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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZgVYC4=Q-\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NitWIj[U;  
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, ^noKk6Aaa  
#Y`GWT1==  
Ytop=ZIl'  
*/fmy|#   
  class filler O$ui:<]dS  
  { `?{i dg  
public : _PZGns,u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *oqQ=#\  
} ; #9uNJla  
J=|PZ2"  
{>'GE16x  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: |pqc(B u  
e$}x;&cQ  
>u?pq6;  
Z_Ffiw(p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fw Ooi 'jb  
p3>p1tC  
*J,VvO 9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T!u&r  
EUevR/S  
u+"3l@Y#  
\tH^w@j47  
二. 战前分析 aE BQx  
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。 -}Vnr\f  
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 RuSKJ,T:9  
Ucr$5^ME  
|Y?1rLC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HfEU[p7)  
  /* --------------------------------------------- */ feSd%  
vector < int *> vp( 10 ); w6(E$:#d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C)66 ^l!x  
/* --------------------------------------------- */ PLlad\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y3^UJe7E  
/* --------------------------------------------- */ p(o"K@I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L ldZ"%P  
  /* --------------------------------------------- */ _3v6c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }xXUCU<  
/* --------------------------------------------- */ 8i"v7}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  _dCdyf  
>qkZn7C   
CR3<9=Lv>  
YQGVQ[P  
看了之后,我们可以思考一些问题: I~ Q2jg2  
1._1, _2是什么? ?T]3I.3 2^  
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。 C.`C T7  
2._1 = 1是在做什么? FJxg9!%d  
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。 [xW;5j<87  
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。 yh~*Kt]9Ya  
 1$nlRQi  
x{y}pH"H  
三. 动工 ;Qe-y|>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H8@1Kt  
p,#t[K  
ypyqf55gK  
N 0<([B;  
template < typename T > &5k$ v^W5  
class assignment HoE@t-S  
  { tbMf_-g  
T value; U4`6S43ki  
public : ;nS.t_UW.  
assignment( const T & v) : value(v) {} lsJl+%&8  
template < typename T2 > V?pqKQL0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YQ/  
} ; K[{hh;7  
dQW=k^X 'U  
C]/]ot0%t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G':wJ7[]`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lRb|GS.h/  
v0psth?qV  
&!Sq6<!v2  
W&MZ5t,k=  
  class holder BJA&{DMHm  
  { rLP:kP'b  
public : WTWONO>  
template < typename T > b2rlj6d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -lICoRO#  
  { rf@Cz%xDD  
  return assignment < T > (t); Y 1v9sMN,  
} f7&53yZF  
} ; XR2Gw 4]  
yE+Wb[H[  
l 1C'<+2j!  
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: 4G ? Cu,$  
jTSN`R9@  
  static holder _1; ] {sx#|_S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5t('H`,2  
wAt|'wP :  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _-MILkx\  
而不用手动写一个函数对象。 $r3kAM;V:  
G#uD CF,O  
(*6kYkUK  
v*Dz4K#  
四. 问题分析 r>o#h+'AV  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }.ZT?p\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7\;4 d4u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5f#N$mh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2lb HUK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z8VcV*6  
8rV"? m`S  
五. 问题1:一致性 zeqwmV=  
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?| v,}Mn7:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JCe%;U  
^$>Q6.x?*)  
struct holder Chso]N.1  
  { `eo$o!  
  // r$Gz  
  template < typename T > ,_wpYTl*X  
T &   operator ()( const T & r) const H^TU?vz} <  
  { %2q0lFdcM  
  return (T & )r; 5u5-:#sLy  
} =\ek;d0Tqb  
} ; ScCp88KpFI  
6y0CEly>3#  
这样的话assignment也必须相应改动: 4LY$;J;2  
;xXD2{q  
template < typename Left, typename Right > ffH]`N  
class assignment J]AkWEiCJ  
  { JK jVrx> @  
Left l; *#y9P ve  
Right r; f*%Y]XL;%  
public : TWU[/ >K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +hZ{/  
template < typename T2 > ByU&fx2Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Kb$6a'u7  
} ; &m PR[{  
;#/Uo8  
同时,holder的operator=也需要改动: c*!xdK  
6&,{"N0 T  
template < typename T > , tEd>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~9We)FvU4  
  { S\poa:D`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [Dq@(Q s'  
} hJc^NU5  
(ah^</  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &_1x-@oI2:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "AuU5G 9'I  
C#l9MxZE  
return l(rhs) = r; )a=FhSB[G  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4 (>8tP\Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hy}n&h  
xoB "hNIX  
template < typename Tp > kJ_XG;8  
class constant_t 'Szk!,_  
  { @{ CP18~:  
  const Tp t; UCBx?9O/0  
public : G<m6Sf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }C'h<%[P  
template < typename T > S-7ryHH*0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  _(_U=  
  { Q2LAXTF]y  
  return t; xXQW|#X\  
} gw^X-  
} ; E%&E<<nhZ  
rvUJ K,oE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?l?_8y/ww  
下面就可以修改holder的operator=了 4_KRH1  
FdE9k\E#/)  
template < typename T > G0mvrc-(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lxh}N,  
  { _|C T|q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I AFj_VWC0  
} +01bjM6F_1  
5M= S7B3=  
同时也要修改assignment的operator() Y{`hRz`  
3FQXp  
template < typename T2 > N 6t`45  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m^%Xl@V:c-  
现在代码看起来就很一致了。 z#Cgd-^7.#  
OlcWptM$  
六. 问题2:链式操作 (U_dPf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F !MxC  
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。 JPmZ%]wA  
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。 QG]*v=Z  
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。 & m~   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d$<1Ma}  
15Vo_ wD<y  
template < typename T > Y{c+/n3d  
struct result_1 ]%<0V,G q  
  { @D2KDV3'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )#0Llx!  
} ; G&\!!i|IQ  
+]S!pyZ"   
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: ,&aD U  
|>Wi5h{6X  
template < typename T > &aWY{ ?_  
struct   ref n1@ Or=5  
  { _Z3_I_lW  
typedef T & reference; Jh`6@d  
} ; .{Df"e>  
template < typename T > {3kI~s  
struct   ref < T &> 3=Va0}#&  
  { 7p+uHm  
typedef T & reference; 5imqZw  
} ; ghVxcK  
aj6{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fS- 31<?  
h@D</2>  
template < typename T > .ta*M{t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xyaU!E*  
  { SO}en[()O  
  return l(t) = r(t); m9li%p  
} Nbm=;FHB`  
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。 c[E>2P2-_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MnT+p[.  
jY8u1z  
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 QAK.Qk?Qu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RWK##VHK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SPY4l*kX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f')3~)"  
最后的布局是: iT"H%{+~  
                Add @V5'+^O  
              /   \ G[[NDK  
            Divide   5 K)n0?Q_>  
            /   \ #^;^_  
          _1     3 8- ]7>2?_  
似乎一切都解决了?不。 (??|\ &DTi  
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。 sow/JLlbC  
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。 &`A2&mZ  
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: Co^a$K  
D[iIj_CKQ  
template < typename Right > "Gm:M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const fP 5!`8  
Right & rt) const ?.&?4*u  
  { tmf= 1M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wJF Fg :  
} > [|SF%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s7#|'jhZt  
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。 DozC>  
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。 uyDYS  
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。 M"$TXXe  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;r XhK$  
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? %D:5 S?{  
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: 4uUR2J  
)B' U_*  
template < class Action > `O/RNMaC  
class picker : public Action bU i@4S  
  { 3kBpH7h4  
public : w_ po47S4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m%?b"kxL[  
  // all the operator overloaded |Zo_x} 0  
} ; C'$}!p70  
B(%bBhs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8!AMRE  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  p3r1lUw  
f{[,!VG  
template < typename Right > YJ{d\j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .DkDMg1US  
  {  8E!I9z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TAt9+\'  
} ,`JXBI~  
^D0BGC&&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "@[xo7T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 .W+ F<]r  
WPM<Qv L  
template < typename T >   struct picker_maker XU#nqvS`.  
  { ^(0tNX/XD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OWK)4[HY(  
} ; Z0e+CEzq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HG%H@uK  
  { IJnr^S8  
typedef picker < T > result; J}.y+b>8\  
} ; ^Y:Q%?uB/  
sE8.,\  
下面总的结构就有了: pPG@_9qf  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m&Mvb[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 =c8U:\0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '#.:%4  
至此链式操作完美实现。 rS 4'@a  
ka&-tGg  
,b@0Qa"  
七. 问题3 /m;w~ -N  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Vy:ER  
B|O/h! H.  
template < typename T1, typename T2 > 'g a1SbA]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *X;g Y  
  { GZc%*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `Vwj|[0k  
} wz!]]EQ!o  
Ffm Q$>S  
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;M*q  
LE Y Y{G?  
template < typename T1, typename T2 > vAJfMUlP  
struct result_2 z~oGd,  
  { Ac.z6]p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EVj48  
} ; 9_ Qm_  
QLH s 3eM  
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? ii*Ty!Sa  
这个差事就留给了holder自己。 i c]f o  
     j>s%q .  
Drlt xI)  
template < int Order > C_#0Y_O  
class holder; F ,{nG[PL  
template <> 3@}HdLmN|  
class holder < 1 > %'* |N [  
  { YS{  
public : ,oP-:q!PC  
template < typename T > 2+GF:[$  
  struct result_1 3a{QkVeV7  
  { hP,1;`[1  
  typedef T & result; wrn[q{dX  
} ; ?k_=?m  
template < typename T1, typename T2 > "eQ96^'J  
  struct result_2 !*|CIxk(  
  { y::;e#.  
  typedef T1 & result; ~9oS~fP?I  
} ; =QyO$:t  
template < typename T > IFPywL{K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~ilbW|s?=k  
  { (p14{  
  return (T & )r; %e%nsj6  
} JZL!(>tI  
template < typename T1, typename T2 > q{7s.m >  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xel&8 `  
  { 317Buk  
  return (T1 & )r1; ]V@! kg(p8  
} {=g-zsc]K  
} ; v& XG4 &  
+d6E)~qKL  
template <> rP`\<}a.  
class holder < 2 > u>S&?X'a  
  {  ]NAPvw#p  
public : GN1cnM>`  
template < typename T > C [2tH2*#  
  struct result_1 {b<8Z*4W  
  { )X^nzhZ2O"  
  typedef T & result; X Y4s  
} ; $;;?'!%.  
template < typename T1, typename T2 > *qb`wg  
  struct result_2 Op%^dwVG(v  
  { C#I),LE|d{  
  typedef T2 & result; ;#~ !`>n?  
} ; LOida#R  
template < typename T > .X2mEnh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c>UITM=!I  
  { ',!#?aGV  
  return (T & )r; 2qr%xK'^B  
} N'`*#UI+  
template < typename T1, typename T2 > n1ED _9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QHs]~Ja  
  { 5h> gz  
  return (T2 & )r2; %?wuKZLnc  
} N{ 9<Tf*  
} ; 6U /wFT!7$  
IWT##']G  
<m(nZ'Zqz2  
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> >。 x9_ Lt4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e8lF$[i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: . t3@86xTJ  
2#!$f_  
return l(i, j) = r(i, j); v l*RRoJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S,8zh/1y  
FD@! z :  
  return ( int & )i; k2@IJ~  
  return ( int & )j; P! O#"(r2]  
最后执行i = j; k Dv)g  
可见,参数被正确的选择了。 hsE!3[[  
GS{9MGl  
Ti)n(G9$  
0"QE,pLe4  
7CIje=u.q  
八. 中期总结 Zwt!nh   
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: ,5\n%J:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gEe}xI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }%1E9u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %d7iQZb>  
ZbGyl}8ua  
isd[l-wAmf  
LTY.i3  
~clWG-i  
X! ]~]%K$y  
九. 简化 wk/->Rz  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cu"%>>,,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m:41zoV  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: PLY7qM w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S77Gc:[;8  
  +-*/&|^等 E+2y-B)E  
2. 返回引用。 Z~nl{P#  
  =,各种复合赋值等 VC+\RB#:-  
3. 返回固定类型。 ~J2Q0Jv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *@ o3{0[Z  
4. 原样返回。 @1 +/r?b  
  operator, WIGb7}egR  
5. 返回解引用的类型。 t!=S[  
  operator*(单目) fBF}-{VX(  
6. 返回地址。 vK{K#{  
  operator&(单目) L9kP8&&KK  
7. 下表访问返回类型。 )} #r"!  
  operator[] ]d[q:N]z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +|?c_vD  
  operator<<和operator>>  A:!{+  
>r*Zm2($MR  
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。 s=nds"J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kp$ILZ  
#X8[g_d/  
template < typename Left > TXaXJIp  
struct value_return P:=AD W c  
  { B';Ob  
template < typename T > ]@P*&FRcZ  
  struct result_1 DEs?xl]zO  
  { /{U{smtdFl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `WB|h)Y  
} ; l>iU Q&V  
96.Wfx  
template < typename T1, typename T2 > <#Lw.;(U;k  
  struct result_2 h>/ViB@"W|  
  { vuZ<'?Nm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L~$RF {$  
} ; oN$ZZk R  
} ; (NQ[AypMI  
e)7)~g54  
Lv4=-mWv&0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <(MFEIt  
Q.\>+4]1&&  
下面我们来剥离functor中的operator() QD<4(@c5|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ayD\b6Z2.  
ws=TR  
return l(t) op r(t) ~<%cc+;`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yU.0'r5uR  
return op l(t) F"=MU8  
return op l(t1, t2) ,54<U~Lg:  
return l(t) op GCKl [<9*  
return l(t1, t2) op ' 7A7HDJ  
return l(t)[r(t)] 0o]K6 b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >+#[O"  
JW\"S  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +Xp;T`,v  
单目: return f(l(t), r(t)); -AT@M1K7%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zT% kx:Fk  
双目: return f(l(t)); =/;_7|ssd  
return f(l(t1, t2)); JdHc'WtS!|  
下面就是f的实现,以operator/为例 Kq$Zyf=E  
ie!4z34  
struct meta_divide W!k6qTz)  
  { }D^Gt)   
template < typename T1, typename T2 > .%rR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) taQ[>x7b  
  {  T_uuFL  
  return t1 / t2; O5Lv :qAa  
} ; ]Aa  
} ; YiTp-@$}  
t}7wR TG  
这个工作可以让宏来做: m}9V@@  
eFQi K6`i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]SL&x:/-  
template < typename T1, typename T2 > \ 76b7-Nj"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1Tq$E[  
以后可以直接用 &EPEpN R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v~\45eEA  
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 ([Aq  
(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。。。) l8-jFeeMd  
IdxToMr  
}gW/heUE  
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 uKy*N*}  
=]a@)6y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kPH^X}O$  
class unary_op : public Rettype v8Zg og)V  
  { bJm0  
    Left l; L{f>;[FR  
public : CD_f[u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \z9?rvT:  
R3n&o%$*  
template < typename T > Y:,R7EO{!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }i&dZTBGW  
      { dSVu_*y  
      return FuncType::execute(l(t)); a*j <TR  
    } j9}0jC2Tb  
NE3wui1 V  
    template < typename T1, typename T2 > p*,P%tX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :XSc#H4  
      { RRqMwy>%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ib \[ ~rg  
    } Wk?|BR]O  
} ; N[bN"'U/1  
eC?/l*gF 3  
rR@n> Xx  
同样还可以申明一个binary_op J&:W4\ m  
>iH).:j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zm+4Rl(  
class binary_op : public Rettype ]B3FTqR{i  
  { vvAk<[  
    Left l; NP`s[  
Right r; 15 o.j!S  
public : W \}}gIEM+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7;'.5,-3c  
XDk o{jEJ  
template < typename T > )8 :RiG2B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0 jP00   
      { xY0QGQca  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N!BOq`#da  
    } :ECK $Cu  
Kxc$wN<  
    template < typename T1, typename T2 > 5 ?~-Vv31s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "42$AaS  
      { o U}t'WU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sNfb %r  
    } P9"D[uz  
} ; &]6K]sWJK{  
Kn#xY3W6  
a^c ,=X3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :F>L;mp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 90iW-"l+[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l~4e2xoT  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /;nO<X:XV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N~}v:rK>g  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 V\K m% vP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;D"P9b]9$  
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) s$>m0^  
下面是修改过的unary_op :+ 9Ft>  
R%N#G<^R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V> a3V'  
class unary_op {<}I9D5  
  { CDW(qq-zD  
Left l; EB2^]?  
  [wio/wc  
public : 3TiXYH  
7 Mki?EG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O&gwr  
9[p }.9/  
template < typename T > ~I\r1Wj;  
  struct result_1 O3C)N I\i  
  { 0Dm`Ek3A7x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |t65# 1  
} ; :*P___S=  
oyN+pFVB:$  
template < typename T1, typename T2 > ccN&h  
  struct result_2 /cL9 ?k;o  
  { NkA6Cp[Q,1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h`EH~W0:z  
} ; ;;y@z[ >  
0^!,[oh6*  
template < typename T1, typename T2 > i. u15$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R!/,E  
  { 4-M6C 5#.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  { 7TJgS  
} >b4YbLkI#  
ZU| V+yT  
template < typename T > >OKS/(I0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &FJU%tFA  
  { }GN kB  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZaRr2Z:!  
} o >Rw}R  
t|#NMRz  
} ; ##`;Eh0a  
U/3e,`c  
nF. ;LM  
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 1FD7~S|  
好啦,现在才真正完美了。 f=_Bx2ub  
现在在picker里面就可以这么添加了: MOp=9d+N~  
A| gs Uh  
template < typename Right > E2qB:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e<L 9k}c  
  { w~Tq|kU[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZM-/n>  
} f $.\o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Gh$y#0qr  
[L*[j.r7[  
%qNj{<&  
5&n988g C8  
NWQPOq#  
十. bind p-T~x$"c|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2[8fFo>  
先来分析一下一段例子 de=5=>P7  
U5On-T5  
=0PNHO\gl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^B<PD]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =0 C l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q*F~~J!P  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Io,/ +#|  
我们来写个简单的。 kH>vD = q>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d6t)gG*5  
对于函数对象类的版本: H;TOPtt2  
33{;[/4  
template < typename Func > qXP1Q3  
struct functor_trait HC9vc,Fp  
  { M]6w^\4j9  
typedef typename Func::result_type result_type; R<y  Nv  
} ; ,`%k'ecN  
对于无参数函数的版本: q19k<BqR  
`r~`N`o5A  
template < typename Ret > 8`AcS|k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9&[) (On74  
  { fR]p+\#8u*  
typedef Ret result_type; E,*JPK-A x  
} ; !~lVv&YO  
对于单参数函数的版本: 3ZW/$KP/  
H7z>S G0  
template < typename Ret, typename V1 > .KiPNTh'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {dy` %It  
  { a2c x  
typedef Ret result_type; c]s (u+i  
} ; z`86-Ov  
对于双参数函数的版本: X \b}jo^96  
a<57(Sf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @MN}^umx`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;e#>n!<u  
  { *tTP8ZCQ[  
typedef Ret result_type; `G"|MM>P  
} ; (B>yaM#5  
等等。。。 p~Yy"Ec;p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v{mv*`~nA\  
Hl^aUp.c  
template < typename Func > P|unUW(P  
struct func_return "xe7Dl  
  { 4cXAT9  
template < typename T > b[J-ja.  
  struct result_1 Eonq'Re$  
  { 8Ehy9<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G?Qe"4 .  
} ; L?3VyBE  
l]a^"4L4`o  
template < typename T1, typename T2 > lF; ziF  
  struct result_2 =Q/w%8G  
  { W;3 R;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1?D8|<  
} ; " jl1.Ah  
} ; Z-4K?;g'k  
X;s 3y{ku  
t/v@vJ`vSH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5z9r S<  
T!m42EvIvE  
template < typename Func, typename aPicker > $\0cJCQ3  
class binder_1 jHkyF`<+  
  { fap|SMGt  
Func fn; 9l]UE0yTL/  
aPicker pk; ppwd-^f3j  
public : w$DG=!  
]yyU)V0Iu  
template < typename T > c0!Te'?  
  struct result_1 ?Ia4H   
  { Ux_EpC   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gZw\*9Q9  
} ;  4 "pS  
C $]5l; `  
template < typename T1, typename T2 > T$gkq>!j<E  
  struct result_2 KW&nDu t  
  { M,b<B_$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9>A-$a4R>  
} ; u~#%P&3 _W  
i:l80 GK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} httls>:xB|  
y-E1]4?})  
template < typename T > [WcS[](ob  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?~F]@2)5w  
  { 2"T8^r|U  
  return fn(pk(t)); 98D{{j92  
} X?KGb{  
template < typename T1, typename T2 > Y h^WTysBn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2B6^ ]pSk  
  { EG F:xl  
  return fn(pk(t1, t2)); aj&\CJ  
} @;||p eU  
} ; 1k!D0f3qb  
h=X7,2/<  
5T!&r  
一目了然不是么? -6u H.  
最后实现bind 1t0b Uf;(M  
i{<8 hLO  
! a86iHU  
template < typename Func, typename aPicker > ot-(4Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <2n'}&F  
  { Wl,%&H2S<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I 'x$,s  
} Q<z)q<e  
* zd.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a^@+%?X  
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。 r`?&m3IOP  
b0y-H/d/}  
十一. phoenix G!AICcP^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WEno+Z~=1'  
%0NLRfp  
for_each(v.begin(), v.end(), b OW}"  
( V78Mq:7d  
do_ .?A'6  
[ f&K}IM8& #  
  cout << _1 <<   " , " Q]!6uA$A  
] cL6 6gOEL  
.while_( -- _1), wG_4$kyj  
cout << var( " \n " ) (:ZPt(1  
) ;_x2 Ymw  
); C#Y,r)l  
?A|zRj{  
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: <MRC%!.  
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 )8:n}w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <inl{CX/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %wOOzp`  
7}gA0fP9  
!>\9t9  
template < typename Cond, typename Actor > N0]z/}hd@  
class do_while B<A:_'g  
  { _wMc*kjJO  
Cond cd; 4\v~HFsv  
Actor act; Z&TD+fT<  
public : i"/r)>"b  
template < typename T > HS7R lU^  
  struct result_1 MY&<)|v\  
  { TV<Aj"xw  
  typedef int result_type; pH^ z  
} ; b7Yq_%+  
L%f-L.9`u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,K T<4  
6 tX.(/+L  
template < typename T > QI.t&sCh5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I`lDWL  
  { [S%J*sz~  
  do P1$f}K}  
    { M\I_{Q?_  
  act(t); fH&zR#T7U4  
  } 'wa g |-  
  while (cd(t)); *<w3" iq  
  return   0 ; o.v2z~V  
} /({P1ti:C  
} ; dZF8 R  
\Ph]*%  
II&<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5qGGu.$Ihi  
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。 ehU"*9  
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。 ; /=L  
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。 u]R$]&<  
下面就是产生这个functor的类: T{ok +$w2  
av$  
nz>K{(  
template < typename Actor > ) 9xX  
class do_while_actor V):`&@  
  { R3cg2H  
Actor act; +9TV:T  
public : CDJ$hu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $kv@tzO  
{Wh BoD  
template < typename Cond > (Bsw/wv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; STw oYn  
} ; bea|?lK  
t~q?lT  
f KHse$?_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M' YJ"  
最后,是那个do_ I`3d;l;d  
kw3 +>{\  
A^8x1ydZ  
class do_while_invoker Mg+4huT  
  { - gB{:UYi3  
public : !1("(Eb  
template < typename Actor > _$!`VA%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pVY4q0@  
  { SGQD ro=l  
  return do_while_actor < Actor > (act); Jlz9E|*qV  
} ]/a g*F  
} do_; ,?I(/jI  
uO"y`$C$_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /Ad6+cY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v3~FR,Kl  
最后来说说怎么处理break和continue \PzN XQ$  
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。 NfOp=X?Y  
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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