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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K`3cH6"L6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j>zVC;Sj*  
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, xa:P(x3[  
>[U$n.  
%yVZ|d*Q  
= %m/  
  class filler ;2}Gqh)Yr  
  { 2"T&Fp<  
public : FSk:J~Z;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n\4+xZr  
} ; -TWo-iu^  
.>e~J+oL  
suwj1qYJ4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7[\B{N9&W  
`{":*V   
To+{9"$,  
8*ysuL#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Lb/_ULo6-V  
h&{pMmS3,  
ebchHnOd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,58[WZG  
3z<t#  
tuSgh!  
f#jAjzmYL  
二. 战前分析 zb(u?U  
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。 +TX]~k79Oq  
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 9S^-qQH3}  
OZ&aTm :  
:|g{ gi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a@. /e @p  
  /* --------------------------------------------- */ F=H=[pSe  
vector < int *> vp( 10 ); ~jaGf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y;H 3g#  
/* --------------------------------------------- */ d8>D=Ve  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [+GG Wo  
/* --------------------------------------------- */ &!=3Fbn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5P4 >xv[  
  /* --------------------------------------------- */ CT : ac64  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |bh:x{h  
/* --------------------------------------------- */ LY MfoXp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8VnZ@*  
UJI1n?~  
5`J. ic  
,LvJ'N  
看了之后,我们可以思考一些问题: <tNx*ce5  
1._1, _2是什么? jZGmTtx  
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。 9}-,dgAB  
2._1 = 1是在做什么? 8b/yT4f  
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。 (|-/S0AV  
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。 q$K~BgFzpZ  
k&2I(2S  
sf LBi~*j  
三. 动工 LQe<mZ<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C`ok{SNtUy  
%<klz)!t  
9Y(<W_{/  
lk}x;4]Z  
template < typename T > cg4,PI% hz  
class assignment A-<qr6q  
  { R~b$7jpd  
T value; lL?;?V~  
public : #q-t!C%E  
assignment( const T & v) : value(v) {} [|3 %~s|Sv  
template < typename T2 > E5rNC/Ul$$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pD{Li\LY  
} ; 1+]e?  
Vj_ $%0  
Uhf -}Jdw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c{[d@jt O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uZNR]+Yu@  
5VI'hxU4Qg  
+VJl#sc/;  
k3Y>QN|q8  
  class holder -Fb/GZt|  
  { y ^YrGz.  
public : hZy"@y3Yq  
template < typename T > l4; LV7Ji  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %n( s;/_  
  { jE{z4en  
  return assignment < T > (t); _L"rygit  
} ve$P=ZuM  
} ; {W-PYHZ;  
IJ!UKa*o%  
I++!F,pB  
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: 6>l-jTM  
|YH1q1l  
  static holder _1; Yy&0b(m U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2$jY_{B+x  
ZnQnv@{8 l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <1"6`24  
而不用手动写一个函数对象。 dM QnN[d6  
4m~\S)ad  
"k+QDQ3=  
P)T:6K  
四. 问题分析 Dv$xP)./  
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。 .EI/0"^  
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。 JL <}9K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CxO) d7c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X%;,r 2g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;m\E9ple  
3M^ /   
五. 问题1:一致性 <4Ak$ E %"  
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?| ohwQ%NDl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w^r*qi"  
:`_wy-}V  
struct holder <)M?qkjb  
  { ct/I85c@P  
  // y&iLhd!p  
  template < typename T > tJ 6:$dh  
T &   operator ()( const T & r) const fd(>[RP?  
  { *? c~7ru  
  return (T & )r; zj8;ENhEI  
} {|a' =I#2  
} ; h.DQ6!?;s  
;Eck7nRA)  
这样的话assignment也必须相应改动: )xi|BqQz  
BV<LIrAS  
template < typename Left, typename Right > B64%| S  
class assignment ek.L(n,J|  
  { ~ejHA~QC  
Left l; Bs^W0K$uBO  
Right r; nHA2p`T  
public : :qI myaGQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9!o:)99U  
template < typename T2 > Am- JB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8,%y`tUn>u  
} ; z2-=fIr.h  
ak<?Eu9rV  
同时,holder的operator=也需要改动: @mW0EJ8bb  
 Wkf)4!  
template < typename T > Xc'yz 2B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,"&vhgYU  
  { ] Qj65]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~fr1O`8  
} "ibKi=  
R_/T bz  
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-sb5)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 64[j:t=N  
7pkc*@t  
return l(rhs) = r; n`CmbM@@  
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。 y9:|}Vh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^5xY&1j  
l'c|I &Y]  
template < typename Tp > t:W`=^  
class constant_t cD7q;|+  
  { $lUZm\R|k  
  const Tp t; lxV> rmD  
public : qxk1Rzm?x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 89~)nV)  
template < typename T > ?9/%K45  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nJrV  
  { bD=_44I  
  return t; aMT&}3  
} 9Lv`3J^~  
} ; }&ZO q'B  
$YFn$.70\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GT`:3L  
下面就可以修改holder的operator=了 /SSl$  
Hz28L$  
template < typename T > UtY< R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ktg6*L/  
  { XVE(p3-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z9E*Mh(NE  
} v cqL  
Gh|q[s*k  
同时也要修改assignment的operator() "c=\?   
!i0:1{.  
template < typename T2 > aZ- )w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zPZy#7/A  
现在代码看起来就很一致了。 ^+!!:J|ra  
q^k6.5*"  
六. 问题2:链式操作 F~z4T/TN%G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9^>nZ6  
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。 `nn;E% n  
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。 ga0W;Vq&X  
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。 kx*=1AfU+Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s:,BcVLx^  
Y[@$1{YS  
template < typename T > NmVc2V]I  
struct result_1 mam|aRzd  
  { R 8?Xz5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NgQ {'H[Y  
} ; OV^) N  
;}WdxWw4  
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: V]<J^m8  
@<r  ;>G  
template < typename T > L:j;;9Sp{  
struct   ref Cz8=G;\  
  { AI/xOd!a  
typedef T & reference; 9Iy>oV  
} ; XF'K dz>p  
template < typename T > BPwFcT)i!(  
struct   ref < T &> FNtcI7  
  { H~Hh $-z  
typedef T & reference; t@.M;b8  
} ; ]t(;bD hT  
U_B"B;ng+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S3A OT  
Ks7DoXCvE  
template < typename T > {H=DeQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ku&IVr%  
  { Ws{2+G~  
  return l(t) = r(t); H<Ed"-n$I<  
} k[&+Iy  
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。 ]|@RWzA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Xq` '^)  
mtvfG  
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 uR"(0_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UW8 8JA0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H3nx8R$j](  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VMe~aUd  
最后的布局是: IJhJfr0)Oo  
                Add E}00y%@*J  
              /   \ $&OoxC  
            Divide   5 ag+$qU  
            /   \ oEGe y8?  
          _1     3 gR )xw)!  
似乎一切都解决了?不。 )u7y.o  
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。 i*_T\_=  
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。 t n>$5}^;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4U( W~O  
UMuRB>ey  
template < typename Right > 0L9z[2sj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t H`!?  
Right & rt) const PVC\&YF  
  { NnRR"'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i?.MD+f8  
} j|N;&s`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tg_v\n  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 R/VrBiw  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 }`FC'!(   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 A (S=  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 7Y"CeU-S  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? / q*n*j  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _3i.o$GO  
xlg6cO  
template < class Action > k z"F4?,  
class picker : public Action B{hP#bYK  
  { ?ey!wcv~  
public : *G"L]Nq#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +] s"*'V$  
  // all the operator overloaded hN=YC\l  
} ; 0p YO-@E  
2m7Z: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。 .'.#bH9K  
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: cy%JJ)sf  
,HO~NqmB4  
template < typename Right > ;nW#Dn9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (U#4j 6Q  
  { Q ;V `  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $d? N("L  
} _BHR ?I[w  
ZJlmHlAX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  } Wx#"6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !#wd~: H  
x%Ivd  
template < typename T >   struct picker_maker B U |]4  
  { ~<!b}Hv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5Arx"=c  
} ; \3a(8Em  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'mx_]b^O  
  { *.nC'$-2r  
typedef picker < T > result; c((^l&  
} ; Vj(}'h-c\  
" lar~  
下面总的结构就有了: 1#9qP~#]'{  
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。 kq xX!  
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。 4Y2l]86  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4Qh\3UL~  
至此链式操作完美实现。 NZ`Mq  
XMzL\Edo  
Z\Qa6f!  
七. 问题3 %P05k  
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。 6P@3UQ)}s  
8#b>4 Dx  
template < typename T1, typename T2 > 5:ca6 H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tai  
  { Hry*.s -  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )xwWig.  
} HMDQEd;  
7v\K,P8  
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: B]jN~CO?  
WB~ ^R<g  
template < typename T1, typename T2 > ,QU2xw D[  
struct result_2 S^ ij%  
  { <4V]>[{W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =gL~E9\  
} ; fS2 ^$"B|  
k=L(C^VP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :y#KR\T1  
这个差事就留给了holder自己。 <7Igd6u  
    rBG8.E36J  
"uK`!{  
template < int Order > AWSe!\b  
class holder; E{_$C!.  
template <> &aD ]_+b  
class holder < 1 > svki=GD_(.  
  { 9nIBs{`/Ac  
public : Q(Uj5aX  
template < typename T > NgH"jg-  
  struct result_1 *p )1c_  
  { p<%76H A  
  typedef T & result; <~ E'% 60;  
} ; m E<n=g=  
template < typename T1, typename T2 > m<]b]FQ  
  struct result_2 PW a!7n#A  
  { `72 uf<YQ  
  typedef T1 & result; v}w=I}<x  
} ; J<8~w; i  
template < typename T > +o&&5&HR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %*d(1?\o  
  { DxX333vC  
  return (T & )r; 57:Wh= x  
} zyey5Z:7  
template < typename T1, typename T2 > J*@(rb#G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W '54g$T  
  { Zr!he$8(2  
  return (T1 & )r1; (W.euQy  
} V *2 =S  
} ; ,":l >0P[  
%) A-zzj  
template <> d3 h^L  
class holder < 2 > i^hgs`hvU  
  { eO<:X|9T  
public : Ya$JX(aUe  
template < typename T > ZUE?19GA  
  struct result_1 ^'"sFEV7RN  
  { WR;"^<i9  
  typedef T & result; LeY!A#j  
} ; zD8q(]: A  
template < typename T1, typename T2 > OW$? 6  
  struct result_2 "f'pa&oHi  
  { t%jB[w&,os  
  typedef T2 & result; N"d*pi#h  
} ; 6fxf|R\  
template < typename T > 9r@T"$V#c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P(N$U^pj  
  { F,B,D^WD  
  return (T & )r; 'k2Z$+  
} /*B^@G|]'  
template < typename T1, typename T2 > j\t"4=,n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +/idq  
  { mRI W9V  
  return (T2 & )r2; U?dd+2^};t  
} i,G )kt'H  
} ; &W1{o&  
rw*#ta O  
tmAc=?|Wa  
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> >。 q#W7.8 Z@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X2#;1 ku  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /mST<{(_G\  
4%5H<:V7  
return l(i, j) = r(i, j); n ETm"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XO |U4 #ya  
r{~K8!=oU]  
  return ( int & )i; GdN'G  
  return ( int & )j; ^s'ozCk 0  
最后执行i = j; 0q%=Vs~@g  
可见,参数被正确的选择了。 _J}vPm  
ii%n:0+zm  
UH8)r  
E|f&SEnzK  
a8fLj  
八. 中期总结 1zE_ SNx  
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: (0%0+vY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WZ"g:Khw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aOYRenqu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VK9I#   
E|2klA^+*  
l\l\T<wa,  
w}Q|*!?_  
&HKrmFgX{  
xe)< )y  
九. 简化 wzAp`Zs2Dm  
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。 7S<Z&1(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7. y L>  
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: MmOGt!}9A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !Xt=+aKN  
  +-*/&|^等 38P_wf~ \  
2. 返回引用。 p-U'5<n  
  =,各种复合赋值等 Xg#g`m%(M  
3. 返回固定类型。 ^=)? a;V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,wmPK;j  
4. 原样返回。 `m5cU*@D  
  operator, [ @> 8Qhw  
5. 返回解引用的类型。 ?5m[Qc (<  
  operator*(单目) '{EBK  
6. 返回地址。 QsYc 9]:  
  operator&(单目) ;F@dN,Y  
7. 下表访问返回类型。 |N[SCk>Kj  
  operator[] YW"?Fy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1 sCF -r  
  operator<<和operator>> CORNN8=k  
!ViHC}:   
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。 DvnK_Q!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ff"Cl p  
zqAK|jbL  
template < typename Left > ;2RCgX!'%  
struct value_return Nzc1)t=  
  { Xmy(pV!PF  
template < typename T > ]4@z.1Mr  
  struct result_1 >*A\/Da]j  
  { kl[bDb1p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7<{Zq8)  
} ;  6<A\U/  
Qwx}e\=  
template < typename T1, typename T2 > h B<.u  
  struct result_2 Y VTY{>Q  
  { C<A82u;t%@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \@4QG.3&  
} ; >fo &H_a  
} ; VIbm%b$~  
F!{N4X>%T  
*n?6x!A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;3'}(_n  
u7`<m.\  
下面我们来剥离functor中的operator() #v-)Ie\F?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j^Zp BNL  
rjU $*+  
return l(t) op r(t) $y=sT({VVe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *cTN5 S>  
return op l(t) n2-R[W^  
return op l(t1, t2) =}7wpTc,  
return l(t) op @N.W#<IG  
return l(t1, t2) op zE.4e&m%Z?  
return l(t)[r(t)] Fw:s3ON9}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y_PCL9G{p  
9>le-}~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'ESy>wA{y<  
单目: return f(l(t), r(t)); )+w0NhJw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r3ZY` zf  
双目: return f(l(t)); #eE:hiu<v  
return f(l(t1, t2)); F5L/7j<}  
下面就是f的实现,以operator/为例 OR&+`P"-\  
wlKpHd*  
struct meta_divide @tjC{?5Y  
  { \{?v|%n=/i  
template < typename T1, typename T2 > ~"Ek X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a|?CC/Ra  
  { . 36'=K  
  return t1 / t2; OY~5o&Oa  
} ?vf{v  
} ; )X\3bPDJR  
 wSV[nK  
这个工作可以让宏来做: _* 4 <  
)#3 ,y6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ TdD-# |5  
template < typename T1, typename T2 > \ !0Xes0gK0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N!RyncJ  
以后可以直接用 wrsETB c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \"Sqr(~_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5 +(YcV("  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2%vwC]A  
@u6#Tvxy[  
"hog A5=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 g;]2'Rj  
aDza"Ln  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Y?H f2']  
class unary_op : public Rettype Xg!Mc<wA[  
  { >YoK?e6  
    Left l; u# =N8  
public : "cJ5Fd:*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vzbl* Zmx  
`p1`Sxz?  
template < typename T > J+DuQ;k;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LZ&CGV"Z-  
      { #3u8BLy$Q  
      return FuncType::execute(l(t)); =K8`[iH  
    } Q1eiU Y6  
y L&n)   
    template < typename T1, typename T2 > WHAEB1c#Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7\{<AM?*  
      { <#|3z8N2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x6Z$lhZ  
    } %q>gwq A  
} ; {2Gp+&  
+~FH'DsT  
_,F wt  
同样还可以申明一个binary_op F>*w)6 4~  
-ZihEyG?V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :sT<<LtI-  
class binary_op : public Rettype z eIBB  
  { UQW;!8J#R(  
    Left l; Y,E:?  
Right r; AS;{O>}54  
public : `m'2RNSc+#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?Cu#(  
NJl|/(]v  
template < typename T > -JwH^*Ad  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4TR:bQZs  
      { ,rX!V=Z5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Uk*s`Y  
    } ol`]6"Sc  
^Gs!"Y  
    template < typename T1, typename T2 > kf5921(P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >!WJ{M0  
      { uF(- h~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pM VeUK?  
    } ;yk@`<  
} ; TR)' I  
1YnDho;~  
IHagRldG  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |u;5|i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tO~H/0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M6?Qw=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @RaMO#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wp*;F#:G  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 GB[W'QGiq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U}Hmzb  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) M>I}^Zp!  
下面是修改过的unary_op 5jjJQ'  
>) S a#w;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]Uxx_1$,  
class unary_op 23+GX&Rp  
  { b|fq63ar;  
Left l; ]m}>/2oSs  
  f4w|  
public : >Xb]n_`  
1uy+'2[Z-D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <<;j=Yy({`  
[9+M/O|Vs  
template < typename T > 4L5Wa~5\  
  struct result_1 6'wP?=  
  { m&ZdtB|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *4(.=k  
} ; +;>>c`{  
H9jj**W ;$  
template < typename T1, typename T2 > $ \P!P.  
  struct result_2 X)uT-Fy  
  { DDkO g]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MCYrsgg}  
} ; 45-pJf8F  
/-4%ug tD$  
template < typename T1, typename T2 > a<\m` Es=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ObsW!g  
  { p(x[zn+%Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fwl RwH(  
} Pel3e ~?t  
7x1jpQ -  
template < typename T > zxsnrn;|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \< z{ @  
  { ]q?<fEG2<  
  return OpClass::execute(lt(t)); {=R=\Y?r&  
} 8H{@0_M  
8o4 vA,  
} ; }QC: !e,yG  
&_-~kU1K^  
@7BH`b$)!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?^@;8m  
好啦,现在才真正完美了。 52%.^/  
现在在picker里面就可以这么添加了: wPG3Ap8L  
q+m&V#FT%  
template < typename Right > 'vCFT(C-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZsV'-gu  
  { W~7q&||;C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e j`lY  
} E7jv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 i-/'F  
(sPZ1Fr\o  
-EL"Sv?  
AalyEn&>  
l5@k8tnz  
十. bind vwT?Bp  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2 K` hH  
先来分析一下一段例子 Li7/pUq>}!  
IXC: Q  
7qnw.7p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Xt$?Kx_,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9RAN$\AKy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rgOB0[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 sM-k,0z  
我们来写个简单的。 EnfSVG8kB8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2P]rJ  
对于函数对象类的版本: [zY9"B<3  
(s \Nm_j  
template < typename Func > 58=fT1 B  
struct functor_trait b ~F8 5U2  
  { DuCq16'0T  
typedef typename Func::result_type result_type; :MJTmpq,  
} ; )FgcNB1|7  
对于无参数函数的版本: T@f$w/15  
&}*[-z  
template < typename Ret > 3lLO.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a}=)b#T`  
  { B?Pu0 _|s  
typedef Ret result_type; EpPKo  
} ; M(5lSu  
对于单参数函数的版本: Z}XA (;ck  
jgukW7H  
template < typename Ret, typename V1 > 1k;X*r#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J/)Q{*`_  
  { %"{SGp  
typedef Ret result_type; h( Iti&  
} ; _%.atW7  
对于双参数函数的版本: glHHr  
HQ4o^WC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Wny{qj)=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > edbzg #wy  
  { iao_w'tJ  
typedef Ret result_type; Y2Y/laD  
} ; ?L7z\b"_~  
等等。。。 q?JP\_o:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hXZk$a'  
Xo$(zGb  
template < typename Func > ^F_c'  
struct func_return 7eZ,; x  
  { +jQW6k#  
template < typename T > .p <!2   
  struct result_1 X(N!y"z  
  { Pq !\6s@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ALPZc:  
} ; k`xPf\^tf  
BK6oW3wD/  
template < typename T1, typename T2 > *\-6p0~A  
  struct result_2 joYj`K  
  { dTS 7l02  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CSIW|R@   
} ; 1[mX_ }K  
} ; v-g2k_ o|  
lP0'Zg(  
+.gZILw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /2 WGo-  
,uK }$l  
template < typename Func, typename aPicker > $M#G;W5c  
class binder_1 N9idk}T  
  { 7oK!!Qd^w  
Func fn; PWmFY'=  
aPicker pk; Pe~[qETv  
public : X`#vH8  
REc69Y.k  
template < typename T > -PoW56  
  struct result_1 _-^a8F>/19  
  { qgDd^0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j%Usui<DL  
} ; HZ )z^K?1  
f6u<.b  
template < typename T1, typename T2 > p~BEz?e  
  struct result_2 [Vc8j&:L  
  { 1Sx2c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RMDzPda.  
} ; !CY: XQm  
~"#qG6dP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?7*.S Lt  
Qw}uB$S>  
template < typename T > _?CyKk\I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^e1@o\]  
  { /&_$+Iun  
  return fn(pk(t)); MA6(VII  
} VMXccT9i!  
template < typename T1, typename T2 > b<n*wH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jH({Qc,97  
  { fX2sjfk  
  return fn(pk(t1, t2)); #Ipi3  
} Vo"Wr>F  
} ; 8,7^@[bzXx  
pE,2pT2>  
E{k$4  
一目了然不是么? 9$$dSN\&  
最后实现bind |6v $!wBi  
j 4!$[h  
gNUYHNzDM(  
template < typename Func, typename aPicker > %68'+qz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nm Y_)s  
  { L`NY^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aS=-9P;v  
} < KG q  
E2K{9@i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X|y(B%:  
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。 vJ9I z  
Vdd HK  
十一. phoenix d<K2 \:P{}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r2yJ{j&s  
ti'B}bH>'  
for_each(v.begin(), v.end(), 70Jx[3vr  
( jVi> 9[rz  
do_ oq${}n<  
[ 3>M%?d  
  cout << _1 <<   " , " B\S}*IE  
] B>.x@(}V~  
.while_( -- _1), & OYo  
cout << var( " \n " ) ORuC("  
) K*I!:1;3N  
); /9ctmW1!<  
U}@xMt8@l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *IX<&u#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v|\3FEu@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aKjP{Z0k$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2Pow-o*r  
)G#mC0?PV  
e[ yN  
template < typename Cond, typename Actor > ^G|* =~_  
class do_while vMd3#@  
  { o1`\*]A7J  
Cond cd; I+=+ ,iXhB  
Actor act; Xii>?sA5Z"  
public : y+3+iT@i  
template < typename T > E75/EQ5p]p  
  struct result_1 v5>A1\  
  { [?%q,>F  
  typedef int result_type; >)F "lR:o  
} ; zD)/QFILy  
]Hp>~Zvbb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XeX\u3<D  
n{u\t+f  
template < typename T > &AN1xcx\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B (Ps/  
  { cbN;Kv?ak}  
  do m g,1*B'  
    { ^/_Yk.w  
  act(t); T/a=z  
  } 4-~Z{#-  
  while (cd(t)); &rGB58  
  return   0 ; KL9k9|!p  
} fIl;qGz85  
} ; ? D _kQl  
w A\5-C7 j  
z/u^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8N%nG( 0  
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。 |BbzRis  
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。 )adV`V%=>  
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。 `^52I kM)  
下面就是产生这个functor的类: AtewC Yo  
 D|)a7_  
OvAhp&k  
template < typename Actor > Q F)\\ D[  
class do_while_actor @/F61Ut  
  { K>dB{w#gS  
Actor act; om`T/@_,  
public : D"rbQXR7$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #MKM.T,\t  
&\1n=y  
template < typename Cond > Jy5sZ }t[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u<Y#J,p`e  
} ; "$XX4w M  
sxsb)a  
s bj/d~$N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H T|DT  
最后,是那个do_ Keozn*fzI  
'C/yQvJ  
<XIIT-b[  
class do_while_invoker qT48Y  
  { oQ 2$z8  
public : )rq |t9kix  
template < typename Actor > >~SS^I0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r/2= nE  
  { 5?lc%,-&  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;%9]G|*{  
} tO&ffZP8$  
} do_; v8)"skVnFG  
h:nybLw?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fC[za,PXaE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EHk\Q\  
最后来说说怎么处理break和continue HR}O:2'  
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。 DsejZ&  
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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