;|-znw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aNn"X y\ k  
  +-*/&|^等 /M;#_+VK<  
2. 返回引用。 aI(7nJ=R  
  =,各种复合赋值等 NcOPL\  
3. 返回固定类型。 o%{'UG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )n49lr6 X  
4. 原样返回。 :A %^^F%  
  operator, 5!YA o\S  
5. 返回解引用的类型。 %J:SO_6  
  operator*(单目) bzDIhnw  
6. 返回地址。 8P7"&VYc8  
  operator&(单目) ml0.$z  
7. 下表访问返回类型。 v2r&('pV  
  operator[] UJfT!==U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >d"3<S ; b  
  operator<<和operator>> n\Fp[9+Z\  
&AVpLf:?  
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。 HoV^Y6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d)cOhZy  
f4-a?bp  
template < typename Left > XC 7?VE  
struct value_return TD[EQ  
  { YjF|XPv+ l  
template < typename T > |7,L`utp  
  struct result_1 _=ua6}Xp  
  { ^;,M}|<h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M.-"U+#aD  
} ; <IW#ME  
Djk C  
template < typename T1, typename T2 > Uz cx6sw  
  struct result_2 2%*MW"Q  
  { {oc igR 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E$9 Ys  
} ; t?o ,RN:  
} ; b|Q)[y]  
5D M"0  
-9RDr\&`(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MMB@.W  
mk7&<M  
下面我们来剥离functor中的operator() 0;S,tJg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /@AEJ][$  
{3})=>u:S  
return l(t) op r(t) *k"|i*{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o"wXIHUmV  
return op l(t) M/x>51<  
return op l(t1, t2) ^7;JC7qmN  
return l(t) op 3lV^B[$  
return l(t1, t2) op Pe C7  
return l(t)[r(t)] <YA&Dr3OD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (~zd6C1.  
DG4 d"Jy  
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: #;n +YM">:  
单目: return f(l(t), r(t)); G?f\>QSZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q$1PG+-  
双目: return f(l(t)); ]yjl~3  
return f(l(t1, t2)); ?JL7=o X  
下面就是f的实现,以operator/为例 J=.`wZQkS  
$^u}a   
struct meta_divide go+Q~NV   
  { b:qY gg  
template < typename T1, typename T2 > 2G$SpfeIu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pg]BsJN  
  { ,-x!$VqS  
  return t1 / t2; OD' ]:  
} 1B),A~Ip  
} ; tXJU vish  
BCe_@  
这个工作可以让宏来做: G'YH6x,  
ARcv;H 5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w9 w%&{j  
template < typename T1, typename T2 > \ u77E! z4Uz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vI$t+m:  
以后可以直接用 %|G"-%_E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ax!+P\\2~  
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 !`!| Zw  
(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。。。) ~Lc066bLeq  
Y+K|1r  
Vh}SCUof'  
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 x0 d~i!d  
@ HZKc\1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cRX~z  
class unary_op : public Rettype lL]y~u  
  { $gBd <N9|c  
    Left l; d #jK=:eK  
public : .z13 =yv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &uC@|dbC5  
[AV4m   
template < typename T > eNiaM6(J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jA#/Z  
      { [r/k% <  
      return FuncType::execute(l(t)); j~j\\Y  
    } hHqh{:q{v  
Kx_h1{  
    template < typename T1, typename T2 > ]Qm]I1P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wP,JjPUt  
      { fDx9iHGv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Mi~(aah  
    } eT2*W$  
} ; t>8XTqqi  
Q f(p~a(d  
=@F&o4)r  
同样还可以申明一个binary_op r-,e;o>9  
gWY "w!f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m7T)m0  
class binary_op : public Rettype h*ZC*eV>  
  { #07gd#j4  
    Left l; :!zl^J;  
Right r; 5q "ON)x  
public : DWdW,xG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +l=r#JF  
mZ1)wH,  
template < typename T > %LYnxo7#C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xq"Jy=4Q*  
      { !%dN<%Ah  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <3,<\ub  
    } %'0T Xr$  
1>L(ul(qGF  
    template < typename T1, typename T2 > 4Vq%N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \@&_>us  
      { 6"dD2WV/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); klUQkz |<a  
    } eW|^tH  
} ; %4HRW;IU  
'U'yC2BI n  
#nh|=X  
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 zSb PW 6U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :kfp_o+J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B:7mpSnEQ  
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。 (rg;IXAq%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KD^N)&k^Kp  
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。。。 ZoArQ(YFy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sUE?v9  
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) &HSq(te  
下面是修改过的unary_op vzmc}y G  
x`6<m!d`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -\#0]F:-  
class unary_op r_;9' #&'  
  { /rSH"$  
Left l; Ks}Xgc\  
  TwgrRtj'  
public : :_QCfH  
^wS5>lf7p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Is+O  
|*`Z*6n  
template < typename T > 0?>dCu\  
  struct result_1 c&L"N!4z  
  { d:yqj:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;j2vHU#q-  
} ; NzNA>[$[  
aN(|'uO@  
template < typename T1, typename T2 > qoAj] ")  
  struct result_2 `mN4_\]  
  { \rPbK+G.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O(_[ayE  
} ; &5: tn=E  
B-l'vVx  
template < typename T1, typename T2 > Uk\Id ~xLV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rSrIEP,c'  
  { FN[{s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yeHDa+}  
} VWO9=A*Y|  
o: ;"w"G  
template < typename T > ;,]P=Ey  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zz& ?{vJ  
  { cYqfsd# B  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~jsLqY*(+  
} "9n3VX)  
$HJwb-I  
} ; <\;#jF%V  
]Zmj4vK J  
MQ"xOcD*F  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug p ]d] QMu  
好啦,现在才真正完美了。 ~9j%Hm0ht  
现在在picker里面就可以这么添加了: -I=l8m6L  
!>1@HH?I\/  
template < typename Right > E4hLtc^ +  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5<w g 8y  
  { 9*a=iL*Nw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h9eMcCU  
} 5ls6t{Ci  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -{ZWo:,r~q  
0tU.(  
4^URX >nx8  
QVtQx>K`  
a1@Y3M Q;i  
十. bind %HJK;   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %plo=RF  
先来分析一下一段例子 >;[*!<pfK5  
-a-(r'Qc(  
@*sWu_ -Y%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =%/)m:f!^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YIjTL!bA"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nvPwngEQm  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q`r**N+zn  
我们来写个简单的。  f& CBU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8w.YYo8`  
对于函数对象类的版本: RU\/j%^  
=AuR:Tx  
template < typename Func > k1!@^A  
struct functor_trait cb}[S:&|  
  { uS^Ipxe\  
typedef typename Func::result_type result_type; ye MB0Z*r  
} ; MNV % =G  
对于无参数函数的版本: Gh}*q|Lz  
ukUGvK  
template < typename Ret > v\{!THCSh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vuYSVI2=H  
  { Bs?^2T~%{  
typedef Ret result_type; dN$Tf  
} ; R47\Y  
对于单参数函数的版本: 15sp|$&`  
r3PT1'P?L  
template < typename Ret, typename V1 > &c,kQo+pA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VzVc37 Z>6  
  { b1( $R[  
typedef Ret result_type; 7"C$pm6  
} ; j}C}:\-fY  
对于双参数函数的版本: g pOC`=  
){b@}13cF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HZ:6zH   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g?ULWeZg5  
  { _D+J!f^  
typedef Ret result_type; X93!bB  
} ; r! MWbFw|X  
等等。。。 N}t 2Nu-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ll4g[8  
5bg s*.s  
template < typename Func > - RU=z!{  
struct func_return ruld B,n  
  { S@/IQR  
template < typename T > a5 TioQ  
  struct result_1 ~5oPpTAe  
  { G2T|RT $_K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n~V ]Z  
} ; .~7FyLl$  
?)ONf#4Y  
template < typename T1, typename T2 > :Cj OPl  
  struct result_2 (R("H/6xs  
  { 53n^3M,qK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U3dwI:cG  
} ; K>@+m  
} ; AnX%[W "  
e(<st r>  
[wzb<"kW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s|y "WDyx5  
ZG&>:Si;  
template < typename Func, typename aPicker > 71t* %  
class binder_1 lp^<3o*1  
  { Ev}C<zk*  
Func fn; TJR:vr  
aPicker pk; fNW"+ <W  
public : 0a XPPnuX  
]Yn_}Bq  
template < typename T > SR |`!  
  struct result_1 @/ohg0  
  { ", KCCis  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }*S `qW;B  
} ; 9j6QX ~,  
9~/J35  
template < typename T1, typename T2 > <"my^  
  struct result_2 R[hzMU}KB  
  { 4J/}]Dr5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7\s"o&G  
} ; ?b>,9A.Z  
IHv[v*4:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9^#c| 0T  
E vg_q>  
template < typename T > Lo N< oj5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Z !)^j  
  { .Z `av n  
  return fn(pk(t)); x#xFh0CA  
} :Ra,Eu  
template < typename T1, typename T2 > Xx0hc 8qd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U"^kH|  
  { ,N]H dR  
  return fn(pk(t1, t2)); \=ux atw  
} NUWDc]@J*  
} ; =k^Y?.  
p o2!  
%D%8^Zd_  
一目了然不是么? a C\MJ9  
最后实现bind -7@/[9Gf`:  
zGkS^Z=(  
|8l<$J  
template < typename Func, typename aPicker > @v)p<r^M">  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :2rZcoNb.  
  { 8"8t-E#?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); oldA#sA$  
} Ki$MpA3j   
&-Gqdnc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Pama#6?OPh  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 qGB{7-ru  
yDegcAn?  
十一. phoenix Kzm+GW3o[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AicBSqUke  
3yU.& k  
for_each(v.begin(), v.end(), (mTE;s(  
( ~O oidKT  
do_ 5A3xVN=  
[ 26I_YL,S  
  cout << _1 <<   " , " W_\5nF  
] c|B.n]Z  
.while_( -- _1), !h23cj+V  
cout << var( " \n " ) xy/`ZS2WPq  
) {E9+WFz5  
); mpU$ +  
,*&:2o_r  
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: _u5#v0Y  
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 $0>60<J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %7IugHH9y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p93r'&Q  
t\k$};qJ  
@hiCI.?X  
template < typename Cond, typename Actor > /'l{E  
class do_while Cz\e w B  
  { _/-jX  
Cond cd; 4U+xb>  
Actor act; 7vrl'^1  
public : |Mu p8(gCk  
template < typename T > [B#R94  
  struct result_1 ;o2$ Q  
  { m.# VYN`+A  
  typedef int result_type; bYpnt V  
} ; t^R][Ay&  
bnq; )>&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2Mc3|T4)U  
ODNM+#}`  
template < typename T > pN:Kdi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bpJ(XN}E  
  { ;g5m0l5  
  do -:Da&V  
    { 0WZ_7C?  
  act(t); Z'`g J&6n  
  } Xqg@ e:g  
  while (cd(t)); Ce9|=Jx!  
  return   0 ; fTS5 yb%  
} f332J  
} ; /Y W>*?"N  
ZM !CaR  
4B =7:r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^84G%)`&  
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。 rb5~XnJk  
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。 BP'36?=Zo  
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。 -3t7*  
下面就是产生这个functor的类: \qdHX  
s C%&cRQD  
42_`+Vt]d7  
template < typename Actor > ;f0I 8i,JN  
class do_while_actor D/Z6C&/I  
  { X$ 0?j 1  
Actor act; u]<,,  
public : 5nv#+ap1 "  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C%$edEi  
:)wy.r;N  
template < typename Cond > bf ]f=;.+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #^l L5=  
} ; QUq_:t+Dv  
L[oui,}_  
D.B.7-_8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s @&`f{  
最后,是那个do_ rdl;M>0@  
sT3^hY7  
dpAjR  
class do_while_invoker Su 586;\  
  { #I{h\x><?  
public : PWaw]*dFmy  
template < typename Actor > A-H&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FcR=v0),  
  { T6O::o6  
  return do_while_actor < Actor > (act); /\ y?Y  
} 3KR d  
} do_; b3&zjjQ  
9_L[w\P|4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l4 D+Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?{P"O!I{  
最后来说说怎么处理break和continue @TLS<~  
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。 QwNly4  
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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