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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H)VzPe#{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (eEs0  
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, L$rMfe S  
?vn9HhTD  
_ 0g\g~[  
yNU.<d 5  
  class filler {>rGe#Vu  
  { Al-;-t#Dc  
public : nEgDwJ<wl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OJ!=xTU%h  
} ; DITo.PU  
kACgP!~/1  
S;L=W9=wby  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _'Rzu'$`  
[3|&!:4g6  
(RBzpAiH  
x4=Sm0Ro|V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b;k3B7<  
LfsqtQ=J`  
IF~E;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R;l;;dC=  
K~6,xZlDWM  
bbe$6xwi  
g:rjt1w`D  
二. 战前分析 ]/ffA|"U`  
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。 AS? ESDC  
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 vOQ 3A%/  
}"x#uG  
:/<SJ({q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DElrY)3O.  
  /* --------------------------------------------- */ $s.:H4:I  
vector < int *> vp( 10 ); ;U)xZ _Ew~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E>I\m!ue  
/* --------------------------------------------- */ UYw=i4J'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 19j"Zxdg Y  
/* --------------------------------------------- */ iKM!>Fi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :}*   
  /* --------------------------------------------- */ $s]vZ(H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )sZJH9[K  
/* --------------------------------------------- */ ``:+*4e9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +{h.nqdAE  
+S6(Fvp  
#T3dfVWv  
6Q*Zy[=  
看了之后,我们可以思考一些问题: %iR"eEE  
1._1, _2是什么? m- u0U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 wG@f~$   
2._1 = 1是在做什么? (J 1:J  
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。 YG_|L[/#  
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。 Ek6z[G` O  
@s.civ!Yk  
H ]z83:Z  
三. 动工 O;lGh1.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qd<-{  
yQ!I`T>a  
s3sPj2e{  
E< Y!BT[X  
template < typename T > Z_;! f}X  
class assignment C C B'  
  { 1Eh6ti  
T value; 8_Nyy/K#F  
public : MSaOFv_Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} nq5qUErew  
template < typename T2 > !9t,#?!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^_gH}~l+U  
} ; x/dyb.  
Xti.yQx\  
0fzHEL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lG5KZ[/Or  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %jJ|4\  
D/YMovH%  
{n\Ai3F-  
]?%S0DO*  
  class holder UQ#t &  
  { @1N .;]|  
public : ?DGg.2f  
template < typename T > cq0-D d9^&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |=js!R|  
  { `gAW5 i-z5  
  return assignment < T > (t); J9-n3o  
} p1UYkmx[  
} ; 3 <)+)n  
zfw=U \  
m6uFmU*<M}  
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: <?>tjCg'  
A{p_I<  
  static holder _1; "H#pN;)+   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $5:I~ -mx  
:s*t\09V7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3i1TBhs6  
而不用手动写一个函数对象。 2]]}Xvx4#  
2<9&OL  
:nOI|\ rC  
n^|SN9 _r  
四. 问题分析 Vi`P &uPF  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Re+oCJ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 22'Ra[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DwGRv:&HH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bFhZSk )  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iJH?Z,Tjf  
y+p"5s"  
五. 问题1:一致性 +Sc2'z>R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *q"1I9zvT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T+q5~~\d  
w75Ro6y  
struct holder )t((x  
  { @?>5~  
  // Oyb0t|do+  
  template < typename T > fZoQQ[s  
T &   operator ()( const T & r) const PhAD: A  
  { 5=\^DeM@ H  
  return (T & )r; WcQkeh3n  
} 8"TlWHF`  
} ; 4V c``Um  
+IMt$}7[  
这样的话assignment也必须相应改动: fR?'HsQg  
KrR`A(=WL  
template < typename Left, typename Right > Sk:x.oOZ  
class assignment (|#%omLL  
  { gF`hlYD  
Left l; `6RccEm  
Right r; X"vDFE`?  
public : ~k%XW$cV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6VS_L@  
template < typename T2 > \TYVAt] ?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FY-eoq0O3  
} ; 5{WvV%  
8H1&=)M=  
同时,holder的operator=也需要改动: E62_k 0q  
}u8g7Nj  
template < typename T > q6b&b^r+H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4 L 5$=V  
  { 2a;[2':  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )?I*zc  
} 8)M WC:  
&-w.rF@  
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。 EG|_YW7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kGL3*x  
r i)`e  
return l(rhs) = r; ZmycK:f  
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。 f3 imkZ(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OI8}v  
0x<G\ l4  
template < typename Tp > +=d=  
class constant_t >vR2K^  
  { j<6+p r  
  const Tp t; jtq ^((Ux  
public : =GW[UnO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sl"H!cwF  
template < typename T > yu@Pd3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x <OVtAUB  
  { j/F('r~L  
  return t; Sx (E'?]  
} m. \JO  
} ; FUZuS!sJ  
|DPq~l(d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aL&9.L|1 g  
下面就可以修改holder的operator=了 4#.Q|vyl]"  
]vPdj"7  
template < typename T > P RNq8nmxC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )=bW\=[8  
  { OEX\]!3_Fm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <r(D\rmD  
} ks %arm&  
1 .[OS  
同时也要修改assignment的operator() i)Q d>(v  
~;YkR'q0_  
template < typename T2 > [Q\(k d*4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +\u\BJ!LAJ  
现在代码看起来就很一致了。 H<;~u:;8Q  
XX "3.zW  
六. 问题2:链式操作 sTep2W.9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SG1AYUs V  
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。 M;NIcM  
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。 ?A24h !7  
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。 B/^o$i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R=$}uDFmW  
IS`ADDU[S  
template < typename T > rx@i .+  
struct result_1 a;nYR5f  
  { ^R)]_   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pp{GaCi  
} ; 2- (}=N  
&3x da1H  
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: 83p8:C.Ze  
%$Xt1ub6(  
template < typename T > skTtGz8R[  
struct   ref Pj_DI)^  
  { oIMS >&  
typedef T & reference; &p*rEs  
} ; ]2ycJ >w  
template < typename T > JsMN_%y?  
struct   ref < T &>  -)KNsW  
  { KoWG:~>|  
typedef T & reference; k,8^RI07@  
} ; ,^ dpn  
:f7vGO"t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @xso{$z?j  
so| U&`G  
template < typename T > gS`Z>+V5!c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AMO{ee7Po  
  { -mo4`F  
  return l(t) = r(t); u6IM~kk>5  
} /TIt-c  
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。 4cJ/XgX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o]&P0 b  
C7}iwklcsa  
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 HCe/!2Y/%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BQeg-M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~Ga{=OM??  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4!-R&<TLve  
最后的布局是: P3Ah1X7W"C  
                Add `krVfE;_O  
              /   \ r(_Fr#Qn  
            Divide   5 "gDk?w  
            /   \ ; TwqZw[.  
          _1     3 TIaiJvo  
似乎一切都解决了?不。 p6)6Gcx  
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。 *"6A>:rQs  
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。 f8UO`*O  
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: f.E{s*z>  
*YX:e@Fm.a  
template < typename Right > KZaiy*>)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nrXKS&6  
Right & rt) const ]=/?Ooh  
  { }jFRuT;35  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'P4V_VMK  
} /oGaA@#+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v:>sS_^  
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。 z8)&ekG  
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。 |<y1<O>F  
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。 ; vWJOvM2  
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。 2 '$nz  
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? a"Ly9ovW  
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: 77 Z:!J|  
"+ k}#<P4\  
template < class Action > !ZCxi  
class picker : public Action U_E t  
  { iV\*7  
public : DiZv sc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Bi"cWO  
  // all the operator overloaded Fta=yH }  
} ; +apn3\_  
@ Yo*h"s  
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。 ?nE9@G5Gc  
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: C{G%"q  
w^7[4u4  
template < typename Right > ~*~aFf5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kK0zb{  
  { ,ZO?D|M1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4Yt'I#*  
} ofgNL .u  
0j}@lOt(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,XN4Iy#BZl  
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。 {7 ](-  
58`Dcx,yJ  
template < typename T >   struct picker_maker $H/: -v  
  { P$@:T[}v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^$rqyWZYp  
} ; :SZi4:4-J8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EYn9l n_]u  
  { !QME!c>*$  
typedef picker < T > result; hxw6^EA  
} ; 4ZYywDwn  
^ 7)H;$  
下面总的结构就有了: 8\PI1U  
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。 tCu.Fc@  
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。 |F qujZz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -f?,%6(1  
至此链式操作完美实现。 7$*x&We  
rV*Ri~Vx  
6.|[;>Km  
七. 问题3 EQ"+G[j~x  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 R[QBFL<  
RS2uk 7MB  
template < typename T1, typename T2 > !|mzu1S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {T0Au{88H  
  { P"[{s^mb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H#T&7X_<  
} '+*'sQvH[  
]L3MIaO2T  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &,\my-4c>  
{qs>yQ6a:-  
template < typename T1, typename T2 > xlc2,L;i  
struct result_2 ws$kwSHq  
  { fOP3`G^\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y3P4]sq  
} ; B f.- 5  
8RS@YO  
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-D@b;  
这个差事就留给了holder自己。 _Y)Wi[  
    bH%d*  
E0u&hBd3_  
template < int Order > I(z16wQ  
class holder; #f_.  
template <> 3A.lS+P1  
class holder < 1 > \9}DAM_  
  { [&lH[:Y#  
public : p]7IoO -@  
template < typename T > x( (Rm_'  
  struct result_1 TrQUhmS/!  
  { T5dnj&N ]  
  typedef T & result; M5N #xgR  
} ; ^3QJv{)Q  
template < typename T1, typename T2 > t"vkd  
  struct result_2 7s Gf_`Z  
  { N_l_^yD  
  typedef T1 & result; F4IU2_CnPD  
} ; <driD'=F  
template < typename T > B'bOK`p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [* |+ it+!  
  { "kjSg7m*:  
  return (T & )r; p@oz[017/J  
} :4r*Jju<V  
template < typename T1, typename T2 > )G*xI`(@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q w @g7  
  { |w5,%#AeO$  
  return (T1 & )r1; Q!r` G  
} /0XmU@B  
} ; !.499H3  
MHA_b^7?  
template <> I ^[[*Bh*C  
class holder < 2 > 7"OJ,Mx%  
  { v[)8 1uY  
public : gJ^taUE  
template < typename T > {vQ:4O!:  
  struct result_1 Y+5aT(6O  
  { o.s(=iG  
  typedef T & result; ZX'3qW^D  
} ; 2WE01D9O  
template < typename T1, typename T2 > Y8N+v+V/  
  struct result_2 Of}C.N8  
  { *&hbfsP:  
  typedef T2 & result; x~K79Mya  
} ; k *>"@  
template < typename T > g{f7 } gTG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 45OAJ?N  
  { ? 51i0~O=  
  return (T & )r; ,5AEtoF  
} R`B} T<*  
template < typename T1, typename T2 > Pz 0TAb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +k[w)7Q  
  { nj1PR`AE  
  return (T2 & )r2; %/qwqo`Q  
} ~wO-Hgd  
} ; - FJLM  
gdq6jz  
7k00lKA\w  
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]MpE9@'v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^g(qP tQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7WSP0Xyz  
 t{},Th  
return l(i, j) = r(i, j); ~tfd9,t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KNN{2thy `  
^`lDw  
  return ( int & )i; >CrrxiG  
  return ( int & )j; :I&y@@UG  
最后执行i = j; nU{Qi;0  
可见,参数被正确的选择了。 _/Ve~( "  
3HuocwWbz  
L7 <30"7  
$}b)EMMM  
Ump Hae  
八. 中期总结  yI|x 5f  
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: 2>X yrG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c0e[vrP:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @0EY5{&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0#'MR.,  
^bPpcm=  
:F6dXW  
M {'(+a[  
5!'1;GLs  
a8)2I~j  
九. 简化 & .1-6  
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。 MkGQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w6> P[oW  
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: ]Kjt@F";  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AfO.D ?4x  
  +-*/&|^等 u!~kmIa4  
2. 返回引用。 |9 5K  
  =,各种复合赋值等 p9G+la~;VM  
3. 返回固定类型。 a.UYBRP/l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v9@_ DlV\  
4. 原样返回。 yR{rje*  
  operator, tR9iFv_  
5. 返回解引用的类型。 I&i6-xp  
  operator*(单目) 'W9[Vm  
6. 返回地址。 }sqFvab<  
  operator&(单目) o@PvA1  
7. 下表访问返回类型。 4s%zvRu  
  operator[] ]vR Ol.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T[e+iv<8j  
  operator<<和operator>> hFycSu  
;s$4/b/~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 b-VQn5W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X)j%v\#`U  
*^{j!U37s  
template < typename Left > )Z4iM;4]  
struct value_return h5l_/v d  
  { CTg79 ITYk  
template < typename T > P}Mu|AEG  
  struct result_1 WN|_IJR~  
  { R= Ig !s9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7Cz=;  
} ; xa_ IdkV  
XD6Kp[s  
template < typename T1, typename T2 > nt&% sM-X  
  struct result_2 ?r)>SB3(e  
  { YVF@v-v-,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  = v?V  
} ; U3]/ NV*   
} ; 4Hyp]07  
3:$@DZT$  
;mD!8<~z.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \N|}V.r  
J<"Z6 '0v  
下面我们来剥离functor中的operator() e$ QMR.'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z\, lPwB2  
~3Qa-s;g  
return l(t) op r(t) G]xN#O;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K0'p*[yO/j  
return op l(t) ODpAMt"  
return op l(t1, t2) JB5%\   
return l(t) op )2d1@]6#  
return l(t1, t2) op )9/iH(  
return l(t)[r(t)] 5xUZeLj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lxD~l#)^ln  
M`=\ijUwN  
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: $b^niL  
单目: return f(l(t), r(t)); x)%"i)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GM^H )8U  
双目: return f(l(t)); c*[aIqj  
return f(l(t1, t2)); * >NML]#0  
下面就是f的实现,以operator/为例 =b)!l9TX  
:SMf (E 5  
struct meta_divide %F-yF N"  
  { ?a, `{1m0\  
template < typename T1, typename T2 > J1M9) ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $LU|wW  
  { 1"<{_&d1  
  return t1 / t2; y^X]q[-?  
} VyIJ)F.c  
} ; g[ @Q iy  
;u';$0  
这个工作可以让宏来做: %[L/JJbP&Z  
\:JY[s/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |a\,([aU  
template < typename T1, typename T2 > \ R5},E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Kp;<z<  
以后可以直接用 m\=Cw&(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7oL:C  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (YPG4:[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) B/~ubw  
JAwEu79sh  
La7}zXx  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &d!ASa  
xo-}t5w6t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CX {M@x3m  
class unary_op : public Rettype m60hTJ?N)  
  { h,fahbH -  
    Left l; {pRa%DF  
public : r24 s_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YAi@EvzCVy  
%N7G>_+  
template < typename T > 0(uba3z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E%f!SD  
      { u VUrg;>  
      return FuncType::execute(l(t)); 6k7x7z  
    } 0*uJS`se6Z  
zJ8jJFL+Y  
    template < typename T1, typename T2 > PIsXX#`7;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !0X"^VB  
      { !83 N#Y_Mz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [S.zWPX9{  
    } m Le 70U  
} ; FT gt$I  
D_w<igu!3  
]7|qhAh<L  
同样还可以申明一个binary_op eQ#"-i  
IPY[x|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z= pvoTY  
class binary_op : public Rettype Ao9|t;i  
  { gX5.u9%C\  
    Left l; /hGu42YG  
Right r; p,)pz_M  
public : SR/ "{\C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m O0#xY_z  
~~,#<g[  
template < typename T > -K5u5l}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .m%ygoO  
      { j6rwlwN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \AD|;tA\vE  
    } lI[O!Vu Kc  
$! UEpQ  
    template < typename T1, typename T2 > **n109R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rAu@`H?  
      { Hn?v  /3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5PKdMEK|q  
    } wA%,_s/U  
} ; 4e|(= W`  
wH qbTA  
8{-bG8L> 5  
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 7(zY:9|(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $0;Dk,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kx[h41|n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 wOl]N2<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ur/:aI  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Zu^J X/um  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]. ^e[v6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) x#tP)5n?s*  
下面是修改过的unary_op _ 3jY,*  
Ni61o?]Nj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M7AUY#)  
class unary_op a#P{[  
  { y/Q,[Uzk\  
Left l; (w, Gv-S  
  h&t9CpTfeJ  
public : v6KF0mqA&  
2-u9%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3C;nC?]K  
'Y-Y By :  
template < typename T > nOUF<DNQ  
  struct result_1 E#+|.0*!s  
  { ~@ hiLW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5!d'RBO   
} ; q*K.e5"'  
:+}Eo9  
template < typename T1, typename T2 > JXF@b-c  
  struct result_2 +# tmsv]2  
  { Q2!vO4!<N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3R$*G8v  
} ; AU^5N3%j  
Ba]^0Y u  
template < typename T1, typename T2 > EEO)b_(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /%T d(  
  { c o%-d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7 a_99? J  
} I> z0)pB  
*Nh[T-y(s  
template < typename T > nJ~5ICyd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S -KHot ?  
  { qFYM2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5IiZnG u  
} MFm2p?zPm  
TbA=bkj[4  
} ; _+2Jc}Yf  
q`^ T7  
g\lEdxm6Sj  
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 %w3"B,k'9D  
好啦,现在才真正完美了。 uu+)r  
现在在picker里面就可以这么添加了: * k ^?L  
?mJ&zf|B8  
template < typename Right > #Vi:-zyY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /p_#8}Uh  
  { lr_c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :LEC[</yvl  
} H|*Ual  
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。 @fG 'X  
K/ 5U;oC  
hTVA^j(w  
s+OXT4>+  
R\d)kcy4  
十. bind _Kf8,|+  
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。 IG=#2 /$  
先来分析一下一段例子 RYuR&0_{  
n(tx'&U"R  
bL]NSD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k]9v${Ke  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  q,v)X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Kk9W=vd  
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。 2\J-7o=P  
我们来写个简单的。 7S]<?>*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;o-c.-!F  
对于函数对象类的版本: R /0zB  
?,0 a#lG  
template < typename Func > !{%BfZX<&  
struct functor_trait qz6@'1  
  { ;fGh]i  
typedef typename Func::result_type result_type; 'sT7t&v~  
} ; Y~[k_!  
对于无参数函数的版本: pW4$$2S?9  
f*46,` x  
template < typename Ret > N>Q~WXvV#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oZwu`~h Y  
  { G24 Ov&H  
typedef Ret result_type; !rZ r:@  
} ; ]<Kkq !  
对于单参数函数的版本: #$0*Gd-N  
xfK@tLEZ-1  
template < typename Ret, typename V1 > iw\yVd^]:k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2U.'5uA"L  
  { ykat0iqo  
typedef Ret result_type; _-5|"oJ  
} ; 5~GH*!h%;  
对于双参数函数的版本: eNc>^:&y*  
ALXie86a8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q)PLc{NO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KI Xp+Z  
  { ^bG91"0A  
typedef Ret result_type; vMYL( ]e  
} ; ?8]g&V  
等等。。。 2D)B%nM[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @P @{%I  
<@H`5[R  
template < typename Func > 4U>g0  
struct func_return WiiAIv&  
  { JBk >|q"  
template < typename T > B|SE |  
  struct result_1 Cm%|hk>fQ  
  { r%\%tz'`j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *w$3/  
} ; {L/hhKT  
e82xBLxR%  
template < typename T1, typename T2 > )0?u_Z]w9  
  struct result_2 Tnoy#w}Ve  
  { W:8pmI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <N{Y*,^z  
} ; z9Nial`p  
} ; PvB{@82  
%sCG}? y  
_qa9wK/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7_ s7 );  
V `7(75  
template < typename Func, typename aPicker > #5%ipWPHb  
class binder_1 #Q` TH<  
  { wA\a ]X.  
Func fn; COA*Q  
aPicker pk; `z$=J"%? y  
public : bXi(]5  
T^Ol=QCu  
template < typename T > @Y !Jm  
  struct result_1 M$s9   
  { s"5wnp6pW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V 5D8z  
} ; IoZ _zz0  
~JHEr48  
template < typename T1, typename T2 > bT15jNa  
  struct result_2 >|aVGY  
  { 0+T:};]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 089v; d 6  
} ; UM2yv6:/  
wvRwb   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5a&BgBO1M  
MY'T%_i d  
template < typename T > aC94g7)`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y<h6m]H  
  { a66Ns7Rb  
  return fn(pk(t)); fd$nAE  
} Je4hQJ<h  
template < typename T1, typename T2 > ,\T7{=ZG\!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F^.~37= @  
  { RFPcH8-u7  
  return fn(pk(t1, t2)); n0Qp:_2z  
} DE+k'8\T  
} ; OwPXQ 3S  
Nq1YFI>W  
yz"hU  
一目了然不是么? k}C4:?AT  
最后实现bind Qb|@DMq%  
6O_l;A[=1  
8jY<S+[o  
template < typename Func, typename aPicker > _2hZGC%&E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aNBwb9X  
  { |w{C!Q8l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |K" nSXzk  
} zkquXzlgB  
Yv.7-DHNl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g7{:F\S  
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。 :D4'x{#H  
^1yD&i'q  
十一. phoenix Tgl >  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J9MAnYd)i  
"T*1C=  
for_each(v.begin(), v.end(), @,9YF }  
( h_]*|[g  
do_ Y<V$3h  
[ yb,X }"Et  
  cout << _1 <<   " , " N>CNgUyP  
] T;]Ob3(BpW  
.while_( -- _1), C80< L5\  
cout << var( " \n " ) B#?rW*yEe  
) f[ KI T  
); U }AIOtUw  
zI\+]U'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [] el4.J,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Z1Qv>@u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8/T,{J\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `X)A$lLr  
`:C2Cj  
'Yi="kno  
template < typename Cond, typename Actor > 0 vYG#S  
class do_while T$<yl#FY  
  { |QD#Dx1_  
Cond cd; 2j#Dwa(lZQ  
Actor act; [%O f  
public : o/Q|R+yXV  
template < typename T > 4H NaE{O4  
  struct result_1 ~FQHT?DAo  
  { )U7fPKQ  
  typedef int result_type; #SG.`J<%  
} ; xkU8(=  
"0,FB4L[U5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -+M360  
(#Xs\IEVF  
template < typename T > IRueq @4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7XLqP  
  { )0DgFA6k_  
  do SUv'cld  
    { I9Uj3cL\  
  act(t); ;mRZ_^V;  
  } kDXQpe  
  while (cd(t)); .YWkFTlZ+  
  return   0 ; $VB dd~f  
} cGR)$:  
} ; gwdAf%|f  
G0~Z|P  
W#E(?M[r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _RUL$Ds  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =@S a\;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 JWYe~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 H  XFY  
下面就是产生这个functor的类: rS+) )!  
#p7gg61  
e!o\AB%d  
template < typename Actor > >MSK.SNh  
class do_while_actor jvAjnh#  
  { e&*b{>1*  
Actor act; p*)I QM<B  
public : Sc#3<nVg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TOF V`7q;3  
&3;"$P  
template < typename Cond > 8 aIqc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c9o]w8p/  
} ; D[?;+g/  
*W 2)!C|  
MnZljB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "(vK.-T  
最后,是那个do_ ~\i(bFd)  
]uMZvAjb  
S89j:KRXH%  
class do_while_invoker #ACT&J  
  {  <7SE|  
public : K;WQV,  
template < typename Actor > 4hLk+z<n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~[dL:=?c  
  { bmK  
  return do_while_actor < Actor > (act); `/`iLso& -  
} </D.}ia  
} do_; sNcU>qjj6  
6W{Nw<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /9&!u )+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D)?%kNeA  
最后来说说怎么处理break和continue 8h }a:/  
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。 tgl(*[T2  
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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