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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qf<o"B|_9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \9od*y  
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, Az#kE.8b*A  
-;qK_x  
p-rQ'e  
[C~N#S[]  
  class filler ",,.xLI7  
  { Q^l!cL| {  
public : Ah5o>ZtcO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T-kHk(  
} ; w-v8 P`V  
1<lf o^B  
2\+N<-(F5  
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: 2.v`J=R  
aM,g@'.=  
M\IdQY-c  
oblw!)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n:s _2h(u  
m c@Z+t'  
1Ak0A6E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 een62-`  
VAyAXN~  
~YviXSW  
j>v8i bS(  
二. 战前分析 {CVZ7tU7]  
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。 C$LRX7Z`o  
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 X9^q-3&60  
bmKvvq  
k][{4~z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0D  `9  
  /* --------------------------------------------- */ 4Sdj#w  
vector < int *> vp( 10 ); pjSM7PhQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $ >].;y?$  
/* --------------------------------------------- */ QAZs1;lU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]2iIk=r$  
/* --------------------------------------------- */ 3!#FG0Z   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9Q\B1Q  
  /* --------------------------------------------- */ _25PyG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =>A}eR1Y   
/* --------------------------------------------- */ <&)zT#"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t 0p  
'9<8<d7?  
+G7[(Wz(z  
7suT26C  
看了之后,我们可以思考一些问题: q%/.+g2-\  
1._1, _2是什么? 92b}N|u  
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。 Tpkt'|8  
2._1 = 1是在做什么? G#uB%:)&0u  
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。 .6bo  
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。 0 EA3> $;  
v"Ryg]^_  
\]\GDpu[  
三. 动工 c@4$)68  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2t{Tz}g*  
XZ8]se"C  
6KN6SN$  
zd F;!  
template < typename T > e-lc2$o7{  
class assignment !I91kJt7  
  { 0YoV`D,U  
T value; '^_^o)0gp  
public : tBsvi%F  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^ ~Tn[w W_  
template < typename T2 > ;vpq0t`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W}(T5D" 3x  
} ; j4=\MK  
;LKYA?=/V  
x&EMg!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rO/Sj<0^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b!"FM/ %  
!)}z{,Jx  
X]GodqL\  
6W;`}'ap  
  class holder X2Q35.AB  
  { qpa}6JVQ+j  
public : O\%0D.HEz  
template < typename T > v&f\ Jv7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <fMQ#No  
  { zP c54 >f  
  return assignment < T > (t); PVmePgF   
} "`Xbi/i  
} ; YNp-A.o W@  
Ou f\%E<  
eOZ~p  
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: 8N<m V^|}  
$!\L6;:  
  static holder _1; .I^Y[_.G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -Wre4 ^,v  
7.kH="@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $8[JL \  
而不用手动写一个函数对象。 "`a,/h'  
PdRDUG{Jy  
L,,*8  
rQpQ qBu  
四. 问题分析 f&$$*a  
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。 -7 Kstc-  
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。 P4E_<v[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l)EtK&er(}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4>N ig.#   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _C'VC#Sy  
/}CAd  
五. 问题1:一致性 FL0yRF5  
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?| rK'O 85)eU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ( "<4Ry.u  
Fa#5a'}I  
struct holder $lUz!m jG  
  { vrvi] Y8  
  // a 5w E{K  
  template < typename T > kpQN>XV#  
T &   operator ()( const T & r) const OE}c$!@  
  { ,wyEo>>4)  
  return (T & )r; wDBU+Z  
} D<*) ^^  
} ; Q7mikg=1-  
ZA'0 q  
这样的话assignment也必须相应改动: -KqMSf&9  
'loko#6  
template < typename Left, typename Right > /c7jL4oD  
class assignment (^<skx>  
  { =#&+w[4?&.  
Left l; N)KN!!  
Right r; T@n};,SQ  
public : ;YBk.} %  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9h6siK(F  
template < typename T2 > /-=h|A#Kh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V.ae 5@;  
} ; HisH\z/i5)  
Enp;-wG:-  
同时,holder的operator=也需要改动: y+Bxe )6^V  
)cm^;(#pV  
template < typename T > )R"UX:Q>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zzT4+wy`  
  { ,V;HM F.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bGlr>@;-r  
} (!Fu5m=<8  
~P*{%=a  
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。 aQj6XG u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H*",'`|-  
W4nhPH(  
return l(rhs) = r; ;g<y{o"Q3p  
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。 OgCNq W d-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SkU9iW(k  
N#X* 0i"  
template < typename Tp > i> {0h3Y  
class constant_t @U =~ c9  
  { gaE8\JSr  
  const Tp t; [ o 6  
public : J@ 8OU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g}*p(Tp9:  
template < typename T > )k4&S{=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~!/agLwY  
  {  ?H8dyQ5"  
  return t; ]tmMk7  
} veS) j?4  
} ; "R% RI( y{  
xhMAWFg|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o9OCgP`Y  
下面就可以修改holder的operator=了 NezE]'}  
9]I{GyH  
template < typename T > mCQ:< #  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~/2OK!M  
  { B}N1}i+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r( zn1;zl  
} t&_X{!1X"w  
&(|x-OT  
同时也要修改assignment的operator() U8<C4  
s/P+?8'9  
template < typename T2 > cSmy M~[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iaRCV 6cl  
现在代码看起来就很一致了。 "Sw raq  
GX*9R>  
六. 问题2:链式操作 r<Q0zKW!jN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pK0@H"$8  
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。 LFvZ 7M\\  
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。 9)4_@rf%  
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。  jQ-2SA O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +Y>oNX1KN  
]y"=/Nu-Ja  
template < typename T > .P ??N  
struct result_1 ,!P}Y[|  
  { bb-u'"5^]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O! _d5r&,  
} ; KNOVb=# f_  
.k|\xR  
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: caV DV  
OLqynY  
template < typename T > ^szi[Cj  
struct   ref P5lk3Zg '  
  { U7-*]ik  
typedef T & reference; f#gV>.P;h\  
} ; 4"\%/kG  
template < typename T > @\a~5CLN  
struct   ref < T &> U+!&~C^y  
  { WDt6{5T  
typedef T & reference; *0<)PJ T  
} ; F]s:`4  
x1}Ono3"T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Uyd'uC  
F;BCSoO4  
template < typename T > ,}wFQ9*|W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^S!;snhn  
  { xRq A^Ad  
  return l(t) = r(t); MXDUKh7v3  
} Ms-)S7tMz  
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。 "ZFH_5<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #WAX&<m  
a TPq1u  
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 v3<q_J'qT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^Ww5@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g1Osd7\o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s3 VD6xi7  
最后的布局是: 2)-4?uz~  
                Add ?MS!t6  
              /   \ >oC{YYcK  
            Divide   5 YoWXHg!U  
            /   \ /NxuNi;5  
          _1     3 "|V}[ 2  
似乎一切都解决了?不。 8O[l[5u&  
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。 be?Bf^O>  
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。 5gb:,+  
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: uJ0Wb$%  
}^^c/w_  
template < typename Right > flOXV   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R]0`-_T  
Right & rt) const FW{K[km^P  
  { '"'RC O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $KlaZ>D h  
} d$Y_vX<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (;-_j /  
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。 p 8Z;QH*  
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。 #L57d  
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。 &2I8!Ia  
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。 F@zTz54t  
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? Oz)/KZ  
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: lr@w1*  
VCvf'$4(X  
template < class Action > VmRfnH"  
class picker : public Action 9mjJC  
  { m7i(0jd +  
public : }{Ra5-PY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +[4y)y`  
  // all the operator overloaded U]g9t<jD  
} ; P!!O~P  
kfZ(:3W$  
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。 0|8cSE< i  
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: D|^N9lDaQ  
[a?bv7Kz  
template < typename Right > A;o({9VH`Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ge^,hAM'  
  { ^66OzT8A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =YD<q:n4  
} ukRmjHbLf  
Mc$rsqDz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E[4 vUnm-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 L!,@_   
=d]}7PO ~  
template < typename T >   struct picker_maker ( GoPXh  
  { }}k*i0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5u3KL A  
} ; ?Mn~XN4F_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {dn:1IcN  
  { l}&2A*c.  
typedef picker < T > result; M0OIcMTv  
} ; F/3L^k]  
B+Ft  >  
下面总的结构就有了: }w-M .  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~$hR:I1  
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。 C%CgWO`Xj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %5nEyZOq  
至此链式操作完美实现。 %~,Fe7#p  
R.vOYzo  
y O,Jgn  
七. 问题3 i ^2A:6}?  
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。 AlkHf]oB  
N">#fYix  
template < typename T1, typename T2 > o$V0(1N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'f.k'2T  
  { WWo"De@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e,lLHg  
} 5%}!z~8Y4  
Rw FA  
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: ]lqZ9rO  
rBy0hGx  
template < typename T1, typename T2 > Ajo IL  
struct result_2 %d%?\jVb  
  { 0Ub'=`]5a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E> $_ $'  
} ; pZ3sp!  
He}?\C Bo  
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? [-\U)>MY(p  
这个差事就留给了holder自己。 .D\oKhV(  
    [IAk9B.\  
b;#_?2c  
template < int Order > $)BPtGMGo  
class holder; lyyf&?2  
template <> \7pEn  
class holder < 1 > ^:}C,lIrG  
  { y6x./1Nb}<  
public : FK94CI  
template < typename T > `!(%R k  
  struct result_1 aw~h03R_Z  
  { p<}y'7(  
  typedef T & result; ,v#n\LD`  
} ; dUl"w`3  
template < typename T1, typename T2 > kqxq'Aq)d  
  struct result_2 @^  *62  
  { X%kJ3{  
  typedef T1 & result; ^u1Nbo  
} ; 8#- Nx]VM  
template < typename T > uXLZ!LJo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %e3E}m>  
  { V0W4M%  
  return (T & )r; " a,4E{7  
} !$>b}w'  
template < typename T1, typename T2 > 9!Jt}n?!g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PHY!yc-LjV  
  { `'k2gq&  
  return (T1 & )r1;  N&kUTSd  
} 9F?-zn;2s  
} ; CQ^(/B^c  
<t*<SdAq>`  
template <> Vsw:&$  
class holder < 2 > 8oXp8CC  
  { qswC> Gi  
public : z@pa;_  
template < typename T > ZkQ6~cM  
  struct result_1 VmN7a6a  
  { P8|ANe1 v  
  typedef T & result; yFQaNuZPC  
} ; %*wEzvt *  
template < typename T1, typename T2 > HW,v"  
  struct result_2 x?0K'  
  { l^B4.1rT  
  typedef T2 & result; )pT5"{  
} ; ;aX?K/  
template < typename T > \%.oi@A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jYFmL_{  
  { t u{~:Z(  
  return (T & )r; ?!/8~'xA6  
} wU<j=lY?f  
template < typename T1, typename T2 > n:) [ %on  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GKSF(Tnj  
  { F4WX$;1  
  return (T2 & )r2; gsM^Pu09ud  
} |G$-5 7fk  
} ; sP eTW*HeR  
Ip=QtNW3\  
rqdN%=C  
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> >。 q(^iT~}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _KxR~k^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I"x|U[*B  
/j4G}  
return l(i, j) = r(i, j); Mx`';z8~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aX6}:"R2C  
J'7;+.s(  
  return ( int & )i; GEh(pJ  
  return ( int & )j; VKX|0~  
最后执行i = j; x=Oy 6"  
可见,参数被正确的选择了。 D1v0`od'  
-PGxG 8S  
S-Vj$asv!  
0)~c)B:5  
$@71 w~y  
八. 中期总结 QRBx}!:NZ#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N[Ei%I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g52)/HM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JJSE@$",\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C58o="L3S  
~9vK 6;0  
ujmIS~"  
j|K;Yi  
r<!nU&FPD:  
a|oh Ad  
九. 简化 Yk|.UuXT  
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。 w4\ 3*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #{J~ km/  
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: N#"l82^H*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I^![)# FC  
  +-*/&|^等  JJ}DYv  
2. 返回引用。 r hucBm  
  =,各种复合赋值等 Og1vD5a  
3. 返回固定类型。 YW/V}C'>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U4K ZPk  
4. 原样返回。 Cb+$|Kg/"b  
  operator, .udLMS/_  
5. 返回解引用的类型。 >c<xy>N  
  operator*(单目) UdM2!f  
6. 返回地址。 ;R#RdUFH  
  operator&(单目) Rk#'^ }  
7. 下表访问返回类型。 y2s(]# 8  
  operator[] j=M%*`@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 BSg T 6K  
  operator<<和operator>> ?2Z`xL9QT  
6Q]c}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Z@&%"nO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tUc<ExvP,  
M."/"hV`-  
template < typename Left > ([>__c/Nd  
struct value_return 2sk7E'2(  
  { ``:[Jr &  
template < typename T > NQ 6oyg@&  
  struct result_1 1v`|mU}i,  
  { E7? n'!=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j<0 ;JAL  
} ; {2P18&=  
q mFbq<&  
template < typename T1, typename T2 >  .nrbd#i-  
  struct result_2 la-:"gKC  
  { *!&?Xy%\"j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,pGA|ob  
} ; 4}/gV)  
} ; f)z(9JJL  
EwFq1~  
q6C`hVM l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z7`|N`$Z#s  
NFEr ,n  
下面我们来剥离functor中的operator() iz`>'wpC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hB.8\-}QMq  
#\m.3!Hcr  
return l(t) op r(t) z`E=V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K2xHXziQ  
return op l(t) : q%1Vi  
return op l(t1, t2) tNzO1BK  
return l(t) op HB5-B XBU  
return l(t1, t2) op eQ#i.%   
return l(t)[r(t)] >L4F'#I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8&"Jlz |  
l$9k:#\FD  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !0Nf`iCQ(  
单目: return f(l(t), r(t)); i) X~L4gn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +<F3}]]  
双目: return f(l(t)); PLs`Ci|`  
return f(l(t1, t2)); tR'RB@kJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 hZ e{Ri  
5yoi;$~}_0  
struct meta_divide M NwY   
  { j;_  
template < typename T1, typename T2 > ?i#x13  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fv8x7l7  
  { @XzfuuE]  
  return t1 / t2; k@|px#kq  
} SQ2v  
} ; bRm;d_9zC  
lD[@D9  
这个工作可以让宏来做: @U5gxK*  
9]IZ3 fQX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z!bT^_Cc0  
template < typename T1, typename T2 > \ hwXsfh |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h?SRX_  
以后可以直接用 fTy:Re  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l5 H5!$3~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +)q ,4+K%}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) MT>(d*0s  
*,lDo9  
:g63*d+/G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 67Pmnad  
Lv%t*s2$/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E#(e2Z=  
class unary_op : public Rettype 4uoZw 3O  
  { QH(&Cu,  
    Left l; k $gcQ:|  
public :  eu$VKLY*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9 CZ@IFS  
_^GBfM.  
template < typename T > MjC<N[WO>N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TCyev[(  
      { o<!H/PN  
      return FuncType::execute(l(t)); :h34mNU  
    } v {HF}L  
CS~onf<xz  
    template < typename T1, typename T2 > =Vs?=|r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PA,aYg0f  
      { m-Jy 4f#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +yfUB8Xw  
    } UG`~RO  
} ; 0$Rn|yqf%  
~\NQkaBkY  
|Vz)!M  
同样还可以申明一个binary_op ms}o[Z@n  
\X*y~)+K`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LZ_VLW9w E  
class binary_op : public Rettype ,S`n?.&& 7  
  { 5O]tkHYR  
    Left l; xJ/)*?@+  
Right r; unn2I|XH  
public : p!:oT1U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^|Fy!kp  
_dk[k@5W{'  
template < typename T > Pa d)|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vf.MSk?~ar  
      { 7"'PfP4c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A8mc+ Bf(  
    } UwS7B~  
Iga +8k  
    template < typename T1, typename T2 > Y2l;NSWU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8o|C43Q_  
      { ;AOLbmb)H4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =bD.5,F)  
    } ya~;Of5  
} ; nsi? .c&0!  
Ojl X<y.  
E%v0@  
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 *> nOL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sv% E5@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p#P<V%  
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。 QjSWl,{ $D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P<&bAsje  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 LhAW|];  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3h.,7,T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) eJ45:]_%I@  
下面是修改过的unary_op N(4y}-w$  
}gX hN"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JGvhw,g  
class unary_op 3;Yd"  
  { qdpi-*2  
Left l; 3)W_^6>bM  
  L)U*dY   
public : ER9{D$  
BrSvkce  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (kY  0<  
qQ)1+^  
template < typename T > -|}?+W  
  struct result_1 9rz$c, Y(  
  { 'q:7PkN!p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LRu*%3xx  
} ; /YZMP'v  
;[ Dxk$"  
template < typename T1, typename T2 > iQ Xlz] '  
  struct result_2 Yn [ F:Z  
  { {c3FJ5:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /Q7q2Ne^*  
} ; aG;F=e  
H:hM(m0?q  
template < typename T1, typename T2 > D mi.@.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z HZxr  
  { , 2#Q >  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dO z|CfUhI  
} E]n]_{BN]  
HEFgEYlO  
template < typename T > T8g\_m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ot47.z  
  { ? Pi|`W   
  return OpClass::execute(lt(t)); VS ECD;u4c  
} uZL,%pF3A  
K!9K^h  
} ; /77cjesZ9  
S[$9_Jf  
_PPC?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 I^f|U  
好啦,现在才真正完美了。 {"~[F2qR  
现在在picker里面就可以这么添加了: &S+*1<|`K  
z6J12tu  
template < typename Right > K!ogpd&X&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $#n9C79Z@  
  { IxUj(l1Fm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oh$"?N7n1  
} :^`j:B  
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。 n6Uh%rO7S|  
c3l(,5DtH  
T5}3Y3G,6  
,sc#l<v  
xV+\R/)x  
十. bind ?K pDEH~\  
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。 46)[F0,$r  
先来分析一下一段例子 C TG^lms  
V2?{ebx`  
yc]_?S>9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nHbi{,3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T=pP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _J \zj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 U3B&3K} ~  
我们来写个简单的。 "zNS6I?rzE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qh6b;ae\x  
对于函数对象类的版本: r1IvA^X  
*jc >?)k  
template < typename Func > NVkYm+J#  
struct functor_trait 6<\dQ+~  
  { rMJ@oc  
typedef typename Func::result_type result_type; ~.^:?yCA  
} ; m=E/um[D  
对于无参数函数的版本: :kI[Pf!z  
vgtAJp+p*  
template < typename Ret > ;sYDs71y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P]^8Enp  
  { B0yGr\KJ  
typedef Ret result_type; 1t/c@YUTy  
} ; XN t` 4$L  
对于单参数函数的版本: Q?j '4  
0&NM=~  
template < typename Ret, typename V1 > R?lTB3"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mB0`>?#i  
  { R&t2   
typedef Ret result_type; <75x@!  
} ; u y"i3xD6-  
对于双参数函数的版本: NMw5ixl  
c %Y *XJ'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @6DKw;Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |b='DJz2  
  { dbEXl m  
typedef Ret result_type; -}T7F+  
} ; K'8?%&IQ  
等等。。。 4IW90"uc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy # {k$Fk  
Gl{'a1  
template < typename Func > o92BGqA>&  
struct func_return tOnOzD  
  { /KnIU|;  
template < typename T > o-_,l J7o^  
  struct result_1 *$VeR(QN  
  { '.pGkXyQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]5*H/8Ke7  
} ; n3V$Xtxw  
M-Vz$D/aed  
template < typename T1, typename T2 > R$}Hv  
  struct result_2 D8w.r"ne  
  { `xv Uq\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lws.;abm%n  
} ; !}P^O(oY  
} ; [m< jM[w{  
[W[awGf  
aW|=|K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EqD@o  
"S{GjOlEDF  
template < typename Func, typename aPicker > 0 nI*9  
class binder_1 ;A"i.:ZT  
  { q2B'R   
Func fn; w H=7pS"s  
aPicker pk; b?Q$UMAbH  
public :  wDiq~!  
0#yH<h$   
template < typename T > ||cI~qg  
  struct result_1 4>Ht_B<<  
  { ;H%'K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m>[G-~0?kI  
} ; JT6Be8   
Gz\wmH&rVz  
template < typename T1, typename T2 > =Ldf#8J  
  struct result_2 p|0SA=?k"  
  { >3p8o@:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *hFJI9G  
} ;  874j9ky[  
j";L{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e5FF'~A%]  
uW}M1kq?+l  
template < typename T > ~QE?GL   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {Ho_U&<  
  { x`wUi*G  
  return fn(pk(t)); 7PfNPz<4+  
} a&mL Dh/  
template < typename T1, typename T2 > buKkm$@w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A;/,</  
  { H,/ =<Th;i  
  return fn(pk(t1, t2)); `7`` 1TL  
} _q-k1$ o$  
} ; %ID48_>*  
's"aPqF?  
0 >(hiT y<  
一目了然不是么? W1M Bk[:Q  
最后实现bind 4ee-tKH  
0Iyb}  
==KDr 0|G  
template < typename Func, typename aPicker > VL\Ah3+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >W:kTS<  
  { ,Wd+&|Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [8DPZU@  
}  - sq= |  
.UK`~17!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^'sy hI\  
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。 *gwo.s  
X"f]  
十一. phoenix vvG*DGL)qL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A}uWy^w  
~-yq,x  
for_each(v.begin(), v.end(), z^KBV ^n  
( n? ^oQX}.\  
do_ aNICSxDN  
[ \H PB{ ;  
  cout << _1 <<   " , " sA"B/C|(g  
] \<} e?Yx%  
.while_( -- _1), gZz5P>^  
cout << var( " \n " ) |hvclEu,  
) xf:|lQf  
); tOQnxKzu  
/I`-  
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: >IKIe  
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 6SAYe%e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zP!j {y4w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dHn,;Vv^6  
R C!~eJG!  
$U^ Ms!'L  
template < typename Cond, typename Actor > V1,4M_Z  
class do_while xiC.M6/  
  { @&Af [X4s  
Cond cd; ){tT B  
Actor act; gHH[QLD=I  
public : IV`+B<3  
template < typename T > )\izL]=!t  
  struct result_1 @zsqjm  
  { _^0UK|[  
  typedef int result_type; y&F&Z3t  
} ; *@ S+J$  
2) Q/cH\g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y 5Kr<cF^  
vF{{$)c  
template < typename T > *APTgXYR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SQG9m2  
  { qHYoQ.ke  
  do oHethk  
    { ukee.:{  
  act(t); -zm-|6[Wi  
  } #.@D}7y5  
  while (cd(t)); kbx4I?  
  return   0 ; +=L^h9F  
} R8, g^N  
} ; m8* )@e  
N<HJ}geC "  
\q|<\~A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ch&2{ ng  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?ieC>cr  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bqZ5GKUo  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [_tBv" z  
下面就是产生这个functor的类: mw${3j~&  
R6irL!akAd  
HAcC& s8  
template < typename Actor > MF5o\-&dN  
class do_while_actor Hh qNp U  
  { Bc?KAK  
Actor act; cs Gd}2VE  
public : yt`K^07@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $?|$uMIafp  
tNDv[IF  
template < typename Cond > srIt_Wq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^#z*   
} ; e6'y S81  
;<K#h9#*7  
C.VU"= -  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GaOM|F'>  
最后,是那个do_ 6L&_(/{Uw  
yT C+5_7  
? wZ`U Oi  
class do_while_invoker 7MwS[N%#  
  { qZh}gu*>  
public : PCiwQ4~  
template < typename Actor > *)qxrBc0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \ UiITP<  
  { rIAbr5CG  
  return do_while_actor < Actor > (act); qL!pDZk  
} 1xb1?/n1#  
} do_; k:`yxxYIh  
.QM>^(o$Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }m.45n/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GsNZr=;C  
最后来说说怎么处理break和continue KyRcZ"  
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。 /qPhptV  
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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