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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 60]VOQku  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pUS:HJk|  
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, 4`mf^K f  
Ph%ylS/T{  
{[`(o 0@(  
I'^XEl?   
  class filler !.^x^OK%y  
  { \y%"tJ~N{  
public : 9C2pGfEbn}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EpKZ.lCU  
} ; "U"fsAc#  
0^\H$An*k  
S.Kcb=;"L  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: j,;f#+O`g  
J%|;  
)/JVp>  
] Ok &%-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /4OQx0Xmm  
}!k?.(hpE  
-zMvpe-am&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u/wX7s   
s.rQiD  
1 oKY7i$  
&&52ji<3  
二. 战前分析 h$$JXf  
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。 .sQV0jF{  
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 !`7evV:  
'YG P42#  
o6|- :u5_/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lH`c&LL-=!  
  /* --------------------------------------------- */ "Dk@-Ac  
vector < int *> vp( 10 ); *0@Z+'M?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jg'"?KSU~  
/* --------------------------------------------- */ D4(73  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); frm[<-~w0  
/* --------------------------------------------- */ Yc-5Mr8*,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8YE4ln  
  /* --------------------------------------------- */ YU 0pWM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Iurz?dt4w  
/* --------------------------------------------- */ *oIIcE4g7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W ^Fkjqpv  
eYoc(bG(+  
0vDvp`ie#4  
roAHkI  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5uSg]2:  
1._1, _2是什么? Gs|a$^V|o  
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!i  
2._1 = 1是在做什么? ]e5aHpgR=  
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。 R\n@q_!`X  
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。 CE  
i$3#/*Y7_L  
 -L2 +4  
三. 动工 +/%4E %  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yB *aG  
5>CeFy  
WuF\{bUh  
GmJ \3]{PZ  
template < typename T > rk&oKd_&i  
class assignment 2uY:p=DxG9  
  { ak3WER|f#  
T value; PIFZ '6gn  
public : %jq R^F:J  
assignment( const T & v) : value(v) {} [a$1{[|)  
template < typename T2 > xOg|<Nnl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *kF/yN  
} ; =? q&/ cru  
I|Hcs.uW  
d/*EuJYin<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {[NQD3=+F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1yU!rEH  
s/E9$*0  
c<cYX;O  
X3gYe-2  
  class holder X%iqve"{nB  
  { wT;;B=u}G  
public : ]k1N-/  
template < typename T > Ebi~gGo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o!y<:CGL  
  { AlrUfSBB  
  return assignment < T > (t); T}XJFV  
} 6OPNP0@r  
} ; yfFe%8w_vw  
uF|[MWcy0#  
+U<Ae^V  
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: c(?OE' "Z  
2e ~RM2PQ  
  static holder _1; (lYC2i_b#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rvnm*e,  
{"|GV~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5y0LkuRR:  
而不用手动写一个函数对象。 T_)+l)  
Pj8Vl)8~NV  
}gX4dv B  
5/m*Lc+r  
四. 问题分析 Ai)Q(]  
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。 Mwj7*pxUh  
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。 {Y]3t9!\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N;m62N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p<@+0Uw2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GBd mT-7  
&w%%^ +n |  
五. 问题1:一致性 &\/}.rF  
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?| iHo0:J~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (@\0P H0  
zCwb>v  
struct holder F>@z&a}(  
  { d +eb![fi  
  // 4HXNu,T'  
  template < typename T > W"xRf0\V  
T &   operator ()( const T & r) const 2V+[:>F  
  { g@>y`AFnr  
  return (T & )r; %-!:$ 1;  
} /h&>tYVio  
} ; _@|_`5W  
j z&=8  
这样的话assignment也必须相应改动: xxdxRy9/  
1BzU-Ma  
template < typename Left, typename Right > "rQ?2?  
class assignment )[t3-'  
  { % =v<3  
Left l; *qIns/@  
Right r; oX/#Mct{s  
public : ju"j?2+F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O} lqY?0*  
template < typename T2 > ,}Ic($ To  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ux7g%Q ^"  
} ; sD<8-n  
rIH+X2 x  
同时,holder的operator=也需要改动: mP)im]H  
xoE,3Sn  
template < typename T > P(zquKm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B"RZpx  
  { rf&nTDaWI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 90$`AMR  
} _NbhWv  
dFpP_U  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V3\} ]5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )#cGeP A  
_Q\u-VN*hv  
return l(rhs) = r; Z:MU5(Te  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 =(5}0}j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YH!` uU(Lh  
b@[5xv\J  
template < typename Tp > 04z2gAo  
class constant_t !r0 z3^*N  
  { /lvH p  
  const Tp t; U C9w T  
public : W}oAgUd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VoUAFEcs  
template < typename T > C? b_E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g\,HiKBXd  
  { \3z^/F~  
  return t; Hn(L0#Oqy  
} %G~%:uJ5  
} ; =CO#Q$  
"[ ]72PC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 af7\2 g3*  
下面就可以修改holder的operator=了 ~E7=c3:"  
r+Y]S-o:  
template < typename T > 8,(5Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tZY(r {  
  { wsfn>w?!V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q|ZQsFZ  
} ^S`c-N  
qUp DmH  
同时也要修改assignment的operator() j6$_U@)%O  
!Lj+&D|z  
template < typename T2 > [k6 5i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } })r[q sv  
现在代码看起来就很一致了。 ='r4z z  
utwqP~  
六. 问题2:链式操作 nbz?D_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ma26|N5  
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。 )u'("  
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。 $f<Rj/`&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >@d=\Kyu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *gzX=*;x+?  
7":0CU% %  
template < typename T > Ib8xvzR6I&  
struct result_1 g8w5X!Z  
  { BI6o@d;=4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?en%m|}0  
} ; u7<s_M3%N  
A@"CrVE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: L pdp'9>I  
/F 1mYq~  
template < typename T > dmD ':1  
struct   ref D8Vb@5MW  
  { tpi63<N  
typedef T & reference; "n@=.x  
} ; jW+L0RkX  
template < typename T > mYzq[p_|j  
struct   ref < T &> j^~WAWbFh  
  { %@jv\J  
typedef T & reference; SQbnn"  
} ; yN~: 3  
Jk7[}Jc$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vg1p{^N !  
wBXgzd%L  
template < typename T > KArnNmJ9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eESJk 14  
  { }3!.e  
  return l(t) = r(t); PV%7 m7=x  
}  p68) 0  
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。 n2H2G_-L[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %8+'L4  
e&u HU8k*  
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 %+9Mr ami  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2FS,B\d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;wz YZ5=Di  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l$Y7CIH  
最后的布局是: %-:6#b z  
                Add l>M&S^/s j  
              /   \ @Tr8.4  
            Divide   5 vf(\?Js ,  
            /   \ T{j&w%(z  
          _1     3 _>*$%R  
似乎一切都解决了?不。 #s Ebu^  
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。 LE!3'^Zq  
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。 E-i rB/0  
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: I=pT fkTT  
{j E}mzi  
template < typename Right > B;':Eaa@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R '/Ilz`  
Right & rt) const }45&s9m=  
  { ([ xYOxcp5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qp${/  
} sEL[d2oO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W$P)fPU'  
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。 @&d/}Mx"t  
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。 Jh[fFg]  
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。 yHhBUpIo  
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。 C=AX{sn  
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? [N925?--S  
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: Y] nY.5irL  
e2%Y8ZJG.  
template < class Action > 4>>d "<}C  
class picker : public Action e?G] fz  
  { ?+b )=Z  
public : c0jC84*v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =8fp4# ]7  
  // all the operator overloaded z/N~HSh!d  
} ; 5o2;26c  
/'p(X~X:l  
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。 'LR5s[$j  
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: '8wA+N6Zr7  
m ^Btr  
template < typename Right > 5"6Y=AuQ6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [:sV;37s  
  { l>S~)FNwXJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;Zc(qA  
} y#^d8 }+  
kL,AY-Iu{@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X%S?o  
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。 pNI=HHx  
Yt7R[|  
template < typename T >   struct picker_maker <`a!%_LC [  
  { Bi)1*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fmk, "qs  
} ; hIC$4lR~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x2[A(O=  
  { FU~ Ip  
typedef picker < T > result; izow=}  
} ; Dw?nf  
z6b!,lp  
下面总的结构就有了: X[ }5hZcX  
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。 uG2Hzav  
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。 J(VJMS;_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uJm9h(xq  
至此链式操作完美实现。 a}+|2k_  
vVmoV0kGt  
=zt@*o{F  
七. 问题3 )avli@W-3j  
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。 *)ZDN~z7o  
sV'(y>PP%  
template < typename T1, typename T2 > ;+`t[ go  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z'JtH^^Z  
  { frk(2C8T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $+)SW {7  
} @]t}bF]  
;zIAh[z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %<DXM`Y  
vu;pILN  
template < typename T1, typename T2 > -S OP8G  
struct result_2 hkee,PiiP  
  { } O8|_d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ksT2_Ic  
} ; nWfOiw-t  
Tz]t.]!&E  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? hdp;/Qz&  
这个差事就留给了holder自己。 S.aSNH<  
    34Q l7LQp[  
KQj5o>} 6  
template < int Order > fn(KmuNA  
class holder; |[;9$Vn  
template <> ?k]^?7GN  
class holder < 1 > pM= @  
  { <V#9a83JP  
public : ds,NNN<HW  
template < typename T > _<|NVweFS  
  struct result_1 0{j] p^'<  
  { u1xCn\  
  typedef T & result; 0~Z >}(  
} ; &p%0cjg"Q  
template < typename T1, typename T2 > HP^<2?K  
  struct result_2 $rv&!/}]e  
  { & xo,49`!  
  typedef T1 & result; #HpF\{{v  
} ; i<l_z&  
template < typename T > K2<"O qp_W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7,ysixY  
  { V6B`q;lA  
  return (T & )r; j]#qq]c  
} qI"Xh" c?  
template < typename T1, typename T2 > @k>}h\w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %{WS7(si  
  { Pk!RgoWF  
  return (T1 & )r1; Eq=~SO%  
} [QEV6 S]  
} ; \wEHYz  
c"Ddw'?e  
template <> $n\{6Rwb  
class holder < 2 > OOn{Wp  
  { ov*?[Y7|~  
public : U}<5%"!;  
template < typename T > E*'sk  
  struct result_1 sygxV  
  { d _ )5Ks}  
  typedef T & result; DJvmwFx  
} ; %wWJVq}jx  
template < typename T1, typename T2 > :rd{y`59>&  
  struct result_2 D^8]+2r  
  { ^<49NUB>  
  typedef T2 & result; FD:3;nUY7  
} ; GX?R# cf  
template < typename T > ZxLdh8v.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (3~h)vaJ  
  { jR[VPm=  
  return (T & )r; lZ|+.T!g?  
} lKWe=xY\B  
template < typename T1, typename T2 > u0 myB/`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9+H C!Uot  
  { 2CcUClP$  
  return (T2 & )r2; gb+iy$o-  
} ICA p  
} ; jYDpJ##Zb  
q{T [|(!  
f?vbIc`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @lpo$lN0R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M#%l}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OSreS5bg  
-5vg"|ia,  
return l(i, j) = r(i, j); *?bOH5$@Nw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qF'lh  
pGz 5!d  
  return ( int & )i; *\Z9=8yK  
  return ( int & )j; 'u@,,FFz[K  
最后执行i = j; gQ90>P:  
可见,参数被正确的选择了。 >NLG"[\  
rlxZ,]ul  
w5fVug/;P  
#uTNf78X  
_L?MYkD  
八. 中期总结 (D2G.R\pr  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &:Q^j:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )oqNQ'yZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eXKpum~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor slUnB6@Q  
6z`l}<q  
^m0nInH  
\f~m6j$D_  
`CpfQP&^  
XZ%3PMq  
九. 简化 nA owFdCD  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 6g*?(Y][  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <pA%|]  
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: "&Q sv-9t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2{U5*\FhVX  
  +-*/&|^等 co^bS;r  
2. 返回引用。 `qoRnG  
  =,各种复合赋值等 F8xz^UQO  
3. 返回固定类型。 we:P_\6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2 |`7_*\  
4. 原样返回。 2P35#QI[)  
  operator, |L9p.q  
5. 返回解引用的类型。 jk (tw-B  
  operator*(单目) ?+)>JvWDz  
6. 返回地址。 r+TvC{  
  operator&(单目) aH/8&.JLi  
7. 下表访问返回类型。 ;Mw<{X-  
  operator[] Ms<v81z5T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J:Mn 5hdK=  
  operator<<和operator>> >c`r&W.t  
i.Rxx, *?  
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。 pyUzHF0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Fs$mLa  
*@;bWUJ  
template < typename Left > P5Bva  
struct value_return G*s5GG@Z.  
  { SI`ems{1>c  
template < typename T > H 0( .p'eN  
  struct result_1 ^O0trM>h-  
  { @`mr|-Rp@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J]W? V vv  
} ; xe"A;6H  
L;\f^v(  
template < typename T1, typename T2 > ]ZR}Pm/CA  
  struct result_2 dzk1!yy  
  { /07iQcT(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t $m:  
} ; `}:pUf  
} ;  "tT68  
cqYMzS t  
P(o GNKAS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4V<.:.k  
9y'To JZ6  
下面我们来剥离functor中的operator() _|r/* (hh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "]T1DG"  
%y)]Q|  
return l(t) op r(t)  sWyx_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F4NM q&_  
return op l(t) 'QSj-  
return op l(t1, t2) 7Y?59 [  
return l(t) op _U|rTil  
return l(t1, t2) op Ddh  
return l(t)[r(t)] xLdkeuL[%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %MCJ%Ph  
&8;Fi2}(L  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: / z m+  
单目: return f(l(t), r(t)); g-pEt#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h e=A%s  
双目: return f(l(t)); [jz@d\k$_  
return f(l(t1, t2)); HQZJK82  
下面就是f的实现,以operator/为例 }0[<xo>K  
P^aNAa  
struct meta_divide j ];#=+  
  { EG8%X"p  
template < typename T1, typename T2 > ZU$QwI8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,\ -4X  
  { 1@t8i?:h  
  return t1 / t2; WN $KS"b6}  
} V~_6t{L  
} ; Alv"D  
8UzF*gS  
这个工作可以让宏来做: Xz?7x0)Z  
!q~f;&rg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1! j^  
template < typename T1, typename T2 > \ !<&To  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]n! oa  
以后可以直接用 u+9)B 6O1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ki'<qa  
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 = Rn  
(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。。。) ol1J1Zg  
x*!*2{  
Y .E.(\  
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 ]DUmp6  
y1h3Ch>Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D W>O]\I  
class unary_op : public Rettype CHi t{ @9  
  { e<{waJ1  
    Left l; : sG/  
public : 8M0<:p/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mr*CJgy  
SBaTbY0  
template < typename T > ]5Q)mWF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CD. XZA[  
      { wHZ(=z/q  
      return FuncType::execute(l(t)); kT%m`  
    } fo=@ X>S  
pxI[/vS N  
    template < typename T1, typename T2 > 6FX]b4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (tF/2cZk  
      { RWB]uHzE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P_P~c~o  
    } V#B'm?aQ  
} ; yjOZed;M  
&k`/jl;u  
rM4Ri}bS  
同样还可以申明一个binary_op cpPS8V  
vl!o^_70(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cR&d=+R&  
class binary_op : public Rettype 5Z(q|nn7P  
  { >CqZ75>  
    Left l; "^ aSONz  
Right r; oore:`m;  
public : "AlR%:]24~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _dc,}C  
4^*Z[6nt|  
template < typename T > cpH*!*S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M=fhRCUB  
      { ('`mPD,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~(L&*/c  
    } =y^ g*9}_  
s]HJcgI  
    template < typename T1, typename T2 > Gx|/ Jq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #4AqWyp#f  
      { ivSpi?   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?btX&:j2P  
    } vos-[$  
} ; ZSB;4 ?:h  
fc<,kRp  
OTEx9  
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 j'XND`3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PKev)M;C+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @sRb1+nn  
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。 ?i\$U'2*z3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }5d|y*  
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。。。 "/x/]Qx2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Of  nN  
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) m:g%5' qDZ  
下面是修改过的unary_op zR%)@wh  
SIzA0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >?{> !#1  
class unary_op q#0yu"<  
  { pW&8 =Ew  
Left l; C?rb}(m  
  ']sIU;h3  
public : ZV!*ZpTe~  
9x14I2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s{fL~}Yz  
S+pm@~xe  
template < typename T > =]L#v2@  
  struct result_1 |vj!,b88n#  
  { c;'7o=rr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I^O`#SA(  
} ; x&gS.b*  
!/"y  
template < typename T1, typename T2 > ?o d*"M  
  struct result_2 5?TjuGc  
  { %Gjjl*`E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ks8xxY  
} ; UmCIjwk  
7D4I>N'T  
template < typename T1, typename T2 > U6M&7 l8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r+n hm"9  
  { =V^8RlBi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0[s<!k9=  
} 7v(<<>  
AH ]L C6-  
template < typename T > zQtx!k=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const peU1 t:k?  
  { l 4cTN @E  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6 wD  
} -:V2Dsr6;  
f q*V76F  
} ; 'L6+B1Op  
PLWx'N-kqL  
&&n-$WEl  
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 M5B?`mTl  
好啦,现在才真正完美了。 i^/D_L.  
现在在picker里面就可以这么添加了: zQx7qx  
BeM|1pe.  
template < typename Right > cs)z!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;4(FS  
  { ACH!Gw~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y/ah<Y0(  
} RTYhgq  
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。 E2|c;{ c  
W.<I:q`eO  
J]Qbg7|  
[M:BJ%*  
D^2yP~(  
十. bind :;Wh!8+j  
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。 G6j9,#2@  
先来分析一下一段例子 $!"*h  
p:qj.ukw  
^ `Y1   
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9Dx9alJR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q*{Dy1Tj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $g)X,iQu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 qgsKbsl  
我们来写个简单的。 4N{^niq7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 51x)fZQ  
对于函数对象类的版本: Edav }z  
!CuLXuM  
template < typename Func > " ZFK-jn/  
struct functor_trait MXuiQ;./  
  { ESv&x6H  
typedef typename Func::result_type result_type; wz 5*?[4  
} ; 0t}&32lL&  
对于无参数函数的版本: Amvl/bO  
(B;rjpK  
template < typename Ret > V|bN<BYJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SN|:{Am  
  { v"smmQZik  
typedef Ret result_type; /bv4/P  
} ; {AqPQeNgz  
对于单参数函数的版本: "4qv yVOE  
6}e"$Ee}9  
template < typename Ret, typename V1 > m-!Uy$yM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @C6.~OiP  
  { :w 4Sba3  
typedef Ret result_type; NX:i]t  
} ; 2M+'9 +k~  
对于双参数函数的版本: k M' :.QT  
E:ocx2dp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > = eDi8A*~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]Syr{|  
  { AIFI@#3  
typedef Ret result_type; 6'qC *r   
} ; m%km@G$  
等等。。。 TwXqk>J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )F) (Hg  
yPza  
template < typename Func > o@KK/f  
struct func_return QGQ> shIeZ  
  { IXef}%1N?  
template < typename T > DJf!{:b)  
  struct result_1 `V[{,!l;X  
  { r .b!3CoQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \`M8Mu9~w  
} ; _}-Ed,.=  
7B,a xkr  
template < typename T1, typename T2 > b$:<T7vei  
  struct result_2 .d>TU bR;  
  { 7}e73  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $.2#G"|  
} ; 8%wu:;*]%  
} ; /2e&fxxD  
lUd;u*A  
0xYPK7a=L\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jRP9e  
-r5JP[0kP  
template < typename Func, typename aPicker > Xn 1V1sr  
class binder_1 Q5H! ^RQm  
  { kq kj.#u  
Func fn; V>&WZY  
aPicker pk; d}t7bgk'j  
public : k*3F7']8  
~SRK}5E  
template < typename T > 09SLQVo  
  struct result_1 ``Wf%~  
  { |8m;}&r$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s8/y|HN^  
} ; KK%R3{  
;L458fYs  
template < typename T1, typename T2 > T!*lTzNHm  
  struct result_2 6RLYpQ$+  
  { S3iXG @  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?(4E le  
} ; /RzL,~]  
? 2#MU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (93+b%^[  
z"n7du}v  
template < typename T > V6C*d:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :mwJJIjUW  
  { +I {ZW}rA  
  return fn(pk(t)); *|T]('xwC  
} Xv%1W? >@/  
template < typename T1, typename T2 > ,MxTT!9Su  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NM;0@ o  
  { ;ctJ9"_g  
  return fn(pk(t1, t2)); 5QjM,"`mp  
} ST#MCh-00  
} ; + S^OzCGk  
0 xUw}T6  
O#g'4 S  
一目了然不是么? U$fh ~w<[  
最后实现bind q`l%NE  
M6 W {mek  
\L"Vx9xT  
template < typename Func, typename aPicker > +$-@8,F>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  0#AS>K5  
  { F?wfh7q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /7 CF f&4  
} 4Y)rgLFj  
*,:>EcDr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q*|H*sS  
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。 Sd !!1a s  
XvU^DEfW  
十一. phoenix PtUea  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `*J;4Ju@  
c&{1Z&Y  
for_each(v.begin(), v.end(), wE.CZ% f  
( .>Gnb2  
do_ LX [_6  
[ \{HbL,s  
  cout << _1 <<   " , " gkJL=,  
] QxSJLi7t  
.while_( -- _1), >VQP,J{  
cout << var( " \n " ) Kyz!YB  
) #E?TE  
); e'FBV[e  
6QwVgEnSf  
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: =q1=.VTn  
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 OR&'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v-k~Q$7~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PgeC\#;9  
-K 7jigac  
5/vfmDt3'G  
template < typename Cond, typename Actor > INi9`M.h  
class do_while CWP),]#n  
  { o=t@83Fh5  
Cond cd; yMU>vr  
Actor act; A{[joo  
public : NtuO&{}i  
template < typename T > |\?mX=a.y  
  struct result_1 s#%$aQ|Fp  
  { yJCqP=  
  typedef int result_type; ,f4VV\  
} ; WIe7>wkC  
n9 LTrhLqp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x)Y?kVw21"  
Wchu-]  
template < typename T > toq/G,N Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @H{QHi  
  { NUlp4i~Q  
  do [Eeanl&x>  
    { ewo]-BQS  
  act(t); i++a^f  
  } $pV:)N4  
  while (cd(t)); L}E~CiL0n  
  return   0 ; 2 L>;M  
} n(i Uc1Y  
} ; F/ZB%;O9  
_JVFn=  
}?K vT$s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g[oa'.*OB  
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。 HHT_}_?  
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。 R&>G6jZ?8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <G9HVMiP  
下面就是产生这个functor的类: .!fhy[%o:D  
#.<Uy."z2  
~  4v  
template < typename Actor > WpPm|h  
class do_while_actor 4LEWOWF}  
  { r8.`W\SKX  
Actor act; Z~g6C0  
public : p<eu0B_V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `!`g&:Y  
}V:B,:  
template < typename Cond > ''bh{ .x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F9ys.Bc  
} ; Frn<~  
z\d{A7  
8 #m,TOp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \dm5Em/  
最后,是那个do_ prHM}n{0  
s+tPHftp  
Wq5 }SM  
class do_while_invoker CIxa" MW  
  { [@VM'@e7  
public : _Sq*m=  
template < typename Actor > /C[Q?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~.Wlv;  
  { jmp0 %:+L  
  return do_while_actor < Actor > (act); j*.K|77WHj  
} O'm5k l  
} do_; &z;bX-"E  
TANv)&,|9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _>8rTk`/h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _#UiY ffa*  
最后来说说怎么处理break和continue 9QQiIi$74U  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Dias!$g  
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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