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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z<<aT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &cx]7:;  
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, jmnrpXaAx  
jRdW=/q+(  
U09@pne8  
,Hsu ;I~  
  class filler ~U4;YlQP  
  { 0k|/]zfb  
public : *;(GL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v\COl*  
} ; xm<sH!,j  
uFi[50  
y\[GS2nTX  
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% 82I::t  
&sPu 3.p  
Hkj| e6  
O`(it %Ho!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f]^ @z<FC  
{S5D~A*a+  
n %P,"V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rv+p4RgA  
?x =Sm|Ej  
Fd0\T#k  
9\NP)Vm$^  
二. 战前分析 SVyJUd_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =}4lx^`oeT  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l' Z `%}R  
mc5$-}1V,  
`?Xt ,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }A_>J7w  
  /* --------------------------------------------- */ ~f%AbDye  
vector < int *> vp( 10 ); >za=v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 12%4>2}~>  
/* --------------------------------------------- */ - e"XEot~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1HNX 6  
/* --------------------------------------------- */ z0&I>PG^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]r1 C  
  /* --------------------------------------------- */ 2$%0~Z5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SxCzI$SGu  
/* --------------------------------------------- */ ,_t}\7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;]h:63 S  
FUTDR-q O  
'r?OzFtxh  
=R\-mov$  
看了之后,我们可以思考一些问题: q\5C-f  
1._1, _2是什么? h!>NS ?X7  
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。 5B=Wnau  
2._1 = 1是在做什么? 6MR S0{  
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。 6PI-"He  
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。 GB_ m&t  
a'|Dm7'4t  
UwxrYouv~@  
三. 动工 6Bm2_B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 84dej<   
0<S(zva7([  
@AdJu-u  
6ypqnOTr  
template < typename T > V_7xXuM/  
class assignment :`P;(h  
  { tlFc+3  
T value; @'!61'}f  
public : QWGFXy,=1  
assignment( const T & v) : value(v) {} w]0jq U6  
template < typename T2 > gBG.3\[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S\UM0G}v  
} ; k||DcwO  
+#<"o#gZ  
&hYjQ&n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )Z 3fytY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t| zLR  
6Gs,-Kb:  
Cx/duod p  
#0WO~wL  
  class holder cBA2;5E  
  { ,Pd2ZfZ  
public : [%8+Fa~Wa  
template < typename T > Vkb&' rXw+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^i^S1h"  
  { j{'@g[HW  
  return assignment < T > (t); d|sI>6jD  
} fJC,ubP[5  
} ; MY[" zv  
Fk,3th  
w,.Hdd6  
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: T;< >""T  
:+,qvu!M7  
  static holder _1; %tzz3Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m,TqyP#  
g%<7Px[W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {:enoV"  
而不用手动写一个函数对象。 6A/|XwfE/v  
6dmTv9e  
Z@8amT;Y  
c~|/,FZU'  
四. 问题分析 hK$-R1O  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &[KFCn  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -}juj;IVv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `"CF/X^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uS|Zkuk[!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u;:N 4d=f'  
uyG4zV\h*  
五. 问题1:一致性 ;@ d<*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ZdH WSfO)O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5y"yd6O]O5  
"v3u$-xN1  
struct holder aV(*BE/@F  
  { O'-lBf+<  
  // 1|cmmUM-'v  
  template < typename T > <STjB,_s  
T &   operator ()( const T & r) const CsR~qQ 5  
  { uYMW5k_,>  
  return (T & )r; ^J~}KOH  
} 7F'61}qL  
} ; *<#&ne 8  
a}c(#ZLs  
这样的话assignment也必须相应改动: 1 )j%]zd2  
r%'2a+}D  
template < typename Left, typename Right > 5#f&WL*U@  
class assignment nw5#/5xw  
  { oaBfq8,;  
Left l; I"JT3[*s  
Right r; ESASsRzk  
public : w-CuO4P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,_lwT}*w  
template < typename T2 > 1=(i{D~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |$b4 {  
} ; SqTm/ t  
3nK'yC  
同时,holder的operator=也需要改动: V`WfJ>{;Z  
y~S[0]y>  
template < typename T > s/To|9D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FJL9x,%6  
  { Cm ;N5i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iy: ;g  
} Y9w= [[1  
\K?./*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Y*Q( v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -I8%  
BkqIfV%O  
return l(rhs) = r; E>6zwp  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4 |5ekwk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: oG*lU h}  
Iwn@%?7  
template < typename Tp > mc$c!Ax*  
class constant_t *BO4"3Z  
  { 3P\I;xM  
  const Tp t; b]g.>$[nX  
public : @e0 Q+t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $0W0+A$  
template < typename T > iGU N$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #uXOyiE  
  { *<A;jP  
  return t; rP\ 7C+  
} <0LB]zDWe6  
} ; Dk"M8_-_  
1[Mr2@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s{: Mu~v  
下面就可以修改holder的operator=了 g*tLqV  
v S+~4Q41  
template < typename T > Z?Q2ed*j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ph%s.YAZ~  
  { Dps{[3Y+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `Ys })Pl  
} 8\V-aow  
mpF_+Mn  
同时也要修改assignment的operator() p.}[!!m P  
p4AXQuOP  
template < typename T2 > e-K8K+7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oF6MV&q/  
现在代码看起来就很一致了。 D&^:hs@  
{Jy%h8n*  
六. 问题2:链式操作 \rN_CBM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UQdQtj1'  
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。 nRE}F5k  
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。 1aDDl-8,  
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。 &4%J35~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [qI*]  
jh?7+(Cw  
template < typename T > SmLYxH3F  
struct result_1 y-X'eCUz  
  { pnG8c<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /g9{zR [  
} ; w0I /  
?7p| F^  
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: X}=f{/\S  
J-f0  
template < typename T > <&Uk!1Jd  
struct   ref R`?^%1^N  
  { 6;b 'j\jG  
typedef T & reference; [;2:lbPx  
} ; [ O)Zof  
template < typename T > ;VH]TKkk  
struct   ref < T &> jlP7'xt1%  
  { ,q HG1#^  
typedef T & reference; ).S<{zm7  
} ; _NZHrN  
:58'U|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9M=K@a  
c\'pA^m 6  
template < typename T > ri;M7rg`.{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .0-m=3mp2  
  { ykeUS zz2  
  return l(t) = r(t); Y_B 4s-  
} d&u/7rm  
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。 4a|Fx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '9dtIW6E  
Om"3Q/&  
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 [-gKkOT8E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <khAc1"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UmE{>5Pt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Cr%r<*s  
最后的布局是: _Xv/S_yW  
                Add >PVi 3S  
              /   \ #dt2'V- ,  
            Divide   5 |K-lg rA  
            /   \ y m{/0&7  
          _1     3 ~b[4'm@  
似乎一切都解决了?不。 O*v+<|0!l  
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。 M!l5,ycF  
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。 D` X6'PP  
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: 8} k,!R[J  
Kzu9Qm-+z^  
template < typename Right > F?ebY k1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9GwsQ \  
Right & rt) const NETC{:j  
  { c):*R ]=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `6$b1qv,  
} _fCHj$I*]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6)$ N[FNs  
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。 9tEKA|8  
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。 49$4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 fEc_r:|\6  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 cZzZNGY^ts  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r3_gPK  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4Z<l>!  
^ks^9*'|j  
template < class Action > =ol][)Bd  
class picker : public Action Kc\'s65.]  
  { ,b(S=r  
public : vxT"BvN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Lp)8SmN  
  // all the operator overloaded D*gV S  
} ; O mIBk  
j/pQSlV  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 z]|[VM?4L  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9p rsL#Fn  
y(  
template < typename Right > 7NC8<o;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const da'E"HN@G~  
  { N:[;E3?O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5)5bt q)[  
} UjOhaj "h  
|I5?5 J\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *m@w^In^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %,cFX[D/)  
A<5`[<x$  
template < typename T >   struct picker_maker ya L W(@  
  { pNQkKDbL+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pQ:PwyU  
} ; ,HkhKbQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ASa!yV=g  
  { aZ>\*1   
typedef picker < T > result; cu?(P ;mQi  
} ; ]U1,NhZu  
N pND/  
下面总的结构就有了: Sw@,<4S  
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。 &E riskI  
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。 T$8~9 qx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <?{}Bo0xG  
至此链式操作完美实现。 XJ~l5} y ]  
nSQ}yqM)  
lO:{tV  
七. 问题3 &N_c-@2O  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 K!c@aD:#  
eu]iwOc&p  
template < typename T1, typename T2 > ls7A5 <  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U.7y8#qf3R  
  { {3(.c, q@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /+t[,  
} &:I +]G/W  
kF,\bM  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =&VXn{e  
3|+f si)x  
template < typename T1, typename T2 > H..ZvGu  
struct result_2 ]z=Vc#+!  
  { ?g;ZbD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3!9 yuf  
} ; n`z+ w*  
T|s0qQi  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 71"JL",  
这个差事就留给了holder自己。 ERRT_G?  
    53t- 'K0l  
8Cs$NUU  
template < int Order > [&qbc#L  
class holder; a950M7  
template <> :6j :9lYL2  
class holder < 1 > *Z]WaDw  
  { /3[ 9{r  
public : 42>m,fb2[  
template < typename T > Fv);5LD  
  struct result_1 ^_KD&%M6  
  { OW^2S_H5  
  typedef T & result; hJ[mf1je=  
} ; V}|v!h[O8  
template < typename T1, typename T2 > ? TT8|Os  
  struct result_2 "8muMa8Q%  
  { IiK(^:~%  
  typedef T1 & result; 90qj6.SQ  
} ; yLz,V}  
template < typename T > v^c<`i;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z34>,0  
  { ^~6]0$yJ  
  return (T & )r; #xP!!.DF(  
} sjzXJ`s  
template < typename T1, typename T2 > Sn0gTsZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p=~h|(M|  
  { l/ rZcf8z  
  return (T1 & )r1; xeHb89GnoQ  
} Lubs{-5lk  
} ; (HaKF7Jsi  
ft/^4QcyAM  
template <> <P^hYj-swh  
class holder < 2 > mheU#&|  
  { %]<RRH.w  
public : \5[D7}  
template < typename T > D=~B7b:  
  struct result_1 1U7,X6=~  
  { Q-`{PJ(p  
  typedef T & result; 7/|F9fF@M  
} ; )t,{YGY#  
template < typename T1, typename T2 > O5^J!(.O\Z  
  struct result_2 iTLW<wG  
  { {b,2;w}95  
  typedef T2 & result; #$t}T@t>  
} ; nQ642i%RQ  
template < typename T > !)%>AH'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d=?Mj]  
  { f#v#)Gp+  
  return (T & )r; Jh\: X<q  
} j6e}7  
template < typename T1, typename T2 > 7rdw`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {x[;5TM  
  { X7H'Uk9:  
  return (T2 & )r2; `8Jq~u6_Z  
} kG$E tE#  
} ; '(*&Ax  
AbF(MK=i  
skI(]BDf  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7 DY WdDX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -SvTg{Q{la  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q54r?|'V  
^`rpf\GX(  
return l(i, j) = r(i, j); d@4rD}_Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \TbsoWX  
+5HnZ?E\  
  return ( int & )i; hV-V eKjZ(  
  return ( int & )j; ;P;"F21^>  
最后执行i = j; P{S\pWZkk  
可见,参数被正确的选择了。 "!%wh6`>Md  
tyEPU^PM  
I /On3"U%  
#v4LoNm  
sTtX$&Qu  
八. 中期总结 j0iAU1~_VX  
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: 4mN].X[,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !/j,hO4Z4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w; 4jx(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .hX0c"f]b  
V uG?B{  
Tm)GC_  
OJP5k/U$  
T- |9o|~z  
U@6jOZ  
九. 简化 MzQ\rg_B7  
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。 #wenX$UTh3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UvxSMD:A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: qKdS7SoS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N0Efw$u  
  +-*/&|^等 2W^B{ZS;  
2. 返回引用。 HDmx@E.@  
  =,各种复合赋值等 .xGo\aD  
3. 返回固定类型。 e}42/>}#D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %MJL5  
4. 原样返回。 bLgL0}=n  
  operator, MA\m[h]  
5. 返回解引用的类型。 j8GY`f#  
  operator*(单目) E6Q]A~  
6. 返回地址。 A8pj~I/*-  
  operator&(单目) ~|r~NO 7[  
7. 下表访问返回类型。 mn]-rTr  
  operator[] t;8\fIW5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U4>O\sU  
  operator<<和operator>> I-b_h5ZD6  
d2rL 8jW  
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。 \q~w<%9Dq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -2F@~m|  
qib 7Z]j  
template < typename Left > 6HoqEku/Q  
struct value_return [X,A'Q  
  { AR%hf  
template < typename T > /+V Iw`E  
  struct result_1 CjZZm^O  
  { R?cUy8?'S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _!n}P5  
} ; QR<`pmB~y  
43zUN  
template < typename T1, typename T2 > <lMg\T?K  
  struct result_2 *>jjMyn  
  { LA-_3UJx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B?LXI3sQZ  
} ; q-3]jHChh  
} ; ddsUz1%l  
0$6*o}N%  
t|}O.u-&;~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5h0>!0  
pb#mg^8  
下面我们来剥离functor中的operator() b"``D ?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KP3n^ $~  
x97L6!  
return l(t) op r(t) W9Nmx3ve  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JqEW= 5  
return op l(t) u~W{RHClW  
return op l(t1, t2) OifvUTl9b  
return l(t) op mN;+TN'?{  
return l(t1, t2) op TyF{tuF  
return l(t)[r(t)] 2i\Q@h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 17}$=#SX  
V/PAi.GZ  
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: GnFs63  
单目: return f(l(t), r(t)); B'-I{~'/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YOyp|%!  
双目: return f(l(t)); ~-TOsRvxR  
return f(l(t1, t2)); 8pXKO"u],  
下面就是f的实现,以operator/为例  1,,|MW  
hq#kvvi{f  
struct meta_divide L=O lyHO  
  { +\0T\;-Xe  
template < typename T1, typename T2 > OL'P]=U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y4@gGC=  
  { Yi(1^'Bi  
  return t1 / t2; d?A}qA[(  
} -v+&pG?m  
} ; B5ea(j  
w u)Wg-dT  
这个工作可以让宏来做: i9rS6<V'  
B8T\s)fxnX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +4et7  
template < typename T1, typename T2 > \ %,\=s.~1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xRum*}|4  
以后可以直接用 %r%So_^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i|]7(z#OyI  
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(k}y,eh.`  
(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。。。) P7:d ly[,q  
/b5>Qp  
Z) Wnow  
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 `0bP0^w  
mN*?%t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ExVDkt0  
class unary_op : public Rettype tx"LeZZ  
  { x)SralWb  
    Left l; m:uPEpcU  
public : yto[8;)_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [:h5}  
;HNq>/{  
template < typename T >  c 6"Ib)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;au*V5a%  
      { ,zhJY ?sk  
      return FuncType::execute(l(t)); 2N5`'  
    } v4rW2F:X  
:^i^0dC  
    template < typename T1, typename T2 > p[9s<lEh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |mhKIis U  
      { k?*KnfVh!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _ \D"E>oM  
    } `!vUsM.d  
} ; |4;UyHh  
u.,Q4u|!  
.@#A|fgv  
同样还可以申明一个binary_op Vi?q>:E:  
z.36;yT/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X^s2BW  
class binary_op : public Rettype (YPi&w~S  
  { "l7NWqfB  
    Left l; aS84n.?vq  
Right r; Io  n~  
public : }^xE|~p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X(@uwX$m  
-MBV $:_R  
template < typename T > D`[Khsf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dnw|%6Y  
      { Fh8lmOL;?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ) 1 m">s4  
    } 3BG>Y(v  
E{?au]y$J  
    template < typename T1, typename T2 > t$J.+}}I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3B0PGvCI1  
      { u JY)4T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =>iA gp'#  
    } W/fuKGZi_  
} ; c9wfsapJ  
UAn&\8g_  
T/pqSmVpM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @WMA}\Cc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e}hmS1>H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'n;OB4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ts.wh>`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8|6 4R:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A1 "SLFY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x79Ha,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) CyDV r  
下面是修改过的unary_op <\ `$Jx#  
a5Y IUVCv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 424(3-/v;  
class unary_op /,@p\Ae5  
  { piy`zc- yu  
Left l; q%Yn;g|_  
  Djq!P  
public : 3^?ZG^V  
30>3 !Xqa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,m_WR7!$E  
ZfrVjUB  
template < typename T > IQZ#-)[T"  
  struct result_1 83%)/_&  
  { zK|i='XSf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PjKEC N  
} ; MUnEuhXTr  
[F!Y%Zp  
template < typename T1, typename T2 > w[tmCn+  
  struct result_2 U8.7>ENnP&  
  { _>+8og/%@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]hos+;4p  
} ; +{<#(}  
":a\z(*t  
template < typename T1, typename T2 > U*3J+Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YNwp/Y  
  { km~Ll   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); br-]fE.be  
} 2i;7{7  
:cB=SYcC%  
template < typename T > oVFnl A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;oZ)Wt  
  { %D$]VSP;  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0:w"M<80  
} eET&pP3Rp  
AIMSX]m  
} ; R^?/' dr  
Ar*^ ;/  
|L2SFB?d=  
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 ?;[w" `"  
好啦,现在才真正完美了。 ;OqB5qd  
现在在picker里面就可以这么添加了: W-NDBP:  
Ym%xx!9  
template < typename Right > wE+${B03  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .*m>\>Gsgw  
  { 7 d LuX   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;AO#xv+#  
} !?c|XdjZ  
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。 8Nu=^[qwQM  
[ ol9|sdu  
kuyjnSo9i  
jC bV,0)^  
y@0E[/O  
十. bind BauU{:Sh  
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。 C8 \5A8c  
先来分析一下一段例子 M5gWD==uP  
:#@= B]  
7}M2bH} \K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O T.*pk+<)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X}+>!%W!}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QQWadVQo  
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。 wF((  
我们来写个简单的。 jv&*uYm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lOtDqb&  
对于函数对象类的版本: 0lhVqy}:}o  
0c}  }Q  
template < typename Func > yKO`rtP  
struct functor_trait vZ.x{"n'~  
  { <HbcNE~  
typedef typename Func::result_type result_type; ``wSc0\  
} ; s"t$0cH9  
对于无参数函数的版本: >=[(^l  
'Lu__NfN  
template < typename Ret > '7XIhN9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z`:lcF{V  
  { (J z1vEEV  
typedef Ret result_type; |JQQU! x  
} ; 293M\5:  
对于单参数函数的版本: o!)3?  
#O+),,WS  
template < typename Ret, typename V1 > )c `7( nY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7(pF[LCF  
  { I:mr}mv=i  
typedef Ret result_type; dq]0X?[6  
} ; e)(wss+d7P  
对于双参数函数的版本: w@{=nD4p  
EOCN&_Z;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6oGYnu;UZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Uu`9 "  
  { ouuuc9x]  
typedef Ret result_type; J:Qa5MTWp  
} ; Z'\h  
等等。。。 8P|D13- Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2AMo:Jqv  
u:=7l  
template < typename Func > q^Y-}=w  
struct func_return 'Iw NTM  
  { <ZNzVnVA  
template < typename T > RS8Hf~0G  
  struct result_1 \SB c;  
  { b:TLV`>/&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N<XNTf  
} ; E"5*Ei)^3  
MRdduPrM%$  
template < typename T1, typename T2 > ,%M$0poKM  
  struct result_2 mWsI}2  
  { K~R`%r_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z*a:L}$  
} ; 2+e}*&iQpp  
} ; n CdR EXw  
c9&xe"v  
oC0qG[yp9S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 njputEGX  
>&}%+r\  
template < typename Func, typename aPicker > . QBF`Rz  
class binder_1 #T'{ n1AI  
  { ++`0rY%  
Func fn; LGw$v[wb  
aPicker pk; $7^o#2 B  
public : pe 1R(|H  
:gWu9Y|{  
template < typename T > 1pgU}sRk  
  struct result_1 (&F ,AY3A  
  { ZZzMO6US0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pC@{DW;V6R  
} ; 5Ou`z5S\k  
woK&q7Vn  
template < typename T1, typename T2 > RO'7\xvn  
  struct result_2 }E50>g  
  { Na]:_K5Dp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;z$(nhJ  
} ; hvsWs.;L'  
?fi,ifp*|l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]QlwR'&j/n  
huh6t !  
template < typename T > w=T\3(%j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ',JinE95  
  { 0tT(W^ho g  
  return fn(pk(t)); :&V h?  
} ?kbiMs1;u  
template < typename T1, typename T2 > #_^Lb]jkM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e#$]Y?,  
  { j i7[nY  
  return fn(pk(t1, t2)); Lr~=^{  
} (ROY?5 @c  
} ; Y[}>CYO  
-"' j7t:  
F%@aB<Nu  
一目了然不是么? BBwy,\o#  
最后实现bind  3KlbP  
128EPK  
i:Y^{\Z?V  
template < typename Func, typename aPicker > +M\`#i\g>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q_A!'sm@)  
  { 3TeY%5iVt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vqDu(6!2  
} su{poQ}K  
MOQ*]fV:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d928~y 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。 \ `~Ly-  
>UiYL}'br6  
十一. phoenix ^ *k?pJ5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jFL #s&ft  
P}n_IV*@  
for_each(v.begin(), v.end(), ,Z&xNBX  
( '"0'Oua  
do_ 1 ySk;;3  
[ 'YmIKIw  
  cout << _1 <<   " , " g?goZPZB  
] cQy2"vtU  
.while_( -- _1), C~,a!qY  
cout << var( " \n " ) N +Yxz;Mg  
) y" RF;KW>  
); $p#Bi-&  
xpV|\2C  
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: 4&<oFW\r  
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 i [7\[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^}/PGG\~r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =Y{(%sn  
<\r T%f}3^  
UZ\u;/}  
template < typename Cond, typename Actor > 4":KoS`,j  
class do_while _|kxY '_[8  
  { J=9FRC  
Cond cd; YxYH2*q@  
Actor act; >JHryS.j$4  
public : j4gF;-m<  
template < typename T > N.,X<G.H  
  struct result_1 `i3NG1 v0  
  { 1H? u Qy  
  typedef int result_type; I&#| w"/"U  
} ; S 6@u@C  
4KhV|#-;k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2V mNZ{<  
]sf7{lVT  
template < typename T > ?GKb7Oj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >)fi^  
  { SoW9p^HJ  
  do 44ek IV+?  
    { W9 GxXPA  
  act(t); !Q2d(H>  
  } >?2M }TV3  
  while (cd(t)); h5*JkRm  
  return   0 ; ysQ_[ ]/  
} RIWxs Zt  
} ; #^u$  
eBZXI)pPh  
.F98G/s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u_w#gjiC  
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。 2Q/x@aT,h  
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。 2e+UM$  
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。 SE@LYeC}dE  
下面就是产生这个functor的类: &47i"%  
!`Fxa4i>  
>K_(J/&p  
template < typename Actor > [_R~%Yh+'E  
class do_while_actor n`? py  
  { !,wIQy_e4  
Actor act; o5Dk:Bw  
public : x[FJgI'r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~Z\8UsVN  
c,np2myd  
template < typename Cond > u@Ih GME  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \pa"%c)  
} ; ]R+mKUZ9  
?ZV/U!y  
6KXtcXQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /hr7NT{e%v  
最后,是那个do_ 8bTn^!1  
RuL i,'u  
ity & v 9  
class do_while_invoker >{q]&}^U  
  { C)um9}  
public : faE t6  
template < typename Actor > Go5J%&E9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {% rA1g  
  { 0IsPIi"7  
  return do_while_actor < Actor > (act); .?8;qA  
} wcrCEX=I>{  
} do_; Q:2>}QgX}  
/C:Y94B-z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u 1>2v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b o6d)Q  
最后来说说怎么处理break和continue zU5v /'h>d  
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。 Z)I+@2  
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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