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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z:oi @q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^G14Z5.  
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, !.{"Ttn;s  
[&sabM`Ul  
K"cV7U rE  
:Q ?p^OC  
  class filler &2r[4  
  { Uc9hv?  
public : E&dxM{`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V3<#_:;  
} ; 8&SW Q  
Q})&c.L  
h{: ]'/@~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: tuJ{IF  
kTA4!654  
DfX~}km  
y#FFxSH>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S5\KI+;PW  
f h:wmc'  
#xw3a<z?u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K=> j+a5$  
pP%9MSCi  
<07]w$m/  
F_@?'#m  
二. 战前分析 vi]cl=S  
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。 63QF1*gPH  
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 vr4{|5M  
CYYo+5x  
yCwe:58  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QB d4ok: R  
  /* --------------------------------------------- */ jB,VlL  
vector < int *> vp( 10 ); _k#!^AJ}x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (5 e4>p&+  
/* --------------------------------------------- */ gF:| j(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M7{_"9X{  
/* --------------------------------------------- */ 8On MtP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p@U[fv8u  
  /* --------------------------------------------- */ ]U&<y8Q_6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q4g)/x%nc  
/* --------------------------------------------- */ Y*sw;2Z;a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u7  
:Sn4Pg `Q  
OVGB7CB]S  
.:O($9^Ho  
看了之后,我们可以思考一些问题:  |CAMdU  
1._1, _2是什么? !Y 9V1oVf"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7bQST0 ?  
2._1 = 1是在做什么? Ymf@r?F<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K5F;/ KR"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^ywDa^;-  
uSv]1m_-]  
H.[nr:  
三. 动工 %<`sDO6Q?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >J#/IjCW  
P 1  
^91Ae!)d  
na@Go@q  
template < typename T > DGg1TUE  
class assignment `6(Zc"/ \m  
  { |Mgzb0_IiQ  
T value; HX ,\a`  
public : ZC`VuCg2O  
assignment( const T & v) : value(v) {} iNilk!d6Q3  
template < typename T2 > `dhBLAt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YMVmpcz  
} ; *JAC+<~d  
GI>(S  
.>S1do+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J> "qeR /  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mkr &30il[  
aq\Fh7  
{^k7}`7,  
o#>Mf464I  
  class holder /x<uv_"  
  { WJk3*$=  
public : n@6vCdk.  
template < typename T > p)VMYu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yCuLo`  
  { @d:GtAW  
  return assignment < T > (t); Gl"hn  
} (M<l}pl)  
} ; gf}*}8D  
;@ G^eQ  
egH,7f(yP  
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: B>c2 *+Bk  
y}?PyPz  
  static holder _1; [("2=Uz;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .m.Ga|;  
wc-v]$DW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ai)>ot  
而不用手动写一个函数对象。 (EjlnG}5l  
Z?'?|vM  
CR;E*I${  
nw#AKtd@x  
四. 问题分析 E!uQ>'iq.  
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。 D&i, `j  
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。 U.h2 (-p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XA;f.u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nW<nOKTnk_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bjI3xAs~  
hj{)6dBX%  
五. 问题1:一致性 bYqv)_8  
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?| ;+bF4r@:+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KK{_s=t%<  
lM#,i\8Q  
struct holder QO>';ul5  
  { 7]ySj<1  
  // I8c:U2D  
  template < typename T > `\'V]9wS  
T &   operator ()( const T & r) const PjXiYc&  
  { OUFy=5(%:  
  return (T & )r; 5z\,]  
} F_I!qcEQ  
} ; %Y"pVBc  
?uU_N$x  
这样的话assignment也必须相应改动: Jfo'iNOu  
%dzO*/8cWo  
template < typename Left, typename Right > ]{|lGtK %  
class assignment D!ASO]  
  { #,97 ]  
Left l; R_>.O?U4  
Right r; hwA&SS  
public : gXU(0(Gq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |Y?<58[!)  
template < typename T2 > 5<Uh2c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y#8 W1%{x  
} ; U| ?68B3  
'X6Z:dZY  
同时,holder的operator=也需要改动: g4YlG"O[~  
!aKu9SR^e  
template < typename T > |MagK$o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f~/hsp~Hp  
  { %*o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1Kr$JIcd  
} z30 mk  
EUVD)+it  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 sv!v`zh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?k($Tc&Q  
!YI<A\P  
return l(rhs) = r; w%..*+P  
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。 JYmYX-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '.<c[Mp  
Gt _tL%  
template < typename Tp > q'4P/2)va  
class constant_t fD3'Ye<R  
  { !Q5,Zhgr  
  const Tp t; hc3tzB  
public : U@CAQ?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ob'" ^LO\  
template < typename T > #XB3Wden2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *|y$z+g/  
  { WRwx[[e6z  
  return t; !3\$XK]5ZT  
} M d8(P23hS  
} ; sC.r$K+k5  
W7gY$\1<&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4:^MSgra  
下面就可以修改holder的operator=了 pLCS\AUTsv  
4]$OO'  
template < typename T > K=E+QvSG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gat;Er  
  { VH<d[Mj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WPAUY<6f  
} ;\6@s3  
kPiY|EH  
同时也要修改assignment的operator() mEu2@3^E }  
N ~fE&@-  
template < typename T2 > ULBEe@ s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jT< I`K*  
现在代码看起来就很一致了。 ?1c7wEk  
</@5>hx/  
六. 问题2:链式操作 x DN u'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !#WQ8s!?o  
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。 JM?__b7g2  
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。 aG#d41O  
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。 VzIZT{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HY1K(T  
J\w4N",  
template < typename T > p Zlt4  
struct result_1 4nP4F +  
  { ;|Hpg_~%>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; );_/0:  
} ; oU @!R  
BD;T>M  
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: cWZ uph\  
" C&>$h_%  
template < typename T > 54JZOtC3~  
struct   ref bvrXz-j  
  { - 0q263z  
typedef T & reference; _9H]:]1QH  
} ; /; /:>c  
template < typename T > 9N{?J"ido  
struct   ref < T &> Y`{62J8oy  
  { ,c$tKj5ulQ  
typedef T & reference; ujkWVE'  
} ; (*=>YE'V{  
g6aqsa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /W-ges  
S[yrGX8lu  
template < typename T > l2YClK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @mv G=:k  
  { =+Odu  
  return l(t) = r(t); oNw=O>v  
} _&U#*g  
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。 9-q> W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d$x vEm  
cYe2 a "  
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 u-s*k*VHoc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,}@4@ >?K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #NGtba  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7&wxnxSk^  
最后的布局是: I{>Z0+  
                Add o _l_Yi  
              /   \ ZzTkEz >  
            Divide   5 zh0T3U0D  
            /   \ >o{JG(Rn  
          _1     3 F[%k ;aJ  
似乎一切都解决了?不。 \P9ms?((A  
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。 =)c-Xz  
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。 _?cum ~A@  
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: )g^qgxnnV  
oqysfLJ  
template < typename Right > mD ZA\P_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qm_m8   
Right & rt) const )*XWe|H_  
  { ?PTXgIC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k'N``.  
} S ~h*U2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nK+ke)'Zv=  
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。 4e eh+T  
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。 RXcN<Y&  
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。 !G[%; 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。 \,X)!%6kZ  
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? dI%ho<zm]  
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: m a@V>*u  
#qF 1z}L(  
template < class Action > c/^jD5U7  
class picker : public Action  $RRX-  
  { }N(gP_?n  
public : RPf<-J:t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Oso**WUOZ&  
  // all the operator overloaded Qc?W;Q+  
} ; p%sizn  
yp^k;G?_d  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Iy4%,8C]g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: O$e"3^Pa  
-P|claO0  
template < typename Right > W^xO/xu1 /  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [xrsa!$   
  { ^xNzppz`]C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3h=kn@I  
} N\Lu+ x5  
PX/{!_mM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7=u Gf$/  
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。 +^esL9RG:  
SpU|Q1Q/h  
template < typename T >   struct picker_maker :Z2997@Y  
  { @#N7M2/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3Og}_  
} ; ;n*|AL7(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~&RrlFh  
  { ?<W|Ya  
typedef picker < T > result; !vJ$$o6#  
} ; rb4;@&  
`o }+2Cb  
下面总的结构就有了: PMbZv%.,-  
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。 [pm IQ228  
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。 ~+t@7A=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u*I'c2m  
至此链式操作完美实现。 !1i-"rR  
R-NM ~gp  
)fIG4#%\  
七. 问题3 $.d,>F6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l-v m`-_#  
"]q xjs^3?  
template < typename T1, typename T2 > ^< cJ;u*0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fR@Cg sw  
  { %CvVu)tc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g~.#.S ds  
} Haktr2I  
r5nHYV&7  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %]0?vw:;j  
S#8)N`  
template < typename T1, typename T2 > D QxuV1  
struct result_2 1Hr1Ir<KR  
  { 7 rRI-wZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f"j9C% '*  
} ; ]*mUc`  
p o)lN[v  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? EKF4 ]  
这个差事就留给了holder自己。 c"lwFr9x7  
    T"za|Fo  
U_PH#e  
template < int Order > i6n,N)%H  
class holder; j|Vl\Z&o)  
template <> "h[)5V{  
class holder < 1 > 1`L.$T,1!  
  { $"|r7n5[  
public : 5m0lk|`  
template < typename T > 1~~GF_l?  
  struct result_1 SDE+"MjBY  
  { hR7uAk_?  
  typedef T & result; .$}z</#!  
} ; =d ;#Nu-  
template < typename T1, typename T2 > PpG;5  
  struct result_2 uyk;]EYjHZ  
  { y3 N[F  
  typedef T1 & result; E8#aE\'t  
} ; xcmg3:s  
template < typename T > s6!&4=ZA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "~ $i#  
  { ZpOME@9,  
  return (T & )r; LkzA_|8:D  
} e>e${\ =,  
template < typename T1, typename T2 > Bi \fB-|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IaSPwsvt'  
  { RDHK'PGA  
  return (T1 & )r1; H{5,  -x  
} <2 [vR|Q*  
} ; obF|;fwPnR  
57;0,k5Gy  
template <> 5,^DT15a4P  
class holder < 2 > G,?a8(  
  { 8r+u!$i!H  
public : !x R9I0V5  
template < typename T > j[dZ*Jr_  
  struct result_1 F::Ki4{jJ  
  { rL"]m_FK  
  typedef T & result; 2%R.~9HtA  
} ; +<p&V a#  
template < typename T1, typename T2 > b?iPQ$NyQ  
  struct result_2 DDGDj)=`  
  { \7qj hA@  
  typedef T2 & result; t(roj@!x_o  
} ; e }C,)   
template < typename T > *@#Gc%mGu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N]iarYc  
  { ETU-6qFtO  
  return (T & )r; B%Qo6*b  
} }ixCbuD  
template < typename T1, typename T2 > z{1A x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UTu~"uCR  
  { OwNM`xSa|\  
  return (T2 & )r2; .EHq.cde  
} Z>y6[o  
} ; C)yw b6  
ZLKbF9lo  
xL.m<XDL  
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> >。 #Ox@[Z1I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Pb T2- F_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6g#yzex  
hV,T889'  
return l(i, j) = r(i, j); 'JdK0w#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rWNe&gFM  
L#a!fd  
  return ( int & )i; pl@K"PRE  
  return ( int & )j; G?,3Zn0  
最后执行i = j; %Ul,9qG+  
可见,参数被正确的选择了。 JK!`uG+v  
J?Y,3cc.  
fP4P'eI  
`.~S/$a.&  
w<!,mL5 N  
八. 中期总结 \l3z <\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =d"5k DK-m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 LD?\gK "  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AHuIA{AdUR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [+b8 !'|&  
#0h}{y E  
a)r["*bTx  
A*+gWn,4Y_  
(c}!gjm  
yLCMu | +  
九. 简化 X0j>g^b8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 W(ryL_#;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I*>q7Hsu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: q~aj" GD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }L|B@fW  
  +-*/&|^等 G+2fmVB*X  
2. 返回引用。 > fV "bj.  
  =,各种复合赋值等 .6rbn8h  
3. 返回固定类型。 W-r^ME  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^4]=D nd%  
4. 原样返回。 V+lS\E.  
  operator, Z5U\>7@&8  
5. 返回解引用的类型。 G^h:#T  
  operator*(单目) R%}<z*~NE@  
6. 返回地址。 n ei0LAD  
  operator&(单目) g.62XZF@  
7. 下表访问返回类型。 oKz! Xu%Hl  
  operator[] ,']CqhL6=R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ( 6zu*H)  
  operator<<和operator>> kFkI[WKyZ  
W58?t6! =  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {y5 L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <"p-0=IgJ  
*K?UWi#$  
template < typename Left > d:A'|;']  
struct value_return 2x|F Vp  
  { 5"b1: w@  
template < typename T > SFwY%2np)!  
  struct result_1 0'A"]6  
  { |[#Qk 4Ttf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b[:m[^  
} ; 7p!f+\kM  
C`qV+pV  
template < typename T1, typename T2 > JURu>-i  
  struct result_2 l9j= ;h  
  { s 8K.A~5 w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8"d??3ZXJ  
} ; kQ&Q_FSO  
} ; Z 369<  
G"(aoy, co  
g#6R(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FaWc:GsfB  
#>G:6'r  
下面我们来剥离functor中的operator() /!>OWh*~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QAo/d4  
u~ FVI  
return l(t) op r(t) Oop6o $k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wmR~e  
return op l(t) ^@=4HtA  
return op l(t1, t2) lqrI*@>Tz  
return l(t) op ,1CmB@  
return l(t1, t2) op * Z)j"i  
return l(t)[r(t)] 4|Y1W}!0/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1Lje.%(E.  
dSTyx#o  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~9k E.  
单目: return f(l(t), r(t)); ^  ~1QA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s%vy^x29  
双目: return f(l(t)); qW4\t  
return f(l(t1, t2)); >Sw?F&  
下面就是f的实现,以operator/为例 T]/>c  
#k &#d9}  
struct meta_divide :nl,A c  
  { sEfT#$ a^8  
template < typename T1, typename T2 > Zi\ex\ )5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >y#qn9rV1  
  { pih 0ME}z  
  return t1 / t2; L|s\IM1g  
} e87a9ZPm  
} ; $7Z-Nn38  
6#jql  
这个工作可以让宏来做: %B1TN#KoT  
mv,a>Cvs[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T <k;^iqR  
template < typename T1, typename T2 > \ D-i, C~W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6,~ 1^g*  
以后可以直接用 7l*vmF6Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U6H3T0#  
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 /f oI.S  
(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。。。) D(<0tU^[  
?D9iCP~~  
hG<[F@d  
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 -nUK%a"(D  
b-@9Xjv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lq.2vfA>  
class unary_op : public Rettype 14uv[z6  
  { km^ZF<.@  
    Left l; SS _6VE*sI  
public : .ej+?QYwC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k5Q1.;fW76  
d9jD?HgM(  
template < typename T > sy4Nm0m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ld({1jpX,  
      { !OPHS^L  
      return FuncType::execute(l(t)); %yfl-c(u  
    } b *0uxvLu  
#< :`:@2  
    template < typename T1, typename T2 > >X:!Y[N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -h ^MX  
      { \4<|QE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rp1+K4]P  
    } >X iT[Ru  
} ; 2w+4B4  
s?9Y3]&+&M  
Bzt:9hr6BO  
同样还可以申明一个binary_op }1Mf0S  
d, ?GW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > # SJJ@SM  
class binary_op : public Rettype _"t>72 `  
  { S+t2k&pm  
    Left l; *6=9 8C4I  
Right r; )xz_ }6b]  
public : eFA,xzp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yQ<h>J>  
B *6 ncj  
template < typename T > LIz'hfS!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {;u+?uY  
      { (w(k*b/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AkO);4A;Jd  
    } :Zob"*T  
6<5:m:KE  
    template < typename T1, typename T2 > ln , 9v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G7-k ,P^  
      { ,BGUIu6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PVljb=8F  
    } 8)"lCIf  
} ; W|0))5a  
2cGiE{  
bNm]h.  
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~V#1 H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y2dml!QM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  <|82)hO  
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。 ,jw`9a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >mEfd=p  
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。。。 Zvfy%k   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O%F*i2I:+k  
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) ouFKqRs;  
下面是修改过的unary_op <1* \ ~CX  
R4k+.hR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [)0^*A2  
class unary_op 2@ZRz%(Oa&  
  { 4Xt`L"f  
Left l; q.@% H}  
  ?(Plb&kR  
public : O2 + K  
^si[L52BZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !V/7q'&t=  
2:nI4S  
template < typename T > "f~OC<GdYs  
  struct result_1 s6_i>  
  { b9-3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y}Y~?kE>M|  
} ; L?&&4%%  
zh\"sxL  
template < typename T1, typename T2 > 9v3n4=gc  
  struct result_2 t6\--lk_  
  { tuuwoiQ*`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Gui[/iY,F  
} ; uf (_<~  
hJk:&!M=T  
template < typename T1, typename T2 > q0vZR"y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X*5N&AJ  
  { Pv\8 \,B9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \l 8_aj  
} `Gl[e4U  
?gvu E1  
template < typename T > E_Y!in 70  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bm%|WQK  
  { kDM?`(r  
  return OpClass::execute(lt(t)); DvOvtd  
} ,]]IJ;:w  
T*8K.yw2  
} ; 8HIX$OX>2  
Ss\?SEq  
&k-NDh3  
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 7-u'x[=m  
好啦,现在才真正完美了。 Q&?0 ^;r  
现在在picker里面就可以这么添加了: F8Mf,jnPs  
#qD[dC$[t  
template < typename Right > ]\L+]+u~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ];b+f@  
  { V3d$C&<(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fH:S_7i  
} X6qgApyE  
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。 DUF$-'A  
FCKyKn  
=20 +(<  
ji.?bKqHE  
EN}XIa>R  
十. bind tXZMr   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 a1%}Ee  
先来分析一下一段例子 AP1ZIc6  
I'p+9H$  
}4h0 {H  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  M}@>h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |k%1mE(+=s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d\JB jT1g  
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。 S'NLj(  
我们来写个简单的。 ]IeLKcn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gMkSl8[  
对于函数对象类的版本: V d]7v  
|GsMLY:0  
template < typename Func > M_2>b:#A*  
struct functor_trait "Ehh9 m1&  
  { DBLM0*B  
typedef typename Func::result_type result_type; zpeCT3Q5O  
} ; d~h;|Bl[  
对于无参数函数的版本: pLV %g#h  
|3Oyg?2  
template < typename Ret > t imY0fx #  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a) P r&9I  
  { ;Bzx}7A  
typedef Ret result_type; 7n+,!oJ  
} ; oayu*a.  
对于单参数函数的版本: W|uRQA`  
u4m8^fj+ T  
template < typename Ret, typename V1 > z 1^fG)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3G2iRr.o  
  { Oe :S1f  
typedef Ret result_type; !"Q%I#8uh  
} ; %.l={B,i  
对于双参数函数的版本: *vEj\  
UX<-jY#'V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NJ-Ji> w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J2! Q09 }5  
  { iXL^[/}&?M  
typedef Ret result_type; U?5lqq  
} ; 4 m"0R\  
等等。。。 zH9*w:"4<_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .cw)Y#;IG  
hN]l $Ct  
template < typename Func > 5;^1Ab0  
struct func_return {&B_b|g*fW  
  { iF837ng5  
template < typename T > op9vz[o#4  
  struct result_1 H{S+^'5Y.  
  { kS9;Tjcx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fu5Y<*x  
} ; T]zD+/=  
Y Q.Xl_  
template < typename T1, typename T2 > lz36;Fp  
  struct result_2 8~s0%%{,M  
  { d,Oagx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \@N~{72:k  
} ; NqNU:_}  
} ; ~1twGG_;  
}HmkTk  
k`|E&+og  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '<uM\v^k  
o|c6=77043  
template < typename Func, typename aPicker > vf+z0df  
class binder_1 M"/Jn[  
  { jX(${j<  
Func fn; \)wch P_0  
aPicker pk; vq+CW?*"  
public : o9]32l  
=s]2?m  
template < typename T > bM:4i1Z  
  struct result_1 x;E/  
  { 0R[fH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m{X{h4t  
} ; S<cz2FlV  
0j6b5<Gpc*  
template < typename T1, typename T2 > L%Rw]=v}v  
  struct result_2 eB1NM<V  
  { D M+MBK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \=im{(0h  
} ; 8AY;WL:;  
dzAumWoh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SG|AJ9  
ge6S_"  
template < typename T > ~O PBZ#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l>pB\<LL  
  { xRhGBb{@s  
  return fn(pk(t)); R LF6Bc  
} KB :JVK^<  
template < typename T1, typename T2 > :( m, 06K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]y=U"g  
  { . !Z5A9^  
  return fn(pk(t1, t2)); FA)ot)]  
} 0Ui_Trlc  
} ; ecJjE 56P  
1hgIR^;[b  
,pdzi9@=t  
一目了然不是么? `Ds=a`^b  
最后实现bind mI4GBp  
_|0#  
&dmIv[LU  
template < typename Func, typename aPicker > :.]EM*p?GV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b+J|yM<`  
  { z _\L@b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (@xC-*  
} ?hc=w2Ci  
vfv?QjR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )e`9U.C  
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。 A^X\  
('C)S)98C  
十一. phoenix ecz-jZ! `  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wbKJ:eWgt  
[7gz?9VyLF  
for_each(v.begin(), v.end(), xW5`.^5  
( Ao`e{  
do_ IE996   
[ Oy=0Hsh@x  
  cout << _1 <<   " , " iJOG"gI&  
] wzwv>@}  
.while_( -- _1), a6./;OC  
cout << var( " \n " ) Ib{l$#  
) ?&eS}skL  
); 6V1oZ-:}  
| |pOiR5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: W$SV+q(rT  
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 #iv4L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #@`c7SR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ea<\a1Tl43  
9=]HOUn  
[qRww]g;P|  
template < typename Cond, typename Actor > H7&y79mB  
class do_while UR _Ty59  
  { `Kf@<=  
Cond cd; ^" g?m  
Actor act; mIYKzu_k=  
public : z8}QXXa  
template < typename T > \9#f:8Q  
  struct result_1 +[uh);vD`G  
  { 1 Vt,5o5  
  typedef int result_type; >W-xDzJry  
} ; 3I( n];  
EHn!ZrQgh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pqpsa'  
?#:']q  
template < typename T > *f;$5B#^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dO1 m  
  { PDA9.b<q0  
  do RS}_cm0  
    { l{C]0^6>i  
  act(t); XfVdYmii  
  } UMd.=HC L  
  while (cd(t)); fcF|m5  
  return   0 ; C za }cF  
} k`N*_/(|n  
} ; ">1wPq&  
Oi:Hs  
8YRT0/V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WR#h~N 9c  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 zzI,iEG  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9M9Fif.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F#<:ZByjJ@  
下面就是产生这个functor的类: 2D"my]FnF  
qtZzJ>Y  
M$ieM[_T  
template < typename Actor > *'aJO }$  
class do_while_actor NwYQ6VEA  
  { M\CzV$\y  
Actor act; FO_}9<s  
public : z5iCQ4C<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7i xG{yu  
kDm uj>D  
template < typename Cond > vqf}(/.D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $+4 4US  
} ; 13v`rK`7o  
N-F&=u}  
ETL7|C"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (9aOET>GG  
最后,是那个do_ 3Q62H+MC  
B\rY\  
PZV>A!7C8n  
class do_while_invoker <HRPloVKo  
  { ti9e(Jt!O  
public : iH-,l  
template < typename Actor > 2RNee@!JJP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p2b~k[  
  { <#M1I!R  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y&=DjKoVh  
} e#mf{1&  
} do_; ^znUf4N1  
jmq^98jB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &glh >9:G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Pz2Q]}(w  
最后来说说怎么处理break和continue b1IAp>*2l  
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。 ]JGq{I>%+6  
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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