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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ij0I!ilG4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C/Q20  
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, x t-s"A  
@/kI;8  
]:Ep1DIMl  
K9EHT-  
  class filler VQpt1cK*  
  { >hNSEWMY`  
public : CWkWW/ZI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "}Om0rB}1  
} ; tcj "rV{G  
=h4u N,  
IW!x!~e  
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: "<0!S~]  
+h"i6`g  
"qq$i35x  
!6-t_S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &D M3/^70  
`3\U9ZH23  
I%r7L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $/"Ymm#"\Y  
@`KbzN_h/  
=hTJp/L  
 #B~ ;j5  
二. 战前分析 W,[ RB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 HD KF>S_S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mbbhz,  
5V/&4$.U!  
Z0Sqw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LmJjO:W}^y  
  /* --------------------------------------------- */ ~$6` e:n  
vector < int *> vp( 10 ); \(Rj2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :;Z/$M16B  
/* --------------------------------------------- */ NxnR QS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tZ[9qms^_  
/* --------------------------------------------- */ d [l8qaD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pP.`+vPi  
  /* --------------------------------------------- */ (9]1p;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mh"PAp  
/* --------------------------------------------- */ 'Grej8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E|;>!MMA;  
S*G^U1Sc+  
,|RKM  
i}8OaX3x  
看了之后,我们可以思考一些问题: poafGoH-Y  
1._1, _2是什么? E'{:HX  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @lDnD%vZ`  
2._1 = 1是在做什么? .>;??BG}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 < !m.+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <7`k[~)VB  
O<p=&=TD7  
p+iNi4y@  
三. 动工 9`92 >  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VE]TT><  
Vyi.:lL _8  
^!^M Gzu  
tF,`v{-up  
template < typename T > [O\ )R[J  
class assignment iuWUr?`\  
  {  cRK Lyb  
T value; 8OOAPp$%|  
public : s2,6aW C  
assignment( const T & v) : value(v) {} D6lzc f  
template < typename T2 > vWmt<E|e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^"<Bk<b(  
} ; DC).p'0VL  
2<UC^vZ  
9 D.wW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jjH2!R]^>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '['%b  
uM 'n4oH  
*Jcd_D\-(1  
2|?U%YrHWs  
  class holder IY.M#Q ]  
  { }f;TG:6  
public : /Zs_G=\>  
template < typename T > &zgliT!If  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TXYO{  
  { z4D)Xy"/  
  return assignment < T > (t); j{FRD8]V  
} 7)D[}UXz  
} ; b' ^<0c  
E2}X[EoBF  
KJ/Gv#Kj  
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: &jEw(P&_  
/NB|N*}O)  
  static holder _1; KU "+i8"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Il\{m?Y  
|a])o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9E5*%Hu_  
而不用手动写一个函数对象。 yT<"?S>D  
n'vdA !R  
? .B t.  
T*B`8P  
四. 问题分析 'S}3lsIE  
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。 hB<(~L? A]  
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。 ghW`xm87  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _)pOkS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *eXs7"H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OSuQ7V  
KgYQxEbIW  
五. 问题1:一致性 IX 6 jb"  
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?| }Uj-R3]}K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CEkf0%YJ  
p);[;S  
struct holder d\Up6F  
  { jK\kASwG  
  // SefF Ci%4  
  template < typename T > B:i$  
T &   operator ()( const T & r) const ;L76V$&  
  { A+Un(tU2(  
  return (T & )r; BJHWx,v  
} ,^1 #Uz8  
} ; {7X9P<<L7  
KJ&I4CU]^  
这样的话assignment也必须相应改动: 'p!&&.%  
4+>~Ui_#  
template < typename Left, typename Right > pIrL7Pb0  
class assignment Q+a&a]*KL^  
  {  7a_u=\,  
Left l; SsMs#C8u%  
Right r; ,,j >2Ts  
public : /w6'tut  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $&, KZ>  
template < typename T2 > <aF B&Fm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } , DuyPBAms  
} ; W4qT]m  
EN ^L.q9#  
同时,holder的operator=也需要改动: `\z )EoI  
~|~2B$JeV  
template < typename T > lGT[6S\as  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (O:&RAkk7  
  { :`BG/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DcRoW  
} }`0=\cKqn  
6L~5qbQ  
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。  S{XO3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |'}r-}  
V@G|2ZI  
return l(rhs) = r; UaXIrBc  
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。 ;\13x][  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =mwAbh)[7n  
] -C*d$z  
template < typename Tp > Ea" -n9  
class constant_t IWddJb~hu  
  { R SWw4}  
  const Tp t; YuO!Y9iEm  
public : Cvt/ot-J?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F` gK6;zp  
template < typename T > ER!s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jX$U)O  
  { lUnC+w#[  
  return t; nYC S %\"  
} ?: vB_@  
} ; r<dvo%I#|  
~}D"8[ABj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?*q-u9s9  
下面就可以修改holder的operator=了 rV%;d[LB  
MnY}U",   
template < typename T > !8 l &%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r;waT@&C  
  { 8v^AVg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N#Nc{WU 'B  
} ?$\sMkn  
PEtr8J$uB  
同时也要修改assignment的operator() 5}9rpN{y  
<pT1p4T<  
template < typename T2 > Y!u">M#@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .zW.IM}Z  
现在代码看起来就很一致了。 p7Yb8#XfU  
V22Br#+  
六. 问题2:链式操作 J rYL8 1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v~!_DD au  
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。 >O1u![9K|w  
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。 cR6 #$-a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \S?;5LacZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1$yS Ii  
2+YM .Zl  
template < typename T > YMwL(m1  
struct result_1 u69G #  
  { :N4?W}r.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,{RWs^W2  
} ; %LL?'&&  
I'R|B\  
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: )4 w 3$Q  
7c'OIY].,  
template < typename T > SzjylUYV  
struct   ref ]4_)WUS.c  
  { }f] ~{^  
typedef T & reference; mL s>RR#b  
} ; 3SF J8  
template < typename T > 59_VC('  
struct   ref < T &> b~rlh=(o#_  
  { Eo <N  
typedef T & reference; @7Nc*-SM  
} ; w4uY/!~k  
Ve\!:,(Y_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v`"BXSmp{  
u9}LvQh_6,  
template < typename T > Uv:NY1(3!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AT^MQvn  
  { kqS_2[=]  
  return l(t) = r(t); TGG-rA6@Lx  
} Bp=BRl  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Y]}>he1/5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M ~6k[ew  
Ot!*,%sjQ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 VSc)0eyn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6~8X/ -02  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A0uA\E4q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G9c2kX.Bf  
最后的布局是: +,0 :L :a  
                Add r}XsJ$  
              /   \ +&)&Ny$W  
            Divide   5 Et"B8@'P  
            /   \ ]K>x:vMKH  
          _1     3 4 eP-yi  
似乎一切都解决了?不。 u*!/J R  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 p( [FZ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 LsV?b*^(p  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +JBYGYN&K  
b@N*W]  
template < typename Right > + gP 4MP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @1peJJ{  
Right & rt) const [JX=<a)U  
  { mr#XN&e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zJtB?<  
} ~VO?PfxZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :eTzjW=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 'ul~f$ V  
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。 (L8z<id<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。 O(44Dy@2  
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。 JclG*/Wjg4  
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? zlN<yZB^  
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: 9y&&6r<I  
#-FfyxQ8ai  
template < class Action > E\=23[0  
class picker : public Action F5EsaF'e4  
  { 3ES3, uR  
public : 8#~x6\!b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "+ 8Y{T  
  // all the operator overloaded ?Kf?Z`9 *Y  
} ; "0A !fRI~  
L+$9 ,<'[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 T! fF1cpF\  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: gJI(d6  
C XiSin  
template < typename Right > >_um-w#C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g:>Mooxzi  
  { U6R~aRJ;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _,9/g^<  
} 6`hHx=L  
9"mcN3x:\e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IgU65p  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xs3t~o3y  
ZzV%+n7<Vx  
template < typename T >   struct picker_maker :f58JLX  
  { M%Dv-D{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qHQ#^jH  
} ; = ^A/&[&31  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z>./lu\  
  { +oMe\wYR$r  
typedef picker < T > result; LTc= D  
} ; XDrNc!XN  
s+yX82Y  
下面总的结构就有了:  } h0 )  
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。 O E56J-*}x  
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。 7|eD}=jy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1k! xG$g0  
至此链式操作完美实现。 _; ].  
^qlfdf  
|LNAd:0  
七. 问题3 j?rq%rQd  
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。 ~%o?J"y  
$Sfx0?'  
template < typename T1, typename T2 > \%D/]"@r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h q& 2o  
  { ?sBbe@OC?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #4<Rs|K  
} *w;=o}`  
89{@2TXR  
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: _~b$6Nf!83  
,| EaW& 2  
template < typename T1, typename T2 > "Gh?hU,WWZ  
struct result_2 Tp0^dZM+  
  { tag~SG`ov  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /*8Ms`  
} ; r6*~WM|Sq7  
e)2s2y@zi  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4-:TQp(  
这个差事就留给了holder自己。 ` d[ja,  
    }6V` U9 ^g  
3bp'UEF^k  
template < int Order > Q]}aZ4L  
class holder; d;D8$q)8Q  
template <> h (`Erb  
class holder < 1 > pK~K>8\  
  { |P"p/iY  
public : O1_dA%m  
template < typename T > tzeS D C  
  struct result_1 y-iuOzq4  
  { K8UgP?c;0  
  typedef T & result; *[eh0$  
} ; ZzuEw   
template < typename T1, typename T2 > okO^ /"  
  struct result_2 'y?(s+  
  { !?7c2QRN  
  typedef T1 & result; Ox` +Z0)a  
} ; ? }2]G'7?  
template < typename T > 5`B ! 1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p/a)vN+*x'  
  { B>CG/]  
  return (T & )r; <d\Lvo[  
} 9)a:8/Y  
template < typename T1, typename T2 > /k(KA [bS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "c6(=FFq  
  {  OBY  
  return (T1 & )r1; Q( C\X  
} ]~SOGAFW  
} ; JPX5Jm()  
C>vp oCA  
template <> 9*+%Qt,{B  
class holder < 2 > XD 8MF)$9  
  { tp,e:4\ 8Q  
public : od7 [h5r  
template < typename T > |X6]#&g7  
  struct result_1 xsq+RBJi  
  { F~cvob{  
  typedef T & result; SV4a_m?  
} ; 2<*DL 6  
template < typename T1, typename T2 > =jX'FNv#  
  struct result_2 ;c'9Xyl-  
  { 1R1DK$^c  
  typedef T2 & result; +a%Vp!y  
} ; etEm#3  
template < typename T > fJ3*'(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <MlRy%3Z  
  { |d* K'+  
  return (T & )r; '= _}&  
} z@nJ-*'U8  
template < typename T1, typename T2 > pm-SDp>s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tkFGGc}w\  
  { wsyG~^>  
  return (T2 & )r2;  6[<*C?  
} l%?D%'afN  
} ; U`D.cEMfH  
\@6nRs8b|N  
|Go?A/'  
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> >。 Gu-*@C:^&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :RsO $@0G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l@8UL</W  
F j_r n  
return l(i, j) = r(i, j); H1(Zz n1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XCNfogl  
A Z7  
  return ( int & )i; S+Aq0B<  
  return ( int & )j; 5YlY=J  
最后执行i = j; Dl kHE8r\  
可见,参数被正确的选择了。 (GVH#}uB  
Y~qv 0O6K  
KKR@u(+"a  
km; M!}D  
?NZKu6  
八. 中期总结 P&@:''  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }*{@-v|_R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "#4p#dM0e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8KioL{h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N`tBDl"ld  
~:Jw2 P2z  
Jl^Rz;bQ-  
x(/KHpSWK  
h)EHaaf  
sE4= 2p`x  
九. 简化 HSk gS  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Y"G U"n~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8]6u]3q#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]&za^%q0&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a D*  
  +-*/&|^等 nR7 usL  
2. 返回引用。 /P~@__XN  
  =,各种复合赋值等 WxE4r  
3. 返回固定类型。 yJx{6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KgtMrT5<q  
4. 原样返回。 stDrF1{  
  operator, fUh7PF%  
5. 返回解引用的类型。 D"WqJcDt  
  operator*(单目) ,?"cKdiZ  
6. 返回地址。 z z@;UbD"  
  operator&(单目) 1]HEwTT/1_  
7. 下表访问返回类型。 FE+Y#  
  operator[] 6&p I{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V6.xp{[  
  operator<<和operator>> m_Owe/BC#m  
IL?mt2IQ>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \#P>k;D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  D(}w$hi8  
Y<U"}}  
template < typename Left > ew(CfW2  
struct value_return 3/P# 2&jt  
  { z~TG~_s  
template < typename T > ;P9P2&c8c  
  struct result_1 KdT1Nb=  
  { 9o<}*L   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sd;J(<Ofh  
} ; &Q>)3]|p  
GY@-}p~it  
template < typename T1, typename T2 > L-}>;M$Y)  
  struct result_2 box(FjrZE  
  {  (f DA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *u$MqN  
} ; cd8~y  
} ; tAfdbt  
xtef18i>  
1Ih.?7}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K1rF;7Y6  
;=IC.<Q<}  
下面我们来剥离functor中的operator() $d1+d;Mn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =VMV^[&>  
-LF0%G  
return l(t) op r(t) +u1meh3u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `=A*ei5  
return op l(t) Nf0'>`/  
return op l(t1, t2) c[:OK9TH  
return l(t) op SG1o< #>  
return l(t1, t2) op $dAQ'\f7  
return l(t)[r(t)] HC0q_%j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aa8xo5tIp  
gxEa?QH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -!uut7Z|  
单目: return f(l(t), r(t)); CmaV>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]:CU.M1  
双目: return f(l(t)); 8(R%?> 8  
return f(l(t1, t2)); ueO&%  
下面就是f的实现,以operator/为例 {C>.fg%t  
7Y$#* 7  
struct meta_divide W2L:  
  { D9H(kk  
template < typename T1, typename T2 > {R[FwB^7wJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j4wcxZYY~  
  { ,?Pn-aC +  
  return t1 / t2; d,}fp)  
} q\Cg2[nn2  
} ; a []Iz8*6e  
Lpw9hj|  
这个工作可以让宏来做: D}|PBR  
bWzv7#dd=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z=TaB^-)  
template < typename T1, typename T2 > \ }m Rus<Ax  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; > Y <in/  
以后可以直接用 `ReTfz;o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QJc3@  
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 TJ@@k SSbl  
(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。。。) 3F'{JP  
H`/Q hE  
W=T3sp 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 KlMrM% ;y  
%} WSw~X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /\L|F?+@  
class unary_op : public Rettype H=E`4E#k  
  { [%(}e1T(  
    Left l; ]M AB  
public : ,-PzUR4_Kj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fw!wSzsk3  
Qmxe*@{`  
template < typename T > 70,V>=aJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dm=t`_DL8  
      { ea3;1-b:  
      return FuncType::execute(l(t)); :34#z.O  
    } ;seD{y7!  
%4#,y(dO  
    template < typename T1, typename T2 > RXa&*Jtr -  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L(a&,cdh  
      { P( >*gp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w=EUwt  
    } aEr<(x !|"  
} ; h8;B+#f`  
6~8A$:  
1{N73]-M:  
同样还可以申明一个binary_op `YTagUq7  
< aeBhg%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g z!q  
class binary_op : public Rettype y+f@8]  
  { (lbF/F>v  
    Left l; c"BFkw  
Right r; OgJd^  
public : su]CaHU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lqFDX d  
;cQhs7m(9  
template < typename T > cU8Rm\?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }X{#=*$GQ  
      { HRkO.230  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^)ouL25Z*2  
    } 7Q,9j.  
yM$@*od  
    template < typename T1, typename T2 > &7* |rshZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )i8Hdtn  
      { ;AV[bjRE\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %bo0-lnp  
    } 3`PPTG  
} ; T^LpoN/T  
}gL:"C"~  
(.Hiee43  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 xU$A/!oK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Wbo{v r[2+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ySP1,xq  
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。 L/Cp\|~ O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g_lj/u]P  
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。。。 "?Dov/+Q.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .kpL?_  
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) 3nb&Z_/e  
下面是修改过的unary_op VW^6qf/,  
eliT<sw8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N ]/ N}b  
class unary_op q$)$?"  
  { +We_[Re`<  
Left l; 0TA{E-A   
  D BDHe-1[+  
public : *0>![v  
^Rr0)4ns  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Pw`26mB   
O@;;GJ  
template < typename T > ,ra!O=d~0  
  struct result_1 S a5+_TW  
  { -dXlGOD+C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? b;_T,S[  
} ; H/8H`9S$  
<CrNDY  
template < typename T1, typename T2 > ACQc 0:q  
  struct result_2 mQ 1)d5  
  { uC{qaMQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dQUZ11  
} ; X0<qG  
P:GAJ->;]>  
template < typename T1, typename T2 > *^j'G^n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R`}C/'Ty  
  { #+)AIf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I&9_F% rX  
} "YU<CO;4VV  
 8bQ\7jb  
template < typename T > "`P/j+-rt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `#O%ZZ+  
  { ML6Y_|6 |  
  return OpClass::execute(lt(t)); H;('h#=cD  
} kev|AU (WX  
6H+'ezM  
} ; ^%(HZ'$wC  
f681i(q"  
cM&5SyxiuE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~JjL411pG  
好啦,现在才真正完美了。 +/u)/ey  
现在在picker里面就可以这么添加了: E`#m0Q(8  
RLBeti>  
template < typename Right > Z05kn{<a8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <9zzjgzG{c  
  { *&$J.KM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %UIR GI  
} r)Q/YzXx*  
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。 |C:^BWrU*  
y %R-Oc  
#-76E  
vW`Dy8`06  
"B18|#v  
十. bind L eg)q7n  
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。 RmF,x9  
先来分析一下一段例子 \ G}02h  
0#\K9|.  
i?+ZrAx>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cd_\?7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JbT+w \o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #2*l"3.$.R  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 pq8XCOllXx  
我们来写个简单的。 ;U7o)A;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R]{zGFnx  
对于函数对象类的版本: Swugt"`nN  
UC3&:aQ!  
template < typename Func > BE,XiH;  
struct functor_trait m\9R;$ \  
  { yV{&x  
typedef typename Func::result_type result_type; _+c' z  
} ; gcS ?r :  
对于无参数函数的版本: x`7Ch3`4}  
 |tK_Bn  
template < typename Ret > 9W^sq<tR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @9,=|kxK  
  { R]dN-'U  
typedef Ret result_type; N.\?"n   
} ; jb0wP01R  
对于单参数函数的版本: T@K= * p  
K1`Z}k_p.  
template < typename Ret, typename V1 > Ynn:,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > --S1p0  
  { Sq#AnD6To  
typedef Ret result_type; x/BtB"e*5  
} ; ;Fo%R$y  
对于双参数函数的版本: c@SNbY4}%  
VO"/cG;]*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Zv[D{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \<e?  
  { @;\2 PD  
typedef Ret result_type; #}M\ J0QG  
} ; u^6@!M  
等等。。。 Q#kSp8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }j+Af["W?  
EY$Dtb+g8  
template < typename Func > 3H^0v$S  
struct func_return QoLp$1O (y  
  { d_v]mfUF  
template < typename T > ko-3`hX`  
  struct result_1 KU]co4]8^s  
  { Za[ ?CA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0o2*X|i(  
} ; ;2#9q9(  
J&P{7a  
template < typename T1, typename T2 > BE0Ov{'  
  struct result_2 Dx)>`yJk$;  
  { { ^J/S}L]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V/.Na(C~  
} ; 1iA0+Ex(j  
} ; LDDg g u   
lw\+!}8(  
/D d.C<F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  W8blHw"  
bk(q8xR`  
template < typename Func, typename aPicker > L/J1;  
class binder_1 5taR[ukM  
  { }n Ea9h  
Func fn; 8ln{!,j;  
aPicker pk; UC e{V]T  
public : QJ i5 H  
(6}[y\a+  
template < typename T > h 8%(,$*  
  struct result_1 &9+]{jXF  
  { "*U0xnI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hqXp>.W  
} ; &nV/XLpG  
lQS(\}N  
template < typename T1, typename T2 > |?cL>]t  
  struct result_2 ~mF^t7n]  
  { 3# g"Z7/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D%`O.2T Y|  
} ; !1b}M/Wx  
[X9T$7q#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DX2_} |$!  
c>|1%}"?  
template < typename T > m&P B5s\=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P,Z K  
  { %K`th&331  
  return fn(pk(t)); bIWSNNV0F  
} C6?({ QB@  
template < typename T1, typename T2 > !"g2F}n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7"_m?c8  
  { zb]e {$q2C  
  return fn(pk(t1, t2)); QkFB \v  
} sH'IA~7   
} ; +P &S0/  
oSf6J:?*e  
N&uRL_X .  
一目了然不是么? 3 <A?  
最后实现bind `<3%`4z/  
uIy$| N  
C3K":JB  
template < typename Func, typename aPicker > !V'~<&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ptc.JB6  
  { } =p e;l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n #l~B@  
} :@RX}rKG  
Zt"#'1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SHc?C&^S  
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。 :hBLi99 o  
aMJW__,  
十一. phoenix 2/iBk'd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B:>>D/O  
bhl9:`s  
for_each(v.begin(), v.end(), qEvbKy}  
( *| 9:  
do_ o5E5s9n  
[ GI<3L K\  
  cout << _1 <<   " , " z"D0Th`S6  
] #ZC9=  
.while_( -- _1), 43}uW, P  
cout << var( " \n " ) ~} 02q5H  
) &s(mbpV  
); j5gL 67B  
`Hx JE"/  
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: _ea|E  8  
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 wX4gyr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c Cx_tGR"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \>\_OfY1W  
J'E?Z0  
cGSG}m@B`  
template < typename Cond, typename Actor > o zMn8@R  
class do_while fB)S:f|  
  { 7Y%Si5  
Cond cd; M9QYYo@  
Actor act; pkE4"M!3=  
public : ]Pl Ly:(  
template < typename T > UL.YDU)  
  struct result_1 AZE  
  { C"0vMUZ  
  typedef int result_type; 9'=ZxV  
} ; K]'t>:G @  
Q-?6o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m@y<wk(  
>qU5(M_&L  
template < typename T > }0C v J4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VBtdx`9  
  { =3Ohy,5L  
  do <c&Nm_)  
    { O9*l6^Scw  
  act(t); sE])EwZ  
  } =p[a Cb i  
  while (cd(t)); %,+&Kl I  
  return   0 ; z.~jqxA9  
} p=[SDk`  
} ; m@W>ku  
4 'DEdx,&f  
gle<{ `   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). goOw.~dZ'  
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。 -cWGF  
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。 oh7tE$"c  
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。 iOtf7.@  
下面就是产生这个functor的类: wzF%R {;  
P& h]uNu  
0}"'A[xE  
template < typename Actor > $q##Tys  
class do_while_actor } 4ZWAzH  
  { IAJ+n0U  
Actor act; \b}%A&Ij  
public : e8eNef L$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZUakW3f  
oL7F^34;  
template < typename Cond > FEi@MJJ\e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "vfpG7CG  
} ; ]wUH*\(y  
L1kA AR  
mgTzwE_\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MnP+L'|  
最后,是那个do_ TSH'OW !b  
X.V4YmZ- ;  
#fDM{f0]R  
class do_while_invoker B%WkM\\!^  
  { i}O.,iH  
public : _`. Q7  
template < typename Actor > !tSh9L;<O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2;x+#D8  
  { tHEZuoi  
  return do_while_actor < Actor > (act); (W.G&VSn)  
} 4N5\sdi  
} do_; *#1J  
nE56A#,Q,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G1Vn[[%k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p~v0pi  
最后来说说怎么处理break和continue 1/v#Z#3[  
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。 {mB!mbr  
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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