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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K8R}2K-Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rD?G7l<~>_  
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, f)b+>!  
eF06B'uL  
p_g#iH!*  
5j{jbo =!  
  class filler oZ!1^o3V  
  { WxrG o o^  
public : d$?sS9"8(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5L!cS+QNU  
} ; !,0%ZG}]7  
K8?]&.!  
"gQ-{ W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :p|wo"=@Ge  
c(j|xQ\pE  
[J-uvxD  
YR? ujN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >%?kp[  
qrw"z iW  
!Y95e'f.x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v"I#.{LiH=  
x&4gy%b  
xaw)iC[gI{  
U%?  
二. 战前分析 dJ|/.J$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。 zcrM3`Zh  
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 Jjr&+Q^3Tu  
WW&ag r  
v&]k8Hc-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oWP3Y.  
  /* --------------------------------------------- */ t)__J\xF  
vector < int *> vp( 10 ); \kS:u}Ip!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +~{Honj[  
/* --------------------------------------------- */ [(kC/W)!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E8LZ% N#  
/* --------------------------------------------- */ t"Tv(W?_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B_3:.1>"BM  
  /* --------------------------------------------- */ lB< kf1[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O+w82!<:  
/* --------------------------------------------- */ Q8GI;`Rb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 62D UF  
->S# `"@$  
~^<1k-  
Y A:!ULzR*  
看了之后,我们可以思考一些问题: vP. ^j7wB  
1._1, _2是什么? 6Qw5_V^0o  
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。  {Yc#XP  
2._1 = 1是在做什么? WV?3DzeR  
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。 ygo4.  
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。 /y-eVu6  
;%`oS.69  
]Dd}^khv  
三. 动工 $s S;#r0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !V~,aoKTj  
69iY)Ob/  
( C~ u.  
?qJt4Om  
template < typename T > 7]F@ g}8  
class assignment ~zO>Q4-k  
  { Ej#pM.  
T value; HOSt0IHzty  
public : ]*v [6 +  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4m"6$  
template < typename T2 > 1@<PcQBp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;_iDiLC;  
} ; I ]HP  
HE{JiAf  
EN-;@P9;C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4T??8J-J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U.A:'9K,  
u.rFZu?E\  
ANuO(^  
_)XZ;Q  
  class holder wi-F@})f#  
  { 7wz9x8\t  
public : svRYdInBNu  
template < typename T > >)*0lfxTZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  \<u  
  { T?k!%5,Kj  
  return assignment < T > (t); `_+%  
} ^|UD&6 dx  
} ; 8s9ZY4_  
9$s~ `z)  
h1Nd1h@-   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ZbfpMZ g  
7fXta|eP0  
  static holder _1; vX}#wDNP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Id^)WEK4  
r?2J   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HAmAmEc,  
而不用手动写一个函数对象。 t_kRYdW9  
BF/l#)$yK  
i)q8p  
{NUI8AL46A  
四. 问题分析 ~s2la~gu  
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。 h|%a}])G)  
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。 U(:Di]>{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @iBaJ"*,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jK\AVjn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #pnB+h&tE  
S+bpWA  
五. 问题1:一致性 61Wh %8-  
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?| "0aJE1) p:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ']U<R=5T$  
*h M5pw  
struct holder Eg(.L,dj  
  { M \UB r4  
  // 2= zw !  
  template < typename T > I9L7,~s  
T &   operator ()( const T & r) const Xbu P_U'  
  { gMsB1|  
  return (T & )r; oVQbc \P3  
} .`jYrW-k  
} ; ]cM,m2^2  
'fPDODE  
这样的话assignment也必须相应改动: "t%Jj89a\  
]Jo}F@\g  
template < typename Left, typename Right > (bAw>  
class assignment K(#O@Wmjq  
  { @?*; -]#)  
Left l; \)i,`bz  
Right r; 3z% W5[E)  
public : >%LY0(hY3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (_=R<:  
template < typename T2 > 5c$\DZ(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6&o?#l;|  
} ; -z">ov-)  
Id=V\'$o  
同时,holder的operator=也需要改动: :,V&P_  
|t~*!0>3  
template < typename T > 40G'3HOp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .Nk5W%7]=  
  { 3)y=}jw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); XTRF IY  
} Ax*xa6_2  
JCci*F#r  
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。 ]f>0P3O5&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J,J6bfR/  
Q CO,f  
return l(rhs) = r; Q/0oe())  
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。 C;~LY&=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [I}z\3Z %  
e,MgR\F}  
template < typename Tp > kH`?^ ^_yJ  
class constant_t /=g/{&3[a>  
  { 3H|drj:KV  
  const Tp t; 7CH.BY  
public : @`ii3&W4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ns]$+|  
template < typename T > jVh:Bw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N`~f77G  
  { F"1tPWn  
  return t; x_CY`Y  
} nu Vux5:  
} ; 8Ltl32JSB[  
=~5N/!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;y-:)7J  
下面就可以修改holder的operator=了 eL.WP`Lz  
P-<1vfThH  
template < typename T > J *38GX+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7!wc'~;  
  {  3Yo)K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }=Xlac_U  
} 97~>gFU77#  
>TiE Y MW  
同时也要修改assignment的operator() sWB@'P:x  
ZH*h1?\X  
template < typename T2 > 9hssI ZO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RR's W@  
现在代码看起来就很一致了。 [4aw*M1z}.  
G"tlJ7$myQ  
六. 问题2:链式操作 6nR EuT'k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HA7%8R*.2i  
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。 \w"~DuA  
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。 Ke=+D'=  
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。 }"SqB{5e(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c{ +bY .J  
GgnR*DVP$  
template < typename T > y?P`vHf  
struct result_1 !|j|rYi-  
  { 74N3wi5B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {jH'W)nR  
} ; y/kB`Z(Yj  
dsj}GgG?Z  
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: =FI[/"476  
k{=dV  
template < typename T > }}ic{931  
struct   ref bo(w$& VW  
  { # 5U1F[  
typedef T & reference; m(d|TwG{  
} ; sHMO9{[7H  
template < typename T > O|)b$H_  
struct   ref < T &> %4Qs|CM)m  
  { ,hT.Ok={36  
typedef T & reference; RjTGm=1w  
} ; 9thG4T8  
Dte5g),R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |$e'y x6j  
&6 <a<S  
template < typename T > >T c\~l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `'sD(e  
  { __FEdO  
  return l(t) = r(t); Wz"H.hf  
} x#N_h0[i  
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。 mo] l_'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z<^!N)  
ZTz07Jt  
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 QIlZZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5E"^>z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DcdEt=\)h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j7Ts&;`[*  
最后的布局是: t89Tt@cf  
                Add ' |B3@9<  
              /   \ ed}#S~4q  
            Divide   5 VN`fZ5*d~  
            /   \ pr7lm5  
          _1     3 n*A1x8tn  
似乎一切都解决了?不。 O !{YwE8x9  
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。 7`&ISRU4  
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。 |*UB/8C^/!  
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: qy)~OBY  
d[J_iD{ &  
template < typename Right > QDV+(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  fFqYRK  
Right & rt) const DyiJ4m}kh  
  { L YF|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &JqaIJh   
} 1O NkmVtL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1^X)vck  
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。 M3O !jN~  
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。 F]?] |nZZ  
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。 \|HNFxT`  
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。 <?5|(Q"@:  
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? =3w;<1 ?'  
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: 7#%Pry  
#0[^jJ3J  
template < class Action > ?SElJ? Z  
class picker : public Action 3u$1W@T(  
  { ?X6}+  
public : )3:0TFS}}k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =!^ gQ0~4  
  // all the operator overloaded bNVeL$'  
} ; U].]K   
v#/Gxk9eX  
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。 z_fjmqa?  
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: {#k[-\|;  
~~h#2SX  
template < typename Right > II}M|qHaK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -R:_o1"  
  { ?V^7`3F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3yKmuu!  
} ucx02^uA  
E6-*2U)k+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yW= +6@A4  
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。 9DNp  
ebQgk Y=  
template < typename T >   struct picker_maker X$ ZVY2  
  { V&s|IoTR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?e<2'\5v  
} ; h7UNmwj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6~x'~T  
  { g gx_h  
typedef picker < T > result; kY~4AH  
} ; *b. >  
QE\ [ EI2  
下面总的结构就有了: gYc]z5`  
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。 |2u=3#Jp  
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。 njaMI8|Pa  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o6k#neB>=.  
至此链式操作完美实现。 c Rq2 re  
_y^r==  
vyIH<@@p7  
七. 问题3 -$Hu $Y}>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 wwB3m&  
=Nxkr0])!  
template < typename T1, typename T2 > 5FoZ$I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z,.Hz\y1D  
  { LZRg%3.E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c0gVW~I1  
} 0 Uropam  
V}#X'~Ob  
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: P9 <U+\z  
LKu\Mh|  
template < typename T1, typename T2 > T$xB H  
struct result_2 h^yqrDyJ  
  { <h7cQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6:7[>|okQ  
} ; _5jT}I<k  
8Y?M:^f~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? MY^{[ #Q  
这个差事就留给了holder自己。 }'$PYAf6  
     <OMwi9  
[>O!~  
template < int Order > ^a4z*#IOr  
class holder; Rm} ym9  
template <> "?I#!t%'  
class holder < 1 > ~|V^IJZ22  
  { -Uwxmy+  
public : 4+RR`I8$Ge  
template < typename T > i+*!" /De  
  struct result_1 1UP=(8j/  
  { |1U_5w  
  typedef T & result; 7>JTQ CJ  
} ; J7`mEL>?  
template < typename T1, typename T2 > =*2,^j  
  struct result_2 i})s4%a  
  { g'(bk@<BP  
  typedef T1 & result; fjh|V9H  
} ; cMw<3u\  
template < typename T > uzy5rA==  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1qRquY  
  { *NmY]  
  return (T & )r; `\kihNkJn3  
} y6XOq>  
template < typename T1, typename T2 > ~]?:v,UIm(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qO#3{kW  
  { \Z[1m[{  
  return (T1 & )r1; _%w680b'  
} /Z:j:l  
} ; x'GB#svi  
v@ _1V  
template <> Bm$|XS3cD  
class holder < 2 > .H" ?& Mf  
  { hsC T:1i  
public : T ozx0??)  
template < typename T > //R"ZE@d\  
  struct result_1 Y{YbKKM  
  { )PX VR T  
  typedef T & result; (8d uV  
} ; \T7Mt|f:5  
template < typename T1, typename T2 > 6_CP?X+T  
  struct result_2 ?Nos;_/  
  { 5'AP:3Gf"  
  typedef T2 & result; oz) [ -  
} ; cS ~OxAS  
template < typename T > Q Be6\oq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '!HTE` Aj  
  { |cvU2JI@  
  return (T & )r; |5&+VI  
} n(: <pz  
template < typename T1, typename T2 > >Bt82ibN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EL 5+pt  
  { r/YJ,2!  
  return (T2 & )r2; }A)\bffH  
} pv_o4qEN  
} ; AGlBvRX7e  
m'o dVZ7  
RRL{a6(?  
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> >。 broLC5hbQU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #}`sfaT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E&M(QX5  
Iy<>-e"|  
return l(i, j) = r(i, j); jK|n^5\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~ao:9 ynY  
YpZB-9Krf  
  return ( int & )i;  vy<W4  
  return ( int & )j; 6u[fCGi%  
最后执行i = j; J9^NHU  
可见,参数被正确的选择了。 E~!$&9\  
7'0Vb !(  
 :eN&wQ5q  
BWt`l,nF  
VkQ@c;C  
八. 中期总结 je] DR~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vFPY|Vzh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2t= = <x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C6!F6Stn]g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s68(jYC7[  
r!:yUPv  
_CwTe=K}  
fY<#KM6X  
NxP(&M(  
j G8;p41  
九. 简化 #M-!/E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >eJ <-3L;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \"lz,bT  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: LrU8!r`a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6VW *8~~Xy  
  +-*/&|^等 N>mW64_H)  
2. 返回引用。 ug3\K83aj/  
  =,各种复合赋值等 f{BF%;  
3. 返回固定类型。 v~$ V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1@]&iZ]  
4. 原样返回。 UU=]lWib  
  operator, ;[<(4v$  
5. 返回解引用的类型。 wgl<JO  
  operator*(单目) d |17G  
6. 返回地址。 WzIUHNn'I  
  operator&(单目) IJ^~,+  
7. 下表访问返回类型。 'a#lBzu\b  
  operator[] 5`h$^l/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lM-9J?j  
  operator<<和operator>> $n<a`PdH  
{_9O4 + &  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 =?5)M_6)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FnvpnU",  
GJ9>i)+h;  
template < typename Left > PTe L3L  
struct value_return *X0>Ru[  
  { |{9<%Ok4P  
template < typename T > abo=v<mR  
  struct result_1 #p}GWS)  
  { K[[~G1Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ee {ToK  
} ; +B*]RL[th  
kwjO5 OC8  
template < typename T1, typename T2 > ;(C<gt,r}  
  struct result_2 omE- c  
  { =AIts[!qd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v[dU UR f  
} ; xf,[F8 2y  
} ; 5m8u:6kQu  
b RAD_  
/,\V}`Lx"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -^_2{i  
/7}pReUj  
下面我们来剥离functor中的operator() 5B=uvp|Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "*d6E}wG  
\^)i!@v  
return l(t) op r(t) gd;!1GNi]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ] Q5:JV  
return op l(t) aTcz5g0"  
return op l(t1, t2) 3FBLCD3  
return l(t) op !se1W5ke#  
return l(t1, t2) op ucN' zq  
return l(t)[r(t)] '=dQ$fs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h;V 4|jM  
$|K: 9  
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: Qs1p  
单目: return f(l(t), r(t)); JK$3qUDnI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u)oAQ<w  
双目: return f(l(t)); ~ZKJ:&f  
return f(l(t1, t2)); eF+F"|1h  
下面就是f的实现,以operator/为例 'f( CN3.!  
X1#Ar)  
struct meta_divide s~M$Wo8  
  { 8~Cmn%  
template < typename T1, typename T2 > u)@:V)z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $qD\ku;'  
  { m23"xnRB  
  return t1 / t2; [qc1 V%g  
} ~F"S]  
} ; j iKHx_9P  
o/Ismg-p  
这个工作可以让宏来做: 'z|Da&d P  
UoxlEec  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nxZz{&  
template < typename T1, typename T2 > \ C19N0=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pe<VPf9+  
以后可以直接用 :\^b6"}8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D ,kxB~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #`iEbiSq  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Y 9$jJ1V  
~1O|4mssS  
\F|)w|v  
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 '+9<[]  
Fb{N>*l.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $1.-m{Bd  
class unary_op : public Rettype ]0UYxv%]  
  { -06G.;W\^  
    Left l; Bsa;,  
public : NBk0P*SI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )Cy>'l*Og7  
/a\i  
template < typename T > jg]KE8(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h*Fv~j'p  
      { ?lC>E[  
      return FuncType::execute(l(t)); gTj,I=3$?e  
    } ,p|Q/M^  
yrxX[Hg?@  
    template < typename T1, typename T2 > Lm[,^k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _r:Fmn_%-  
      { ad}8~6}_&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hO"!q;<eS  
    } (OiV IH  
} ; T=PqA)Ym  
"z9C@T  
DO~ D?/ia  
同样还可以申明一个binary_op v]EMJm6d|  
7Fj8Mp|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _d 6'f8[&  
class binary_op : public Rettype (\ab%M   
  { U p@^C"  
    Left l; eha|cAq  
Right r; +u|"q+p  
public : Ar<5UnT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9J/[7TzSZ  
YE`Y t  
template < typename T > 7qqzL_d>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8KJUC&`  
      { :i&]J$^;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p_I^7 $  
    } Gazva/e  
v>keZZOs  
    template < typename T1, typename T2 > yksnsHs}d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A:m+v{*`4  
      {  qNJc*@s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  SCfp5W7~  
    } 'vNju1sfk  
} ; B@*b 9  
kWW2N0~$  
-=5~h  
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 wN.S]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~u&gU1}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YZ>L_$:q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 x$q}lJv_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z)M#9oAM  
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。。。 \Y!#Y#c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cF 5|Pf  
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) xf&[QG+Ef  
下面是修改过的unary_op Mp/l*"(  
X,G<D}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %*Ex2we&  
class unary_op f-18nF7{  
  { H=@KlSC ^  
Left l; 3Y Mqp~4  
  sT;wHtU  
public : Y\9}LgIvr  
pVc+}Wzh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SMrfEmdH+  
z% bH?1^o  
template < typename T > 3O,nNt;L{  
  struct result_1 UN'n~d @~  
  { eA7 Iv{M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !dT+cZsf  
} ; P4@`C{F5m  
$z[S0Cm  
template < typename T1, typename T2 > +(2$YJ35  
  struct result_2 'i%r  
  { OjhX:{"59  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t+a.,$U  
} ; ^i|R6oO_5  
 %W~w\mT  
template < typename T1, typename T2 > 0!,uo\`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Lo\?X~  
  { >e {1e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q;,lv3I  
} bkd`7(r  
u@dvFzc  
template < typename T > <<!fA ><W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9)7$UQY  
  { Go{,< gm  
  return OpClass::execute(lt(t)); fJlNxdVr  
} n5=U.r  
p{5m5x  
} ; sQ`G'<!  
6C VH)=%  
P] *x6c^n  
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 U> lf-iI2B  
好啦,现在才真正完美了。 8)>x)T  
现在在picker里面就可以这么添加了: @ZU$W9g  
42]7N3:'  
template < typename Right > #_.J kY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |'z8>1  
  { E[t0b5h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s $Vv  
} by<@\n2B:U  
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。 ir<e^a  
"`ftcJUd  
fk ,Vry  
"jAd.x?X7e  
bg Ux&3  
十. bind $.vm n,:.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3q73L<f  
先来分析一下一段例子 *|S6iSn9R!  
Kkp dcc  
0Ncpi=6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @e<( o UE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k4iiL<|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VaD+:b4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _CHzwNU  
我们来写个简单的。 '?Dxe B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3tZIL  
对于函数对象类的版本: CFh9@Nx  
jh oA6I  
template < typename Func > fz^j3'!\  
struct functor_trait 5;}W=x^$a  
  { k^Qf |  
typedef typename Func::result_type result_type; s21} a,eB  
} ; 67iI wY*8'  
对于无参数函数的版本: !Q[v"6?  
pA*C|g  
template < typename Ret >  E4eX fu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 14 & KE3`  
  { @#4-4.6I<x  
typedef Ret result_type; 2yK">xYY@  
} ; ]^C 8Oh<  
对于单参数函数的版本: 1_TuA(  
YHEn{z7  
template < typename Ret, typename V1 > i#V(oSx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > upuN$4m&{  
  { dLp1l2h!0  
typedef Ret result_type; tfU*U>j  
} ; r+bGZ  
对于双参数函数的版本: -~{Z*1`,  
O#U maNj/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ."+lij=56  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7,SQz6]  
  { gNEcE9y 2  
typedef Ret result_type; {K.H09Y  
} ; F(hPF6Zx(  
等等。。。 r""rJzFz'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !uGfS' Vl  
Q7uJ9Y{X  
template < typename Func > 96^aI1:  
struct func_return lndz  
  { N_T5sZ\  
template < typename T > '<o3x$6 *  
  struct result_1 4SI~y;c)  
  { W,@ F!8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V#oz~GMB  
} ; x{:U$[_  
wGti |7Tu*  
template < typename T1, typename T2 > vntJe^IaFd  
  struct result_2 AU\=n,K7  
  { >T[/V3Z~K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KdCrI@^  
} ; Xd+H()nR  
} ; vb=]00c  
w||t3!M+n  
OV]xo8a;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <gwRE{6U  
Q|)>9m!tt  
template < typename Func, typename aPicker > K}CgFBk  
class binder_1 ? uYO]!VC  
  { ;NA5G:eQ  
Func fn; `9r{z;UQ  
aPicker pk; )5b_>Uy  
public : <'4Wne.z!  
D;!sH?J@+  
template < typename T > `Xos]L'w  
  struct result_1 dq '2y  
  { 9}6_B|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WPRk>j  
} ; ;JkIZ8!  
h*VDd3[#  
template < typename T1, typename T2 > j~N*TXkC  
  struct result_2 H=BI%Z  
  { s^zlBvr|.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f![] :L  
} ; dT0W8oL  
sLA.bp.O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4<($ZN8  
+S{m!j%B  
template < typename T > rT` sY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +DRt2a #  
  { 3?B1oIHQ  
  return fn(pk(t)); vNw(hT5750  
} ''9]`B,:a0  
template < typename T1, typename T2 > G %sO{k7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6vK`J"d{~D  
  { =CFjG)L  
  return fn(pk(t1, t2)); O H>.N"IG  
} 9^!.!%6O$  
} ; 0G8@UJv6  
J6CSu7Voa  
_5Lcr)  
一目了然不是么? |6Y:W$7k  
最后实现bind 8~(,qU8-N  
\r IOnZ.WK  
Hpix:To  
template < typename Func, typename aPicker > +1wEoU.l2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0cG[<\qT  
  { +~V_^-JG&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]izHn;+  
} "#E Z  
m^oG9&";  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LhAN( [  
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。 &Z~_BT  
d[?RL&hJO  
十一. phoenix 4vL\t uoz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O + aK#eF  
qVh?%c1.Y  
for_each(v.begin(), v.end(), MX]#|hEeQ  
( Lz1KDXr`)+  
do_ _t-6m2A  
[ 3YLK?X8  
  cout << _1 <<   " , " P1OYS\  
] drAJ-ii  
.while_( -- _1), !!L'{beF  
cout << var( " \n " ) 6|p8_[e`  
) Zw)=Y.y!  
); WblH}  
fa]8v6  
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: Ia%cc L=  
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 e5AsX.kv B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (^~a1@f,J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pbG-uH^  
N|mggz  
J PTLh{/  
template < typename Cond, typename Actor > J <z ^C  
class do_while $|7"9W}m*  
  { C)m@/w  
Cond cd; r4u ,I<ZbH  
Actor act; ]A[}:E 5}  
public : M+")*Opq  
template < typename T > Wg%]  
  struct result_1 +ase>'<N#  
  { 8o:h/F  
  typedef int result_type; (;g/wb:  
} ; !QdX+y<re  
t~qSiHw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kDJYEI9j>  
JQ ?8yl  
template < typename T > x(>XM:|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jA^yUd-  
  { N#-%b"(  
  do -5e8m4*  
    { L2Cb/!z`c  
  act(t); 0>m$e(Z  
  } +mG"m hF  
  while (cd(t)); T=w0T-[f  
  return   0 ; j 7);N  
} [|$C2Dhw=  
} ; nEUH;z  
>Ch2Ep  
Zah<e6L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -ik$<>{X  
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。 @[FO;4w  
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。 iaMl>ua  
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。 '~yxu$aK  
下面就是产生这个functor的类: O\q6T7bfRW  
!*DY dqQ/  
M.SF}U  
template < typename Actor > 0XljFQ  
class do_while_actor .`KzA]&#  
  { \|vo@E  
Actor act; p}~Sgi  
public : ymrnu-p o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,4,Bc<  
F'wG%  
template < typename Cond > ;|\j][A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nIOSP :'>  
} ; Z!q$d/1  
a"}ndrc*  
]/p>p3@1C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pQZ`dS\  
最后,是那个do_ fM& fqI  
) F -8  
wtL=^  
class do_while_invoker ~"bBwPI  
  { ?Z!R  
public : |pknaz  
template < typename Actor > bWp)'mx5u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (3K,f4S@  
  { 1.,KN:qe  
  return do_while_actor < Actor > (act); t\:=|t,  
} <2O#!bX1  
} do_; y'6lfThT  
|d\1xTBLp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ME>Sh~C\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n[;)(  
最后来说说怎么处理break和continue C!K&d,M  
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。 8YPX8d8u  
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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