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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !@mV$nTA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yX%T-/XJ  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, c"BFkw  
m(QGP\Ya  
:0,q>w  
( zQ)EHRD  
  class filler [:gPp)f,  
  { v3|-eWet^  
public : ;-p1z% u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SH>L3@Za  
} ; Az4+([  
nU]n]gd  
9{{QdN8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2N_8ahc  
=}N&c4I[j  
G t 4| ]  
{~.~ b+v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "&jA CI  
)%rGD =2~  
X|+o4R?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oTOr,Mn0\6  
R;,&s!\<  
N6wea]  
cIqk=_]  
二. 战前分析 aty"6~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4Q2=\-KFj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }7iWmXlI  
PI{;3X}9$,  
tpe:]T/xh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *,$cW ,LN  
  /* --------------------------------------------- */ 9(?9yFbj5  
vector < int *> vp( 10 ); Cz=HxU80J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E$5)]<p! <  
/* --------------------------------------------- */ dQ6:c7hp>D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |J: n'}  
/* --------------------------------------------- */ z-<091,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f,:SI&c\  
  /* --------------------------------------------- */ D<}z7W-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >hqev-   
/* --------------------------------------------- */ noY~fq/U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y<7C!E#b8  
Ay7I_" %  
}*.S=M]y$  
e~tgd8a2a  
看了之后,我们可以思考一些问题: %lVc7L2]  
1._1, _2是什么? lej-,HX  
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。 ~`'!nzP5H  
2._1 = 1是在做什么? `.3!  
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。 kO:|?}Koc  
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。 d-e6hI4b  
uC{qaMQ  
JCoDe.  
三. 动工 VOc_7q_=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C!KxY/*Px  
*^j'G^n  
R`}C/'Ty  
7_Yxz$m  
template < typename T > X v[5)4N  
class assignment 6&8([J  
  { yuyI)ebC  
T value; GE;S5 X]X  
public : W[trsFP1?  
assignment( const T & v) : value(v) {} @tQu3Rq@  
template < typename T2 > 3vx5dUgl,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )?35!s6  
} ; AF ,*bb  
HUF],[N  
Tb~|p_;o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (,Zy 2wr=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y/}[S@4uB  
W\mj?R   
N ]KS\  
+O`3eP`u  
  class holder <a9<rF =r  
  { L%G/%*7;c  
public : VyQ@. Lm  
template < typename T > H CKD0xx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?y1']GAo  
  { AY]dwKw  
  return assignment < T > (t); -$W#bqvz^  
} Co|3k:I 8  
} ; 0=N,y  
>eX&HSoy  
GM&< ?K1  
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: HgH\2QL3&  
4n55{ ?Z  
  static holder _1; 0ws1S(pq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kKbq?}W[  
Z>=IP-,>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1'.SHY|  
而不用手动写一个函数对象。 +Sz%2 Q  
0,~f"Dyqy  
b1rW0}A  
W5C8$Bqm  
四. 问题分析 {wUbr^  
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。 !O;su~7  
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。 Q;9-aZ.H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C\%T|ZDE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tK@|sZ>3\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "*08?KA  
F"p7&e\W|l  
五. 问题1:一致性 Be~__pd  
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?| nV/8u_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zKRt\;PW  
Fjnp0:p9X  
struct holder ;<=Z\NX  
  { R/!lDv!  
  // /j7e q  
  template < typename T > &j}08aK%  
T &   operator ()( const T & r) const N, `q1B  
  { @zu IR0Gr)  
  return (T & )r; TcW-pY<N  
} 91I6-7# Xt  
} ; Vq8G( <77  
U.XvS''E  
这样的话assignment也必须相应改动: G =`-w  
fU/&e^, 's  
template < typename Left, typename Right > n $Nw/Vm  
class assignment r"E%U:y3P  
  { ALcin))+B  
Left l; +0,'B5 (E  
Right r; @;\2 PD  
public : .AB n$ml]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8'K~+L=}  
template < typename T2 > u^6@!M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q#kSp8  
} ; E[$"~|7|$  
@`Fv}RY{  
同时,holder的operator=也需要改动: '=s{9lxn^  
,W8E U  
template < typename T > %@L[=\ 9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -|z ]Ir  
  { KU]co4]8^s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Za[ ?CA  
} `ef C4#*!!  
"Wz8f  
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。 fAEgrw%Ti  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7Shau%2C  
Dx)>`yJk$;  
return l(rhs) = r; { ^J/S}L]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 GtuA94=!V&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |Do+=Gr$t@  
P}`|8b1W  
template < typename Tp > PL/g@a^tY  
class constant_t $Cgl$A  
  { wDQ@$T^vh  
  const Tp t; #}PQ !gZ  
public : Q,ez AE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^`~s#L7  
template < typename T > $&25hvK,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rCK   
  { 0sMNp  
  return t; hD> ]\u  
} f-.dL  
} ; t]3> X  
7$"A2x   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "*U0xnI  
下面就可以修改holder的operator=了 hqXp>.W  
&nV/XLpG  
template < typename T > lQS(\}N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^cUmLzM  
  { "h@=O c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *&vlfH  
} 1 5heLnei  
._E 6?  
同时也要修改assignment的operator() c;X%Ar  
X!b+Dk  
template < typename T2 > 0dTHF})m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qix$ }(P  
现在代码看起来就很一致了。 lGlh/B%  
'iM#iA8  
六. 问题2:链式操作 "L0Q"t:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (U{,D1?  
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。 Z5j\ M  
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。 @Ojbu@A  
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。 t!8(IR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +TZVx(Z&A  
Af" p:;^z  
template < typename T > v~*Co}0OB  
struct result_1 ~xa yGk  
  { H|Y*TI2vf8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |Q(3rcOrV"  
} ; pqCp>BO?O  
+`J~c|(  
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: [+F6C  
dEhFuNO<2  
template < typename T > 0$qK: ze  
struct   ref dfA2G<Uc  
  { :@RX}rKG  
typedef T & reference; dO1h1yJJ  
} ; SHc?C&^S  
template < typename T > f`s.|99Y  
struct   ref < T &> s/l>P~3=  
  { 1gA^Qv~?  
typedef T & reference; XtZeT~/7RT  
} ; ]+k]Gbty6  
]Sey|/@D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +=`*`eP:U  
h S 9^Bi  
template < typename T > pJ3-f k"i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w61*jnvi@  
  { A-eRL`  
  return l(t) = r(t); cq`!17"k  
} uv&4 A,h  
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。 h ^.jK2I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O[|_~v:^  
j0b>n#e7  
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 kt# t-N;}x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wX4gyr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S"cim\9xP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zcy`8&{A<?  
最后的布局是: y]okOEV0  
                Add S l`F`  
              /   \ 1 )H;}%[  
            Divide   5 FvJkb!5*e_  
            /   \ cCuK?3V4K  
          _1     3 O@>ZYA%  
似乎一切都解决了?不。 &R))c|>OT&  
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。  /M@[ 8  
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。 FfX*bqy  
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: NI:3hfs  
YO9ofT  
template < typename Right > C"0vMUZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K8JshF Ie  
Right & rt) const 5^97#;Q;J"  
  { ,_UTeW6M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1{<r~  
} +w2 `  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l*z+<c6$_  
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。 KJ7-Vl>  
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。 `)tIXMn  
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。  \62!{  
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。 d3]<'B:nb  
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? >rYkVlv  
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: P9o=G=i  
P#|}]oG%  
template < class Action > Ck:+F+7_v  
class picker : public Action _7;D0l  
  { M2nWvU$  
public : 489xoP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wu.>'v?y  
  // all the operator overloaded z+K1[1SM  
} ; \iA.{,VX  
9DmFa5E  
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。 gh-i| 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: Ltk-1zhI  
hs*n?vxp3  
template < typename Right > $q##Tys  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const } 4ZWAzH  
  { qi['~((  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B"rO  
} Ki>XLX,er=  
25;(`Td 5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2Z-QVwa*U  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3*E] :l_  
&W}6Xg(  
template < typename T >   struct picker_maker mgTzwE_\  
  { MnP+L'|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B2Kh~Xd  
} ; %R<xe.X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A`* l+M^z  
  { 2%/+r  
typedef picker < T > result; WIN3*z7oW  
} ; q8}he~a  
NcX`*18  
下面总的结构就有了: +q%b'!&Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .;)V;!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 IN,=v+A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r&_e3#]*  
至此链式操作完美实现。 HLCI  
hOYP~OR  
k3T374t1b  
七. 问题3 ? U* `!-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !j& #R%D  
"TVmxE%(  
template < typename T1, typename T2 > ~ \b~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #S(b2LEc  
  { 7u:QT2=&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +(Jh$b_  
} ?aguAqG$  
;?y~ h$  
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: #itZ~tol  
=imJ0V~RW  
template < typename T1, typename T2 > /i{V21(%  
struct result_2 ^mouWw)a_  
  { TPYh<p#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?KWo1  
} ; @p@b6iLpO  
iqFC~].)  
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? KV! (   
这个差事就留给了holder自己。 Q\}Ck+d` a  
    =y=MljEX  
&(m01  
template < int Order > VI-6t"l  
class holder; dl(!{tZ#  
template <> 6#Rco%07zI  
class holder < 1 > RIDl4c [  
  { C#B|^A_  
public : R\-]$\1D  
template < typename T > *-S?bv,T'  
  struct result_1 TkVqv v  
  { W![~"7?   
  typedef T & result; e@1A_q@.  
} ; A1*\ \[  
template < typename T1, typename T2 > HM#|&_gV  
  struct result_2 0 Bk-)z|V  
  {  ijDXh y  
  typedef T1 & result; }qR6=J+Dx  
} ; #|T2`uYotf  
template < typename T > 0lOR.}]q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xUTTRJ(\  
  { cdN=HM~I  
  return (T & )r; -e>Z!0  
} D^}2ilk!  
template < typename T1, typename T2 > <`?%Cz AO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z0%tBgqY(  
  { hVl@7B~  
  return (T1 & )r1; vpC?JXz=H  
} /t*Q"0X5  
} ; ZZ T 9t#~  
]0g p.R  
template <> AY;[v.Ff4  
class holder < 2 > R:rols"QM  
  { @<&u;8y-Cn  
public : o$Y#C{wC%  
template < typename T > ErgWsAw-  
  struct result_1 sLWVgD  
  { HA[7)T N1E  
  typedef T & result; 1vS-m x  
} ; {vT9I4d8  
template < typename T1, typename T2 > 'dqecmB  
  struct result_2 W0}FOfL9  
  { Rd<K.7&A}  
  typedef T2 & result; >s )L(DHa"  
} ; 5hh6;)  
template < typename T > 7-0j8$`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g+7j?vC{'  
  { y;(G%s1  
  return (T & )r; P#V}l'j(<a  
} lPrAx0m13%  
template < typename T1, typename T2 > >x6)AH.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5tk7H2K^<  
  { +"1-W> HV  
  return (T2 & )r2; (g&@E(@]?  
} T^{=cx9x9  
} ; dK;ebg9|  
LIKQQ  
0{I-x^FI  
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'LgVN/L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~Orz<%k.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VGc.yM)& j  
bcT'!:  
return l(i, j) = r(i, j); X<5&R{oZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c|Z6p{)V  
GB;_!69I  
  return ( int & )i; qz.l  
  return ( int & )j; p/G9P +?  
最后执行i = j; 5m;BL+>YE  
可见,参数被正确的选择了。 Z>l<.T"t'  
.*X=[" F  
bnPhhsR  
"{trK?-8%  
18p4]:L  
八. 中期总结 Wc,`L$Jx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :D eJnE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "rfBYl`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <;uM/vS i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?b"'w  
A-J#$B  
OJhMM-  
)."dqq^ q  
~)zxIO!  
r8!pk~R5]  
九. 简化 hc|#JS2H@y  
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。 %;|dEY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Qc=-M'9  
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: $~VIx% h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TuaP  
  +-*/&|^等 z`NJelcuz\  
2. 返回引用。 Z3=N= xY]  
  =,各种复合赋值等 V-E 77u6{0  
3. 返回固定类型。 S <-5<Pg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NjPQT9&3h  
4. 原样返回。 AX Q.E$1g  
  operator, I*$-[3/  
5. 返回解引用的类型。 5:#|Op N  
  operator*(单目) 9MQjSNYzo  
6. 返回地址。 {+[ Ex2b$  
  operator&(单目) j(}pUV B  
7. 下表访问返回类型。 WF_QhKW|k  
  operator[] IYHNN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2+b}FVOe\  
  operator<<和operator>> >>"@ 0tO  
L"NfOST3'R  
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。 >yVp1Se  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cYXL3)p*Q  
bUds E 1f  
template < typename Left > ] W$V#  
struct value_return * dk(<g=fM  
  { wAJ= rRI  
template < typename T > )]4=anJu@|  
  struct result_1 u^#e7u  
  { ZHlHnUo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~B? Wg!  
} ; 2$`Y 4b3t  
zL3zvOhu}  
template < typename T1, typename T2 > SoHaGQox  
  struct result_2 71ab&V il  
  { b'z\|jY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XHOS"o$y  
} ; lN0u1)'2  
} ; 8R-;cBT  
]!N=Z }LD  
Hl'AnxE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VE1j2=3+o  
4tx6h<L#s  
下面我们来剥离functor中的operator() }B!io-}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m(^N8k1K;  
Plhakngj  
return l(t) op r(t) @K}h4Yok  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^zS;/%  
return op l(t) Bu+?N%CBi  
return op l(t1, t2) L6;'V5Mg72  
return l(t) op O: #Sj jK  
return l(t1, t2) op r* l c#  
return l(t)[r(t)] lV$#>2Hh5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ckv8QAm  
[tElt4uG  
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: ^]~!:Ej0  
单目: return f(l(t), r(t)); tmM; Z(9t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y>ATL  
双目: return f(l(t)); 3-)}.8F  
return f(l(t1, t2)); uPxjW"M+  
下面就是f的实现,以operator/为例 g5u4|+70  
LafBf6wds  
struct meta_divide 12_ 7UWZ"  
  { c@)?V>oe  
template < typename T1, typename T2 > &%8IBT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }$r]\v  
  { N93R(x)%  
  return t1 / t2; xU6dRjYhH9  
} yy&L&v'  
} ; K5\l (BB  
UO!} 0'  
这个工作可以让宏来做: e$JCak=  
zr_L V_e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &A`,hF8  
template < typename T1, typename T2 > \ U~t!   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b& -8/t  
以后可以直接用 bd% M.,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $bfmsCcHL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 L/I ] NA!U  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Dl AwB1Ak  
KaH e(  
C*B5"s"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *K@O3n   
Y6v#0pT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \Sv|yQUT  
class unary_op : public Rettype 6A}tA$*s7  
  { JnIG;/  
    Left l; inZ0iU9dy  
public : moh,aB#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kv<mDA!  
Y6d~hLC  
template < typename T > v\qyDZVV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 `q(_\x  
      { "a33m:]J  
      return FuncType::execute(l(t)); 7,V_5M;t  
    } jp@X,HES  
rc~)%M<[2  
    template < typename T1, typename T2 > ^N 4Y*NtV7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g)D@4RM  
      { [z+YX s!N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^tWSu?9  
    } 6d2e WS  
} ; *.+F]-  
Q2* 8c$  
pSIXv%1J  
同样还可以申明一个binary_op Wa.!eAe}  
E|SmvIV-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e7\gd\  
class binary_op : public Rettype nn$^iw`  
  { ]#rV]As  
    Left l; T4gfQ6#  
Right r; 4;gw&sFF  
public : F M YcZ+4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pY&dw4V  
?hR0 MnP  
template < typename T > 8m `Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aG4 ^xOD  
      { \Cin%S. C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "wKJ8  
    } @H( 7Mt  
QtW e,+WWV  
    template < typename T1, typename T2 > #N64ZXz_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XFl&(I4tB  
      { :?m"kh ~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C=U4z|Ym  
    } ="%887e  
} ; _^zs(  
3webAaO  
Gv }  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2Dvq3VbiO"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nmE H/a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v$(Z}Hg  
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。 T?=]&9Y'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u(? U[pe[  
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。。。 ^gpd '*b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *-q &~  
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) |Zp') JiS  
下面是修改过的unary_op KZ^>_K&  
g/P1lQ)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V$Oj@vI  
class unary_op `zl,|}u)  
  { :J2^Y4l2  
Left l; RF4B ]Gqd  
  HJpx,NU'  
public : V|HO*HiB3  
YZnFU( j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0QrRG$<4X  
+2Aggv>*  
template < typename T > K]7[|qf&   
  struct result_1 1Ak0A6E  
  { w Bm4~ ~_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HxL uJ  
} ; <4/q5*&  
@$$ J}~{  
template < typename T1, typename T2 > k][{4~z  
  struct result_2 "e>9R'y  
  { |gINB3L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fmUrwI1 %  
} ; 1L\r:mx3  
M;KeY[u  
template < typename T1, typename T2 > aE"dpYQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >!o!rs  
  { F%%mcmHD#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I {%( G(  
} JlEfUg#*  
1UB.2}/:  
template < typename T > `G*fx=N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d$?+>t/  
  { uLI;_,/:  
  return OpClass::execute(lt(t)); L"jjD:  
} n}4q2x"  
)QnsRW{D"  
} ; S'@Ok=FSy  
&Fk|"f+  
]Al)>  
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 RgM=g8}M  
好啦,现在才真正完美了。 L` rrT   
现在在picker里面就可以这么添加了: M$6; &T  
;LKYA?=/V  
template < typename Right > 8S[bt@v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a^O>i#i  
  { ,eqRI>,\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ggv*EsN/cC  
} ;~`/rh V\  
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。 {)Wa"|+  
c <Q*g  
yy3`E}vX7  
=i/ r:  
8N<m V^|}  
十. bind ,hT**(W  
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。 X@)'E9g5:  
先来分析一下一段例子 87+u` ~  
RYl\Q,#  
RyWfoLc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {e., $'#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l#p?lBm1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TA#pA(k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 z38Pi  
我们来写个简单的。 rK'O 85)eU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D@ @"w+  
对于函数对象类的版本: wx2 z9Q  
t0^)Q$  
template < typename Func > A43[i@o  
struct functor_trait 'BVI^H4  
  { Q7mikg=1-  
typedef typename Func::result_type result_type; -Gm}i8;  
} ; N Zwi3  
对于无参数函数的版本: vsYbR3O  
)|Ka'\xr  
template < typename Ret > ;YBk.} %  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $:vS_#  
  { w`zS`+4  
typedef Ret result_type; 7!6v4ZA  
} ; h6tYy_(G  
对于单参数函数的版本: jd}~#:FUr*  
#X?E#^6?E  
template < typename Ret, typename V1 > .j"@7#tW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zq|NltK  
  { W4nhPH(  
typedef Ret result_type; %Bg>=C)^(1  
} ; aZo>3z;  
对于双参数函数的版本: vJb/.)gh]  
$vn x)#r3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Sa:;j4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pM*( kN  
  { D\pX@Sx,v[  
typedef Ret result_type; i=V2 /W}  
} ; !0v3Lu ~j  
等等。。。 o9OCgP`Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FbW$H]C$  
hE4qs~YB!  
template < typename Func > nu[["f~  
struct func_return Y&$puiH-j  
  { gMU%.%p2  
template < typename T > cSmy M~[  
  struct result_1 e&NJj:Ph*  
  { Mh@n>+IR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p.x2R,CU  
} ; -NA2+].  
$JiypX^DOP  
template < typename T1, typename T2 > gy"<[N .?c  
  struct result_2 #+|0o-  
  { Qp>Z&LvC5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; va0}?fy.O%  
} ; R pT7Nr  
} ; &/g^J\0M)  
X-psao0tI`  
^^*Ia'9   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nt%p@e!,  
d\r-)VWSr"  
template < typename Func, typename aPicker > +R;s< pZ^  
class binder_1 3kVN[0  
  {  eAG)+b  
Func fn; aF>&X-2  
aPicker pk; \=o0MR  
public : Jw{ duM;]  
bo@, B  
template < typename T > 9q\_UbF  
  struct result_1 r Cb#E}  
  { 8fP TxvXqL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `Io#440;  
} ; kr-5O0tmf  
V~do6[(  
template < typename T1, typename T2 > dAy\IfZX=  
  struct result_2 }^^c/w_  
  { !-ZY_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @3bVjQ`4f  
} ; Hlpt zez  
@ 'U`a4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #L57d  
U=5~]0g  
template < typename T > Ty7)j]b"zl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const po.QM/b \  
  { 7U2B=]<e-  
  return fn(pk(t)); \C4wWh-A  
} <qEBF`XP=  
template < typename T1, typename T2 > A;o({9VH`Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "bQi+@  
  { (!YJ:,!so  
  return fn(pk(t1, t2)); M}q;\}  
} a2/Mf   
} ; ^Y5I OX:  
kp#XpcS  
i'\-Y]?[  
一目了然不是么? !!w(`kmn1  
最后实现bind $1Zr.ERL|(  
r3KNRr@  
=K}T; c  
template < typename Func, typename aPicker > afzx?ekdF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %~,Fe7#p  
  { AWssDbh/[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Wh~,?}laj  
} t*H|*L#YR  
C ,|9VH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w.#z>4#3-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4jZB%tH  
5UG9&:zu'V  
十一. phoenix b#R$P]dr=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 62y:i  
{J,4g:4G  
for_each(v.begin(), v.end(), a'. 7)f[g}  
( ]yL+lv  
do_ XXA]ukj;r  
[ 99CK [G  
  cout << _1 <<   " , " B692Mn  
] d 2^/  
.while_( -- _1), iHK.hs;  
cout << var( " \n " ) # ,eC&X45  
) h.KgHMV`  
); p<}y'7(  
7J ?s&x  
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: c2fSpvz  
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 ,2+d+Zuh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o?j8"^!7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: noEl+5uY  
" a,4E{7  
B3u/ y  
template < typename Cond, typename Actor > svb7-.!  
class do_while PAtv#)h  
  { pV;0Hcy  
Cond cd; 0a#v}w^ *  
Actor act; MX7Ix{  
public : -3azA7tzz  
template < typename T > VmN7a6a  
  struct result_1 J YA>Q&  
  { h z{--  
  typedef int result_type; +R HiX!PG  
} ; F]r'j ZL  
#7}M\\$M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /h.{g0Xc  
5>daWmD  
template < typename T > GKSF(Tnj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~{5v a  
  { \AA9 m'BZ  
  do 1_v\G   
    { %"fO^KA.h]  
  act(t); <eS/-W %n6  
  } 3o/f, }_  
  while (cd(t)); B)1(  
  return   0 ; GEh(pJ  
} g\@.qKF  
} ; Ol+D"k~<C  
jgG9?w)|u  
yt="kZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <OKc?[  
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。 n*na6rV\k  
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。 C58o="L3S  
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。 xS5 -m6/  
下面就是产生这个functor的类: ~yw]<{?  
' VCuMCV  
w4\ 3*  
template < typename Actor > Ng*-Bw)p]  
class do_while_actor 'ROz|iJ  
  { q Tdwi?j_  
Actor act; 5V =mj+X?  
public : Cb+$|Kg/"b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t[>UAr1Vt  
K[OOI~"C  
template < typename Cond > V,d\Wkk/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~h Dp-R;  
} ; ?2Z`xL9QT  
QkD ~  
]YFjz/f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,@?9H ~\  
最后,是那个do_ w(S~}'Sg*P  
TaHcvjhR  
]k7%p>c=B  
class do_while_invoker js <Up/1  
  { pFNU~y'Kf  
public : $6wSqH?q  
template < typename Actor > ,&S0/j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _",(!(  
  { GuU-< *u(d  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZSe30Rl\  
} 5!qf{4j  
} do_; SF,:jpt`Z+  
dEKu5GI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &DGz/o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .Hqq!&  
最后来说说怎么处理break和continue kG!hqj  
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。 _&V,yp!|  
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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