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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda . ]o3A8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c Ndw9?Z  
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, vix&E`0yD  
0PnD|]9:  
2qZa9^}  
3[0w+{ (Q  
  class filler Yz&*PPx  
  { SXRdNPXFO  
public : <91t`&aWW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *2JH_Cj`  
} ; o {=qC:b  
?xtt7*'D  
kAZC"qM%i  
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: R* s* +I  
V#ndyUM;  
(;;J,*NP  
pOqGAD{D$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .M DYGWKt  
7"ylN"syZ  
jW-;4e*H=V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 AIuMX4nb  
cPpu  
5cD XWF  
s1X]RXX&j  
二. 战前分析 1s#yWQ   
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。 n,t6v5>88  
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 <,jAk4  
<Ctyht0c.  
Ya}T2VX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3g4e' ]t  
  /* --------------------------------------------- */ `1nRcY  
vector < int *> vp( 10 ); 9<xTu>7J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BG'6;64kx6  
/* --------------------------------------------- */ a @6^8B?w;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G/v|!}?wG  
/* --------------------------------------------- */ ds- yif6   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eY J{LPo  
  /* --------------------------------------------- */ _h0-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c{1V.  
/* --------------------------------------------- */ ?22d},.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mfXD1]<.  
`.{U-U\  
; D1FAz  
yh S#&)O  
看了之后,我们可以思考一些问题: BjM+0[HC  
1._1, _2是什么? Pj'62[5z  
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。 N<9w{zIK(  
2._1 = 1是在做什么? "Dyym<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。 @ru<4`h  
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。 Tdg6kkJ  
jvu N  
xN6>2e  
三. 动工 wD`[5~C{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M]c7D`%s  
YzVN2f!n  
:`D'jF^S  
Q Q@9_[N  
template < typename T > *5 e<\{!  
class assignment _-n Y2)  
  { Z;hyi'rPJ  
T value; A:/}`  
public : hQXxG/yFm  
assignment( const T & v) : value(v) {} / T ,zZ9=  
template < typename T2 > aSUsyOe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l1&5uwuF  
} ; ~%`EeJwT  
|VK:2p^ u  
.N5'.3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8=:A/47=J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AWO0NWTB  
\I;cZ>{u"}  
h-7A9:  
't7Z] G  
  class holder 9qEOgJ  
  { [6H}/_nD  
public : b7bSTFZxC  
template < typename T > bZ/ hgqS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h0|[etaf  
  { qmEoqU  
  return assignment < T > (t); z OtkC3hY  
} f3 !n$lj  
} ; _74UdD{^o  
m=H_?W;  
>)LAjwhBp  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: u*hH }  
d<#p %$A4  
  static holder _1; zhX;6= X2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7{-@}j`  
W,Ty=:qm*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _ \l HI  
而不用手动写一个函数对象。 K5{{:NR$  
)!A 2>  
[UoqIU  
Rs2-94$!5  
四. 问题分析 GMBJjP&R]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /jR8|sb  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Wm(:P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2 l(Dee Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Xtkw Z3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8)pB_en3sO  
Tv\HAK<N  
五. 问题1:一致性 ~ 7}]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ilv_D~|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M|k&TTV  
vO]J]][  
struct holder '*4iqP R;  
  { ,ijW(95{k  
  // )A"jVQjI%w  
  template < typename T > JA<~xo[Q9  
T &   operator ()( const T & r) const gKWzFnW  
  { uN9e:;  
  return (T & )r; AF GwT%ZD  
} KSc~GP _  
} ; =5ug\S  
@ u+|=x];  
这样的话assignment也必须相应改动: ZOuR"9]  
)!eEO [\d  
template < typename Left, typename Right > &Pq\cNYzW  
class assignment HyEa_9  
  { G?<pBMy  
Left l; LJWTSf"f?  
Right r; B7!;]'&d  
public : frc{>u~t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E67XPvo1+@  
template < typename T2 > E5gl^Q?Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7/?DPwbx  
} ; Y%g "Y  
9 ZGV%Tw  
同时,holder的operator=也需要改动: aM$=|%9/  
wWTQ6~Y%d  
template < typename T > '0RRFO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ff<)4`J  
  { B'p5M.6d#:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4 \ F P  
} < eQ[kM  
J)*8|E9P  
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。 s`c?:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Vv7PCaq  
ufP Cx|x~  
return l(rhs) = r; @+&'%1  
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。 #V[SQ=>x[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: | ]# +v@  
]_u`EvEx6  
template < typename Tp > Fg=v6j4W  
class constant_t sKd)BA0`  
  { #ZlM?Q  
  const Tp t; ;& ~929  
public : X2^_~<I{,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6e# wR/  
template < typename T > Cw#V`70a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G3dh M#!  
  { m gVML&^  
  return t; f=m/ -mAA  
} o?wt$j-  
} ; l3p3tT3+  
&SmXI5>Bo0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U:n*<l-k}  
下面就可以修改holder的operator=了 Ek ZjO Ci  
wAh#   
template < typename T > Q#pnj thM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h<% U["   
  { dIJGB==  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Gw{+xz KJ  
} C3}Aq8$6  
Dtt-|_EMS  
同时也要修改assignment的operator() X *O9JGh  
Pm^lr!3p  
template < typename T2 > `W"G!X-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j#3m|dQ  
现在代码看起来就很一致了。 7Z0/(V.-  
}g{_AiP rv  
六. 问题2:链式操作 S+ebO/$>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b_vTGl1_6  
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。 3dG4pl~  
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。 g 1@wf  
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。 bSrZ{l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k[9A,N^lZB  
GNU;jSh5  
template < typename T > ,I`_F,  
struct result_1 tD-gc ''H  
  { _whF^g8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HO5d%85  
} ; a$m_D!b~_  
9m8ee&,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [Oy >R  
FT.@1/)  
template < typename T > ~`R1sSr"  
struct   ref qq;b~ 3 kW  
  { zvr\36  
typedef T & reference; !ZrB^?sO  
} ; |$e:*  
template < typename T > WZ?!!   
struct   ref < T &> `?uPn~,e8  
  { V]c5 Z$Bd  
typedef T & reference; }V]eg,.BJ  
} ; z-@ -O  
J+Bdz6lt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t5) J;0/  
TyOH`5 D  
template < typename T > #DUh(:E'`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |C D}<r(N  
  { _M5Xk?e=  
  return l(t) = r(t); 4#:\?HAu!  
} ~NNv>5 t5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  %+wF"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }-p,iTm  
zu<3^=3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @^? XaU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YwAnqAg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |Q!4GeQL[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p)/ p!d[T/  
最后的布局是: 'qy#)F  
                Add 0x5xLg;Q  
              /   \ o.^y1mH'  
            Divide   5 2U9&l1P=  
            /   \ ` X}85  
          _1     3 8i: [:Z  
似乎一切都解决了?不。 |+NuYz?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ]a/'6GbR  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 4;*f1_;f~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0{R/<N  
Ro r2qDF  
template < typename Right > LC-)'Z9}5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (vQ+e  
Right & rt) const  U:|H9+5  
  { J&6:d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gzm$OHbn  
} s;{K!L@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ez*jjm  
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。 iP "EA8  
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。 ( v@jc8y  
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。 VJ{pN~_1  
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。 SI*^f\lu  
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? < y>:B}9'  
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: B*@6xS[IL  
Dg2uE8k  
template < class Action > 7>-yaL{  
class picker : public Action @ls.&BHUP  
  { ~HDdO3  
public : 7& 6Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _/ Os^>R  
  // all the operator overloaded >. LKct*5K  
} ; l`gTU?<xd  
]}LGbv"`A  
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。 N[k<@Q?*a  
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: vv/J 5#^,\  
K t `  
template < typename Right > 4P kfUMX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qtzRCA!9(Z  
  { P(h5=0`*PR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2p:r`THvS5  
} ^M|K;jt>  
oJY[{-qW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #@Y/{[s|@  
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。 & _K*kI:  
]d'^Xs  
template < typename T >   struct picker_maker z\.1>/Z=  
  { nyhMnp#<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z $6JpG  
} ; C6@t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T[.[ g/`  
  { QzthTX<  
typedef picker < T > result; .>]N+:O  
} ; i_U}{|j  
-G b-^G  
下面总的结构就有了: Eark)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 gyus8#sT  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 fp&Got!pB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7+ XM3  
至此链式操作完美实现。 gfo}I2"  
'sU)|W(3U  
)5yj/0oT  
七. 问题3 4}yE+dRUK:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 LprM;Q_  
=! m JG  
template < typename T1, typename T2 > vA-PR&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3] 76fF\^[  
  { 3"rkko?A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Lk.h.ST  
} p`>d7S>"  
QN G&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *fhX*e8y  
J22r v(  
template < typename T1, typename T2 > FH\CK  
struct result_2 cY{Nos  
  { DO^y;y>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >q(6,Mmb  
} ; NWKi ()nA%  
:ba/W&-d  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? eXzXd*$S  
这个差事就留给了holder自己。 Hj~O49%j&  
    9<cOYY  
jXR16|  
template < int Order > 5(J^N  
class holder; /V^sJ($V$~  
template <> "ahvNx;x  
class holder < 1 > Qpu3(`d<  
  { ;CmOsA,1  
public : !N~*EI$  
template < typename T > J{ ~Rxa  
  struct result_1 9S1#Lr`r  
  { t[2i$%NVM  
  typedef T & result; zj20;5o>U&  
} ; xo~g78jm7,  
template < typename T1, typename T2 > 6P+DnS[]  
  struct result_2 XO wiHW{  
  { )%mAZk-*;^  
  typedef T1 & result; 3{3/: 7  
} ; \A(5;ZnuD  
template < typename T > 3k{ @.V ?]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .#!mDlY;  
  { ,- HIFbXx@  
  return (T & )r; _T]>/}}p  
} Q]\j>>  
template < typename T1, typename T2 > IJPgFZ7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const se,Z#H  
  { )iSy@*nY  
  return (T1 & )r1; \dV Too  
} &jm[4'$ *z  
} ; JEHK:1^  
qG9qN.|dC  
template <> D#v?gPo4  
class holder < 2 > B>|5xpZM12  
  { <]Y[XI(kr  
public : -,GEv%6c  
template < typename T > K0<yvew  
  struct result_1 kp`0erJqw  
  { 3*WS"bt  
  typedef T & result; F]5\YYXO  
} ; O5;-Om  
template < typename T1, typename T2 > o!Fl]3F  
  struct result_2 H#+xKYrp  
  { tpU D0Z)  
  typedef T2 & result; ou6j*eSN  
} ; QS\ x{<e/  
template < typename T > }m_t$aaUc1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @^CG[:|  
  { {!=2<-Aq  
  return (T & )r; ;3 UvkN  
} uaxB -PZ  
template < typename T1, typename T2 > :qnokrGzB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F= i!d,S  
  { sqG`"O4W  
  return (T2 & )r2; xF8 :^'  
} /=ylQn3 *  
} ; 7;xKy'B\  
q\H7& w  
1+^n!$  
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> >。 $L&BT 0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e?<D F.Md+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "Ot{^ _e  
MPvWCPB  
return l(i, j) = r(i, j); /{we;Ut=g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z| L2oc e  
FpdHnu i1  
  return ( int & )i; }vD;DSz:  
  return ( int & )j; GP]TnQ<*;  
最后执行i = j; o+^Eu}[.  
可见,参数被正确的选择了。 vYzVY\   
C BlXC7_Mi  
;+%Z@b%  
if@,vc  
 /q*KO\L  
八. 中期总结 ':sTd^V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {8:o?LnMW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^&m?qKN8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .e$%[ )D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'w6hW7"L  
UE7'B?  
w `!LFHK  
`,Zb2"  
w_H2gaQ  
3{pk5_c  
九. 简化 x@Vt[}e  
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。 ohplj`X[21  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z8tl0gd%D  
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: ,'_( DJX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0||F`24  
  +-*/&|^等 b,Lw7MY}[  
2. 返回引用。 kW(Kh0x  
  =,各种复合赋值等 A'~#9@l<  
3. 返回固定类型。 kaO{#i2-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C8MWIX}  
4. 原样返回。 jGiw96,Y  
  operator, 4:`[qE3  
5. 返回解引用的类型。 pK"&QPv  
  operator*(单目) D1ZC&B_}-  
6. 返回地址。 /.v_N%*-v  
  operator&(单目) :rL?1"   
7. 下表访问返回类型。 uk6g s)qxC  
  operator[] 0BFz7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ! tr9(d  
  operator<<和operator>> ^S=cNSpC  
w"6aha*%7  
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。 +"Ub/[J{G1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0BDoBR  
{? 2;0}3?;  
template < typename Left > X~zRZ0  
struct value_return x~Cz?ljbn  
  { HTN$ >QTI  
template < typename T > 3W'FcE)|E  
  struct result_1 o}W;Co  
  { ',#   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "ZqEP R)  
} ; ZM 8U]0[X  
BPiiexTV9  
template < typename T1, typename T2 > E [*0Bo]  
  struct result_2 dq2@6xd  
  { Z>h{` X\2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yDuq6`R*  
} ; Pl?}>G  
} ; vG3M5G  
ki4Xp'IK  
uAT/6@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Of&"U/^  
?V?<E=13  
下面我们来剥离functor中的operator() yF;?Hg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o"4E+1qwM  
L}b'+Wi@  
return l(t) op r(t) b?>VPuyBb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kz_M;h>  
return op l(t) kkL(;H:%  
return op l(t1, t2) F~'sT}A*  
return l(t) op l{QC}{Ejc2  
return l(t1, t2) op SlN"(nq  
return l(t)[r(t)] L,W:,i/C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vgN@~Xa  
fOLnK y#  
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: z g)|rm  
单目: return f(l(t), r(t)); d^y86pq.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [!Ao,rt?Vg  
双目: return f(l(t)); ;da4\bppt  
return f(l(t1, t2)); S!<"Swf:  
下面就是f的实现,以operator/为例 w O89&XZ<  
)tCx5 9  
struct meta_divide Yu;9&b  
  { .=CH!{j  
template < typename T1, typename T2 > :^5>wDu{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b( 1 :w"wD  
  { [lZ=s[n.  
  return t1 / t2; S,VyUe4P4  
} YLE/w@*  
} ; Zg2]GJP  
G-ZhGbAI7  
这个工作可以让宏来做: N-xnenci  
eZ A6D\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q6Rw4  
template < typename T1, typename T2 > \ d&?F#$>7|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \D ^7Z97  
以后可以直接用 eq{ [?/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N|o> %)R  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;)P5#S!n-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "5 y<G:$+~  
Zq^^|[)bA  
C&e8a9*,(a  
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 ?o8a_9+  
3+j^E6@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c|+y9(0|y  
class unary_op : public Rettype *s~i 2}  
  { kM,@[V  
    Left l; 0+rW;-_(  
public : j+ I*Xw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =^#0.  
N7a[B>+`  
template < typename T > 51z/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3#B@83C0Z  
      { vWuyft*  
      return FuncType::execute(l(t)); y]w )`}Ax  
    } r<v_CFJ  
o;E (Kj  
    template < typename T1, typename T2 > :ET x*c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8pd&3G+  
      { k~& o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *XHj)DC;  
    } 50COL66:7  
} ; M*v^N]>"G  
y _6r/z^  
BL7>dZOa  
同样还可以申明一个binary_op 'r6cVBb}  
6R L~iD;X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b#e]1Q  
class binary_op : public Rettype @PKAz&0  
  { \6U 2-m'  
    Left l; 1T:)Zv'  
Right r; QP'qG@j[:  
public : 9OH.&g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `..EQ BM  
z_'dRw  
template < typename T > \G]K,TG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bKTqX[=  
      { Sio1Q0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ykJ+%gla  
    } Q:kwQg:~  
g^qz&;R]  
    template < typename T1, typename T2 > .iN-4"_j1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vs* >onCf  
      { *13g <#$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u4@, *tT  
    } W31LNysH!;  
} ; BEFe~* ~  
 PE^eP}O1  
9+W!k^VWq  
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 /@6E3lh S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P>>f{3e.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y|$vtD%c  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 m9 ^m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SlR7h$r'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?56~yQF/2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |C^ c0  
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) tWcizj;?wK  
下面是修改过的unary_op cPV5^9\T  
N|bPhssFw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r4;^c}  
class unary_op "0!~g/X`rK  
  { 6Wf*>G*h  
Left l; v`@5enr  
  ?.]o_L_K  
public : i-|/2I9%  
Og_2k ~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M?QQr~a  
7YoofI  
template < typename T > ~W2:NQ>i  
  struct result_1 9yO{JgKA  
  { qn5y D!1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @?'t@P:4  
} ; Iq^~  
c(QG4.)m  
template < typename T1, typename T2 > ?ykVfO'  
  struct result_2 2,rY\Nu_  
  { [lmHXf@1C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PWADbu{+  
} ; ^vYVl{$bT  
#9URVq,  
template < typename T1, typename T2 > v(i1Z}*b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MtMvpHk  
  { xC= y^- 1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3L'en  
} >lUBt5gU  
n$XMsl.>  
template < typename T > t-3v1cv"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yg]suU<z]  
  {  Oz"@yL}  
  return OpClass::execute(lt(t)); e-L5=B  
} 67Af} >Q  
XLkL#&Ir  
} ; _lP4ez Y  
Ukk-(gjX  
UchALR^5  
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 <B|n<R<?  
好啦,现在才真正完美了。 K,`).YK  
现在在picker里面就可以这么添加了: AAIyr703cQ  
]>]#zu$=c  
template < typename Right > <Tj"GVZAEO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0"wbcAh)  
  { W}#QKZ)MB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G%V=idU*"  
} EuR!yD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1puEP *P  
;oN{I@}k  
jKY Aid{-  
#u}v7{4  
.0 R/'!e  
十. bind 9,Crmbw8  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 DTX/3EN  
先来分析一下一段例子 "1gk-  
2?#y |/  
M"$jpBN*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pfJVE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3{N p 9y.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rf1wS*uU+  
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。 (%ri#r  
我们来写个简单的。 r'mnkg2,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _qO;{%r  
对于函数对象类的版本: ')1}#V/I  
DK#65H'  
template < typename Func > Nqo#sBS  
struct functor_trait 89:?.'  
  { O+{pF.P#V  
typedef typename Func::result_type result_type; o{S}e!Vb  
} ; j. ks UJ  
对于无参数函数的版本: ims=-1,  
ne !j%9Ar  
template < typename Ret > 7gZVg@   
struct functor_trait < Ret ( * )() > {kRDegby  
  { Skr\a\ J  
typedef Ret result_type; MA/"UV&M(  
} ; T@d_ t  
对于单参数函数的版本: 4 _c:Vl  
Se;?j-  
template < typename Ret, typename V1 > e"v[)b++Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  Rsa\V6N>  
  { *_"c! eW  
typedef Ret result_type; &kXGWp  
} ; V,|Bzcz  
对于双参数函数的版本: \>aa8LOe  
^2Fs)19R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &2<&X( )  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }Uqa8&  
  { N%n1>!X)!  
typedef Ret result_type; #+k .b_LS  
} ; &}L36|A:  
等等。。。 Eezlx9b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $Z(g=nS>  
)\I? EU8  
template < typename Func > `ykMh>*{  
struct func_return (to/9OrG  
  { 0$F _hZU  
template < typename T > =Nv= Q mO  
  struct result_1 +,{Wcb  
  { <g/(wSl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H8o%H=I%  
} ; 8 /RfNGY  
E |GK3/  
template < typename T1, typename T2 > 1K*f4BnDr~  
  struct result_2 ^ T:qT*v  
  { %x'bo>h@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;I`,ZKY  
} ; |Ad6~E+aL-  
} ; gv Rc:5B[  
QU,TAO  
&)"7am(S`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nM(=bEX  
Hq"<vp  
template < typename Func, typename aPicker > _A~~L6C  
class binder_1 v,!Y=8~9  
  { q_T?G e  
Func fn; {Y@-*pL]  
aPicker pk; hI>rtaY_  
public : B;D:9K  
. ;ea]_Z  
template < typename T > Fgc:6<MGM  
  struct result_1 _1>(GK5[  
  { >m_ p\$_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;SlS!6.W-  
} ; jN'fm  
H>X>5_{}  
template < typename T1, typename T2 > N`|Ab(.  
  struct result_2 13_+$DhU-L  
  { @cTZ`bg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .^N#|hp^  
} ; 8)q]^  
yZ(Nv $[5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y9co?!J 5M  
Y=WN4w  
template < typename T > _G}CD|Kx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = "hY{RUa  
  { s ?Qb{  
  return fn(pk(t)); ?C>VB+X}y  
} m^oi4mV  
template < typename T1, typename T2 > n.8A Ka6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +O!M>  
  { VqO<+~M,E  
  return fn(pk(t1, t2)); A*26'  
} +VpE-X=T  
} ; d;jJe0pH  
zhvk%Y:  
TLL[F;uZ  
一目了然不是么? 6t mNfI34  
最后实现bind ^s(X VVA  
IIt^e#s&  
(.XDf3   
template < typename Func, typename aPicker > tm36Lw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !K^Z5A_;  
  { */Ry6Yu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3NxaOO`  
} !wR{Y[Yu  
.L(j@I t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 18w^7!F?~u  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 g7}z &S ;_  
SeJFZ0p  
十一. phoenix 5t5S{aCDr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v`ZusHJ1d  
uI-7 6  
for_each(v.begin(), v.end(), 3_eml\CY  
( ?o(X0  
do_ b\Xu1>  
[ +_XbHjhN/  
  cout << _1 <<   " , " V8U`%/`N  
] Nec(^|[   
.while_( -- _1), :_YG/0%I  
cout << var( " \n " ) a$! {Tob2  
) % x*Ec[l  
); Iv|WeSL.  
"KI,3g _V  
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: 53+rpU_  
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 d_7Xlp@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gjN!_^ _  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 46?F+,Rzl  
U#]eN[  
r5qx! >  
template < typename Cond, typename Actor > IOSoc 7+"  
class do_while 7D~O/#dcc  
  { =5=Vm[  
Cond cd; y>cmKE  
Actor act; w3bH|VnU8;  
public : pA,EUh| H  
template < typename T > uj1E* 98m  
  struct result_1 e}4^N1'd/  
  { .5CELtR  
  typedef int result_type; #M9D" <pn}  
} ; #m$%S%s  
W*DIW;8p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZM^;%(  
 T[[  
template < typename T > 8OtUY}R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WT!\X["FI$  
  { |%cO"d^ri  
  do O2/w:zOg'  
    { e%c5 OZ3~  
  act(t); K#sb"x`  
  } i7FR78^  
  while (cd(t)); ._8cJf.ae  
  return   0 ; = SJF \Z  
} Di"9 M(6vf  
} ; +2fJ  
@[kM1:G-F{  
NlEWm8u   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _5S$mc8K0  
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。 JTB~nd>  
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。 +e4<z%1  
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。 CU`Oc>;*T  
下面就是产生这个functor的类: u`Qcw|R+  
Vh2/Ls5  
yz$1qEII`q  
template < typename Actor > HN~4-6[q  
class do_while_actor Aag)c~D  
  { 2hC$"Dfp  
Actor act; ,p`b Wm  
public : R}6la.mQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Tocdh.H|  
"XsY~  
template < typename Cond > 1@z@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ow$l!8  
} ; ;AB,:*  
rJQ|Oi&1i  
K/d &c]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^W[`##,{Od  
最后,是那个do_ 4-rI4A<  
L{,7(C=  
x&/Syb  
class do_while_invoker $,zM99  
  { kDP^[V P+  
public : 5{/Pn%5  
template < typename Actor > e27CbA{_w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uvv-lAbjw  
  { [%,=0P}  
  return do_while_actor < Actor > (act); PyxN_agf  
} =LY^3TlDj  
} do_; a&aIkD  
y* Q-4_%,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m1o65FsY08  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?!j/wV_H  
最后来说说怎么处理break和continue rZQHB[^3  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 lbU+a$  
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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