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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a]=vq(N'r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AL$ Ty  
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, Z6/~2S@  
X.4ZLwX=  
8JOht(m  
Y1ilH-8  
  class filler ;F]|HD9  
  { OFL+Q~~C  
public : <{xAvN( :  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5Z1Do^  
} ; V-U  ^O45  
$$;2jX"I  
gwB> oi*OE  
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: ;gu>;_  
_x|8U'|Ce  
a4qpnr]0  
sluZ-,zE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j[Zni D  
[ *a>{sO[  
}br<2?y,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o/[yA3^  
8\V>6^3CD$  
e]B<\i\T  
'e)ze^Jq  
二. 战前分析 _wJ#jJz2  
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。 y#Sw>-zRq  
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 0B:{4Lsn&  
r ~!%w(N|M  
pmD-]0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gx9sBkoq5D  
  /* --------------------------------------------- */ KA{DN!  
vector < int *> vp( 10 ); GvtI-\h]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V5@[7ncVf  
/* --------------------------------------------- */ <l s/3!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >W]"a3E  
/* --------------------------------------------- */ -:p1gg&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nu%Nt"~[%  
  /* --------------------------------------------- */ Dt'e<d Is  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -V_S4|>   
/* --------------------------------------------- */ SR8Kzk{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pC. 4AkEO  
jG ;(89QR/  
jqsktJw#i  
@.@#WHde  
看了之后,我们可以思考一些问题: L , Fso./y  
1._1, _2是什么? 2u H\8A+'f  
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。 Q pc^qP^-  
2._1 = 1是在做什么? `*9FKs  
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。 *_rGBW  
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。 M~Dc5\T  
0Lz56e'j  
Q/`o6xv  
三. 动工 tYNt>9L|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wq&c,H  
!4.^@^L|\  
"8dnFrE  
[a*>@IR  
template < typename T > ]BD5+>;  
class assignment  %!h+  
  { aYCzb7  
T value; (gC^5&11  
public : V+ ~2q=  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'n.9qxY;  
template < typename T2 > $=SYssg7La  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WY~[tBi\  
} ; 1L qJ@v0  
P2RL\`<"  
&_9e g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'eY[?LJ]U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4n)Mx*{  
\ iSBLU  
#l% \}OC  
ouZ9oy(}a  
  class holder v86`\K*0Y  
  { x&b-Na3Xi  
public : c0p=/*s(  
template < typename T > SFNd,(kB*z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z'm%3  
  { %--5bwZi  
  return assignment < T > (t); 9TS=>  
} -^Va]Lk  
} ; 4DM|OL`w  
vrx3O  
5)i0g  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: I T2sS6&R  
Q</HFpE  
  static holder _1; +%$V?y (  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "jMnYEG  
$gK>R5^G>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BQf+1 Ly&  
而不用手动写一个函数对象。 $ {eh52)`  
bdhgHjz  
r(CL=[  
8gm[Q[  
四. 问题分析 6{WT;W>WT:  
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。 *heQ@ww  
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。 D];([:+4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &}=,8Gt1G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ap9w H[H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hrt-<7U  
:e vc  
五. 问题1:一致性 /! G0 g%k  
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?| ee` =B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Vo8"/]_h  
?+L6o C.;  
struct holder *j:5  
  { YL0RQa  
  // 8[IifF1M=&  
  template < typename T > . Dxrc  
T &   operator ()( const T & r) const SVz.d/3Y  
  { }CqIKoX.  
  return (T & )r; lI<8)42yq  
} kO"aE~  
} ; \ .s".aA  
4;{CR. D  
这样的话assignment也必须相应改动: f#b[KB^Z,2  
Nuq/_x  
template < typename Left, typename Right > XL9lB#v^  
class assignment 6E4L4Vb  
  { JwVv+9hh  
Left l; 4`]1W,t  
Right r; 1_]l|`Po  
public : AOUO',v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "ET"dMxU  
template < typename T2 > &p/k VM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >@iV!!  
} ; aa]v7d  
JpiKZG@L  
同时,holder的operator=也需要改动: cXH?'q 'vZ  
v 0H#\p  
template < typename T > -3 Hq1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /RJSkF+!  
  { \ziF(xTvqG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =p$Wo  
} OSU=O  
Q)&Ztw<  
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。 4ebGAg?_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xy>mM"DOH  
_;W|iUreb  
return l(rhs) = r; }qPo%T  
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。 8^T$6A[b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P*]g*&*Y +  
;oE4,  
template < typename Tp > Lq^/Z4L  
class constant_t VTa8.(i6v  
  { f#mpd]e+6  
  const Tp t; uM#/  
public : mQJGKh&Pk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  1qF.0  
template < typename T > XwMC/]lK<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1cega1s3xR  
  { H R  
  return t; u{ /gjv  
} SYx)!n6U  
} ; 1<5yG7SZ  
0}N^l=jQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Fsh-a7Qp  
下面就可以修改holder的operator=了 >sq9c/}X  
;k]pq4E  
template < typename T > IK);BN2<L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {]]I4a  
  { ~gD]JiiA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [U0c   
} 9mZ1 a6,x  
0Jr< >7Q1  
同时也要修改assignment的operator() X)+N>8o?N  
fCR;Fk2B  
template < typename T2 > i`;I"oY4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `x{gF8GV  
现在代码看起来就很一致了。 :1Cc~+]w(u  
OMU#Sx!6  
六. 问题2:链式操作 xB#E&}Ho  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cAS5&T<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Lif mYn[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 oCS NA.z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Mtr~d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bMYRQ,K`C  
D~}4N1  
template < typename T > qMkP/BjV  
struct result_1 x4K5  
  { Oc>-jhx?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _1~Sj*  
} ; ` {p5SYj  
&knnWm"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]jYM;e  
>J1o@0tk  
template < typename T > <4Fd ~  
struct   ref B$G8,3,:  
  { P?F:x=@'|  
typedef T & reference; \Ip<bbB0  
} ; -h}J%UV  
template < typename T > [*(MI 9WM  
struct   ref < T &> }`(k X]][  
  { =|V3cM4'  
typedef T & reference; shB(kb{{  
} ; @?U5t1O<  
@tA.^k0`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =[,adB  
jn[a23;G)  
template < typename T > iX28+weH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T7v8}_"-  
  { !Zrvko  
  return l(t) = r(t); Smp+}-3O  
} IO4 IaeM  
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。 SV~xNzo~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \r2w@F{C  
DCm;dh  
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 DuWP)#kg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~gf $ L9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LLE~V~j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e0TnA N  
最后的布局是: 2a^(8A`7W  
                Add VXa]L4jJ9  
              /   \ 1#V0g Q  
            Divide   5 B.|vmq,u  
            /   \ d3\8BKp  
          _1     3 gDv]n^&  
似乎一切都解决了?不。 ;WhB2/5v  
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。 z(xvt>  
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。 8P 8"dN[  
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: $#!~K2$  
iw{n|&Y#`  
template < typename Right > 1;h>^NOq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E*%{Nn  
Right & rt) const OjHBzrK  
  { !\m.&lk'^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d09GD[5  
} dx~Wm1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Kk,->q<1  
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。 ;?rW`e2  
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。 +0OQ"2^&  
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。 %bsdC0xM  
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。 sk5\"jna  
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? rk~/^(!  
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: ^Iz.O  
}X UHP%  
template < class Action > v6GWD}HH,  
class picker : public Action  u32<=Q[  
  { zb<+x(0y"  
public : ^ey\ c1K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WM#!X!Vo  
  // all the operator overloaded IH0Uq_  
} ; 0C7"*H0 R  
g N[r*:B  
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。 x\=h^r#w  
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: myo/}58Nv  
;#+#W+0  
template < typename Right > [kXe)dMX8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5Ql6?U HD  
  { ]Cj&C/(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A-~)7-  
} gp}S 1  
k4@GjO1"$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #\jPBLc  
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。 H0Tt(:.&  
T&c[m!}X|t  
template < typename T >   struct picker_maker lyV]-w  
  { dug RO[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PyoLk  
} ; ~$@I <=L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e'ZgF~  
  { Wj3H  y4  
typedef picker < T > result; aV ^2  
} ; 6QV/8IX  
B<)(7GTv7"  
下面总的结构就有了: /oI ''O%M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (T^aZuuS  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vL><Y.kOEs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [7B&<zY/?  
至此链式操作完美实现。 \KEL.}B9E  
njIvVs`q  
83dOSS2  
七. 问题3 P k,^q8;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6e*J Cf>  
Y,a.9AWw)  
template < typename T1, typename T2 > ^mGTZxO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _V;J7Vz  
  { Pg:Nz@CQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eY-$h nUe  
} u0x\5!?2  
b"gYNGgX  
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: +vQyHo  
>8,BC  
template < typename T1, typename T2 > <ZocMv9gM  
struct result_2 \C L`j  
  { 0e:aeLh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6(z.(eT  
} ; ]*@7o^4i  
G6 GXC`^+  
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? c" l~=1Dr  
这个差事就留给了holder自己。 OS!47Z /q  
    ]/a?:24[  
^cY5!W.q8  
template < int Order > c(~M<nL0  
class holder; 5E%W;$3Pb  
template <> HiWZ?G  
class holder < 1 > l/`Z+];  
  { 5p~Z-kU&  
public : B<o i,S  
template < typename T > tpVtbh1)u  
  struct result_1 ]6nF>C-C  
  { =gj]R  
  typedef T & result; )FB)ZK;  
} ; 4Qw!YI#40$  
template < typename T1, typename T2 > Jn&(v"_  
  struct result_2 |k^X!C0  
  { 3B_S>0H"$  
  typedef T1 & result; Ug9o/I@}C  
} ; {C3bCVQ]o  
template < typename T > g ` Wr3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rg $71Ir  
  { {c$W-t):U|  
  return (T & )r;  $% jV%k  
} v\<`"  
template < typename T1, typename T2 > :s4CWE d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A*$vk2VWw  
  { ?GFVV->i  
  return (T1 & )r1; xv)7-jlx  
} 5?Bi+fg  
} ; fpzTv3D=I  
?6[>HX;  
template <> s2tEyR+gW  
class holder < 2 > 8g$ 8]'M^T  
  { V9MA)If>  
public : <uAqb Wu  
template < typename T > f5O*Njl  
  struct result_1 0!^{V:DtQ  
  { 20J:_+=]  
  typedef T & result; "\B Li C  
} ; 4iKT  
template < typename T1, typename T2 > co;2s-X  
  struct result_2 \=QG6&_  
  { SY)o<MD  
  typedef T2 & result; ;mMn-+3<  
} ; ";GLX%C!{@  
template < typename T > 9eV@v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =7jkW (Q  
  { aC:rrS  
  return (T & )r; _{A($/~c?  
} Fa;CWyt  
template < typename T1, typename T2 > Z(V 4"x7F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pIh@!C  
  { }wiq?dr  
  return (T2 & )r2; BKGwi2]Ry  
} 2Aff3]-:Gd  
} ; <|.M]]}j  
kQj8;LU  
H6~QSe0l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 alq>|,\x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I5-/K VWb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C[[z3tn  
;z&p(e  
return l(i, j) = r(i, j); 6#.R'O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l lQ<x  
jx-W$@  
  return ( int & )i; K%Rx5 S  
  return ( int & )j; pa.W-qyu  
最后执行i = j; r^]0LJ  
可见,参数被正确的选择了。 &^z~wJ,]  
(g   
YAO.Ccz  
44n^21k  
t4,6`d?C  
八. 中期总结 V57^0^Zp`  
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: MRiETd"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ysSEgC3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q:%gJ6pa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Zaq:l[%  
[jafPi(#g  
c|I{U[(U  
xOS4J+'s@  
LEk W^Mv  
^*Ca+22xO  
九. 简化 |vGz 1jLV  
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。 D F0~A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2#sE\D  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: p[W8XX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1N2:4|woe  
  +-*/&|^等 d`v]+HK  
2. 返回引用。 5 1 L:%Af  
  =,各种复合赋值等 br0gB3 r  
3. 返回固定类型。 {lqnn n3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \b' <q  
4. 原样返回。 bZ0r/f,n$  
  operator, }J:~}?^%n  
5. 返回解引用的类型。 .lqo>Ta y  
  operator*(单目) rJR"[TTJ  
6. 返回地址。 n#m )]YQC  
  operator&(单目) 2p@S-Lp  
7. 下表访问返回类型。 > Y LwWU<X  
  operator[] E4WoKuE1$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @!K)(B;A0b  
  operator<<和operator>> A/ GEDG ?  
]x~H"<V  
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。 QHA<7Wg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4F/Q0"  
In]h+tG?rN  
template < typename Left > YsDn?pD@  
struct value_return IspY%UMl  
  { Rg' 1 F  
template < typename T > 3dC8MKPq0  
  struct result_1 MTa.Ubs  
  { Y]ZOvA5W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '%)7%O,2  
} ; Z~$fTW6g  
zX|CW;  
template < typename T1, typename T2 > F!N;4J5u  
  struct result_2 e PlEd'Z  
  { )PR{ia64;<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z1*y$=D?3[  
} ; E5.)ro=$  
} ; /J1O{L  
*"4 OXyV  
;Q-(tGd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (%\N-[yZ  
eBG7]u,Q  
下面我们来剥离functor中的operator() 2v yB [(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iv\?TAZC  
{cC9 }w  
return l(t) op r(t) [O9(sWL'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )7:2v1Xr]  
return op l(t) nB"q  
return op l(t1, t2) "o% N`Xlx  
return l(t) op %Wn/)#T|  
return l(t1, t2) op ~E#>2Mh  
return l(t)[r(t)] YP+0 uZ[g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vlx wt~  
O Y/QA  
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: ss |<\DE+  
单目: return f(l(t), r(t)); omY%sQ{)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <(;"L<?D<C  
双目: return f(l(t)); s +^YGB  
return f(l(t1, t2)); n omtP }  
下面就是f的实现,以operator/为例 7G!SlC X}W  
$d4eGL2S  
struct meta_divide ^[lg1uMW  
  { vY6eg IO  
template < typename T1, typename T2 > ;?bRRW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *p p1U>,  
  { eQJLyeR+  
  return t1 / t2; &A]*"lt|w  
} J3g>#N]='(  
} ; V_(lZDjh*  
-N~*h  
这个工作可以让宏来做: PUF"^9v  
G23Mr9m5O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (\>_{"*=  
template < typename T1, typename T2 > \ 0}-&v+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zZGPA j  
以后可以直接用 74xI#`E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E.t9F3  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 { SJ=|L6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) WSKG8JT^|  
,r+=>vre  
*~4w%U4T0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 'BcxKqC  
F[ m^(x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i8+kc_8#d  
class unary_op : public Rettype tihb38gE  
  { X Oc0j9Oa  
    Left l; *!Vic#D%  
public : ,H[-.}OO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7 8Nli/U  
i=]IUjx<  
template < typename T > e*:[#LJ]C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a:7"F{D91  
      { ,`B*rCOa  
      return FuncType::execute(l(t)); ')}$v+9h  
    } &(IL`%  
|C\g3N-  
    template < typename T1, typename T2 > }Sqey:9jH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uFW4A  
      { n +`(R]Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Vt*Duh+4  
    } t? yMuK  
} ; >dn[oS,  
w'#VN|;;!  
\$<kJ|| lS  
同样还可以申明一个binary_op GK2IY  
3q{H=6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Gq$9he<  
class binary_op : public Rettype u'<Y#bsR#/  
  { 2P"@=bYT"  
    Left l; x.<^L] "  
Right r; (S =::ODU  
public : #sq-V,8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #<MLW4P  
w(<; $9  
template < typename T > M\DUx5d J,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rb qH9 S  
      { 8~Rja  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =3^YKI  
    } 3-FS} {,  
&:nWZ!D  
    template < typename T1, typename T2 > mAX]m1s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )U`H7\*)  
      { kS[k*bN0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pzCD' !*  
    } uZW ?0W  
} ; |Gzd|$%Oq  
|bVNlL"xN  
nZ$,Bjb  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >OBuHqC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U3&*,xeU@H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I^qk`5w  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 >8#(GXnSt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o.Mb~8Yu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ec)G~?FH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I,l%6oPa  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) \4bma<~a  
下面是修改过的unary_op iS hB ^  
0/#XUX 4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "mSDL:$  
class unary_op d&n0:xOc  
  { +[zrU`!@  
Left l;  #Z"N\49  
  @R9  
public : ACU0  
`Btdp:j8i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^>72<1U%  
(b GiBsb  
template < typename T > .1t$(]CyC  
  struct result_1 KQNSYI7a  
  { M+ ^]j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pr>K#@^  
} ; n,9 *!1y  
Z>7Oez>  
template < typename T1, typename T2 > mRW(]OFIai  
  struct result_2 GLv}|>W  
  { tV[?WA[xt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [f:>tRdH  
} ; qF%wl  
+`yDWN?7  
template < typename T1, typename T2 > "k"q)5c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oB&s2~  
  { M#=woj&[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S2*-UluG  
} H*A)U'`  
) Z0  
template < typename T > XqyfeY5t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VCX})sp  
  { 0d9rJv}~  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;TEZD70r  
} YEXJ h!X  
9 /t}S6b{  
} ; c_kxjzA#  
Yn'XSV|g  
1;?b-FEq:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug dWg$yH  
好啦,现在才真正完美了。 2j=3i@  
现在在picker里面就可以这么添加了: H_o<!YxK  
 &j2L- )  
template < typename Right > V<\:iNXX{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b0rC\^x  
  { A:cc @ku  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z }R-J/xr2  
} IgptiZ7~!  
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。 cJ&l86/l1  
*[.+|v;A  
e1[kgp   
+S<2d.&~  
H-1@z$p  
十. bind s%H5Qa+Uh  
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。 *NFy%ktu  
先来分析一下一段例子 $gJMF(  
Y xGIv8O]  
!MTm4Ls  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3-h u'xSU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G"O %u|7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2a (w7/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。 }]=b%CPJh+  
我们来写个简单的。 f|m.v +7k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lyt6DvAp"  
对于函数对象类的版本: XFG]%y=/6  
\%mR*J+  
template < typename Func > 8W[QV  
struct functor_trait O)\xElu  
  { [LjYLm%<  
typedef typename Func::result_type result_type; (|(Y;%>-v  
} ; `5O<U~'d  
对于无参数函数的版本: [B+ o4+K3  
G\*`EM4  
template < typename Ret > U1 1rj,7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wAF>C[<\  
  { j<"0ym)A  
typedef Ret result_type;   
} ; b ?B"u^b!  
对于单参数函数的版本: vTh-I&}:  
d,8V-Dk+p  
template < typename Ret, typename V1 > TG{=~2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Tk|0 scjE^  
  { MR#jI  
typedef Ret result_type; D7sw;{ns  
} ; I@pnZ-5  
对于双参数函数的版本: c ?V,a`6  
Hu1w/PLq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A;SRm<,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jMW|B  
  { J4!Z,-  
typedef Ret result_type; &EE6<-B-  
} ; 8ENAif   
等等。。。 X xB*lX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d0MX4bhZ  
j 9y,UT  
template < typename Func > $daI++v`  
struct func_return KD-0NO=oL  
  { AJC Wp4,  
template < typename T > X H{5E4P  
  struct result_1 BL]!j#''KE  
  { yoGE#+|7^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _YmY y\g  
} ; V=3NIw18  
kYPowM  
template < typename T1, typename T2 > T_5 E  
  struct result_2 K 2LLuS!  
  { dWI/X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }{=%j~V;&  
} ; S4~^HvMG[Y  
} ; oYlq1MB?  
XLEA|#  
o~mY,7@a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (0Hhn2JA  
0:v7X)St  
template < typename Func, typename aPicker > P:ys--$"  
class binder_1 *v8Cj(69  
  { Fe"0Hp+  
Func fn; |+suGqo  
aPicker pk;  by>,h4  
public : *`|.:'  
cMC1|3  
template < typename T > @<>](4D  
  struct result_1 lJ}G"RTm  
  { ?#J~ X\5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fCx~K'UWn  
} ; 9I]*T  
OFQsfW3O  
template < typename T1, typename T2 > 9 r+' o#  
  struct result_2 ^R>&^"oI  
  { e] **Z,Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c6BaC@2  
} ; *5*d8;@>  
i]8zZRe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yK{;72  
p1J%=  
template < typename T > Z|'tw^0e5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e)cmZ8~S  
  { w`F}3zm  
  return fn(pk(t)); top3o{ 4  
} 8Ln:y'K  
template < typename T1, typename T2 > MbY a6jrF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vu~mi%UH  
  { #FTXy>W  
  return fn(pk(t1, t2)); M={k4r_t  
} <:RU,  
} ; NFmB ^@k  
]=@>;yP)  
0sV;TQt+f  
一目了然不是么? rb`C:#j{J  
最后实现bind e-UPu%'  
qI8{JcFx:  
xCoQ>.4p  
template < typename Func, typename aPicker > ]%>;R^HY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o#%2N+w  
  { 2MtaOG2l&q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5x=tOR/h  
} &S''fxGL  
Nm#KHA='Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Bk?MF6  
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。 OM}:1He  
0DS<(  
十一. phoenix D?X97jNm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +c\fDVv  
K<Iz5+oD  
for_each(v.begin(), v.end(), :rk]o*  
( 5-=mtvA:  
do_ Fc 5g~T  
[ uysGOyi<u  
  cout << _1 <<   " , " crZ\:LeJ  
] ;I5HMc_a"  
.while_( -- _1), Dc #iM0  
cout << var( " \n " ) ZVK;m1?'  
) l#]Z?zW.  
); ;v8,r#4  
BuK82   
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: Dugr{Y/0  
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 BR"*-$u0;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P(A%z2Ql  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NrS1y"#d9  
3YA !2  
urXM}^  
template < typename Cond, typename Actor > iwrdZLE  
class do_while l ^\5Jr03  
  { - Nplx  
Cond cd; T'f E4}rY  
Actor act; P9X/yZ42  
public : ^[^uDE <  
template < typename T > =0x[Sa$&,  
  struct result_1 X} 8rrC=  
  { >Mi A|N=  
  typedef int result_type; *K-,<hJ#L  
} ; QJOP*<O  
G} }oeS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >Pbd#*  
)M'#l<9B  
template < typename T > }{]{`\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $zxCv7  
  { LT2mwJl  
  do Wm Od1  
    { J^0co1Y0  
  act(t); d-xKm2sH  
  } {9'"!fH  
  while (cd(t)); r&Za*TD^  
  return   0 ; }IEYH&4!  
} SGjaH 8z  
} ; f[h=>O  
=We}&80 x  
n# Z6d`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %"+FN2nbm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 MJ &6 Z*  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?Mji'ZW}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F!^ Y!Y@H  
下面就是产生这个functor的类: ;'2y6"\Y  
s^3t18m&1  
o` ,&yq.  
template < typename Actor > TZ-n)rC)v  
class do_while_actor B\Rq0N]' M  
  { ]'2p"A0U  
Actor act; .+{nfmc,c  
public : v2rXuo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |wVoJO!O}  
UI>-5,X  
template < typename Cond > %oC]Rpdu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \=,+weGw@  
} ; B^{bXhDp  
SQa.xLU  
B)ynF?"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bpKMQrwd  
最后,是那个do_ < ~x5{p  
FW[<;$  
'fawpU|h  
class do_while_invoker Es[?yft2Q<  
  { D zl#[|q  
public : 7d'4"c;*;  
template < typename Actor > X3X~`~bAD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V,|9$A;  
  { EUUj-.dEN  
  return do_while_actor < Actor > (act); kc/h]B  
} .R biF  
} do_; &<.Z4GxS  
mxGvhkj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o.}^6.h"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u+th?KO`  
最后来说说怎么处理break和continue |WubIj*\{  
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。 ?ix0n,m  
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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