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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %Nwap~=H;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~ k/'_1)c  
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, MH.,dB&  
H1yl88K  
@.yp IE\  
e4b`C>>  
  class filler >2x[ub%$L  
  { elG<\[  
public : b6RuYwHWV0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w=vK{h#8  
} ; D.kLx@Z  
#(j'?|2o%  
J(ZYoJ  
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: T6=,A }t-  
oTS*k: C'  
(TM1(<j  
26B]b{Iz{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5D8V)i  
W=|sy-N{2  
z|^:1ov,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RZ#b)l  
*v 1hMk  
vOy;=0$  
0-M.>fwZ=  
二. 战前分析 .t*MGUg  
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。 g VX  
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 Cp`)*P2  
JWoNP/v6  
i2j_=X-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %ZF47P%6  
  /* --------------------------------------------- */ tGDsZ;3Yr  
vector < int *> vp( 10 ); ZX[ @P?A+-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .;&c<c|  
/* --------------------------------------------- */ HR]*75}e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); = &jLwy  
/* --------------------------------------------- */ [0<N[KZ)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ))- B`vi  
  /* --------------------------------------------- */ #\3(rzQVO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hC2@Gq  
/* --------------------------------------------- */ >Vc;s !R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5V5Nx(31i  
0`VA} c  
VN6h:-&iY  
+AkAMZ"Mg  
看了之后,我们可以思考一些问题: W: R2e2  
1._1, _2是什么? %ub\+~  
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。 +LFh}-X{_  
2._1 = 1是在做什么? 7vO3+lT/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。 Xy/lsaVskX  
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。 kEiWE|  
K,_d/(T4  
'b(V8x  
三. 动工 4+46z|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s[6y|{&ze  
C]H'z  
.rpKSf.  
**p|g<wvY*  
template < typename T > bit@Kv1<C  
class assignment ~Y;_vU  
  { 9?W!E_  
T value; f4{O~?=  
public : 0P)"_x_  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^}Vx5[  
template < typename T2 > (b!`klQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,Hq*zc c  
} ; v:.`~h/b  
CjeAO 2  
sUl/9VKl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '1rHvz`B/"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [@K#BFA  
N-C=O  
+E5EOo{ `|  
{Ee[rAVGp  
  class holder nG B jxhl  
  { Owt|vceT  
public : b@9>1d$  
template < typename T > ~# ~XDcc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d4(!9O.\  
  {  a@mMa {  
  return assignment < T > (t); [*i6?5}-  
} R>|)-"b( `  
} ; 4\Nt"#U)g  
j=>:{`*c  
(}^Qo^Vr  
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: )TH~Tq:  
Y#[Wv1hi  
  static holder _1; .LQvjK[N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >S]_{pb  
A]x'!qa@=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Rq,ST:  
而不用手动写一个函数对象。 7"|j.Yq$H{  
k2 axGq  
L~Hgf/%5  
/C: rr_4=  
四. 问题分析 ~4MUac^w  
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。 V( /=0H/ F  
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。 ]E8S`[Vn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +WGL`RP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #" 3az8u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z,x9 {  
M?yWFqFt9m  
五. 问题1:一致性 W5#5RK"uX  
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?| d7O\p(M1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kVG]zt2  
ww0m1FzX  
struct holder fxR}a,a  
  { BAUo`el5  
  // jT6zpi~]E  
  template < typename T > q%^vx%aL\  
T &   operator ()( const T & r) const .*0`}H+_  
  { c[a1 Md&  
  return (T & )r; G\HU%J  
} Dq~PxcnI  
} ; 1!;}#m7v  
RR 8Z 9D;  
这样的话assignment也必须相应改动: Qey6E9eCA  
I,0]> kx  
template < typename Left, typename Right > |H(Mmqgk  
class assignment UdSu:V|  
  { .x^`y2'U  
Left l; $S|2'jc  
Right r; k*;2QED  
public : VB?mr13}G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,;_D~7L  
template < typename T2 >  ;7F|g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gUrb&#\X  
} ; gw1| ?C  
d\cwUXf J  
同时,holder的operator=也需要改动: CwV1~@{-  
!Qg%d&q.Sx  
template < typename T > E9Q?@'h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K 7x,>  
  { -CTsB)=\,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x%;Q /7&$  
} >%"Q]p  
mndUQN_Gb  
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。 \I\'c.$I.Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F C= %_y  
`B`/8Cvg  
return l(rhs) = r; x+O}RD*G  
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。 }}GBCXAf_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y=gj{]4  
GQ-o wH]  
template < typename Tp > VesO/xG<  
class constant_t r|Y|u v0  
  { t;DZ^Z"{  
  const Tp t; C/P,W>8  
public : RRD\V3C84  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]`D(/l'  
template < typename T > {PM)D [$i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3I_"vk  
  { OpwZTy}1}  
  return t; ?80@+y]  
} Sa&~\!0t  
} ; O=1uF  
}lgqRg)F9[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b'$j* N  
下面就可以修改holder的operator=了 jl<rxO?-F  
o} #nf$v(  
template < typename T > AJrwl^ lm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S,5>g07-`  
  { _"Q +G@@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1K'0ajl1A  
} y+RT[*bX5o  
ZkYc9!anY  
同时也要修改assignment的operator() r'hr 'wZ  
F9e$2J)C  
template < typename T2 > XN"V{;OP1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {6<7M  
现在代码看起来就很一致了。 xPh%?j?*v  
.2hQ!)+  
六. 问题2:链式操作 VEd#LSh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {KL<Hx2M  
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。 Sv-}w$  
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。   [E(DGt  
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。 CF^7 {g(y_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yXNE2K  
K0]'v>AWr  
template < typename T > IxCEE5+`%  
struct result_1 dUn8Xqj1  
  { @yaBtZUp3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n?pCMS|  
} ; mW 5L;>  
+D4Nu+~BSN  
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: j:|60hDz^  
`q eL$`  
template < typename T > VzpPopD,QW  
struct   ref 7F`QN18>(  
  { _\"P<+!  
typedef T & reference; (k M\R|  
} ; nl5K1!1  
template < typename T > )1j~(C)E8  
struct   ref < T &> iTD}gC  
  { ,-c(D-&  
typedef T & reference; c0<Y017sG  
} ; $t 1]w]}d  
6kT l(+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f\~e&`PV  
qB]z"Hfq,  
template < typename T > q) /;|h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6FSw_[)  
  { p/lMv\`5  
  return l(t) = r(t); /~7H<^}  
} nB,FJJ{kb  
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。 >o 3X)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #jr;.;8sQ  
j#&sZ$HQ4  
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 9qXHdpb#g"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]vQo^nOo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +@%9pbM"z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M|d[iaM,  
最后的布局是: Yc?taL)  
                Add 6{lWUr  
              /   \ D{'Na5(  
            Divide   5 z8Dn<h  
            /   \ AV d  
          _1     3 mSw OP  
似乎一切都解决了?不。  TWx<)  
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。 tO[+O=d  
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。 mkE*.I0=  
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: a' #-%!]  
t s ?b[v  
template < typename Right > d'[aOH4}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :jp?FF^j;  
Right & rt) const 6-KC[J^Xo  
  { #Z$6> Xt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QwT ]| 6>  
} bk6$+T=>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _\]D<\St  
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。 x ;Gyo  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 t_]UseP$RF  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 R@VO3zsW  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 6{7O  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Jh466; E  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: m]"YR_  
}(o/+H4  
template < class Action > -S,dG|  
class picker : public Action =r-Wy.a@  
  { [tD*\\IA  
public : er#we=h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o~4n8  
  // all the operator overloaded t91CxZQ^s  
} ; rM=Hd/ki5  
f "&q~V4?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ok6e=c '  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~36c0 =  
8OFrW.>[  
template < typename Right > bR8)s{p6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E,6E-9  
  { .ERO*Tj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); = oh6;Ojt  
} ^_=0.:QaW  
|Q I3H]T7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]cA~%$c89s  
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。 P)\f\yb  
^|K*lI/  
template < typename T >   struct picker_maker " LxJPt\  
  { C,<TAm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4xYo2X,B  
} ; nb|MHtPX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '~2v/[<`}  
  { fZ376Z:S$  
typedef picker < T > result; *ap#*}r!Nk  
} ; n=>Gu9`  
iIF'!K=q  
下面总的结构就有了: A+}4 N%kh  
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。 l2v}PALs  
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。 XM 7zA^-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  y]+A7|  
至此链式操作完美实现。 y@Or2bO#  
e=R} 4`  
Y~:7l5C  
七. 问题3 :_H88/?RR  
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。 a,E;R$[!  
vJ'ho  
template < typename T1, typename T2 > w:N2 xI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const POG5x  
  { >mV""?r]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oaK~:'  
} x('yBf  
;i:7E#@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !I Nr  
HkN +:  
template < typename T1, typename T2 > I|5OCTu  
struct result_2 w '"7~uN  
  { yh)q96m-V=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :h3JDQe:.  
} ; ?l(hS\N,  
hJ@nW5CI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? dWUu3  
这个差事就留给了holder自己。 Ll`apKr  
    6{~I7!m"  
5 9vGLN!L  
template < int Order > 4jW{IGW  
class holder; 3YRzBf:h  
template <> ;$i'A&)OC  
class holder < 1 > vKC>t95  
  { 6p@ts`#  
public : GND[f}  
template < typename T > 6uyf  
  struct result_1 qSd $$L^  
  { ZZ(@:F  
  typedef T & result; ;gyE5n-{  
} ; Vh8uE  
template < typename T1, typename T2 > WKf~K4BL>  
  struct result_2 Cw}\t!*!  
  { ;D1IhDC  
  typedef T1 & result; k.ZfjX"  
} ; cjXwOk1:s  
template < typename T > AL0Rn e N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'w2;oO  
  { !iw 'tHhR  
  return (T & )r; (AYD @  
} EHZSM5hu  
template < typename T1, typename T2 > H.L@]~AyL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _+En%p.m  
  { bv/b<N@4?$  
  return (T1 & )r1; 1%,Z&@^j  
} Y"qY@`  
} ; K5SO($  
Q\76jD`m\  
template <> v,&2 !Zv  
class holder < 2 > Z-@}~#E  
  { .D .Rn/  
public : L ~w=O!  
template < typename T > B/OO$=>(  
  struct result_1 7,TWCVap  
  { Kxn7sL$]=F  
  typedef T & result; ^&iV%vQ[  
} ; %jk PrI  
template < typename T1, typename T2 > >Il`AR;D  
  struct result_2 \0h/~3  
  { #A; Z4jK  
  typedef T2 & result; 16|S 0 )  
} ;  iC]lO  
template < typename T > sd53 _s V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p( *3U[1  
  { Q8y|:tb$Y  
  return (T & )r; \]xYV}(FO  
} fP58$pwu  
template < typename T1, typename T2 > s?k[_|)!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P~e$iBH'  
  { Wi^rnr'S s  
  return (T2 & )r2; 4&e@>  
} c'";3 6y  
} ; L?x?+HPY.  
=joXP$n^  
M%xL K7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yipD5,TC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r%d 11[z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q/)ok$A&  
"Q{~Bj~  
return l(i, j) = r(i, j); _~Vz+nT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) % Au$E&sj  
; ,jLtl  
  return ( int & )i; DWQQ615i  
  return ( int & )j; u=o"^   
最后执行i = j; !m(L0YH  
可见,参数被正确的选择了。 I^(#\vRW  
A(OfG&!  
)C]&ui~1  
*Ne&SXg  
 /;6@M=6u  
八. 中期总结 0WE1}.J<  
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: e8mbEC(AK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f\|?_k]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BK9x`Oo2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e=sJMzm~  
~h0BT(p/  
L~y tAZ,  
\&&(ytL  
u# WTh%/  
!]+Z%ed`%  
九. 简化 LG{inhbp  
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。 X|E+K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &v5.;8u+OV  
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: -{U>} Y)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "C.7;Rvkp>  
  +-*/&|^等 exO#>th1  
2. 返回引用。 )S};k=kG  
  =,各种复合赋值等 $n Sh[ {  
3. 返回固定类型。 4UD=Y?zK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yISQYvSN  
4. 原样返回。 E? eWv)//  
  operator, Qy5Os?9"  
5. 返回解引用的类型。 D?yE$_3>c  
  operator*(单目) H9VXsFTW  
6. 返回地址。 |\|)j>[i  
  operator&(单目) b>= Wq  
7. 下表访问返回类型。 o.3YM.B#  
  operator[] 30 [#%_* o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +O$:  
  operator<<和operator>> _gm?FxV:  
51G=RYay9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <2O7R}j7v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .^~l_ LkA  
p&sK\   
template < typename Left > zf3:<CRX5  
struct value_return @>fO;*  
  { H8$<HhuZM  
template < typename T > %7v@n+Q  
  struct result_1 6UW:l|}4#2  
  { &^7uv0M<y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >*= =wlOB  
} ; qfG tUkSSb  
(#bp`Kih  
template < typename T1, typename T2 > i&pJg1  
  struct result_2 g+}s:9  
  { [ .j]V-61  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; & &" 'dL  
} ; n^AP"1l8?0  
} ; h;%i/feFg  
f `y" a@  
dv'E:R(a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z$c&=Q  
gX$0[ sIS.  
下面我们来剥离functor中的operator() p,w|=@=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w53z*l>ek  
}F{C= l2  
return l(t) op r(t) G(As%r]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GG_^K#*  
return op l(t) "*w)puD  
return op l(t1, t2) j,=*WG  
return l(t) op ?""\  
return l(t1, t2) op F_nZvv[H?  
return l(t)[r(t)] t=Z&eKDC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T9z4W]T  
fW.GNX8  
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: ,@Fgr(?'`>  
单目: return f(l(t), r(t)); p@/(.uE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CF|moc:;  
双目: return f(l(t)); 8cK\myn.  
return f(l(t1, t2)); .Vo"AuC}  
下面就是f的实现,以operator/为例 X`yNR;>  
[,O`MU  
struct meta_divide H(15vlOD  
  { &Y,Q>bu  
template < typename T1, typename T2 > )L |tn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {)B9Z I{+A  
  { PwW^y#96  
  return t1 / t2; '7xxCj/*  
} Es'-wr\Hm  
} ; `'p`PyMt`  
!8xKf*y  
这个工作可以让宏来做: :E>&s9Yj?  
$gVLk.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V@vhj R4r\  
template < typename T1, typename T2 > \ Abj97S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z-(} l2\  
以后可以直接用 `$S^E !=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NW{y% Z  
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 @Q;i.u{V  
(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。。。) /Q?~Q0{)es  
hPa n  
=op`fn%  
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 [ njx7d  
8rFaW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sFLcOPj-%  
class unary_op : public Rettype jip\4{'N  
  { xC-BqVJ%_T  
    Left l; [%)@|^hw91  
public : Q0pzW:=s]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X Vw-G }5  
16I&7=S,  
template < typename T > uie~'K\y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mx8Gu^FW.d  
      { s=MT,  
      return FuncType::execute(l(t)); T^~)jpkw  
    } %yp5DD}|  
[s~JceUyX  
    template < typename T1, typename T2 > =HVfJ"vK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 25d\!3#E  
      { `gt:gx>a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aD2*.ln><  
    } 5MxH)~VQoM  
} ; j'+ELKQ  
%JQ~!3  
LfEvc2 v=g  
同样还可以申明一个binary_op O#Z/+\U  
;)?( 2 wP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^] 6M["d/p  
class binary_op : public Rettype .`,F  
  { id^|\hDR  
    Left l; QC{u|  
Right r; ,9mgYp2  
public : Sk\n;mL:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p%F8'2)}  
Z`Ax pTl  
template < typename T > xYI;V7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >GXXjAIu/  
      { |O-`5_z$r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o)&"Rf  
    } Stxp3\jEn  
q\R q!7(  
    template < typename T1, typename T2 > #{$1z;i?f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sw$2d  
      { H\E7o" m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %X>FVlPm  
    } gO='A(Y  
} ; D9BQID$R  
_ 5"+Dv  
ZjD)? 4  
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 '^iUx,,ZQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v^SsoX>WMH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4(=kE>n}  
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。 oQT2S>cm^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B>z?ClH$R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 x7dEo%j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o0ZBi|U\4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) S8" f]5s  
下面是修改过的unary_op zrRFn `B  
*}cSE|S%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7+nm31,<O  
class unary_op *%!M4&  
  {  l{$[}<  
Left l; +-BwQ{92[:  
  #DFp[\)1  
public : Fi2xr<7"  
2-dh;[4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nPFwPk8=M  
J;}3t!  
template < typename T > c8Z A5|  
  struct result_1  $dQIs:  
  { ;3"@g]e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4^*,jS-9g}  
} ; G:IP? z]  
V`#.7uUP  
template < typename T1, typename T2 > W:`#% :C  
  struct result_2 iWA|8$u4gm  
  { F~HRME; Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #%$28sxB  
} ; 0;<)\Wt=i9  
XNehPZYS  
template < typename T1, typename T2 > SeEw.;Xw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v2)g 1sXd  
  { f>polxB%N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "OmD@ EMT  
} KxzYfH  
Ps4 ZFX  
template < typename T > Y?K{(szo ?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s?rBE.g@}  
  { }V]R+%:w@  
  return OpClass::execute(lt(t)); t2>fmQIQ  
} xSMt*]=9  
LP];x3  
} ; o-C#|t3hH  
][&9]omB  
r'GP$0rr9!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O|kOI?f  
好啦,现在才真正完美了。 =(HeF.!  
现在在picker里面就可以这么添加了: *L4`$@l8  
0Ua%DyJ  
template < typename Right > #V,R >0"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c;2#,m^  
  { KNLnn;l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `=lc<T^  
} ~;]W T  
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。 5=|hC3h  
lQ'GX9hN@  
kM8{C w  
v\tEVhm  
PwB1]p=  
十. bind t. ='/`!N  
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。 -G7TEq)  
先来分析一下一段例子 42J {aJVH  
%D g0fL  
;!!n{l$r'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gKYfQ+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kE9esC 3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pi<TFe@eG  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !8NC# s  
我们来写个简单的。 ^T"vX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y*pUlts<  
对于函数对象类的版本: W\&8au ds  
{8)zg<rL+M  
template < typename Func > (0YZZ93  
struct functor_trait #P l~R  
  { #txE=e"&o  
typedef typename Func::result_type result_type; nD5 gP  
} ; p$Ox'A4  
对于无参数函数的版本: ~T&<CTh  
&0 >Loja`^  
template < typename Ret > R}^~^#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?qCK7 $ j  
  { pn.wud}R  
typedef Ret result_type; q\m2EURco  
} ; $,+O9Et  
对于单参数函数的版本: x8S7oO7  
V-<GT ?  
template < typename Ret, typename V1 > P:30L'.=[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I)A`)5="5  
  { \b%kf99  
typedef Ret result_type; na9sm  
} ; Ag{iq(X  
对于双参数函数的版本: BZ zrRC  
Ut2y;2)a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rM'=_nmi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9E>xIJ@J2T  
  { sCR67/  
typedef Ret result_type; GGnpjwXeH  
} ; dZi"$ g  
等等。。。 T:5fc2Ngv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy { ^cV lC_  
ek#O3Oz  
template < typename Func > !%"8|)CAr  
struct func_return .Fdgb4>BXX  
  { xuqv6b.  
template < typename T > $0 vb^  
  struct result_1  o4|M0  
  { 0aG ni|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1v71rf&w  
} ; &l!4mxwr`  
<YdE1{fm  
template < typename T1, typename T2 > _lamn }(x0  
  struct result_2 xai*CY@cQ  
  { |Y?H A&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .&DhN#EN0  
} ; r"P|dlV-  
} ; B}lvr-c#  
D)L+7N0D~  
HMSO=)@+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vEJWFoeEFm  
E*]bgD7V  
template < typename Func, typename aPicker > gt@m?w(  
class binder_1 59h)-^!  
  { G3Z)Z) N  
Func fn; &5yV xL:  
aPicker pk; )h7<?@wv&  
public : %5(I/zB  
!2ZF(@C /  
template < typename T > hb}+A=A=+  
  struct result_1 g:hjy@ w  
  { 5>[u `  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z&1\{PG3*  
} ; 'uBu6G  
4y|BOVl  
template < typename T1, typename T2 > 16 =sij%A  
  struct result_2 ]n6#VTz*  
  { e|"WQ>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pH9VTM.*  
} ; EV]1ml k$  
"&Y`+0S8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V<GHpFi0  
h`^jyoF"(  
template < typename T > !|^|,"A)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const os=e|vkB*  
  { %)1y AdG 8  
  return fn(pk(t)); z&zP)>Pv  
} :D~DU,e'  
template < typename T1, typename T2 > Cd#(X@n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rNXQf'*I  
  { ;U/&I3dzV  
  return fn(pk(t1, t2)); LBYMCY  
} t}r ' k/[  
} ; ]_f_w 9]  
h4fJvOk|!  
j#!IuH\]  
一目了然不是么? u^^[Q2LDU}  
最后实现bind ]L5@,E4.  
{$0mwAOH "  
'j#*6xD  
template < typename Func, typename aPicker > em%4Ap  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &6/[B_.  
  { YvaK0p0Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rBQ_iB_  
} D+lAhEN  
\V;F/Zy(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P) Jgs  
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。  dm\F  
G/)O@Ugp  
十一. phoenix D+TD 95t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3#3n!(  
^UP`%egR  
for_each(v.begin(), v.end(), r8`ffH  
( @a! #G  
do_ KI"#f$2&  
[ `KZm0d{H  
  cout << _1 <<   " , " hNC&T`.-~B  
] %z=le7  
.while_( -- _1), ` 'DmDg  
cout << var( " \n " ) p*XANGA  
) pC#E_*49  
); ; 5*&xz  
.73X3`P25  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Y`~Ut:fZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T^zXt?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8?xE6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (d(CT;  
1KU! tL  
AP3a;4Z#  
template < typename Cond, typename Actor > LP.]9ut  
class do_while cn3#R.G~  
  { /J]5H  
Cond cd; tj'\tW+s'  
Actor act; !Jo_"#5  
public : mVj9, q0  
template < typename T > tR# OjkvX  
  struct result_1 2R[:]-b  
  { (Lbbc+1m  
  typedef int result_type; &sl0W-;0  
} ; J"0`%'*/  
x`mG<Yt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  0HZ{Y9]  
})'B<vq  
template < typename T > i}cRi&2[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4j-Xi  
  { 9=s<Ld  
  do ko!)s  
    { kXViWOXU^  
  act(t); EfqX y>W  
  } N"Z{5A  
  while (cd(t)); 2IK}vDsis  
  return   0 ; %U/(|wodd  
} %[GsD9_-  
} ; ,>:U2%  
2_>N/Z4T  
<;lkUU(WT2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )7hqJa-V  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 VMZMG$C  
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。 Z*F3G#A  
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。 pd?M f=>#  
下面就是产生这个functor的类: &< z1k-&!  
~-k9%v`  
BT !^~S%w  
template < typename Actor > &0d# Y]D4`  
class do_while_actor _YRFet[,m  
  { )+#` CIv  
Actor act; MxKS4k  
public : e1yt9@k,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x[p|G5  
J4hL_iCQ  
template < typename Cond > U4'#T%*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z{*\S0^ST  
} ; 10Q ]67  
[NTzcSN.  
cZ,b?I"Q%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H_7/%noS5  
最后,是那个do_ Ov@gh kr  
}J}-//[A  
hE{K=Tz$  
class do_while_invoker AI2)g1m  
  { phXGn m  
public : HZE#Ab*L  
template < typename Actor > \doUTr R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M/f<A$xx_  
  { E:68?IJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); &ANf!*<\E  
} CO/]wS  
} do_; , >a&"V^k  
jVe1b1rt~3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B`)BZ,#p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Pm6p v;WK  
最后来说说怎么处理break和continue +fB5w?Rg  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 k=$TGqQY?  
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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