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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IZoa7S&t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nxw]B"Eg  
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, XX#YiG4|J  
'3 5w(  
Jn-iIl  
I HgYgn  
  class filler 5Jlz$]f  
  { tUH#%  
public : Y]Td+ Zi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +2 !F6"hP  
} ; Tt<Ry'Z$3  
:VX?j 3qW  
QD-#sU]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ({87311%  
weYP^>gH'  
?>LsIPa  
I#tn/\n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;"Q{dOvp  
;JFy 8Rj  
QG$LbuZ`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Tn8Z2iC  
FT!|YJz<K  
K FvNsqd  
I6ffp!^}Y  
二. 战前分析 2'$p(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zVFz}kJa  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 UB|f{7~&  
i!@L`h!rw  
t ]7>' U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8HS1^\~(6l  
  /* --------------------------------------------- */ `9SuDuw;s  
vector < int *> vp( 10 ); -Xb]=Yf-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); < {$zOF}  
/* --------------------------------------------- */ e?rp$kq7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nJ<h}*[  
/* --------------------------------------------- */ > r6`bh [4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zu951+&`  
  /* --------------------------------------------- */ "JzQCY^C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?kMG!stgp}  
/* --------------------------------------------- */ iqW T<WY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -Zh`h8gX  
GcmN40  
l_Mi'}j  
' !>t( Sa  
看了之后,我们可以思考一些问题: 21_>|EKp  
1._1, _2是什么? Wt*&_+ae  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D7T(B=S6  
2._1 = 1是在做什么? bX23F?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \#Ez["mD  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sS7r)HV&GI  
VC,wQb1J/  
nSdta'6  
三. 动工 x>THyY[sq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qc;9{$?xV  
&_n~#Mex  
l$=Y(Xk  
n@r'b{2;l  
template < typename T > Q5b~5a  
class assignment F?TxViL  
  { Z6#}6Y{  
T value; L?T%;VdG'>  
public : ?]+{2&&$  
assignment( const T & v) : value(v) {} v0&E!4q*'  
template < typename T2 > O:3LA-vA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {P ZN J 2~  
} ; `],'fT|,S  
&>y[5#qOl  
r*'a-2A u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hY X H9:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k\rzvo=U  
Rl@k~;VV  
xrd@GTaI  
{W*_^>;K  
  class holder H.cN(7LXm  
  { _PUgK\  
public : Exd$v"s Y  
template < typename T > 1D159NLB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kW=g:m  
  { oVk*G  
  return assignment < T > (t); f Glvx~  
} !.9pV.~  
} ; t ' _Au8  
0]%0wbY1  
RQiGKz5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: zG)XB*c  
~H"Q5Hr   
  static holder _1; Rrh?0qWs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;T6{J[ h  
} m5AO4:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k1Cx~Q)XC  
而不用手动写一个函数对象。 -ZwQL="t  
CZaUrr  
M\\t)=q  
I!'PvIyO  
四. 问题分析 G=?2{c}U  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~gU.z6us  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 oj\av~cI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  =d07c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *j9{+yO{ZE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6;"^Id  
<k'JhMwN  
五. 问题1:一致性 44;ZX$HL  
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?| N0A PX4j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zGKDH=Yy ;  
lFvRXV^+f  
struct holder :6R0=oz  
  { hF`e>?bN  
  // W[B%,Km%]  
  template < typename T > t [gz#'  
T &   operator ()( const T & r) const #m 2Ss  
  { " p]bsJG  
  return (T & )r; `R:p-"'b  
} *6uZ"4rb.  
} ; R7axm<PR=  
=fA* b  
这样的话assignment也必须相应改动: MLD-uI10{  
x\HHu]  
template < typename Left, typename Right > t\YN\`XD  
class assignment d:KUJ Y.  
  { .1F(-mLd  
Left l; xRu m q  
Right r; $gKMVgD"  
public : 0sxZa+G0o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Om #m":  
template < typename T2 > 5:[<pY!s#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^@W98_bd;  
} ; *5KV DOd  
H"v3?g`S%  
同时,holder的operator=也需要改动: |0!oSNJ  
7)Zk:53]  
template < typename T > /58]{MfrJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j TVh`d< N  
  { :|%dV}j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BN!N_r  
} )Rhy^<xH  
E+XpgR5  
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。 iCA!=%M@D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C'~K amS  
&=bWXNU.  
return l(rhs) = r; j#KL"B_ 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。 `dB!Ia|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?,Z[)5 ZN  
-mD<8v[F  
template < typename Tp > f5)4H  
class constant_t cW+6Emh  
  { ZM)Y Rdh  
  const Tp t; #is1y3yh  
public : $|0_[~0-n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H8^U!"~E  
template < typename T >  XL@Y!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5HWVK.  
  { Z0yy<9q]2  
  return t; ?_Sf  
} :4o08M%  
} ; i={ :6K?^  
Vs>/q:I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DK2m(9/`3  
下面就可以修改holder的operator=了 ?sF<L/P0 F  
!@ERAPuk  
template < typename T > ;Dl< GW3<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "T>74bj_|Q  
  { K@Z K@++  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :]?y,e%xu,  
} RRYm.dMIw  
HS1Gy/6'  
同时也要修改assignment的operator() ;Od;q]G7L  
a3o4> 9  
template < typename T2 > hg8gB8Xq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [X >sG)0S~  
现在代码看起来就很一致了。 ] r8 hMv  
" oWiQ{\IP  
六. 问题2:链式操作 <28L\pdG`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }%j@%Ep[  
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。 k_A.aYe  
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。 1UR ;}  
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。 [3Qu @;"&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mDn*v( f  
R-v99e iN  
template < typename T > ^:JZ.r  
struct result_1 F"7dN*7  
  { $s]c'D)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3Q-i%7l  
} ; oBVYgv)  
OG\TrW-ug  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: vIk;x  
UNc!6Q-.  
template < typename T > vfW  
struct   ref etY/K0  
  { {? -@`FR-  
typedef T & reference; .SdHFWx  
} ; 4AI\'M"d  
template < typename T > n}8J-/(|+  
struct   ref < T &> m @K5eh  
  { ~=W|I:@  
typedef T & reference; ym,UJs&  
} ; n<C4-'^U[a  
#lA8yWxr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: & w{""'  
kYxb@Zn=|  
template < typename T > M[wd.\ %  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &_Py{Cv@Dw  
  { e}qG_*  
  return l(t) = r(t); 3EGQ$  
} CTu#KJ?j  
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。 }F=+*-SYZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a<CN2e_Z  
&@E{0ZD  
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 5<-_"/_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]ZkhQ%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f<.43kv@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d ]LF5*i  
最后的布局是: 5B+>28G%  
                Add >Le L%$  
              /   \ _c}@Fi+E  
            Divide   5 R-Y|;  
            /   \ *&VH!K#@{  
          _1     3 u(ep$>[F#_  
似乎一切都解决了?不。 ]lj,GD)c  
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。 9Vp|a&Ana  
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。 vfG4PJ 6  
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: _C` cO  
F<8Rr#Z  
template < typename Right > Ax[!7~s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1i;-mYGaMn  
Right & rt) const i?R+Ul`Q  
  { QN=a{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v3 $+ l1  
} `I$'Lp#5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =3rPE"@,[  
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。 oiP8~  
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。 VV/6~jy0  
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。 lSw9e<jYO  
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。 q'kZ3 G   
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? 4_3O?IY  
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: /]=d Pb%  
t7|uZHKK  
template < class Action > odxsF(Q0p  
class picker : public Action ,#G>&  
  { 6< x0e;>  
public : 2UYtFWB9o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F,0 @z/8a  
  // all the operator overloaded >sAZT:&gv  
} ; %-? :'F!1  
(17%/80-J  
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。 / d S!  
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: QG\lXY,  
k%w5V>]1  
template < typename Right > G #.(% ,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4&r+K`C0  
  { 0T,Qn{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sW)C6 #  
} j-2`yR  
:O:Rfmr~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q9X7- \n  
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。 bSmF"H0cP  
FY%v \`@1*  
template < typename T >   struct picker_maker i3I'n*  
  { XGE:ZVpW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tqLn  A  
} ; j?Ki<MD1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XCU.tWR:  
  { d%l_:M3  
typedef picker < T > result; ne nYP0  
} ; mG[S"?C  
 j I  
下面总的结构就有了: tjZ.p.IlG  
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。 %)[mbb  
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。 %MyA;{-F6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @MIBW)P<  
至此链式操作完美实现。 jRN*W2]V  
0ra VC=[  
fsa  
七. 问题3 D8P<mIu}Y  
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。 `_Bvae j?,  
%lZ++?&^  
template < typename T1, typename T2 > j.MpQ^eJ7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8%s ^>.rG  
  { eCB(!Y|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a p-\R  
} $"[1yQ<p  
P+pL2BA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: mIVnc`3s  
X%W_cb2  
template < typename T1, typename T2 > O@[c*3]e  
struct result_2 |fdr\t#'~  
  { fII;t-(x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t ?8 ?Ok  
} ; dj*%^cI  
}IvJIr  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Q+|8|V}w  
这个差事就留给了holder自己。 )&di c6r  
    zI/)#^SQ  
0wZ_;FN*-  
template < int Order > !xoN%5 !  
class holder; ,2mnjq/*Z  
template <> P;[5#-e  
class holder < 1 > }K,:aN,44\  
  { 'Im7^!-d  
public : PbOLN$hP  
template < typename T > 9`}Wp2  
  struct result_1 [\CQ_qs|  
  { Ms5m.lX  
  typedef T & result; 6U;pYWht  
} ; X1U7$/t  
template < typename T1, typename T2 > =jdO2MgSg*  
  struct result_2 Lv@JfN"O  
  { xB{0lI  
  typedef T1 & result; }OO(uC2  
} ; vlCjh! x  
template < typename T > o Xwoi!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KN U/Kc#  
  { U#G[#sd> K  
  return (T & )r; $|.x!sA  
} j"o`K}C  
template < typename T1, typename T2 > J 2%^%5&0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C 5QPt  
  { <tK 6+isc  
  return (T1 & )r1; CBx1.xL  
} H=]$9ZH!  
} ; r,=xI` XH  
e#Jx|Ej=  
template <> B]dHMLzl  
class holder < 2 > \7Hzj0hSi  
  { ey<u  
public : v'*  
template < typename T > "!<Kmh5  
  struct result_1 QytqO {B^  
  { ]g-(|X~>  
  typedef T & result; r$=MBeT  
} ; _F xq  
template < typename T1, typename T2 > DG8]FhD^b  
  struct result_2 Et@= <g  
  { \{J gjd  
  typedef T2 & result; N8(xz-6  
} ; E :*!an  
template < typename T > `+$'bNPn&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LNml["   
  { -xq)brG  
  return (T & )r; 5%kt;ODS  
} zsA6(? )u  
template < typename T1, typename T2 > ?KpHvf'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !o~% F5|t  
  { V1Dwh@iS  
  return (T2 & )r2; (:E_m|00;  
} y %Get  
} ; W >eJGZ<  
b_-ESs]g  
+<6L>ZAL  
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> >。 STu!v5XY}-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g[Ah> 5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;[WW,,!Y  
%@q52ZQ  
return l(i, j) = r(i, j); tu6oa[s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $s.:wc^  
_Hi;Y  
  return ( int & )i; o%h"gbvMY!  
  return ( int & )j; N( E\  
最后执行i = j; ;RZ@t6^  
可见,参数被正确的选择了。 W3* BdpTw  
@B5@3zYs  
[P8Y  
+Y(cs&V*  
<&TAN L  
八. 中期总结 iZ#dS}VlJ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Zoj.F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :gDIGBK,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0trVmWQ8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w=d#y )1  
8lI#D)}  
mk_cub@  
DbJ:KQ!*  
.g DWv  
4][m!dsU  
九. 简化 0z/tceW'F  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 G40,KCa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NUiZ!&  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2NAGXWE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aUSxy8%  
  +-*/&|^等 !uLAW_~  
2. 返回引用。 @Ek''a$  
  =,各种复合赋值等 m9ts&b+TE  
3. 返回固定类型。 F6h3M~uR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K+Q81<X~  
4. 原样返回。 UBqA[9  
  operator, 3  8pw  
5. 返回解引用的类型。 m9Gyjr'L  
  operator*(单目) 2H;&E1:  
6. 返回地址。 sp0& " &5  
  operator&(单目) G& cm5  
7. 下表访问返回类型。 G U~?S'{  
  operator[] b>;>*'e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QE84l  
  operator<<和operator>> (G<"nnjK  
rmpJG |(  
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。 LSlaz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pBiC  
[J\5DctX;c  
template < typename Left > 9_ JK.  
struct value_return 'VFxg,  
  { ]Rohf WHX  
template < typename T > o,9E~Q'`{  
  struct result_1 H`]nY`HYg  
  { PKT0Drv}c7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1QtT*{zm$F  
} ; }Xyu" P  
w7p%6m  
template < typename T1, typename T2 > 1c&/&6 #5  
  struct result_2 Jx1oK  
  { 6[wej$ u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~[Mk QJxe  
} ; (ZQ{%-i?qR  
} ; bB3Mpaw@  
/@R|*7K;9  
'Kxs>/y3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -en:81a#  
WqqrfzlM  
下面我们来剥离functor中的operator() '@2pOq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5[`!\vCiZ  
\6)l(b;  
return l(t) op r(t) 5fv eQI~!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;[0<QmeI!  
return op l(t) u 9 1;GBY  
return op l(t1, t2) \:4WbM:B  
return l(t) op %\\l/{`eW  
return l(t1, t2) op E}c(4RY  
return l(t)[r(t)]  rmUT l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f"xi7vJv!f  
jIK *psaV  
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: YKf,vHau  
单目: return f(l(t), r(t)); T({:Y. A;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /u!I2DF  
双目: return f(l(t)); Z}f$ KWj  
return f(l(t1, t2)); X/lLM`  
下面就是f的实现,以operator/为例 i96Pel  
xU@YBzbk  
struct meta_divide tS#EqMf&o  
  { LkMhS0?(T  
template < typename T1, typename T2 > gsI"G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  }XaO~]  
  { 1d7oR`qr  
  return t1 / t2; + htTrHjt  
} c 6}d{B[  
} ; G5ebb6[+  
b=:AFs{  
这个工作可以让宏来做: o;{  
Fj"g CBaR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ " ^ydoRZ  
template < typename T1, typename T2 > \ H!4!1J.=xw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;TF(opW:  
以后可以直接用 Bt[`p\p@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &BqRyUM$F  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,IA0n79  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~;aSX1   
'{\VO U  
Hhr/o~?;}#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]7O)iq%  
^)rX27!G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <?&GBCe  
class unary_op : public Rettype Tc,Bv7:  
  { l^:m!SA_  
    Left l; /S$p_7N  
public : <(6@l@J|6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 699z@>$}  
Z8(1QU,~2  
template < typename T > = PcmJG]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "BK'<j^q  
      { %O%+TR7Z  
      return FuncType::execute(l(t)); ED"@!M`1  
    } <>A:Oi3^  
a k@0M[d  
    template < typename T1, typename T2 > zKe&*tZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }C/u>89%q  
      { C#emmg!a\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /YR*KxIx  
    } chQt8Ar3  
} ; S6h=} V )  
e-,U@_B  
xM9EO(u  
同样还可以申明一个binary_op F}DdErd!f  
sVZb[|zSri  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "V&2 g?  
class binary_op : public Rettype ! o:m*:  
  { M-K<w(,X  
    Left l; 'C1=(PE%`  
Right r; Vg#s  
public : ^5qX+!3r{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ; @ h{-@  
-?!|W-}@G=  
template < typename T > "L1cHP~d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]3 YJE P  
      { k.rP}76  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z 7t0=U  
    } mAhtC*  
7fLLV2  
    template < typename T1, typename T2 > mk~i (Ee  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J|sX{/WT  
      { Lt8chNi [  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }e6Ta_Z~  
    } r[vMiVb  
} ; T3[\;ib}  
~cz] Rhq  
^b~&}uU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 MX|CL{H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SDcxro|8i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (?J6vK}S  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [`_&d7{-4b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S6B(g_D|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N6c']!aM@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =$}P'[V  
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) 4;M  
下面是修改过的unary_op }9R45h}{<  
7ks09Cy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xrA(#\}f$  
class unary_op 9bPQD{Qb  
  { *qAF#  
Left l; Dj;h!8t.  
  >@[`,  
public :  @es}bKP  
i)1E[jc{p!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yUq,9.6Ig  
|b;}' *  
template < typename T > xB68RQe)  
  struct result_1 yv 9~  
  { |H2{%!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +e)So+.W  
} ; HPCzh  
}zj w\  
template < typename T1, typename T2 > iv?'&IUfK  
  struct result_2 K)]7e?:Wu  
  { MnO,Cd6{%d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T$06DS  
} ; vPR1 TMi>  
0'Tq W9P  
template < typename T1, typename T2 > mbsdiab#N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  &{7n  
  { {v+i!a'+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f/Grem  
} w^ui%9 &6H  
Fh? ;,Z  
template < typename T > +N5G4t#.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F] +t/  
  { :)c >5  
  return OpClass::execute(lt(t)); %bt2^  
} ;J2U5Y NO  
Gnl6>/L,  
} ; $9y]>R  
 k1L GT&  
lT@5=ou[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @?aNvWeavH  
好啦,现在才真正完美了。 x]euNa  
现在在picker里面就可以这么添加了: Eof1sTpA  
"]LNw=S  
template < typename Right > kNI m90,g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Bt Bo%t&  
  { "ltvD\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l'&l!D&   
} 7\"-<z;kK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Q[i;I bY  
p[0Ws460  
XU2 HWa  
nOkX:5  
zr&K0a{hc  
十. bind L-Xd3RCD  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Fz?ON1\  
先来分析一下一段例子 Nk3 ]<#$  
~`#.ZMO  
)FMpfC>An  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3a:(\:?z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [=Np.:Y%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T)3#U8sT  
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。 MQQiQ 2  
我们来写个简单的。 $B~a*zZ7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CUnZ}@?d  
对于函数对象类的版本: H5,{Z  
=V"ags   
template < typename Func > /_*:  
struct functor_trait q .tVNKy%  
  { w6Dysg:  
typedef typename Func::result_type result_type; [^"e~  
} ; L0UAS'hf  
对于无参数函数的版本: -njxc{b  
c[sC 2  
template < typename Ret > b[uTt'p}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z B`!@/3X  
  { Kw(/#C:$  
typedef Ret result_type; S?r:=GS  
} ; ]}ff*W  
对于单参数函数的版本: b=F"  
&m'O :ZS2  
template < typename Ret, typename V1 > PX?tD:,[-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > csRba;Z[  
  { PaMi5Pq  
typedef Ret result_type; YxS*im[%]  
} ; 5irewh'R  
对于双参数函数的版本: >Eik>dQ a  
HjGT{o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A7VF >{L./  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T>g1! -^  
  { :7W5R  
typedef Ret result_type; s<E_74q1  
} ; I}n"6'*  
等等。。。 b7aAP*$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /P^@dL  
q<oA%yR  
template < typename Func > </bWFW~x  
struct func_return GY@Np^>[a  
  { 9rn!U2  
template < typename T > @F=ZGmq  
  struct result_1 8}xU]N#EV  
  { 2J9eeN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S]<G|mn,  
} ; RZOk.~[v  
J-Sf9^G  
template < typename T1, typename T2 > '! yyg#  
  struct result_2 b2U[W#  
  { `"GD'Oa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (cC5zv*E  
} ; RvDqo d  
} ; "9LPq  
`dEWP;#cp  
[<wy @W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /PPk p9H{  
1?7QS\`)fB  
template < typename Func, typename aPicker > B^h]6Z/O  
class binder_1 eFsku8$<  
  { oWs&W  
Func fn; 9nM {x?  
aPicker pk; "D3JdyO_S  
public : S _ nTp)  
[0/?(i|  
template < typename T > ; wW6x  
  struct result_1 MAJvjgd ..  
  { h2=zvD;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kZUuRB~om  
} ; @VxBURZ?  
g=i|D(".  
template < typename T1, typename T2 > {[r'+=}l\S  
  struct result_2 [C771~BL>  
  { d[TcA2nF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /%)M lG  
} ; XKks j!'B  
`+"QhQ4 w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} KO{}+~,.6  
Kz$Ijj  
template < typename T > 07/5RFmJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %*eZoLD g]  
  { 27u$VHwb  
  return fn(pk(t));  9FWn  
} tG%R_$*  
template < typename T1, typename T2 > ~Ja>x`5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jVfC4M7 ,  
  { YI%S)$  
  return fn(pk(t1, t2)); .~b6wi&n  
} ffE%{B?  
} ; 61jDI^:  
6|_ S|N  
:^l*_v{  
一目了然不是么? 2$T~(tem  
最后实现bind WY*}|R2R  
=1\ 'xz}p?  
;=C^l  
template < typename Func, typename aPicker > fC~WuG 3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uVp R^  
  { {K[+nX =#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8d Ftp3(  
} 2{U4wTu  
N3x}YHFF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W_iP/xL  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >"`:w  
]^ RgzK  
十一. phoenix ve K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vP,WV9Q1u  
*}mtVa_|  
for_each(v.begin(), v.end(), _10#rucr  
( J4S2vBe16  
do_ 78 UT]<Q;K  
[ J~c]9t  
  cout << _1 <<   " , " <D&75C#  
] ?d_<S0j-)  
.while_( -- _1), aP"i_!\.aa  
cout << var( " \n " ) q07rWPM "e  
) L` Qiu@  
); 2<.}]yi  
nG8]c9\Q#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: dF FB\|e;0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor D_, 2z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #m8Oy|Y9`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .(`u'G=  
+A:}5{  
ZnmBb_eX  
template < typename Cond, typename Actor > r*tGT_/6  
class do_while /CX<k gz@  
  { j?.VJ^Ff/u  
Cond cd; c*ytUI *  
Actor act; >6rPDzW`Dx  
public : HX<5i>]0\u  
template < typename T > nk-?$'i9q  
  struct result_1 %ecg19~L/}  
  { _oLK" * [#  
  typedef int result_type; JH?[hb  
} ; d}WAP m  
re^1fv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0} {QQB  
H:~LL0Md%  
template < typename T > hPEK@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M rVtxzH  
  { DrB=   
  do }O!LTD  
    { ;OVJM qg  
  act(t); bfrBHW#  
  } D.\p7 NJ  
  while (cd(t)); -M/ny-; `}  
  return   0 ; P+Hs6Q  
} v,2{Vr  
} ; Llg[YBJ7>  
/5wvXk|@  
1;H(   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K}a[~  
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。 l(<o,Uv[`  
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。 `qr[0wM  
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。 'zpj_QM  
下面就是产生这个functor的类: 5HJ6[.HO  
f+F /`P%  
wddF5EcK0  
template < typename Actor > ? 8'4~1g`}  
class do_while_actor "lUw{3  
  { 8-+IcyUza  
Actor act; -5E%f|U  
public : &&>OhH`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~j8x"  
ph3[}><6  
template < typename Cond > D5U\~'{L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]Oe#S"-Oo  
} ; B)Gm"bLCOZ  
kOkgsQQ  
lRentNg0b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VxsW3*`  
最后,是那个do_ r,0> 40^  
C>j"Ck^<  
+]I7)  
class do_while_invoker Y&+<'FA  
  { C' ny 2>uA  
public : `Y$LXF~,Om  
template < typename Actor > o/9 V1"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -6DfM,  
  { )vo PH)!  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,.F,]m=  
} Jzfz y0$  
} do_; OyTBgS G?a  
z3>}(+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kgYa0 e5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YSeXCJ:Iy  
最后来说说怎么处理break和continue 8)M . W  
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。 ^i@tOtS  
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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