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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $2^`Uca  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z4#(Ze@u~_  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, LQ11ba  
h^9"i3H  
b-U eIjX  
9>zcBG8f  
  class filler j$UV/tp5T  
  { 2aw&YZ&Xo  
public : T<3BT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TGXa,A{  
} ; B vo5-P6XY  
g]c[O*NTL  
|Xi%   
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: `p b5*h6r!  
RO;Bl:x4  
p(;U@3G  
do*}syQ`O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I:bD~F b3  
vu!d)Fy  
n79QJl/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;8WZx  
7(M(7}EKA  
w=]Ks'C]  
%W,D;?lEo>  
二. 战前分析 X"gCR n%tn  
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。 A[IL H_w  
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 NjPDX>R\K  
8dD2  
<!-sZ_qq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W?yd#j  
  /* --------------------------------------------- */ CQ`=V2:"ON  
vector < int *> vp( 10 ); LE5.b]tv2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~R$~&x(b  
/* --------------------------------------------- */ 4n#ov=)-~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iv`O /T  
/* --------------------------------------------- */ }+o:j'jB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  [,n c  
  /* --------------------------------------------- */ ~DRmON5 M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "mL++>ZSQ  
/* --------------------------------------------- */ c4&'D;=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 73{'k K  
Q9}dHIe1E  
f/WQ[\<!I  
iGB_{F~t4}  
看了之后,我们可以思考一些问题: T=hho Gn  
1._1, _2是什么? v_e9}yI   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 J"=1/,AS  
2._1 = 1是在做什么? } VJfJ/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 vZ/6\Cz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }X GEX:1K  
L9pvG(R%  
lis/`B\x  
三. 动工 *  tCS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JN^ &S  
SN4Q))dAU  
`%+ mO88o  
xq6cKtSv  
template < typename T > ,+`61J3W  
class assignment (-]r~Ol^  
  { q-nSLE+_;  
T value; x^Yl*iq  
public : %Qg+R26U  
assignment( const T & v) : value(v) {} hcVJBK  
template < typename T2 > eh1Q7 ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o6f_l^+H  
} ; nJPyM/p  
{t};-q!v$j  
cvwhSdZu8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dKl^jsd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hTP:[w)  
6wco&7   
98 8]}{w  
| mu+9   
  class holder 1ygpp0IGJ  
  { 1c JF/"v  
public : iU6Gp-<M ,  
template < typename T > rkiT1YTY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )54%HM_$k  
  { Fnk_\d6Ma  
  return assignment < T > (t); -{^}"N  
} `eu9dLz H  
} ; .NtbL./=|  
,=?{("+  
s2j['g5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ngj,x7t  
)%!XSsY.N|  
  static holder _1; u?s VcD[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ng:Q1Q9N  
wts=[U`(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :xKcpY[{  
而不用手动写一个函数对象。 g$dsd^{O7  
AoA!q>  
42>Ge>#F  
-,K!  
四. 问题分析 q80S[au  
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。 ]*7Y~dO  
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。 EUsI%p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oK{ V7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UT}i0I9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oD}uOC}FS{  
E( us'9c   
五. 问题1:一致性 vkLC-Mzm<  
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?| mS k5u7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5k|9gICyd*  
i-yy/y-N  
struct holder @ P|LLG'  
  { OFje+S  
  // 1Bxmm#  
  template < typename T > r! Ay :r  
T &   operator ()( const T & r) const Y.^=]-n,  
  { dMR3)CO  
  return (T & )r; /%lZu^  
}  |W<+U  
} ; :$MG*/Q  
*,BzcZ  
这样的话assignment也必须相应改动: *%KKNT'*  
2w)-\/j}  
template < typename Left, typename Right > > x IJE2  
class assignment ja=F7Usb  
  { YJ(*wByM  
Left l; lsN~*q?~]  
Right r; 02BuX]_0g  
public : 'l,V*5L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u^029sH6j  
template < typename T2 > BB|?1"neg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } # p[',$cC  
} ; ah~Y eJp  
,^icPQSwc  
同时,holder的operator=也需要改动: 6"dD2WV/  
klUQkz |<a  
template < typename T > eW|^tH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %4HRW;IU  
  { 'U'yC2BI n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #nh|=X  
} 1 hg}(Hix  
:kfp_o+J  
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。 B:7mpSnEQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BL&LeSa  
7t.!lh5G%  
return l(rhs) = r; ,]b~t0|B  
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。 ZoArQ(YFy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h;3cd0  
3j3N!T9  
template < typename Tp > Fv<`AU  
class constant_t r1fGJv1!o  
  { B7]MGXC  
  const Tp t; P'Q+GRpSw  
public : D-N8<:cA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s=42uKz  
template < typename T > n("0%@ov  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A/`%/0e   
  { %\i9p]=  
  return t; n@G[  
} >ooZj9:'  
} ; qTQBt}  
Z(!00^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o6//IOZ  
下面就可以修改holder的operator=了 "W(Q%1!Wi  
jv&!Kw.Ug  
template < typename T > wb~@7,D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J:skJ.Wx  
  { I[n ^{8gz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UT="2*3gz  
} S]E.KLR?[;  
I" KN"v^  
同时也要修改assignment的operator() [|l?2j\  
r;m)nRu  
template < typename T2 > f|sFlUu&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <I"S#M7-s  
现在代码看起来就很一致了。 a@R]X5[O  
xZV1k~C  
六. 问题2:链式操作 VU@9@%TN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P\_`   
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。 V <bd;m  
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。 ;V<fB/S.=+  
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。 ]KJj6xn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R i^[i}  
tr7<]Hm:  
template < typename T > i E CrI3s  
struct result_1 +o9":dl  
  {  @Pt="*g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GH[wv<  
} ; \m1~jMz*>k  
u,6~qQczE  
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: *E{2J:`  
\_B[{e7z  
template < typename T > t#2(j1  
struct   ref P 3'O/!  
  { x.q+uU$^  
typedef T & reference; k?'B*L_Mzv  
} ; ?Ae ve n  
template < typename T > u7=U^}#  
struct   ref < T &> [}&Sxgv  
  { AFAAuFE"  
typedef T & reference; Xn{1 FJX/  
} ; ` Jdb;  
~s5SZK*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %HJK;   
%plo=RF  
template < typename T > 7.`fJf?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const db6mfx i  
  { 1/"WD?a  
  return l(t) = r(t); I(XOE$3  
} y:6; LZ9[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _8E/) M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &%-73nYw  
N ,z6y5Lu  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Dtj&W<NXo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G.UI|r /Kz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gg8Uo G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *M"}z  
最后的布局是: Y0X-Zqk'  
                Add z[;z>8|c  
              /   \ >FkWH7  
            Divide   5 R2 V4#  
            /   \ Bi{$@n&?f  
          _1     3 0L/n?bf  
似乎一切都解决了?不。 CvD "sHVq%  
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。 &#iTQD  
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。 B $mX3B+a  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K1T4cUo  
)vSRHE  
template < typename Right > 5D'\b}*lJ}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k`N^Vdr  
Right & rt) const 5s]. @C8  
  { >:b Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @/31IOIV]`  
} OE-gC2&Bm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -(=eM3o-9m  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 3p'I5,}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Cid ;z  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 gdQvp=v]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 zOiu5  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1Yn +<I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: pJtex^{!:  
%ALwz[~]  
template < class Action > P ! _rEV  
class picker : public Action ;&)-;l7M  
  { =z /dcC$r  
public : @!1x7%]G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8#g1P4  
  // all the operator overloaded 9_5ow  
} ; ruld B,n  
KGFv"u{  
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。 ;4pYK@9w_  
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: q0zr E5  
gp\<p-}  
template < typename Right > .~7FyLl$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?)ONf#4Y  
  { 2_Z ? #Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M "94#.dKK  
} rQ qW_t%  
w {3<{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )z28=%g  
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。 1waTTT?"Ho  
L}pt)w*V1j  
template < typename T >   struct picker_maker W@I|Q -  
  { Zo~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @P?~KW6<|  
} ; io8'g3<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZNvEW  
  { "9Q40w\  
typedef picker < T > result; ]%u@TK7  
} ; K42K!8$  
@W"KVPd  
下面总的结构就有了: z+n,uHs  
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。 ybKWOp:O  
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。 LHo3 Niy.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wLnf@&jQ%  
至此链式操作完美实现。 yvO{:B8%  
|M, iM]  
QvKh,rBFVG  
七. 问题3 t,+nQ9  
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。 ) u`[6,d  
`M^= D&Bf  
template < typename T1, typename T2 > y1+*6|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z?*w8kU&>  
  { N@Uy=?)ZJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?b>,9A.Z  
} waj0"u^#  
=E#%'/ A;c  
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: 2KYw}j|5  
+Z !)^j  
template < typename T1, typename T2 > ;"~ fZ2$U  
struct result_2 x#xFh0CA  
  { :Ra,Eu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =*c7i]@}  
} ; .7avpOfz  
A#J`;5!Sc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? lHPd"3HDK  
这个差事就留给了holder自己。 SPY|K  
    Ssou  
mQ|v26R  
template < int Order > 9\mLW"  
class holder; &&8IU;J  
template <> `n @*{J8  
class holder < 1 > 6"J? #  
  { q!u~jI9 j  
public : < (fRn`)PT  
template < typename T > R?"q]af~  
  struct result_1 SVh 7zh  
  { \kMefU  
  typedef T & result; !W}9no  
} ; "AsKlKz{B  
template < typename T1, typename T2 > # Oc] @  
  struct result_2 o.!~8mD  
  { 7` zHX&-W  
  typedef T1 & result; ?IqQ-C)6D  
} ; OuID%p"O  
template < typename T > ogHCt{'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Tz8PSk1[  
  { v50bdj9}k  
  return (T & )r; #mCL) [  
} ~5%W:qwQ  
template < typename T1, typename T2 > ;RC{<wBTx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;S^'V  
  { q$Zh@  
  return (T1 & )r1; rrBsb -  
} xSsa(b  
} ; v4`"1Ss,K  
AQ,' 6F9  
template <> '$ =>  
class holder < 2 > Mh:L$f0A%O  
  { l3Q(TH~I  
public : 6z#acE1)M  
template < typename T > t4zkt!`B  
  struct result_1 9=8iy w  
  { lhAX;s&9  
  typedef T & result; t\~P:"  
} ; |y!=J$ $_H  
template < typename T1, typename T2 > (a.z9nqGA  
  struct result_2 w[zjerH3  
  { =hC,@R>;  
  typedef T2 & result; 93("oBd[s(  
} ; 1{ ~#H<K  
template < typename T > p.v0D:@&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QkEvw<  
  { `1$@|FgyC  
  return (T & )r; "55skmD.P  
} RI 5yF  
template < typename T1, typename T2 > k;AD`7(=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (|:M&Cna]  
  { vNV/eB8#S  
  return (T2 & )r2; `.~N4+SP  
} Rg\z<wPBG  
} ; Ai=s e2  
Pq;U &,  
)wam8k5  
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> >。 &:9c AIe]H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =.f-w0V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;c-(ObSm  
K6v6ynp/  
return l(i, j) = r(i, j); Wu c S:8#|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZM !CaR  
9kN}c<o  
  return ( int & )i; B(LWdap~  
  return ( int & )j; Fq~yL!#!  
最后执行i = j; \o}xF@sM5  
可见,参数被正确的选择了。 z;{iM/Xe  
TN!j13,  
U\4g#!qj  
`#F{Waww'  
ww\CQ6/h  
八. 中期总结 l&OKBUG  
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: [842&5Pd?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h)ECf?r<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QR c{vUR&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w28o}$b`  
@=bLDTx;c)  
Q('r<v96  
jSh5!6O  
ddJQC|xR}  
>kj`7GA  
九. 简化 l2zFKCGF(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @Owb?(6?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H[s(e5 6z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +%zAQeb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7 E r23Q  
  +-*/&|^等 V+* P2|  
2. 返回引用。 q8X feoUV  
  =,各种复合赋值等 ]fx"4qKM  
3. 返回固定类型。 T*8VDY7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >BIMi^  
4. 原样返回。 #|Y5,a ,{  
  operator, ][gq#Vx@  
5. 返回解引用的类型。 3GaQk-  
  operator*(单目) 2Nu=/tMN  
6. 返回地址。 "Gfh,e  
  operator&(单目) q+H%)kF  
7. 下表访问返回类型。 1L%CJ+Q#0i  
  operator[] 8 ##-EN;ag  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #a/5SZP Z\  
  operator<<和operator>>  8{wwd:6  
9oRy)_5Z(=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W]"zctE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Tzt8h\Q^z  
-[ *,^Ti`  
template < typename Left > SN9kFFIPb=  
struct value_return &oP +$;Y  
  { 3EV;LH L  
template < typename T > k$R~R-'  
  struct result_1 ~ Sg5:T3  
  { R@58*c:U(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w j*,U~syB  
} ; Jj>?GAir  
NO7J!k?  
template < typename T1, typename T2 > 0[R L>;D:  
  struct result_2 Ye"o6_U "  
  { Eza`Z` ^el  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Sz%t JD..  
} ; **w!CaqvY  
} ; s`M9    
aXQnZ+2e^R  
d?s<2RkPT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *?5*m+  
;X8yFq  
下面我们来剥离functor中的operator() EY^1Y3D w0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: opY@RJ]  
gFeO}otm  
return l(t) op r(t) +DW~BS3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j-4VB_N@  
return op l(t) AYt%`Y.!  
return op l(t1, t2) 3C?f(J}  
return l(t) op gy,ht3  
return l(t1, t2) op Fu SL}P  
return l(t)[r(t)] ZOft.P O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gy9$wH@8  
TC @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: Ee)T1~;W  
单目: return f(l(t), r(t)); >QjAoDVX?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X}=n:Ql'YY  
双目: return f(l(t)); ~qcNEl\-y  
return f(l(t1, t2)); NaPt"G  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;9[fonk  
m4TE5q%3  
struct meta_divide ^WHE$4U`  
  { o>).Cj  
template < typename T1, typename T2 > _K`wG}YIE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RTvqCp  
  { HTVuStM8  
  return t1 / t2; *i\Qo  
} D N'3QQn  
} ; gwOa$f%O  
E=jNi  
这个工作可以让宏来做: 8qY79)vD4E  
%b%-Ogz;4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vL|SY_:4  
template < typename T1, typename T2 > \ %j:]^vqFA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aO]ZZleNS  
以后可以直接用 Z8# (kmBdB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z,RzN5eN  
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 $}<PL}+  
(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。。。) =@m &s^R  
{v=T [D  
vX{J' H]u  
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 $&y%=-]|  
gi(H]|=a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NgADKrDU  
class unary_op : public Rettype $LKIT0  
  { (*Z)(O*z  
    Left l; hLI`If/+K  
public : W}--p fG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m`v2: S}  
#Vl 0.l3  
template < typename T > *}]Nf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jq-p;-i  
      { DQNnNsP:M-  
      return FuncType::execute(l(t)); 8}c$XmCM  
    } ?{\nf7Y  
^$%S &W  
    template < typename T1, typename T2 > M9Cv wMi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8I-u2Y$Sr  
      { `NnUyQ;T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :j5n7s?&=y  
    } o 4`hY/<t  
} ; 0)%YNaskj  
P<PJ)>  
$$D}I*^Dt  
同样还可以申明一个binary_op E4gYemuN  
*-+&[P]m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R? ,an2  
class binary_op : public Rettype n1qQ+(xC  
  { d_AK `wR  
    Left l; 0]>u )%  
Right r; +!k&Yje  
public : H9KKed47d/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N8!cO[3Oh  
8MK>)P o)  
template < typename T > l\BVS)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p`mS[bxv!  
      { ~3UQ|j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AK&S5F>D+B  
    } &J55P]7w  
R?v>Q` Qi  
    template < typename T1, typename T2 > B||*.`3gN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ .C=H[QC  
      { :@kGAI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {_b%/eR1  
    } dI*pDDq#  
} ; t2EHrji~  
-mC0+}h  
A3rPt&<a  
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 IN4=YrM^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s4G|_==  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A:>01ZJ5S+  
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。 cmBB[pk\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^:K3vC[h;c  
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。。。 bsuus R9W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 So{x]x:f  
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) 'Hc-~l>D  
下面是修改过的unary_op [r3!\HI7x  
-d8TD*^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @_U;9)  
class unary_op ,%n\=  
  { #?5 (o  
Left l; &/mA7Vf>eR  
  nS/)P4z  
public : d1T,eJ}  
x HoKo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UV5Ie!\nm  
1lq(PGX)  
template < typename T > %F\?R[^5  
  struct result_1 Acnl^x7Y1  
  { e .]KL('  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  i7]4W  
} ; t/ +=|*  
^sa#8^,K  
template < typename T1, typename T2 > jL(qf~c_  
  struct result_2 :Nu^  
  { M54j@_81pX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H:!7:  
} ; ;ToKJ6hN|*  
HuB<k3#sPy  
template < typename T1, typename T2 > S7=Bd[4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q+P|l5_ t  
  { UH]l9Aq$P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9!T[Z/}T  
} P6!jRC"52'  
I'PeN0T f  
template < typename T > F_Z- 8>P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;} und*q  
  { , 3,gG "  
  return OpClass::execute(lt(t)); .^N/peU q  
} @[5xq  
J%x6  
} ; =.y~fA!  
D<|qaHB=  
e "/;7:J5\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]x\-$~E  
好啦,现在才真正完美了。 eK.e| z|  
现在在picker里面就可以这么添加了: j2Tr $gx<  
ElS9?Q+  
template < typename Right > r~N"ere26  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )A!>=2M `  
  { (EK"V';   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OC1I&",Ai|  
} }-ftyl7  
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。 $SM# < @  
$tz;<M7B  
)_{dWf1  
ulu9'ch  
t>1Z\lE\"  
十. bind XD|E=s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ! vP[;6  
先来分析一下一段例子 C3< m7h  
8i6Ps$T  
v[#9+6P=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9UKp?SIF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hc~s"Atck  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w:s]$:MA8  
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。 G:<`moKgL  
我们来写个简单的。 io,M{Ib  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )_mr! z(S  
对于函数对象类的版本: @Gx.q&H  
1c<=A!"{  
template < typename Func > ZX5xF<os8  
struct functor_trait cs T2B[f9D  
  {  $rz=6h  
typedef typename Func::result_type result_type; ^\\Tx*#i  
} ; GKvN* SU=  
对于无参数函数的版本: qY~`8 x  
ojQI7 Uhw  
template < typename Ret > H,+I2tEs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H2Z1TIh  
  { ]?3un!o3o  
typedef Ret result_type; 4Fp0ZVT  
} ; &C_' p{G  
对于单参数函数的版本: AFc$%\s4  
4D[ '^q  
template < typename Ret, typename V1 > =Vy`J)z9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &8%e\W\K:/  
  { Y]{ >^`G  
typedef Ret result_type; Swp;HW7x  
} ; b8LoIY*  
对于双参数函数的版本: fQL"O}Z  
g0>,%b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YhOlxON  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WA]c=4S  
  { ]Tkc-ez  
typedef Ret result_type; N-I5X2  
} ; JL\w_v  
等等。。。 8'<-:KG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )t$,e2FY  
@fs`=lL/  
template < typename Func > q-]`CW]n  
struct func_return Ggl~nxz  
  { ,Y|^^?'j Q  
template < typename T > bx]N>k J  
  struct result_1 IX*idcxR  
  { \2ZPj)&-E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %CS@g.H=_  
} ; f 1w~!O9  
8>X d2X  
template < typename T1, typename T2 > mjWU0Gh%*  
  struct result_2 2Yp7  
  { {]E+~%Va  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f>piHh?  
} ; h3*Zfl<]  
} ; 3pK*~VK  
L:_bg8eD#  
LbaK={tR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ogL EtqT  
cU{e`<xjA  
template < typename Func, typename aPicker > PQK(0iCo4  
class binder_1 k]5Bykf`Ky  
  { SV v;q?jZ  
Func fn; Vs%|pIV  
aPicker pk; QmLF[\Oo_  
public : A,%C,*)Cg  
~_Lr=CD;4  
template < typename T > Z^]|o<.<I  
  struct result_1 DyeQJ7p  
  { aYuD>rD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %z#f.Ql  
} ; OiE;B  
TjHwjRa  
template < typename T1, typename T2 > ,0E{h}(  
  struct result_2 ZQ_xDKqRV  
  { 3}@_hS"^8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iCW*]U  
} ; 6oLwfTy  
(9<guv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b&=5m  
wk6NG/<  
template < typename T > &v"3*.org@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YO}1(m  
  { PH> b-n  
  return fn(pk(t)); Zs}5Smjl;%  
} aX~%5 mF  
template < typename T1, typename T2 > DyQM>xw)t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wx~k&[&E  
  { <{2e#Y  
  return fn(pk(t1, t2)); 3&6#F"7  
} M/):e$S  
} ; +T=(6dr  
&g.@u~SI1  
z]2]XTmWs  
一目了然不是么? i&vaeP25)  
最后实现bind 5v?;PX  
ynw5-aS3  
;=<-5;rI  
template < typename Func, typename aPicker > [8Qro8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q^A+<d  
  { 3,]gEE3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m;D- u>o  
} Wm);C~Le  
u1z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mwY IJy[  
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。 d3W0-INL  
K]j0_~3s  
十一. phoenix txcf=)@>V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g8w2Vz2/  
?V}j`r8|\4  
for_each(v.begin(), v.end(), $Bj;D=d@V  
( -s|}Rh?Y  
do_  qNm$Fx  
[ jL^](J>  
  cout << _1 <<   " , " FL8g5I  
] - !>}_AH  
.while_( -- _1), esHQoIhd  
cout << var( " \n " ) 0TmR/uUT  
) "Ae@lINn[y  
); Gg~QAsks   
>[ Ye  
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: &BtK($  
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 N.4q.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vjQb%/LWl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?Q-h n:F)  
Kh4$ wwn  
+<}0|Xl&  
template < typename Cond, typename Actor > m! W3Cwz\&  
class do_while PH*\AZJCl  
  { zfc3)7  
Cond cd; ?UK|>9y}Z  
Actor act; lj{VL}R  
public : cZ(elZ0~  
template < typename T > 0b/WpP  
  struct result_1 f)g7 3=  
  { <L{(Mj%Z  
  typedef int result_type; 8ZCoc5  
} ; [tg^GOf '  
H)aQ3T4N5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8a_[B~  
v3GwD0 0  
template < typename T > M @3"<[g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ JvPx0  
  { @h*fFiY&{  
  do gqR)IVk>%  
    { >@ YtDl8R  
  act(t); WWL4`s  
  } j S;J:$>^  
  while (cd(t)); }?&k a$rI  
  return   0 ;  Y!WG)u5  
} ,R$u?c0>'&  
} ; P7 PB t  
OiAJ[L  
=1P6Vk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?KITC;\\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4*aZ>R2hO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k ^ YO%_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <,AS8^$X[  
下面就是产生这个functor的类: _DrJVC~6@  
K"u NxZ  
->h6j  
template < typename Actor > A].>.AI  
class do_while_actor })w*m  
  { oW^*l#v  
Actor act; gORJWQv  
public : \`ZW* EtPI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]r3Kg12Mi  
2DB7+aZ*  
template < typename Cond > :5/Uh/sX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2o#,kGd  
} ; 4O:W#bx  
<$N"q  
:QWq"cBem  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  J*l4|^i<  
最后,是那个do_ oQv3GpO  
\}~s2Y5j  
?88`fJ@tk?  
class do_while_invoker 0<PR+Iv*i  
  { }<z_Q_b+e  
public : q %0Cg=  
template < typename Actor > 5@hNnh16  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O$kq`'9  
  { peJKNX.!q  
  return do_while_actor < Actor > (act); '+ xu#R  
} [xh*"wT#g  
} do_; goJ|oi  
saU]`w_Z*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OEPa|rb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -k(CJ5H9  
最后来说说怎么处理break和continue sz-- 27es  
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。 __[xD\ES  
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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