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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~7:Q+ 0,,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )H+p6<  
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, W4=A.2[q  
JhvT+"~  
 tk+4noA  
Wa9yyc  
  class filler a~Yq0d?`D  
  { %v[KLMo'(  
public : D&1(qi=x&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]xPy-j6C  
} ; ^G NL:D%6d  
Ks-$([_F   
zGa V^X  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6foiN W+  
{Gw{W&<  
r-,u)zf"  
*9 (E0"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r |2{( +  
c"P:p%\m&u  
@4$la'XSx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LeYI<a@n@$  
Wm/0Pi  
XQZiJ %'  
=oTj3+7  
二. 战前分析 fDAT#nlyp  
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。 6ipQx/IQ  
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 V6_~"pRR=  
L&&AK`Ur3l  
<GSp%r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5 Q,j+  
  /* --------------------------------------------- */ 9>;CvR  
vector < int *> vp( 10 ); &t}6sD9o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "p[3^<~uQ  
/* --------------------------------------------- */ Y)7\h:LIg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'q l<R0g  
/* --------------------------------------------- */ XW:%YTv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BOv^L?)*Z  
  /* --------------------------------------------- */ = VMELk!z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zN/nKj: Q  
/* --------------------------------------------- */ B^/(wHBp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b1yS1i D  
bd[iD?epD]  
Kf`/ Gc!  
[Xww`OUsh  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3e1%G#fu  
1._1, _2是什么? PoD/i@  
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。 &;U F,  
2._1 = 1是在做什么? 3|D.r-Q  
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。 f{h2>nEj \  
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。 v.c.5@%%o  
6E9o*YSk  
a0 's6C  
三. 动工 4)Ew rU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5>h/LE]"  
4GS:kfti  
I>lblI$7  
zICrp  
template < typename T > TWdhl9Ot  
class assignment Tn?D~?a*O  
  { u/%Z0`X  
T value; a\KM^jrCD  
public : "g5MltH  
assignment( const T & v) : value(v) {} NT{ 'BJ  
template < typename T2 > izLB4pk$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y0'WB`hNQ  
} ; I(<Trn  
'N`x@(  
P>Ru  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;8w CQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |}@teN^J*U  
bVr`a*EM  
VH] <o0  
O6ltGtF  
  class holder JY%l1:}G3  
  { t-Ble  
public : t-SZBNb  
template < typename T > B/B`=%~5_^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H %ScrJ#V  
  { V!s#xXD}  
  return assignment < T > (t); n>,? V3ly  
} F(w<YU %6  
} ; CKX3t:HP0  
+NoVe#  
1*:BOoYx  
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: QV -ZP'e^  
m?=J;r"Re  
  static holder _1; **c"}S6:mC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dJ~Occ1~r  
:wfN+g=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4wx{i6  
而不用手动写一个函数对象。 NKRm#  
>AWWwq -  
@*WrHoa2N  
Nj +^;Y  
四. 问题分析 DIgur}q)@  
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。 A(z m  
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。 QiaBZAol  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =[0| qGzg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q-S#[I+g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tO3#kV\,  
IV%Rph>d  
五. 问题1:一致性 z}Vg4\x&  
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?| 0|,Ij $  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c=re(  
3pyE'9"f6  
struct holder 4W=fQx]  
  { fIn^a 3TV  
  // O 2/_$i[F  
  template < typename T > | NyANsI  
T &   operator ()( const T & r) const <slrzc_>&  
  { gI/(hp3ob  
  return (T & )r; ]Mvpec_B  
} >|mZu)HIY;  
} ; 8Ep!  
(Mw+SM3<  
这样的话assignment也必须相应改动: w,t !<i  
I(b]V!mj:  
template < typename Left, typename Right > NzS`s,N4/0  
class assignment uW4.Q_O!H  
  { ]$U A5/a  
Left l; K*M1$@5  
Right r; wWM[Hus  
public : Yi <1z:\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (^58$IW71  
template < typename T2 > zX6Q7Bc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x#hSN|'"  
} ; [J55%N;#1  
/Eu|Jg=I  
同时,holder的operator=也需要改动: >uFFTik  
 p+-IvU  
template < typename T > K1p.{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :mt<]Oy3  
  { DH)E9HL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (4/W)L$  
} lkJe7 +s  
5=1Ml50  
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。 9zm2}6r4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 orAr3`AR3  
NTVaz.  
return l(rhs) = r; 9)uJ\NMy  
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。 RL*b4 7,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sa/]81 aG  
#VsS C1  
template < typename Tp > 1/%5pb2\  
class constant_t onm" 7JsO'  
  { Ql"~ z^L  
  const Tp t; *a-KQw  
public : \5j#ad  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #$l:%  
template < typename T > >` u8(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0 qW"b`9R  
  { ,o}CBB! k  
  return t; AuY*x;~  
} U[z2{\  
} ; f<y3/jl4  
a3,A_M}M'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Hk$do`H-=Y  
下面就可以修改holder的operator=了 UK)wV  
Uy?X-"UR  
template < typename T > [kMWsiZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3E}j*lo  
  { 1v*N]}`HU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5uJ!)Q  
} -?-yeJP2  
\y+^r|IL  
同时也要修改assignment的operator() yE;S6 O  
:k2 J &@8  
template < typename T2 > 0qm CIcg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h-U]?De5\  
现在代码看起来就很一致了。 KL"_h`UW  
6q,CEm  
六. 问题2:链式操作 (px3o'lsh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^2i$AM1t  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7cO1(yE#vr  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {7` 1m!R  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g+Y &rz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a6?t?: ~|  
{ T<[-"h  
template < typename T > {U4{v=,!I  
struct result_1 |hX\ep   
  { R7c42L\QA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D`U,T& @  
} ; qC q?`0&#  
n*Hx"2XF  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @VyF' ?}  
QHd|cg  
template < typename T > ,rOh*ebF  
struct   ref :d~mlyFI6P  
  { uc LDl  
typedef T & reference; \\{78WDA  
} ; w }8=sw  
template < typename T > i8%Z(@_`  
struct   ref < T &> Vddod  
  { XANJA  
typedef T & reference; 3ouo4tf$H.  
} ; )JU`Z @?8  
rS+ >oP}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: olm'_ {{  
99n;%W>  
template < typename T > Q8_5g$X\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E!`/XB/nA  
  { -V P_Aw$  
  return l(t) = r(t); F4:5 >*:  
} *2/6fhI[p  
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。 "B9zQ,[Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rddn"~lm1  
v!=e]w6{  
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 Sg13Dp @x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5!jt^i]O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D0L s~qr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hMgk+4*  
最后的布局是: Fxn=+Xgg  
                Add gx2v(1?S  
              /   \ AjsjYThV  
            Divide   5 CY"i|s  
            /   \ hTPvt  
          _1     3 %D7'7E8.  
似乎一切都解决了?不。 cW ?6Iao  
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-$)GQ@W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #IeG/t(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \*pS 4vy5x  
p*JP='p  
template < typename Right > @P[%6 d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mS.!lkV  
Right & rt) const Ds@K%f(.?w  
  { >b~Q%{1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7 ,Q7`}gBf  
} ,t|_Nc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H~:g =Zw  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 V'9OGn2v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 slLTZ]  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 e.(RhajB  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~8'HX*B]z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !Wy&+H*0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mn(MgJKQ\  
ANR611-a  
template < class Action > [P]M)vJ**  
class picker : public Action k"cKxzB  
  { G$~hAZ  
public : 3Q,p,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} McN'J. Sxp  
  // all the operator overloaded kn WI7  
} ; i6i;{\tc  
& fnfuU$   
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。 RG/P]  
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: Z7Nhb{  
VotI5O $  
template < typename Right > 5UQ[vHMqI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OQDx82E  
  { #Zn+-Ih  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .SBN^fq  
} dhuIVBp!!e  
T<RWz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Iapzhy2l  
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。 VD{_6  
SQk5SP  
template < typename T >   struct picker_maker z] |Y   
  { zj=F4]w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'NnmLM(oh  
} ; o/!a7>xO4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C%P.`NxA  
  { Nt[&rO3s  
typedef picker < T > result; 0IsnG?"  
} ; /FcwsD\=$  
`$/M\aM%  
下面总的结构就有了: u;8bbv4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 U* T :p>&  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 D.h<!?E%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]`}EOS-Q  
至此链式操作完美实现。 T8vMBaU!qY  
QFhQfn  
e XmYw^n  
七. 问题3 be.Kx< I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |^GN<y^cn  
|mz0 ]  
template < typename T1, typename T2 > ,UD5>Ai  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /ZSdY_%s  
  { u#Uc6? E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UZE%!OWpeK  
} p+{*w7?8"[  
u_$Spbc]/  
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: >k u7{1)  
mPi{:  
template < typename T1, typename T2 > ML X: S?  
struct result_2 d UiS0Qs}  
  { ~ o5h}OU"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "C+Fl /v  
} ; '9 <APUyu  
_?>f9K$1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J-Fqw-<aFJ  
这个差事就留给了holder自己。 @'S !G"\  
    Oin:5K)4-  
r}t%DH  
template < int Order > uTP4r  
class holder; Y F W0  
template <> %W$?*Tm  
class holder < 1 > 6r)qM)97  
  { 1;+(HB  
public : R=HcSRTkA  
template < typename T > vu)V:y  
  struct result_1 Umk!m] q  
  { jyjK~ !0  
  typedef T & result; Q__1QUu  
} ; i)d'l<RA  
template < typename T1, typename T2 > hC2Ra "te)  
  struct result_2 =+wkjTO  
  { p5=VGKp  
  typedef T1 & result; eadY(-4|I-  
} ; 'gz@UE1  
template < typename T > @nF#\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cUr'mb  
  { ]F,v#6qi  
  return (T & )r; YZ+<+`Mz<  
} vlZ?qIDe  
template < typename T1, typename T2 > K 7d]p0d'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e+O0l  
  { Jm G)=$,  
  return (T1 & )r1; u|E9X[%  
} 5,W DmhJ  
} ; `)eqTeW  
C$EvcF% 1  
template <> %g%#=a;]q  
class holder < 2 > RIxGwMi%  
  { @Tf5YZ*  
public : XZ&q5]PJI  
template < typename T > zDof e*  
  struct result_1 ;+]GyDgVq  
  { G(y@Tor+  
  typedef T & result; xBMhk9b^0  
} ; las|ougLy  
template < typename T1, typename T2 > dD"o~iEC  
  struct result_2 (g]J hG  
  { uEkUK|  
  typedef T2 & result; gkNvvuQXc  
} ; qnR{'d  
template < typename T > Mo+HLN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6 {tW$q  
  { 8'Ph/L,  
  return (T & )r; rgg3{bU/  
} 'm+)n08[  
template < typename T1, typename T2 > *1;}c z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [.`#N1-@M  
  { t5pf4M7  
  return (T2 & )r2; kVe_2oQ_>  
} uia-w^F e  
} ; &/A?*2  
c)fTI,.$  
?I.<mdhN#t  
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> >。 `l95I7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O486:tF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *.9.BD9  
X+T +y>e a  
return l(i, j) = r(i, j); fhp][)g;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~;0J 4hR  
p V^hZ.  
  return ( int & )i; `7zNVYur8  
  return ( int & )j; /xRPQ|  
最后执行i = j; `P<m`*  
可见,参数被正确的选择了。 Yj^n4G(h  
^g2p!7  
Q2[D|{Z  
!&D&Gs  
wA<#E6^vG  
八. 中期总结 niV=Ijt{5  
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: fu95-)M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0@ 9em~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NPM}w!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +LM /< l  
k%Q>lf<e   
7$7Y)&\5 w  
[/ E_v gZ  
w;(`!^xv  
N8| ;X  
九. 简化 v/BMzVi  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .q1OT>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |:i``gFj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @^$Xy<x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6 2r%q^r`i  
  +-*/&|^等 QX'/PO  
2. 返回引用。 .^S#h (A  
  =,各种复合赋值等 b;O|-2AR  
3. 返回固定类型。 Y&k6Xhuao  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \$Nx`d aFi  
4. 原样返回。 iS^IqS  
  operator, /CAi%UH,F  
5. 返回解引用的类型。 .)>DFGb>H  
  operator*(单目) 1dF=BR8  
6. 返回地址。 KN;b+`x;M  
  operator&(单目) hYW<4{Gjr  
7. 下表访问返回类型。 DM%4 V|F"  
  operator[] =kUN ^hb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b:nHcxDU<  
  operator<<和operator>> i# 1:DiF  
<5Jp2x#  
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。 0'm4 ) \  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  ajayj|h  
47xJ(yO  
template < typename Left > ~'e/lX9g-  
struct value_return }F1|& A  
  { J:,>/')n  
template < typename T > zUqt^_  
  struct result_1 t/K<fy 6  
  { I"^ `!8<q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6U k[_)1  
} ; shwKB 5  
f#a ~av9rC  
template < typename T1, typename T2 > VGY#ph%  
  struct result_2 1Ig@gdmz  
  { zhI} p.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "|S \J5-%  
} ; aUN!Sd2,  
} ; =3J &UQL  
t>h<XPJi  
SR#X\AWM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9Kw4K#IqQ  
2bS)|#v<_t  
下面我们来剥离functor中的operator() fo$iV;x`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,o}!pQ  
fMn7E8.  
return l(t) op r(t) z F'{{7o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -bK#&o,  
return op l(t) h:3`e`J<h  
return op l(t1, t2) HPAd@5d(  
return l(t) op Q9N=yz  
return l(t1, t2) op 1\q2;5  
return l(t)[r(t)] 1q*85 [Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kn_%'7  
m-lUgx7  
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: Cyxt EzPp  
单目: return f(l(t), r(t)); `5;O|qRq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #e0tT+  
双目: return f(l(t)); 93yJAao9  
return f(l(t1, t2)); +.Kmpw4  
下面就是f的实现,以operator/为例 %Ysu613mz  
+pJ;}+  
struct meta_divide xQC.ap  
  { A\Q]o#U  
template < typename T1, typename T2 > w8*+l0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1%|+yu1  
  { ^{["]!f#  
  return t1 / t2; B&_62`  
} `?PZvGi  
} ; $WvI%r  
IBY3QG  
这个工作可以让宏来做: !JjB,1  
|lIkmW{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~a8J"Wh  
template < typename T1, typename T2 > \ yOGa W~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KL!k'4JNY  
以后可以直接用 P8e1J0A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W?!(/`J]  
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 W{l+_a{/9  
(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。。。) e =Vu;  
EVMhc"L  
,b=&iDc  
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 S=^yJ6 xJ  
p%CAicn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $!Z6?+  
class unary_op : public Rettype %O;"Z`I  
  { 6#O n .Q  
    Left l; eMVfv=&L<3  
public : v8,+|+3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K Ii Vz<  
OB8fFd  
template < typename T > 'MPt K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )+Wx!c,mb  
      { HFBGM\R02  
      return FuncType::execute(l(t));  "/6(  
    } X%xX3e'  
B5u0 6O  
    template < typename T1, typename T2 > =M)>w4-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l/`<iG%  
      { h{S';/=8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QfB \h[A  
    } f3s0.G#l  
} ; >fI<g8N D  
* I`, L/  
%up ]"L&i  
同样还可以申明一个binary_op cu]2`DF  
eb2~$ ,$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3Ec5:Caz  
class binary_op : public Rettype m,$oV?y>j  
  { Ck2O?Ne  
    Left l; uh%%MhTjv  
Right r; too=+'<N</  
public : RyC]4 QyC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w"bQxS~$y  
gVsAz  
template < typename T > 49~5U+x;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <P ~+H>;  
      { e//28=OH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ttb @98  
    } :#"gQ^YNp  
/}r%DND'  
    template < typename T1, typename T2 > \y{Bnp5h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9M:wUYHT  
      { HQK%Y2S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gAC}  
    } !E,$@mvd  
} ; \i}n1Qd  
P49lE  
K_oBSa`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 bS<lB!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \f1r/e(G|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #tKc!]m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0K`3BuBs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @3c5"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]nhLv!Co  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "wmQ,=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 41mg:xW(J  
下面是修改过的unary_op b[? 6/#N  
/d9I2~}B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [#kfl  
class unary_op #QQ\xj  
  { QQ!%lbMK]  
Left l; hAHl+q)w?  
  cfMj^*I  
public : uI@:\Rss  
FEw51a+V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5Jd&3pO  
FAJ\9  
template < typename T > ! ]&a/$U  
  struct result_1 aJ88U69  
  { muo(bR8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bdk"7N  
} ; !m^;Apuy  
s\1h=V)!H  
template < typename T1, typename T2 > 7gfNe kr~W  
  struct result_2 q-eC=!#}  
  { k/=J<?h0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .%<oy"_  
} ; BhLYLlXPY  
ez&v"J  
template < typename T1, typename T2 > Kjc"K36{L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \eH~1@\S  
  { rV)mcfw:Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YvHP]N{SA'  
} @zB{Ig  
*oL?R2#7  
template < typename T > vXLiYWo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 63QMv[`,  
  { v#@"Evh7  
  return OpClass::execute(lt(t)); T|Sz~nO}f  
} Uc>kCBCd  
,>V|%tD'  
} ; ++-HdSHY  
{'E%SIRZ)  
1T!b# x4  
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 #Z)e]4{!l  
好啦,现在才真正完美了。 hU3c;6]3  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?<]BLkx  
C$SuFL(pb  
template < typename Right > AIR,XlD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {3@f(H m  
  { v{$X2z_$w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /qed_w.p  
} 57*z0<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #Gx%PQ`  
QxH%4 )?  
rS\j9@=Y4  
fPZt*A__  
0z #'=XWk  
十. bind )."_i64  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6x)7=_:0  
先来分析一下一段例子 CeSr~Ikg|  
ynvU$}w ~'  
Hgu$)yhlj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D)U 9xA)J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g&!UaJ[#9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Hdw;=]-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 C=IT`iom1C  
我们来写个简单的。 !?Gt5$f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?OW 4J0B'  
对于函数对象类的版本: \,ARYwd  
i#Io;  
template < typename Func > m~'!  
struct functor_trait Yrs7F.Y"  
  { fz\C$[+u  
typedef typename Func::result_type result_type; F&%@p&  
} ; <{ GpAf8-  
对于无参数函数的版本: KiAWr-~gJ  
:m]~o3KRy  
template < typename Ret > #<s6L"Z-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2 -72 8  
  { {^=T&aCYdS  
typedef Ret result_type; Q^prHn*@  
} ; aUa.!,_dh  
对于单参数函数的版本: XLb lVi@  
g>-pC a  
template < typename Ret, typename V1 > < aJl i   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qq.M]?Z  
  { S[J eW  
typedef Ret result_type; v/*}M&vo  
} ; h/5|3  
对于双参数函数的版本: Z<L}ur  
7/+I"~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;$,=VB:'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [~*5uSG  
  { 1AQVj]#S  
typedef Ret result_type; qmqWMLfC  
} ; @W6:JO  
等等。。。 WfpQ   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uNCM,J!#~  
/4/'&tY  
template < typename Func > WD# 96V  
struct func_return +Ac.@!X}%  
  { ~k\Dde  
template < typename T > }A jE- K{  
  struct result_1 vz5x{W  
  { p[R4!if2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q,R>dkS  
} ; (VD Y]Q)  
SW5V:|/  
template < typename T1, typename T2 > NIgqdEu1  
  struct result_2 2t 6m#  
  { DmU,}]#:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [ )3rc}:1  
} ; */c4b:s  
} ; Lh%z2 5t  
WoM;)Q  
@~k4,dJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jq%%|J.x  
'&hz *yk  
template < typename Func, typename aPicker > Ak3cE_*Y/  
class binder_1 %O6r  
  { fwQVxJe  
Func fn; p3r("\Za,  
aPicker pk; GsIVx!  
public : 6_|iXs(&  
z^lcc7  
template < typename T > m%zo? e  
  struct result_1 3LGX ^J<f  
  {  _U.|$pU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G0#<SJ,)  
} ; Y TpiOPf  
JLd-{}A""-  
template < typename T1, typename T2 > &O +?#3  
  struct result_2 OQW%nF9~  
  { n(I,pF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "DaE(S&  
} ; "&Hr)yyWG  
a-e_q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "I)/|x\G*  
V>Dqw!  
template < typename T > v[;R(pt?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hlhd6be  
  { }NjZfBQW`  
  return fn(pk(t)); Ri>4:V3K  
} nTsKJX%\  
template < typename T1, typename T2 > Pi+pQFz5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "C0?s7Y  
  { wZ4w`|'  
  return fn(pk(t1, t2)); WwsH7X)  
} >|X )  
} ; )]}G8A  
D:] QBA)C  
wE[gp+X~  
一目了然不是么? yPrF2@#XZ/  
最后实现bind Sq&r ;  
?f}?I`S,  
J':X$>E|  
template < typename Func, typename aPicker > r[?GO"ej5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $RH.  
  { R + ~b@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YMN=1Zuj?  
} fj|b;8_}l  
uMx6:   
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?(Se$iTZ  
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。 OZc4 -5  
}y%c.  
十一. phoenix 8)lrQvZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: apOXcZ   
xKR\w!+Z'  
for_each(v.begin(), v.end(), &(7=NAQsE  
( dI%?uk  
do_ 6k_Uq.<X  
[ i0:1+^3^U  
  cout << _1 <<   " , " 7s0\`eXo/  
] /4*Y#IpZ  
.while_( -- _1), 2FR+Z3&z  
cout << var( " \n " ) Xh}S_/9}5  
) lZAXDxhnT  
); =oBlUE  
/#WvC;B  
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: V7b;qC'  
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 Rk,'ujc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 beaSvhPU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =t^jlb  
O 1D|T"@  
{E; bT|3z  
template < typename Cond, typename Actor > @Jx1n Q^  
class do_while IRGcE&m  
  { h;@c%Vm  
Cond cd; qnCjNN  
Actor act; Fw\g\  
public : \TZSn1isZX  
template < typename T > e)= " Fq!  
  struct result_1 ZNVrja*  
  { Sn S$5o  
  typedef int result_type; -Bl]RpHCe  
} ; l A%FS]vh  
| C^.[)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k#bG&BF  
|kH.o=  
template < typename T > 0kSM$D_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MuJP.]5>`  
  { ua"2nVxK_K  
  do cZJ5L>ox  
    { LSo*JO6  
  act(t); tLi91)oG  
  } g<@Q)p*ow  
  while (cd(t)); ),CKuq>  
  return   0 ; ? cXW\A(  
} pd B\D  
} ; I_5/e> 9  
U shIQh  
W]oa7VAq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 76bMy4re  
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。 hxzA1s%~  
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。 ZNne 8  
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。 %3O))Ug5  
下面就是产生这个functor的类: -#v1/L/=  
x3g4r_  
NXQ=8o9,9  
template < typename Actor > -%5#0Ogh M  
class do_while_actor re_nb)4g  
  { ?2l `%l5(  
Actor act; +%v1X&_\  
public : jQxhR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >+Ig<}p  
Um}AV  
template < typename Cond > 7O'.KoMw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q-<Qm?  
} ; Ml$<x"Q  
5D.Sg;\  
j g//I<D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e pp04~  
最后,是那个do_ 7*j!ZUzp  
F)KR8 (  
PWZd<  
class do_while_invoker qEuO@oE  
  { &e6UEG  
public : (8aj`> y  
template < typename Actor >  od{\z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4d%0a%Z  
  { q\}+]|nGs  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,cL;,YN  
} Rw%% 9  
} do_; h}! 9?:E  
x&*f5Y9hCi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =w}JAEE|(i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ff5 gE'  
最后来说说怎么处理break和continue z~X/.>  
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。 ymyzbE  
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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