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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m IYM+2p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,@Aeo9}  
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, Y q(CD!  
:p0<AU47  
@w @SOzS)  
E%e2$KfD  
  class filler =LyR CrA  
  { I%'6IpR"d  
public : {Q/_I@m].  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EF5:$#  
} ; X775j"<d  
i"GCm`  
q'CtfmI`r=  
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: yr[HuwU  
jA,| .P>  
%Q.|qyq  
lr~c w#h*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?Vo/mtbY5X  
W_FN*Er  
0UN65JBuD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %(d0`9  
b Sm*/Q  
a[hQ<@1O  
8=DZ;]XD.  
二. 战前分析 `CqF&b  
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。 KlSg0s  
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 )2g-{cYv  
R$M>[Kjn  
3c[< #] 8S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -,pw[R  
  /* --------------------------------------------- */ Y8@TY?  
vector < int *> vp( 10 ); gK",D^6T*Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f@aFs]xV  
/* --------------------------------------------- */ GI[XcK^*w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `\M}~  
/* --------------------------------------------- */ b6ui&Y8z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,4Qct=%L_  
  /* --------------------------------------------- */ :#nv:~2]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PsOu:`=r  
/* --------------------------------------------- */ h%+6 y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^/:G`'  
4fgYO]  
?7cT$/4  
R|JBzdK+P  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;Vlt4,s)  
1._1, _2是什么? XFJz\'{  
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。 +xojnv  
2._1 = 1是在做什么? n"|1A..^  
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。 vfpK|=[7o  
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。 y8/+kn +  
g>;u} +lO  
w)Wg 8  
三. 动工 i_ z4;%#?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2e*"<>aeq  
oQ/ Dg+Xp  
c7f11N!v>b  
U#' WP  
template < typename T > 0;n}{26a  
class assignment "S^ ""5  
  { g$9EI\a  
T value;  K>S:Z  
public : Rw]lW;EN<  
assignment( const T & v) : value(v) {} A#x_>fV  
template < typename T2 > < NlL,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m={TBV,L  
} ; ~X<Ie9m1x  
Cs?[   
6  5>}Q.p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I6.}r2?;A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -0:Equ?pz  
%}1v-z  
4#Id0['  
'FN+BvD  
  class holder u~\l~v^mj  
  { a~Nh6 x  
public : ~xakz BE  
template < typename T > `2PvE4]%p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M#o'hc  
  { :~4 M9  
  return assignment < T > (t); T.GB *  
} AH'4k(-  
} ; j@C*kj;-  
b5t:" >wC  
?CO..l  
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: D'Y=}I)8Dn  
z!>ml3  
  static holder _1; Rr"D)|Y;C(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *z6m644H  
`ZZq Sc4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #{x4s?   
而不用手动写一个函数对象。 pL pBP+i  
~LSD\+  
i;I!Jc_b'  
hjx= ?  
四. 问题分析 T)tf!v3v  
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。 c!Wj^  
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。 rLx'.:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KGNBzy~9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 JLu>w:\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  j*#k%;c  
cd:VFjT  
五. 问题1:一致性 wLOS , =  
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?| 09sdt;V Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W'}^m*F  
$i;_yTht  
struct holder x A"V!8C  
  { )Oix$B!-  
  // <= Aqi91  
  template < typename T >  LAO2Py#  
T &   operator ()( const T & r) const GjeRp|_Qd<  
  { z\r29IRh  
  return (T & )r; m(p0)X),_i  
} :!<U"AC  
} ; ZDTp/5=?K/  
]B=2r^fn  
这样的话assignment也必须相应改动: .$N8cYu0  
]5sU =\  
template < typename Left, typename Right > ]o2 Z 14  
class assignment W $EAo+V  
  { sQgJ`+Y8_  
Left l; LypBS]r u  
Right r; 6'6,ySo]  
public : #1<Jwt+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IfzZ\x .  
template < typename T2 > /`VrV{\/!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KvkU]s_  
} ; |$ &v)  
0S$6j-"  
同时,holder的operator=也需要改动: {<L|Z=&k`  
'/ *;g#W=  
template < typename T > -,^Z5N#\|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $@@@</VbP  
  { \>p\~[cxt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |[/'W7TV%?  
} r9!,cs  
@r9[&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 GRj#1OqL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QrRnXlE M8  
|eEXCn3{  
return l(rhs) = r; =q?sB]n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 zsmlXyP'e!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1y7FvD~v  
)A=&3Ui)ab  
template < typename Tp > M:d} P  
class constant_t 1CA% nqlng  
  { }x(Ewr  
  const Tp t; 1}"Prx-  
public : /\d@AB^5I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RAAu3QKu  
template < typename T > 9 gWqs'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qz&?zzz;  
  { u?lbC9}$  
  return t; 5 ]l8l+  
} TpAso[r  
} ; ~Zo;LSI  
h$$2(!G4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H rI(uZ]  
下面就可以修改holder的operator=了 `<IaQY  
5"2pU{xmK  
template < typename T > '-M9v3itC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yLEA bd%+  
  { Pm== m9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zp:EssO=Q  
} !A'3Mw\Nm  
f=T&$tZ<  
同时也要修改assignment的operator() pz,iQUs _o  
?C*}NM  
template < typename T2 >  wjfc9z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T/iZ"\(~w  
现在代码看起来就很一致了。 )kvrQ6  
_<6B.{$\7m  
六. 问题2:链式操作 v9XevLs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =} flmUv~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E?cf#;2h8m  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]3I@5}5%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 m)e~HP7M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rB}2F*eT  
gX;)A|9e  
template < typename T > @Jc^ur  
struct result_1 -v{LT=,O  
  { Z:.*fs5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bnh*;J0  
} ; ]!v\whZ>  
E3QyiW  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: d~z%kl 5:  
Hd?#^X  
template < typename T > -$ha@ bCWO  
struct   ref QR {>]I  
  { ,| ~Pa  
typedef T & reference; !MEA@^$#  
} ; cg_j.=M-  
template < typename T > rHJtNN8$k  
struct   ref < T &> (Z?g^kjq)  
  { Dgm"1+  
typedef T & reference; lc\%7-%:5  
} ; b0uWUI(=  
iG+=whvL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O ~D]C  
grTwo  
template < typename T > &FY7 D<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )}i|)^J  
  { :aWC6"ik-W  
  return l(t) = r(t); Dn@Sjsj>  
} l,:> B-FV  
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。 A75z/O{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *_/n$& I%&  
F~wqt7*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Pv3qN{265  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Nbd[xs-lw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y4Lh:;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2!? =I'uMA  
最后的布局是: bj7r"_  
                Add 1R"Z+tNB  
              /   \ g96]>]A<{  
            Divide   5 F&$~]R=&  
            /   \ /TY=ig1z  
          _1     3 x bD]EC  
似乎一切都解决了?不。 DvY)n<U1qA  
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。 hGb SN_F  
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。 G!E1N(%o  
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: ,$bK)|pGV  
u+qj_Ej  
template < typename Right > SY$%)(c8kL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %OJq(}  
Right & rt) const MQq!<?/  
  { %,f(jQfg_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^c?$$Tq  
} DsH#?h<-o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D| g{]nO  
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。 o?S!o}  
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。 d/lV+yZ  
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。 pReSvF}}C  
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"5S  
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? !NTt' 4/F{  
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-beq<I  
RSBk^  
template < class Action > zszx~LSvIT  
class picker : public Action li9>zjz  
  {  S)x5.vo^  
public : MR/gLm(8(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [WO>}rGw4  
  // all the operator overloaded ')>D*e  
} ; V=)' CCi{  
/A93mY[  
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。 *Ke\Yb  
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: Ue(\-b\)  
#Q$+AdY|  
template < typename Right > zj 2l&)N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {ZKXT8'  
  { c|Fu6LF a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ? u~?:a@K  
} LTcZdQd$  
Vr hd\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lS/l iI'Y  
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。 h I7ur  
?xw0kXK4  
template < typename T >   struct picker_maker YcN&\(  
  { f}cCnJK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y=LN| vkQ  
} ; 6xoCB/]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'Xu3]'m*  
  { j.+ }Z |  
typedef picker < T > result; S^A+Km3VB  
} ; 0ni/!}YP_  
G<Y}QhFU  
下面总的结构就有了: -YY@[5x?u  
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。 *{dMo,.eI  
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=`MzZbJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /ommM  
至此链式操作完美实现。 9](RZ6A+o  
3o`c`;H%p  
Zx)gLDd  
七. 问题3 }X~"RQf9  
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。 nJY3 1(p  
l`."rei%)  
template < typename T1, typename T2 > bp>M&1^KY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c{[lT2yxU  
  { 75eZhs[b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f47dB_{5f.  
} R7/ET"  
6/.cS4  
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: remRm Y?  
T+41,  
template < typename T1, typename T2 > 2k!4oVUN  
struct result_2 Sh\Jm*5  
  { C sCH :>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mb*|$ysPx  
} ; uMX\Y;N  
F~?|d 0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z31a4O  
这个差事就留给了holder自己。 Fil6;R  
    nhRpb9f`1@  
Kiq[PK  
template < int Order > *vOk21z77d  
class holder; Fhga^.5U&  
template <> ei(S&u<  
class holder < 1 > iJS7g  
  { ^xQPj6P}  
public : y#i` i  
template < typename T > 75;g|+  
  struct result_1 Nf%/)Tk  
  { mX[J15  
  typedef T & result; {_UOS8j7  
} ; e*M-y C  
template < typename T1, typename T2 > A+hA'0isF@  
  struct result_2 aUq 2$lw1  
  { 1u~a*lO}  
  typedef T1 & result; 5em*9Ko  
} ; a?@lX>Z  
template < typename T > }z5u^_-m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X=V2^zrt  
  { 8=OpX,t(  
  return (T & )r; rUZ09>nDy  
} @.L/HXu-P  
template < typename T1, typename T2 > UmG|_7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '<xV]k|v  
  { %H4>k#b@$  
  return (T1 & )r1; R p0^Gwa  
} C(kL=WD   
} ; EkoT U#w5  
GOD{?#c$  
template <> [F 24xC+  
class holder < 2 > g0#w 4rGF)  
  { i?f;C_w  
public : !V-(K_\t  
template < typename T > * 'Bu-1{  
  struct result_1 i&j]FX6q  
  { q^h/64F  
  typedef T & result; 7G%:ckg  
} ; [DvQk?,t  
template < typename T1, typename T2 > o8~<t]Ejw  
  struct result_2 $E}N`B7  
  { 1vdG \$  
  typedef T2 & result; LIn2&r:U  
} ; A45!hhf  
template < typename T > f dJ<(i]7W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /rHlFl|Wy  
  { 0<+eN8od.  
  return (T & )r; G\K!7k`)!  
} Nka 3H7 `  
template < typename T1, typename T2 > d<[L^s9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f$qkb$?]}  
  { 38GZ_ z}r  
  return (T2 & )r2; s7,D}Zz  
} 1rON8=E  
} ; rTqGtmulG  
&r2\P6J  
73JrK_h  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b4 Pa5 w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #3?}MC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D# gC-,  
=yWdtBng  
return l(i, j) = r(i, j); +G)a+r'0Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^Hz1z_[X@  
xNjWo*y v  
  return ( int & )i; A=wG};%_  
  return ( int & )j; )r?- _qj=  
最后执行i = j; sgRWjrc/  
可见,参数被正确的选择了。 Z1.v%"/(  
} L _Zmi$  
\\;y W~  
[_: GQ  
8RQv  
八. 中期总结 &@=W+A=c~  
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: J?Oeuk~[D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qG +PqK;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J~C=o(r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L3A2A  
'mZQ}U=<  
)iFXa<5h  
O=6[/oc '  
rU6A^p\,  
FIUQQQ\3  
九. 简化 / }*}r  
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。 u:^sEk"Lk'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <GF^VT|Ce  
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: _fSBb<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 RFX{]bQp9  
  +-*/&|^等 !(gSXe)*  
2. 返回引用。 O{ 0it6  
  =,各种复合赋值等 e^;%w#tEqI  
3. 返回固定类型。 P3nBxw"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?!O4ia3nFk  
4. 原样返回。 @8$z2  
  operator, u60RuP&  
5. 返回解引用的类型。 F@mxd  
  operator*(单目) L|B! ]}  
6. 返回地址。 zrf tF2U  
  operator&(单目) _!_1=|[  
7. 下表访问返回类型。 =2}V=E/85  
  operator[] zRbY]dW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J57; X=M  
  operator<<和operator>> ?a)Fm8Y  
0Ua=&;/2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *F!1xyg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,RW`9+gx  
cL][sI  
template < typename Left > pC #LQ  
struct value_return 7O:g;UI#  
  { N,l"9>CF  
template < typename T > M8/:PmR<  
  struct result_1 +bT[lJ2O>G  
  { X?XB!D7[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K)5j  
} ; aNA ]hl  
,HI% ym  
template < typename T1, typename T2 > Io[NN aF|  
  struct result_2 _3< P(w{  
  { qDU4W7|T`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >|yP`m   
} ; :(wFNK/0{  
} ; k1ja ([Q  
FBbaLqgVF{  
~Z!YB,)bp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n$v4$_qS  
WA0D#yuJ/  
下面我们来剥离functor中的operator() pWq+`|l$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o\]U;#YD  
]^T-X/v9  
return l(t) op r(t) `oH4"9&]k3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SN]g4}K-  
return op l(t) >239SyC-,  
return op l(t1, t2) boHbiE  
return l(t) op fx>U2  
return l(t1, t2) op )WInPW  
return l(t)[r(t)] o8|qT)O@U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v$w}UC%uf  
]:b52Z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b*H*(}A6"'  
单目: return f(l(t), r(t)); A^#\=ZBg1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;8dffsyq  
双目: return f(l(t)); ;Rpib[m  
return f(l(t1, t2)); 3W]gn8  
下面就是f的实现,以operator/为例 f*xr0l  
:0QDV~bs  
struct meta_divide w%8y5v5  
  { qDYNY`  
template < typename T1, typename T2 > 1U/RMN3`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )RT?/NW  
  { ([}08OW@  
  return t1 / t2; 9[;da  
} 'O\ y7"a  
} ; &pjj  
H7z)OaM  
这个工作可以让宏来做: @d^Z^H*Y v  
{L ~d ER  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "|[9 Q?  
template < typename T1, typename T2 > \ yj#*H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Rb.vyQ  
以后可以直接用 6>oc,=MV/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4d cm)Xr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 cjJfxD&q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) } Z FoCMM  
|w54!f6w_  
B+mxM/U[c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @c'iT20  
{\CWoFht>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0c`nk\vUy  
class unary_op : public Rettype c)B3g.C4m  
  { 6h2keyod  
    Left l; V7r_Ubg@K  
public : JJ%@m;~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y_}vVHT,  
1[8^JVC>6  
template < typename T > i?;#Z Nh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s)`(@"{  
      { bxtH`^  
      return FuncType::execute(l(t)); {sGEopd8]q  
    } 5RFro^S9E  
o{`x:  
    template < typename T1, typename T2 > 7C 0xKF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XsQ81j.  
      {  1n +Uv*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Tx!t3;Yz[  
    } A|S)cr8z  
} ; e15yDwvB  
z<%bNnSO  
c:u*-lYmK%  
同样还可以申明一个binary_op eZqEFMBTm  
ZY]$MZf5yo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^4+NPk  
class binary_op : public Rettype kN Ll|in@  
  { lZL+j6Q  
    Left l; 1W{oj  
Right r; J8p;1-C"  
public : n]`]gLF\i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #Iv KI+"  
GdI,&| /  
template < typename T > 'ia-h7QWS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {?0'(D7.  
      { %UrNPk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I`X!M!dB)  
    } [`b,SX x  
]tN)HRk1  
    template < typename T1, typename T2 > +]A,fmI.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rzIWQFv  
      { @Kz,TP!%A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ">CRFee0  
    } eyJWFJh  
} ; gv>DOez/  
jVd`J  
"Gp Tmu?  
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 w01[oU$x=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z+7V}aPM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `gx\m=xG  
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。 $q:l \  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *3`R W<Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 H'zAMGZa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #p>&|I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) K~,!IU_QG  
下面是修改过的unary_op J<"K`|F  
5>.ATfAsV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d{JI] !  
class unary_op <<u]WsW{C  
  { (m:Q'4Ep  
Left l; ) hs&?: )  
  \tYImh  
public : jq%<Z,rh  
H\oxj,+N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o #\L4P(J  
~*/ >8R(Y  
template < typename T > @i!+Z  
  struct result_1 F_'{:v1GW  
  { UX63BA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @3KSoA"^  
} ; )VkVZf | S  
6Q7=6  
template < typename T1, typename T2 >  94PI  
  struct result_2 dxAGO(  
  { ,$:u^;V(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .O1w-,=  
} ; nMzt_IlI  
Hq 5#.rZ#  
template < typename T1, typename T2 > Zt! $"N.,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >~Zj  
  { F$tzsz,9n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H!]&"V77  
} -%MXt  
S8dfe~|7:  
template < typename T > r4/b~n+*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kE'p=dXx  
  { 8QJr!#u  
  return OpClass::execute(lt(t)); jFdgFK c)  
} OP=brLGu0  
x}K|\KXy  
} ; HJN GO[*g  
1?H; c5?d&  
gU+yqT7=  
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 w/o^OjwQ  
好啦,现在才真正完美了。 eUQmW^  
现在在picker里面就可以这么添加了: , 4xNW:!j  
tq h)yr;  
template < typename Right > ,\"x#Cc f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V[kJ;YLPN  
  { WLXt@dK*u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q2ne]MI  
} 6AJ`)8HX  
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。 wE.jf.q  
1gK^x^l*f  
8Pa*d/5Y(  
'+/mt_re=  
9ns( F:  
十. bind wsB-( 0-  
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。 {l$)X  
先来分析一下一段例子 rBmW%Gv  
ty['yV-;a  
h SS9mQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =<HekiYM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G`%rnu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <tbs,lcw;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6Zn[l,\  
我们来写个简单的。 uo]\L^j   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IrCl\HQN  
对于函数对象类的版本: qpe9?`vVX  
_@XueNU1hS  
template < typename Func > )?SFIQ=  
struct functor_trait q!0HsF  
  { ;hq_}.  
typedef typename Func::result_type result_type; ? 3fnt"  
} ; N7"cMAs\G  
对于无参数函数的版本: 2Xv}JPS2As  
>x6\A7  
template < typename Ret > Dz~^AuD6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k8st XW-w  
  { hk5!$#^  
typedef Ret result_type; >ph=?M KD  
} ; %1k"K~eu  
对于单参数函数的版本: | ;a$ l(~<  
t'$_3ml  
template < typename Ret, typename V1 > n-M6~   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F-:AT$Ok  
  { `$1A;wg<  
typedef Ret result_type; TxQsi"0c  
} ; SHPDbBS  
对于双参数函数的版本: d1g7:s9$0  
a] c03$fK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,/p+#|>C=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $> QJ%v9+  
  { {wSz >,  
typedef Ret result_type; .R` _"7  
} ; /!Ag/SmS!9  
等等。。。 P|ibUxSA~,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J3aom,$o  
a+v.(mCG  
template < typename Func > ECL{`m(#n  
struct func_return '@KH@~OzRS  
  { Dj=$Q44  
template < typename T > ]]r ;}$  
  struct result_1 :dipk,b?n  
  { mm#UaEp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |4/rVj"  
} ;  rwSR  
3<)][<Ud  
template < typename T1, typename T2 > (bI/s'?K  
  struct result_2 w8q 2f-K-  
  { F# 9^RA)9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZGh6- /  
} ; ;>ml@@Z  
} ; #o~C0`8!B=  
7R5ebMW V  
5.\|*+E~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -XnIDXM  
&$T7eOiZ  
template < typename Func, typename aPicker > :/PxfN5  
class binder_1 %=K[C  
  { "+O/OKfR0  
Func fn; _Ad63.Uq))  
aPicker pk; h]i vXF*  
public : XkUwO ]  
yZ=O+H  
template < typename T > &QQ6F>'T  
  struct result_1 %b_0l<+  
  { 6j1C=O@S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0r$n  
} ; \uo{I~Qd  
Ed0}$ b  
template < typename T1, typename T2 > ]!"7k_  
  struct result_2 j7I?K :op=  
  { kene' aDm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,V5fvHPH)8  
} ; \O~/^ Y3U!  
#d<"Ub  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]T5\LNyN  
|DsT $ ~D  
template < typename T > NuF?:L[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >*B59+1P  
  { k]-Q3 V  
  return fn(pk(t)); ;c|_z 9+  
} ^XYK }J  
template < typename T1, typename T2 > +>yh` Zb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yoieWnL}  
  { <7Yh<(R e^  
  return fn(pk(t1, t2)); 9RS viIi$  
} EcytNYn  
} ; I%Z=O=  
b!J?>du  
i& \ >/ 1  
一目了然不是么? sc-hO9~k  
最后实现bind !H)!b#_  
l*CCnqE  
h{\S'8  
template < typename Func, typename aPicker > hfc~HKLC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S&l [z,  
  { %<O~eXY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O\=Zo9(NHF  
} 1x##b [LC  
/Wl8Jf7'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rOYYZ)Qw  
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。 hZo  f  
7#Fcn  
十一. phoenix e=# D1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lc [)Ev  
LV$Ko_9eA  
for_each(v.begin(), v.end(), 'vq0Tw5  
( x{G 'IEf  
do_ f4 +P2j  
[ XXwo(trs~=  
  cout << _1 <<   " , " g&. OJ  
] NTCFmdbs 6  
.while_( -- _1), ZcHIk{|  
cout << var( " \n " ) [T [] U   
) 5V/]7>b1  
); ,|#biT-<T  
b o_`P3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -I*vl  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ApggTzh@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y>8JHoV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8090+ ( U  
IZQ*D)  
n8\88d  
template < typename Cond, typename Actor > K2v[_a~@  
class do_while ?-0, x|ul  
  { E 8$S0u;`  
Cond cd; y5^OD63s  
Actor act; &b%2Jx[+  
public : #tw_`yh  
template < typename T > bl10kI:F  
  struct result_1 ?y  "M>#  
  { `q  | )_  
  typedef int result_type; hc9 ON&L\>  
} ; jWvi% I qi  
xd"+ &YT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u2fp~.'P  
?V~vP%1  
template < typename T > +RiI5.$=Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1BP/,d |+  
  { E*,nKJu'r  
  do 6u`$a&dR'l  
    { A |U0e`Iw  
  act(t); nC?Lz1re  
  } VT~%);.#  
  while (cd(t)); dd +lQJ c  
  return   0 ; k#/cdK!K  
} #2Vq"Zn  
} ; p)m5|GH24  
>b:5&s\9  
*c$UIg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mxpw4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 '|Lv -7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 f|/ ,eP$  
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。 \W=Z`w3  
下面就是产生这个functor的类: ^;[_CF _  
$Tt.r  
@W==)S%O  
template < typename Actor > :>H{?  
class do_while_actor ug"4P.wI  
  { )7#3n(_np  
Actor act; N K@6U_/W  
public : TnKOr~@*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hOFvM&$  
>r}?v3QW  
template < typename Cond > .*W7Z8!e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >'WTVj`  
} ; xwHE,ykE  
c7WOcy@M  
,":_CY4(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t56PzT'M  
最后,是那个do_ {%&04yq+  
S<i. O  
2#/sIu-L  
class do_while_invoker X(8LhsP  
  { ~RBa&Y=Mb  
public : ]ab q$Y'  
template < typename Actor > W+4Bx=Mj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (Gapv9R  
  { VpY,@qh  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8b4? O"  
} jJ'NYG  
} do_; "&;X/~j  
<QaUq `,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mjk<FXW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ![]6| G&  
最后来说说怎么处理break和continue bwszfPM  
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。 ]n:R#55A  
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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