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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GSH,;cY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l}#d^S/  
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, 6Yqqq[#V/  
vSH-hAk  
yHZ&5  
W v,?xm  
  class filler 'kg~#cf/+  
  { U2\k7I  
public : H;Gs0Qi;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  Lu[Hz8  
} ; v^[!NygShs  
l SuNZY aO  
DLe>EU;vS  
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: ]xIgP%  
c]ga) A(  
ww'B!Ml>F  
^nQJo"g\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d/YQ6oKU  
h_g "F@  
z@jKzyq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m}6>F0Kv  
"ZmxHMf  
`H^ H#W  
j2 >WHh  
二. 战前分析 K;TTGK  
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。 (@O,U  
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 >}u#KBedE  
D?H|O[  
Us>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +|4olK$[  
  /* --------------------------------------------- */ 4~WSIR-  
vector < int *> vp( 10 ); zXwdU5 8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,.L o)[(  
/* --------------------------------------------- */ PX?^v8wlqL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]a:T]x6'  
/* --------------------------------------------- */ A!$sO p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j1ap,<\.k  
  /* --------------------------------------------- */ =H}}dC<)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YC*`n3D|'  
/* --------------------------------------------- */ !Uhcjfq`e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X-j<fX_  
y35e3  
CdtwR0  
^6!8)7b  
看了之后,我们可以思考一些问题: Lr`Gyl62  
1._1, _2是什么? wvr`~e  
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。 -W|~YK7e  
2._1 = 1是在做什么? [[}ukG4  
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。 -, $:^4  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 oiz]Bd  
z34+1d  
Z_T~2t  
三. 动工 ^vOEG;TR<-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5?E;Yy A  
ZCfd<NS?  
%r:4'$E7|  
KkR.p,/  
template < typename T > Lk-h AN{[  
class assignment }F3}"Ik'L  
  { +]Z *_?j9{  
T value; t Q>/1  
public : ~6Odw GWV  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8PG&/ " K  
template < typename T2 > FGpV ]p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J]Q-#g'Z  
} ; h?GE-F  
2k`Q+[?{q>  
~UsE"5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~BXy)IB6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ; y>}LGG  
_Vr}ipx-k  
,awkL :  
L1q]  
  class holder Q:Y`^jP   
  { "m}N hoD4  
public : m`@~ZIa?>B  
template < typename T > ',6d0>4 *  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ye[Fu/0  
  { SQJ4}w>i  
  return assignment < T > (t); #}UI  
} R ggZ'.\  
} ; :~,V+2e  
!Jaj2mS.N  
ZP.~Y;Ch;-  
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: +n|@'= ]  
}O6E5YCm  
  static holder _1; 9;A9Q9Yr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !1bATO:x  
TZObjSm_v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lhF)$M  
而不用手动写一个函数对象。 !@ )JqF.  
2W)KfS  
3 gW+|3E  
)fc+B_  
四. 问题分析 ;^8X(R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,B,0o*qc{K  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 BR~+CBH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 asYUb&Hz88  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1kh()IrA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^ pocbmg  
(abtCuZ8z  
五. 问题1:一致性 ?"p.Gy)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8oJp_sw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 biH ZyUJ  
BM02k\%  
struct holder : )k|Onz  
  { 3+I"Dm,  
  // ,WS{O6O7  
  template < typename T > e~$aJO@B.R  
T &   operator ()( const T & r) const ban;HGGNG{  
  { R!:F}*  
  return (T & )r; vVbS 4_  
} tSunO-\y  
} ; V:1_k"zQ  
:U'Oc3l#Y  
这样的话assignment也必须相应改动: c+UZ UgP  
zY&/lWW._  
template < typename Left, typename Right > I -V=Z:  
class assignment z*/}rk4i  
  { f5#VU7=1F2  
Left l; ^<Sy{KY  
Right r; t\-;n:p-  
public : sTECNY=l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XJ?zP=UK  
template < typename T2 > (gUxS.zU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oX6()FR  
} ; i0[mU,  
L^jhr>-";  
同时,holder的operator=也需要改动: (w/lZt  
>uYGY{+j[  
template < typename T > F2$?[1^f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y~rtYI  
  { G2FD'Sf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2L7ogyrU/A  
} -q DL':  
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。 ^W[3Ri G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fr,b5 M<L7  
Ng\]  
return l(rhs) = r; x)e(g}n  
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。 Xxs0N_va&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b|g=&T:pp  
r} a,  
template < typename Tp > t~ z;G%a  
class constant_t _z& H O  
  { m2to94yh  
  const Tp t; gg :{Xf*`  
public : "'U]4Z%q!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~P+;_  
template < typename T > 5Fa/Q>N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -W)8Z.  
  { m%i!;K"{s  
  return t; jN sM&s,  
} w#RfD  
} ; gPy}.g{tH$  
]{pH,vk-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G8OnNI  
下面就可以修改holder的operator=了 4 _Idf  
ROr|  <  
template < typename T > 6Vy4]jdT5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wZ~eE'zx+  
  { nbSu|sX~r5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HmRmZ3~  
} ZgL]ex  
w(R+p/RF  
同时也要修改assignment的operator() Zs}EGC~&  
-o`|A767  
template < typename T2 > d{RMX<;G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &^])iG,Ew  
现在代码看起来就很一致了。 p`oHF  5  
_SQ0`=+  
六. 问题2:链式操作 X6EnC57  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5@{~8 30  
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。 KvuM{UI5  
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。 )zvjsx*e=J  
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。 O}q(2[*i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^%m~VLH  
jo[U6t+pj7  
template < typename T > ?bl9e&/!  
struct result_1 f5hf<R),A  
  { j9$kaEf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8jU6N*p/  
} ; U#F(%b-LC  
]YwvwmZ  
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: .7MLgC;  
jI,?*n<  
template < typename T > <+e&E9;>6  
struct   ref q|N4d9/b  
  { ,PZ[CX;H@  
typedef T & reference; @d6N[?3;  
} ; , @dhJ8/  
template < typename T > j'nrdr6n  
struct   ref < T &> j+NpQ}t:  
  { !9.`zW"40  
typedef T & reference; %scQP{%aD  
} ; SSa0 x9T  
?E.MP7Y# V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A>QAR)YP  
t[b@P<F  
template < typename T > {DbWk>[DkG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -owap-Va  
  { n_46;lD  
  return l(t) = r(t); 6B`,^8Lp  
} ;&]oV`Ib  
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。 z%Ivc*x5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UViWejA/*u  
Ln&CB!u  
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 R(<_p"9(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6gJc?+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gL6.,4q+1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !eGUiE=  
最后的布局是: Ihg1%.^V\  
                Add y_N h5  
              /   \ PW GN UNc  
            Divide   5  '' Pfs<!  
            /   \ ?/^x)Nm  
          _1     3 C+Pw  
似乎一切都解决了?不。 lsRW.h,  
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。 S]}W+BF3  
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。 2U`g[1  
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: `NARJ9M   
=1Tn~)^O  
template < typename Right > ;>h:VnV(>(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J2Z? }5>  
Right & rt) const 2M3C 5Fu  
  { C?lZu\L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uy oEMT#u  
} DjQgF=;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RS /*Dp^  
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。 =!P$[pN2  
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。 @1iH4RE*  
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。 \6K1Z!*;  
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。 L|K^w *\C  
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? 9:]|TIPi  
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: 5r(Y,m"?  
&L4>w.b"N  
template < class Action > H4JwgQ  
class picker : public Action yDXW#q  
  { pJPP6Be<  
public : @sLB _f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <%EjrjdvL+  
  // all the operator overloaded C+X- Cp  
} ; 6eHw\$/  
u^]Z{K_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。 I=}pT50~9  
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: $%0A#&DVh  
)5U2-g#U  
template < typename Right > DYaOlT(rE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |n+ ` t?L^  
  { ~ U`|+ 5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nj5Hls  
} l\1_v7s  
&1,{.:@e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WiCJhVF3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Qvhz$W[P>  
7F 1nBd  
template < typename T >   struct picker_maker <Z\j#p:  
  { B*T;DE   
typedef picker < constant_t < T >   > result; i4r8146D[  
} ; U A}N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |t&gyj  
  { vFg X]&bE  
typedef picker < T > result; '"fZGz?  
} ; D}A>`6W<  
rwvCp_pN.  
下面总的结构就有了: >'|Wrz67Z  
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。 Nkg^;-CV0  
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。 z2cd1HxN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?emYLw  
至此链式操作完美实现。 Y5$VWUrB  
K1[(% <Gp  
!S5_+.U#  
七. 问题3 R\,qL-Br  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6T ,'Oz  
d2[R{eNX=  
template < typename T1, typename T2 > ZRLS3*`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '?dT<w=Y&  
  { u[?M{E/HU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mZ}C)&,m2  
} [V_\SQV0  
+DA ,|~k_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: sRDxa5<MD  
4&+lc*  
template < typename T1, typename T2 > `/L D:R  
struct result_2 TwLQ;Q  
  { 7bC)Co#:   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U# 7K^(E9  
} ; XD$;K$_7  
?N(opggiD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L|A.;Gq  
这个差事就留给了holder自己。 hT?|:!ED.F  
    i.G"21M  
 a5@XD_b  
template < int Order > U((mOm6  
class holder; I2^ Eo5'  
template <>  @bO/5"X,  
class holder < 1 > Y!w {,\3  
  { ^.~m4t`U  
public : Tg\wBhJr|  
template < typename T > %:/?eZ  
  struct result_1 1@{qPmf^  
  { J!@`tR-  
  typedef T & result; :zLeS-  
} ; W:*  {7qJ  
template < typename T1, typename T2 > 66%4p%#b4  
  struct result_2 \1mTKw)S  
  { HA0Rv#p  
  typedef T1 & result; *zTEK:+_  
} ; SWPb=[WEz  
template < typename T > VAet!H+]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yy#4DYht  
  { APM!xX=N  
  return (T & )r; )2mvW1M=7;  
} -/3D0`R  
template < typename T1, typename T2 > p~NFiZ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l~c# X3E  
  { U t'r^  
  return (T1 & )r1; ]B>g~t5J  
} ERZWK  
} ; d<+@cf_9  
{&d )O  
template <> `;\~$^sj}  
class holder < 2 > E (bx/f  
  { KG9FR*"  
public : DfV'1s4y  
template < typename T > >{@:p`*  
  struct result_1 {u{8QKeC  
  { jz"-E  
  typedef T & result; YMD&U   
} ; *>8Y/3Y\B  
template < typename T1, typename T2 > 3?:?dy(3z  
  struct result_2 f5dctDHP  
  { M&~cU{9c  
  typedef T2 & result; 0o &B 7N  
} ; +#MQ8d  
template < typename T > fZF.eRP '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `(Ij@8 4  
  { kQQhZ8Ch  
  return (T & )r; /Vy,6:$H3  
} &L`yX/N2  
template < typename T1, typename T2 > WSV[)-=:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `;H3['~$  
  { L qdz qq  
  return (T2 & )r2; WuUT>om H  
} s ad[(|  
} ; :Co+haW  
"pW@[2Dkx/  
TSHH=`cx  
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> >。 Z&Ao;=Gp1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A!.* eIV|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xA {1XS}  
)!jX$bK  
return l(i, j) = r(i, j); &p6^    
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7$j O3J  
):pFI/iC  
  return ( int & )i; V07? sc<  
  return ( int & )j; 1H]E:Bq  
最后执行i = j; B#Z-kFn@  
可见,参数被正确的选择了。 ]n$&|@  
9_I#{ ?  
QLum=YB  
n9x&Ws;  
}&:F,q*  
八. 中期总结 n9N '}z  
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: Y:'#jY*V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JBxizJBP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SE<hZLd"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ("-`Y'"K  
nps"nggk  
5X=ik7m^  
@#W$7Gwf0  
Fl;!'1  
FST}:*dOe5  
九. 简化 nH -1,#`g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 oq3{q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `.F+T)G  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T_1p1Sg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *Qe{CE  
  +-*/&|^等 >W7IWhm3  
2. 返回引用。 Wk*t-  
  =,各种复合赋值等 _E<  
3. 返回固定类型。 xzjG|"a[GB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5'hQ6i8  
4. 原样返回。 1l`$.k  
  operator, q26%Z)'nf  
5. 返回解引用的类型。 xFy%&SKHg  
  operator*(单目) 08JVX'X-mr  
6. 返回地址。 .vJ t&@NO  
  operator&(单目) _z(ydL*  
7. 下表访问返回类型。 UZ}>@0  
  operator[] S+Vsy(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Yiy|^j  
  operator<<和operator>> sg!* %*XQ  
LJII7<k  
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。 %*`yd.L0W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %V&I${z  
d?_LNSDo  
template < typename Left > jtF et{  
struct value_return {P>%l\?  
  { $bi@,&t;  
template < typename T > I}{Xv#@o  
  struct result_1 p-1 \4  
  { zA?]AL(+YW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b/ dyH  
} ; 06peo d  
Z/>0P* F  
template < typename T1, typename T2 > *)H&n>"e  
  struct result_2 +HxL>\  
  { OlI{VszR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eg vgi?y  
} ; _$Hx:^p:  
} ; aA/.EAc7  
SXI3y  
999E0A$dkv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z LHE;  
7 /$s!pV  
下面我们来剥离functor中的operator() A"8"e*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '5n67Hl 1  
(xhwl=MX)  
return l(t) op r(t) :5M7*s)e16  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j/9Uf|z-_  
return op l(t) u/8urxp y  
return op l(t1, t2) lC&B4zec  
return l(t) op /P-Eg86V'  
return l(t1, t2) op umo@JWr  
return l(t)[r(t)] fsDwfwil*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >IzUn: 0F  
td6$w:SN,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: @xI:ZtM  
单目: return f(l(t), r(t)); &R "Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A+Xk=k5<  
双目: return f(l(t)); #=hI}%n  
return f(l(t1, t2)); 0u'qu2mV  
下面就是f的实现,以operator/为例 +Eh^j3W  
[Nn ?:5"  
struct meta_divide @Ja8~5:  
  { VY9|8g/  
template < typename T1, typename T2 > u< ,c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q/ ,j v5  
  { _@47h86 Q  
  return t1 / t2; $"/xi `  
} 4mY(*2:HC  
} ; 1L=6Z2*fB4  
G#pRBA^  
这个工作可以让宏来做: u{o!#_o64  
AShnCL8uR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a|x1aN 0  
template < typename T1, typename T2 > \ {G D<s))  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2AAZZx +$  
以后可以直接用 ByK!r~>Z1Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?(^HjRUY  
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 j5EZJ`  
(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。。。) ~$8t/c  
hF!t{ Lf3  
a3<.F&c+c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Q6G-`&5  
vNhi5EU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <?UIux  
class unary_op : public Rettype KnC;j-j  
  { K;u<-?En  
    Left l; R{5xb  
public : v){&g5djl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x)SW1U3TVx  
b$f@.L  
template < typename T > Qw{LD+r(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OeuM9c{  
      { WUM&Lq k"  
      return FuncType::execute(l(t)); %U&O \GB  
    } {/C \GxH+  
5xm^[o2#y  
    template < typename T1, typename T2 > >h0iq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R`wL%I!?f  
      { )@xHL]!5m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GIt~"X  
    } hy"O_Le  
} ; _JZw d9K  
S`Jo^!VJ4  
mZ^z%+Ca|  
同样还可以申明一个binary_op =""z!%j  
QQso<.d&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'E{n1[b  
class binary_op : public Rettype Gk9Y{  
  { lw4#xH-?  
    Left l;  fWx %?J  
Right r; CfguL@tR.  
public : F_9eju^|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} El;\#la  
BULf@8~(  
template < typename T > kCXQHX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  :1q)l  
      { s4@dEK8W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2F0@M|'  
    } lLO|,  
J6eF7 fa  
    template < typename T1, typename T2 > 8\?7k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iNX%Zk[  
      { Fb&Xy{kt1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g]IRv(gDh  
    } $^Is|]^  
} ; 7~@9=e8G  
^t&S?_DSZ  
Q k e8BRBn  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 }pJ6CW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mXd,{b'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PuvC MD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y40`~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &@tD/Jw3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6>rgoT)6~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mRe BS  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) x;&01@m.  
下面是修改过的unary_op #-xsAKi  
OOzk@j^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v=kQ / h  
class unary_op -}u=tiNG  
  { R?)M#^"W  
Left l; &vf9Gp+MK  
  {9kH<,PJ;!  
public : S]E1+,-*  
A>@ i TI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O)y|G%O  
J<g$hk  
template < typename T > !^{0vFWE  
  struct result_1 D00I!D16  
  { RRW/.y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4~mYj@lvd  
} ; WmO.&zp  
j_::#?o!/  
template < typename T1, typename T2 > _4eSDO[h  
  struct result_2 !c}?u_Z/  
  { .<0|V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [{]/9E /&  
} ; 5K_KZL-  
N/wUP  
template < typename T1, typename T2 > X$aN:!1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 42*y27Dtm  
  { :ud<"I]:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T bMW?Su  
} /NFk@8<?  
4+rr3 $AY  
template < typename T > bXVH7Fy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /.54r/FN')  
  { ]mDsd*1  
  return OpClass::execute(lt(t)); {+`'ZU6C  
} vL>cYbJ<  
_[D6 WY+  
} ; 0 rM'VgB  
;WydXQ}Q^  
eIZ7uSl  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug yQAW\0`  
好啦,现在才真正完美了。 Y nD_:ZK  
现在在picker里面就可以这么添加了: :c4iXK0_^?  
*P\$<4l  
template < typename Right > tM&O<6Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \"L ;Ct 8  
  { e70#"~gt[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5<Ly^Na:  
} N4]Sp v  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]i$ <<u  
0:NCIsIm<  
\<cs:C\h7  
v[k;R  
ZGILV  
十. bind /INjP~C  
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。 $KSdNFtM)A  
先来分析一下一段例子 <+7]EwVcn^  
Ue:LKK1Gsr  
vBFMne1h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y {&"g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r#8t @W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1L~y!il  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~>&Jks_Q  
我们来写个简单的。 47S1mxur  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EC`!&Yp+  
对于函数对象类的版本: r;>2L'  
xIOYwVC  
template < typename Func > %Aqt0e  
struct functor_trait ((& y:{?G  
  { caG5S#8-"  
typedef typename Func::result_type result_type; +c7e[hz  
} ; }MUQO<=*  
对于无参数函数的版本: t@#+vs@  
5 )A(q\  
template < typename Ret > I_?+;<n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )6~s;y!  
  { pr;n~E 'kq  
typedef Ret result_type; r6JQRSakR  
} ; H0!LiazA>  
对于单参数函数的版本: bD2):U*Fzo  
&ikPa,A  
template < typename Ret, typename V1 > hg2a,EU\Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ILN Yh3  
  { A7`+XqG  
typedef Ret result_type; 2F}D?] A  
} ; vkR,Sn  
对于双参数函数的版本: [9<c;&$LU  
JWh5gOXd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3]46qk '  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^ gy"$F3{`  
  { TnuaP'xZ  
typedef Ret result_type; tv]^k]n{rf  
} ; (h8RthQt  
等等。。。 i% FpPni  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =pT}]  
=c-Y >  
template < typename Func > #F|q->2`o  
struct func_return zl]Ic' _i  
  { Z2t'?N|_  
template < typename T > 5WlBe c@  
  struct result_1 vtByCu5  
  { &c AFKYt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E;o "^[we  
} ; K/flg|uZ/V  
-XJXl}M.  
template < typename T1, typename T2 > a< E\9DL  
  struct result_2 GLBzlZ?  
  { {uCX F~v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IPVD^a ?  
} ; Kggc9^ 7  
} ; GJr1[  
.!`y(N0hc  
p2=+cS"HC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kd=|Iip;(  
h,*-V 'X.k  
template < typename Func, typename aPicker > uo TTHj7cq  
class binder_1 C:9a$  
  { I)(@'^)  
Func fn; )yTBtYw3  
aPicker pk; t}Q PPp y  
public : {Mv$~T|e7  
.UGbo.e  
template < typename T > zObrp  
  struct result_1 # 0* oj/  
  { JS!`eO/8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -"CXBKHb  
} ; 2lu AF2  
)N'-A p$g  
template < typename T1, typename T2 > n>XfXt =  
  struct result_2 h,fC-+H5  
  { (teK0s;t5k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mS9ITe M  
} ;  Z,"f2UJ  
#dj,=^1_14  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]aZ3_<b  
%wQE lkB  
template < typename T > p Lwtm@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oc>N| ww:  
  { )*`cJ_t  
  return fn(pk(t)); fo"%4rkL  
} -+HD5Hc  
template < typename T1, typename T2 > /cX%XZg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NY3/mS3w  
  { bH Nf>  
  return fn(pk(t1, t2)); 5OM*NT t  
} '89nyx&W  
} ; .At^b4#(  
qa>H@`P  
~(x"Y\PEu  
一目了然不是么? }Y&|v q  
最后实现bind ra|Ku!  
3 +WmM4|  
dr gCr:Gf  
template < typename Func, typename aPicker > x:E:~h[.^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \LYNrL~?J  
  { Kt`/+k)m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o:c:hSV  
} ,Zva^5  
O$(#gB'B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QB<~+d W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]j+J^g  
,382O$C  
十一. phoenix 9YvK<i&I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <i ";5+  
"KKw\i  
for_each(v.begin(), v.end(), O"ebrv  
( >|rU*+I`  
do_ V'8Rz#Gc5  
[ }G ^nK m  
  cout << _1 <<   " , " *cy!PF&  
] 1a tQ9  
.while_( -- _1), Zq"  
cout << var( " \n " ) )ZMR4U$+v  
) 9CFh'>}$  
); :;URLl0  
*[+{KJ  
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: nU,~*Us  
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 ^ 0g!,L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 eE5j6`5i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h1+y.4  
NRMEZ\*L  
+GL[uxe "  
template < typename Cond, typename Actor > #:xv]qb`k  
class do_while Zo#c[9IaC  
  { |.?X ov]  
Cond cd; Y<;KKD5P'j  
Actor act; )?<V-,D  
public : FyWrb+_0v  
template < typename T > 9P&{Xhs7  
  struct result_1 &l~9FE *  
  { EQVa8xt/C  
  typedef int result_type; E[Bj+mX9  
} ; $Ned1@%[  
c@x6<S%*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }q=tg9  
$QnsP#ePN  
template < typename T > N gagzsJ=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dYZB> OS  
  { i}/Het+(  
  do }t0JI3  
    { ddwokXx (  
  act(t); Lt_A&  
  } (g3DI*Z  
  while (cd(t)); Ns$,.D  
  return   0 ; v<vaPvW  
} !,OY{='  
} ; 2Ft#S8  
zsr;37  
>9,LN;Ic  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,0aRHy_^  
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。 /pL'G`  
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。 8 Y))/]R  
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。 |4!G@-2V:I  
下面就是产生这个functor的类: Bejk^V~  
/Q2HN(Y  
V)c.AX5  
template < typename Actor > #F#M<d3-2  
class do_while_actor i> dLp  
  { 3/Dis) v8  
Actor act; F- {hXM  
public : ;~Gez;AhK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T\ [CQO  
gR${S|Z#u4  
template < typename Cond > vT#m 8Kg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GI%9Tif  
} ; 7X8n|NZRH7  
 QB#_Wn  
+wcif-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FKy2C:R(]  
最后,是那个do_ :8U@KABH@h  
2Yg\<Ps N  
Uy<n7*H  
class do_while_invoker 0RHjA& r3v  
  { >AW&Lfw$  
public : z{nd4qOsD  
template < typename Actor > >/'/^h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]3d5kf  
  { iCy$ rC  
  return do_while_actor < Actor > (act); gp-rTdN  
} }1|FES  
} do_; W#foVAi .  
QPX3a8w*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2XrYm"6w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zKQXmyO  
最后来说说怎么处理break和continue (^$SM uC  
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。 Eb p=du  
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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