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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HivmKn`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e]N?{s   
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, U-+%e:v  
%*d(1?\o  
:i'jQ<|wZN  
5 \1C@d  
  class filler -?)` OHc^  
  { ~xz3- a/  
public : !B 36+W+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'J*)o<%  
} ; WPbWG$Li  
d3 h^L  
'&~A  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ya$JX(aUe  
-4:L[.2  
6OeRBD&  
?9<byEO%M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I^'U_"vB  
_Se~bkw?v  
TM sEHd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $O|J8;"v  
fG;(&Dx  
+{* @36A5A  
k:D;C3vJd  
二. 战前分析 \W73W_P&g  
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。 O/;$0`~hY  
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 gwFHp .mE  
wr\d5j  
w`~j(G4N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K>H_q@-?f  
  /* --------------------------------------------- */ "DV.%7*^  
vector < int *> vp( 10 ); -#XNZy!//  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7.O1 ~-  
/* --------------------------------------------- */ 7X|M\WUq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z` b. ~<P  
/* --------------------------------------------- */ nLZT3`@~,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {ZK"K+;h  
  /* --------------------------------------------- */ 9HI9([Cs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^:0NKq\  
/* --------------------------------------------- */ A]nDI:pO|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y4PU~ l  
]# hT!VOd  
@Bfwb?&  
w}Q|*!?_  
看了之后,我们可以思考一些问题: G6X  
1._1, _2是什么? 22?9KZ`Z=  
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。 ^0t81,`  
2._1 = 1是在做什么? 1a {~B#  
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。 B8'(3&)My  
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。 Q"]C" ?  
~mUP!f  
u(KeS`  
三. 动工 U4*5o~!=S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i>bFQ1Rdx  
BaIh,iu  
QsYc 9]:  
L4SvE^2+  
template < typename T > &o/&T{t}  
class assignment fTM^:vkO  
  { h+$1+Es  
T value; /Ny/%[cu  
public : 2S^xqvh  
assignment( const T & v) : value(v) {} di6A.N5A  
template < typename T2 > wxPg*R+t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d87pQ3e:&  
} ; FE1dr_i  
Y=/3_[G   
1p,G8v+B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'w.:I TJf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ee&QZVL>  
?7:"D e  
f9u["e  
$i@5'[jA  
  class holder Q>}I@eyJ  
  { (JFa  
public : />\.zuAr&  
template < typename T > ?"AcK" v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^~MHxF5d  
  { URR| Q!D  
  return assignment < T > (t); n2-R[W^  
} qd3B>f  
} ; zE.4e&m%Z?  
{NE;z<,*:  
9>le-}~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +C\?G/  
cJ:BEe  
  static holder _1; [ sz#*IJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ltcr]T(Ic  
w _eu@R:u@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l%B1JGu*F  
而不用手动写一个函数对象。 m{Q{ qJ5>  
hU G Iy(  
bz H5Lc{%  
+cy(}Vp  
四. 问题分析 T:cSv @G  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9 J5Z'd_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 l W&glU(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \/K>Iv'$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RW>Z~Nj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ; @Gm@d  
X+ iA"B  
五. 问题1:一致性 XNu2G19jb  
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?| o?{VGJH<v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m !;mEBL{  
O";r\Z  
struct holder a3Es7R+S  
  { tGmyTBgx  
  // 6t]oSxN  
  template < typename T > oL }FD !}  
T &   operator ()( const T & r) const 'zT/ x`V  
  { 8Qu].nKe  
  return (T & )r; ew?UHV  
} <#|3z8N2  
} ; eMz,DYa/G  
NqqLRgMOR'  
这样的话assignment也必须相应改动: `q_7rrkO  
(nda!^f_s  
template < typename Left, typename Right > "{{xH*ij'  
class assignment =t)eT0  
  { ,  PN?_N  
Left l; k7y!! AV  
Right r; ?Cu#(  
public : 8-8= \  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f"Iv  
template < typename T2 > } A# C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U7x}p^B9\N  
} ; "t_]Qu6  
gn(n</\/O  
同时,holder的operator=也需要改动:  ITbl%q  
2? !b!  
template < typename T > 8KoPaq   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]Dx?HBM"DC  
  { $/wr?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2! wz#EC  
} TvdmgVNP  
_TX.}167;-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3*arW|Xm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K{|;'N-1  
f$WO{ J  
return l(rhs) = r; PwDQ<   
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。 23+GX&Rp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U_I'Nz!^ t  
L YH9P-5H  
template < typename Tp > _bMs~%?~/  
class constant_t {n1o)MZ]R  
  { \*_a#4a  
  const Tp t; iSFgFJG^  
public : "sHD8TUX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lXz<jt@5  
template < typename T > 5Vvy:<.la  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n7{c0;)$  
  {  R6AZIN:  
  return t; ((?^B  
} 1y?TyUP  
} ; 9CL&tpqv f  
zSq+#O1#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~sA}.7  
下面就可以修改holder的operator=了 ul% q6=f)  
xSLN  
template < typename T > *YDx6\><  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0q62{p7  
  { +*|E%pq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >)VrbPRuA  
} ="I]D I  
52%.^/  
同时也要修改assignment的operator() EIf~>AI  
}S42.f.p  
template < typename T2 > m*a0V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (oTx*GP>Y  
现在代码看起来就很一致了。 ^Nc\D7( l  
Y*7.3 +#  
六. 问题2:链式操作 nq$^}L3&~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #FeM.k6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 thq(tK7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 2#py>rF(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4l z9z>J.V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L;v#9^Fq  
:/1WJG:!  
template < typename T > -aec1+o  
struct result_1 Xt$?Kx_,  
  { $aVcWz %  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M\T6cN@m  
} ; oFY'Ek;d  
#%E~I A%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]i{-@Ven  
8# 9.a]AX  
template < typename T > 3 i>uKU1  
struct   ref ;H}? 8L  
  { :MJTmpq,  
typedef T & reference; 6rR}qV,+{  
} ; &}*[-z  
template < typename T > gI T"nG=a4  
struct   ref < T &> m@TU2  
  { |*8 J.H*r  
typedef T & reference;  H'2pmwk  
} ; R|5w:+=z  
t&-7AjS5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sdrE4-zd  
O~igwFe  
template < typename T > 0naegy?,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?n[+0a:8E  
  { QDLtilf :  
  return l(t) = r(t); {:!*1L  
} (?oK+,v?L  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 hoPCbjkov  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ld}- }W-cq  
])vM# f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -R| v&h%T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  rf oLg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "y#$| TMB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qJrK?:O;  
最后的布局是: _sx]`3/86  
                Add 2gukK8R$  
              /   \ yA =#Ji  
            Divide   5 Wc#4%kT  
            /   \ X8y&|uH  
          _1     3 G4]T  
似乎一切都解决了?不。 Pe~[qETv  
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。 ZC@Pfba[`  
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。 E%2]c?N5  
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: 4Bs '5@  
_KLKa/3  
template < typename Right > lfK sqe"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K#tT \  
Right & rt) const ;",W&HQbE  
  { 9x23## s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q\/ph(HF  
} 6||zfH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <0T|RhbY   
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。 K>N\U@@8i  
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。 EWrIDZi  
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。 VMXccT9i!  
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。 /R!:ll2  
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? gwm!Pw j  
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: 58V`I5_  
Z8%?ej`8  
template < class Action > e ^2n58  
class picker : public Action SFv'qDA  
  { +DU^"q=  
public : A+de;&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x+EkL3{  
  // all the operator overloaded FC@h6 \+a  
} ; q HaH=g%  
C3)*Mn3%P  
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。 z{`K_s%5  
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: 0"}J!c<g  
VkdGGY  
template < typename Right > 1o`zAJ8|2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r2yJ{j&s  
  { > ~:Md  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %;_94!(hC  
} `i`+yh>pc#  
hz:h>Hwy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /o OZ>B%1s  
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。 2,aH1Xbex  
B X\/Am11  
template < typename T >   struct picker_maker _Z7`tUS-j  
  { ,_iq$I;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Co>e<be%S  
} ; ;NU-\<Q{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ja^_Lh9  
  { Yw] 7@  
typedef picker < T > result; @<NuuYQ&  
} ; NNt  n  
E75/EQ5p]p  
下面总的结构就有了: Z<^;Ybw{`Z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m< H{@ZgN(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 m8@&-,T   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IjGPiC  
至此链式操作完美实现。 m??Py"1y  
Nv=78O1  
2ah%,o  
七. 问题3 _Jy7` 4B.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4-~Z{#-  
{{jV!8wK  
template < typename T1, typename T2 > fIl;qGz85  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y];-D>jk  
  { ~)^'5^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q3AqU?f  
} dvZH~mF  
\ ?pyax8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,jOJ\WXP  
 g5 T  
template < typename T1, typename T2 > <+k"3r{y"  
struct result_2 Y=p!xr>  
  { ')U~a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H1 I^Vij  
} ; Q_U.J0  
fqhL"Ah   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W%4=x>J-  
这个差事就留给了holder自己。 GlnO8cAB  
    < Hkq  
];Z6=9n  
template < int Order > gs5(~YiT6  
class holder; _Z23lF 9  
template <> |RFBhB/u  
class holder < 1 > ]QhTxrF"  
  { PD)"od  
public : -~mgct5  
template < typename T > tO&ffZP8$  
  struct result_1 0V4B Q:v  
  { |@vkQ  
  typedef T & result; =5q<_as  
} ; 27EK +$  
template < typename T1, typename T2 > 9<6q(]U  
  struct result_2 H5T_i$W  
  { z5kAf~A  
  typedef T1 & result; maXg(Lu  
} ; fbNzRXw  
template < typename T > 6RnzT d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const unLhI0XW  
  { pFvu,Q"  
  return (T & )r; G3~`]qf  
} ){*+s RBW  
template < typename T1, typename T2 > f#\YX tR,k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4f([EV[6dK  
  { %GHGd'KO&  
  return (T1 & )r1; {~3QBMx6  
} ?13qDD:  
} ; 0B}4$STOo[  
`POzwYh  
template <> Jsz!ro  
class holder < 2 > =l/6-j^  
  { 0NXH449I=  
public : Xw-[Sf]p  
template < typename T > <kak9 6A  
  struct result_1 JE=t e(a  
  { 1~5DIU^  
  typedef T & result; SIe!=F[  
} ; S6TNu+2w4  
template < typename T1, typename T2 > qqrjI.  
  struct result_2 *l+#<5x  
  { [9 W@<p  
  typedef T2 & result; Y%pab/Y  
} ; D 2X_Yv  
template < typename T > fw%`[( hK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,/42^|=Z6O  
  { jJy:/!i  
  return (T & )r; U1[)eD`  
} !@xO]Jwv  
template < typename T1, typename T2 > lW+mH=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mj~:MCC  
  { 6b2UPI7m~  
  return (T2 & )r2; M]x> u@JH  
} {.p.?  
} ; A,}M ^$@  
eS`VI+=@0  
%6UF%dbYH`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 i5'&u:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =[6^NR(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ag-A}k>v  
=Zd(<&B K  
return l(i, j) = r(i, j);  : T*Q2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T(b9b,ov)  
kv+%  
  return ( int & )i; XYEwn_Y  
  return ( int & )j; t]/eCsR  
最后执行i = j; YR%iZ"`*+O  
可见,参数被正确的选择了。 wP!X)p\  
-@orIwA&  
]<;,HGO  
RK3y q$  
JJ?{V:  
八. 中期总结 _P>YG<*"kQ  
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: iOE. .xA:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {o=?@$6C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Cf {F"o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *rxr:y#Ve  
^Q6J$"Tj  
ZN[<=w&(cB  
ys[Li.s:  
!l:GrT8J  
0RUk^  
九. 简化 ><V*`{bD9)  
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。 9&6juL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (O.%Xbx3  
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: #6`5-5Ks;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @u~S!(7.Wi  
  +-*/&|^等 vOQ% f?%G\  
2. 返回引用。 I>c,Bo7  
  =,各种复合赋值等 Up9{aX  
3. 返回固定类型。 rzjVUPdnh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G7Nw}cVJ)  
4. 原样返回。 U|^xr~q!f-  
  operator, n 8cA8<  
5. 返回解引用的类型。 $a(-r-_Fi]  
  operator*(单目) NBikYxa  
6. 返回地址。 P4zo[R%4  
  operator&(单目) .sMs_ 5D  
7. 下表访问返回类型。 12$0-@U  
  operator[] 6Q.S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8tY>%A~^z  
  operator<<和operator>> nl@an!z  
3jmo[<p*x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ! 'zd(kv<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p/H.bG!z  
>{#JIG.  
template < typename Left > Z!p\=M,%  
struct value_return TlG>)Z@/  
  { m[DQ;`Y  
template < typename T > !avol/*  
  struct result_1 ]#!uke Q  
  { @]\fO)\f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [Nyt0l "z  
} ; 1.hWgWDP  
MP]<m7669*  
template < typename T1, typename T2 > 'Zx5+rM${}  
  struct result_2 n1[c\1   
  { `L1,JE` q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j,IRUx13f  
} ; xR7ZqTcw  
} ; 86&M Zdv6  
Psb !Z(  
\Z{tC$|H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7ZcF0h  
}=R]<`Sj.j  
下面我们来剥离functor中的operator() $l.*;h*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F^!D[:;jK  
P.~UU S  
return l(t) op r(t) JK,MK|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X>(1fra4  
return op l(t) &L|oqXE0L  
return op l(t1, t2) >e]g T  
return l(t) op d^=BXC oC  
return l(t1, t2) op Im]@#X  
return l(t)[r(t)] 7iB!Uuc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yOM/UdWq  
h]7_ N,  
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: bG;fwgAr  
单目: return f(l(t), r(t)); 1{uxpYAP=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `sjY#Ua<  
双目: return f(l(t)); ?Y=aO(}=h  
return f(l(t1, t2)); z/?* h  
下面就是f的实现,以operator/为例 .)E#*kLWR  
%h. zkocM  
struct meta_divide ,BdObx  
  { cXweg;  
template < typename T1, typename T2 > pn"!wqg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LKN7L kl  
  { 7UTfafOGX  
  return t1 / t2; c~|(j \FI  
} p.8bX  
} ;  3@Ndn  
jCd]ENl+_  
这个工作可以让宏来做: eqtZU\GI>  
F`=p/IAJK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4[ uqsJB  
template < typename T1, typename T2 > \ 4:MvC^X~z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t FU4%c7V  
以后可以直接用 ~!uX"F8Xl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :s)cTq|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 :8S;34Y;  
(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。。。) VH7t^fb  
w4 yrAj 2  
Lg4|6.Ez|P  
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 IIk_!VzT  
j26i+Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (l5p_x  
class unary_op : public Rettype Iv6 lE:)  
  { |# 0'_  
    Left l; 0 kJ8H!~u  
public : ?mMM{{%(.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~[H8R|j "  
r3V1l8MV  
template < typename T > -TD\?Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T;M ;c. U  
      { MqJTRBs%  
      return FuncType::execute(l(t)); $S>'0mL  
    } TX)W.2u=  
}6Pbjm*  
    template < typename T1, typename T2 > LhG\)>Y%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @9^OHRZX  
      { &C'^YF_^0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |E~c#lV  
    } %9YY \a {  
} ; x'EEmjJ  
_2KIe(,;  
Wvl~|Sx]  
同样还可以申明一个binary_op c5p,~z_Dtu  
%??v?M*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c0wLc,)G  
class binary_op : public Rettype MKbcJZe  
  { F{mUxo#T  
    Left l; lIyMNw  
Right r; l/k-` LeW  
public : %P}H3;2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B=Kr J{&!  
kq| !{_  
template < typename T > 2 G.y.#W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eb7UA=[Z  
      { ti61&)(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'p5M|h\:T  
    } ZH~bY2^;  
Cl '$*h  
    template < typename T1, typename T2 > x[mz`0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mbc&))A  
      { U/'l"N[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZtZ3I?%U3  
    } k, N{  
} ; brp3xgQ`]  
kqX=3Zo  
KBM*7raA  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 g}!{_z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CUJq [  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TG;[,oa  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _-BP?'lN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \k5"&]I3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 7c"Csq/]I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e?XFtIj$  
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) J4ZHE\  
下面是修改过的unary_op PVg<Ovi^d  
z&QfZs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W,EIBgR(R5  
class unary_op e1g3a1tnWl  
  { s,r|p@^  
Left l; i&m_G5u88  
  t Cb34Wpf  
public : w71YA#cg  
#OPEYJ;*9d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .K84"Gdx  
 @_f^AQ  
template < typename T > S?CT6moXA  
  struct result_1 ]y.V#,6e  
  { |\dv$`_T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6yy%_+k*  
} ; O:#YLmbCN  
:!MEBqcU  
template < typename T1, typename T2 > 0U~$u  
  struct result_2 0)SRLHTY%  
  { !-t w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {ol7*%u  
} ; %SB4_ r*<  
MO$y st?fK  
template < typename T1, typename T2 > K ,NmDc^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |l8=z*v<  
  { 7Tk//By7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;4!H- qZ  
} zHA::6OgPN  
8!|vp7/  
template < typename T > _%R^8FjH*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +z nlf-  
  { "LlQl3"=  
  return OpClass::execute(lt(t)); la<.B^  
} Jy/< {7j  
MJ ch Z  
} ; {Z k^J  
iXy1{=BDv  
~(v5p"]dj  
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 Ik^^8@z  
好啦,现在才真正完美了。 %d];h  
现在在picker里面就可以这么添加了: Xgd-^  
#M|lBYdW}  
template < typename Right > @Pk<3.S0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const we[+6Z6J  
  { ( jU $  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y>w7%N  
} 1s(T#jh  
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。 %B\x %e ;P  
T`wDdqWbEG  
"\EX)u9ze  
Lo'pNJH;$  
WfaMu| L  
十. bind 1W'Ai"DLw  
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。 *gH]R*Q[Rt  
先来分析一下一段例子 \1G '{# Q  
iGSJ\  
BeLD`4K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -y|J_;EG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %<-OdyM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U.,S.WP+d  
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。 sR1_L/.  
我们来写个简单的。 is8i_FoD,n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GGEM&0*  
对于函数对象类的版本: 5h/,*p6Nje  
vQLYWRXiA  
template < typename Func > H9)n<r  
struct functor_trait {EvT7W  
  { IWu=z!mO  
typedef typename Func::result_type result_type; 6=]Gom&S  
} ; J-tqEK*  
对于无参数函数的版本: ,e43m=KhK  
#4mRMsW5"  
template < typename Ret > QUW`Yc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \ji\r]k  
  { xg/(  
typedef Ret result_type; 3eE=>E4,  
} ; \85%d0@3  
对于单参数函数的版本: BS fmS(.  
~'lT8 n_  
template < typename Ret, typename V1 > C zJ-tEO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > < 8' b  
  {  Kg';[G\  
typedef Ret result_type; AB/${RGf+  
} ; 7FoX)54"  
对于双参数函数的版本: > pb}@\;:  
`{!A1xKZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e-y$&[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tV(iC~/  
  { v_5qE  
typedef Ret result_type; x t-s"A  
} ; (G> su  
等等。。。 K9EHT-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %>Gb]dv?  
d]e36Dwk  
template < typename Func > <&b,%O  
struct func_return )!27=R/  
  { LSc^3=X  
template < typename T > _MC',p&  
  struct result_1 ]Ik~TW&  
  { OU%"dmSDk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C`[2B0  
} ; zNX=V!$  
u!D?^:u=)  
template < typename T1, typename T2 > 5%2~/ "  
  struct result_2 s U`#hL6;  
  { 5V/&4$.U!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [8za=B/  
} ; ~$6` e:n  
} ; .\oW@2,RA9  
y`zdI_!7  
Q.$8>)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {2q"9Ox"  
(9]1p;  
template < typename Func, typename aPicker > } 9zi5 o8  
class binder_1 'Grej8  
  { E|;>!MMA;  
Func fn; c\ZI 5&4jT  
aPicker pk; =)+^y}xb  
public : _qPKdGoM  
Q<6* UUQm  
template < typename T > IrYj#,xJ  
  struct result_1 v+x<X5u  
  { p+iNi4y@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k^d]EF  
} ; 8g8eY pG  
w%`S>+kX&  
template < typename T1, typename T2 > ^!^M Gzu  
  struct result_2 :7X4VHw/  
  { Caj H;K\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UUz{Qm%  
} ; .^A4w;jPU  
'~ B2[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p,z>:3M  
U0 -RG  
template < typename T > 3. dSS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L=;T$4+p  
  { kO`!!M[Oo  
  return fn(pk(t)); `%[m%Y9h  
} uy2~<)  
template < typename T1, typename T2 > F/J s K&&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =k d-rIBc  
  { =4+2y '  
  return fn(pk(t1, t2)); vxf09v{-  
} 3>3t(M |  
} ; K+ /wJ9^B  
=W')jKe0  
b&E"r*i|  
一目了然不是么? ^vh!1"T  
最后实现bind Tr>_R%bK  
vO?sHh  
zytW3sTZA  
template < typename Func, typename aPicker > Z/ml ,4e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'S}3lsIE  
  { &b:y#gvJ:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U7U&^s6`  
} ~a  V5  
]Rf$&7`g{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]srL>29_b  
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。 Vq#0MY)2gS  
HqqMX`Rof  
十一. phoenix $[HCetaqV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -h|[8UG^b  
n=DmdQ}  
for_each(v.begin(), v.end(), %! Sjbh  
( x/]G"?Uix  
do_ ci? \W6  
[ 8rJf2zL  
  cout << _1 <<   " , " rUV'DC?eE  
] !+Cc^{  
.while_( -- _1), DI-&P3iGx  
cout << var( " \n " ) -{A64gfFxT  
) KX\=wFbP)  
); , DuyPBAms  
DV?c%z`YO  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z *tHZ7 b  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor w"kBAi&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9. FXbNYg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /3Y"F"`M.  
DcRoW  
ZBK)rmhMx  
template < typename Cond, typename Actor > "kc%d'c(  
class do_while LCIe1P2  
  { {J)gS  
Cond cd; u1'l4VgT  
Actor act; u&`rK7 J  
public : jv29,46K  
template < typename T > =yJc pj  
  struct result_1 AKLFUk  
  { Y2uy@j*N  
  typedef int result_type; ?` ebi|6  
} ; ^8ilUu  
T.{]t6t$U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~}D"8[ABj  
j}}as  
template < typename T > qpf|.m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Vs5d= B  
  { 9,>c;7s X  
  do ?56;<%0  
    { M@. 2b.  
  act(t); C?g*c  
  } 44B9JA7u  
  while (cd(t)); |M?VmG/6  
  return   0 ; zU|'IW&  
} CF_2ez1u0y  
} ; 2mthUq9b*  
/T&+vzCF  
d$MewDW UN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @, z4{B  
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。 !r*JGv=  
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。 R|O^7o  
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。 eg"!.ol  
下面就是产生这个functor的类: D0gz ((  
:N4?W}r.  
dlV HyCW  
template < typename Actor > m FC9\   
class do_while_actor :WSszak  
  { y<8o!=Tb5  
Actor act; c<)O#i@3/  
public : V\%s)kq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "? 5@j/ e`  
M1Th~W9l  
template < typename Cond > U4y ?z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7I@@}A  
} ; u9}LvQh_6,  
`=W#owAF  
S)@) @3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LaIH3!M3  
最后,是那个do_ 2\xEMec  
?trqe/  
`hl1R3nBM  
class do_while_invoker $olITe"$g  
  { .|J-(J<>[.  
public : ^;mGOjS  
template < typename Actor > >56;M7b(K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E K^["_*A  
  { X&Pj  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1d~cR  
} R%%h=]  
} do_; 0p \,}t\E  
HNL;s5gq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6[C>"s}Ol  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @{^6_n+gT%  
最后来说说怎么处理break和continue [YQ` `  
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。 vM /D7YS:  
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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