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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 30<3DA_P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z *~rd2  
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, Nf1&UgX  
' )~G2Ys  
jm&PGZ#n=R  
Z,:}H6Mj9  
  class filler #]}]ZE  
  { B]wfDUG  
public : dz,4);Mg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1pJ?YV  
} ; 5$%CRm  
~^v*f   
/ 0y5/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: a'|/=$  
n|Gw?@CU7  
(Nn)_caVb  
<qjolMO`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '~n=<Y  
8ps1Q2|  
_[{oK G^u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _64<[2  
<ql:n  
.s`7n *xz  
5O]eD84B  
二. 战前分析 |3dIq=~1"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。 k56*eEc  
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 :~LOw}N!aQ  
)Kg _E6  
m?O"LGBB =  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x%OJ3Qjj=  
  /* --------------------------------------------- */ )vy_m_f&  
vector < int *> vp( 10 ); ?a{>QyL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =g<Yi2  
/* --------------------------------------------- */ %+ur41HM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O_^ uLp  
/* --------------------------------------------- */ ^)S<Ha  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @i=_y+|d_  
  /* --------------------------------------------- */ uE^5o\To  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ie'iAY  
/* --------------------------------------------- */ jFG Y`9Zw0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^y2}C$1V  
_GsHT\  
*$9Rb2}kK  
KDu~,P]  
看了之后,我们可以思考一些问题: G^A}T3  
1._1, _2是什么? <59G  
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。 ^#&PTq>  
2._1 = 1是在做什么? 2,e>gP\]  
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。 !DZ4C.  
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。 T~)zgu%q_  
Pw/$ }Q9X  
NY\-p=3c7=  
三. 动工 [WBU _  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L]3gHq  
Mq4>Mu  
x4[ Fn3JL  
(k24j*1e$  
template < typename T > g#r,u5<*?  
class assignment ~vstuRRST  
  { 41^ $  
T value; Ep8 y  
public : wY_! s Qo  
assignment( const T & v) : value(v) {} }080=E  
template < typename T2 > v.{I^=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uV\~2#o$_  
} ; f\c%G=y  
b_GAK  
i$dF0.}Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Rq,Fp/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dZ"d`M>o6  
DP=\FG"}x  
$*vj7V_  
* vP:+]  
  class holder 0&2eiMKG?n  
  { 0w ;#4X:m  
public : Ujfs!ikh&F  
template < typename T > vlx\hJ<I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d1hXzJs  
  { #b+>O+vx8  
  return assignment < T > (t); dY'>'1>P 9  
} }(v <f*7=n  
} ; S'(Hl}h!.  
S\W&{+3  
c*Q6k<SKR  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3?-2~s3gp  
8npjQ;%4>  
  static holder _1; 5gH'CzU?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QIu!o,B  
%tZ[wwt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CV7%ud]E  
而不用手动写一个函数对象。 A\T9>z^k  
u\P)x~-TM  
y];@ M<<?e  
@j+X>TD  
四. 问题分析 '~OKt`SfIo  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 :?z E@Ct  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 # PZBh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kYU!6t1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TTm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uoe>T:  
T[]kun  
五. 问题1:一致性 mBWhC<kKs  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <7yn:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sZYTpZgW4L  
Ng+Ge5C9  
struct holder i=j4Wg,{J  
  { .p /VRlLU  
  // xD4G(]d!  
  template < typename T > `]m/za%7  
T &   operator ()( const T & r) const }I ^e:,{  
  { H`Ld,E2ex&  
  return (T & )r; YV"LM6`  
} wm s@1~I  
} ; rK r2 K'  
IXt cHAgX  
这样的话assignment也必须相应改动: OvtiFN^s'  
=%R|@lz_x  
template < typename Left, typename Right > 4Vrx9 sA1  
class assignment kH>^3( Q\  
  { {uji7TB  
Left l; MD=VR(P?eq  
Right r; v m)'C C  
public : HK!Vd_&9,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y~uqKb;A  
template < typename T2 > &{(8EvuDd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~7"6Y ]  
} ; QE%|8UFY  
{#J1D*?$"  
同时,holder的operator=也需要改动: "RMvWuNt  
Cd51. Sk(l  
template < typename T > 9Qhk~^ngg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /S\y-M9  
  { 8WRxM%gsH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5"8R|NU:\0  
} p:gM?2p1  
E!v^j=h$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。 ]#Q'~X W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FAP1Bm  
Ax"I$6n>  
return l(rhs) = r; h2#S ?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 W(&9S[2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PbN"+qM  
3+| {O  
template < typename Tp > 6N]V.;0_5  
class constant_t mB]Y;R<  
  { \J?5K l[*c  
  const Tp t; 4E.K6=k|=a  
public : Il,^/qvIY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C*fSPdg?  
template < typename T > b6~MRfx`7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |? l6S  
  { n*U+jc  
  return t; )./.rtP|4  
} BdZO$ALXL  
} ; =*?2+ ;  
k7ODQ(*v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t(F] -[  
下面就可以修改holder的operator=了 4*aNdh[t.  
@C fxPA  
template < typename T > ~ E|L4E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yNu%D$6u7  
  { Z`lCS o;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *^5..0du  
}  %Jc>joU  
4yu ^cix(  
同时也要修改assignment的operator() Q8 r 7  
0kB!EJ<OdG  
template < typename T2 > sCF7K=a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xr\wOQ*`  
现在代码看起来就很一致了。 @YfCS8 eH  
4$<-3IP,  
六. 问题2:链式操作 ^>fjURR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7,N>u8cTh  
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。 #Zy-X_r  
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。 )wwQv2E  
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。 X[ o9^<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4?a!6  
2 !^[x~t  
template < typename T > `X7ns?  
struct result_1 (iZE}qf7 g  
  { X@ Gm:6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I=3e@aTZ,  
} ; ;qF#!Kb5  
(~>L \]!  
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: Ck0R%|  
`y!6(xI  
template < typename T >  _,2P4  
struct   ref Nl^{w'X0h  
  { #j{!&4M  
typedef T & reference; L('G1J}  
} ; ,~_)Cf#CB  
template < typename T > F+@E6I'g  
struct   ref < T &> G;%Pf9 o26  
  { 6T_Mk0Sf+  
typedef T & reference; buhn~ c  
} ; g(0 |p6R  
$LF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =*YK6  
K"sfN~@rT[  
template < typename T > n_n0Q}du  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hC.7Z]  
  { J0U9zI4  
  return l(t) = r(t); T$'GFA  
} _r}oYs%1  
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。 )oSUhU26}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f*g>~!  
kxg]sr"  
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 '`Smg3T!~S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wOy1i/oj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $3! j1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Aghcjy|j  
最后的布局是: 2b]'KiX  
                Add !t["pr\ ?  
              /   \ I,r 3.2u  
            Divide   5 O]n"aAu@  
            /   \ Yp`6305f  
          _1     3 w 1E}F  
似乎一切都解决了?不。 _= _]Yx  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 sM?bUg0w  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1a)NM#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {37DrSOa  
K'%,dn  
template < typename Right > rSD!u0c [  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %3i/PIN  
Right & rt) const Es kh=xA {  
  { ZpHT2-baVe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G^F4c{3c~  
} ,$habq=;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m%$z&<!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <4y1[/S  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 -0Q:0wU  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0:**uion  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 7;C9V`  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? \>j._#t$h  
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: TD-d5P^Kek  
EvMhNq~y5  
template < class Action > w.cQ|_  
class picker : public Action vL13~q*F  
  { Y]b5qguK  
public : j8@YoD5o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L;xc,"\3  
  // all the operator overloaded uKqN  
} ; J! >HT'M  
<}%>a@  
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。 &j/ WjZPF  
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: ehXj.z  
>Ge&v'~_|  
template < typename Right > aT F}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,{7wvXP  
  { &{* [7Ad  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YF @'t~_Z  
}  `-4c}T  
HB\y [:E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WZRrqrjq  
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。 W;,.OoDc>  
pN&Dpz^  
template < typename T >   struct picker_maker xkOyj`IS  
  { pCA(>(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V5K!u8T  
} ; A5Yfm.Jy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O!sZMGF$p  
  { ]?^m;~MQZ  
typedef picker < T > result; E/(:\Cm^  
} ; /Z>#lMg\.  
:9c QK]O6  
下面总的结构就有了:  KEsMes(*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >  K,Q`sS  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K(Otgp+zb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #HB]qa  
至此链式操作完美实现。 !l_ 1r$  
_p7c<$ ;  
kAf:_0?6  
七. 问题3 PP&AF?C  
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。 Y{@ez  
GfY!~J  
template < typename T1, typename T2 > _C"W;n'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ro6peUL*2`  
  { v%V$@MF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^o|igyS9  
} /bVU^vo  
9wC q  
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: @y9_\mX!s  
-sGfpLy<6  
template < typename T1, typename T2 > %|o4 U0c  
struct result_2 *gu~7&yoP  
  { sxl29y^*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; UBi0 /  
} ; tp_*U,  
]gkI:scPA  
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? kwZ 8q-0  
这个差事就留给了holder自己。 \x)T_]Gcm  
    G(|ki9^@"9  
{DBgW},  
template < int Order > 8@Xq ,J  
class holder; ve=oH;zf  
template <> UL(R/yc  
class holder < 1 > $PstThM  
  { +K;(H']Z<-  
public : v%= G~kF}[  
template < typename T > 6\g]Y  
  struct result_1 !iCY!:  
  { ~0|Hw.OK  
  typedef T & result; ,#UaWq@7  
} ; Tw`^  
template < typename T1, typename T2 > [st4FaQ36  
  struct result_2 (m=-oQ&Ro  
  { }!(cm;XA"  
  typedef T1 & result; 0~R0)Q,  
} ; =c M\o{ q  
template < typename T > ,K6s'3O(LW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \NS\>Q+d  
  { ?H0 #{!s  
  return (T & )r; &I:5<zK{  
} 3F[z]B  
template < typename T1, typename T2 > 1N1MD@C?P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 \!t/<  
  { C* b!E:  
  return (T1 & )r1; zy8W8h(?  
} <:2El9l!  
} ; $dgY#ST%  
R.!'&<Svq  
template <> -j`tBv)  
class holder < 2 > b(I-0<  
  { W'-B)li   
public : @.a[2,o_  
template < typename T > pqBd#  
  struct result_1 :o&qJ%  
  { GG5wiN*2S  
  typedef T & result; {XC# -3O  
} ; SQ]&nDd  
template < typename T1, typename T2 > ^|Of  
  struct result_2 |(*ReQ?=  
  { 5<GC  
  typedef T2 & result; =" #O1$  
} ; k!>MZ  
template < typename T > tVvRT*>Wb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VjBV2x  
  { C3u/8Mrt7  
  return (T & )r; )Pakb!0H@t  
} 35?et-=w  
template < typename T1, typename T2 > s|dcO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0[7\p\Q  
  { ,Za!  
  return (T2 & )r2; <6)Ogv",  
} &#F>%~<or  
} ; * h!gjbi  
5yI_uQR  
[, 3o  
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> >。 =66dxU?}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '0[D-jEr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E;*#fD~@  
!=3[Bm G  
return l(i, j) = r(i, j); /9,!)/j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t Q385en  
TIbiw  
  return ( int & )i; t4/d1qW0  
  return ( int & )j; #;)Oi9{9;  
最后执行i = j; (y[+s?;WyB  
可见,参数被正确的选择了。 xqs{d&W  
 ztKmB  
4%LGP h  
%YlL-*7 L  
fr#Y<=Jo  
八. 中期总结 "G].hKgbk*  
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: )pJ} $[6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 / Of*II&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J70#pF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +)h*)  
__fa,kK{?  
] +<[D2f  
I} m\(TS-"  
5 >S #ew  
$l@nk@  
九. 简化 xeF0^p7Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c Owa^;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RSC^R}a5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <^c?M[ j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y[:\kI  
  +-*/&|^等 9=O`?$y  
2. 返回引用。 dl mF?N|EC  
  =,各种复合赋值等 y{ %2Q)  
3. 返回固定类型。 gHpA@jdC*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0}C> e`<'  
4. 原样返回。 [nZf4KN  
  operator, 4$#nciAe  
5. 返回解引用的类型。 m-Q!V+XQp  
  operator*(单目) it.Lh'N;T  
6. 返回地址。 E #q gt9  
  operator&(单目) 8[\F*H  
7. 下表访问返回类型。 Yj3j?.JJk  
  operator[] M!Q27wT8 O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |T\`wcP`q  
  operator<<和operator>> r"sK@  
-c|dTZ8D)8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 AiKja>Fl<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xl8=y  
]rGZ  
template < typename Left > M3P\1  
struct value_return yB0xa%  
  { : 8dQ8p;  
template < typename T > %Hx8%G!  
  struct result_1 ]CHO5'%,$  
  { 1BK!<}yI{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s.7\?(Lg  
} ; ecaEWIOG  
 mo+zq~,M  
template < typename T1, typename T2 > v|fA)W w  
  struct result_2 B3|h$aKC  
  { O{b<UP'85  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dO]N&'P7  
} ; R+{QZ'K.qg  
} ; {w:*t)@j  
XrP'FLY o  
B_R J;.oH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p}H:t24Cr5  
}p,#rOX:A  
下面我们来剥离functor中的operator() (K9pr>le  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \OPJ*/U  
0<tce  
return l(t) op r(t) ^{Wx\+*!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [PG#5.jwQ  
return op l(t) " kp+1sG8  
return op l(t1, t2) } DQ<YF+  
return l(t) op ?+Gc. lU  
return l(t1, t2) op 1<|\df.  
return l(t)[r(t)] j11FEE<W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mV!Ia-k  
)S?.YCv?  
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: 6d~[j <@2  
单目: return f(l(t), r(t)); QA|87alh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TQ`s&8"P  
双目: return f(l(t)); 1i=lJmr  
return f(l(t1, t2)); 4`E[ WE:Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 s/Ne,v  
>-8r|};+  
struct meta_divide pHKcKqB*13  
  { S $j"'K  
template < typename T1, typename T2 > qZQB"Q.*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) , e^&,5b  
  { ~dc o  
  return t1 / t2; 9;2{=,  
} <&w(%<;  
} ; zXX =WH  
kXW5bR  
这个工作可以让宏来做: CE,0@%6F*  
78M%[7Cq<i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .X1xpi%  
template < typename T1, typename T2 > \ {ovt 6C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b'AA*v,b  
以后可以直接用 7Eb | AR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !O )je>A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 r? 9D/|`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) S<*h1}V3/  
m8}c(GwcP  
J|$UAOEDa  
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 8O^<#lh  
g \.O5H9Od  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \d-H+t]  
class unary_op : public Rettype vw~=z6Ka  
  { %"[`   
    Left l; |)KOy~"  
public : C"SG':  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pu-X -j  
o?,c#g  
template < typename T > F TgqE@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $sILCn  
      { H8!; XB  
      return FuncType::execute(l(t)); 8kdJ;%^N  
    } Pk ?M~{S  
4H9mKR  
    template < typename T1, typename T2 > WRCf [5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a~*wZJ  
      { .@KI,_X6,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2I[(UMI$7  
    } z:1"d R   
} ; R) ep1X^  
 K P@bz  
\d)HwO  
同样还可以申明一个binary_op hQb3 8W[  
}1kZF{KD<[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >mAi/TZC  
class binary_op : public Rettype ew+>?a'&L  
  { m'n<.1;1{j  
    Left l; YMG~k3Yb  
Right r; 2 xE+"?0  
public : 'Lu d=u{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MA1y@  
sq rY<@%  
template < typename T > S7v# `#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MV.&GUez{  
      { =w;~1i% .k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o? LJ,Z  
    } `G'Z,P-a  
A)9F_;BY  
    template < typename T1, typename T2 > `g+Kv&546  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uqHI/4  
      { 0<[g7BbR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vJ?j#Ch  
    } \x=j  
} ; Bo +Yu(|cL  
vqhu%ZyP  
_uL8TC ^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^ *1hz<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0/5{v6_rG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (jI_Dk;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {Gvv^.H7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =G\N1E  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `E2RW{$A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y9U*E80q{  
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) Ghf/IXq#  
下面是修改过的unary_op \=2<< iv  
aY8QYK ;?^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /Ue_1Efa  
class unary_op 3D-VePM=`  
  { &gdhq~4#  
Left l; ,p' ;Xg6ez  
  ubs>(\`q"  
public : M@]@1Q.p  
#z#`EBXV$6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?s5/  
.+A2\F.^  
template < typename T > d3;Sy`.  
  struct result_1 -|2k$W  
  { 6f*QUw~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F\2<q$Zn+  
} ; 06]%$ -j  
OrY^?E  
template < typename T1, typename T2 > G`r/ tesW  
  struct result_2 ?_`X8Ok  
  { G'T: l("l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jaL#  
} ; @5j3[e  
#_kV o3  
template < typename T1, typename T2 > DQ.;2W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z P8rW5/  
  { :>-&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7-Mm+4O9  
} }B`T%(11=  
h4E[\<?  
template < typename T > a}g <<{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #BW:*$>}  
  { Utj4f-M  
  return OpClass::execute(lt(t)); `^df la  
} RjxFlKs8  
3of0f{ZTj  
} ; , Y^GQ`~#  
MZvxcr{x  
Rm[{^V.Z$  
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 ~o27~R ]  
好啦,现在才真正完美了。 VXO.S)v2J  
现在在picker里面就可以这么添加了: xM:9XhH1  
O ]!/fZ;(  
template < typename Right > M*Ri1   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wBz5_ OFVw  
  { FO:k >F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); | Zj=E$  
} ipD/dx.  
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。 a8 .x=j<  
~COd(,ul  
=gAn;~  
&hnKBr(Lw  
Z#zXary5s  
十. bind 5}4>vEn  
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。 Ey&gZ$|&  
先来分析一下一段例子 oAF#bj_f  
3vj 1FbY  
_F`RwBOjs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X\1.,]O >  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5Ve T8/7Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \# _w=gs<i  
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。 c,Yd#nokC  
我们来写个简单的。 jm0v=m7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R6`,}<A]@  
对于函数对象类的版本: 4tlLh`-8  
e=Q{CsP  
template < typename Func > ~\UAxB=  
struct functor_trait $ S]l%  
  { B *otqu z  
typedef typename Func::result_type result_type; _ykT(`.#  
} ; do DpTwvh  
对于无参数函数的版本: fl+2 '~  
Yu: !l>  
template < typename Ret > T:g=P@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +jyWqld.K1  
  { Lnc>O'<5P9  
typedef Ret result_type; [!YSW'  
} ; SquuK1P=  
对于单参数函数的版本: -"5r-qq*  
s&L 6C[  
template < typename Ret, typename V1 > zRFvWOxC\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -DWnDku8=  
  { CD pLV:  
typedef Ret result_type; \@$V^;OP/  
} ; zh Vkn]z~*  
对于双参数函数的版本: Qsg([K  
wZb7 7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qq<+QL|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eT@, QA(3  
  { HME`7dw?  
typedef Ret result_type; )KKmV6>b  
} ; B`?5G\7L  
等等。。。 v4VP7h6uD)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Fjw+D1q.  
Y(R .e7]  
template < typename Func > !h>aP4ofT  
struct func_return sEx`9_oZ  
  { <nJ8%aY,  
template < typename T > ]] 50c  
  struct result_1 aK]H(F2#  
  { "p"~fN /I9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  lx&;?QQ  
} ; \s_`ZEB  
I5#zo,9  
template < typename T1, typename T2 > NU%<Ws=  
  struct result_2 hIFfvUl  
  { 94xWMX2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]SG(YrF  
} ; 3?s1Yw>?  
} ; wqA7_ -  
tB<|7  
.iZo/_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `Zd\d:Wyv  
2py [P  
template < typename Func, typename aPicker > }\]J?I+A  
class binder_1 F~x>\?iN  
  { c3C<P  
Func fn; MXrh[QCU)  
aPicker pk; 7 |Q;E|=-Y  
public : LIfYpn6  
*d&+? !  
template < typename T > 8}{W.np_  
  struct result_1 l g*eSx>M  
  { aS&,$sR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c. 06Sw*  
} ; |`Iispn  
.y>G/8_i  
template < typename T1, typename T2 > x"{WLZ   
  struct result_2 CQ:38l\`gd  
  { Itv}TK eF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vu`,:/|h  
} ; siD/`T&  
s'=w/os  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r;8X6C  
>%c7|\q[R  
template < typename T > ?+?`Js o(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TyN]Pa  
  { R 3@luT]  
  return fn(pk(t)); VTJxVYE  
} Q$8K-5U%  
template < typename T1, typename T2 > hv#|dI=kZR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HB, k}Q  
  { G$-[(eu -  
  return fn(pk(t1, t2)); s> JWNP  
} Og<nnq  
} ; A_2oQ*  
L<Q>:U.@\  
)GR4U8<>g  
一目了然不是么? TcOmBKps'  
最后实现bind @y(<4kLz  
CC,CKb  
Ms14]M[\  
template < typename Func, typename aPicker > 4Bk9d\z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C(}N*e1  
  { w=QW8q?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); KYR64[1  
} :Hq#co  
Ih^ziDcW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z Z9D6+R  
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。 9;R'Xo=y  
tWaM+W  
十一. phoenix VQ^}f/A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >Qx :l#B  
u:M)JG  
for_each(v.begin(), v.end(), bL0>ul"  
( ^n9)rsb  
do_ 90UZ\{">  
[ 1`)e}p&  
  cout << _1 <<   " , " oyq9XW~ D  
] -d_7 q  
.while_( -- _1), zy'cf5k2  
cout << var( " \n " ) JXq l=/%  
) >$G'=N:=X&  
); m*~Iu<5L  
]? % *3I  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =H;F{J "  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^!rAT1(/_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #}S<O_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }fh<LCwTi  
q6EZ?bo{  
FgnPh%[u  
template < typename Cond, typename Actor > "-R19SpJKh  
class do_while 0$=w8tP)  
  { 4~~G i`XE  
Cond cd; 1Uk Gjw1J  
Actor act; D|D) 782  
public : >b2wFo/em  
template < typename T > U o[\1)  
  struct result_1 ZK5 wZU  
  { #D-Ttla  
  typedef int result_type; "wnN 0 p  
} ; ^=[b]*V  
'nN'bVl/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;S+]Z!5LT  
og`K! d~  
template < typename T > qyL!>kZr@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @7`=0;g  
  { 1"f)\FPGe  
  do v \dP  
    { {'z(  
  act(t); |vtj0 ,[  
  } wyB  
  while (cd(t)); $[V-M\q  
  return   0 ; s2"<<P[q'  
} HpIW H*  
} ; =fK6P6'B  
v,d'SR.  
/wU4^8Hz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M`p[ Zq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  w\y)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7x#."6>Dy  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 i,!tu  
下面就是产生这个functor的类: Kp>fOe'KW  
K#LDmC  
FK~*X3'  
template < typename Actor > 65U&P5W  
class do_while_actor L\xR<m<,  
  { w5;d/r<q  
Actor act; p|Qn?^C:  
public : ?H!QV;ku  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e[Jh7r>'  
..Bf-)w  
template < typename Cond > S|r,RBeZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LC})aV|  
} ; |p`}vRv Uh  
[Gc9 3PA7q  
ZoR6f\2M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 { t@7r  
最后,是那个do_ 6[Wv g  
DLO2$d  
Ie(M9QMp  
class do_while_invoker _b9>ZF~  
  { rA /T>ZM  
public : eFC~&L;  
template < typename Actor > a+<{!+3v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sp6A* mwl  
  { EbnV"]1  
  return do_while_actor < Actor > (act); _2X6c,  
} z@[-+Q:  
} do_; DFp">1@`PR  
`JcWH_[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,:8 oVq>?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;]>a7o  
最后来说说怎么处理break和continue 7M<co,"  
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。 C(n_*8{  
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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