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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y|buQQ|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d>V#?1$h  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, e xkPu-[W  
h4Xz"i{z  
PJ\k|  
*,28@_EwY  
  class filler 6Ad=#MM  
  { L%+mD$@u  
public : 8RQv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $laUkD#vz  
} ; ;vy<!@Y;8  
Dt(xj}[tC  
BZ(I]:oDL  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1x8wQ/p|  
^bq,+1;@Q  
5 v^tPGg4  
NryOdt tI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jB`:(5%RO  
+!ZfJZls  
/ }*}r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u:^sEk"Lk'  
<GF^VT|Ce  
!t}yoN n|  
Z\cD98B#  
二. 战前分析 ]r'D  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M3r;Pdj2r  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 VOIni<9y  
eD7qc1*G  
mtdy@=?1Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?!O4ia3nFk  
  /* --------------------------------------------- */ @8$z2  
vector < int *> vp( 10 ); u60RuP&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F@mxd  
/* --------------------------------------------- */ L|B! ]}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zrf tF2U  
/* --------------------------------------------- */ _!_1=|[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =2}V=E/85  
  /* --------------------------------------------- */ $ Ggnn#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3W{ !\  
/* --------------------------------------------- */ 9E NI%Jz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {h PB%  
UZ#oaD8H6  
Vf<q-3q  
;e< TEs  
看了之后,我们可以思考一些问题: %NM={X|'  
1._1, _2是什么? ci/qm\JI<<  
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。 D$@2H>.-  
2._1 = 1是在做什么? D c;k)z=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .(3ec/i4CF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4c[/%e:\-  
Y6Ux*vhK  
Cy)N hgz  
三. 动工 E^Q J50  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q^?a|l  
Qqx!'fft  
Cy *.pzCi  
[P6m8%Y|s  
template < typename T > kdp^{zW}  
class assignment #Ge_3^'  
  { i,S1|R  
T value; xaVn.&Wl  
public : r?!:%L  
assignment( const T & v) : value(v) {} BC\W`K  
template < typename T2 > "eqzn KT%u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'GT^araz  
} ; '#=0q  
*,IK4F6>:  
- Ry+WS=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;<_a ,5\Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fx>U2  
W6_ rSVm  
 !Q*w]  
xVgm 9s$"c  
  class holder Y}: 4y$<  
  { P+=m.  
public : A^#\=ZBg1  
template < typename T > ;8dffsyq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;Rpib[m  
  { 3W]gn8  
  return assignment < T > (t); f*xr0l  
} :0QDV~bs  
} ; T\g+w\N  
'nBP%  
vZ811U~}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :~#)Xa0I  
W]bgWKd  
  static holder _1; x)GheM^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zBu@a:E%H  
9t6c*|60#n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9x|`XAB  
而不用手动写一个函数对象。 C#^y{q  
jT}={[9b  
Y;%LwDC  
8>Cf}TvErx  
四. 问题分析 yj#*H  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 miu?X!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }z$_!)/i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dR;N3KwY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #o7)eKeQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cjJfxD&q  
+ima$a0Zyt  
五. 问题1:一致性 *YL86R+U  
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?| '4<o&b^yQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %ut 8/T  
|R _rfJh  
struct holder Tjq1[Wq  
  { "lLh#W1d  
  // n6+h;+8;]  
  template < typename T > T!ZjgCY}  
T &   operator ()( const T & r) const  WZY+c  
  { (RV#piM  
  return (T & )r; >}%#s`3W1_  
} AvB=/p@]  
} ; IZ7o6Etti  
_ +NjfF|  
这样的话assignment也必须相应改动: 2#sFY/@  
[DH4iG5  
template < typename Left, typename Right > $ P 5K   
class assignment  Pd\4hy  
  { Fa[^D~$l*  
Left l; )Uy%iE*  
Right r; !Q15qvRS  
public : t!*[nfR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]& ckq  
template < typename T2 > lnHY?y7{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } peBHZJ``RX  
} ; #qY gQ<TM!  
PA ?2K4  
同时,holder的operator=也需要改动: pu]U_Ll@  
wbrOL(q.m  
template < typename T > hxH6Ii]\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $q z{L~ <  
  { iD G&Muc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 't&1y6Uu  
} \t&! &R#  
TB* t^ E  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 G}g;<,g~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6XF Ufi+  
UMe?nAC  
return l(rhs) = r; sTl^j gV7j  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _<#92v !F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b4-gNF]Yt  
gac31,gH  
template < typename Tp > +]A,fmI.  
class constant_t rzIWQFv  
  { @Kz,TP!%A  
  const Tp t; qnboXGaFu  
public : ; F'IS/ttX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gv>DOez/  
template < typename T > ;mQ|+|F6X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const * 3fl}l  
  { B qX"La,  
  return t; I3Z?xsa@Z  
} 5z,q~CU  
} ; %W\NYSm  
hmo4H3g!N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L%/>Le}VX  
下面就可以修改holder的operator=了 W+1nf:AI.  
Y3DqsZ@  
template < typename T > l`zh Kj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ie/_gz^  
  { gfj_]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CLzF84@W=  
} hS8M|_  
T&dNjx  
同时也要修改assignment的operator() EQ,`6UT>  
0*b8?e  
template < typename T2 > :38h)9>RK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5?SE?VC=t  
现在代码看起来就很一致了。 pI-Qq%Nwt  
^UJIDg7zS  
六. 问题2:链式操作 f?tU5EX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Rf8Obk<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `WOoC   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v)_c*+6u  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .O1w-,=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nMzt_IlI  
Hq 5#.rZ#  
template < typename T > ejZ-A?f-K  
struct result_1 y,`n9[$K\  
  { = K}Pfh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PL&> p M  
} ; Mb2a;s  
z@3gNY&7.8  
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: 8|)!E`TKSV  
M?sax+'  
template < typename T > :?zq!  
struct   ref G{fPQ=  
  { ]vz6DJs  
typedef T & reference; 9 nc_$H{  
} ; .:}<4;Qz94  
template < typename T > 7V::P_aUY  
struct   ref < T &> wi7Br&bGi  
  { iXo; e  
typedef T & reference;  VQH48{X  
} ; Xydx87L/-e  
sx=1pnP9`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {l$)X  
 ,c`6-  
template < typename T > {z_cczJ-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /ojwOJ  
  { a. D cmy{  
  return l(t) = r(t); W?zj^y[w  
} j:1N&7<FU  
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。 153*b^iDBh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 18%$Z$K,  
A,EG0yb  
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 8Gy]nD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2EpQ(G J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h )Y .jY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y|O3*`&m  
最后的布局是: T DR|*Cs  
                Add Q3l>xh  
              /   \ |+ Rx)  
            Divide   5 v1yB   
            /   \ [C4{C4TX  
          _1     3 q[qX O5  
似乎一切都解决了?不。 8BAe6-*S8  
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。 s-Gd{=%/q  
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。 ;q9Y%*  
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: {= &&J@:  
-FZNk}  
template < typename Right > /'DAB**  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +sn0bi/rG  
Right & rt) const v2]N5  
  { ?SYmsaSr5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,x&WE@tD |  
} @*xP A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t&43)TPb.  
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。 U`~L}w"  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Pl'lmUR  
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。 o<48'>[  
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。 +76ao7d.  
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? ?H_@/?  
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: D]iyr>V6'  
8~,zv_Pl  
template < class Action > 4>d]0=x  
class picker : public Action 8u)>o* :  
  { !U4YA1>>  
public : g/$RuT2U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G L0P&$h  
  // all the operator overloaded aO inD  
} ; r\fkx>  
$ZyOBxI  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]Gm4gd`  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <^> nR3E  
~u0<c:C^  
template < typename Right > /<T{g0s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w]xr ~D+  
  { #lMIs4i.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8v/,< eARJ  
} MX#LtCG#V  
ZZkc) @  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DS4y@,/)'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 oc-&}R4=  
GJU(1%-  
template < typename T >   struct picker_maker imM#zy  
  { NoF|j57?u'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B)DuikV.D  
} ; nvQX)Xf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R!"`Po  
  { f\$_^dV  
typedef picker < T > result; cY!Pv  
} ; h]i vXF*  
XkUwO ]  
下面总的结构就有了: yZ=O+H  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 It2:2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 G 9 &,`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dlZ2iDQ%  
至此链式操作完美实现。 { **W7\h  
*@@dO_%6  
"-:g.x*d  
七. 问题3 j)ln"u0R^B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h~%8p ]  
vY4}vHH2  
template < typename T1, typename T2 > WyB^b-QmDh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 73u97oe>1  
  { mcQ A'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pR2U&OA  
} wLI1qoDM  
%'. x vC  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: eFy {VpO+  
>*B59+1P  
template < typename T1, typename T2 > +,7vbs3  
struct result_2 _I,GH{lhI  
  { l%0-W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c*<BU6y  
} ; qM3NQ8Rm  
g 6?y{(1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W%&s$b(  
这个差事就留给了holder自己。 ?%ltoezf  
    -+2A@kmEJ  
4%<wxrod  
template < int Order > @|w/`!}9q  
class holder; sc-hO9~k  
template <> M.qv'zV`xG  
class holder < 1 > 1n6%EC|X  
  { Z{ 9Io/  
public : ($UUgjv F  
template < typename T > >^,?0HP  
  struct result_1 gCRPaF6  
  { ;2 ?fz@KZ  
  typedef T & result; XCyb[(4  
} ; m#_M"B.cm  
template < typename T1, typename T2 > L"c.15\  
  struct result_2 hZo  f  
  { 'F/uD 1;  
  typedef T1 & result; e=# D1  
} ; lc [)Ev  
template < typename T > LV$Ko_9eA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'vq0Tw5  
  { x{G 'IEf  
  return (T & )r; f4 +P2j  
} ^)`e}}  
template < typename T1, typename T2 > 2"}Vfy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !lZ}kz0  
  { IY!8j$'|  
  return (T1 & )r1; \?Xoa"^  
} T^$`Z.  
} ; W"t^t|H'~  
b>#dMRK  
template <> ;/ |tU o$  
class holder < 2 > psiuoYf  
  { K0I.3| 6C  
public : f\RTO63|O  
template < typename T > "?iyvzo  
  struct result_1 <wd;W;B  
  { G~_D'o<r  
  typedef T & result; ,5T1QWn^f  
} ; Y}C|4"V  
template < typename T1, typename T2 > @S5HMJ2=  
  struct result_2 *].qm g%  
  { j]-_kjt  
  typedef T2 & result; P_p\OK*l]o  
} ; -M T1qqi  
template < typename T > sC2NFb-+&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O^ &m  
  { N<Ym&$xR  
  return (T & )r; L0{ [L  
} )3 f\H  
template < typename T1, typename T2 > q^ &r<i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z/WGL  
  { 7dE.\#6r  
  return (T2 & )r2; ![I|hB  
} Dwr"-  
} ; OP=-fX|*Q  
i ;Kax4k  
'9Q#%E!*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +T,A^(&t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b53s@7/mq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :}#j-ZCC"  
xDS]k]/(T  
return l(i, j) = r(i, j); Z@*!0~NH=4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *<"{(sAvk  
eZhF<<Y  
  return ( int & )i; g"c7$  
  return ( int & )j; 2BT+[  
最后执行i = j; Gfy9YH~  
可见,参数被正确的选择了。 CeUXGa|C  
:>H{?  
ug"4P.wI  
)7#3n(_np  
N K@6U_/W  
八. 中期总结 TnKOr~@*  
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: hOFvM&$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >r}?v3QW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .*W7Z8!e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >'WTVj`  
xwHE,ykE  
c7WOcy@M  
,":_CY4(  
,I]]52+?4  
tqpi{e  
九. 简化 0G Q8} r  
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。 6g#E/{kQw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zF? 6"  
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: ~RBa&Y=Mb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YV>&v.x0;  
  +-*/&|^等 d@b2XCh<K  
2. 返回引用。 2FO<Z %Y  
  =,各种复合赋值等 \CS4aIp  
3. 返回固定类型。 j+gh*\:q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S+^hK1jL  
4. 原样返回。 m*i,|{UZ  
  operator, Imclz4'8  
5. 返回解引用的类型。 &h7 n>q  
  operator*(单目) b+f '  
6. 返回地址。 q& KNK  
  operator&(单目) W?ghG  
7. 下表访问返回类型。 O9ro{ k  
  operator[] Pj BBXI1i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )Q}Q -Zt  
  operator<<和operator>> R,OT\FQ<  
\TDn q!)?  
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。 $DnR[V}rR!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &wu1Zz[qcz  
Y$./!lVY  
template < typename Left > ^\\9B-MvY  
struct value_return =`C K`x  
  { VuK>lY &  
template < typename T > 0r!F]Rm-^  
  struct result_1 p`52  
  { IEkbVIA(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; INCD5dihJ  
} ; } ,Dk6w$  
pY%KI  
template < typename T1, typename T2 > 4V mUTMY  
  struct result_2 zx+}>(U\U  
  { ^ 6Yt2Bhs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VrhHcvnZ  
} ; "kIlxf3  
} ; +<B"g{dLuX  
4((p?jb C  
{Dy,u%W?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iHQ$L# 7  
Z;0<k;#T(p  
下面我们来剥离functor中的operator() t9lf=+%s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <1_3`t  
qn}VW0!  
return l(t) op r(t) iVmy|ewd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8R(l~  
return op l(t) i;IhsKO0R  
return op l(t1, t2) I58$N+#  
return l(t) op IfI:|w}:"r  
return l(t1, t2) op 8&qtF.i-6  
return l(t)[r(t)] *Z2Ko5&Y2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `ooHABC  
rx<P#y]3)  
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: :n%&  
单目: return f(l(t), r(t)); !>kg:xV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %`/F> `  
双目: return f(l(t)); z XUr34jF  
return f(l(t1, t2)); #60gjHYaV  
下面就是f的实现,以operator/为例 L[`8 :}M  
^L.'At  
struct meta_divide 13Q87i5B  
  { RfCu5Kn  
template < typename T1, typename T2 > =xSf-\F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G}}Lp~  
  { sEL0h4  
  return t1 / t2; |fgh ryI,  
} G2P:|R  
} ; TDy$Mv=y  
$}us+hGZ  
这个工作可以让宏来做: W!+=`[Ff  
w:R#F( 'B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {*  w _*  
template < typename T1, typename T2 > \ :wUi&xw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s<3M_mt  
以后可以直接用 <R%TCVwC@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) it-2]Nw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 z+zEH9.'  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) rA8{Q.L  
_U^G*EqL*  
BV}sN{  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ho^jmp  
?_T[]I'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @V^5_K  
class unary_op : public Rettype Gj[5e w?@  
  { @_ UI;*V  
    Left l; W"A3$/nq^  
public : w`dSc@ :  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K@:t6  
7m:TY>{  
template < typename T > i4M%{]G3Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =&DuQvN,  
      { |M18/{  
      return FuncType::execute(l(t)); p )WRsJ8  
    } Wo,93]  
:H:+XIgoR  
    template < typename T1, typename T2 > \+x#aN\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = U[$i"+  
      { `-?`H>+OG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [Ov/&jD"  
    } P=s3&NDD  
} ; ]x%sX|Rj  
lfr^NxOU  
DwWm(8&6;}  
同样还可以申明一个binary_op *V[I&dKq  
z>'vS+axV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =CjWPZShV  
class binary_op : public Rettype ~w.y9)",  
  { `v'yGsIV  
    Left l; lc]cs D  
Right r; @iBmOt>3  
public : g(G$*#}o8A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SN[ar&I  
P5GV9SA  
template < typename T > Rh)%;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RRl`;w?  
      { XQtV$Lw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6:?mz;oP  
    } Kb'4W-&u!  
+HgyM0LFg  
    template < typename T1, typename T2 > ^SM5oK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Eqx'j  
      { Mh{;1$j#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i 8%@4U/ J  
    } sI{?4k  
} ; :% +9y @%  
V=YDqof  
gN*b~&G  
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 w?Cho</Xu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V0%a/Hi v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b~<:k\EE  
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。 Mq#Hi9SKY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~~Rq$'q}  
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。。。 |Nadk(}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [ /<kPi  
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) <)Y jVGG  
下面是修改过的unary_op <Ynrw4[)t  
9Sl5jn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xmfZ5nVL  
class unary_op 0;]VTz?P  
  { ZoCk]hk  
Left l; +6^hp-G7  
  ,jl4W+s  
public : vN~joQ=d  
JgV4-B0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9hJ a K  
ZkNet>9  
template < typename T > =-qYp0sVP  
  struct result_1 $if(n||  
  { rX)_!mR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S,a:H*Hf  
} ; IOJLJ p  
=?N$0F!  
template < typename T1, typename T2 > 6}Rb-\N  
  struct result_2 h${=gSJc  
  { _SH~.Mt_!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ylgr]?Db*  
} ; j+>N&.zs  
.B'ws/%5\  
template < typename T1, typename T2 > HYZp= *eb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S>Gb Jt(]  
  { d@tNlFfS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q!I><u  
} j(M.7Z7^  
Bw9O)++  
template < typename T > 1)f <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >gl.ILo  
  { o>&-B.zq  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9! yDZ<s  
} /2Ok;!.  
k,ezB+  
} ; Qv)DSl  
+ +Eu.W;&#  
Ri*mu*r\}  
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 Owv}lJ  
好啦,现在才真正完美了。 WHu[A/##']  
现在在picker里面就可以这么添加了: JIf.d($ ~:  
8x8nQ *_  
template < typename Right > ll?Qg%V[t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \VypkbE+  
  { dqi31e{*2\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]?NiY:v  
} tg9{(_ t/W  
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。 Zq:c2/\c}  
Dv4 H^  
-a'D~EGB^  
Lzx/9PPYn  
N9u {)u  
十. bind 4E$d"D5]>p  
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。 t Q.%f:|  
先来分析一下一段例子 HHOqJb{8S  
AXv-%k};  
e488}h6#m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K 28s<i`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (-@I'CFd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =<AG}by![  
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。 j!@, r^(  
我们来写个简单的。 `H9 !Z$7G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OU*skc>  
对于函数对象类的版本: 0%yPuY>  
w BoP&l  
template < typename Func > Cn_r?1{W  
struct functor_trait M} +s_h9  
  { 2;w> w#}>  
typedef typename Func::result_type result_type; iT+t  
} ; AdzdYZiM_  
对于无参数函数的版本: s=Kz9WLy  
MVEh<_  
template < typename Ret > ^,J>=>,1\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 29&F_  
  { c2]h.G83  
typedef Ret result_type; S$a.8Xh  
} ; ET%F+  
对于单参数函数的版本: R''2o_F6  
iEbW[sX[ 4  
template < typename Ret, typename V1 > *9`k$'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G}aM~,v  
  { G\(*z4@Gz  
typedef Ret result_type; dki3(  
} ; V|<'o<h8  
对于双参数函数的版本: g``S SU  
c4bvJy8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7Oi<_b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t&IWKu#  
  { >;}(? +|f  
typedef Ret result_type; - <tTT  
} ; Vygh|UEo  
等等。。。  Gc;-zq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /sqfw,h@  
f*^bV_  
template < typename Func > SjcX|=S  
struct func_return Z}3;Ych  
  { wp@6RJ  
template < typename T > kc2 8Q2  
  struct result_1 jV<5GWq  
  {  }s8xr>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R?J8#JPXD  
} ; {@PZlQg  
Ij9=J1c4  
template < typename T1, typename T2 > v7D0E[)~  
  struct result_2 VS65SxHA  
  { BU|m{YZ$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v7@ *dg  
} ; ciW;sK8  
} ; <Rz[G+0S=  
\\Z?v,XsS  
V h5\'Sn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _Ecs{'k  
_6]tbni?v  
template < typename Func, typename aPicker > y4H/CH$%  
class binder_1 upq3)t_  
  { T`c:16I  
Func fn; 8 v da"  
aPicker pk; aLwEz}-   
public : EWWCh0 {  
JZqJ&   
template < typename T > eUD 5 V  
  struct result_1 m`4N1egCt  
  { q^L"@Q5;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o ,8;=f,7  
} ; BM87f:d  
Xod/GY G  
template < typename T1, typename T2 > Q{ { =  
  struct result_2 A^4#6],%v  
  { n+ s=u$%qn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f^Q)lIv  
} ; Q{~;4+ZD  
!VHw*fL|r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~b[5}_L=>  
hl8oE5MU  
template < typename T > xzf/W+.>.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Io('kCOR;  
  { /8/N  
  return fn(pk(t)); ]Bz.6OR  
} Z/OERO   
template < typename T1, typename T2 > @2+'s;mUV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,X\qlT5C  
  { T|5uywA|  
  return fn(pk(t1, t2)); >Hd!o"I  
} |"}rC >+  
} ; qGzF@p(p8  
]oKHS$W9  
%htwq]rZd  
一目了然不是么? /K<>OyR?  
最后实现bind iS`ok  
6s$h _$[X  
Q@C  y\l  
template < typename Func, typename aPicker > ! z5Ozm+}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) - R`nitf  
  { Y{8}z ZD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $$'[ %  
} FyV $`c$  
iq5-eJmq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W Qe Q`pM  
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。 ~le:4qaX  
880T'5}S :  
十一. phoenix %~N| RSec  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \M*c3\&~,e  
x(:alG%#  
for_each(v.begin(), v.end(), Kw`}hSE>o  
( ~Vc`AcWP  
do_ Z_Y gV:jc  
[ _ujhD  
  cout << _1 <<   " , " (,RL\1zJ  
] MO|8A18B  
.while_( -- _1), )ZfbM|  
cout << var( " \n " ) 161IWos  
)  |  
); Q%0 N\  
M[0NB2`Wp  
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: 9 ]|C$;kw@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y!~ }7=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (^~~&/U_U$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5$*=;ls>J  
~vMJ?P@  
zSBR_N51  
template < typename Cond, typename Actor > F2Mxcs* M  
class do_while H)X&5E  
  {  y`pgJO  
Cond cd; {7EpljH@  
Actor act; w%%*3[--X  
public : J #;|P-pt  
template < typename T > Ag;Ybk[  
  struct result_1 Hr*xAx  
  { 2xv[cpVi  
  typedef int result_type; Q|7m9~  
} ; )p{,5"0u  
p }3$7CR/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R^yh,  
ZU l-&P_X  
template < typename T > ye4GHAm,p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [u^~ND'  
  { c + aTO"  
  do N <M6~  
    {  bDq<]h_7  
  act(t); xr31< 4B  
  } WFvVu3  
  while (cd(t)); ".kH5(:  
  return   0 ; </2Cn@  
} <}}u'5;^?x  
} ; *d-JAE  
C-^8;xd  
z7&m,:M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =RHIB1  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l(8@?t^;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #d$lN}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。 {gB9EGY  
下面就是产生这个functor的类: K#R|GEwr  
I.U=%{.  
NH+N+4dEO  
template < typename Actor > Mwa Rwk;  
class do_while_actor JHJ]BMm  
  { 3.h0  
Actor act; m~gcc  
public : X#ud_+6x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B_"PFWwg  
|J~A )Bw?  
template < typename Cond > +)_#j/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jPs{Mr<  
} ; lr)9U 7  
cvjZ$Fcc%(  
.qCI!%fg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8`Tj*7Y=  
最后,是那个do_ ksyQ_4^SO  
pV$A?b"?*  
<'~6L#>,<  
class do_while_invoker "7w=LhzV[$  
  { 'T]Ok\  
public : %<MI]D  
template < typename Actor > HE+D]7^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PVrNS7 Rk/  
  { q,=YKw)*  
  return do_while_actor < Actor > (act); /mK]O7O7  
} & z5:v-G?  
} do_; dA0o{[o=  
fjm 3X$tR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y0ACJ?|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SOluTFxUw  
最后来说说怎么处理break和continue ,E2c9V'  
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。 so A] f  
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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