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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]-w.x ]I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '*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, CI|#,^  
c <X( S  
[3v&j_  
OXV9D:bIa  
  class filler )jw!, "_4  
  { ?oU5H  
public : NV\{$*j(|J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FMl_I26]  
} ; {YIVi:4q  
L,sXJ23.  
I\= &v^]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9*(uJA  
uA\KbA.c;U  
I%mGb$ Q  
4CxU eq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jf=90eJc  
#\6k_toZ  
cu4|!s`#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l0%7u  
x!fRT.,}  
+"VXw2R_e  
~01t_Xp qc  
二. 战前分析  [4mIww%  
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。 W"D>>]$|u  
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 &M #}?@!C  
oLt%i:,A  
p7,dl*'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +GNXV-S  
  /* --------------------------------------------- */ [XD3}'Aa  
vector < int *> vp( 10 ); fLuOxYQbf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )24 1-b V  
/* --------------------------------------------- */ + $Lc'G+:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *>jJ<8!  
/* --------------------------------------------- */ MVp+2@)}s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t28 y=nv  
  /* --------------------------------------------- */ odTIz{9qG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); stq%Eg?  
/* --------------------------------------------- */ lkQ(?7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9i!|wkx  
W'5c%SI  
zCj#Nfm  
5&}p'6*K  
看了之后,我们可以思考一些问题: H  `_{n<  
1._1, _2是什么? 5Qxm\?0J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 VW**N}1#C  
2._1 = 1是在做什么? -'j|U[&N\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *,Sa*-7(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `m-7L  
)fbYP@9>a  
3/CKy##r%]  
三. 动工 %5<Xa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y+M9{[ i/O  
bqQR";  
h:r:qk  
f|{&Y2h(R  
template < typename T > kp,$ NfD  
class assignment =u.hHkx  
  { Wtp;se@#  
T value; _[y<u})  
public : (6i. >%|_  
assignment( const T & v) : value(v) {} =la~D]T*g  
template < typename T2 > @5cY5e*i{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1j!{?t ?  
} ; ;sY n=r  
k}e~xbh-y  
sE\Cv2Gx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Tuy5h 5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OJ<V<=MYZ  
N?c!uO|h|  
+LaR_n[  
}i9VV+L#1  
  class holder 32K  
  { f+4j ^y}  
public : )/BbASO$)Z  
template < typename T > 6f;20dn 6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Pq3|O Z  
  { evz@c)8  
  return assignment < T > (t); *NoixV1>  
} yzyK$WN\[3  
} ; U;FJSy  
g<Y N#  
`'b2 z=j  
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: 8 g3?@i  
D8)6yPwE  
  static holder _1; Vv*](iM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Gg5+Ap D  
1raq;^e9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z<[:v2  
而不用手动写一个函数对象。 f SMy?8  
T!t9`I0Zz  
'~AR|8q?  
tIo b  
四. 问题分析 0!q@b  
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。 i: VMC NH  
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。 IkgRZ{Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `4a9<bG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u56WB9Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \y+@mJWa  
<!derr-K  
五. 问题1:一致性 M[7$F&&n  
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?| K8fC>iNbH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i?'|}tK  
>4nQ&b.u  
struct holder N$<R6DU]K  
  { l6pvQ|  
  // v`r*Yok;`  
  template < typename T > :} DTK  
T &   operator ()( const T & r) const T}Ve:S  
  { Qv1cf  
  return (T & )r; vg*~t3{L  
} 9rgvwko  
} ; y`J8hawp  
6K5mMu#4  
这样的话assignment也必须相应改动: z#/"5 l   
mD;ioaE  
template < typename Left, typename Right > g\G}b  
class assignment xi15B5 _Ps  
  { &L r~x#Wx  
Left l; ]+T$ D  
Right r; aJ J63aJ  
public : f;obK~b[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }[SYWJIc  
template < typename T2 > O<y65#68Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W@Rb"5Gy+  
} ; @81N{tg-  
ricL.[v9S  
同时,holder的operator=也需要改动: !twYjOryH[  
N;i\.oY  
template < typename T > |P7FPmn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tiF-lq  
  { %;b]k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?{wD%58^oG  
} @oQ"FLF.  
;1q|SmF  
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。 6T%5<I*&3s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,z`* 1b8  
/?u]Fj  
return l(rhs) = r; -{NP3zy  
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。 <l<6W-I   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &o'$uLF~Y  
c uHF^l  
template < typename Tp > $aHHXd}@t2  
class constant_t RhkTN'vO  
  { 5.QY{ +k  
  const Tp t; Fmzkbt~oe  
public : XUTsW,WC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DY1"t7 9E  
template < typename T > Hh* KcIRX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TEi1,yc  
  { ,iXQ"):!OB  
  return t; *s|'V+1  
} OuyO_DSI  
} ; k\\e`=  
`Nv P)|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hpYW1kfQl  
下面就可以修改holder的operator=了 a7jE*%f9  
mEyIbMci  
template < typename T > Ht|"91ZC5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :}-izd)/j  
  { k zC4V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FA{(gib@9  
} $.zd,}l@L  
f(T`(pX0V  
同时也要修改assignment的operator() ~#7uNH2  
H/ar: j  
template < typename T2 > |mT1\O2a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o^b5E=?>C  
现在代码看起来就很一致了。 >tm4Rg~y  
PCnu?e3F  
六. 问题2:链式操作 me$nP}%C&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'u6n,yRm  
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。 a&u!KAQ  
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。 _}tPtHPa/  
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。 B(Er/\-@U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HJt '@t=Ak  
,>Dpt <  
template < typename T > }H|'W[Q.  
struct result_1 =ba1::18  
  { |qpFR)l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kc<5wY_t  
} ; lLLPvW[Q  
?*'0;K13  
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: Ru4M7 %  
u@t~*E5BpM  
template < typename T > >v )V2,P -  
struct   ref W=Mdh}u_I  
  { FSYs1Li_C  
typedef T & reference; |\W~+}'g~  
} ; b(t8TR#-  
template < typename T > WAJ KP"  
struct   ref < T &> Q;GcV&f;f  
  { #X2wy$GTG  
typedef T & reference; IUz`\BO4  
} ; Y~@(  
}yw>d\] f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mSGpxZ,IE  
*0'< DnGW  
template < typename T > 3 6t^iV*3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B_>r|^Vh  
  { `W.g1"o8W4  
  return l(t) = r(t); gy xC)br  
} ua,!kyS  
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。 pUa\YO1J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U^]@0vR  
cUn>gT  
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 `> +:38  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q=Liy@/+!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ()5X<=i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dFmpx%+p  
最后的布局是: wQa,o l_p  
                Add Y7;=\/SV  
              /   \ jwSPLq%  
            Divide   5 ,.0B0Y-X  
            /   \ T[MDjhv'  
          _1     3 tToP7q^  
似乎一切都解决了?不。 1\nzfxx  
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。 O`T_'.Lk  
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。 ^fmuBe}d{  
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: W)8Pq9Hnv  
TeFi[1  
template < typename Right > 4gZ)9ya   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wj5,_d)  
Right & rt) const b*ja,I4  
  { Q 7\j:.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T8d=@8g,%  
} t#w,G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @U@O#+d'ZR  
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。 KNR7Igw?}  
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。 4BeHj~~  
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。 k{U[ U1j  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 N%%trlDXD  
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? Lcf?VV}  
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: _-2n tO<E  
5&xbGEP$  
template < class Action > M{SJ8+G  
class picker : public Action 6C\WX(@4  
  { A (H2Gt D  
public : (LJ7xoJ^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `ZT/lB`  
  // all the operator overloaded JP^\   
} ; m#4h5_N  
2*a9mi  
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。 ./^8L(  
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: 8dC RSU  
(G(M"S SC  
template < typename Right > >XX93  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fYpJ2y-sA  
  { { ft |*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0.2stBw  
} 'p@m`)Z  
:#cJZ\YH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fIJX5)D  
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。 + R~ !G  
5K-,k^T}  
template < typename T >   struct picker_maker .zTkOk L  
  { Fk9]u^j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $wDSED -  
} ; |*M07Hc x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zKp R:F  
  { F{rC{5@fj  
typedef picker < T > result; W|"bV 6d3  
} ; uGHM ]"!)  
I:6XM?  
下面总的结构就有了: &Pc.[k  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /1$u|Gs *  
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。 Yq4nmr4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (:\L@j  
至此链式操作完美实现。 h<8c{RuoZC  
?*ZQ:jH  
:))&"GY  
七. 问题3 1Zi` \N4T  
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。 ]9c{qm}y  
{fjBa,o #  
template < typename T1, typename T2 > 0A-yQzL|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #lMC#Ld  
  { pF9WKpzE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6/T/A+u  
} P&<NcOCL&  
'Gamb+[  
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: $s-B  
H328I}7  
template < typename T1, typename T2 > ivB,s5<  
struct result_2 t=|}?lN<  
  { 3to!C"~\K-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J^S!GG'gb  
} ; pred{HEye  
At !:d3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ,H8M.hbsQ  
这个差事就留给了holder自己。 ii>^]iT  
    ZkO2*;  
?M6)O?[  
template < int Order > 2##mVEo.(  
class holder; [:q J1^UU  
template <> 6y57m;JW/  
class holder < 1 > f.bwA x  
  { 0AF,} &$  
public : TBky+]p@  
template < typename T > ` N R,8F  
  struct result_1 {47Uu%XT  
  { +$#XV@@~  
  typedef T & result; mAET`B "  
} ; (`4&Y-  
template < typename T1, typename T2 > L3'isaz&^  
  struct result_2  WFhppi   
  { 9W_mSum  
  typedef T1 & result; O(v>\MV  
} ; B9$pG  
template < typename T > @&%/<|4P5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :UAcS^n7h"  
  { ^f-)gZ&  
  return (T & )r; 2I& dTxIa  
} DY{v@ <3  
template < typename T1, typename T2 > t o8J   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T 1_B0H2  
  { 0c1=M|2  
  return (T1 & )r1; 8~~ k?  
} /m,i,NX07  
} ; D>ou,  
cfRUVe  
template <> 9_.pLLx  
class holder < 2 > @F*z/E}e  
  { <|]i3_Z  
public : U2tgBF?)A  
template < typename T > r`.Bj0  
  struct result_1 Cbl>eKw  
  { p GF;,h>  
  typedef T & result; g{uiY|  
} ; CfD4m,6  
template < typename T1, typename T2 > FP7N^HVBG=  
  struct result_2 #<U@SMv  
  { 9ZR"Lo>3e+  
  typedef T2 & result; _qpIdQBo  
} ; >{-rl@^H:  
template < typename T > 6ecx!uc$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )8'v@8;-  
  { 7GG`9!l]D  
  return (T & )r; UH;bg}=8  
} a`]ZyG*P  
template < typename T1, typename T2 > -[pfLo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^eefR5^_w  
  { G#@#j]8  
  return (T2 & )r2; o4@d,uIw^  
} iT s" RW  
} ; w7Mh8'P54  
u,}>I%21  
DMs8B&Y=  
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> >。 9 C{Xpu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l@u  "iGw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6W3."};  
+lZ-xU1  
return l(i, j) = r(i, j); Eza^Tbq%j?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z=;=9<vA  
e%4vvPp  
  return ( int & )i; {f*{dSm9b  
  return ( int & )j; |2 =w":2#  
最后执行i = j; w@O)b-b|w  
可见,参数被正确的选择了。 7;C~>WlU  
3RxR'M1  
fCnwDT  
zV;NRf) 9.  
p]?eIovi  
八. 中期总结 zf5%|7o  
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: ZCb@!V}=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <{hB&4oL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 20}]b* C}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Zm|il9y4m  
gkq~0/  
&e#pL`N  
$Fy~xMA8O  
G&MO(r}B  
Z![#Uz.z  
九. 简化 aHI~@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 I")Ud?v0)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s?nj@:4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: S;2UcSsQl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D+oV( Pw,  
  +-*/&|^等 s>WqVuXmn  
2. 返回引用。 x^Qij!mB%  
  =,各种复合赋值等 gvo5^O+)HH  
3. 返回固定类型。 uH7rt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hp}rCy|01  
4. 原样返回。 UYQ@ub  
  operator, /k^j'MMQs6  
5. 返回解引用的类型。 6z/&j} (  
  operator*(单目) i=M[$   
6. 返回地址。 mz;ExV16  
  operator&(单目) ~ 7Nqwwx  
7. 下表访问返回类型。 #q9BU:  
  operator[] E%stFyr9`/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Do^yer~  
  operator<<和operator>> -x J\/"A  
upJ y,|5  
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。 7)Tix7:9S;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #^ .G^d(=  
`ZP[-:`  
template < typename Left > t*6C?zEAU  
struct value_return f^5sJ 0;%  
  { CUjRz5L  
template < typename T > 4j i#Q  
  struct result_1 {4p7r7n'  
  { v]KPA.W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YY'[PXP$Y  
} ; YYkgm:[  
,.gJ8p(0x  
template < typename T1, typename T2 > 6O 2sa-{d  
  struct result_2 ^<v.=7cL0  
  {  60f%J1u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A,= R`m  
} ; BP4vOZ0$  
} ; ?o/p}6  
ilQ\+xR{b  
Yx ;j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait to #2.  
F0r5$Pl*  
下面我们来剥离functor中的operator() @ e7_&EGR?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fg1uqS1rg  
hKsx7`[  
return l(t) op r(t) f)Z'#[A*t7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X\<a|/{V A  
return op l(t)  Y!|};  
return op l(t1, t2) (.{."  
return l(t) op m5KLi &R  
return l(t1, t2) op QEx&AT  
return l(t)[r(t)] mcQ\"9;pY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6jl{^dI  
pMp@W`i^6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Tm~jYgJ  
单目: return f(l(t), r(t)); *t={9h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >Wpdq(o  
双目: return f(l(t)); R9+f^o` W  
return f(l(t1, t2)); +ZBj_Vw*|  
下面就是f的实现,以operator/为例 R~N%sn  
*y>|  
struct meta_divide F{}:e QD  
  { 5pRVA  
template < typename T1, typename T2 > 7FP"]\x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~$Z_#,|i?  
  { o i~,}E_  
  return t1 / t2; "DJ%Yo  
} kQ)2DCb dn  
} ; ^4saB+qm  
ZQ[s:  
这个工作可以让宏来做: qEkhgJqk  
Ac[;S!R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x_H"<-By  
template < typename T1, typename T2 > \ [Kbna>`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O9p^P%U"  
以后可以直接用 G0ENk|wbbj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !A_KCM:Ym  
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 2b :I .  
(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。。。) EVbDI yFn  
Uf$IH!5;Z  
?/p."N:]H  
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 0E&XD&D  
RZj06|r8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <)@^TRS  
class unary_op : public Rettype _)# ~D*3  
  { D,uT#P  
    Left l; y|wR)\  
public : ACgWT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &0-Pl.M  
H{Na'_sL  
template < typename T > \z2d=E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dBW#PRg  
      { <5sfII  
      return FuncType::execute(l(t)); } x'o`GuUf  
    }  +!wkTrV  
8EI&}I  
    template < typename T1, typename T2 > Z,b^f Vw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a &R,jq  
      { 1+Y; "tT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .fY$$aD$4  
    } Fd9Z7C  
} ; 7|?Ht]  
6r,zOs-I]  
q.lh  
同样还可以申明一个binary_op 'wTJX>  
WF <*rl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +Nka,C^O"  
class binary_op : public Rettype ;!>>C0s"  
  { cACnBgLl  
    Left l; OL#RkD  
Right r; [dXRord  
public : ]}A yDy6C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v8A{ q  
QOF'SEq"k  
template < typename T > 9, 792b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N{zou?+  
      { E`uK7 2j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /s`xPxvt  
    } 3-2?mV>5  
C6b(\#g(  
    template < typename T1, typename T2 > Xec U&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Hq)mF  
      { N;e*eMFE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); RjX#pb  
    } H*>5ne=x  
} ; . J*2J(T,  
N" oJ3-~  
%] 7.E  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^KFwO=I@PV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HC ?XNR&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V{kgDpB  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 cK+)MFOu+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! woK?td|/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 7PI|~Ifi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g/soop\:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) px_%5^zRQ  
下面是修改过的unary_op BRMR> ~k(  
C/pu]%n@4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~wRozV  
class unary_op Z7R+'OC  
  { 4'# _b  
Left l; OKzk\F6  
  GpM_ Qp  
public : J)Td'iT(  
)F35WP~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BLhuYuON  
eM`"$xc Oe  
template < typename T > aA.TlG@zP  
  struct result_1 y<5xlN(+v  
  { uM~j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .](s\6'  
} ; M3 $MgsN:  
LHP?!rO0  
template < typename T1, typename T2 > $rE_rZ+]="  
  struct result_2 1YMu\(  
  { x; *KRO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bwh.ekf8  
} ; *,DBRJ_*7  
!b+Kasss9  
template < typename T1, typename T2 > D<cHa |  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V]9 ?9-r  
  { 3bPvL/\Lb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'H,l\i@"  
} K<+h/Ok  
nS1 D&;#Y  
template < typename T > DavG=kvd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const th*E"@  
  { JEes'H}Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); z '%Vy  
} ?5 d3k%  
XX(;,[(_  
} ; ?Yp: h  
1cdM^k  
C,D~2G  
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 Z5o6RTi  
好啦,现在才真正完美了。 #yVY! +A  
现在在picker里面就可以这么添加了: izi=`;=D^  
zKk2>.  
template < typename Right > ABp/uJI)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5<ycF_  
  { u|D_"q~+6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A3N<;OOk  
} AHhck?M^  
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。 9_ GR\\  
cv["Ps#;`W  
YX_p3  
wy$9QN  
lH^[b[  
十. bind R@r"a&{/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 m.p{+_@M&  
先来分析一下一段例子 U.G**v  
6l>$N?a  
y8un&LP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} puz~Rfn#*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X@)5F 9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {e?D6`#x  
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。 mPxph>o  
我们来写个简单的。 9_F2nmEv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :_Y@,CpIEg  
对于函数对象类的版本: GKwm %A  
PDo%ob\Ym  
template < typename Func > eVDI7W:(Sn  
struct functor_trait i1 ?H*:]  
  { iVt6rX  
typedef typename Func::result_type result_type; x,z+l-y  
} ; ?8n`4yO0  
对于无参数函数的版本: nrMm](Y45  
D EL#MD!  
template < typename Ret > *#,wV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p/xxoU  
  { Nq)=E[$  
typedef Ret result_type; n ||/3-HDj  
} ; _}7N,Cx   
对于单参数函数的版本: =x~HcsJ8!R  
-lm\~VZT3  
template < typename Ret, typename V1 > 0p_/eWww-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nj~1y ')  
  { C_Y^<  
typedef Ret result_type; ^~2GhveBV  
} ; nmVL%66K  
对于双参数函数的版本: { CkxUec  
<w.W[ak  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V 3-5:z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b$+.}&M  
  { J]~LmSh  
typedef Ret result_type; R$=UJ}>  
} ; w Maib3Q  
等等。。。 fNc3&=]]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k9.2*+vvg  
|jniI(  
template < typename Func > Uax- z  
struct func_return }Z- ]m  
  { hd.^ZD7  
template < typename T > v3Y/D1jd"  
  struct result_1 &<-Sxjj  
  { <5A(rDij  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B8:_yAv o  
} ; &'UY V>  
aO?(ZL  
template < typename T1, typename T2 > e/E fWwqt  
  struct result_2  tQB+_q z  
  { % ^g BDlR^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y0=qn'`.  
} ; /z*?:*  
} ; ,K8O<Mw8  
GH![rK  
b:Dr _|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'QjX2ytgX  
` a5$VV%J  
template < typename Func, typename aPicker > !L+*.k:  
class binder_1 |Z<NM#1  
  { =m=`|Bn  
Func fn; !12W(4S5  
aPicker pk; H~1*`m  
public : -#H>kbs  
Bhl@\Kq  
template < typename T > Ft>Abj,6  
  struct result_1 $6T*\(;T@A  
  { `itaQGLD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oW(p (>  
} ; yw2^kk93|  
c-!rJHL`  
template < typename T1, typename T2 > T%Vii*?M  
  struct result_2 #vYdP#nWb  
  { Nrva?W_i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Iw8;",e2  
} ; G:$wdT(u  
Iu^# +n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k`6T% [D]  
Zg%U4m:  
template < typename T > <*~vZT i(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q i#%&Jz>f  
  { Z16G  
  return fn(pk(t)); WaQCq0Enj  
} /NaI Mo 5  
template < typename T1, typename T2 > b&B<'Wb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8l0%:6XbI  
  { Ps(3X@  
  return fn(pk(t1, t2)); *;8tj5du  
} T+zZOI  
} ; .HF+JHIUu  
5V4Ze;K  
` ZXX[&C  
一目了然不是么? 0~Ot  
最后实现bind :bFmw dX  
yv^j~  
V}=9S@$o  
template < typename Func, typename aPicker > |S|0'C*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7-.Y VM~R  
  { deHhl(U;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M2_sxibI  
} n;)!N  
>nkd U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (m4`l_  
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。 NduvfA4  
2?58=i%b  
十一. phoenix -mOSB(#bo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b"t95qlL  
T~7i:<E^  
for_each(v.begin(), v.end(), X"YH49?  
( '+N!3r{G  
do_ {$)zC*l  
[ mBSa*s)  
  cout << _1 <<   " , " F]\(p=U.  
] k{(R.gLZG  
.while_( -- _1), I4:4)V?  
cout << var( " \n " ) {v+,U}  
) \:-#,( .V  
); S(eCG2gR  
P7O$*  
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: )1wC].RFYm  
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 ?*|AcMw5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 im|( 4 f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #\[h.4i  
a,tzt ]>  
lfp[(Ph)9  
template < typename Cond, typename Actor > &[$qA  
class do_while eRc+.m[  
  { Qyvn A|&  
Cond cd; G?CaCleG  
Actor act; q,3_)ZOq  
public : |9T3" _MmJ  
template < typename T > nfET;:{  
  struct result_1 Ppi/`X  
  { O*xC}$OOn  
  typedef int result_type; u9My.u@-*%  
} ; A(G%9'T  
X ptb4]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6MQ+![fN  
gR}> q4b  
template < typename T > $#4Qv5}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JpqZVu"7  
  { 8\HL8^6c5  
  do :so2 {.t-  
    { Jn3cU  
  act(t); ;[TC`DuNj0  
  } 'QW/TJ=7r  
  while (cd(t)); 6x|"1 G{  
  return   0 ; '8\7(0$c  
} V/5.37FSb  
} ; CZ"~N`  
?,uTH 4  
_L 5<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yW5/Y02  
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。 f.8Jp<S2K  
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。 mW~t/$Y$  
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。 Xmr|k:z  
下面就是产生这个functor的类: uvR9BL2=  
JLo'=(  
4j^-n_T  
template < typename Actor > 4.il4Qqy}i  
class do_while_actor 4Gz5Ju  
  { ?}|l )  
Actor act; };;\&#  
public : Cq\1t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !wP |t#Sc9  
=OY&;d!C  
template < typename Cond > z{XN1'/V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &c!d}pU}  
} ; )c|S)iJ7=z  
V@krw"vW  
XJJdCv^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ms9zp?M  
最后,是那个do_ !_EL{/ko  
W,<L/ZKJ  
{6H%4n  
class do_while_invoker GP=i6I6C  
  { |m{Q_zAB  
public : 8 Z|c!QIU  
template < typename Actor > 4#hDt^N~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _ nFsC  
  { \i1>/`F  
  return do_while_actor < Actor > (act); lS1-e0,h1  
} $7M/rF;N5X  
} do_; ~DY5`jV  
wkNf[>jX?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hLF+_{\C|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0zH^yx:ma  
最后来说说怎么处理break和continue j{}-zQ]n  
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。 %f??O|O3  
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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