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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w7&A0M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~6md !o%i  
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, TIg3` Fon  
B^ }yo65I  
{R{=+2K!|k  
_Y m2/3!  
  class filler v4 E}D  
  { j3ls3H&  
public : 0jWVp- y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4E}Yt$|  
} ; -m#)B~)  
HTTC TR  
lPAQ3t!,  
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: `){.+S(5C  
:\_ 5oVb  
Qn2&nD%zi  
buHJB*?9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \a3+rN dj  
j.= 1rwPt  
<9b &<K:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XL/u#EA0<  
V>3X\)qu  
XQw9~$  
)0k53-h&  
二. 战前分析 }c:M^Ff  
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。 3Tm+g2w2V8  
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 [dVL&k<P  
bpa?C  
<(!:$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &5!8F(7  
  /* --------------------------------------------- */ ZSo)  
vector < int *> vp( 10 ); ;q>ah!"k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o^wqFX(Y  
/* --------------------------------------------- */ <wHP2|<l*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }Ou}+^Bc  
/* --------------------------------------------- */ +LJ73 !  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bW+:C5'  
  /* --------------------------------------------- */ "d}Gp9+$VY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GTxk%   
/* --------------------------------------------- */ KqP#6^ _  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  4Wp=y  
M869MDo  
*qpSXmOz  
M)(DZ}  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z4bNV?OH  
1._1, _2是什么? bvOq5Q6  
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。 + >!;i6|  
2._1 = 1是在做什么? b\,+f n  
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。 y8xE 6i  
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。 wb ;xRP"w  
(**oRwr%  
]eV8b*d6  
三. 动工 K:WDl;8 (d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -D: b*D  
1{.9uw"2S  
X5w$4Kj&4l  
JlJ a #  
template < typename T > o5)<$P43  
class assignment e+=K d+:k  
  { iN.n8MN=I  
T value; $<OD31T  
public : z{r}~{{E  
assignment( const T & v) : value(v) {} HK% 7g  
template < typename T2 > Pc]HP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y<.5xq5_3  
} ; ez[Vm:2K  
4mbBmQV$#  
u$`a7Lp,n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lk=<A"^S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -F3-{E  
EiaW1Cs  
wdoR%b{M  
qxJ\ye+'*  
  class holder dD@(z: 5M\  
  { J9 I:Q<;  
public : YchH~m|  
template < typename T > #rg6,.I)<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {\\T gs  
  { U%/+B]6jP  
  return assignment < T > (t); '0,^6'VWOV  
} f,Ghb~y  
} ; !TcJ)0   
bN=P*hdf  
[PbOfxxgA  
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: $Z>'Jp  
7PF%76TO  
  static holder _1; OB}Ib]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8JUwf  
4`=m u}Y2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `qwBn=  
而不用手动写一个函数对象。 y~HP>~Oh  
=?`c=z3~i$  
]]Ufas9  
i{qgn%#}Y  
四. 问题分析 Yoll?_k+  
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。 x$(f7?s] 1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8a"%0d#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xe$_aBU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ft Wv~Eh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EB|}fz  
@|T'0_'  
五. 问题1:一致性 yaV|AB$v  
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?| {(?4!rh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pmYHUj #  
!Xw5<J3L-  
struct holder (C)p9-,  
  { 3T0"" !Q  
  // eJ81-!)  
  template < typename T > f`66h M[  
T &   operator ()( const T & r) const 9(<@O%YU  
  { z([</D?  
  return (T & )r; mXs; b 2r^  
} M rb)  
} ; W=4FFl[  
XRQ4\bMA8  
这样的话assignment也必须相应改动: 1yY0dOoLG)  
S`Rs82>  
template < typename Left, typename Right > [=`q>|;pOv  
class assignment 5Jnlz@P9  
  { E&:,oG2M  
Left l; <ZR9GlIr  
Right r; \z} Ic%Tp  
public : oe~b}:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q- d:TMkc  
template < typename T2 > ~flV`wy$$1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +[g,B1jt  
} ; sW8dPw O  
"5$B>S(Q  
同时,holder的operator=也需要改动: Eu04e N  
seeB S/%  
template < typename T > ~4cC/"q$X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {H'Y `+  
  { 0+b1vhQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FHI ;)wn=  
} ,5<Cd,`*  
.(2ik5A%9  
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。 3"\lu?-E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Pj% |\kbNs  
V Jll  
return l(rhs) = r; koi^l`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。 SMK_6?MZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e\75:oQ  
;i:d+!3XwC  
template < typename Tp > R ViuJ;  
class constant_t }*"p?L^p{  
  { ;gr9/Vl  
  const Tp t; II x#2r  
public : uY'HT|@:{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^K@C"j?M/  
template < typename T > @U}1EC{A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H} g{Cr"Ex  
  { |LKXOU c  
  return t; ;sFF+^~L  
} S|+o-[e8O  
} ; c~ V*:$F  
$PHvA6D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .#pU=v#/[  
下面就可以修改holder的operator=了 UW EV^ &"x  
Thit  
template < typename T > VY\&8n}e(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SasJic2M  
  { <Q?F?.^e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UFuX@Lu0  
} $iz|\m  
4+ Z]3oIRE  
同时也要修改assignment的operator() 5/Uy{Xt  
{Y9q[D'g.  
template < typename T2 > #Mw8^FST  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #>+HlT  
现在代码看起来就很一致了。 AYx{U?0p  
)K    
六. 问题2:链式操作 pyvSwD5t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C;urBsC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 uGlUc<B\*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 q'8 2qY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 HHsmLo c4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U4B( #2'  
wD)XjX  
template < typename T > J7p),[>I<  
struct result_1 +srGN5!  
  { ')3 bl3:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gB'6`'  
} ; Q'0d~6n&{  
6NHX2Ja  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &.?'i1!  
XOS[No~  
template < typename T > @MCg%Afw  
struct   ref g}',(tPMZ  
  { K(Bf2Mfq  
typedef T & reference; C~iL3C b  
} ; Dm<A ^u8  
template < typename T > n6a`;0f[R  
struct   ref < T &> kW&TJP+5*  
  { [IhYh<i  
typedef T & reference; y h9*z3  
} ; 9qG6Pb  
Jg| XH L)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: em N*l]N  
0:Ol7  
template < typename T > [HZv8HU|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6,{$J  
  { ~IN>3\j  
  return l(t) = r(t); c\ lkD-\  
} @J`"[%U  
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。 Q$@I"V&G.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *bA.zmzM  
"1 M[5\Ax  
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 V 6reqEh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R/z=p_6p7`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @6T/Tdz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ikiypWq  
最后的布局是: >V}#[/n  
                Add V33T+P~j  
              /   \ :G%61x&=Zc  
            Divide   5 wDe& 1(T^  
            /   \ z~ /` 1  
          _1     3 f=K]XTw~  
似乎一切都解决了?不。 ut7zVp<"  
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。 [K0(RDV)%  
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。 kL"2=7m;  
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: YteO 6A;  
4@# `t5H  
template < typename Right > ._{H~R|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %Y*Ndt4  
Right & rt) const wcY? rE9  
  { #'9HU2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @i IRmQ  
} Dwfu.ZJa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P\rg" 3  
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。 Y glmX"fLf  
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。 y/ ef>ZZ  
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。 Gu\q%'I  
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。 !." D]i;  
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? ;@Y;g(bw:  
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: 338k?nHxv  
n8ZZ#}Nhg  
template < class Action > q'Tf,a  
class picker : public Action '@k+4y9q?  
  { %aVq+kC h  
public : x-&@wMqkc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'kO!^6=4M  
  // all the operator overloaded lp%pbx43s  
} ; .jjG(L  
JYbL?N  
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。 Vb]=B~^`  
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: x)O!["'"  
%2V?,zY@  
template < typename Right > K^<BW(s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +*/Zu`kzX  
  { z/@slT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9Y_HyOZ*GX  
} 9N 3o-=  
PP33i@G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >V8-i`  
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。 a'yK~;+_9  
SbrecZ  
template < typename T >   struct picker_maker x\G'kEd  
  { h^(* Tv-!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dn$!&  
} ; = x)-u8P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DAr1C+Dy  
  { '$]97b7G  
typedef picker < T > result; >$/>#e~  
} ; O)n~](sC\  
" C Qa.%  
下面总的结构就有了: 4*cEag   
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。 F8,RXlGfA[  
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。 ,G?WAOy,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lE(HFal0-(  
至此链式操作完美实现。 /dI&o,sA  
YWO)HsjP  
bI9~jWgGp  
七. 问题3 ~H<6gN<j(.  
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。 yg=q;Z>[~  
kxIF#/8  
template < typename T1, typename T2 > yEoF4bt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ww+IWW@  
  { Ad9}9!<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x,pjpx  
} w4{<n /"  
paE[rS\  
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: ~1AgD-:Jz  
`MN4uC  
template < typename T1, typename T2 > ,77d(bR<  
struct result_2 CXx*_@}MU  
  { $AjHbU.I{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ed df2;-.  
} ; ?(F6#"/E  
<7Or{:Sc90  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? cO+qs[ BQ  
这个差事就留给了holder自己。 Y0dEH^I  
    x,@B(9No  
Gd xnpE  
template < int Order > nuMD!qu!nZ  
class holder; g63(E,;;J  
template <> XZ]uUP  
class holder < 1 > vDhh>x(  
  { +RMSA^  
public : i0kak`x0  
template < typename T > hPkWCoQpq  
  struct result_1 A,Vu\3HS  
  { ub#a`  
  typedef T & result; CMG&7(MR  
} ; UapC"XYJ  
template < typename T1, typename T2 > aU "8{  
  struct result_2 li'YDtMKCY  
  { :B5Fdp3  
  typedef T1 & result; :tB1D@Cb6  
} ; c&?m>2^6  
template < typename T > Sc1 8dC0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gpvYb7Of0  
  { kY|utoAP  
  return (T & )r; H.|#c^I  
} S\YTX%Xm}  
template < typename T1, typename T2 > gw3K+P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S.94 edQ  
  { K6/Q}W   
  return (T1 & )r1; lH x^D;m6  
} RYQR(v  
} ; t?-n*9,#S  
5z8d} I  
template <> n&;85IF1  
class holder < 2 > TA`1U;c{n  
  { ~"&|W'he[  
public : HU8900k+  
template < typename T > n,V[eW#m'L  
  struct result_1 p{ Yv3dNl  
  { F^t DL:  
  typedef T & result; r?lf($ D*  
} ; "fCu=@i  
template < typename T1, typename T2 > p;59?  
  struct result_2 gx8ouOh  
  { k"T}2 7  
  typedef T2 & result; rJT^H5!o"  
} ; Bs_s&a>  
template < typename T > :bu/^mW[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \378rQU  
  { mzaWST]  
  return (T & )r; vv3* j&I  
} 0d"[l@UU0  
template < typename T1, typename T2 > p$NQyS5C"S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QT< }] 0  
  { 1R{!]uh  
  return (T2 & )r2; ,.83m%i  
} hl7bzKO*w  
} ; @uqd.Q  
?wiC Q6*$  
b8`)y<7  
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> >。 &I+5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <;eW=HT+uq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1#V_Z^OL  
g:'xae/]S  
return l(i, j) = r(i, j); 3nIU1e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uy[At+%zg  
+eWQa`g  
  return ( int & )i; \ =?a/  
  return ( int & )j; J{p1|+h%  
最后执行i = j; 6y%qVx#!  
可见,参数被正确的选择了。 UqFO|r"M  
^pAAzr"hv  
N ,'GN[s  
B4c]}r+  
-LoZs ru  
八. 中期总结 8`q:Gz=M\  
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: rxgbV.tx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =r?hg GWe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 | C;=-|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z58 X5"  
(Ft+uuG  
jiV<+T?  
^EtMxF@D  
zH?!  
6@h/*WElG  
九. 简化 \%JgH=@ :=  
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。 oo/qb`-6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w=0(<s2  
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: =1FRFZI!j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1y4|{7bb  
  +-*/&|^等 }W C[$Y_@  
2. 返回引用。 n Mq,F#`3N  
  =,各种复合赋值等 !=*g@mgF  
3. 返回固定类型。 Ex Y]Sdx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MnsJEvn/  
4. 原样返回。 G}9Jg  
  operator, ~WeM TXF>y  
5. 返回解引用的类型。 I*:%ni2  
  operator*(单目) !1jBC.G1  
6. 返回地址。 Go`vfm"S  
  operator&(单目) e8>})  
7. 下表访问返回类型。 :)-Sk$  
  operator[] 1E[J%Rh\ l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,uSMQS-O'4  
  operator<<和operator>> oA7tE u   
GvtG(u~  
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。 O40?{v'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lK?uXr7^  
LiC*@W  
template < typename Left > YiXk5B0Uh  
struct value_return ^]>O;iB?  
  { 7X`g,b!  
template < typename T > m4[;(1  
  struct result_1 |{z:IQLv  
  { !P2ro~0/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; : Xda1S  
} ; uanhr)Ys  
gDQ^)1k  
template < typename T1, typename T2 > G)AqbY  
  struct result_2 %^)fmu  
  { f&N gS+<K$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -V*R\,>  
} ; 9@SC}AF.  
} ; 9a[9i}_  
m<<+  
a{L%7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fbyd"(V 8r  
2 ~dE<}  
下面我们来剥离functor中的operator() a kkNI3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8 `v-<J  
!4ocZmj\  
return l(t) op r(t) KaLzg5is  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -vAC"8)S  
return op l(t) AmUr.ofu  
return op l(t1, t2) SpIv#?  
return l(t) op [$ubNk;!z  
return l(t1, t2) op lB8-Z ow  
return l(t)[r(t)] @f_Lp%K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I }a`0Y&{  
")1:F>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: o@_q]/Mh  
单目: return f(l(t), r(t)); y B81f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~T"Rw2v b  
双目: return f(l(t)); H9Gh>u]}  
return f(l(t1, t2)); RF?`vRZOe  
下面就是f的实现,以operator/为例 sbfuzpg]*  
O0*p0J  
struct meta_divide F;Spi  
  { `_6C {<O  
template < typename T1, typename T2 > H-!,yte  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8 v6(qBK  
  { 6lZ3tdyNo  
  return t1 / t2; &Gc9VF]o  
} (fhb0i-  
} ; 4V"E8rUL(  
zF@/K`  
这个工作可以让宏来做: h 7*J9[$  
[DYQ"A= )d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ky`qskvu  
template < typename T1, typename T2 > \ =?5]()'*n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b.Os iT;_j  
以后可以直接用 h<h%*av|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a)!o @  
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 p . %]Q*8  
(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。。。) #]-SJWf3  
lPe&h]@ >  
f'F?MINJP  
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 Q*GN`07@?d  
mwO6g~@ `  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^23~ZHu  
class unary_op : public Rettype *j|~$e}C  
  { Q@=Q0  
    Left l; zWnX*2>b  
public : xPdG*OcX!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \wmN  
.w:DFk^E]b  
template < typename T > M^A48u{,"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E[OJ+ ;c  
      { 1Te %F+7  
      return FuncType::execute(l(t)); &L3M]  
    } ]|#+zx|/D  
"BAK !N$9  
    template < typename T1, typename T2 > RCJ|P~*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IM*y|UHt  
      { g/4[N{Xf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (xycJ`N  
    } ?C]vS_jAh  
} ; ??5Q)Erm1  
pG_;$8Hc  
k``_EiV4t  
同样还可以申明一个binary_op yER(6V'\iQ  
>k|5Okq g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]43/`FX  
class binary_op : public Rettype L]7=?vN=8  
  { />C^WQI^  
    Left l; +8T?{K  
Right r; "%)qRe  
public : K&u_R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cUk7i`M;6  
`Uq#W+r,  
template < typename T > vN}#Kc\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b\f O8{k  
      { #x@$ lc=k3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eNh39er  
    } 7Y lchmd  
WH%g(6w1j  
    template < typename T1, typename T2 > cs48*+m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _r#Z}HK  
      { qyb?49I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '(6z. toQ  
    } %64 )(z  
} ; `K"L /I9  
v4<nI;Ux  
\Dm";Ay>  
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 @ 6\I~s(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q)#B0NA;T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SZ7:u895E  
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。 ?9vuuIE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Xc ++b|k  
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。。。  l03B=$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rE7G{WII  
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) PxX 4[ P  
下面是修改过的unary_op 2F;y;l%  
E#34Wh2z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s3N'02G  
class unary_op MBK^FR-K  
  { [> 3./YH`  
Left l; #!B4 u?"m  
  \0gis#  
public : B^=-Z8  
pp?D7S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m[osg< CR_  
TvoyZW\?w  
template < typename T > >-?f0 K  
  struct result_1 =>S]q71  
  { 5PCqYN(:B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `?H]h"{7Q  
} ; -]Bq|qTH[(  
>tS'Q`R  
template < typename T1, typename T2 > *][`@@->  
  struct result_2 $GV7o{"&  
  { 'ycJMYP8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 63iUi9P  
} ; MR7}s4o  
Y>z>11yEB0  
template < typename T1, typename T2 > W.jGGt\<\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o)|flI'vT  
  { ')Zvp7>$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ";lVa'HMZ  
} <\ y@*fg+  
,]C;sN%~}  
template < typename T > nbp=PzZy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "V7K SO  
  { @&!ZZ 1V8  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;<Sd~M4f  
} hR n<em  
1.JK3 3  
} ; ZgJQ?S$D  
L&8~f]  
jwe*(k]z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug lgAoJ[  
好啦,现在才真正完美了。 5<k"K^0QS  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~\SGb_2  
OnziG+ak  
template < typename Right > Mexk~z A^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Tb}4wLu  
  { Rh2+=N<X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OKZV{Gja  
} PNhe  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 GMx&y2. Z  
;>hO+Wo  
`RT>}_j  
iXkF1r]i  
qbr$>xH  
十. bind ]#<4vl\  
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。 ]EbM9Fo-U  
先来分析一下一段例子 ^0 )g/`H^>  
NX.6px17  
GKqm&/M*=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;O5zUl-`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ty\R=y}}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;C#F>SG\S  
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。 HWAdhDZ  
我们来写个简单的。 m@j?za9s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M^Yh|%M  
对于函数对象类的版本: ja'T+!k  
CkC^'V)  
template < typename Func > Po;W'7"Po`  
struct functor_trait "Y.tht H  
  { !TH) +zi  
typedef typename Func::result_type result_type; Kn{4;Xk\  
} ; 3NqB <J  
对于无参数函数的版本: hag$GX'2k  
c ]-<vkpV  
template < typename Ret > Ny7S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y7cl_rK  
  { /<k/7TF`  
typedef Ret result_type; c]<5zyl"j1  
} ; 0o4XUW   
对于单参数函数的版本: ]mq|w  
F<1fX7c  
template < typename Ret, typename V1 > p>N(Typ0b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *R,5h2;  
  { `hm-.@f,9  
typedef Ret result_type; //MUeTxR  
} ; A2FYBM`Q&D  
对于双参数函数的版本: qwcD`HV,  
3*bU6$|5FP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =BeygT^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~/U 1xk%  
  { }tu C}  
typedef Ret result_type; t3ZOco@~P  
} ; XJB)rP  
等等。。。 gg/-k;@ Rf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iVr JQ  
^CH=O|8j  
template < typename Func > 8d{0rqwNE  
struct func_return J{<X 7uB  
  { Hio0HL-  
template < typename T > S+6.ZZ9c  
  struct result_1 ,THw"bm  
  { *a^(vo   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B mb0cF Q  
} ; V &T~zh1  
MJ)RvNF  
template < typename T1, typename T2 > w.o@7|B1N  
  struct result_2 W i.& e  
  { VGN5<?PrN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >6-`}G+|  
} ; `RW HN/U  
} ; Uc>lGo1j  
Z\rwO>3  
4"ZP 'I;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YP<ms  
_61gF[r4!Y  
template < typename Func, typename aPicker > gVuFHHeUz  
class binder_1 V Q@   
  { e%M;?0j  
Func fn; Ne!lH@ql  
aPicker pk; wQf-sk#  
public : ?j.,Nw4FC  
R\f+SvE  
template < typename T > Gz0]}]A  
  struct result_1 G*MUO#_iuh  
  { `}\ "Aw c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8Fh)eha9f  
} ; >'$Mp<  
Y@iS_lR  
template < typename T1, typename T2 > N~gzDQ3  
  struct result_2 tOD6&<  
  { 3}1u\(Mf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pki%vRY  
} ; r5/0u(\LB  
FV!q!D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^\% (,KNo  
8,%^ M9zBP  
template < typename T > B6 ;|f'e!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n@i HFBb  
  { T-L||yE,h  
  return fn(pk(t)); vr l-$ii  
} X?',n 1  
template < typename T1, typename T2 > l)\! .X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fm 2AEs\  
  { +sA2WK]  
  return fn(pk(t1, t2)); |df Pki{  
} 5qm`J,~k  
} ; :Yl-w-oe  
b%`1cV  
;'K5J9k  
一目了然不是么? TdM ruSY  
最后实现bind *fxG?}YT  
WH}y"W  
{P./==^0  
template < typename Func, typename aPicker > aXYY:;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e T{ 4{  
  { xCTML!H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RqrdAkg  
} P@B]  
x9g#<2w8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^x,YW]AS}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 O/C rd/  
t:Q*gW Rh  
十一. phoenix A/s?x>QA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %$L{R  
f}e`XA?  
for_each(v.begin(), v.end(), +6\Zj)  
( <'*LRd$1  
do_ ]ieeP4*  
[ Q%G8U#Tm  
  cout << _1 <<   " , " AkV#J, 3LC  
] eMsd37J  
.while_( -- _1), CTa57R  
cout << var( " \n " ) q} >%8;nm  
) n>YKa)|W`  
); NLqzi%s  
T5h H  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4[e X e$  
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 zF<R'XP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @9s$4DS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H{wl% G  
L4HI0Mx  
/4Gt{yg Sr  
template < typename Cond, typename Actor > jL luj   
class do_while R/YqyT\SM  
  { :F?C)F  
Cond cd; %h@EP[\  
Actor act; $& td=OK  
public : e"<OELA  
template < typename T > L0o\J` :  
  struct result_1 GTd,n=  
  { .k !{*  
  typedef int result_type; MTn{d  
} ; (<9u-HF#  
]=BB#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [W&T(%(W-  
S9.o/mr  
template < typename T > 4pvMd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hgq;`_;1,  
  { ZECfR>`x  
  do qE"OB  
    { zDG b7S{  
  act(t); z03K=aZ  
  } 9'B `]/L  
  while (cd(t)); |BXg/gW  
  return   0 ; Zh~'9 JH  
} 2^7`mES  
} ; h376Be{P  
<hyKu  
TLH1>pY&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eR>oq,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Bzf^ivT3L  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 I?CZQ+}Hq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 i ct])  
下面就是产生这个functor的类: H5|;{q:j  
6=C<>c %+  
tw@X> G1z  
template < typename Actor > PJ#,2=n~  
class do_while_actor L/K(dkx  
  { e0 ecD3  
Actor act; UN#S;x*  
public : |G<|F`Cj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ccxNbU  
0y\Z9+G:  
template < typename Cond > i%?*@uj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; * ;FdD{+  
} ; }GM'.yutX  
(ZlU^Gw#UB  
z1a7*)8P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -9?]IIVb  
最后,是那个do_ ;_=&-mz  
omx=  
A#,ZUOPGH  
class do_while_invoker ;'1d1\wiDQ  
  { V7/Rby Q  
public : xE}>,O|'q  
template < typename Actor > 8ao_i=&x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ca9X19NG  
  { ckn(`I  
  return do_while_actor < Actor > (act); hy!3yB@  
} HzJz+ x:  
} do_; ]?4hyN   
-Y8B~@]P?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Fr-SvsNFB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7tp36TE  
最后来说说怎么处理break和continue 3so %gvY.'  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 P+}h$ _x  
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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