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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2?bE2^6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;c;n.o.)/#  
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, wu2C!gyBo  
`Ufv,_n  
2>bV+[@B  
#RA3 T[A  
  class filler qTl/bFD  
  { r06M.r   
public : 0{ ;[k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +\O[)\  
} ; Udh!%QP%[w  
6Y[|xu:N8Y  
WDdp(<  
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: k;9"L90  
2og8VI  
GXE6=BO  
@\UoZv(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qm&Z_6Pw  
4/B n9F  
%g<J"/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ef;Ta|#  
ttK`*Ng  
BLvI[b|3gn  
r\-25F<e5  
二. 战前分析 hIr$^%  
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。 r 7mg>3  
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 K{s% h0  
2i@t;h2E  
 !&Z,ev  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U5z}i^8a  
  /* --------------------------------------------- */ N3`W%ws`~  
vector < int *> vp( 10 ); 2%DleR'i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gxku3<S  
/* --------------------------------------------- */ v8`)h<:W?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]U,K]y[Bj  
/* --------------------------------------------- */ U|%y `PZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oYG].PC  
  /* --------------------------------------------- */ gAY%VFBP0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dTV:/QM  
/* --------------------------------------------- */ K~#wvUb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `=0J:  
~',}]_'oR-  
I'[hvp  
Sl{nS1q  
看了之后,我们可以思考一些问题: -*K!JC-  
1._1, _2是什么? dLSnhZ  
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。 B az:N 6u  
2._1 = 1是在做什么? BU="BB/[  
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。  yq ?_#r  
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。 _0rHxh7}q  
$VrKoL\ScA  
2 8j=q-9Z  
三. 动工 `37GVo4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: | 3`qT#p{  
?]=fC{Rh  
lK? Z38  
#f'(8JjY  
template < typename T > Y"uFlHN&i  
class assignment Jb~-)n2  
  { E00zf3Jgv'  
T value; xmDX1sL**  
public : Ohm>^N;  
assignment( const T & v) : value(v) {} B=;pyhc  
template < typename T2 > =oF6|\]{ ;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZHs hg`I`  
} ; !_`T8pJ`  
toipEp<ci  
1 ]@}+H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9 @yP;{Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p 0.?R  
LC/w".oq?  
^/W 7Xd(s  
hG,gY;&[6  
  class holder 2.2Z'$W  
  { <(JsB'TK  
public : n/"T7Y\2  
template < typename T > 6Upg\(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JXlFo3<  
  { v`hv5wQ  
  return assignment < T > (t); \ooqa<_  
} e^@/ Bm+B  
} ; vtFA#})~  
9xg_M=72  
Ssu{Lj  
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: K]bS:[34 R  
Ar sMqb  
  static holder _1; '3o0J\cz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cLl fncI  
s\&_Kbw] c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q ;P~'  
而不用手动写一个函数对象。 &,Q{l$`X  
71tMX[x  
]tZ5XS  
#{0DpSzE5  
四. 问题分析 81_3{OrE<  
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,eJR(5I  
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。 |Z;w k&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $EJ*x$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B>?Y("E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &Jj> jCg  
E|9LUPcb  
五. 问题1:一致性 YeJ95\jf  
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?| g]xZ^M+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~,e!t.339  
t%z7#}9$  
struct holder IQ{Xj3;?y  
  { 3i(k6)H$4  
  // MatC2-aV1  
  template < typename T > BHmA*3?  
T &   operator ()( const T & r) const W7A'5  
  { 4Sg!NPuu7&  
  return (T & )r; l7{hq}@;cC  
} +>qBK}`  
} ; )O- x1U  
%FFw!eVi  
这样的话assignment也必须相应改动: FA^x|C=$  
Re1@2a>  
template < typename Left, typename Right > -e(2?Xq9  
class assignment /&j4IlT  
  { , m|9L{  
Left l; ,.FTw,<  
Right r; &up/`8   
public : z%/ww7H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hqD;<:.  
template < typename T2 > Dlj=$25  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5,AQ~_,'\  
} ; ,f?#i%EF&  
0acY@_  
同时,holder的operator=也需要改动: N2&aU?`e  
Y0B*.H Ae  
template < typename T > \S7OC   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %y w*!A1  
  { )N=b<%WD   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /1li^</|p`  
} G0s:Dum  
=cC]8Pz?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 cn\& ;55v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eBAB7r/7  
KR^peWR  
return l(rhs) = r; 1yB;"q&Xd  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .;KupQ;*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M<$l&%<`G  
` `;$Kr  
template < typename Tp > ') 1sw%[2  
class constant_t Mqh~5NM  
  { F[=m|MZb  
  const Tp t; |C&eH$?~=R  
public : 3Xh&l[.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [S4\fy0  
template < typename T > jATU b-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H4:TYh  
  { DpS6>$v8t  
  return t; o mjLQp[%  
} ONjc},_  
} ; O[L8(+Sn  
'6 'XBL?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >Au<y,Tw  
下面就可以修改holder的operator=了 >A,WXzAK}S  
3N*Shzusbt  
template < typename T > 2mlE;.}8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $GO'L2oLwn  
  { 0KQ8; &a|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rbtV,Y  
} 4P~<_]yf  
 <aHt6s'  
同时也要修改assignment的operator() \34|9#*z-  
%|,<\~P  
template < typename T2 > nIi_4=Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QNJG}Upl  
现在代码看起来就很一致了。 #wjBMR%  
0&nF Vsz  
六. 问题2:链式操作 654%X(:q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R$@.{d&:w  
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。 |Gf{}  
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。 o7T|w~F~R  
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。 1 I+5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :> q?s  
g^C6"rsnl  
template < typename T > (KQt%]  
struct result_1 =5|5j!i=q  
  { j>b OnCp~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XP`kf]9  
} ; v4zd x)  
h@DJ/&;u@  
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: V0AX1?H~w  
!xc7~D@om(  
template < typename T > y^A $bTQq  
struct   ref QLUe{@ivc  
  { $($SQZK&  
typedef T & reference; ~ /x42|t  
} ; P&tK}Se^V  
template < typename T > )g --=w3  
struct   ref < T &> ;dFe >`~  
  { VxFy[rP  
typedef T & reference; ``<1Lo@  
} ; \fz j fZ1n  
Zb }PP;O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g7P1]CZ}  
<di_2hN  
template < typename T > G'py)C5;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f lB,_  
  { o/zCXZnw#  
  return l(t) = r(t); X2uX+}h*tA  
} 0l=}v%D  
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。 EC~t 'v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;9PM?Iy[  
vRq xZN  
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 0c5_L6_z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZH(.| NaH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SHk[X ]Uo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +Y~+o-_  
最后的布局是: W =zG  
                Add 4PWr;&  
              /   \ x]ti3?w  
            Divide   5 6b/b} vl  
            /   \ `g1Oon_  
          _1     3 ]1&9~TL  
似乎一切都解决了?不。 ~{+{pcO}  
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。 h2%:;phH  
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。 >.iw8#l  
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: /=@vG Vp6  
'| }}o g  
template < typename Right > _o.Z`]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4iz&"~&1  
Right & rt) const c Vn+~m_%  
  { V)2_T!e%*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =b7&(x  
} dNQSbp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B0i}Y-Z  
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。 !_ Q!H2il  
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。 %d0S-.  
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。 OQ7c| O  
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。 AuTplO0_rE  
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? <dL04F  
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: k^pu1g=6I  
>p*HXr|o$  
template < class Action > 42CMRGv  
class picker : public Action $Jm2,Yv  
  { hPxI& :N  
public : `&_k\/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ge?-^s4M  
  // all the operator overloaded <~M9 nz(<  
} ; -YV4  O  
X=pt}j,QrP  
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。  ^qqHq  
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: ?Q)Z..7  
winJ@IYW  
template < typename Right > C/waH[Yzan  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?0mJBA  
  { 0lCd,a 2:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RuNH (>Eb  
} p^rX.?X  
~5uNw*H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6wB>-/'Y  
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。 0NtsFPO  
_-\s[p5  
template < typename T >   struct picker_maker ZPsY0IzLo  
  { ?0NSjK5ma  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2w|u)ow )  
} ; 9'q/&uH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <88}+j  
  { +)JqEwCrq  
typedef picker < T > result; |u;BAb  
} ; / JeqoM"x  
W<91m*  
下面总的结构就有了: `_U0>Bfg;  
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。 s|r7DdI  
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。 m]d6@"Z.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +Nbk\%  
至此链式操作完美实现。 !otq X-  
W4*BR_H&*  
j' KobyX<  
七. 问题3 hS{ *l9v7  
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。 eBTedSM?t  
y/I ~x+ y  
template < typename T1, typename T2 > q;../h]Ne  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J+ZdZa}Ob  
  { 'lsq3!d.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e'Us(]ZO  
} [y[v]'  
|C6(0fgWd  
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: ICbdKgLz  
0aTbzOn&  
template < typename T1, typename T2 > G\N"rG=  
struct result_2 7]xz8t  
  { @GZa:(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~oA9+mT5  
} ; m2uML*&O5K  
8N* -2/P&  
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? 5rA!VES T  
这个差事就留给了holder自己。 +'j*WVE%5  
    OO\biYh o  
p:<gFZb  
template < int Order > b/,!J] W  
class holder; cvV?V\1f  
template <> O;BMwg_7  
class holder < 1 > B Ff. Rd95  
  { h"1"h.  
public : 0/P-> n~  
template < typename T > W|rFl]~a  
  struct result_1 vYR=TN=Z4  
  { iC|6roO!jk  
  typedef T & result; QjjJtKz  
} ; y~c4:*L3  
template < typename T1, typename T2 > >)J47j7{c  
  struct result_2 h}`&]2|]  
  { Pv %vx U  
  typedef T1 & result; KT;C RO>  
} ; 2@m(XT (  
template < typename T > v8[ek@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -?w v}o  
  { <aSLm=  
  return (T & )r; _h=< _Z  
} AV[PQI  
template < typename T1, typename T2 > xK),:+G(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S,Wl)\  
  { b8{h[YJL2  
  return (T1 & )r1; 1Q&WoJLfR  
} t:"=]zUU  
} ; {`Fx~w;i  
G<u.+V  
template <> *VC4s`<  
class holder < 2 > Hu9-<upc&  
  { ]i,Mq  
public : 9HNh*Gc=  
template < typename T > fyg~KF}  
  struct result_1 &pMlt7  
  { ??zABV  
  typedef T & result; )-9w3W1r  
} ; mam5 G!$  
template < typename T1, typename T2 > Ro'4/{}+  
  struct result_2 ^I'Lw  
  { )>/j&>%  
  typedef T2 & result; ^tg6JB;s  
} ; !: EW21m  
template < typename T > Qk~0a?#y5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $-fjrQ  
  { 0 bPJEEd  
  return (T & )r; k$0|^GL8  
} i_9Cc$Qh<  
template < typename T1, typename T2 > 9B#)h)h(=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,LW(mdIe(  
  { s9_`Wrg?  
  return (T2 & )r2; /[nZ#zj!3  
} =Qj+Ug'  
} ; Qor{1_h)+9  
Yn$>QS 4  
SD|4ybK>d  
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> >。 c5iormb"#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m.HX2(&\3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qtdxMX]iR  
J]|6l/i  
return l(i, j) = r(i, j); K.#,O+-Kg`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) / UaNYv/  
C6D=>%uY  
  return ( int & )i; liCCc;&B;  
  return ( int & )j; RQ*|+ ~H  
最后执行i = j; 0+n&BkS'  
可见,参数被正确的选择了。 7SA-OFM  
TRySl5jx@  
:_fjml/  
p;n3`aVh  
zO).<xIq+  
八. 中期总结 n $O.>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: +9 16ZPk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qUEd E`B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iJdrY 6qd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EG(`E9DZ  
_Qm7x>NT4  
wcdW72   
L.IoGUxD  
75\RG+kQ  
4+/fP  
九. 简化 ~ C/Yv&58  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9*-pden l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 je- , S>U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @Hspg^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F= _uNq  
  +-*/&|^等 Cz=A{< ^g  
2. 返回引用。 |c 06ix;).  
  =,各种复合赋值等 <4l.s  
3. 返回固定类型。 Qr|N)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I8<Il ^  
4. 原样返回。 Giy3eva2  
  operator, y"|K |QT  
5. 返回解引用的类型。 ( E"&UC[  
  operator*(单目) uKR\Xo}  
6. 返回地址。 so?pA@O  
  operator&(单目) cotxo?)Zv  
7. 下表访问返回类型。 Nl=m'4 @`  
  operator[] ]= ?X*,'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P S_3Oq)  
  operator<<和operator>> gtaV6sD  
Qm35{^p+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 G| QUujl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Tsm)&$JI8  
[|:QE~U@  
template < typename Left > vi[#? ;pkF  
struct value_return 1R'u v4e  
  { 3:]{(@J  
template < typename T > PZ  
  struct result_1 )XmCy"xx  
  { AkYupP2]v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G8 ^0 ^@o  
} ; ot|N;=ZKo  
MO));M)  
template < typename T1, typename T2 > Lf,CxZL5  
  struct result_2 'L>&ZgLy  
  { rQu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +Fc ET  
} ; ou<S)_|Iu  
} ; N `,7FI}  
HZQDe&  
Hk<X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d'N(w7-Y  
hw&ke$Fg#  
下面我们来剥离functor中的operator() eW\?eq+ `A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ph(]?MG\_  
PtQQZ"ept  
return l(t) op r(t) k%EWkM)?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2gQY8h8  
return op l(t) Pcs^@QP  
return op l(t1, t2) L Yh@ u1p  
return l(t) op pchQ#GU  
return l(t1, t2) op i_ |9<7a  
return l(t)[r(t)] ?o2;SY(-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uI%N?  
4)3g!o ?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &ui:DZAxj|  
单目: return f(l(t), r(t)); );Tx5Z}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [n!$D(|"!V  
双目: return f(l(t)); 9nT?|n]>  
return f(l(t1, t2)); kJ%{ [1fr  
下面就是f的实现,以operator/为例 TqENaC#&  
;Ri 3#*a=  
struct meta_divide ~v.jZ/h  
  { ~mN g[]  
template < typename T1, typename T2 > ?ada>"~GR_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @+}rEe_(  
  { /HB+ami,  
  return t1 / t2; (\Rwf}gyR  
} C/mg46 v2W  
} ; IV)^;i  
R^jlEt\&P  
这个工作可以让宏来做: 7[ZkM+z!  
f:_=5e +  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y*5Z)h 1  
template < typename T1, typename T2 > \ 7ZS>1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =jJ H^Y2  
以后可以直接用 >}-~rZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `)rg|~#k  
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 |?\gEY-Se  
(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。。。) qru2h #  
PYdIP\<V  
5."5IjZu  
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 {F;,7Kn+l  
' oBo|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l'|E,N>X  
class unary_op : public Rettype \BN|?r$a  
  { ^ H'hD  
    Left l; J9g|#1G  
public : /yLzDCKn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aXRv}WO$>k  
_aVJ$N.  
template < typename T > /)sDnJ1r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * eA{[  
      { Gh2#-~|cB  
      return FuncType::execute(l(t)); %GM>u2baw  
    } q]F4Lq(  
EYA/CI   
    template < typename T1, typename T2 > q!ee g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MzG5u<D  
      { Q}WL/X5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V]r hr  
    } r %+Bc Y  
} ; :lgHL3yl  
q_-ma_F#s  
EY So=  
同样还可以申明一个binary_op BTO A &Ag  
0Xp nbB~~I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -oU@D  
class binary_op : public Rettype Hr(6TLNw  
  { | @uq()  
    Left l; )X7e$<SU*  
Right r; 4S'[\ZJO  
public : E3y6c)<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `+oV/:Q3  
`GPQ((la  
template < typename T > -&@]M>r@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IDj_l+?c  
      { p`\3if'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cvhlRI%6  
    } ^)|&|  
A_@I_V$  
    template < typename T1, typename T2 > FH4u$ g+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a|U}Ammr  
      { I=U+GY:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l(gJLjTH%  
    } VF\{ra;  
} ; l`DtiJ?$$0  
Y=9qJ`q  
F@<O;b#Ip  
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 i[PvDv"n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mU50pM~/i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5bXHz5i  
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。 r)Or\HL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WPtMds4  
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。。。 J`W-]3S#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A1Ka(3"  
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) "t=UX -3  
下面是修改过的unary_op &D]&UQf  
5qC:yI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JfbKf~g  
class unary_op L1rwIOgq^  
  { &&&9  
Left l; yji>*XG  
  ?<! nm&~  
public : =9^Q"t4  
p+RAtRf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z /weit  
_$8{;1$T?  
template < typename T > 8qN"3 Et  
  struct result_1 m#*h{U$  
  { ("OAPr\2dw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vm|!{5l:=y  
} ; W,DZ ;). %  
_r]nJEF5  
template < typename T1, typename T2 > o!=WFAi[pX  
  struct result_2 3B;}j/h2  
  { 3I]Fdp)'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '[Xl>Z[  
} ; #K|0lau l  
\04mLIJr9  
template < typename T1, typename T2 > Qo.Uqz.C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jP+ pA e  
  { N};t<Xev  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vnTq6:f#M  
} BMpF02Y|4  
.A(i=!{q  
template < typename T > |:N>8%@6c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ocwE_dR{  
  { +1/b^Ac  
  return OpClass::execute(lt(t)); +qhnP$vIe  
} mpAHL(  
1Fs-0)s8  
} ; 0vn[a,W<A  
gM#jA8gz  
\-c#jo.$8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5KJ%]B(H2  
好啦,现在才真正完美了。 e=7W 7^"_  
现在在picker里面就可以这么添加了:  &+G; R  
R]Ek}1~?  
template < typename Right > SRItE\"Xe  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ei|cD[ NY  
  { \DS^i`o)rY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MxTmWsaW  
} q? 9GrwL8F  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7TpRCq#  
(N0sE"_~I5  
3 z=\ .R  
{]`p&@  
f`?0WJ(M  
十. bind #uKWuGz]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 H2U:@.o2&  
先来分析一下一段例子 3$_*N(e  
RLHYw@-j@  
ybE[B}pOeZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bAiJn<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 # $~ oe"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k;Hnu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4H-j .|e  
我们来写个简单的。 kYlg4 .~M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oRq3 pO}f  
对于函数对象类的版本: .,M;huRg  
_*E!gPO  
template < typename Func > #ib^Kg  
struct functor_trait c+2sT3).D  
  { a+Ab]m8`  
typedef typename Func::result_type result_type; 7Cy<mS  
} ; 9B=1 Yr[  
对于无参数函数的版本: ertBuU  
5un^yRMB-  
template < typename Ret > g<a<*)&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _mk5^u/u  
  { 1TZPef^y  
typedef Ret result_type; +s~.A_7)  
} ; H^ BYd%-  
对于单参数函数的版本: xA #H0?a]  
k':s =IXW  
template < typename Ret, typename V1 > 6t7fa<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vq>l>as9O  
  { b\giJ1NJB  
typedef Ret result_type; R=M!e<'  
} ; / M@ PO"  
对于双参数函数的版本: "!KpXBc,>  
56{I`QjX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3m=2x5 {L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~O03Sit-  
  { v{y{sA  
typedef Ret result_type; J(s;$PG  
} ; 6I>^Pf'ND  
等等。。。 h1f8ktF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QDE$E.a  
!d8A  
template < typename Func > B+"g2Y  
struct func_return 9M'DC^x*T  
  { 9/kXc4  
template < typename T > ;^3$kF  
  struct result_1 ; )llt G  
  { Q9slfQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  g_q<ze  
} ; cp%ii'  
;GOz>pg  
template < typename T1, typename T2 > NY!jwb@%  
  struct result_2 0+`Pg  
  { hO( RZ '{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H~o <AmE0!  
} ; |" 7 Y52d  
} ; t&}6;z 3  
y LM"+.?pL  
rMp9jG@3   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /;oqf4MF  
u #~ ;&D*q  
template < typename Func, typename aPicker > yZ3nRiuRT  
class binder_1 RH[+1z8  
  { JE;+T[I  
Func fn; %e_"CS  
aPicker pk; Qf@iU%G  
public : f$F*3  
j*3}1L4P  
template < typename T > sbS~N*{E  
  struct result_1 ROdK8*jL  
  { _^\$" nw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ][7p+IsB  
} ; F]_cbM{8/  
a$JLc a  
template < typename T1, typename T2 > \ZH&LPAY  
  struct result_2 XvKFPr0~  
  { GwLFL.Ke  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o#D.9K(  
} ; GoE 'L  
^Z}Ob= .G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fn}UBzED\  
DtF}Qv A  
template < typename T > FxRXPt FK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |d}MxS`^  
  { -F1- e+=  
  return fn(pk(t)); Zyye%Ly  
} H{(]9{  
template < typename T1, typename T2 > I1"MPx{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Q5Le dN  
  { =6T 4>rP  
  return fn(pk(t1, t2)); Cifd21v4  
} I%lE;'x  
} ; -]S.<8<$  
G>z,#Xt  
,Em$!n  
一目了然不是么? .}`hCt08  
最后实现bind ig_2={Q@  
:i*JnlvZ  
)=^w3y  
template < typename Func, typename aPicker > `<fh+*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9|W V~  
  { ga0'zo9K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OB^Tq~i  
} PQ U]l"A  
,)fkr]`<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \2kPq>hu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^g>1U5c  
~?Omy8#  
十一. phoenix z@VP:au  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L,]=vba'$  
Tg ?x3?kw  
for_each(v.begin(), v.end(), f CcD&<%  
( aT!;{+  
do_ hOk00az  
[ ,mFsM!|  
  cout << _1 <<   " , " csQfic  
] yR71%]*.  
.while_( -- _1), y,Q5; $w8  
cout << var( " \n " ) AuiFbRFi  
) S h4wqf  
); <7sIm^N  
K_BPZ5w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^TFs;|..  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor d- E4~)Qy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9NpD!A&64<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F%/ h*  
m7qqY  
}5 9U}@xC  
template < typename Cond, typename Actor > lmCZ8 j(FF  
class do_while Bl;KOR  
  { C+V* Fh3  
Cond cd; bGXR7u&K  
Actor act; rOfK~g,X  
public : adO&_NR  
template < typename T > 4)1;0,tlG  
  struct result_1 /^7iZ|>:M:  
  { Y}STF  
  typedef int result_type; cO#oH2}  
} ; *r,b=8|  
\f Lvw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r/:%}(7;  
2>PH 8  
template < typename T > 'r} fZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p@Q5b}xCG_  
  { @gfDp<  
  do RW7(r/C  
    { K k[`dR;  
  act(t); @y|_d  
  } -X1X)0v$  
  while (cd(t)); n!ok?=(kQ  
  return   0 ; SZ!=`a]  
} [`_io>*g  
} ; :+&AY2`  
-$a>f4]  
0@=MOGQb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H AB#pd9  
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。 $#NQ <3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F} DUEDND*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 eiMH['X5  
下面就是产生这个functor的类: 6[dur'x  
@,H9zrjVFZ  
u5E]t9~Pq  
template < typename Actor > Rm>^tu -  
class do_while_actor j|(Z#3J  
  { c6AWn>H  
Actor act; ]$iN#d|ZU  
public : d^D i*&X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6XV<? 9q  
W?RE'QV8  
template < typename Cond > Qvoqx>2p5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g"8 .}1)~r  
} ; 0~gO'*2P  
oduDA:  
y=sGe!^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f@V3\Z/6E  
最后,是那个do_  lhLGG  
!]?$f=  
r.3KPiYK  
class do_while_invoker /.Jb0h[W1  
  { fP-|+Ty O  
public : dE=Ue#1U@5  
template < typename Actor > )ZR+lX }  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I4_d[O9  
  { 6L4$vJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); M:SO2Czz  
} &*,:1=p  
} do_; c| ~6Ie  
QB{rVI>mI!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }xb=<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OEgI_= B  
最后来说说怎么处理break和continue le>Wm&E  
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。 m~l F`?  
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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