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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $}<e|3_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mGg+.PFsM  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, i5@ z< \  
dJNe+ MB`  
n<R?ffy  
"'?>fe\qG  
  class filler ^9:Z7 >Z  
  { 59;KQ  
public : wgGl[_)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y\g3h M  
} ; ^RIl  
PtiOz :zV  
U26}gT)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5vnrA'BhBU  
4zFW-yy  
@?]RBX?a  
A;?|& `f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RPL:-  
P.9>z7l{  
lA8`l>I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]Gq !`O1  
ml }{|Yz  
A_q3KB!$=+  
U9MxI%tb  
二. 战前分析 ((M>s&\y*Y  
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。 AFE~ v\Gz  
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 d<P\&!R(  
NyNXP_8  
' %o#q6O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mxdr,Idx  
  /* --------------------------------------------- */ O)r4?<Q  
vector < int *> vp( 10 ); WOL:IZX%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sdw(R#GE  
/* --------------------------------------------- */ =]0&i]z[.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v0.#Sl-  
/* --------------------------------------------- */ BR;D@R``}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t'k$&l}+  
  /* --------------------------------------------- */ 3AN/ H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I^$fMdT  
/* --------------------------------------------- */ smo~7;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B \2 SH%\  
onxLyx|A  
toC^LZgZ_6  
L) T (<  
看了之后,我们可以思考一些问题: Qh\60f>0  
1._1, _2是什么? PB\x3pV!}  
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。 Z4 =GMXj  
2._1 = 1是在做什么? Z"fJ`--  
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。 Qd3 j%(  
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。 Wg]Qlw`\|  
9CD_ os\h  
Y`a3tO=Pd  
三. 动工 {F.[&/A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ye5&)d"fa(  
E$p+}sP(C  
*b\t#meS&  
I9ep`X6Y  
template < typename T > &gx%b*;`L0  
class assignment Qq|57X)P*  
  { f(MO_Sj]  
T value; @|YH|/RF  
public : JT_ `.(  
assignment( const T & v) : value(v) {} :eVq#3}  
template < typename T2 > A6(/;+n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,Ko!$29[  
} ; 9q~s}='"  
+ ksVtG,  
$yNS pNmT0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tK\~A,=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E hMNap}5"  
z-)O9PV  
Lw>N rY(Y  
BnasI;yWb  
  class holder wz%Nb Ly-  
  { *gWwALGo5  
public : $-sHWYZ  
template < typename T > Uz]|N6`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YNi.SXH  
  { #QMz<P/Gl6  
  return assignment < T > (t); )\$|X}uny&  
} 97!;.f-  
} ; +52{-a,>  
-nV9:opD  
{_v#~595  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: * 0=j?~&  
W7nw6;7=  
  static holder _1; ZPYS$Ydy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9x =Y^',5  
6T`i/".  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b OY |H~  
而不用手动写一个函数对象。 d7bS wL  
i=2N;sAl  
P5 ywhw-  
3(80:@|  
四. 问题分析 f4|rVP|x  
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。 qUb&   
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。 t"oeQ*d%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 92oFlEJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8KzkB;=n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }k.Z~1y  
ncT&Gr   
五. 问题1:一致性 '6%2.[ o  
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?| `e}B2;$A3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K]w'&Qm8W  
"3Y0`&:D  
struct holder ey$&;1x#5  
  { 6.yu-xm  
  // x7 ,5  
  template < typename T > tc_3sC7jN  
T &   operator ()( const T & r) const - 1gVeT&  
  { .(k|wX[Fu~  
  return (T & )r; %d9uTm;  
} >i?oC^QM  
} ; O?#7N[7  
@`9]F7h5W  
这样的话assignment也必须相应改动: wN~_v-~*Q  
.HABNPNg(  
template < typename Left, typename Right > V(!V_Ug9.  
class assignment $/Uq0U  
  {  a0)QH  
Left l; !R`{ TbN  
Right r; ~*];pV]A[  
public : $6R-5oQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5]:U9ts#  
template < typename T2 > j^RmrOg ,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NC6&x=!3  
} ; H3-hcx54T  
e~"U @8xk~  
同时,holder的operator=也需要改动: ;#< 0<  
19%i mf  
template < typename T > \1M4Dl5!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0?|<I{z2  
  { NL+N%2XG7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wi{3/  
} O+x!Bg7   
+X 88;-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yyTnL 2Y9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]u/sphPe  
h^P#{W!e\  
return l(rhs) = r; ;L ^o*`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `r 4fm`<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XC#oB~K'  
aV0"~5  
template < typename Tp > ]\HvKCN}  
class constant_t b4Ekqas  
  { 6[AL|d DK  
  const Tp t; KLk~Y0$:v  
public : N?`' /e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nQ3A~ ()  
template < typename T > :e+jU5;]3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <<O$ G7c  
  { *wjrR1#81x  
  return t; -M#Wt`6A  
} $M:*T.3  
} ; C\hM =%  
o.`5D%}i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sU^1wB Rj  
下面就可以修改holder的operator=了 (+hK%}K>  
KD.]i' d<  
template < typename T > y$M%2mh`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =:U`k0rn!  
  { +:/%3}`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :7;@ZEe  
} H3oFORh  
"_?nN"A7  
同时也要修改assignment的operator() pEz_qy[#  
_+3::j~;m  
template < typename T2 > 0JujesUw(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Zx>=tx}  
现在代码看起来就很一致了。 \o3gKoL%  
M X]n&  
六. 问题2:链式操作 ba9?(+i$h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?:9"X$XR  
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。 8zq=N#x  
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。 *|HY>U.  
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。 )0k53-h&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }c:M^Ff  
3Tm+g2w2V8  
template < typename T > d2L&Z_}  
struct result_1 I)HPO,7  
  { 3=V &K-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'dc#F3  
} ; 1Ai^cf:S  
b%c9oR's^  
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: cso8xq|b7  
tfWS)y7  
template < typename T > %\:Wi#w>  
struct   ref dqcL]e  
  { @>7%qS  
typedef T & reference; `">=  
} ; MiX43Pk]  
template < typename T >  4Wp=y  
struct   ref < T &> uhq8   
  { ,<X9Y2B  
typedef T & reference; | 6y  
} ; Rf% a'b  
"$vRMpW:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0<*<$U  
xD=csJ'(  
template < typename T > ?Z}&EH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EKN~H$.  
  { \z)%$#I  
  return l(t) = r(t); JK] PRDyD  
} %@Jsal'  
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。 MnHNjsO#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ue>D 7\8  
/g.U&oI]D  
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 ksm~<;td  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,`sv1xwd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I( Mm?9F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K@%].:  
最后的布局是: z{r}~{{E  
                Add HK% 7g  
              /   \ Pc]HP  
            Divide   5 ^=*;X;7  
            /   \ ]I6  J7A[  
          _1     3 &xExyz~`  
似乎一切都解决了?不。 A":T1s  
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。 @PIp* [7oC  
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。 8xMX  
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: @'|~v <<WZ  
6wg^FD_Q  
template < typename Right > f?)-}\[IR{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @E8+C8'  
Right & rt) const HE\K@3-  
  { [_:nHZb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )YI(/*+]  
} A?0Nm{O;3v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O33 `+UV"W  
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。 ^kSqsT"  
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。 0IWf!Sk ]  
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。 Gp\ kU:}&  
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。 4{Z)8;QX  
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>bx}$q  
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: 4b`=>X;W  
.eC1qWZJpd  
template < class Action > UL9n-M =  
class picker : public Action [.}oyz; }N  
  { TJ*T:?>e  
public : \^1E4C\":  
picker( const Action & act) : Action(act) {} . 'yCw#f  
  // all the operator overloaded $`'/+x"%  
} ; M'l ;:  
OB}Ib]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 yF/jFn  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ht&Y C<X  
&>}5jC.I  
template < typename Right > I*^Ta{j[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -DAlRz#d,  
  { 9Gz=lc[!7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =?`c=z3~i$  
} ]]Ufas9  
i{qgn%#}Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9o!Bzy+_  
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。 |gY^)9ei  
8a"%0d#  
template < typename T >   struct picker_maker xe$_aBU  
  { ,"0 :3+(8;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q=dy<kg']  
} ; >`D:-huNeE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7IM@i>p%  
  { yaV|AB$v  
typedef picker < T > result; {(?4!rh  
} ; pmYHUj #  
!Xw5<J3L-  
下面总的结构就有了: (C)p9-,  
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。 |sZHUf_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f|oh.z_R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f`66h M[  
至此链式操作完美实现。 9(<@O%YU  
Yu`~U,m  
r:TH]hs12+  
七. 问题3 wwcBsJ1{  
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。 ^LzF@{ G  
_h1mF<\ X^  
template < typename T1, typename T2 > 7Fsay+a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @9|hMo  
  { PeEj&4k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U,1-A=Og{o  
} ={Qi0Pvt  
J<lO= +mg  
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: oe~b}:  
q- d:TMkc  
template < typename T1, typename T2 > Y`wSv NU  
struct result_2 7E!5G2XX~~  
  { cQ_Hp <D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "5$B>S(Q  
} ; UJ6v(:z <  
eb$#A _m  
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? ~WV"SaA)*U  
这个差事就留给了holder自己。 1[-tD 0{H  
    JOBhx)E  
[z9Z5sLO  
template < int Order > '@P^0+B!(.  
class holder; y1L,0 ]  
template <> }\k"n{!"  
class holder < 1 > A\5L 7  
  { C$)onk  
public : ,~W|]/b<q  
template < typename T > x'R`. !g3  
  struct result_1 Od)C&N=y  
  { 9( wK@  
  typedef T & result; Wo=jskBrQ  
} ; `Ryp% Bn  
template < typename T1, typename T2 > <1M-Ro?5k  
  struct result_2 Aq7osU1B  
  { @7n"yp*"  
  typedef T1 & result; j"Pv0tehw  
} ; h@@=M  
template < typename T > Jxm.cC5z.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NQ2E  
  { D. XvG_  
  return (T & )r; FzC'G57Kl  
} GWip-wI  
template < typename T1, typename T2 > KKf   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P7/X|M z  
  { FaJ&GOM,  
  return (T1 & )r1; M\Kx'N  
} z2>lI9D4V  
} ; iOO)Q\  
jo@J}`\Zt  
template <> )53y AyP  
class holder < 2 > .kfI i^z  
  { H$4:lH&(  
public : !%0 * z  
template < typename T > IPo?:1x]s  
  struct result_1 2jhxQL  
  { 1|wL\I  
  typedef T & result; f& '  
} ; N87B8rDl  
template < typename T1, typename T2 > ?FcAXA/J{  
  struct result_2 cExS7~*  
  { *;*r 8[U}q  
  typedef T2 & result; rw #$lP  
} ; J-hbh  
template < typename T > &:) Wh[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '!$Rw"K.  
  { c!9nnTap  
  return (T & )r; V "h +L7T  
} @;RXLq/8  
template < typename T1, typename T2 > V~5jfcd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aw42oLk  
  { }`~+]9 <   
  return (T2 & )r2; | %Vh`HT  
} XOS[No~  
} ; kZ3ThIk%  
,nm*q#R,0  
[q #\D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 C~iL3C b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z' >_Mc6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n6a`;0f[R  
HC,Se.VYS  
return l(i, j) = r(i, j); E~oOKQ5W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pIX`MlBdF  
?(i{y~  
  return ( int & )i; *!7 O~yQ  
  return ( int & )j; d-dEQKI?;  
最后执行i = j; N<injx  
可见,参数被正确的选择了。 e**qF=HCw  
[HZv8HU|  
6,{$J  
0KOgw*>_  
/s}} &u/  
八. 中期总结 G<v&4/\p`M  
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: ~M4;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %8~NqS|=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  ZExlGC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TbW38\>.R  
jtc]>]6i  
NHZz _a=  
9mTJ|sN:e  
hZ  
;MdlwQ$`  
九. 简化 dNeVo|Y~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。 $ gS>FJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }Kbb4]t|"  
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: B ,epzI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :&9s,l   
  +-*/&|^等 DlMW(4(  
2. 返回引用。 81 sG  
  =,各种复合赋值等 x+@rg];m  
3. 返回固定类型。 N5b!.B x-w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ej8^Zg  
4. 原样返回。 iqQD{SRt{  
  operator, v #j$;  
5. 返回解引用的类型。 &FN.:_E  
  operator*(单目) ckE-",G  
6. 返回地址。 _>X+ZlpU:  
  operator&(单目) 0^K">  
7. 下表访问返回类型。 Y glmX"fLf  
  operator[] <B6H. P =  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dVT$VQg  
  operator<<和operator>> @QPz #-  
M:B=\&.O  
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。 338k?nHxv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n8ZZ#}Nhg  
q'Tf,a  
template < typename Left > '@k+4y9q?  
struct value_return X?qK0fS  
  { -4{<=y?"a  
template < typename T > LuvY<~u  
  struct result_1 (V67`Z )  
  { .jjG(L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JYbL?N  
} ; Vb]=B~^`  
x)O!["'"  
template < typename T1, typename T2 > D7Q$R:6|  
  struct result_2 > jc [nk  
  { ]K,Tnyp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K F!Yf\  
} ; Od,qbU4O  
} ; fSvM(3Y<Qh  
Uf;^%*P4  
R|87%&6']  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K} X&AJ5A  
_TQj~W<  
下面我们来剥离functor中的operator() @>Km_Ax  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -Cc^d!::  
^Q?  
return l(t) op r(t) CU2*z(]&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _H7x9 y=  
return op l(t) #( 146  
return op l(t1, t2) '$]97b7G  
return l(t) op >$/>#e~  
return l(t1, t2) op mLLDE;7|}  
return l(t)[r(t)] ]:k/Y$O2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C 7ScS"~  
84zSK)=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: B !L{  
单目: return f(l(t), r(t)); rlSeu5X6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  < !C)x  
双目: return f(l(t)); ['tY4$L(  
return f(l(t1, t2)); 4*cEag   
下面就是f的实现,以operator/为例 w;:*P  
}-2 2XYh  
struct meta_divide nBSYsp{  
  { t pQ(g%  
template < typename T1, typename T2 > YWO)HsjP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bI9~jWgGp  
  { ~H<6gN<j(.  
  return t1 / t2; +.b,AqJ/  
} .2Elr(&*h  
} ; b&N'C9/8  
9x9T<cx  
这个工作可以让宏来做: u(F_oZ~  
9ZsVy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w4{<n /"  
template < typename T1, typename T2 > \ paE[rS\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3J|F?M"N7  
以后可以直接用 nRZ]z( b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8COGsWK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 By",rD- r  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :v&$o'Sak  
|a`Sc %  
u$Jz~:=,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 j[G  
)e=D(qd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;rGwc$?|  
class unary_op : public Rettype cj|80$cSA  
  { U- (01-  
    Left l; Kaqc74Mv  
public : Vl=l?A8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a;qryUyG  
=M [bnq*\  
template < typename T > PQSP&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qUW! G&R  
      { 4=.89T#<  
      return FuncType::execute(l(t)); m{cGK`/\  
    } _Gi4A  
UapC"XYJ  
    template < typename T1, typename T2 > aU "8{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const li'YDtMKCY  
      {  JWhdMU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :tB1D@Cb6  
    } c&?m>2^6  
} ; /}fHt^2H  
8hz^%vm  
G kl71VX  
同样还可以申明一个binary_op %i9E @EV  
GxI!{oi2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U} e!Wjrc  
class binary_op : public Rettype PI:4m%[  
  { e L^ |v  
    Left l; )D5"ap]fX  
Right r; $m{:C;UH  
public :  v zs)[AD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8f)?{AX0  
Fg5kX  
template < typename T > kYqU9cB~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6azGhxh  
      { 2Aazy'/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~Z?TFg  
    } L:pYn_  
qYjce]c  
    template < typename T1, typename T2 > 2W96Zju\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Ycy{`  
      { qn<|-hA*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R'bTN|Cq  
    } +\c5]`  
} ; ^T;*M_  
:bu/^mW[  
P}y +G|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +>Qq(Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 . y-D16V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %S@ZXf~:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^& tZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9N%We|L,c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 n.`($yR_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h-#6av :  
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) nwB_8mN|  
下面是修改过的unary_op QT< }] 0  
u<6<iD3y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J!v3i*j\  
class unary_op iwZPpl ";  
  { F3v !AvA|  
Left l; x=hiQ>BIO0  
  pMx*F@&nU  
public : I {S;L  
0[NZ>7wqMZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M=.n7RY-  
<CYd+! (  
template < typename T > ?cBwPetp  
  struct result_1 DnMwUykF>0  
  { av}k)ZT_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; < Mn ;  
} ; SO|NaqWa  
[fya)}  
template < typename T1, typename T2 > @Q ]=\N:  
  struct result_2 yYIf5S`V]  
  { L3u&/Tn2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LEbB(x;@  
} ; BOb">6C  
JgKO|VO  
template < typename T1, typename T2 > xjuN-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?*G|XnM&  
  { c?f4Q,%|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f}#~-.NGs  
} ~:rl=o}  
k$z_:X  
template < typename T > (Y.k8";)`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G\/zkrxmv  
  { Zw 26  
  return OpClass::execute(lt(t)); IXMop7~  
} ~rE|%o  
*KZYv=s,u  
} ; ?mwt~_s9  
]^.  _z  
RVnjNy;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 iW]j9}t  
好啦,现在才真正完美了。 8\@m - E!{  
现在在picker里面就可以这么添加了: :}L[sl\R  
U8s2|G;K  
template < typename Right > !=*g@mgF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T] f ;km  
  { Ex Y]Sdx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MnsJEvn/  
} 0rQMLx  
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。 tzWSA-Li  
.;y.]Z/;  
Z, zWuE3  
aD<A.Lhy  
Q Uwd [  
十. bind j78i #}e  
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。 %~O,zs.2p  
先来分析一下一段例子 er("wtM  
.KB^3pOpx  
2@n{yYwy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [`#CXq'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O%WIf__Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1![!+X:w  
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。 e/KDw  
我们来写个简单的。 !fV+z%:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \#2Z)Kz  
对于函数对象类的版本: j"t(0 m  
WrnrFz  
template < typename Func > g+8OekzB5  
struct functor_trait du $:jN\}  
  { "(3[+W{|  
typedef typename Func::result_type result_type; 8l>?Pv  
} ; 6 C1#/  
对于无参数函数的版本: J|W<;  
1jmjg~W  
template < typename Ret > JK7G/]j+Ez  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A9KET$i@v  
  { .Yamc#A-  
typedef Ret result_type; >2y':fO  
} ; ?(@ 7r_j  
对于单参数函数的版本: 6+:iy'-  
~dyTVJ$  
template < typename Ret, typename V1 > bbDZ#DK"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8 `v-<J  
  { /7(W?xOe  
typedef Ret result_type; paA(C|%{  
} ; AwCcK6N1  
对于双参数函数的版本: 6iry6wcHm  
l] K3Y\#bP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {X!r8i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =}<IfNA  
  { 3<e=g)F  
typedef Ret result_type; Yj<a" Gr4[  
} ; k90YV(  
等等。。。 W- $Z(Z XL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ")1:F>  
DHg :8%3x  
template < typename Func > y B81f  
struct func_return ~T"Rw2v b  
  { H9Gh>u]}  
template < typename T > RF?`vRZOe  
  struct result_1 D5gFXEeh  
  { s-NX o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mtpeRVcF  
} ; .97])E[U  
<jBF[v9*m(  
template < typename T1, typename T2 > +i6GHBn~J  
  struct result_2 xBj 9y u  
  { 1>.Ev,X+e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V%t.l  
} ; DcS+_>a\{l  
} ; {Ea b j  
x f'V{9*  
bS{bkE>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "6("9"  
`{8K.(])s!  
template < typename Func, typename aPicker > 1;* cq  
class binder_1 <q)#  
  { K$z2YJ%  
Func fn;  }t!Gey  
aPicker pk; HRpte=`q  
public : $o!zUH~'v  
tb 5`cube  
template < typename T > k x8G  
  struct result_1 `](e:be}  
  { NYhB'C2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9v#CE!  
} ; k<z )WNBf  
xPdG*OcX!  
template < typename T1, typename T2 > \wmN  
  struct result_2 .w:DFk^E]b  
  { PgAf\.48a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pP1|&`}ux  
} ;  C;v.S5x  
{% 6}'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9FF0%*tGo  
2V]UJ<  
template < typename T > [=C6U_vU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v<k?Vu  
  { )J=!L\  
  return fn(pk(t)); D2 #ZpFp"h  
} V(}:=eK  
template < typename T1, typename T2 > oE6tauQn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zxEL+P  
  { 7o\@>rNWP  
  return fn(pk(t1, t2)); y4yhF8E>;U  
} ^ "E^zHM(  
} ; L]7=?vN=8  
/>C^WQI^  
+8T?{K  
一目了然不是么? "%)qRe  
最后实现bind \Zk;ikEY  
cUk7i`M;6  
WpDSg*fk=Y  
template < typename Func, typename aPicker > aNsBcov3O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W@>% {eE  
  { &{5,:%PXw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sVQ|*0(J0r  
} bt SRtf  
Y!xF ;a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F k7?xc  
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。 " > ypIR<  
$L `d&$Vh  
十一. phoenix 'JtBZFq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >\R+9p:o  
/|w6:;$;mn  
for_each(v.begin(), v.end(), `6;?9NI  
( e v}S+!|U  
do_  OHN_  
[ RIR\']WN  
  cout << _1 <<   " , " _1X!EH"  
] BX/8O<s0  
.while_( -- _1), ?JbilK}a  
cout << var( " \n " ) +D6YR$_<  
) ';k5?^T  
); W<{h,j8  
|o"?gB}Dh  
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: 2F;y;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 E#34Wh2z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s3N'02G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MBK^FR-K  
[> 3./YH`  
#!B4 u?"m  
template < typename Cond, typename Actor > \0gis#  
class do_while B^=-Z8  
  { pp?D7S  
Cond cd; m[osg< CR_  
Actor act; @ )F)S 7  
public : eSn+B;  
template < typename T > Vsr.=Nd=  
  struct result_1 1NFsb-<u  
  { ]|pe>:gf'  
  typedef int result_type; t|?ez4/{z  
} ; j a[Et/r  
J`Q>3] wL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $GV7o{"&  
3m[vXr?  
template < typename T > 63iUi9P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MR7}s4o  
  { Y>z>11yEB0  
  do W.jGGt\<\  
    { @)+AaC#-  
  act(t); 1q\\5A<V  
  } Z3e| UAif  
  while (cd(t)); /V8 #[9K  
  return   0 ; yqs4[C  
} C.:<-xo  
} ; u]wZQl#-  
.8g)av+  
Eh`7X=Z7E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ufj`euY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,^r9n[M4M  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )iX~}7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _RYxD"m y  
下面就是产生这个functor的类: *-WpZGh  
qx(xvU9  
%QH$ipM  
template < typename Actor > _{O>v\u  
class do_while_actor 3Aip}<1  
  { Mexk~z A^  
Actor act; ;a!S!% .h  
public : Rh2+=N<X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OKZV{Gja  
PNhe  
template < typename Cond > GMx&y2. Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;>hO+Wo  
} ; `RT>}_j  
iXkF1r]i  
&AMl:@p9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 urc| D0n  
最后,是那个do_ PQt")[  
M t|zyXyzX  
SGRp3,1\4%  
class do_while_invoker Jrf=@m\dk  
  { VCfl`Aq'l  
public : F<1fX7c  
template < typename Actor > -IudgO]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qo~O|~  
  { h*a(_11  
  return do_while_actor < Actor > (act); ",t?8465y  
} **0~K";\  
} do_; sdrfsrNvB-  
]cvwIc">  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0auYG><=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >uB?rGcM  
最后来说说怎么处理break和continue ~/U 1xk%  
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。 [aLI '  
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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