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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T[mo PD5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^i3~i?\,P  
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, # 2As-9  
aGK=VN}r  
Q>\y%&df  
HGuY-f  
  class filler A;e[-5@  
  { zCrDbGvqF`  
public : Yjv[rH5v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f wN  
} ; ahagt9[,:F  
(!h%) _?.l  
sOc<'):TK  
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: 7U#`^Q}  
f_`gUMf  
mZ;W$y SO  
zWiM l.[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *9"L?S(X#  
%@IZ41<C  
;p~&G"-C`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eySV -f{  
DKV^c'  
$gi{)'z  
s : c  
二. 战前分析 >|<8QomD  
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。 9>qc1z  
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 */gm! :Ym  
DA s&4Y`  
9Y:JA]U&8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 65FdA-4  
  /* --------------------------------------------- */ iz'#K?PF_  
vector < int *> vp( 10 ); 1jdv<\U   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,E]u[7A  
/* --------------------------------------------- */ Wsb=SM7;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5oz[Njq4  
/* --------------------------------------------- */ 1tvgM !.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c5_?jKpl  
  /* --------------------------------------------- */ >G`=8Ku  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (k?,+jnR  
/* --------------------------------------------- */ 4l! ^"=rh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3c5=>'^F  
xyO]Evg  
ygm4Aj>  
k0|*8  
看了之后,我们可以思考一些问题: h:QKd!Gq  
1._1, _2是什么? b*4[)Yg4  
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。 Jhbkp?Zli  
2._1 = 1是在做什么? ,|?-\?I  
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。 5.J$0wK'6  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }8E//$J  
?}*A/-Hx0U  
Ro+/=*ql~  
三. 动工 |]7z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sY?pp '}a  
`r"euO r\  
846j<fE  
uHdrHP  
template < typename T > 4;;F(yk8  
class assignment mk JS_6  
  { XcJ'w  
T value; O@U[S.IK  
public : #pJ^w>YNy  
assignment( const T & v) : value(v) {} J-g#zs  
template < typename T2 > 1nh2()QI[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HjTK/x'_'L  
} ; /kLX f_  
;EP]A3  
@F_#d)+%>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q2;zve&Dl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n50XGv  
<\k=j{@  
\M>+6m@w  
]}Hcb)'j@  
  class holder ehEXC  
  { Ou IoO  
public : >j1\]uo  
template < typename T > i][7S mN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y4`<$gL   
  { >So)KB  
  return assignment < T > (t); |Ia3bV W  
} _%Ay\4H^\  
} ; kvh}{@|-  
^.Y"<oZSS  
>LxYP7M  
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: jqHg'Fq  
X#mm Z;P  
  static holder _1; Z(AI]wk3<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 11}fPWK  
.?b2Bd!MC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .fxI)  
而不用手动写一个函数对象。 CQfrAk4mu  
ShanwaCDqv  
m3]|I(]`Xe  
WSfla~-'F  
四. 问题分析 ^=Rqa \;  
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。 >`DbT:/<  
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。 ]X +3"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5J1A|qII  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x#"|Z&Dw0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :u#Ls,OZz  
WAiEINQ^)  
五. 问题1:一致性 {Q8DPkW  
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?| .E|Hk,c9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l)E \mo 8  
bL 5z%bV  
struct holder xKKL4ws  
  { D3yG@lIP3  
  // {O*<1v9<  
  template < typename T > *zX*k 7LnV  
T &   operator ()( const T & r) const D"fE )@Q@Y  
  { ' >> IMF  
  return (T & )r; %7BVJJp2  
} QZk:G+ $  
} ; v=?U{{xQ  
MjC;)z  
这样的话assignment也必须相应改动: #5O'XH5_  
V%&t'H{  
template < typename Left, typename Right > -CW&!oW  
class assignment Xg.'<.!g0  
  { /E(H`;DG  
Left l; 2XrPgq'  
Right r; xd8UdQ, lt  
public : =9n$ at$l@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W;*rSK|(Sc  
template < typename T2 > `pY\Mmgv1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &NV[)6!  
} ; (5?5? <  
Okca6=2"  
同时,holder的operator=也需要改动: 0B)l"$W[)/  
#"d.D7nA  
template < typename T > d -6[\S#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _GK^7}u  
  { Q17"hO>kC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \/4ipU.  
} &|P@$O>  
;nG"y:qq  
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。 ]@1YgV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yyh L]Uq"=  
8%JxXtWW`  
return l(rhs) = r; %*P59%  
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。 o#E 3{zM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w.J[3m/  
(utm+*V,  
template < typename Tp > *w4jET>  
class constant_t bJe*J\){  
  { ~c[} %Ir>  
  const Tp t; h{.KPK\  
public : 2}]6~i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AY:3o3M  
template < typename T > +O3zeL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =25q Y"Mf  
  { ?RvXO'ml  
  return t; zfL$z,zgf  
} (,Yb]/O*  
} ; ws tI8">  
hN c;, 13  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i0,{*LD%^  
下面就可以修改holder的operator=了 noe1*2*TE  
T^N Y|Y/  
template < typename T > ,5'LbO-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oM-{)rvQd  
  { CmRn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JY0t Hs  
} P]T(I/\g  
(w]w 2&Y D  
同时也要修改assignment的operator() FQB)rxP  
0IBVR,q  
template < typename T2 > :gY$/1SYD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lO8.Q"mxo  
现在代码看起来就很一致了。 KgVit+4u/  
" e g`3v  
六. 问题2:链式操作 %@$h?HP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q#v.-013r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ri4_zb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 UT [7 J  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 m\7-/e2 a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rB?u.jn0T  
E!Hq%L!/  
template < typename T > rMSB|*_  
struct result_1 xPb;_~  
  { #`:s:bwM:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tu77Sb  
} ; \8Mkb]QA  
rfYu8-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: c }ivYH?`w  
MjE.pb  
template < typename T > B P"PUl:  
struct   ref ^j';4'  
  { |`s}PcV  
typedef T & reference; 66D<Up'K  
} ; wc)[r~On(5  
template < typename T > swG^L$r`  
struct   ref < T &> 4DEsB)%X  
  { cGkl=-oQ'  
typedef T & reference; O 4N_lr~  
} ; J><O 51  
L;nRI.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 52m^jT Sx  
Q6,rY(b6  
template < typename T > ]?-56c,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )]J I Q"rR  
  { 5h1!E  
  return l(t) = r(t); C-qsyJgZy  
} >tr?5iKxc  
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。 "+_]N9%)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2F!K }aw  
cAyR)Y!I  
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 uByF*}d1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &Xe r#6~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tA#X@HIE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fj0+a0h  
最后的布局是: i0-!!  
                Add KwPJ0 ]('_  
              /   \ =t@m:  
            Divide   5 ~0ZEnejy  
            /   \ >1pD'UZIy7  
          _1     3 ?*}76u  
似乎一切都解决了?不。 MP[v 9m@  
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。 \*LMc69  
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。 E}k#-+u<S4  
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: eN/s W!:P|  
sl6p/\_w  
template < typename Right > {,IWjt &>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <ofXNv;`  
Right & rt) const X$ /3  
  { \q3H#1A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GOJi/R.{  
} m8 0+b8b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  ~Zl`Ap  
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。 r4 +w?=`  
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。 Ez?vJDd  
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}%AN6+  
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。 T~"tex]  
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? oCy52Bm.!  
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: HZ 8 j[kO  
E|97zc  
template < class Action > P|h<|Gcp  
class picker : public Action OOl{  
  { Da-F(^E  
public : IL.Jx:(0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m6 hA,li  
  // all the operator overloaded a:zx&DwM  
} ; cnLC>_hY  
=#BeAsFfO  
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。 rO]C`bg  
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: *!Am6\+  
yp@mxI@1  
template < typename Right > $k'f)E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {!N4|  
  { &=HM}h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #cdLg-v  
} GZZLX19s q  
|]GEJUWtCd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '0t j2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ATnD~iACY  
6\5U%~78  
template < typename T >   struct picker_maker > 7;JZuVo  
  { ]XPGlM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d[~c-G6  
} ; |o!<@/iH=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X[@>1tl  
  { * D AgcB  
typedef picker < T > result; ]VwAHT&je  
} ; Y\+^\`Tqu  
GK&yP%Z3  
下面总的结构就有了: cYbO)?mC_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +D h=D*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I]k'0LG*^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ++ dV5  
至此链式操作完美实现。 \ct7~!qM  
J+IkTqw  
@ootKY`  
七. 问题3 ]&;M 78^6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \M(#FS  
Owt|vceT  
template < typename T1, typename T2 > zNg8Oq&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 67,@*cK3?J  
  { `]*BDSvE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #ArMX3^+w7  
} d4(!9O.\  
w+ MCOAB  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: w&U>w@H^  
4<c #3]  
template < typename T1, typename T2 > #@qd.,]2  
struct result_2 ~m0l_:SF  
  { pXL@&]U+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b Ag>;e(  
} ; P`ZYm  
22`N(_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .|d2s  
这个差事就留给了holder自己。 Fqr}zR)  
    Ic!8$NhRS  
L"Vi:zdp  
template < int Order > T1Gy_ G/  
class holder; ;Nfd  
template <> fG{ 9doUD  
class holder < 1 > e/S^Rx4W  
  { +#$(>6Zu"{  
public : !/]vt?v#^  
template < typename T > (j*1sk  
  struct result_1 7"|j.Yq$H{  
  { J|Af`HJ  
  typedef T & result; =A yDVWpE  
} ; vH`m W`=  
template < typename T1, typename T2 > aM2[<m}  
  struct result_2 *Y!c6eA  
  { 9bE/7v  
  typedef T1 & result; 4=b{k,kzgA  
} ; V( /=0H/ F  
template < typename T > 4pkTOQq_tQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $d[ -feU  
  { qjc8$#zXS  
  return (T & )r; qYi<GI*|@  
} >%PPp.R  
template < typename T1, typename T2 > b0vbE8wa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OvFWX%uY  
  { k-~HUC.A.  
  return (T1 & )r1; |izf|*e  
} LEM^8G]O  
} ; ptcG:  
kVG]zt2  
template <> NEY b-#v  
class holder < 2 > h3z=tu['  
  { xQKD1#y  
public : ?n]e5R(cj  
template < typename T > jT6zpi~]E  
  struct result_1 y%9Q]7&=  
  { P2Or|_z  
  typedef T & result; KR4vcI[4  
} ; G\HU%J  
template < typename T1, typename T2 > r]0UF0#  
  struct result_2 [u=DAk?8  
  { K9BoIHo  
  typedef T2 & result; rwRb _eIj  
} ; 5[1#d\QR  
template < typename T > 0xNlO9b/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'yq'J)  
  { I,0]> kx  
  return (T & )r; Q302!N  
} I{V1Le4?  
template < typename T1, typename T2 > +.p$Yi`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C}~/(;1V=  
  { Rlq6I?S+  
  return (T2 & )r2; e>oE{_e  
}  fK$N|r  
} ; _:tclBc8R  
c= -2c&=&  
q|8p4X}/]  
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> >。 "eH~/6A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c/c%-=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: te+5@k#t  
CCX!>k]  
return l(i, j) = r(i, j); a%wK[yVp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {]a 6o[}u  
R+s_uwS  
  return ( int & )i; JKFV7{ %Gl  
  return ( int & )j; rCmxv7" a}  
最后执行i = j; 8J- ;/  
可见,参数被正确的选择了。 tv_Cn w  
Q9~UL^bF  
JqDj)}fzX  
K 7x,>  
.%@=,+nqz  
八. 中期总结 oc2aE:>X  
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: x%;Q /7&$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UJ0Dy ` f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qbc62qFu!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L-ZJ[#D  
EmDA\9~@R  
mQ9%[U,  
F C= %_y  
J6!t"eB+  
;,z^!bD  
九. 简化 g>[|/z P  
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。 oadlyqlw#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =](c7HEQf  
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: -9S.G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O ).1>  
  +-*/&|^等 \bh3&Z'.  
2. 返回引用。 u&=SZX&G k  
  =,各种复合赋值等 |\/0S  
3. 返回固定类型。 zr0_SCh;2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 35Jno<TP'  
4. 原样返回。 cZRLYOC  
  operator, r: _- Cj  
5. 返回解引用的类型。 cVZCBcKC?  
  operator*(单目) ZSuMQ32  
6. 返回地址。 3q:-98DT  
  operator&(单目) ifu "e_^  
7. 下表访问返回类型。 X;5U@l  
  operator[] !Xwp;P=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @"}dbW<DV  
  operator<<和operator>> I +,D,Vg  
;+-$=l3[a  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 M} IRagm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6'Sc=;;:  
Po[u6K2&  
template < typename Left > Av*R(d=`  
struct value_return 6,'!z ?d%  
  { @=c{GAj  
template < typename T > O_f|R1G5z  
  struct result_1 /$hfd?L  
  { `d=$9Pi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EX>|+zYL  
} ; S,5>g07-`  
^uW!=%D  
template < typename T1, typename T2 > KJa?TwnC  
  struct result_2 ?ng?>!  
  { 7"f$;CN?~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `07u}]d8  
} ; VI%879Z\e  
} ; Vgs( feGs  
x8T5aS  
SaEe7eHd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r^P}xGGK  
"F+ 9xf&r  
下面我们来剥离functor中的operator() Jkt L|u:k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ->}K-n ),  
qEE3 x>&T]  
return l(t) op r(t) z9$x9u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VEd#LSh  
return op l(t) O0"i>}g4  
return op l(t1, t2) n@BE*I<"  
return l(t) op +1p>:cih  
return l(t1, t2) op 0D>~uNcT}  
return l(t)[r(t)] }H{{@RU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1vu4}%nD  
h*hV  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: yXNE2K  
单目: return f(l(t), r(t)); pFSVSSQRV|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -e%=Mpq.  
双目: return f(l(t)); fHf+!  
return f(l(t1, t2)); t4?g_$>   
下面就是f的实现,以operator/为例 lN+NhPF  
i^uC4S~  
struct meta_divide  zUqiz  
  { )dLESk  
template < typename T1, typename T2 > i{VjSWq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ja~b5Tf9  
  { @( 9#\%=  
  return t1 / t2; #hd<5+$U}l  
} ~GfcI:Zz&  
} ; <uL?7P  
'oTcx Jx  
这个工作可以让宏来做: NV;5T3  
y wk;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qd!;CoOmZs  
template < typename T1, typename T2 > \ 44?5]C7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K 3&MR=#^  
以后可以直接用  b6S86>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %kJ:{J+w]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j&fr4t3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }QncTw0  
5"y p|Yl  
svyC(m)'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 c0<Y017sG  
`Dh%c%j)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N>Y`>5  
class unary_op : public Rettype Dt1{]~30  
  { #X"\:yN  
    Left l; v !@/  
public : ItKwB+my  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1elcP`N1  
]qXHalHY  
template < typename T > FTCp3g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -ihF)^"a  
      { }#<Sq57n  
      return FuncType::execute(l(t)); :M|c,SQK  
    } U3kf$nbV/J  
FEaf&'G]  
    template < typename T1, typename T2 > <4{@g]0RV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '[Oi_gE.  
      { 4,s: G.g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'cw0FpQ;  
    } <l wI|<  
} ; q9WdJ!-^X  
yc]ni.Hz  
"XC6 l4Z  
同样还可以申明一个binary_op H gNUr5p  
h#]}J}si  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ![abDT5![  
class binary_op : public Rettype {,APZ`q|  
  { c#"\&~. P  
    Left l; _5 tw1 >  
Right r; lu(G3T8  
public : AV d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @dCu]0oNI  
^#3$C?d  
template < typename T > gyCb\y+\a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ ?tAt3dMI  
      { mkE*.I0=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IH~H6US  
    } 5\=9&{WjND  
t s ?b[v  
    template < typename T1, typename T2 > &p ;};n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jcq(=7j  
      { :jp?FF^j;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?783LBe  
    } #Z$6> Xt  
} ; a _  
 _&(ij(H  
JEHV \ =  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zZ32K@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'hya#rC&(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K7f-g]Ibdn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |!!E5osXq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /mD KQ<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (sqS(xIY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ljt1:@SN(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d}l^yln  
下面是修改过的unary_op cC}s5`  
@bqCs^U35  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?sS'T7r v  
class unary_op -S,dG|  
  { YSa:"A  
Left l; hq,;H40%/  
  [tD*\\IA  
public : iBo-ANnK9  
5\4>H6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o~4n8  
!zJ.rYZ=g`  
template < typename T > ~-:CN(U  
  struct result_1 &PgdCijGq;  
  { {eZ j[*P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #[KwR\b{:+  
} ; :X4\4B*~  
}SN'*w@E  
template < typename T1, typename T2 > KFfwZkj{  
  struct result_2 wj'iU&aca  
  { 0x`:jz`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ycE<7W  
} ; @nT8[v  
(QRl -| +  
template < typename T1, typename T2 > #[[p/nAy}A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NXmj<azED  
  { teB {GR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _b5iR<f  
} O,OGq0c  
;XtDz  
template < typename T > ]cA~%$c89s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wcL0#[)  
  { h{JVq72R  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^|K*lI/  
} ?x[>g!r  
kW:!$MX!  
} ; C,<TAm  
_:K}DU'6  
=[jBOx&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7J;.T%4 l  
好啦,现在才真正完美了。 =f|>7m.p  
现在在picker里面就可以这么添加了: hy]AH)?pR  
fZ376Z:S$  
template < typename Right > KJ#c(yb9zR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8n:D#`K  
  { 5Y&@ :Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xeH# )QJt  
} l|fd,  
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。 A+}4 N%kh  
=|#-Rm^YB  
PA=BNKlH  
*7vPU:Q[  
6,h<0j{  
十. bind tV,zz;* Oe  
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。 y@Or2bO#  
先来分析一下一段例子 'q-h kN  
.F6#s  
g Q9ff,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6\Z^L1973  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [T^6Kzz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .iYgRW=T  
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。 jFc{$#g-  
我们来写个简单的。 x!jhWX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lf:Z (Z>  
对于函数对象类的版本: ?yU#'`q  
a;zcAeX  
template < typename Func > avz 4 &  
struct functor_trait Iymz2  
  { evR=Z\ _  
typedef typename Func::result_type result_type; W6iIL:sp  
} ; qXF"1f_+  
对于无参数函数的版本: :ox CF0Y  
lt4UNJ3w  
template < typename Ret > o99 a=x6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *o#`lH  
  { \wCL)t.cX  
typedef Ret result_type; Ii8jY_  
} ; P}I*SV0  
对于单参数函数的版本: fI|1@e1  
Md2>3-  
template < typename Ret, typename V1 > ,5, !es@`b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > orfO^;qTY  
  { s<_)$}  
typedef Ret result_type; >eB\(EP  
} ; U\;6mK)M^J  
对于双参数函数的版本: M#VE]J  
/ZPyN<@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `t9?=h!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dEA6   
  { $yYO_ZBiy  
typedef Ret result_type; db6b-Y{   
} ; lfz2~Si5A  
等等。。。  L0@SCt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s4SG[w!d  
9qz6]-K  
template < typename Func > af+IP_6 .  
struct func_return 80/F7q'tn  
  { .#Z%1U%P.  
template < typename T > #9xd[A : N  
  struct result_1 ~ga`\% J  
  { TXk?#G\o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &[/w_| b  
} ; `_{`l4i 5  
h`k"A7M  
template < typename T1, typename T2 > /[)qEl2]K  
  struct result_2 U($dx.`v#  
  { {(wHPzq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ayD}r#7  
} ; }mdAM6  
} ; ,Bo>E:u  
 H77"  
0_"fJ~Y^J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {v2|g  
_D_LgH;}  
template < typename Func, typename aPicker > ^8Q62  
class binder_1 <U >>ZSi  
  { ?)X,0P'  
Func fn; )'%$V%9  
aPicker pk; [4C:r!  
public : [uls8 "^/j  
u1PaHgi$  
template < typename T > yA(K=?sq  
  struct result_1 kO{s^_qR^c  
  { /)(#{i*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BT"42#7_  
} ; aKuSd3E@#  
h{p=WWK  
template < typename T1, typename T2 > >ByXB!Wi+  
  struct result_2 aZ'Lx:)R  
  { p2udm!)J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y+6o{`0  
} ; pg%aI,  
)>-ibf`#?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r*_ZJ*h[  
ux3<l+jv^  
template < typename T > wG< (F}VX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P2'DD 3   
  { Y=n4K<  
  return fn(pk(t)); ,|plWIl~  
} .?e\I`Kk^'  
template < typename T1, typename T2 > i21Gw41p:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i?e`:}T  
  { $Gv9m  
  return fn(pk(t1, t2)); /BV03B  
} x61U[/r  
} ; H;fxxu`cS  
z0*_^MH  
}HYjA4o\A  
一目了然不是么? jR#~I@q^  
最后实现bind _({A\}Q|  
mJ`A_0  
{aJJ `t  
template < typename Func, typename aPicker > >Ll$p 0W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @wC5 g 4E  
  { i'wAE:Xe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g9WGkH F  
} |{ PI102  
['*8IWg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w{90`  
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。 z7Eg5rm|QZ  
!G}+E2fDA  
十一. phoenix S (N\cw$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r~nsN*t  
VZ](uFBY  
for_each(v.begin(), v.end(), 1`9xIm*9w  
( F]t (%{#W  
do_ pzgSg[|  
[ }~h(w^t  
  cout << _1 <<   " , " 'fNKlPMv4D  
] <rL/B k  
.while_( -- _1), g{9+O7q  
cout << var( " \n " ) 3^ ~KB'RZ  
) V{&rQ@{W  
); Css l{B  
;h" P{fF   
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: n?urE-_  
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 -"[<ek  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A4?+T+#d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lP!;3iJ B  
!\;FNu8_.  
[j:[  
template < typename Cond, typename Actor > F0UVo  
class do_while 13&0rLS  
  { .eO?Z^  
Cond cd; h"[+)q%L  
Actor act; dN}#2Bo =  
public : Uyr3dN%*r  
template < typename T > fiN3xP]V  
  struct result_1 OOz[-j>'Y+  
  { W$Yc'E ;  
  typedef int result_type; Pv+5K*"7Cg  
} ; V@QK  
TSsKfexQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mTEx,   
.pvV1JA'  
template < typename T > RTu4@7XP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5rV( (  
  { l?)ZJ3]a  
  do H7k PM[  
    { A?T<",bO  
  act(t); FsGlJ   
  } 9A7@ 5F  
  while (cd(t)); "h7tnMS  
  return   0 ; ) (Tom9 ^  
} *cg( ?yg  
} ; S"hTE7`   
'iY*6<xS<  
34R!x6W0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zPKr/  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 e~T@~(fft  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 `O8b1-1q~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 eV cANP  
下面就是产生这个functor的类: AisN@  
[J0 v&{)?  
N8`4veVBx'  
template < typename Actor > DF{ Qw@P!  
class do_while_actor kz S=g|_  
  { ^v@4|E$  
Actor act; F("#^$  
public : [|3>MZ2/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WmQ 01v  
)*d W=r/$V  
template < typename Cond > sfVf@0g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vkRi5!bR  
} ; :p4"IeKs  
j9/-"dTL  
1lnU77;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9ElCg"  
最后,是那个do_ uGl| pJ\y=  
@E53JKYhY  
P~FUS%39"o  
class do_while_invoker Jj^GWZRu  
  { w_iamqe,  
public : CC3v%^81l^  
template < typename Actor > l#wdpD a{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h !(>7/Gi  
  { .M4IGOvOS  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5b6s4ZyV  
} ,s^<X85gp\  
} do_; 6dEyv99  
PZD>U)M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rB%$;<`/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 da$BUAqU  
最后来说说怎么处理break和continue 8%~t  
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。 VIR.yh  
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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