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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7FW!3~3A_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rBye%rQRq  
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, 9n]z h-  
eL JW  
_Ft4F`pM  
 Aa[p7{e  
  class filler ` :eXXE  
  { %k_R;/fjW  
public : GM%%7^uE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HUuL3lYka  
} ; ?k<i e2  
tH,}_Bp  
v T2YX5k&,  
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: 4`)`%R$  
EpB2?XGA  
8fKt6T  
):; &~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \\AufAkJ  
'e_^s+l)a  
{"S"V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &Ey5 H?U!  
-'QvUHL|  
Ac 0C,*|^  
mw!D|  
二. 战前分析 $YSAD\a<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }]$%aMxy T  
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 AWsO? |YT  
qX^#fk7]  
}26?bd@e`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \`}Rdr!p%  
  /* --------------------------------------------- */ k"Y9Kc0XoU  
vector < int *> vp( 10 ); 7tP?([o%F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9G_bM(q'^2  
/* --------------------------------------------- */ 8VQJUwf;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J3KY?,g3O_  
/* --------------------------------------------- */ mRZC98$ @r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y*/:IYr`  
  /* --------------------------------------------- */ S9S8T+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .0kltnB  
/* --------------------------------------------- */ tsVQXvo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /k qW  
GGo)k1T|)  
/) sA{q 4  
mnZ/rb  
看了之后,我们可以思考一些问题:  }&BE*U8_  
1._1, _2是什么? rCR?]1*Z  
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。 |b7 v(Hx  
2._1 = 1是在做什么? _eb:"(m  
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。 q4'szDYO2  
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。 hNgbHzW  
/6jt 5N&,  
S 1sNVW  
三. 动工 6Qne rd%Ec  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ukHSHsR  
pp@Jndlg  
nd*9vxM  
23?\jw3w  
template < typename T > T4dLuJl  
class assignment bRT1~)  
  { Cj"+` C)l  
T value; @8E mY,{;  
public : 8 z0j}xY%  
assignment( const T & v) : value(v) {} smvIU0:K  
template < typename T2 > ,r~pf (nz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } teH.e!S  
} ; )w(-Xc?P  
S+Z_Qf  
GEj/Z};;[b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \ofWD{*j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment by!1L1[JTt  
j oDY   
*z I@Htp  
)'3(=F$+l  
  class holder ATl.Qku@  
  { 4XpW#>  
public : BOClMeA4  
template < typename T > -9TNU7^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \H|tc#::{  
  { H_RV#BW&  
  return assignment < T > (t); l/0"'o_0v#  
} x O?w8*d  
} ; .RF ijr  
Gx /sJ(  
{`?C5<r  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *'4+kj7>  
%EkV-%o*  
  static holder _1; =?g26>dYo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V'?bZcRr~  
*`$Y!uzG:\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]S;^QZ  
而不用手动写一个函数对象。 d S]TTU1  
&XAG| #  
nAIV]9RAZ%  
29{Ep   
四. 问题分析 "P.H  
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。 Jm8{@D%  
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。 Ey<vvZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~Sy/q]4ys*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]."~)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qd$Y"~Mco  
[Q+8Ku  
五. 问题1:一致性 F]o&m::/K  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K8`Jl=}z%&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [ u7p:?WDW  
!SRElb A;i  
struct holder N fe  
  { 7^1yZ1(  
  // EGpN@  
  template < typename T > E57:ap)/  
T &   operator ()( const T & r) const 6r  
  { "<['W(  
  return (T & )r; }]O* yFR{j  
} qJV2x.!  
} ; 'YQ^K`lV  
JxI\ss?O  
这样的话assignment也必须相应改动: 3j<:g%5  
{l/j?1Dxq  
template < typename Left, typename Right > C1w~z4Qp  
class assignment  uP|Py.+  
  { ,36AR|IO)  
Left l; |,!]]YO.V  
Right r; K+2k}Hx6J  
public : o[Ojl .r<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I ACpUB  
template < typename T2 > .quui\I3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U`YPzZp_  
} ; !J#oN+AR  
Cka&b  
同时,holder的operator=也需要改动: .*N]SbU<8  
0zJT _H+  
template < typename T > G bW1Lq&"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t~_j+k0K#  
  { Y2lBQp8'|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +,oEcCi  
} wxC&KrRF  
n1 k2<BU4b  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K>%}m,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +5:Dy,F =  
~V#MI@]V~  
return l(rhs) = r; U|tUX)9O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 aqL#g18  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3JhT  
`N;}Gf-'  
template < typename Tp > ( X(61[Lu  
class constant_t 5:S=gARz  
  { >i&"{GZ  
  const Tp t; [/Q .MmnL  
public : {WokH;a/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `Wc"Ix0  
template < typename T > =[A5qwyv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ai,\'%N  
  { &8=wkG%  
  return t; k OYF]^uJ  
} 8&[Lr o9  
} ; I^}q;L![\  
U&F1}P$fb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9)c{L<o}T  
下面就可以修改holder的operator=了 7Iz%Jty  
d7, ZpHt  
template < typename T > hM_0/o-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [D;wB|+,  
  { n8h1S lK08  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j?c"BF.  
} kSL7WQe?j  
,=TY:U;?  
同时也要修改assignment的operator() U%.%:'eV=  
g+( Cs  
template < typename T2 > 4KbOyTQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6_UCRo5h%  
现在代码看起来就很一致了。 @*Y"[\"$  
7(8i~}  
六. 问题2:链式操作 fEv`iXZG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s&Bk@a8  
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。 ^nO0/nqz]  
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。 xi+bBqg<.K  
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。 ;)n kY6-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <@F.qMl  
bQ%6z}r  
template < typename T > ig-V^P  
struct result_1 T[?wbYfW  
  { Uz4!O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~wejy3|@0  
} ; 3/?^d;=  
)GT*HJR(vc  
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: g3V bP  
.Iu8bN(L`  
template < typename T > ~mSW.jy}=-  
struct   ref yT$CImP73  
  { n'?AZ4&z  
typedef T & reference; j\I{pW-  
} ; mB\)Q J.%  
template < typename T > XY_hTHJ  
struct   ref < T &> <w,NMu"  
  { %yyvB5Y^  
typedef T & reference; RZY[DoF8u  
} ;  v|K,  
^uWPbW&/q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ux/|D_rlf  
lmGVSdo   
template < typename T > hSN{jl{L`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5SB!)F]   
  { "_f~8f`y  
  return l(t) = r(t); 2uCw[iZM  
} mRurGaR  
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。 k4C3SI*`4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3-=f@uH!  
dCb7sqJ%  
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 ;c/|LXc\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pftnF OLO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $q$G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X_3*DqY  
最后的布局是: -n:~m p  
                Add AT:L&~O.  
              /   \ i?3~Gog  
            Divide   5 "  jBc5*  
            /   \ z [|:HS&  
          _1     3 Tqf:G4!  
似乎一切都解决了?不。 +GYO<N7  
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。 ,J$XVvwxF  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 **G5fS.^W  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: k#g` n3L  
B,5kG{2!  
template < typename Right > a23XrX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bo-AM]  
Right & rt) const UR|Au'iu  
  { {}n]\zO %  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3>'TYXs-  
} cb3Q{.-.#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZLGglT'EW>  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 R/WbcQ)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 IDY2X+C#U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 !,cL c}a  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?Tlt(%f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? u\A L`'v  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7W MF8(j5  
nb~592u  
template < class Action > "- ?uB Mz  
class picker : public Action n1Wo<$#  
  { v[2N-  
public : '8"nXuL-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j[RY  
  // all the operator overloaded z 0}JiWR  
} ; D#k ~lEPub  
u~~H'*EM  
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。 %MM)5MsB  
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: `9Rj;^NJ  
\zT{zO&!  
template < typename Right > KaIkO8Dq0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~(;HkT  
  { aN;c.1TY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -`A+Qp)  
} 8yC/:_ML  
 8+,I(+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 47=YP0r?>T  
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。 Qx_]oz]NY  
}Pm; xHnf&  
template < typename T >   struct picker_maker 8Q(A1U  
  { :\]qB&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;L@p|]fu  
} ; eyzXHS*s;L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0F%/R^mw  
  { N[zR%(YS  
typedef picker < T > result; o}=c (u  
} ; D=jtXQF  
0B]c`$"aD  
下面总的结构就有了: rNoCmNm  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]p@q.P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )B9/P>c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5 D <  
至此链式操作完美实现。 +7 mUX  
ELZ@0,  
@x@wo9<Fc  
七. 问题3 UZ;FrQ(l{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =lmelo#m&  
GD1L6kVd1  
template < typename T1, typename T2 > %w;wQ_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j%)@f0Ng  
  { yTR5*{?j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o&)v{q  
} '[vC C'  
jpkKdQX)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: jSQM3+`b  
GQ0(lS  
template < typename T1, typename T2 > A\})H  
struct result_2 7?ILmYBw  
  { ~^J9v+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2<E@f0BVAy  
} ; wWVB'MRXB,  
tkP& =$  
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? pD]2.O  
这个差事就留给了holder自己。 )S9}uOG#  
    `4,]Mr1b  
mYFc53B  
template < int Order > $wcTUl  
class holder; ;o?o92d  
template <> .\+c{  
class holder < 1 > p{x6BVw?>  
  { tN;^{O-(V  
public : `0`#Uf_/$  
template < typename T > iSNbbu#  
  struct result_1 ^[VEr"X  
  { t9r R>Y9  
  typedef T & result; K_fJ{Vc>O  
} ; Flaqgi/j  
template < typename T1, typename T2 > \rY\wa  
  struct result_2 e> Dux  
  { E%?> %h  
  typedef T1 & result; Xdh@ ^`  
} ; r_MP[]f|0  
template < typename T > +4F; m_G6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &MBm1T|Y  
  { F$S/zh$)0  
  return (T & )r; bsc#Oq]  
} [W99}bi$  
template < typename T1, typename T2 > g,B@*2Uj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const } x Kv N  
  { @QDUz>_y  
  return (T1 & )r1; SC--jhDZ  
} >#y1(\e  
} ; W~5gTiBZ]  
ab[V->>%  
template <> s$~H{za  
class holder < 2 > `)NTJc$):  
  { CdKs+x&tZ  
public : TA+#{q+a  
template < typename T > SduUXHk  
  struct result_1 f\;f&GI  
  { m4^VlE,`Dh  
  typedef T & result; 4{h^O@*g  
} ; p7L6~IN  
template < typename T1, typename T2 > Jw^h<z/Ux  
  struct result_2 |!J_3*6$>*  
  { 4'.] -u  
  typedef T2 & result; -|P7e  
} ; ;\]DZV4?)r  
template < typename T > KVHK~Y-G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1pqYB]*u_  
  { X*a7`aL  
  return (T & )r; $#_^uWN-M  
} oJZ0{^  
template < typename T1, typename T2 > 0 ke1KKy/d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O]l-4X#8F  
  { uN0'n}c;1.  
  return (T2 & )r2; Q'[~$~&`  
} ?sxf_0*  
} ; I#xhmsF  
GYonb) F  
&-x/c\jz  
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> >。 D"K! ELGW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u@aM8Na  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .:/X~{  
 HS|x  
return l(i, j) = r(i, j); :I^4ILQCD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M#yUdl7d  
qJ$S3B  
  return ( int & )i; Lve$H(GHT  
  return ( int & )j; BbI),iP  
最后执行i = j; }dSFv   
可见,参数被正确的选择了。 Y5TBWcGU%  
yCv"(fNQ  
s%?<:9  
R!WeSgKCs  
F|&mxsL  
八. 中期总结 M+4S>Sjw  
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: M<@9di7c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %Ip=3($Ku[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q8DKU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )EG-xo@X  
efh1-3f  
%Jn5M(myC  
d_98%U+u  
vf`]  
$-)y59w"  
九. 简化 e co=ia  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K$M,d - `b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 & aF'IJC  
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: dTVM !=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jw]IpGTt  
  +-*/&|^等 ,aa %{  
2. 返回引用。 i{PX=  
  =,各种复合赋值等 ]o_E]5"jO  
3. 返回固定类型。 p-/}@r3Z+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bre6SP@  
4. 原样返回。 :Czvwp{z  
  operator, VE/~tT;  
5. 返回解引用的类型。 6.4,Qae9E  
  operator*(单目) )sapUnqrlR  
6. 返回地址。 s_,&"->  
  operator&(单目) <zu)=W'R]  
7. 下表访问返回类型。 ,-BZsZ0~  
  operator[] yAc}4*;T/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A3zNUad;  
  operator<<和operator>> /zV0kW>N  
hpticW|  
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。 >2)!w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z yI4E\  
x[%% )[d  
template < typename Left > ;}k_2mr~  
struct value_return X .S8vlb4z  
  { < YuI}d~'  
template < typename T > \y/+H  
  struct result_1 JDC,]  
  { 5TdI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W&^2Fb  
} ; ~#[ ZuMO?  
to 3i!b  
template < typename T1, typename T2 > yM34GS=,J  
  struct result_2 1'* {Vm M  
  { Xgm9>/y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;:gx;'dm5  
} ; Eb9M;u  
} ; P^*gk P  
:Ee5:S   
fKT(.VN q5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d>7bwG+k  
g:c @  
下面我们来剥离functor中的operator() Th*mm3D6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %n #^#:   
RrqZ5Gonj  
return l(t) op r(t) qsL6*(S(r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?)5M3 lV3k  
return op l(t) RbNRBK!{  
return op l(t1, t2) d_Vwjv&@/"  
return l(t) op ({x<!5XL  
return l(t1, t2) op w@ 2LFDp  
return l(t)[r(t)] QfM*K.7Sl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]H<C Rw  
1')/BM2  
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:   s/'gl  
单目: return f(l(t), r(t)); & ~[%N O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wkv **X}  
双目: return f(l(t)); Afa{f}st  
return f(l(t1, t2)); JXnPKAN  
下面就是f的实现,以operator/为例 c5rQkDW  
IA;KEGJ  
struct meta_divide mwTn}h3N  
  { egi?Qg  
template < typename T1, typename T2 > G8?<(.pi@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W.,J'  
  { efP2 C\  
  return t1 / t2; (;h]'I@  
} Vd^`Hv&i  
} ; XT_BiZ%l5O  
?8 C+wW  
这个工作可以让宏来做: M !OI :v  
vR~*r6hX8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 49Ue2=PP#  
template < typename T1, typename T2 > \ @kwD$%*0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7"JU)@ U]  
以后可以直接用 U>x2'B v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .]H]H*wC  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 hOMFDfhU  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) iVu+ct-iv  
z?"5= "D  
JT^E `<nn  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 e@,,;YO#4  
cmN0ya  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L{fP_DIa  
class unary_op : public Rettype |_2ANWHz  
  { 3]Lk}0atpL  
    Left l; Ef`LBAfOO  
public : 0_D~n0rq,v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,n!xzoX_  
#-HN[U?Gs  
template < typename T > =\%>O7c,8Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lE|T'?/  
      { X0Oq lAw  
      return FuncType::execute(l(t)); )Y&De)=  
    } EJtU(HmW  
Z#MODf0H@  
    template < typename T1, typename T2 > 'H cDl@E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5!ReW39c ;  
      { /?XfVhA:A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =OZ_\vO  
    } Yg]f2ke  
} ; G[>-@9_b  
/l$noaskX  
Z|?XQ-R5  
同样还可以申明一个binary_op V_W=MWs&+  
(kuZS4Af  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 610k#$  
class binary_op : public Rettype 3MzY]J y(  
  { M7> \Qk  
    Left l; -5ec8m8  
Right r; ? sewU9*  
public : L2h+[f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 99:L#0!.W  
}b^lg&$(  
template < typename T > )eV40l$ M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w9PY^U.Y3e  
      { ::`j@ ]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GQZUC\cB  
    } J;kbY9e  
jw[`_  
    template < typename T1, typename T2 > 7=AKQ7BB>b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vZDQ@\HrC  
      { ,`7GI*Vq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cp* n2  
    } 8Z!ea3kAT  
} ; H= y-Y_R  
Le'\x`B  
j&mL]'Zy  
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 PYf`a`dH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 db XG?K][  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v: 0i5h&M  
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。 ]1[;A$7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XN0Y#l  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U+i[r&{gb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rh l5r"%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %% >?<4t  
下面是修改过的unary_op ZF/KV\Ag)  
.eAC!R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I(CI')Q  
class unary_op fytx({I .a  
  { e](=)h|  
Left l; ,{50zx2  
  z,7^dlT  
public : o%5bg(  
uSQ*/h-<)0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s?E:]  
X m3t xp#  
template < typename T > R)C+wTG;  
  struct result_1 :jX~]1hpmA  
  { e`rY]X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 31C]TdJ  
} ; ES2qX]I  
!tdfTf$  
template < typename T1, typename T2 > *^uj(8U  
  struct result_2 &F}+U#H  
  { zef,*dQY   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; & B4U)  
} ; w3Ohm7N[  
]>L]?Rm  
template < typename T1, typename T2 > K5lp -F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F%d"gF0qu  
  { rh&onp O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {ybuHC  
} iPOZ{'Z  
ka3 Z5  
template < typename T > lRr-S%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TfVD'HAN;l  
  { 9F](%/  
  return OpClass::execute(lt(t)); `[&2K@u  
} o4;Nb|kk9+  
0mh8.  
} ; ?Q3~n^  
n4 @a`lN5g  
DV\ei")  
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 g8"7wf`0k  
好啦,现在才真正完美了。 h12wk2@P/]  
现在在picker里面就可以这么添加了: U08?*{  
vWH>k+9&X  
template < typename Right > ^BX@0"&-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `yZZP   
  { YoJ'=z,e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *"\Q ~#W  
} m[j3s=Gr  
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。 Z5L1^  
ELF`u WG E  
bl?%:qb.V  
)^Pvm  
)<F\IM  
十. bind }Xi#x*-D  
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。 7y Te]O  
先来分析一下一段例子 t`,IW{  
Z D%_PgiT  
YnWl'{[ C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mN 6`8 [  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }%ThnFFBw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eF^"{a3b  
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。 0s""%MhFI  
我们来写个简单的。 ';, Bn9rv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {7>CA'>  
对于函数对象类的版本: Q;O)>K  
~x"79=!W  
template < typename Func > Rl4zTAI  
struct functor_trait OX/.v?c  
  { PX2k,%  
typedef typename Func::result_type result_type; oQnk+>}%  
} ; XFTMT'9  
对于无参数函数的版本: vGwD~R  
;Ph)BY<  
template < typename Ret > Lu39eO6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \%Rta$ O?S  
  { F ^t?*   
typedef Ret result_type; t}k'Ba3]:Y  
} ; bxSKe6l  
对于单参数函数的版本: $3.vVnc  
(mIJI,[xn  
template < typename Ret, typename V1 > "%Ana=cc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m%c0#=D  
  { F}(QKO*  
typedef Ret result_type; n E}<e:  
} ; 0"psKf'  
对于双参数函数的版本: 4F,Ql"ae(  
4<< bk_7'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L?27q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u?;Vxh3@|  
  { rHgdvDc  
typedef Ret result_type; `]P5,  
} ; $>ZP%~O  
等等。。。 s.^9HuM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #2R%H.*t  
w<e;rKr   
template < typename Func > =l4\4td9p  
struct func_return iEVA[xy=D  
  { | 58 !A]  
template < typename T >  AY'?Xt  
  struct result_1 ,&&M|,NQ&s  
  { ob0 8xGj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V<2fPDZ  
} ; QrckTO  
.k,Jt+  
template < typename T1, typename T2 > )ko{S[gG  
  struct result_2 /;NE]{K  
  { D5!K<G?-K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %7>AcTN~  
} ; 3V Mh)  
} ; `X<`j6zaG  
[s{r$!Gl  
r7"Au"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dH2]ZE0V  
gO:Z6}3vM  
template < typename Func, typename aPicker > 3$N %iE6  
class binder_1 ^jha:d  
  { i<wU.JX&h  
Func fn; B >u,)  
aPicker pk; MkW1FjdP  
public : ,+/9K)X  
{ w8 !K  
template < typename T > ]\RSHz  
  struct result_1 { LT4u ]#  
  { Ue3B+k9w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qTTn51  
} ; 9R@abm,I  
M*O(+EM  
template < typename T1, typename T2 > IQw %|^  
  struct result_2 *hZ~i{c,7  
  { ;Lsjh#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >{ECyh;  
} ; &7($kj  
r2SJp@f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w.D4dv_H  
o9 i#N  
template < typename T > eyf4M;goz}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L8:]`M Q0  
  { QP$nDK<  
  return fn(pk(t)); hg&w=l  
} Q)G!Y (g\  
template < typename T1, typename T2 > 4ypRyO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kunle~Ro  
  { E5*-;>2c  
  return fn(pk(t1, t2)); 3V/_I<y  
} cBab2/  
} ; 8lOZ IbwS  
..jq[(;N  
8B*E+f0  
一目了然不是么? x/%7%_+'  
最后实现bind #.)xm(Ys  
]{|fYt_-  
"u<jbD  
template < typename Func, typename aPicker >  /[Bl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }%!FMXe  
  { V;iL[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JlC<MQ?  
} J[}gku?C;  
&;ZC<?wS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !K3i-zY  
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。 gH{:`E k7  
 n5bXQ  
十一. phoenix #)_J)/h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 068WlF cWV  
y _'eyR@)  
for_each(v.begin(), v.end(), C~ZE95g  
( 3VcT7y*{P  
do_ X)Dqeb6  
[ UsLh)#}h  
  cout << _1 <<   " , " "JzfL(yt  
] S9G8aea/  
.while_( -- _1), BgJkrv7~  
cout << var( " \n " ) [as-3&5S  
) oMh~5 W  
); yy1>r }L  
<G\ <QV8W  
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: 6sYV7w,'@  
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 .-.q3ib  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j7@!J7S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ljup#:n  
nU} ~I)@V  
V.;:u#{@-Q  
template < typename Cond, typename Actor > M4TrnZ1D}  
class do_while qs!>tw  
  { OlEpid'Z  
Cond cd; 2;~KL-h0TK  
Actor act; \ |4 Ca't  
public : '1CD- Bu  
template < typename T > L"[IOV9S  
  struct result_1 oy2(Ag\  
  { B;eW/#`  
  typedef int result_type; x 8 f6,  
} ; RRx`}E9,  
#mgA/q?A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [zY!'cz?  
d@-wi%,^  
template < typename T > YO)')&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LIr(mB"Y0  
  { R]CZw;zS_  
  do 3hc#FmLr2b  
    { uDILjOT  
  act(t); T|;^.TZ  
  } McEmd.S<n  
  while (cd(t)); }l.KpdRT2  
  return   0 ; 7}<Sg  
} 'oC$6l'rQ  
} ; )*!1bgXQ  
 Nm jzDN  
;xSRwSNDi(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mYX56,b}5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +yth_9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e@[9C(5E"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >RM 0=bO  
下面就是产生这个functor的类: [/?c@N,  
v-ThdE$G#  
^[en3aQ  
template < typename Actor > 6/|U  
class do_while_actor c2/FHI0J;  
  { wOjv[@d  
Actor act; DWuRJ  
public : ?#4+r_dP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bKYY{V55  
AvZXRN1:'  
template < typename Cond > N].4"0Jv-D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KZECo1  
} ; 5QR}IxQ  
GXO4x|08F  
*0O<bm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >5c]aNcv  
最后,是那个do_ #De(*&y2  
JdtPY~k0  
-eUV`&[4  
class do_while_invoker NzAQ@E 2d:  
  { Hr8\QgD<4  
public : /;DjJpwf0  
template < typename Actor > ^,Xa IP+[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :#Ty^-"]1  
  { _~PO  
  return do_while_actor < Actor > (act); s){Q&E~X  
} 7O:"~L  
} do_; p[u4,  
"rVU4F)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T 4eWbNSs  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 THJ 3-Ug  
最后来说说怎么处理break和continue Ax f^hBP  
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。 l7ZB3'  
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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