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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V_x8 Q+~?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q6]T;)U&  
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, 6E)emFkQ  
M:5K4$>Kx  
nT:F{2 M;  
D\4pLm"!v  
  class filler hFQ*50n}  
  { I(5sKU3<  
public : oAxRI+&|.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (zmL MG(R  
} ; +~7x+6E  
(i1q".  
u6t%*''  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: S^q%+Z  
Y 9SaYSX  
K_Q-9j  
-U BH,U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %7S{g  
0^25uAD=  
HOr.(gL!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '}N4SrU$  
4}r.g0L  
h`@z61UI  
e#<A\?  
二. 战前分析 8=-/0y9,  
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。 )F\^-laMuK  
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 ;uhpo  
3P|z`}Ka  
+v)+ k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e` eh;@9p  
  /* --------------------------------------------- */ <*@!>6mS  
vector < int *> vp( 10 ); K&{ruHoKB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T!2gOe  
/* --------------------------------------------- */ wlEmy.)H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r]B`\XWz  
/* --------------------------------------------- */ 6 9s%   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *?x[pqGq  
  /* --------------------------------------------- */ Ru~;awV?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G2s2i2& 6E  
/* --------------------------------------------- */ l,k.Jo5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !E~czC\p6  
7.nNz&UG]5  
5`FPv4   
5,#aN}v#?  
看了之后,我们可以思考一些问题: APv& ^\oUH  
1._1, _2是什么? ``,q[|  
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。 IWT -)+  
2._1 = 1是在做什么?  q!as~{!  
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。 M6lNdK  
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。 swfjKBfw+g  
Kwo0%2Onkd  
av>Ff6w)Y  
三. 动工 >l=;6QL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KSR'X0'  
%g7B*AX]  
IQyw>_~]  
s(r1q$5  
template < typename T > ] ?k\ qS  
class assignment t&MLgu  
  { 4<S=KFT_  
T value; M!O &\2Q  
public : PcEE@W9  
assignment( const T & v) : value(v) {} yhxZ^ (I  
template < typename T2 > 5iZ;7 ?(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wF)g@cw  
} ; [g@ .dr3t  
qFwAzW;"  
v4W<_ 7L_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <]u]rZc$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i,mo0CSa  
#F:\_!2c  
xX\A& 9m  
r~;TId} #  
  class holder ngl8) B  
  { F>"B7:P1:Q  
public : V ee;&  
template < typename T > AxiCpAS;J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const AfJ.SNE  
  { ZWy,NN1  
  return assignment < T > (t); Rqun}v}  
} xj. )iegQ  
} ; T#=&oy7  
86ml.VOR  
(lLCAmK 5?  
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: `E5vO1Pl  
4 moVS1  
  static holder _1; 1fcyGZq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j?s+#t  
DTM xfQdk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ZG 3{>  
而不用手动写一个函数对象。 cB2jf</  
Y[`%j\=  
'DCB 7T8  
xXNL UP  
四. 问题分析 1" #W1im  
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。 Q=.j>aM+_  
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。 _|KeB(W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  *egAx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -% g{{'9B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Iw;J7[hJ&$  
mx")cGGQ  
五. 问题1:一致性 QTuj v<|  
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?| H_+!.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w\Bx=a>vc  
#wL8=QTcNC  
struct holder l@nG?l #  
  { Zmr*$,v<y  
  // 2a[_^v $v  
  template < typename T > rw]*Nxgr  
T &   operator ()( const T & r) const  o0Pc^  
  { ]2'{W]m  
  return (T & )r; J3#  
} 2=ZZR8v  
} ; 09C[B+>h  
zM mV Yx  
这样的话assignment也必须相应改动: yct^AN|%  
!mtX*;b(e  
template < typename Left, typename Right > R'{BkC}.  
class assignment X4}Lg2ts  
  { c=A)_ZFg  
Left l; /?Fa<{  
Right r; 7SpF&  
public : < &~KYu\r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kqie|_y  
template < typename T2 > YQk<1./}I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cWG?`6xU&  
} ; Ib665H7w  
v3{[rK}  
同时,holder的operator=也需要改动: {=GWQn6cc  
^6[o$eY3  
template < typename T > 60u}iiC@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @(_M\>!%M  
  { `&-)(#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yxU??#v|g  
} ".R5K ?  
(e$/@3*  
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。 MGzuQrl{H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MVpk/S%W  
Z>#MTxU(  
return l(rhs) = r; R^=)Ucj  
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。 |:?JSi0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8+7=yN(  
 EL[N%M3  
template < typename Tp > rZBOWT  
class constant_t !z.C}n5F  
  { j 4B|ktf  
  const Tp t; mVBF2F<4  
public : 4&c7^ 4w~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8v)PDO~D}A  
template < typename T > K(M@#t1_&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 68^5X"OGF  
  { LFx*_3a  
  return t; dU~DlaEy(  
} `Oc`I9  
} ; jJmg9&^R  
;i2N`t2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !y>MchNv  
下面就可以修改holder的operator=了 |# zznT"  
m j{ /'  
template < typename T > cO#e AQf7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @YEdN}es  
  { vh~:{akR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H...!c1M@  
} $^2 j#]uX  
:X`Bc"  
同时也要修改assignment的operator() +P~E54  
[akyCb  
template < typename T2 > YJO,"7+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a?IL6$z  
现在代码看起来就很一致了。 (/c&#W  
"KY9MBzPD  
六. 问题2:链式操作 .kT5 4U;{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6c3+q+#J2  
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。 7]q$ sQ  
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。 wNuS'P_(:T  
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。 ql%>)k /x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T#1>pED  
VK+#!!Ha  
template < typename T > P^%.7C  
struct result_1 S-8O9  
  { ")U`Wgx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^ ,Bxq^'D  
} ; LDL#*g  
%^=fjJGV{~  
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: vXnTPjbE  
^Slwg|t*~P  
template < typename T > JF>mybB  
struct   ref :8;8-c  
  { /Xi:k  
typedef T & reference; H ~c+L'=  
} ; FU0&EO  
template < typename T > DTdL|x.{  
struct   ref < T &> Aa&3x~3+  
  { c@{,&,vsj  
typedef T & reference; %ma1LN[  
} ; #Dx$KPD  
#jV6w=I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Rww"Z=F  
SZ-%0z  
template < typename T > $Q|66/S^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0Bn$C, -  
  { Dj>.)n  
  return l(t) = r(t); p/WEQ2   
} kX {c+qHM  
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。 il-v>GJU7{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aO'$}rDf$  
7,|-%!p[  
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 yPm)r2Ck  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cGC&O%`i,\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &%J{C3Q9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `c{i +  
最后的布局是: Ssaf RK$  
                Add XaD}J:Xq  
              /   \ [HIg\N$I8C  
            Divide   5 G <m{o  
            /   \ ~@R=]l"  
          _1     3 x&)P)H0vn  
似乎一切都解决了?不。 GVY_u@6   
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。 eUqsvF}l!  
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。 =bf-+gZD  
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: g9I2SdaJ  
fCZbIt)Eh  
template < typename Right > ~z>2`^Z"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R^dAwt`.D  
Right & rt) const [ OMcSd|nf  
  { ;wDcYs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wuye:b!  
} IcPIOCmOc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :!3CoC.X|c  
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。 ngEjbCV+  
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。 yBauK-7*c  
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。 j4H,*fc  
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。 VILzx+v M  
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? l $d4g?Z  
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: sxnj`z  
`6 lc]r  
template < class Action > _l}&|:  
class picker : public Action 2}I1z_dq~  
  { h{J2CWJ  
public : $+S'Boo   
picker( const Action & act) : Action(act) {} Aq QArSu,  
  // all the operator overloaded 3boINmX  
} ; J h M.P9  
0l^-[jK)  
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。 WK /Byd.Z  
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: $0D]d.w=  
e}kEh+4  
template < typename Right > ph%/;?wY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `EBo(^n}O  
  { h&[]B*BLr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z930Wi{@  
} 7DKbuUK  
!4]w b!F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #s)6u?N  
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。 )@\= pE.H  
k1_f7_m  
template < typename T >   struct picker_maker z[}[:H8  
  { 1nX/5z_U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [[Qu|?KEa  
} ; <8+.v6DCd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k[gO>UGB;  
  { dilRL,  
typedef picker < T > result; oh:g  
} ; "S_t%m&R  
AnP7KSN[\  
下面总的结构就有了: e%U0^! 8  
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。 #fRhG^QKp  
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。 sD_Z`1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &^{HD }/{b  
至此链式操作完美实现。 y5RcJM  
TmoODG>@  
(@p E  
七. 问题3 ow>^(>^~  
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。 iLws;3UX;x  
SZzS$6 t  
template < typename T1, typename T2 > 5nkx8JJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OgY4J|<  
  { _ohZTT%l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YRfs8I^rg  
} (es+VI2!&C  
R/Mwq#xUb  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: S>/p6}3]  
7*r Q6rAP  
template < typename T1, typename T2 > Nh^T,nv*l  
struct result_2 \|F4@  
  { q?nXhUD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SsIy;l  
} ; +\fr3@Yc  
>8"oO[U5>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xdd7OSc0{  
这个差事就留给了holder自己。 V}. uF,>V  
    X};m\Bz  
w4Qqo(  
template < int Order > h3Nwxj~E  
class holder; J}c57$Z  
template <> [ >O4hifq  
class holder < 1 > A[ 9 @:z  
  { *p`0dvXG2  
public : `MA ee8u'  
template < typename T > x%pC.0%  
  struct result_1 # =V%S 2~  
  { 1P. W 34  
  typedef T & result; [^EU'lewnW  
} ; m2E$[g  
template < typename T1, typename T2 > \V  /s  
  struct result_2 &tB|l_p_-p  
  { b'Pq [ )  
  typedef T1 & result; rbiNp6AdL  
} ; ;2Db/"`t  
template < typename T > 7!+kyA\}r^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +0rMv  
  { +c.A|!-  
  return (T & )r; >J_{mU  
} 3 $ cDC8  
template < typename T1, typename T2 > #4%4iR5%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M lgE-Lm  
  { jb~a z  
  return (T1 & )r1; WMnR+?q  
} Fh9%5-t:J  
} ; A%> Ir`I  
?v-IN  
template <> }YW0?-G.$  
class holder < 2 > E1IRb':  
  { z~Ph=1O>p  
public : D M(WYL{  
template < typename T > @[u!  
  struct result_1 no- Lx-x  
  { YLmzMD>  
  typedef T & result; 9r-]@6;  
} ; s `HSTq2  
template < typename T1, typename T2 > -CfGWO#Gbx  
  struct result_2 F@Y)yi?z  
  { sfNXIEr^  
  typedef T2 & result; !`q*{Ojx  
} ; DE|r~TQ  
template < typename T > ;F9<Yv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &f'\9lO  
  { Ug_5INK  
  return (T & )r; #c@Dn.W  
} ;v'7l>w3\w  
template < typename T1, typename T2 > $gT+Ue|7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0-pLCf  
  { N]R<EBq  
  return (T2 & )r2; <9 lZ%j;  
} })!d4EcZf  
} ; 9 P_`IsVK  
x7K   
C=(-oI 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> >。 JIvVbI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :'?%%P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hm3,?FMbq  
?(Q" y\  
return l(i, j) = r(i, j); =MDir$1Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9)0AwLlv  
A!Zjcp|  
  return ( int & )i; ATCFdtNc  
  return ( int & )j; 1MHP#X;|  
最后执行i = j; x3=W{Fv@4  
可见,参数被正确的选择了。 F +PIZ%  
#P*%FgROl  
o6sL~ *hQ  
E*ybf'  
(-*NRY3*  
八. 中期总结 ~ ui/Qf2|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 9 tkj:8_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u8qL?Aj^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4O_z|K_k|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T:o!H Xdj^  
txQyHQ)@  
w{k8Y?  
'c5#M,G~  
+Q_(wR"FS  
QEL^0c8~  
九. 简化 Ol H{!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 },'hhj]O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2A|^6#XN'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j b1OcI%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %y.9S=,v,  
  +-*/&|^等 ^;+lsEW  
2. 返回引用。 1)(p=<$  
  =,各种复合赋值等 f gI.q  
3. 返回固定类型。 u{0+w\xH\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fl _k5Q'&p  
4. 原样返回。 o^dt# &  
  operator, b9ysxuUdS  
5. 返回解引用的类型。 6-va;G9Fc  
  operator*(单目) nR4L4tdS  
6. 返回地址。 k| 0Fa}Z[  
  operator&(单目) x n)FE4  
7. 下表访问返回类型。 '7o'u]  
  operator[] FQNhn+A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W=M&U  
  operator<<和operator>> Gir_.yc/  
YS=|y}Q|7d  
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。 ^ L'8:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2!>phE  
piJ/e  
template < typename Left > udtsq"U_%  
struct value_return &RRggPx"k  
  { N%;Q[*d@/  
template < typename T > :Q2\3  
  struct result_1 AbUU#C7  
  { EA7]o.Nm*{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ju0]~,  
} ; $>v^%E;Y4  
A}C&WT~  
template < typename T1, typename T2 > =bs4*[zq  
  struct result_2 hor ok:{  
  { Y?%MPaN:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2#_9x7g+  
} ; OdgfvHDgW  
} ; S;NChu?8  
R4!qm0Cd  
a1ZGMQq!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %8`zaa  
~c ;7me.  
下面我们来剥离functor中的operator() 9;dP7o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q9pBS1Ej  
FePJ8  
return l(t) op r(t) qA9*t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z%ljEI"<C  
return op l(t) tnqW!F~  
return op l(t1, t2) g-mK(kY4p  
return l(t) op R8EDJ2u#  
return l(t1, t2) op l1jS2O(  
return l(t)[r(t)] ':[+UUC@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BdUhFN*  
b9EJLD  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0'^? m$  
单目: return f(l(t), r(t)); ]gTa TY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0VoC|,$U  
双目: return f(l(t)); x0.&fCh%  
return f(l(t1, t2)); [lS'GszA  
下面就是f的实现,以operator/为例 <WaiJy?  
DetBZ.  
struct meta_divide i/O!bq[o  
  { dp)lHBV  
template < typename T1, typename T2 > ZeWHSU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3I:DL#f  
  { Q C~~  
  return t1 / t2; GD[~4G  
} =6  
} ; .%->   
qFUpvTe  
这个工作可以让宏来做: 54uTu2  
=AgY8cF!sl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nkJ*$cT1o  
template < typename T1, typename T2 > \ !}1n?~]`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z@~1e]%  
以后可以直接用 k% In   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y H+CyL\  
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 H:[z#f|t  
(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。。。) apY m,_  
y9s5{\H  
zztW7MG2lQ  
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 !+>yCy$~_  
 }O1F.5I1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +bRL.xY  
class unary_op : public Rettype Fof_xv9  
  { ni%^w(J3Q  
    Left l; 6_XX[.%  
public : ,{oP`4\Lm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Do_L  
r<|\4zIo/  
template < typename T > 8L=QfKr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U_VD* F4Bv  
      { ' > \*  
      return FuncType::execute(l(t)); DJn>. Gd  
    } zG @!(  
aD&10b9`  
    template < typename T1, typename T2 > YF:NRY[i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $%t{O[ (  
      { Sl$dXB@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p19Zxh  
    } +=}% 7o  
} ; U{O\  
L7jz^g^  
S [u <vHy  
同样还可以申明一个binary_op hD$U8~zK  
vuAAaKz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C*gSx3OG  
class binary_op : public Rettype 7 1)#'ey  
  { g{D&|qWj  
    Left l; V)a6H^l  
Right r; /kJ*WA?J  
public : ?%LD1 <ya  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T@RzY2tz  
F)%; gzs  
template < typename T > rmhCuY?f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }6S4yepl  
      { jkdNisq37  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kfVG@o?o  
    } vEgJmHv;  
wR4P0 [  
    template < typename T1, typename T2 > .xk<7^ZD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &U,f~KJ  
      { 9iOlR=-*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wG|3 iFK  
    } z44uhRh  
} ; F9c2JBOM  
 JA)gM  
KYl^{F  
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 -s)2b ;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -w2g a1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SP*5 W)6  
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。 Lhc@*_2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {&;b0'!Tf  
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。。。 q#778  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b:3hKW  
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) 7]^ }  
下面是修改过的unary_op 5\'%zZ,l  
njX:[_&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z84W{! P  
class unary_op ps [6)d)o  
  { PRLV1o1#  
Left l; ,mX|TI<*  
  %1<p1u'r?#  
public : b{ozt\:M  
Ly<;x^D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '|/_='  
:aqh8b v  
template < typename T > Gzfb|9 ,q  
  struct result_1 NY;UI (<]  
  { 2at?9{b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b mm@oi  
} ; ^VIUXa  
LWL>hd  
template < typename T1, typename T2 > &Kv evPF  
  struct result_2 6C0_. =7#  
  { A{J1 n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h.9Lh ;j  
} ; 48ma&f;  
<D dHP  
template < typename T1, typename T2 > PJYA5"}W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g Oj5c  
  { .fsk DW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }>w  
} 3.0c/v5Go  
*D{/p/|[  
template < typename T > N.G*ii\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^0|NmMJ]  
  { uBTT {GGQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); -n *>zGc  
} 9sCk\`n  
@Y<tH,*  
} ; oyt//SE  
yUW&Wgc=:  
I PVzV\o  
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 ,/:a77  
好啦,现在才真正完美了。 |{PJT#W%  
现在在picker里面就可以这么添加了: NN 6KLbC(  
0#[f2X62B  
template < typename Right > qZJ*J+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l>UUaf|O  
  { Jo3(bl %u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >NRz*h#  
} gc@#O#K~h^  
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。 , imvA5  
:dguQ|e  
ij(4)=  
}#G"!/ZA0:  
nbASpa(  
十. bind kLVn(dC "  
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。 K`,d$  
先来分析一下一段例子 0 BCGJFZ{  
7+a%ehwU  
" q^#39i?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n<:d%&^n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N4H+_g|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qX+gG",8  
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。 R==cz^#  
我们来写个简单的。 vzcBo%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V< vPFxC  
对于函数对象类的版本: ,![Du::1  
V`\f+Uu  
template < typename Func > o? i.v0@!K  
struct functor_trait G|-\T(&J  
  { H_?B{We  
typedef typename Func::result_type result_type; vV.~76AD5  
} ; #<wpSs  
对于无参数函数的版本: 'xbERu(Y  
A!{.|x[S44  
template < typename Ret > >HPvgR/#BY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WY"Y)S  
  { >&;>PZBPCO  
typedef Ret result_type; n#>.\F  
} ; ;T.s!B$Uu  
对于单参数函数的版本: I/HV;g:#  
2 {e dW+  
template < typename Ret, typename V1 > 6~ 7 ; o_>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nuSN)}b<Q  
  { JOrELrMx  
typedef Ret result_type; ,g/ _eROJ  
} ; +YkW[a\4  
对于双参数函数的版本: G#e9$!  
fey*la Xq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [0u.}c;(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x}?DkFuxb  
  { Fm<jg}>MAd  
typedef Ret result_type; +Y>"/i. N  
} ; X,TTM,1w  
等等。。。 !%c{+]g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [ WV@w  
Z5G]p4  
template < typename Func > c62dorDqy  
struct func_return v2hZq-q  
  { qoC]#M$oo#  
template < typename T > I@0z/4H``  
  struct result_1 C4QeDvpI  
  { d,c8Hs8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5Vp;dc  
} ; `$s)X$W?  
 0xJ7M.  
template < typename T1, typename T2 > b?_e+:\UV  
  struct result_2 gi6g"~%@q1  
  { D \N \BD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .sM<6;  
} ; XE_ir Et  
} ; n*4lz^LR  
;LCTCt`  
q7X}MAW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z]kwRWe`j  
OT%0{2c"]  
template < typename Func, typename aPicker > iI5+P`sE&J  
class binder_1 *~ p (GC  
  { +R-h ,$\=7  
Func fn; ?4XnEDA m  
aPicker pk; HTmI1  
public : L7'%;?Z  
M!1U@6n!=)  
template < typename T > _7U]&Nh99  
  struct result_1 w|IjQ1{  
  { U@G"`RYl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1y J5l,q  
} ; [J^  
U-i.(UyZ  
template < typename T1, typename T2 > 9Ycn0  
  struct result_2 :0$a.8Y\++  
  { ,`k _|//}=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :.k ZR;  
} ; {~SaRB2<'  
rQ/ ,XH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k1)%.pt%  
E@-ta):  
template < typename T > 'OwyyPBF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a5@z:i  
  { !Uh2}ic  
  return fn(pk(t)); "13 "`!m  
} xl(@C*.sC1  
template < typename T1, typename T2 > `lO(s%HC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :_ROJ  
  { Z\~G U*Y.e  
  return fn(pk(t1, t2)); fH\X  
} t 42ub  
} ; Z&Y=`GOI  
<[Q3rJ  
Kv37s0|g  
一目了然不是么? Yw'NX5#)g  
最后实现bind qH> `}/,P  
'OkGReKt  
LJFG0 W  
template < typename Func, typename aPicker > k|vI<:'p,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iCj2"T4TN  
  { )?=YT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4jNG^@O  
} [kV;[c}  
0* ;O?T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~1 ~Xfo>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 yF13Of^l./  
 Es5f*P0  
十一. phoenix |TsE-t*E}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b|xpNd-  
:~F:/5  
for_each(v.begin(), v.end(), ^/U27B  
( @{hd{>K*  
do_ o:S0*  
[ yWDTjY/  
  cout << _1 <<   " , " vI1i, x#i  
] %FZ2xyI.  
.while_( -- _1), ^qGb%! l  
cout << var( " \n " ) Cx<0 H  
) oF]cTAqhC.  
); =(v^5  
6%,C_7j  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [XVEBA4GI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor VU`OO$,W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z@a9mFI?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h4|i%,f  
({r*=wAP  
1MlUG5  
template < typename Cond, typename Actor > {\H/y c|@  
class do_while +mj*o(  
  { kOO Gw:/  
Cond cd; }jH7iyjD  
Actor act; >F1kR\!  
public : 5r~# 0Zf*  
template < typename T > S$)*&46g  
  struct result_1 2H71~~ c  
  { Y3.$G1{#0w  
  typedef int result_type; PZxAH9 S?  
} ; W1fW}0   
\B F*m"lz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o#) {1<0vg  
&Z(K6U#.  
template < typename T > =4V&*go*\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =_$Qtq+h  
  { ,.eWQK~  
  do v+p {|X-  
    { Lbe\@S   
  act(t); C~fjWz' V  
  } valtev0<  
  while (cd(t)); sn7AR88M;  
  return   0 ; )u))n#P  
} SJD@&m%?[  
} ; >U F  
!.2<| 24  
R1Sy9x .  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l/;X?g5+  
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。 *8~86u GU  
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。 ;&H4u)  
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。 :#dE:L;T  
下面就是产生这个functor的类: NM ]bgpP  
6'\6OsH  
OL4z%mDZi  
template < typename Actor > *s@Qtgu  
class do_while_actor rG,5[/l  
  { Gt9&)/#  
Actor act; \fr-<5w79  
public : *~w[eH!!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .<kqJ|SVi  
ge]STSM0n7  
template < typename Cond > nUkaz*4qU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^vG8#A}]  
} ; VfT*7_  
^CwR!I.D}4  
M Zmb`%BZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oK 6(HF'&  
最后,是那个do_  }fp-5  
s-dLZ.9F  
yf&7P;A  
class do_while_invoker R8.CC1Ix  
  { 0uBl>A7qhn  
public : {Zp\^/  
template < typename Actor > A*W) bZs.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m3o,@=b  
  { uZ;D!2Q a  
  return do_while_actor < Actor > (act); DBLO|&2!z[  
} ;5@  t[r  
} do_; eb*#'\~'  
]9\!;Bz^J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0OGCilOb*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8Jz:^k:  
最后来说说怎么处理break和continue 9cJH"  
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。 mFHH515  
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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