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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XgnNYy6W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )7+z/y+[n  
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, `kvIw,c.  
{Y2 J:x  
LVdR,'lS  
mejNa(D ^  
  class filler ~4FzA,,  
  { =8*ru\L:hr  
public : m='}t \=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ']\SX*z?  
} ; t,/8U  
+L'Cbv="  
g)$KN,gGuO  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -?1R l:rM  
b3[!1i  
6E1~dK0t  
T _UJ?W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pi#a!Quf\  
u0=&_Q(=  
(gVN<Es  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d*6/1vyjT  
uZ3do|um  
=ca[*0^Z7  
[tt{wl"E  
二. 战前分析 ??.aLeF&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 H$WD7/?j  
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 0n2H7}Uq  
Gukvd6-g9b  
hPz=Ec<zW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xgkCN$zQ`  
  /* --------------------------------------------- */ V{q*hQd_3  
vector < int *> vp( 10 ); DOFW"SpE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i={4rZOD^  
/* --------------------------------------------- */ CC3 i@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WW6-oQs_#*  
/* --------------------------------------------- */ FMF  mn|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C|IHRw`[  
  /* --------------------------------------------- */ {4/*2IRN9h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?#&[1.= u  
/* --------------------------------------------- */ (vD==n9Hd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >m!Z$m([J  
0iR?r+|  
+p jB/#4  
J> ,w},`  
看了之后,我们可以思考一些问题: /!t:MK;  
1._1, _2是什么? DxN\ H"  
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。 cc`u{F9  
2._1 = 1是在做什么? y1}2hT0,  
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。 +IbV  
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。 4B[pQlg  
+eH`mI0f  
Ue Z(@6_:  
三. 动工 }dMX1e1h8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r 20!   
-Q<OSa='  
-!5l4  
 HRbv%  
template < typename T > <<gW`KF   
class assignment [hot,\+f  
  { <wFmfrx+v  
T value; `DSFaBj,  
public :  gsi2  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,/V~T<FI  
template < typename T2 > pnx^a}|px  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } adri02C/  
} ; H<ovIMd  
lg )xQV  
WEG!;XZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  %rlqq*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SQU@JKi; g  
ARnq~E@1  
$\] Mvd  
$39TP@?:Z)  
  class holder m;xa}b{(i  
  { v)|a}5={  
public : xfX|AC  
template < typename T > T1Z*>(M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  Glx{Zu=  
  { OKau3T]  
  return assignment < T > (t); Y^d#8^cP  
} ' i5}`\  
} ; bcu Uej:  
VFnxj52<  
jg%mWiKwK7  
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: Oi~Dio_?  
@44*<!da  
  static holder _1; jG& 8`*|*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :iE`=( o  
T 8 ]*bw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /5epDDP-t5  
而不用手动写一个函数对象。 %cDTq&Q  
Si23w'T  
T\4>4eX-  
_^RN$4.R>  
四. 问题分析 O#J7GbrHO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %$)Sz[=  
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。 Q (gA:aQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (NfB+Ue}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g co;8e_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n,-*$~{  
`e7vSp  
五. 问题1:一致性 fn7?g  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #a|r ^%D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o,J8n;"l  
V^n=@CZT9C  
struct holder %)dp a  
  { x+'Ea.^  
  // kDQE*o  
  template < typename T > l$HBYA\Qh  
T &   operator ()( const T & r) const /']`}*d  
  { ;F%EW`7  
  return (T & )r; '?NMQ  
} , .=7{y~  
} ; 2p 7;v7)y  
u9c^YCBM  
这样的话assignment也必须相应改动: t(.vX  
l`X?C~JhJ  
template < typename Left, typename Right > r~,3  
class assignment U_Mag(^-  
  { -<T> paE9  
Left l; +Qzl-eN/+  
Right r; } 21!b :a  
public : cL#zE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OQg}E@LZ  
template < typename T2 > 4 s9^%K\8{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Edcv>}PfE  
} ; ) R5[a O  
&K=) YpT  
同时,holder的operator=也需要改动: ,PKUgL}w  
i"DyXIrk2  
template < typename T > QJx<1#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #!yX2lR  
  { .p'McCV=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [;D1O;c'W.  
} 0R]'HA>  
[{`&a#Q  
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。 ?f:0GE7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y|/,*,u+  
r`+G9sj3U  
return l(rhs) = r; 4/S3hH  
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。 7g oRj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,CqGO %DY  
Lke!VS!P&  
template < typename Tp > 2*n~r  
class constant_t Z%I 'sWOd  
  { pOl6x iMx  
  const Tp t; 7fT_]H8  
public : 8r0;054  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o9]!*Y!RA  
template < typename T > j/ARTaO1]"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -B7X;{  
  { #&K}w 0}k  
  return t; }^odUIj  
} 9r8bSV3`  
} ; 6s! =de  
k$7Kz"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mt~2&$>  
下面就可以修改holder的operator=了 pYUQSsqC  
@zt"Y~9i  
template < typename T > \x8'K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f/,8sGkX;  
  { qyY/:&E,Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n2'XWbMaL  
} bK!uR&i^l  
hb)83mH}  
同时也要修改assignment的operator()  [cfXcl  
,x[~|J!  
template < typename T2 > ob[G3rfd@Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P}!pmg6V  
现在代码看起来就很一致了。 9wC='  
u*7>0o|H:  
六. 问题2:链式操作 -Ji uq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PL3oV<\4s>  
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。 1n>AN.nI  
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。 Q$yQ^ mG  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Qg o| \=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X#MC|Fzy@  
uxW<Eh4H*  
template < typename T > ,LU|WXRB  
struct result_1 k/Ao?R=@gI  
  { S09Xe_q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h{ EnS5~  
} ; !}"PHby5N  
2kFP;7FO  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: '|yBz1uL  
qFY>/fCP4  
template < typename T > EM'#'fBZ>Y  
struct   ref "@jYZm8  
  { .;:dG  
typedef T & reference; TSRl@QVy  
} ; 7VfPS5se  
template < typename T > 0(A&m ,  
struct   ref < T &> x^YsXzu  
  { qcBamf  
typedef T & reference; CG!9{&F  
} ; W)odaab7  
!qs3fe<uh"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {>X2\.Rl  
;x u&%n[6@  
template < typename T > O F?o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~8lB#NuN  
  { <x:^w'V_b  
  return l(t) = r(t); p$XvVzW#<  
} RJD(c#r$  
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。 DC'L-]#<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l+^4y_  
o-<.8Z}>at  
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 ,GF(pCZzG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TJ0;xn6o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [85tZr]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >\s+A2P  
最后的布局是: &f/"ir[8i  
                Add *XG.?%x*|  
              /   \  :LTjV"f  
            Divide   5 AK$i0Rn;pm  
            /   \ S@WT;Q2Z  
          _1     3 z3|5E#m  
似乎一切都解决了?不。 *7yrm&@nG  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SA,+oq(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ded:yho   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: N9PEn[t@  
yO J|t#  
template < typename Right > j =PM]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <*HsJwr)u  
Right & rt) const Rs "#gT  
  { \{}5VVw-S?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r]bG,?|  
} VO7&<Y}{x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "1-z'TV=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 S2~im?^21  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _j\ 8u`^n  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 na] 9-~4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /9 |BAQ:v;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? s[u*~A  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: U %aDkC+M  
RnUud\T/  
template < class Action > hJ*#t<.<P;  
class picker : public Action >d^DN;p  
  { d PF*G$  
public : 3^Z@fC  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  ^J& }C  
  // all the operator overloaded Ev1gzHd!i  
} ; J!5&Nc  
#} `pj}tQ  
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。 n6#z{,W<3  
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: |DXi~  
)3)fq:[  
template < typename Right > 9_J'P2e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d@+u&xrd  
  { *XluVochrb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NV;T*I8O  
} A=BT2j'l)  
Q6%Pp_$k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d5lD!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 c #8@>;  
fvZ[eJ  
template < typename T >   struct picker_maker VI8/@A1Gv  
  { lQ?_1H~4=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x8RiYi+  
} ; e+wINW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X "Q\MLy  
  { ?2Sm f  
typedef picker < T > result; W$Z8AZ{E  
} ; JYa3xeC;  
jUrUM.CJ\N  
下面总的结构就有了: p1 mY!&e(  
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。 $%?[f;S3,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 WTu1t]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 | =tGrHL  
至此链式操作完美实现。 +Sg+% 8T  
m/ngPeZ  
[yDOv Q[  
七. 问题3 6:`4bo  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ap!i-E,"J  
!w:pb7+G  
template < typename T1, typename T2 > ;Bne=vjQp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @e^(V$ap  
  { NsL!AAN[V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eVGW4b  
} Poxoc-s  
O\}w&BE:h  
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: g ~>nT>6  
XiAflO  
template < typename T1, typename T2 > lO8GnkLE  
struct result_2 :hDv^D?3  
  { 71,GrUV:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rnM C[  
} ; O5A]{ W  
U ]O>DM^'  
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? rh6 e  
这个差事就留给了holder自己。 X6n8Bi9Ik  
    t9&=; s  
m%)S <L7 l  
template < int Order > p+^K$w^Cs  
class holder; (%*~5%l\  
template <> Ny]]L  
class holder < 1 > 3PaMq6Ca  
  { /7K7o8g  
public : *xDV8iu_  
template < typename T > GCp90  
  struct result_1 d"}lh:L9  
  { gyOAvx  
  typedef T & result; LN=#&7=$c  
} ; a!;CY1>  
template < typename T1, typename T2 > ez[$;>  
  struct result_2 |5\: E}1  
  { *):s**BJ$  
  typedef T1 & result; )C $1))  
} ; 1A N)%  
template < typename T > @g1T??h   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /F}dC/W  
  { 'F7UnkKO|  
  return (T & )r; E{[>j'dwc  
} X92I==-w  
template < typename T1, typename T2 > nC#SnyUO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {"\pMY'7  
  { Fhs/<w-  
  return (T1 & )r1; _`xhP-,`S  
} s~g]`/h$r  
} ; U DHMNubB  
#kAk d-QY6  
template <> ?)e6:T(  
class holder < 2 > 'o1lJ?~kH  
  { z"V`8D  
public : j/hm)*\io  
template < typename T > 68nPz".X  
  struct result_1 UX)QdT45Mh  
  { 2o~UA\:+=  
  typedef T & result; 1N+ju"2R  
} ; fP{IW`t}]  
template < typename T1, typename T2 > bl4I4RB  
  struct result_2 >&)|fV&4  
  { g7Z3GUCGL  
  typedef T2 & result; Hx ojxZwm  
} ; @EUvx  
template < typename T > j +Ro?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /@6T~XY M  
  { h{CyYsQ  
  return (T & )r; .wkW<F7  
} p}q]GJ  
template < typename T1, typename T2 > vJuL+'[i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  T_<:  
  { p?x]|`M  
  return (T2 & )r2; %6TS_IpJ  
} #Z}YQ $g  
} ; U (A#}  
Gvc/o$_  
b`|,rfq^AZ  
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> >。 m<|fdS'@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VQn]"G( `  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _sF Ad`  
/^,/o  
return l(i, j) = r(i, j); |/!RN[<   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7'R7J"sY`|  
*m`F-J6U  
  return ( int & )i; g3\1 3<  
  return ( int & )j; -@/!u9l  
最后执行i = j; J%8hf%! ud  
可见,参数被正确的选择了。 'PdUSv|lH  
d 2z!i^:  
r%%<   
(sEZNo5n  
JiRfLB  
八. 中期总结 QVWUm!  
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: wQ\bGBks  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i{k v$ir!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1f0maN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %DhLU~VX  
tdn|mX#  
+=(@=PJ6  
}*56 DX  
-FQS5Zb.!  
poXT)2^)  
九. 简化 MMf_  
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。 Io<L! =>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {EVHkQ+o  
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: xd]7?L@h.I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _ Zzne  
  +-*/&|^等 ybpU?n  
2. 返回引用。 q ?m<9`  
  =,各种复合赋值等 z A@w[.  
3. 返回固定类型。 dt(Lp_&v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #YB3Ug]z  
4. 原样返回。 bdvVPjGc&  
  operator, OCI{)r<O2m  
5. 返回解引用的类型。 0Y/k /)Ul]  
  operator*(单目) ou [Wz{  
6. 返回地址。 NucLf6  
  operator&(单目) O\^D 6\ v  
7. 下表访问返回类型。 x!A5j $k0  
  operator[] ;`FR1KIg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n$3w=9EX *  
  operator<<和operator>> K=!?gd!Vw  
B{lL}"++0  
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。 $>=w<=r|;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zWf(zxGAz  
]VK9d;0D  
template < typename Left > c_syJ<  
struct value_return y?8V'.f|  
  { !24g_R[3"  
template < typename T > WFMQ;  
  struct result_1 A]m_&A#  
  { &%@>S.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ' g Fewo  
} ; ,pVq/1  
+fG~m:E  
template < typename T1, typename T2 > DWu~%U8  
  struct result_2 "nC=.5/$  
  { r8[Ywn <u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s:Z1 ZAxv  
} ; gEnc;qb  
} ; r%^XOw<'  
l ?gh7m_ej  
+(vL ~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KPI[{T\`ZM  
>2;KPV0H  
下面我们来剥离functor中的operator() G>W:3y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q?-uJ1J  
scR+F'M  
return l(t) op r(t) 30L/-+r1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |sV@j_TX  
return op l(t) ((tWgSZ3  
return op l(t1, t2) K${CHKFf  
return l(t) op u %&4[zb  
return l(t1, t2) op ~,reS:9RZ  
return l(t)[r(t)] {aWfD XB1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~Ec@hz]js  
tq5o  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,\E5et4  
单目: return f(l(t), r(t)); UJGmaE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a8r+G]Z  
双目: return f(l(t)); StM)lVeF  
return f(l(t1, t2)); pqxBu  
下面就是f的实现,以operator/为例 uCGn9]  
jX 6+~  
struct meta_divide q<?r5H5  
  { T!gq Z  
template < typename T1, typename T2 > d15E$?ZLH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y'M}lv$sa  
  { j:'!P<#  
  return t1 / t2; r2>y !Q?  
} \DRYqLT`  
} ; F` ]s  
Xc7Qu?}  
这个工作可以让宏来做: p|R]/C0f  
s&Qil07 Vl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !8Q9RnGn  
template < typename T1, typename T2 > \ (1?k_!)T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CiC@Z,ud`  
以后可以直接用 ,v*<yz/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C**kJ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +0FmeM&`h_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8:4`q 9  
h_ J|uu  
j=TG&#e  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 XX'Rv]T  
*saO~.-;4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D`r_ Dz  
class unary_op : public Rettype {t&+abY  
  { p&,2@(Q  
    Left l; 3W}xYYs] ^  
public : #ui7YUR=2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ] e]l08  
fIcra  
template < typename T > X P_ V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n{r _Xa  
      { @awN*mO  
      return FuncType::execute(l(t)); gSu3\keF  
    } IDr$Vu4LCW  
[:\8Ug8  
    template < typename T1, typename T2 > .6#Y- iJqc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;l'kPUv([  
      { E>6:59+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e8<[2J)P&  
    } zhFk84  
} ; BFyVq  
Ok2>%e  
>QM$ NIf@  
同样还可以申明一个binary_op wXxk+DV@  
~",,&>#[K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )t$|'c}  
class binary_op : public Rettype dsJHhsu6  
  { k!6wVJ|_Y  
    Left l; nFfwVqV  
Right r; rC!~4xj-  
public : :N([s(}!$2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7A[`%.!F6  
&-1;3+#w  
template < typename T > y1:#0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <sq@[\l}a  
      { 7lz"^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jNA^ (|:  
    } d>qxaX;  
|);-{=.OdQ  
    template < typename T1, typename T2 > ^~%z Plv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ZLg=  
      { 7`f',ZK%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y-c2tF@'v  
    } &D 4Ci_6k  
} ; _GK3]F0  
kGSB6  
lj!f\C}d  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .5x+FHu7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /N&)r wc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z[{: `  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R83Me #&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p4OiCAW;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ndIU0kq3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;eRYgC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I5J9,j  
下面是修改过的unary_op  Gp/yr  
q={\|j$X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *rk!`n&  
class unary_op ~y(- j[  
  { Q0j$u[x6s  
Left l; ^L1#  
  C,xM) V^a  
public : 0UB,EI8   
P]G`Y>#$r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z@0*QZ.y 1  
{~"6/L  
template < typename T > +L8 6 w7  
  struct result_1 058+_xX  
  { Gq/f|43}@O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @ 0RB.-  
} ; $3Ct@}=n  
I(dMiL  
template < typename T1, typename T2 > bNG;`VZ%  
  struct result_2 Ge>%?\  
  { B|Rnh;B-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2I#4jy/g  
} ; f: h.O# d>  
t zhkdG  
template < typename T1, typename T2 > +89s+4Jn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bt,^-gt@  
  { &ns !\!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 89@e &h*  
} {g>k-.  
})R8VJ&C/  
template < typename T > YolO-5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -m:i~^ u  
  { 7lvUIc?krW  
  return OpClass::execute(lt(t)); l ^*GqP5  
} /IS j0"/$  
# Pulbk8  
} ; @]#0jiS  
vRLkz4z   
i~dW)7  
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 Xp=Y<`dX  
好啦,现在才真正完美了。 :A,V<Es}I"  
现在在picker里面就可以这么添加了: (c<Krc h  
RrkS!E[C  
template < typename Right >  l+.E'   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D@i,dPz5Zl  
  { U3+{!}gn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~O)Uz|  
} $SQ8,Y,  
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。 Q)c $^YsI  
e'oM% G[  
a<%WFix  
+b.qzgH>r  
VJX{2$L  
十. bind XB)e;R  
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。 gOI #$-L  
先来分析一下一段例子 *=1;HN3  
&t +   
|#x;}_>7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2B8p3A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X3DXEeBEL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v2dCkn /  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?gb"S,  
我们来写个简单的。 kyQ%qBv ^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uD&!]E3  
对于函数对象类的版本: \fphM6([RK  
\#[W8k<Z  
template < typename Func > J<Wz3}w6  
struct functor_trait aXyu%<@k  
  { EOrWax@k$}  
typedef typename Func::result_type result_type; ~y}M GUEC  
} ; z[DUktZl  
对于无参数函数的版本: U RDb  
,@=qaU  
template < typename Ret > 22\Buk}?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FDaHsiI:  
  { C+Wb_  
typedef Ret result_type; "aN<3b  
} ; XnQd(B`M  
对于单参数函数的版本: ,9q=2V[GP  
h'<}N  
template < typename Ret, typename V1 > F_!6C-z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n37C"qJ/i  
  { ]<q{0.  
typedef Ret result_type; owTW_V  
} ; ?#xNz=V  
对于双参数函数的版本: cI4%z eR  
_=jc%@]1y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hi>Ii2T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y6'Fi(2yw  
  { H*3f8A&@s  
typedef Ret result_type; ,~FyC_%*  
} ; 5+GW% U/  
等等。。。 !arcQ:T@G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l/yLSGjM  
J={$q1@lq  
template < typename Func > j3VM !/  
struct func_return R:B-4  
  { 6)P~3 C'  
template < typename T > %}P^B^O  
  struct result_1 gh}FZs5 P  
  { .9> e r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !h7`W*::  
} ; a=k+:=%y  
m?xzx^xs/  
template < typename T1, typename T2 > z-uJ+SA  
  struct result_2 =2bW"gs I  
  { 'g#Ml`cm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $Ha?:jSc  
} ; e%N\Pshgv  
} ; N7%Jy?-+  
3j0/&ON  
JGf6*D"O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8nQlmWpJ  
a9"x_IVU  
template < typename Func, typename aPicker >  OnF +  
class binder_1 e>1^i;f  
  { q#I/N$F  
Func fn; C;wN>HE  
aPicker pk;  b#P ,  
public : `?rPs8+R  
E@"+w,x)  
template < typename T > XcaY'k#  
  struct result_1 ?AyG!F  
  { R+gh 2 6e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W+a>*#*  
} ;  ~MyP4x/  
/J3e[?78u  
template < typename T1, typename T2 > X.,SXNS+B  
  struct result_2 (SoV2[|  
  { ;7 i0ko9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; > zh%CF$  
} ; q+dY&4&u  
H]"Z_n_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CBs0>M/  
}k duN0  
template < typename T > sqei(OXy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CCp{ZH s  
  { m'r6.Hp3Ng  
  return fn(pk(t)); +f+x3OMX3  
} VGM8&J{o'  
template < typename T1, typename T2 > h -+vM9j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R7e`Wn  
  { l:8gCi  
  return fn(pk(t1, t2));  #It{B  
} Ne@Iv)g?  
} ; gx4`pH;B\  
=i Rc&  
X82sw>Y  
一目了然不是么? DuZ51[3_L  
最后实现bind m=PSC Ib  
odny{ePAf  
eek5Xm  
template < typename Func, typename aPicker > >6=yxCJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YQ 4;X8I`r  
  { xRP#}i:m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /t%IU  
} T WEmW&Q  
5ts8o&|   
2个以上参数的bind可以同理实现。 XkCbdb  
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。 P00d#6hPJ  
+J]3)8 y+  
十一. phoenix 7zVaj"N(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mNKe,H0  
;6L<Syl5  
for_each(v.begin(), v.end(), 6fY(u7m|p  
( g*b%  
do_ '+Gt+Gq+  
[ wP6~HiC  
  cout << _1 <<   " , " $oH?oD1  
] ZdlZ,vK^.  
.while_( -- _1), _V1O =iu-  
cout << var( " \n " ) b@Ik c<  
) -mO[;lO  
); iwJBhu0@#  
E%3WJ%A  
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: "\vEi &C  
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 5sM-E>8G^{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ' ,a'r.HJH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WsL*P .J  
d&w g\"E  
&rorBD 5aj  
template < typename Cond, typename Actor > 7X2g"2\Wm  
class do_while ;q6: *H/  
  { 2l{g$44  
Cond cd; "T<Q#^m  
Actor act; |5Mhrb4.  
public : C=h$8Q  
template < typename T > Dsm_T1X  
  struct result_1 )j4]Y dJ  
  { VZ}^1e  
  typedef int result_type; T#|Qexz6 @  
} ; 1G=1FGvP  
^%)'wDK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6QLWF @  
}7IS:"tu  
template < typename T > j7xoe9;TxI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dum! AO  
  { YCj"^RC^  
  do ?2 u_E "  
    { Gz+Bk5#{  
  act(t); z(:0@5  
  } zn_InxR  
  while (cd(t)); AJiEyAC!)5  
  return   0 ; $iEM$  
} 62PtR`b >  
} ; 69!J' kM[  
eq<xO28z  
"k)( ,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mF%>pj&b  
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。 I$n 0aR6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zob^z@2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^a[7qX_B  
下面就是产生这个functor的类: %?<C ?.  
<[Q#}/$"  
(VO) Q  
template < typename Actor > w_ kHy_)  
class do_while_actor IwZn%>1N  
  { e/6WhFN #  
Actor act; ']ya_v~e  
public : Agl5[{]E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} up=4B  
ZC_b`q<  
template < typename Cond > Gk;==~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _.' j'j%  
} ; X{| 1E85fl  
)r~$N0\D  
%DqF_4U9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z[M LMf[c  
最后,是那个do_ .6z#o{n  
U-QK   
O/e5LA  
class do_while_invoker Gx|$A+U  
  { jF<Y,(C\  
public : H~i+: X=I  
template < typename Actor > 7 }4T)k(a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C;0H _  
  { 4rO07)~l  
  return do_while_actor < Actor > (act); >DBaKLu\  
} c_~)#F%P  
} do_; 8Focs p2  
X-|`|>3E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $z1u>{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7m~+HM\  
最后来说说怎么处理break和continue Uq<c+4)5  
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。 2o] V q  
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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