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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }:+SA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *@)0TL( 03  
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, J'}G~rB<<  
Ec'Hlsgh&T  
*^ aEUp6&  
fJ<I|ZZ  
  class filler X(Z~oGyg  
  { yzyBr1s  
public : Jt ++3]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y=83r]%  
} ; 0{Uc/  
]w,:T/Z}  
u:]c  
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: w :nYsuF  
R`5g#  
(/gv U80  
0Wkk$0h9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tq$L* ++O  
2NMg+Lt8v  
YuXCRw9p;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `uP:UQ9S  
pq"Z,9,F%  
ZWmS6?L.  
|E?PQ?P  
二. 战前分析 / f5q9sp8  
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。 @vZeye  
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 jFDVd;#CS  
*O|_)G  
ObPXVqG"?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ' kOkwGf!  
  /* --------------------------------------------- */ !n7'TM '  
vector < int *> vp( 10 ); lfw|Q@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I1 pnF61U  
/* --------------------------------------------- */ efr9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PZ >(cvX&  
/* --------------------------------------------- */ f@@7?5fW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N_^PoX935O  
  /* --------------------------------------------- */ ?:tk8Kgf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @cr/&  
/* --------------------------------------------- */ ,<=gPs;x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B[ .$<$}G  
=,b6yV+$D  
Z;O!KsJ  
dl.gCiI  
看了之后,我们可以思考一些问题: !,+<?o y  
1._1, _2是什么? ;E_Go&Vd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 htT9Hrx  
2._1 = 1是在做什么? .mHVJ5^:4\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0q28Ulv9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 (%c&Km7K  
-5oYGLS$y3  
[_eT{v2B4  
三. 动工 :7M%/#Fy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -%Rw2@vU  
m@Dra2Cv'@  
Yy~xNj5OS  
<0VC`+p<)  
template < typename T > ?)ct@,Ek$  
class assignment 7}I';>QH  
  { &pf"35ll  
T value; PR/>E60H  
public : [+d~He  
assignment( const T & v) : value(v) {} x<`^4|<  
template < typename T2 > 2 OV$M~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } : t9sAD  
} ; ScjeAC)  
w/ ^_w5  
^*YoNd_kpN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VX*+:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8[.&ca/[  
}3, 4B -8!  
3ZC@q #R A  
VDro(?p8Z  
  class holder ySI}Nm>&=  
  { S|xwYaoy%  
public : }.(DQwC}1k  
template < typename T > |)xWQ KzA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C?k\5AzT  
  { ^62z\Y  
  return assignment < T > (t); Y4w]jIv  
} r@zs4N0WP  
} ; {\`y)k 7  
#eN2{G=4+  
"N ">RjJ"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j D*<M/4  
1;KJUf[N  
  static holder _1; urE7ZKdI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m]*a;a'}#  
Wuo:PX'/9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ).`v&-cK4E  
而不用手动写一个函数对象。 BW6Ox=sr<  
S>b 3_D  
 3Z`"k2k  
 *  ]  
四. 问题分析 GLESngAl  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j^;P=L0=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 yY!)2{F+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CJh,-w{wJ"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `k*;%}X\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /P-#y@I  
Sk"hqF.2  
五. 问题1:一致性 .I EHjy\+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| r~JGs?GH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D5oYcGc  
Cg?Mk6i  
struct holder Aqmw#X  
  {  Qe7=6<  
  // 7.Z-  
  template < typename T > b{,v?7^4  
T &   operator ()( const T & r) const v&(=^A\eN  
  { \.oJ/++  
  return (T & )r; ]cv|dc=  
} 7]{t^*  
} ; Q\}-MiI/  
?%su?L  
这样的话assignment也必须相应改动: XkkzY5rxOc  
jUKMDl H  
template < typename Left, typename Right > iPV-w_HQ  
class assignment E3Y0@r  
  { j1qU 4#Y  
Left l; ;-JFb$m  
Right r; N8df1>mW  
public : &*'^uCna  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z/h]Jos  
template < typename T2 > JFO,Q -y\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iZiT/#,H2  
} ; M*qE)dZjS  
&4KUXn[F  
同时,holder的operator=也需要改动: R4VX*qkB  
'I+M*Iy  
template < typename T > _ q1\8y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [e ztu9  
  { kvbW^pl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %qo.n v  
} -C(Yl=  
2Sa{=x N)  
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。 spm)X-[1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g(X `.0  
Cw(ypu  
return l(rhs) = r; qD\9h`a  
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。 a%U#PF6   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (0#$%US\  
jQ'g'c!  
template < typename Tp > p&V64L:V  
class constant_t ]S]W|m7=.Z  
  { M^8zqAA  
  const Tp t; #BcUE?K*N  
public : B0gD4MX/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2[3t7C  
template < typename T > x:~XZX\mwH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J^7M0A4K  
  { d7G@Z|R3p  
  return t; )\:IRr"  
} HBvyX`-  
} ; d9U)O6=  
Ri`6X_xU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \+sa[jK  
下面就可以修改holder的operator=了 elhP!"G  
gl`J(  
template < typename T > o938!jML_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k'|yUJ,  
  { #yR&|*@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ko[d axUB  
} CP; <B1  
p&Qm[!  
同时也要修改assignment的operator() W?aP%D"(i  
R\&z3<-S  
template < typename T2 > #"!ga)a%L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #o} /'  
现在代码看起来就很一致了。 gt.F[q3  
'v0rnIsI?  
六. 问题2:链式操作 uQn1kI[y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F5YoEWS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 D=3Z] 'A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 fgj$ u  
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。 Ad-5Zn c5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1Dhe! n#  
0U*f"5F  
template < typename T > Z?=o(hkd  
struct result_1 \}.bTca  
  { /{[<J<(8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xYv;l\20.  
} ; Twd*HH  
yl@Nyu  
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: _ {#K  
u1UCe  
template < typename T > ]u-bJ  
struct   ref  *BM#fe  
  { fDW:|%{Y,  
typedef T & reference; Pvt!G  
} ; | Z7 j s"  
template < typename T > V0 Z8VqV  
struct   ref < T &> 7R79[:uwJ  
  { :8/ 6dx@Y(  
typedef T & reference; tl~ZuS/  
} ; uZ3do|um  
e>c -b^{&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |1A0YjOD  
H$WD7/?j  
template < typename T > z>,tP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SYsO>`/ )  
  { NhNd+SCZ@  
  return l(t) = r(t); mP6}$ D  
} CC3 i@  
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。 NV(jp'i~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1c]{rO=taN  
CFW Hih  
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 u$5.GmKm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $vO<v<I'Gb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `5Z'8^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .XeZjoJ$z  
最后的布局是: cc`u{F9  
                Add hPG@iX|V  
              /   \ c C) <Y#1  
            Divide   5 ZQ`4'|"  
            /   \ )OFN0'  
          _1     3 G~u$BV'  
似乎一切都解决了?不。 [9 :9<#?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。 >)*d/^  
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。 {%k[Z9*tO  
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: VE*`J i  
Fz<1xyc(  
template < typename Right > c'VCCXe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %1#|>^  
Right & rt) const $'d,X@}8  
  { $\] Mvd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I H#CaD  
} A-L)2.M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %qeNC\6N  
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。 iI'ib-d  
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。 0i8\Lu6  
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。 r7}KV| M  
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。 nB :iG  
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? G[>CBh5  
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: izl-GitP  
y,jpd#Y  
template < class Action > \Jc}Hzug  
class picker : public Action %1GKN|7  
  { wfu`(4  
public : g%^/^<ei  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q (gA:aQ  
  // all the operator overloaded Z RwN#?x  
} ; fn7?g  
&jg>X+;  
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。  4y5Q5)j  
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: 4~oRcO8!Y  
h?4EVOx+  
template < typename Right > {A ,w%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \YF;/KwX$  
  { ih75 C"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d%q&[<'jf  
} 7rGp^  
HKOSS-`5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )`W|J%w+  
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。 vGJw/ij'X  
xa?auv!  
template < typename T >   struct picker_maker cL#zE  
  { U F89gG4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p R`nQM-D  
} ; aDLlL?r3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `@6y Wb:X  
  { 1Zo3K<*J  
typedef picker < T > result; fcohYo5mh  
} ; [(8s\>T  
5yV>-XT+-  
下面总的结构就有了: [{`&a#Q  
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。 c5Kc iTD^  
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。 `tKs|GQf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mmNn,>AO!  
至此链式操作完美实现。 qI74a F  
g*4^HbVxt  
w; f LnEz_  
七. 问题3 JV !F<  
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。 7fT_]H8  
PCc{0Rp\vk  
template < typename T1, typename T2 > L0%W;m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4VsttT  
  { jEP'jib%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4~nf~  
} -"2%+S{  
KYg'=({x  
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: ]yFO~4Nu  
,n>K$  
template < typename T1, typename T2 > =C)2DWJ1  
struct result_2 ^p%3@)&  
  { v//Drj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iWe'|Br  
} ; W E /1h  
~ sWXd~\  
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?  Qk.[#  
这个差事就留给了holder自己。 4C;"4''L  
    q((%sWp  
zItGoJu  
template < int Order > ZNDjk  
class holder; IG:CWPU  
template <> ]0}NF  
class holder < 1 > Vk1 c14i>  
  { X#MC|Fzy@  
public : Z?eedVV@  
template < typename T > ,A0v 5Q<  
  struct result_1 {'?PGk%v  
  { >IZ$ .-  
  typedef T & result;  (S&D  
} ; NV2$ >D  
template < typename T1, typename T2 > j 4(f1  
  struct result_2 Te>m9Pav  
  { }$3pS:_N~  
  typedef T1 & result; ~yRKNH*M  
} ; ng[LSB*57Y  
template < typename T >  S^5Qhv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "3Ckc"G@  
  { jhka;m  
  return (T & )r; 7wbpQ&1_  
} L^ U.h  
template < typename T1, typename T2 > gI+dyoh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S$GWY^5}{  
  { ~ =$d>ZNQ  
  return (T1 & )r1; A=wh&X  
} ^`9O$.'@  
} ; L5]uT`Twa  
Lhxg5cd  
template <> Gnie|[3  
class holder < 2 > )gxZ &n6  
  { 2)|G%f_lS  
public : o-<.8Z}>at  
template < typename T > w.-J2%J   
  struct result_1 .fNLhyd  
  { ~<3J9\z1  
  typedef T & result; $69d9g8-(!  
} ; D [K!xq  
template < typename T1, typename T2 > /t _QA  
  struct result_2 zm=|#f  
  { $1|65j[e  
  typedef T2 & result; p{O@ts:  
} ; AZbFj-^4  
template < typename T > ]/?$DNjCc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  ]l=iKl  
  { W@vCMy!  
  return (T & )r; Rs "#gT  
} M4L<u,\1s  
template < typename T1, typename T2 > 7n'Ww=ttI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +)*oPSQ5  
  { )JA^FQ5N  
  return (T2 & )r2; XWUi_{zn  
} >u?a#5R:m  
} ; 8 v<*xy  
D'"l%p  
d+IN-lR(  
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> >。 'F^"+Xi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /wJocx]vQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rTA#4.*&  
}?,Eb~q  
return l(i, j) = r(i, j); a}kPc}n\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tjcG^m} _  
@8|i@S@4  
  return ( int & )i; O7zj8  
  return ( int & )j; W,[iRmxn  
最后执行i = j; uP2Wy3`V  
可见,参数被正确的选择了。 p 8lm1;  
\S)cVp)h  
W-4R;!42  
H:,Hr_;nC  
sO8F0@%aH(  
八. 中期总结 j.SE'a_  
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: Md>9Daa~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !~ZAm3GwL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L?b;TjLe  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QT[4\)  
r.v.y[u  
Kd7Lpw1u]  
7J5Yzu)D  
a- 7RJ.  
X="]q|Z  
九. 简化 Poxoc-s  
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。 <ua! ]~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1cd3m  
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: H8qWY"<Vd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c) _u^Dh  
  +-*/&|^等 7O'u5 N  
2. 返回引用。 s mqUFo  
  =,各种复合赋值等 So}pA2[0  
3. 返回固定类型。 |pR'#M4j4A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \N)!]jq  
4. 原样返回。 82yfPQ&UI  
  operator, ->J5|c#  
5. 返回解引用的类型。 >9X+\eg-  
  operator*(单目) <P-AlHYV-  
6. 返回地址。 Xb1is\JB  
  operator&(单目) mN'sJ1L-  
7. 下表访问返回类型。 pzxlh(a9  
  operator[] mJME1#j$/|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UW-`k1  
  operator<<和operator>> ]NY^0SqM  
Fhs/<w-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lk4$c1ao2@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +jj] tJ$[  
M&0U@ r-  
template < typename Left > X'usd$[ .  
struct value_return /cx Ei6I-  
  { z#+Sf.  
template < typename T > HVNX"`]"  
  struct result_1 }XRRM:B|)(  
  { q5>!.v   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CZ ,2Rq  
} ; &&te(DC\  
6tup^Rlo;$  
template < typename T1, typename T2 > p?x]|`M  
  struct result_2 mxTuwx   
  { U (A#}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Sh7ob2  
} ; kS)|oU K  
} ; TGI`}#  
_sF Ad`  
FK;2u $:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7'R7J"sY`|  
9+:<RFJ  
下面我们来剥离functor中的operator() 13/U4-%b2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^\3z$ntF  
'PdUSv|lH  
return l(t) op r(t) EP8R[Q0_"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qino:_g  
return op l(t) R3E|seR  
return op l(t1, t2) u{|^5%)  
return l(t) op [ejl #'*5  
return l(t1, t2) op i/F ].Sag  
return l(t)[r(t)] i{k v$ir!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'BNZUuUl  
saR9_ ux  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: T0K*!j}O  
单目: return f(l(t), r(t)); @;>Xy!G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P.O/ZW>g  
双目: return f(l(t)); ybpU?n  
return f(l(t1, t2)); i&JI"Dd7  
下面就是f的实现,以operator/为例 #v:A-u  
Ir3|PehB  
struct meta_divide ?^{Ey[)'(  
  { S?# 'Y*h  
template < typename T1, typename T2 > Xh`Oin}<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?,FL"ye  
  { wO"ezQ  
  return t1 / t2; Z4tc3e  
} D?r% Y  
} ; P;p;o]  
TXfG@4~kC  
这个工作可以让宏来做: zWf(zxGAz  
}xytV5a^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  fG|+ !  
template < typename T1, typename T2 > \ a>Xq   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YtY.,H;  
以后可以直接用 FO?I}G22  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )Tad]Hd"W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q&?B^[N*Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {fu[&@XV  
()yOK$"  
/{nZ I_v#  
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 +!<{80w  
q%wF=<W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Tm/gzx  
class unary_op : public Rettype q??N,  
  { rvBKJ!b0  
    Left l; pOIfKd  
public : t)b /c:ql  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  h]?[}&  
8'Q1'yc  
template < typename T > u %&4[zb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t: qPW<wc  
      { ~Ec@hz]js  
      return FuncType::execute(l(t)); Axx{G~n![  
    } a: [m;  
8!Q0:4Vb  
    template < typename T1, typename T2 > K<7 Db4H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _tVrLb7`s  
      { K@;ls  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5c3&4,,eR  
    } b ;t b&o  
} ; PoRL35  
j:'!P<#  
S3_QOL  
同样还可以申明一个binary_op UQ)7uYQ5  
_CXXgF[OCA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v9vY#W  
class binary_op : public Rettype R86:1  
  { -Khb  
    Left l; 9/LJ tM  
Right r; i+B tz-  
public : / S)&dN`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zd#/zUPI  
K iG/XnS  
template < typename T > Cr%6c3aQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AC/82$  
      { AJ-~F>gn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Wy,Tf*[  
    } Gzu $  
' C|yUsBC  
    template < typename T1, typename T2 > z3p #`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ei:/~y3  
      { D1<$]r,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @X*r5hjc  
    } ?$FvE4!n  
} ; ~`x<;Ts  
gEQevy`T%c  
 `jB2'  
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 p&ml$N9fd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9Fm><,0'u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nH]F$'rtA  
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。 Uw5`zl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;'J{ylRQ  
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。。。 Q!dNJQpb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Oy/+uw^  
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) _jCjq   
下面是修改过的unary_op ,l_n:H+"F  
gKGM|0u|r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )q+9_KU q  
class unary_op ^~%z Plv  
  { t'0dyQ%u  
Left l; "|l-NUe  
  y}bE'Od  
public : N2^B  
x=(cQmQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *"D8E^9  
=K2mR}n\;  
template < typename T > h .Iscr^~  
  struct result_1 X%b.]A  
  { xPi/nWl`|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uR7\uvibUO  
} ; Qm X(s  
,@Izx  
template < typename T1, typename T2 > @gZ<!g/vza  
  struct result_2 Lh5d2}tcO  
  { c{u~=24;%#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \VX~'pkrd/  
} ; kt;| $  
>9.xFiq<  
template < typename T1, typename T2 > V3u[{^^f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uI I:Y{G  
  { oZV=vg5Dq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %?3\gFvBo  
} .hxcx>%  
6%B5hv24v  
template < typename T > ''f07R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '}{J;moB  
  { zW_V)U Ne  
  return OpClass::execute(lt(t)); ji[O?  
} *$Df)iI6  
_ s]=g  
} ; q1Si*?2W  
w$cic  
cia4!-#  
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 G w$sL&1m\  
好啦,现在才真正完美了。 Xh/i5}5 t  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?5#Ng,8iT  
Fs_umy#  
template < typename Right > XLK#=YTI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IwIk;pB O  
  { QM1-w^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Hb3+$vJ^  
} '|b {  
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。 :4"SJ  
bc"E=z  
XB)e;R  
oVsj Q  
p1Q[c0NMK  
十. bind u:pdY'`"#  
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。 X3DXEeBEL  
先来分析一下一段例子 JrTSu`S('  
kyQ%qBv ^  
sD$ \!7:b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \#[W8k<Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {_1^ GIIS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EOrWax@k$}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 AF1";duA  
我们来写个简单的。 U RDb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eB78z@  
对于函数对象类的版本: FDaHsiI:  
C|Bk'<MI  
template < typename Func > aW7{T6.,  
struct functor_trait ^CTgo,uf6H  
  { X6 ~y+ R  
typedef typename Func::result_type result_type; fMr6ZmB  
} ; R0;c'W)  
对于无参数函数的版本: br}.s@~  
zh'TR$+\hO  
template < typename Ret > D>,]EE-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lnW/T--  
  { -vI?b#  
typedef Ret result_type; ics  
} ; Phl't~k  
对于单参数函数的版本: g*ES[JJH&  
S(5.y%"<  
template < typename Ret, typename V1 > 6rL'hB!!]*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1 ,oC:N  
  { #6_?7 (X  
typedef Ret result_type; qt}vM*0}V  
} ; y-}lz#N  
对于双参数函数的版本: *Xt#04_  
/`0*!sN*5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;C-5R U V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bK; -Xcm  
  { 3S:}fPR  
typedef Ret result_type; F8Y D:   
} ; 3mZX@h@  
等等。。。 e%N\Pshgv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o(>!T=f  
&qFdP'E;$  
template < typename Func > oo3ZYA  
struct func_return YWM$%   
  { TclZdk]%T  
template < typename T > j*Q/vY!T  
  struct result_1 P$2J`b[H$  
  { @.T'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }_0?S0<#  
} ; }f^r@3Cb3  
IoJkM-^H&)  
template < typename T1, typename T2 > AZorzQ]s  
  struct result_2 TF|GGY i  
  { tQ'E"u1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9+9}^B5@A  
} ; wsP3hE' ]  
} ; b.h~QyI/W  
jN 5Hku[?  
O~9 %!LAu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w48T?  
5)V J  
template < typename Func, typename aPicker > j)C%zzBu(  
class binder_1 x+nrdW+  
  { d4[M{LSl  
Func fn; /`D]m?  
aPicker pk; v%/_*69a  
public : &B#HgWud  
B!! xu  
template < typename T > ]XJpy-U  
  struct result_1 E92dSLhs5  
  { tn6\0_5n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -&M9Yg|Se  
} ; odny{ePAf  
{08UBnR  
template < typename T1, typename T2 > KKa"Ba$g  
  struct result_2 +G? 4Wc1  
  { T WEmW&Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]Tf.KUm  
} ; =! 9+f  
{_ww1'|A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k:Uyez  
w%VHq z$  
template < typename T > g*b%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |`U^+Nf  
  { +0.$w  
  return fn(pk(t)); my[)/'  
} b@Ik c<  
template < typename T1, typename T2 > R5r )01  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CP|N2rb  
  { _w Cp.[3?t  
  return fn(pk(t1, t2)); ' ,a'r.HJH  
} }7g\1l\  
} ; &rorBD 5aj  
zr\I1v]?1#  
PGP9-M  
一目了然不是么? 4M6o+WV  
最后实现bind C=h$8Q  
1V+a;-?  
<3LyNG.  
template < typename Func, typename aPicker > >9Fs)R]P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sn+i[  
  { p;"pTGoW i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hc"+6xc  
} it ,i^32|  
,6}HAC $  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :tedtV ~  
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。 \Bw9%P~ G  
(%oZgvM  
十一. phoenix a/NmM)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9<.FwV >  
"k)( ,  
for_each(v.begin(), v.end(), z/.x*A=  
( zob^z@2  
do_ 5MQD:K2  
[ <[Q#}/$"  
  cout << _1 <<   " , " fk5!/>X  
] I+!w9o2nZ  
.while_( -- _1), @r%[e1.  
cout << var( " \n " ) Zi|MWaA.f  
) yXh=~:1~  
); V);{o>%.K  
]\v'1m"  
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: ZK27^oG  
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 !Z YMks4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d}EGI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?uc=(J+6  
k v,'9z  
J|W~\(W6i  
template < typename Cond, typename Actor > N0O8to}V  
class do_while Gx|$A+U  
  { I?G m  
Cond cd; lf4-Ci*X  
Actor act; 5,:>.LRA  
public : MG*#-<OV.  
template < typename T > ]ctUl #j  
  struct result_1 L~"~C(g  
  { S`8 h]vX  
  typedef int result_type; -N<s =  
} ; x>A(016:C  
)-xx$0mL-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zy(sekX;  
H1yl88K  
template < typename T > |g;hXr#~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &{!FE`ZC_  
  { jX-v9eaA  
  do [M65T@v  
    { BKPXXR  
  act(t); O]DZb+O"  
  } G%Hr c  
  while (cd(t)); ( MWh|kp  
  return   0 ; BD&JbH!(  
} 6%sX<)n%]  
} ; 1\z5[ _  
!o+#T==p  
-GLI$_lLF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qZ'&zB)  
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。 jAB~XaT,  
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。 @Hw#O33/'  
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。 *IG} /O.VT  
下面就是产生这个functor的类: U$Z)v1&{  
$bIVD  
}b)7gd=  
template < typename Actor > X`/8fag  
class do_while_actor KC9_H>  
  { .K]n<+zW  
Actor act; 8iaP(*J  
public : S@* lI2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hm*1w6 =  
i2j_=X-  
template < typename Cond > %ZF47P%6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tGDsZ;3Yr  
} ; Jz(wXp  
C ?JcCD2  
_LU]5$\b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lqh+yX%*  
最后,是那个do_ ad+@2-Y  
))- B`vi  
[vh&o-6  
class do_while_invoker i%w[v_j  
  { 2L Kpwz?  
public : ]awu7}C9Z  
template < typename Actor > qIIc>By(\"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )F*;7]f  
  { ,j\1UAa  
  return do_while_actor < Actor > (act); q;a"M7  
} mucKmb/  
} do_; DdDwMq  
 #~QkS_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xy/lsaVskX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kEiWE|  
最后来说说怎么处理break和continue !o+[L  
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。 6+`+$s0  
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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