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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L'>s(CR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |Dg;(i?  
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, CE{z-_{ ^  
ue@8voZhS/  
+W6Hva.  
,*7H|de7   
  class filler Am=wEu[b  
  { \@i=)dA  
public : =K :(&6f<t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \ZS\i4  
} ; w TlGJ$D0  
sYI~dU2H  
QjLji +L  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p"KU7-BfvC  
O:1DOUYXs  
-PM)EGSk{  
h}avX*Lx_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qtHfz"p  
+O'vj  
{1~9vHAZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9SY(EL  
 JX{KYU  
.8]Y-  
6_*!|g  
二. 战前分析 Sr&T[ex,.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 N=#4L$@-  
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 Id %_{),HX  
}&1Iyb  
Yj3P 7k$c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sMH#BCC  
  /* --------------------------------------------- */ p'&*r2_ram  
vector < int *> vp( 10 ); :7\9xH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h4Ia>^@  
/* --------------------------------------------- */ B20_ig:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PPa^o8jd  
/* --------------------------------------------- */ +e'X;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7IW> >RBF  
  /* --------------------------------------------- */ Y;,Hzmbs6w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a\pi(9R  
/* --------------------------------------------- */ %fv)7 CRM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /&h+t^l_Qj  
"x&3Z@q7  
?vu_k 'io  
%,|ztH/ Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: t^.'>RwW|  
1._1, _2是什么? )Pli})   
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。 vBNZ<L\|a  
2._1 = 1是在做什么? }~Q5Y3]#~  
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。 5[4Z=RP  
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。 XrS\+y3  
) r9b:c\  
o 7G> y#Y  
三. 动工 f jI#-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cOkgoL" 4  
H?uukmZl  
4 \p -TPM  
'"'Btxz  
template < typename T > H] k'?;  
class assignment .Pw%DZ'  
  { -4flV D  
T value; ;xK_qBIP  
public : u g\w\b  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kd3QqVJBz1  
template < typename T2 > w(B H247`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A62<]R)n  
} ; nJJs% @y  
"}b'E#  
.+E#q&=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .#fPw_i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :[sOKV i  
=XT)J6z^"  
kX[fy7rVt  
We}lx{E  
  class holder Z^zbWFO]5  
  { m&IsDAn  
public : %M&3VQ9w  
template < typename T > aq Mc6N`z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kq-6HDR  
  { e"Rm_t  
  return assignment < T > (t); DA"}A`HfI  
} @T&t.|`  
} ; -[R!O'N9  
++8_fgM  
lJ{V  
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: +;q.Y?  
H9` f0(H  
  static holder _1; xd8 *<,Wj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )"`!AerJ  
4:mCXP,x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |NrrTN?>  
而不用手动写一个函数对象。 <\@ 1Zz@ms  
}B q^3?,#{  
47UO*oLS  
f: xWu-  
四. 问题分析 dvjTyX  
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。 S #8 >ZwQ  
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。 F9H~k"_ZJR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :gI.l1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a3@w|KLt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lj2=._@R  
1f4 bt6[  
五. 问题1:一致性 ;/LD)$_  
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?| ?znSx}t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s_eOcm  
[pgZbOIN37  
struct holder ]hE="z=n  
  { 4nkE IZ  
  // 4h|dHXYZ  
  template < typename T > _+w/ pS`M  
T &   operator ()( const T & r) const %f&< wC  
  { "tu*YNP\Q  
  return (T & )r; 5Qa zHlJ  
} :0 ^s0l  
} ; Q$ZHv_VLx  
V 0{tap}  
这样的话assignment也必须相应改动: UG2w 1xqHw  
lBA+zZ  
template < typename Left, typename Right > NY.k.  
class assignment c ~F dx  
  { naNyGE7)  
Left l; N[U9d}Zv  
Right r; >dQK.CG  
public : Bct"X#W|&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SH8/0g?  
template < typename T2 > ^J x$t/t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XnUO*v^]  
} ; x<B'.3y  
*'ZN:5%H  
同时,holder的operator=也需要改动: x5Zrz<Y$w  
HIf{Z* mb  
template < typename T > #^rU x.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2KI!af[I  
  { nr\q7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !.Zt[g}  
} @CQb[!9C  
rdJB*Rlkh  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 xiM&$<LpR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G&9#*<F$c  
I&]G   
return l(rhs) = r; cd.brM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .%xzT J=!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %_gho  
>q7 %UK]&  
template < typename Tp > 68t}w^=  
class constant_t j+^L~, S  
  { y,m2(V  
  const Tp t; H{fM%*w  
public : 6)*xU|fU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8_we: 9A  
template < typename T > (P@Y36j>N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const or?%-)  
  { X K>&$<5{  
  return t; |3eGz%Sd  
} vRhnX  
} ; |)U|:F/{@  
~OFvu}]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MagMZR  
下面就可以修改holder的operator=了 G?hK9@ |v  
h##WA=1QZ  
template < typename T > kv?|'DN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -{g~TUz  
  { <GIwRVCU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ``QHG&$ /  
} 83iCL;GS=  
cFZCf8:zB  
同时也要修改assignment的operator() 2x} 6\t  
/c-nE3+rn  
template < typename T2 > ,Og4 ?fS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J|QiH<  
现在代码看起来就很一致了。 %mI~ =^za  
~+n,1]W_  
六. 问题2:链式操作 BWq/TG=>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z&+ zl6  
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。 d;G~hVu  
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。 m( 47s  
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。 =Hu0v}i/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TI9X.E?  
#hxyOq,  
template < typename T > & 0v.E"0<  
struct result_1  46,j9x  
  { f_6`tq m%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _p}xZD\?,  
} ; zFhgE*5  
KSqTY>%fnv  
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: | {P|.  
F=wRkU  
template < typename T > :Jxh2  
struct   ref $\\lx_)  
  { j, u#K)7{T  
typedef T & reference; )pgrl  
} ; `y!/F?o+!  
template < typename T > >-cfZ9{!  
struct   ref < T &> f~M8A.  
  {  '3 ,\@4  
typedef T & reference; Ex(3D[WmMW  
} ; \cySWP[  
'fW#7W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ka-p& Uv1<  
fEnQE EU~P  
template < typename T > Tj/GClD:%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;!u;!F!i  
  { Kn}ub+ "J  
  return l(t) = r(t); M'5 'O;kn  
} Nw<P bklz  
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。 <n0{7#PDqw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hKe30#:v  
T~>#2N-Z  
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 >)4YP*qIPb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1(gfdx9|b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mN}7H:,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1Ix3i9  
最后的布局是: W)=%mdxW0  
                Add Fvl`2W94;  
              /   \ h%}( h2 W  
            Divide   5 <[Oo*:A!7  
            /   \ < K %j  
          _1     3 v 1.*IV5Y  
似乎一切都解决了?不。 rU\[SrIhz  
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。 F]=B'ZI  
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。 O6c\KFBSJ  
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: :,UN8L "  
sa#.l% #  
template < typename Right > %u!XzdG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $:vkX   
Right & rt) const QZYU0; VF  
  { *Xr$/N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zK5bO= 0j  
} .{so  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1mW%  
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。 hu@7?f_"L/  
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。 9f+RAN(  
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。 1:NS}r+>3.  
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#K#v3  
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? :L$4*8@`+  
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: ujzW|HW^v  
 Y7Gs7  
template < class Action > NGTe4Crx  
class picker : public Action ')TPF{\#  
  { GESXc $E8  
public : *HlDS22  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =uV,bG5V1  
  // all the operator overloaded yYTVXs`fVj  
} ; A"l{?;~  
"yh Pm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ~"dhu]^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  ?J&)W,~  
t_c?Wp~tH  
template < typename Right > ;e{5)@h$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K{DAOQ.z  
  { 7_)|I? =0d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TSto9 $}*  
} G\~^&BAC  
*xH\)|3,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )"u:ytK{  
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。 V2 `> ]/|  
n9oR)&:o  
template < typename T >   struct picker_maker "JhimgwvY  
  { dHII.=lT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ycpE=fso'  
} ; l4T:d^Eb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |E^|X!+9  
  { /1.rz{wpb  
typedef picker < T > result; fI:H8  
} ; b9("DZW;  
\ P/W8{  
下面总的结构就有了: ; B$ *)X9  
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。 L.)yXuo4  
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。 >)c9|e=8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d-$_|G+  
至此链式操作完美实现。 ]+%=@mWYs  
77aX-e*=E  
+{-]P\oc  
七. 问题3 F)ci9-b@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 VifmZ;S@Y  
MOHHZApt  
template < typename T1, typename T2 > J r*"V`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A 7Y_HIo  
  { -!dQ)UEP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (F&YdWe:  
} =,:K)  
!Q)3-u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BKb<2  
#PAU'u 3{/  
template < typename T1, typename T2 > (!</%^ZI  
struct result_2 \E hr@g  
  { Yj8&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dY'Y5Th~  
} ; JvJ;bFXD  
Q[_Ni15  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J/kH%_ >Ir  
这个差事就留给了holder自己。 dR[o|r  
    ^k72{ 3N(  
'JZ_  
template < int Order > c@OP5L>{  
class holder; A ,<@m2  
template <> Rx S884  
class holder < 1 > !0jq6[&  
  { n;OHH{E{  
public : A{`]& K1u  
template < typename T > 6>B \|  
  struct result_1 fPz=KoN  
  { `:5,e/5,  
  typedef T & result; Vy;_GfT$  
} ; T`Hw49  
template < typename T1, typename T2 > +x]e-P%  
  struct result_2 C*pLq5s  
  { uUS)#qM |  
  typedef T1 & result; ^ f{qJ[,  
} ; Q8Te'1Ln!  
template < typename T > l1RlYl5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `|,tCM&-  
  { AM/lbMr  
  return (T & )r; FsY`nWwg  
} A-0m8<  
template < typename T1, typename T2 > SLh~_ 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e "_"vbk  
  { 9 z*(8d  
  return (T1 & )r1; zJ_My&~  
} =t.F2'<[Z  
} ;  N|N/)  
.v l="<  
template <> p JX, n  
class holder < 2 > NDo^B7 R-  
  { -W^2*w   
public : %zQ2:iT5@=  
template < typename T > }AAbhr9d}  
  struct result_1 Y3M','H([  
  { K~JC\a\0  
  typedef T & result; OR~GOv|  
} ; (WMLNv  
template < typename T1, typename T2 > g& >m P?  
  struct result_2 Eq7gcDQ  
  { G>j "cj  
  typedef T2 & result; +V89J!7  
} ; Z@nmjji  
template < typename T > n}5x-SxS0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _w%s(dzk  
  { I,9~*^$  
  return (T & )r; @`2ozi~lO  
} 2K~tDNv7  
template < typename T1, typename T2 > LOt#1Qv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U]mO7HK  
  { #VR`?n?,  
  return (T2 & )r2; ]E..43  
} l~{T#Q  
} ; hhj ,rcsi  
J{x##p<F$  
cuNq9y;[  
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> >。 >rRjm+vg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )#mW7m9M#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dcR6KG8  
y|LXDq4Wj  
return l(i, j) = r(i, j); 6d(b'S^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y?e3Bx7*b  
bZnDd  
  return ( int & )i; ^ CX,nj_(  
  return ( int & )j; /Sh4pu"'  
最后执行i = j; *fOIq88  
可见,参数被正确的选择了。 DW4MA<UQ  
ls]Elo8h1f  
5I_hh?N4Z  
"pl[(rc+u  
+E `063  
八. 中期总结 <WgG=Kf)N  
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: 6yi/&#YM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :e52hK1[T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uRs9}dzv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~.!?5(AH8z  
v@]6<e$  
+*Q9.LjV  
[)bz6\d[  
8Q)y%7 {6  
?n73J wH  
九. 简化 a6OrE*x:D  
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。 7dsnv)(v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wsna5D6i  
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: 8L@UB6b\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jCam,$oE  
  +-*/&|^等 _{3k+DQ  
2. 返回引用。 =+k&&vOAn  
  =,各种复合赋值等 [v~Uy$d\  
3. 返回固定类型。 dcM+ylB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VQ/ <09e  
4. 原样返回。 C-_w]2MM  
  operator, 8o%E&Jg:  
5. 返回解引用的类型。 M_|M&lR>  
  operator*(单目) )m oo?Q  
6. 返回地址。 zl,bMtQ  
  operator&(单目) rZb_1E<  
7. 下表访问返回类型。 l6yB_ M  
  operator[] `W D*Q-&n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @m }rQT  
  operator<<和operator>> {8ld:ZP  
1Qrm"TFo  
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。 +D6-m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (4E.Li<O  
2OA8 R}  
template < typename Left > 5mDVFb 3a  
struct value_return ;e`D#khB  
  { VuP#b'g=|]  
template < typename T > }D8~^   
  struct result_1 q\-xg*'  
  { WX+< 4j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b0rt.XB  
} ; =]2 b8  
l;.[W|  
template < typename T1, typename T2 > G}Q}H*  
  struct result_2 }:K\)Pd  
  { Z^jGT+ 2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,dGFX]P  
} ; pQ4 %]Api  
} ; x)%% 5  
ghE?8&@ iq  
?tW%"S^D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6kgCS{MZ  
~ `tJvUo0  
下面我们来剥离functor中的operator() )1X' W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xP<H,og&x=  
e2,<,~_K6  
return l(t) op r(t) \emT:Frb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;D %5 nnr  
return op l(t) [)T$91 6I  
return op l(t1, t2) Oi+Qy[y2  
return l(t) op Y)@oo=oG  
return l(t1, t2) op =[v2   
return l(t)[r(t)] B' P,?`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b tr x?k(  
1o"y%*"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9;m#>a@Y  
单目: return f(l(t), r(t)); Cb!`0%G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NzwGc+\7}  
双目: return f(l(t)); W0p#Y h:{_  
return f(l(t1, t2)); Q&:92f\y  
下面就是f的实现,以operator/为例 =rs=8Ty?S  
@k#z &@b  
struct meta_divide H >@JfYZ0  
  { "!w[U{  
template < typename T1, typename T2 > 1+.y,}F6b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kV]%Q3t  
  { Ply2DQr  
  return t1 / t2; RBHqLg(  
} YGZAtSf3z  
} ; XACEt~y  
s%0[DO3NV  
这个工作可以让宏来做: g,{Ei]$>I  
={wjeRp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O(:u(U7e  
template < typename T1, typename T2 > \ tZ*f~yW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &~D.")Dz  
以后可以直接用 @et3}-c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7,&3=R <  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 z}Mb4{d1  
(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。。。) '/ ]fZ|  
4)c"@Zf  
0t/z "  
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 #o}{cXX#  
XO8 H]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Is#v6:#^  
class unary_op : public Rettype U:T5o]P<  
  { cZ7F1H~  
    Left l; b5iJ m-  
public : SOi(5]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~ 33@H  
t9=|* =;9)  
template < typename T > }I'>r(K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q>Ar.5&M_  
      { `G:qtHn"Q<  
      return FuncType::execute(l(t)); d/-0B<ts  
    } @)!1#^(}%  
#L)4 |  
    template < typename T1, typename T2 > {f6A[ZO;J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^LQ lfd  
      { gIf+.^/m1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V!aC#^  
    } VN55!l'OV  
} ; P^d . ,  
;74 DT  
d$G%F$BTs  
同样还可以申明一个binary_op XDv7#Tv_wv  
C[/U y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > / F  
class binary_op : public Rettype |M{,}.*CU  
  { ysw6hVb  
    Left l; ?X5glDZ$  
Right r; SieV%T0t1  
public : hdNZ":1s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bI6V &Dd  
\T#(rt\j  
template < typename T > nms<6kfzL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p Z|nn  
      { ,"lBS?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .ubbNp_LU  
    } ?28G6T]/?d  
 TVEF+t  
    template < typename T1, typename T2 > 2>_LX!kyP]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n4 6PQm%p  
      { 9zGKQ|X)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); myo~Qqt?  
    } 4mg 7f^[+  
} ; 36Fa9P FCc  
T_|fb)G+{  
Dg2#Gv0B  
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 ^`PSlT3<F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2/<WWfX'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;V(}F!U\z  
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。 W$ d{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VL,?91qwe  
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。。。 nr9#3 Lb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B0?@k  
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) gT\y&   
下面是修改过的unary_op Ia>th\_&  
9!/1F !  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l`w|o  
class unary_op tS.b5$Q  
  { 0 6v5/Xf  
Left l; 68G] a N3  
  3@WI*PMc  
public : LW8{a&  
"u$ ]q1S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BtBt>r(*  
]KV8u1H>  
template < typename T > di P4]/%1  
  struct result_1 /JY ph^3][  
  { ^eT>R,aB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Z\,IRn  
} ; FYE9&{]h  
!z6/.>QJ~  
template < typename T1, typename T2 > Jj _+YfIM  
  struct result_2 p 7E{es|J  
  { n[p9$W`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Kj#KJxy  
} ; F v^80M=z  
Sy7^;/(ZZ  
template < typename T1, typename T2 > `0gK;D8t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WOTu" Yj  
  { `  vmk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O%h 97^%k  
} Qmh(+-Mp(  
LCm}v&~%A  
template < typename T > QMfy^t+I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *gMP_I  
  { j`-y"6)  
  return OpClass::execute(lt(t)); :usBeho  
} IXk'?9  
*/h 9"B  
} ; (HD>vNha1  
K{|dt W&  
`Q_ R/9~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug uN^qfJ'@ >  
好啦,现在才真正完美了。 *[/Xhx"  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?ut juMdl  
.&!{8jBX  
template < typename Right > 38S&7>0@|q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *:\9 T#h  
  { `pS)q x.a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H {Wpf9_ K  
} )x O_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4Tw1gas.  
1|$Rzt%ge  
\$Qm2XKrK  
[ :(M<u`y>  
tg`!svL!  
十. bind 2Mi;}J1C{  
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。 z:,!yU c  
先来分析一下一段例子 > <[.  
r*xw\  
?4||L8j2^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <(lSNGv5N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [5d][1=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5'[X&r %#  
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。 u\;dU nr  
我们来写个简单的。 q2pao?aa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y:Ab5/bHy  
对于函数对象类的版本: C3h!?5  
7I3CPc$  
template < typename Func > xE[tD? M{  
struct functor_trait gQt@xNO  
  { 1VsEic  
typedef typename Func::result_type result_type; HWAqJb [  
} ; e-av@a3  
对于无参数函数的版本: s+~Slgl  
L2A#OZZu  
template < typename Ret > &H>dE]Hq,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I,uu>-  
  { c&W.slE6  
typedef Ret result_type; 7VBw@Rh  
} ; 7anpz%  
对于单参数函数的版本: 31;T$5v1  
1 ![bu  
template < typename Ret, typename V1 > oeKc-[r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D6:J*F&?  
  { 2^lT!X@  
typedef Ret result_type; ?pY!sG  
} ; ==r|]~x  
对于双参数函数的版本: NX",e=  
!\ukb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6-YR'ikU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vb#@o)z  
  { *<j@+Ch  
typedef Ret result_type; N!~NQ-Re'  
} ; aRP+?}b">  
等等。。。 hjT1SW\I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }}Uv0g8D  
><7`$2Or  
template < typename Func > zSXC  
struct func_return ~jTn jx  
  { Qeog$g.HI  
template < typename T > *G=AhH$t  
  struct result_1 c'qM$KN9G  
  { mf'1.{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j06oAer 9  
} ; Z9^$jw]  
B K;w!]  
template < typename T1, typename T2 > dG$0d_Pq  
  struct result_2 .NC}TFN|  
  { %lmRe(M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wpI4P:  
} ; 7rg[5hP T  
} ; FI5C&d5d  
?R}oXSVT  
s~w+bwr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L ,/i%-J3c  
#|i{#~gxM  
template < typename Func, typename aPicker > 4BtdN-T}b  
class binder_1 YTh4&wm  
  { eP?|U.on  
Func fn; &Hxr3[+$  
aPicker pk; *p!dd?8  
public : Z`KmH.l!  
~.PYS!" +  
template < typename T > SLo/7$rct  
  struct result_1 YR.'JF`C  
  { [40 YoVlfM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FCPRg^=<!~  
} ; 'b,D;'v  
c y$$}  
template < typename T1, typename T2 > b2%[9) "I.  
  struct result_2 h`j gF  
  { /XB1U[b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0xcqX!(  
} ; b4ivWb|`  
X>>rvlDN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i6kyfOI  
?Sxnq#r#  
template < typename T > (?[cDw/{J:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KA#-X2U/  
  { t79MBgZ  
  return fn(pk(t)); Oa .%n9ec  
} |VL,\&7rk  
template < typename T1, typename T2 > GAlO<Mu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u{,^#I}  
  { 0%/(p?]M  
  return fn(pk(t1, t2)); ^D|c  
} Yw<:I&  
} ; i=T/}c)  
]FBfh.#X@  
]Ox.6BKjDP  
一目了然不是么? NM Ajt>t  
最后实现bind zOw]P6Gk  
8hg(6 XUG  
(~oPr+d  
template < typename Func, typename aPicker > Vi_|m?E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5P!17.W'u  
  { IM/\t!*7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K~>kruO";  
} kuaov3Ui  
=Yk$Q\c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0*/~9n-Vl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;}qCIyuO]  
+h/$_5  
十一. phoenix ijB,Q>TgO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x{}m)2[Y  
o<4LL7$A!  
for_each(v.begin(), v.end(), .R,8<4  
( OA0\b_  
do_ `L>'9rbZO  
[ elN3B91\6r  
  cout << _1 <<   " , " zU%aobZ  
] `ijX9c  
.while_( -- _1), \ck3y]a[  
cout << var( " \n " ) LzfLCGA^  
) =`U[{3A_  
); 67eo~~nUtg  
L"a#Uu8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4o8!p\a  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8] *{ i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ? 6l::M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :jPAA`,  
T9^i#8-^  
N\?iU8w=  
template < typename Cond, typename Actor > Y>+D\|%Q  
class do_while n_<]9  
  { ORoraEK  
Cond cd; 5a/)|  
Actor act; h(sD]N  
public : cPXvT Vvs  
template < typename T > iR-O6*PTC  
  struct result_1 QWkw$mcf  
  { k <qQ+\X  
  typedef int result_type; MqqS3   
} ; a#1X)ot  
'9)@U+yfQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3kMiC$  
LtQy(F%8/  
template < typename T > u+9Mc u"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |]Xw1.S.L  
  { d~8Q)"6 [  
  do i@RjG   
    { -1R~3j1_  
  act(t); \WTg0b[  
  } SUw{xGp  
  while (cd(t)); kLhtkuS4  
  return   0 ; yBoZ@9Do  
} ]V_9[=%  
} ; 0)B+ :  
MouYZI)  
wg_Z!(Hr#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l;2bBx7vW  
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。 'a}{s>{O  
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。 ;H^!yj5H  
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。  4Zq5  
下面就是产生这个functor的类: Xw%z#6l  
 -<sXvn  
x>@UqUJV  
template < typename Actor > VtVnht1  
class do_while_actor &~& i >  
  { -4]6tt'G  
Actor act; ]k8XLgJ  
public : ZBGI_9wZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oAL-v428  
X DX_c@U  
template < typename Cond > ,'j5tU?c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; it,%T)2H  
} ; wKYfqNCH  
mf3G$=[  
SnqLF /d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cur) |  
最后,是那个do_ 01Aa.i^d(  
S4_Y^   
o8,K1ic5#  
class do_while_invoker k"Is.[I?^  
  { 0kkiS 3T  
public : _D:/?=y;e  
template < typename Actor > 5v3B8 @CsA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nRGH58  
  { ^vPa{+N  
  return do_while_actor < Actor > (act); f6XWA_[i@  
} uO6_lOT9n  
} do_; S8y4 p0mV  
im' 0^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ov9.qNT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5HU>o|.  
最后来说说怎么处理break和continue 2{& " 3dq  
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。 J 4gIkZD  
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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