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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L&y"oAp<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @D !*@M6  
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, !zm;C@}ln  
4;W{#jk  
M| j=J{r  
Cl9rJ oT  
  class filler ^-Ygh[x  
  { _yUYEq<`  
public : S6_:\Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a$h^<D ^  
} ; ]j>`BK>FE  
Q xA( *1  
83I 5n&)  
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: %k32:qe  
#AB5}rPEI  
oPF]]Imu  
5y 5Dn!`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ef?hkq7X<  
7)Vbp--b#  
lZ7 $DGe  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W7b m}JHn  
A6 .wXv,  
JB].ht  
@{q<"hT  
二. 战前分析 !zx8I7e4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [>r0 (x&.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :b(W&iBWhI  
{:("oK6w  
b=1E87i@W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \lm]G7h  
  /* --------------------------------------------- */ @tY]=pqn_  
vector < int *> vp( 10 ); 'fGKRd|)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UOf\pG  
/* --------------------------------------------- */ })P!7t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )gSqO{Z  
/* --------------------------------------------- */ F[$cE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Osm))Ua(  
  /* --------------------------------------------- */ Eyjsbj8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nDX Em6|e  
/* --------------------------------------------- */ 9]w?mHslE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NU?<bIQ  
p%&$%yz$  
{+7FBdxVB  
hm d3W`8D  
看了之后,我们可以思考一些问题: (AtyM?*  
1._1, _2是什么? M-@X&b m,S  
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。 kyvl>I0q@  
2._1 = 1是在做什么? |%F,n2  
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。 ] uyp i#[  
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。 (DY[OIHI  
H\a"=&M  
;5.&TQT  
三. 动工 xlJWCA*>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bKGX> %-  
H!Q72tyo  
dd<l;4(  
72"H#dy%U  
template < typename T > Dqii60  
class assignment |u^S}"@3sU  
  { @-L]mLY  
T value; ltDohm?  
public : \>Rfa+  
assignment( const T & v) : value(v) {} |k90aQO  
template < typename T2 > -5 PVWL\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w6cl3J&  
} ; ^7gKs2M  
cPuXy e  
5!fYTo|G>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ) c\Y!vS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V0_tk"  
+llb{~ZN  
`62v5d*>a  
T\bP8D  
  class holder ]q{_i   
  { QCb%d'_w+  
public : 4jC)"tch  
template < typename T > h2f8-}fsq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vi-Ph;6[  
  { UAhWJ$(C  
  return assignment < T > (t); kl.;E{PL  
} ;]Q6K9.d8  
} ; dB[4NT  
(~zu4^9w  
2<I=xWwFA  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: f%@~|:G:  
yT_W\"=8  
  static holder _1; `}#rcDK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,P`NtTN-  
/CNsGx%%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?@$xLUHR4  
而不用手动写一个函数对象。 czD" mI!  
2I}pX9  
,7Hyrx`  
aF^N  Ye  
四. 问题分析 94ruQ/  
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。 iLuC_.'u=  
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。 ~>u| 7 M$(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7GsKD=bl]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~ W8X g)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Uc {m##!  
s__xBY  
五. 问题1:一致性 sV a0eGc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \Dq'~ d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z80P5^9  
=;uMrb4  
struct holder 7\2I>W  
  { )8W! |  
  // d2#NRqgQ  
  template < typename T > e7@ m i  
T &   operator ()( const T & r) const ai sa2#  
  { MmjZq  
  return (T & )r; lxL.ztL  
} ^%9oeT{  
} ; /Rq\Mgb  
w/m@(EBK  
这样的话assignment也必须相应改动: .A<Hk1(-)  
T3z ovnR  
template < typename Left, typename Right > %}9tU>?F#  
class assignment "Bf8mEmp  
  { -t|/g5.w_  
Left l; 0d_)C>gcF  
Right r; }OAU5P!rp  
public : hbx4[Pf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cj8&wz}ez  
template < typename T2 > C(G.yd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p!YK~cH[  
} ; zx}+Q B0  
T(*,nJi~9  
同时,holder的operator=也需要改动: SKH}!Id}n  
M<w.q|P  
template < typename T > K/ On|C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !\7`I}:  
  { '37 {$VHw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J#Hh4Kc  
} H **tMq  
uH9Vj<E$K  
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。 O0qG 6a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /Pg)7Zn  
r/!,((Z\  
return l(rhs) = r; n]IF`kYQV  
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。 R|\eBnfI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hD ~/ywS&  
_ f%s]  
template < typename Tp > /@ @F nQ++  
class constant_t ^~[7])}g6  
  { vzg^tJ  
  const Tp t; Hloe7+5UD  
public : s0?'mC+p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Qt+D ,X  
template < typename T > larv6ncV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7_1 Iadb  
  { Jj \ nye+  
  return t; hUlRtt  
} Zt3sU_  
} ; _C/|<Ot:  
cpa" ,8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '\#q7YjaL  
下面就可以修改holder的operator=了 $?PI>9g!  
?l9sj]^w  
template < typename T > XZ |L D#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :.+w'SEn4M  
  { {:gx*4}q8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ..8t1+S6]  
} #AGO~#aK  
S!8<|WO^t  
同时也要修改assignment的operator() J=3{<Xl  
4P3RRS  
template < typename T2 > Pw<?Dw]m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~DK.Y   
现在代码看起来就很一致了。 uy<3B>3~.  
utZI'5i  
六. 问题2:链式操作 MT>sRx #  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3HrG^/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 FSQB{9,H  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \|Af26  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .z,-ThTH@\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ElW\;C:K*  
L>14=Pr^(  
template < typename T > Z2]0brV  
struct result_1 mKe6rEUs|  
  { S5hc@^|0Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; arm_SyL0  
} ; K]m#~J3d>  
*U1*/Q.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (10t,n$  
QlGK+I>y;  
template < typename T > b/UXO$_~-  
struct   ref 6-wpR  
  { m=6?%' H}  
typedef T & reference; v"1&xe^4  
} ; 9Ad%~qciY  
template < typename T > 1!1JT;gG^9  
struct   ref < T &> |Gz<I  
  { Jq` Dvz  
typedef T & reference; Gky*EY  
} ; m-O*t$6  
#-B<u-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %6cr4}Zm}  
`C>h]H(  
template < typename T > RkG?R3e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P}Ig6^[m\  
  { B1}i0pV,,  
  return l(t) = r(t); */K[B(G  
} 55O}SUs!P  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 VjWJx^ZL#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i<Ms2^  
!hQ-i3?qm  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 k5\V:P=#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fh =R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M#^q <K %  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D/=05E%[81  
最后的布局是: k$%{w\?Jf  
                Add #eKKH]J/  
              /   \ ]#M"|iTR  
            Divide   5 e2=}qE7  
            /   \ jF;<9-m&  
          _1     3 jj&G[-"bv  
似乎一切都解决了?不。 z!6_u@^-  
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。 -"xAeI1+  
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。 ^IiA(?8  
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: %@:>hQ2;  
ph6/+[:  
template < typename Right > |gA@$1+}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :/(G#ZaV  
Right & rt) const IA0 vSF:  
  { -btNwE6[.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TE&E f$h  
} rrU(>jA!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .K~V DUu  
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。 uO1^Q;F  
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。 Tr;.%/4Q  
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。 ,$Fh^KNo]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 M %zf?>])  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +iN!$zF5]  
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: 2+pw%#fe  
w31O~Ve  
template < class Action > Q3ZGN1aX<  
class picker : public Action =Jl\^u%H(x  
  { [Uk cG9  
public : nycJZ}f:wP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \_.'/<aQ  
  // all the operator overloaded mL1ZSX o!  
} ; 1R-0b{w[  
1W*Qc_5 v1  
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。 ?:vg`m!*  
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: wOL%otEf  
53uptQ{   
template < typename Right > 3SWDPy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z]g#2xD2  
  { Jy:@&c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n2*Ua/J-8  
} ,Z|O y|+'  
'(r?($s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fQ~~%#z1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5%(  
fX9b1x  
template < typename T >   struct picker_maker D`n<!"xg@$  
  { ; t7F%cDA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WuVsW3@  
} ; W9gQho%9b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }k AE  
  { tx;2C|S$oU  
typedef picker < T > result;  @B{  
} ; bL<H$DB6  
5Zc  
下面总的结构就有了: J-=fy^S5  
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。 :D}?H@(69  
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。 b^i$2$9_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2FL_!;p;2E  
至此链式操作完美实现。 TS=%iMa  
zk70D_}L  
f(}&8~&  
七. 问题3 \W_ Dz*N  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 si%V63^lN  
ajRht +{  
template < typename T1, typename T2 > Q >yj<DR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m?Jnb\0  
  { iU0jv7}n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;N!n06S3  
} rfdA?X{Q0  
`o_i+?E  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .nr%c*JUp  
sk5=$My  
template < typename T1, typename T2 > OvdBUcp[  
struct result_2 3mE8tTA$R  
  { 8fvKVS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2hntQ1[  
} ; d?U,}tv  
:'t"kS  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (q 7;/n  
这个差事就留给了holder自己。 t re`iCH~  
    ]%7m+-h@  
Yo5ged]i  
template < int Order > N+R{&v7=F%  
class holder; lh0G/8+C  
template <> t(,2x%{  
class holder < 1 > 3Qv9=q|[b  
  { fm%4ab30T  
public : ,9:v2=C_  
template < typename T > ?fU{?nI}>p  
  struct result_1 bMqS:+  
  { |Qpo[E }a  
  typedef T & result; ;(g"=9e  
} ; *}r6V"pH~  
template < typename T1, typename T2 > 5U_ar   
  struct result_2 `ER#S_}  
  { ' z^v}~  
  typedef T1 & result; kad$Fp39  
} ; " H=fWz5z  
template < typename T > VF-[O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u8~5e  
  { l9 rN!Q|  
  return (T & )r; >Y3zO2Cr  
} Pw Amnk !  
template < typename T1, typename T2 > a<pEVV\NB~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A[88IMZs  
  { GO#eI]>/r  
  return (T1 & )r1; g[{rX4~|  
} sQzr+]+#9  
} ; iQh:y:Jo1&  
p{V(! v|  
template <> sYTToanA$?  
class holder < 2 > 78mJ3/?rC  
  { FP6Jf I8  
public : Zg])uM]\2i  
template < typename T > 3v~}hV/RUy  
  struct result_1 )6he;+  
  { w/0;N`YB  
  typedef T & result; 9 Xh<vh8&  
} ; ,(yaWd6  
template < typename T1, typename T2 > n<[H!4  
  struct result_2 -fz(]d  
  { toox`|  
  typedef T2 & result; z\IZ5'  
} ; ,+_gx.H2j  
template < typename T > >&qaT*_g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3A b_Z  
  { :rmi8!o  
  return (T & )r; _ZuI x=!  
} zy9W{{:P(1  
template < typename T1, typename T2 > SMm$4h R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oW/H8q<wY  
  { 6nk.q|n:g  
  return (T2 & )r2; oA ]F`N=  
} # f{L;  
} ; jAFJ?L(  
?7*J4.  
-uK@2} NZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 u bi6=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gc!&I+kd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '^t(=02J  
+Kg3qS"  
return l(i, j) = r(i, j); e]d\S] 5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q mz3GH@wg  
-F-,Gcos  
  return ( int & )i; /%^^hr  
  return ( int & )j; 3D rW[\  
最后执行i = j; EO.}{1m=hx  
可见,参数被正确的选择了。 YcuHYf5  
[%7oq;^J  
) ]]PhGX~  
~M J3-<I  
!% yd'"6Dl  
八. 中期总结 U[l{cRT   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7vsXfIP+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {cYbM[}U"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o7 X5{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u!VY6y7p  
;hU~nj+{  
ZGWZ2>k  
ehYGw2  
rexy*Xv`2p  
9RN! <`H  
九. 简化 V_7QWIdiy>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vJ!<7 l&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *Ry "`"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 5},kXXN{+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k;y5nXIlN  
  +-*/&|^等 v/DWy(CC  
2. 返回引用。 5-X(K 'Q  
  =,各种复合赋值等 s av  
3. 返回固定类型。 -qndBS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0--0+?  
4. 原样返回。 i/WiSwh:  
  operator, 0Fm,F&12  
5. 返回解引用的类型。 3P2L phW  
  operator*(单目) g JMv  
6. 返回地址。 VYN1^Tp  
  operator&(单目) e$@azi1  
7. 下表访问返回类型。 t12 xPtN1  
  operator[] L%O( I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j*)K> \  
  operator<<和operator>> zd3%9rj$  
{VrjDj+Xy  
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。 0xg6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e!~x-P5M`  
}fKpih  
template < typename Left > /SZg34%  
struct value_return `JL&x|q o  
  { \a\ApD  
template < typename T > q+-Bl  
  struct result_1 DN;An0 {MK  
  { ?rgk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^aG=vXK`b  
} ; WH^r M`9  
R+O[,UM^I~  
template < typename T1, typename T2 > GiN\@F!  
  struct result_2 FsYsQ_,R3  
  { ,d34v*U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }PDNW  
} ; 0if~qGm=!  
} ; PXYo@^ 3  
9fL48f$  
SNK _  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B}y-zj; T  
q9&d24|  
下面我们来剥离functor中的operator() ^g56:j~?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 77I D 82  
4h[^!up.7  
return l(t) op r(t) e:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4^O'K;$leD  
return op l(t) xc+h Fx  
return op l(t1, t2) ( nH3  
return l(t) op U0:tE>3`  
return l(t1, t2) op 2x7%6'  
return l(t)[r(t)] B3^4,'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3;J)&(j0  
{~ngI<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: A;A>Q`JJF  
单目: return f(l(t), r(t)); to  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c|'hs   
双目: return f(l(t)); }~RH!Q1  
return f(l(t1, t2)); ,4wZ/r> d  
下面就是f的实现,以operator/为例 Dab1^H!KT  
=K)au$BE|  
struct meta_divide GUyc1{6  
  { vK?{Z^J][  
template < typename T1, typename T2 > 'J`%[,@V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `_;VD?")*l  
  { *?`:=  
  return t1 / t2; G*|2qX"o  
} ? N|B,F  
} ; 5!PU+9Kh  
m{bw(+r  
这个工作可以让宏来做: +FoR;v)z=F  
t3 q0|S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /L1qdkG  
template < typename T1, typename T2 > \ m"!!)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WJ+<&6W8  
以后可以直接用 &zF1&J58z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UUx0#D/U0C  
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 Z;_WU  
(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。。。) oh5fNx  
\DE`tkV8  
j_?U6$xi  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 uL!{xuN  
hNV" {V3`{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g=;c*{  
class unary_op : public Rettype 10JxfDceD  
  { +x!V;H(  
    Left l; u=I>DEe@ c  
public : ]~z2s;J{/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z50]g  
EV@xUq!x .  
template < typename T > V$wf;v0d(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?.:C+*+  
      { bQ=R,  
      return FuncType::execute(l(t)); 1_7}B4  
    } <8Qa"<4f;  
_AQ :<0/#  
    template < typename T1, typename T2 > :CN,I!:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hIw<gb4J%  
      { i%M2(8&^Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "~4ULl< i'  
    } &Q^M[X  
} ; tLpDIA_8  
4 ~17s`+  
E#_TX3B   
同样还可以申明一个binary_op )#r]x1[Kn  
G Cx]VN3 &  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ' hL\xf{  
class binary_op : public Rettype p3*}!ez4  
  { S2" p(  
    Left l; f;6a4<bz  
Right r; J%3%l5 /  
public : Z^AACKME  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i`Es7 }  
9[|Ql  
template < typename T > Pe/cwKCI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]7ROCJ;  
      { u|\Lb2Kb:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _.Y?BAQ  
    } Xb42R1  
H~@E&qd  
    template < typename T1, typename T2 > 2-u>=r0L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5-}4jwk  
      { R\+p`n$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nl7"|()e  
    } Fk>/  
} ; K.] *:fd  
O~B iqm  
8@qYzSx[  
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 'u$$scGt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l?B\TA^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lC.Yu$O5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @Q3aJ98)2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S 1|[}nYP  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <?,o {  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *;O$=PE  
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) ;*+jCL 2F  
下面是修改过的unary_op /+Xv( B  
?T70C9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }7vX4{Yn  
class unary_op @q2Yka  
  { p,@_A'  
Left l; u Y/Q]N T  
  &`<j!xlG  
public : 8(D>ws$  
w@ 4q D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u A:|#mO  
iU{F\>  
template < typename T > c0u!V+V%  
  struct result_1 f>5{SoM  
  { $\$5::}r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H(!)]dO  
} ; ,~gY'Ql  
o8RagSIo8  
template < typename T1, typename T2 > '>Y"s|  
  struct result_2 vj^vzFbK  
  { ;&P%A<[`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1,Uv;s;{  
} ; x\!Qe\lE  
zMKW@  
template < typename T1, typename T2 > Q,Hw@w<1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J(h=@cw  
  { 9~<HTH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3*3WO,9  
} 2Q)"~3  
rFSLTbTf  
template < typename T > *8fnxWR   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @P4fR7  
  { LqPn$rZ|$  
  return OpClass::execute(lt(t)); zhU)bb[A  
} c{6!}0Q4  
bJ]g2C7`36  
} ; +o!".Hp  
q.t>:`  
7Xm pq&g  
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 U/m6% )Yx(  
好啦,现在才真正完美了。 ;c_X ^"d  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0CQ\e1S,#  
1Qtojph  
template < typename Right > &n6mXFF#>P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V(A6>0s$|  
  { 7<oLe3fbM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E:f0NV3"1  
} t*< .^+Vd  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *n N;!*J  
oJUVW"X6  
"44VvpQC  
s$:F^sxb  
pRD8/7@(B{  
十. bind  "C B*  
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。 @/ wJW``;  
先来分析一下一段例子 ( N~[sf?&  
+y>D3I  
eR D?O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z+=WgEu1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jnYFA[Ab  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hUcG3IOBf  
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。 ot]E\g+!  
我们来写个简单的。 .KGW#Qk8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _+S`[:;a  
对于函数对象类的版本: O$E3ry+?  
^UZEdR;  
template < typename Func > KO<Yc`Fs  
struct functor_trait ?0WJB[/  
  { <bWhTNOb  
typedef typename Func::result_type result_type; Q_euNoA0  
} ; vAbMU  
对于无参数函数的版本: .ZFs+8qU>  
n@mWB UM  
template < typename Ret > }>=k!l{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3205gI,  
  { K~5QL/=1  
typedef Ret result_type; p}hOkx4R\  
} ; 7KnZ  
对于单参数函数的版本: cj`g)cX|  
:;t*:iG  
template < typename Ret, typename V1 > D%N^iJC,9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =2BGS\$#  
  { j#"?Oe{_1  
typedef Ret result_type; t(-noy)  
} ; GN /]^{D  
对于双参数函数的版本: YBN@{P$  
  _p\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qg vg MWj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G,e>dp_cPu  
  { EkgS*q_  
typedef Ret result_type; <- Q=h?D  
} ; FylL7n  
等等。。。 P&V,x`<Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mEmznA  
fmXA;^%  
template < typename Func > &/d;4Eu  
struct func_return 1D&Q{?RM  
  { ]vMr@JM-G  
template < typename T > M%7{g"J*  
  struct result_1 9Ruj_U  
  { y5 $h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZMy0iQ@  
} ; d_BECx <\  
YgNt>4K  
template < typename T1, typename T2 > +N: K V}K  
  struct result_2 rP>iPDf  
  { 5m!FtHvm1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cb7f-Eag  
} ; tI|?k(D  
} ; A,{X<mLFb  
<f&z~y=  
Dj'aWyW'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \?{nP6=  
 /L'r L  
template < typename Func, typename aPicker > dFFJw[$8w  
class binder_1 XZLo*C!MG  
  { @tWyc%t  
Func fn; cJd~UQ<k  
aPicker pk; t8DyS FT  
public : rn#FmM  
:3M2zV cf  
template < typename T > Q3vC^}Dmr  
  struct result_1 4d#w}  
  { NJ^`vWi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z 0]K:YV_  
} ; 6e3s |  
>KmOTM< {  
template < typename T1, typename T2 > 97lM*7h;  
  struct result_2 8Eyi`~cAiH  
  { 1O>wXq7q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xp@8 vu  
} ; /_5I}{  
@,F8gv*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l)< '1dqe  
I ugYlt  
template < typename T > N=^{FZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const swJ3_WhbdT  
  { \Y&*sfQ  
  return fn(pk(t)); `,gGmh  
} o4,fwPkB  
template < typename T1, typename T2 > ="<5+G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j/`- x  
  { rVgz+'rFD[  
  return fn(pk(t1, t2)); aT1T.3 a  
} 9otA5I^v  
} ; e6f:@ O?  
~G|un}g=  
SN+B8*!  
一目了然不是么? qP{S!Z(  
最后实现bind C` ?6`$Y  
86NAa6BW  
?muI8b  
template < typename Func, typename aPicker > MG)wVS<d_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~V&4<=r`  
  { gpW3zDJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Kk#g(YgNz  
} Pw i6Ly`  
q"xIW0Pc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ngJi;9X8*t  
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。 >=Hm2daN  
6REv(E]  
十一. phoenix W`_pjld  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vH/ z|<  
:9un6A9JS  
for_each(v.begin(), v.end(), =67dpQ'y  
( `##qf@M  
do_ ~nJcHJ1nb4  
[ SQ!wq  
  cout << _1 <<   " , " ^Yz.,!B[  
] 5[l9`Cn&A  
.while_( -- _1), 5ws|4V  
cout << var( " \n " ) ,_;+H*H>"  
) l^aG"")TH.  
); RzCC>-  
S-V)!6\cK  
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: 3Z=OUhn9  
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 y3l3XLI*b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i(P/=B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1cPm $=B  
jY>|>]4X  
?&$??r^i  
template < typename Cond, typename Actor > V?AHj<  
class do_while >^}nk04  
  { WM$)T6M  
Cond cd; YoiM\gw  
Actor act; V#8]io  
public : "8MG[$Y  
template < typename T > ^2Sa_.  
  struct result_1 <Y~?G:v6+  
  { 4a3Xz,[(a  
  typedef int result_type; v,t;!u,40  
} ; &2IrST{d:V  
Q- ( [3%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P \<dy?nZ  
N2:};a[ui5  
template < typename T > ^.bYLF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zwy8 SD'L  
  { Sh'>5z2  
  do JTbg8b  
    { O%?TxzX;  
  act(t); L4Ep7=  
  } '@enl]J  
  while (cd(t)); n';"c;Ye)  
  return   0 ; 6J. [9#  
} AQkH3p/W  
} ; {!5"Y(>X  
S~jl%]  
ga0>J_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7^$PauAv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 XrR@cDNx{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;#c|ZnX  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 MQ;c'?!5[!  
下面就是产生这个functor的类: p&1IK8i"  
v&g(6~b_>  
VsS. \1  
template < typename Actor > :NB|r  
class do_while_actor v%Rc wVt|  
  { vt{s"\f  
Actor act; ;0*T7l  
public : 9y=$ |"<(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K07SbL7g!p  
VYw vT0  
template < typename Cond > ERxA79  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZUGuV@&-T  
} ; _Eq*  
=hE5 ?}EP+  
(ov=D7>t0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }'HJVB_  
最后,是那个do_ :%GxU;<E{  
oXw}K((|  
d"zbY\`  
class do_while_invoker =L_L/"*rel  
  { 4^H(p  
public : pT Yq#9  
template < typename Actor > x17cMfCH%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2w`kh=  
  { v~-z["=}!  
  return do_while_actor < Actor > (act); bA]/p%rZ8  
} :@LFNcWE  
} do_; :ie7HF  
CD#:*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y9F78=Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SI_{%~k*B  
最后来说说怎么处理break和continue M$O}roOa  
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。 $<^4G  
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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