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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %C`P7&8m=O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #b*4v&<  
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=P)t7 V  
{E%c%zzQ  
'i$. _Tx  
=5*Wu+S4r  
  class filler N{bg-%s10i  
  { v|~=rvXFC  
public : vrb@::sy0T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xz0t8`N oN  
} ; hK)'dG*  
# &)H&H}  
:@jctH~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: })<u ~r  
Pa0W|q#?X  
glCpA$;VPu  
-V;Y4,:c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >vo 6X]p~  
tn Ufi8\ob  
[err$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oS$7k3s fj  
6M&ajl`o  
^_3Ey  
r e zp7  
二. 战前分析 'kj q C  
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。 @!oN]0`F;  
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 a]fFR~ OY  
@&m]:GR  
WqefH{PB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xj+_"0 #  
  /* --------------------------------------------- */ `AE6s.p?  
vector < int *> vp( 10 ); 8tSY|ME  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _Jg#T~  
/* --------------------------------------------- */ XdThl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @d{}M)6\!  
/* --------------------------------------------- */ W=A0+t%XC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X=-=z5  
  /* --------------------------------------------- */ !VIxEu^ke  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _ZavY<6  
/* --------------------------------------------- */ tH;9"z# ~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X\!q8KEpR&  
[sG`D-\P[  
~rO&Y{aG#  
p*jU)@a0  
看了之后,我们可以思考一些问题: xib}E[-l#  
1._1, _2是什么? t)8c rX}P  
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。 6{i0i9Tb  
2._1 = 1是在做什么? |0F o{  
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。 'X+aYF }Ye  
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。 X~m57 b j  
@=w)a  
9nQyPb6  
三. 动工 n1|]ji[c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l+6@,TY1U  
FEhBhv|m  
wH@< 0lw`<  
,[p?u']yZz  
template < typename T > z|AknEE,  
class assignment Rq|5%;1  
  { ?~.9: 93  
T value; " Ke_dM  
public : p=[dt  
assignment( const T & v) : value(v) {} W'k&DKhTqF  
template < typename T2 > Kg2@]J9m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :, H_ e! X  
} ; BSy4 d>  
3<FqK\P  
)N{PWSPs  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Th,]nVsGs~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P >0S ZP  
"AJ>pU3  
/-<]v3J  
.Z QXY%g  
  class holder Vx0Hq`_14  
  { 6"?#s/fk  
public : &C,]c#-+  
template < typename T > b2F1^]p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D//58z&  
  { tvzO)&)$  
  return assignment < T > (t); (#je0ES  
} *Z"Kvj;>u  
} ; <9=RLENmY"  
~U?vB((j!  
,h3,& ,  
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: F+xMXBD@>*  
Grd9yLF  
  static holder _1; /e*<-a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l%2B4d9"v  
U_B`SS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q"xDRQA  
而不用手动写一个函数对象。 A]V<K[9:b  
&E k\  
/s:akLBaD  
lgAE`Os  
四. 问题分析 8{Svax(  
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。 hi]\M)l&x  
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?y,xA_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~0.@1zEXj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H @E-=Ly  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yFP#z5G  
uoBPi[nK  
五. 问题1:一致性 483vFLnF  
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?| :TWHmxch  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =WP}RZ{S  
XlNB9\"5  
struct holder z<P#dj x  
  { Y.Ew;\6U  
  // Nb{oH+$b  
  template < typename T > d{GXFT;0  
T &   operator ()( const T & r) const ~yf5$~Z  
  { *XzUqK  
  return (T & )r; ~JT{!wcE}o  
} PwNLJj+%  
} ; )'<zC  
&c@I4RV|q  
这样的话assignment也必须相应改动: f%auz4CZz  
!p9F'7;Y<  
template < typename Left, typename Right > en~(XE1  
class assignment wy&*6>.  
  { j+ys&pDczm  
Left l; 4Y/!V[  
Right r; V[#lFl).  
public : =O _[9kuJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p9sxA|O=y  
template < typename T2 > ,[hJi3xM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %yrP: fg/  
} ; ]ogy`O>  
ohyUvxvj  
同时,holder的operator=也需要改动: G`W+m*[U+M  
'}Y8a$(;V  
template < typename T > dCyQCA[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q.X-2jjpx:  
  { aH#|LrdJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Fu><lN7  
} 6u7HO-aa  
zj)[Sn tn?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 : R&tO3_F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v>P){VT  
%qv7;E2C  
return l(rhs) = r; 8vP)qy8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1f:k:Y9i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [6tQv<}^  
j)5Vv K\  
template < typename Tp > &pAT  
class constant_t ;g*6NzdA  
  { !14z4]b  
  const Tp t; 3IxT2@H)  
public : /L 4WWQ5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,O+7nByi[V  
template < typename T > mB~&nDU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .PxM #;i2  
  { h^)2:0#{I  
  return t; L$Q+R'  
} aU!UY(  
} ; >4E,_`3N  
1XKk~G"D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g/J!U8W"  
下面就可以修改holder的operator=了 2S4z$(x3  
}ie]7N6;  
template < typename T > tQ67XAb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v> 5F[0gE  
  { S7vE[VF5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !ZZAI_N  
} 4Ojw&ys@V  
(r4\dp&  
同时也要修改assignment的operator() ^b~5zhY&  
^q` *!B 9@  
template < typename T2 > %r"GL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :Mk}Suf&H  
现在代码看起来就很一致了。 O#\> j  
I'C ,'  
六. 问题2:链式操作 u"jnEKN0y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h(-&.Sm")H  
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;f{  
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。 V]}b3Y!(  
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。 4o3GS8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bph*X{lFK  
ULjzhy+(8  
template < typename T > s|T7)PgR  
struct result_1 4/?Zp4g  
  { [4 j;FN Fa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KF)i66  
} ; @U JmbD{  
t^5_;sJQ  
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: b*KZe[#M1  
CdO-xL6F  
template < typename T > ~@a R5Q>us  
struct   ref Tt|6N*b'  
  { }i:'f 2/  
typedef T & reference; 8B/9{8  
} ; @ `D6F;R  
template < typename T > w ZAXfNA  
struct   ref < T &> tqCg<NH.!m  
  { AtDrQ<>y'  
typedef T & reference; nif' l/@"  
} ; bf/loMtD  
di2=P)3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d Al<'~g  
^;Q pE  
template < typename T > Vz]=J;`Mz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,r;d{  
  { ^ZUgDQduc  
  return l(t) = r(t); .`N` M9  
} -<]_:Kf{;&  
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。 J94YMyOo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T9-a uK0d  
`r(J6,O  
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 v^fOT5\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #9VY[<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +lJ]-U|P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z,YUguc|  
最后的布局是: 4ZpF1Zc4B  
                Add `+c9m^  
              /   \ DW&')gfQ  
            Divide   5 v:1Vli.  
            /   \ a' o8n6i  
          _1     3 iGVb.=)  
似乎一切都解决了?不。 _)2TLA n3  
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|e n>P  
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。 .BDRD~kB  
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: jYID44$  
'xoE [0!  
template < typename Right > e7qMt[.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c G!2Iy~lA  
Right & rt) const vqz#V=J{  
  { KVpAV$|e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E/$@ud|l"  
} ^i)Q CDU7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QYw4kD}  
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。 4eL54).1O  
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。 aDvO(C  
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。 {)9HS~e T  
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。 %aE7id>v6  
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? 4$DliP  
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: }6,bq`MN  
#r^@*<{^  
template < class Action > J~'Q^O3@  
class picker : public Action ?WtG|w  
  { [piF MxZP  
public : S Y>,kwHO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ( WtE`f;Q  
  // all the operator overloaded vp75u93  
} ; Sb9=$0%\  
)bXx9,VL  
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。 <bXWkj  
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: h*%0@  
\g:qQ*.  
template < typename Right > +IO1ipc4cE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *5_ 8\7d  
  { m/c&/6nk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (6#yw`\  
} Q @OC=  
+s(IQt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uyRA`<&w  
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^PqYLj N  
CBnouKc:  
template < typename T >   struct picker_maker U>_\  
  { MLD>"W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s3_e7D ^H  
} ; Ril21o! j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l88a#zUQDN  
  { |RAQ%VXm  
typedef picker < T > result; q>|[JJ*6_N  
} ; H,XLb.  
ci_v7Jnwo  
下面总的结构就有了:  kulQR>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。 HLoQ}oK|K  
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。 K)Xs L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Neo^C_[vN  
至此链式操作完美实现。 Vyt~OTI\  
nc\C 4g  
yhtvr5z1  
七. 问题3 aa0`y  
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。 7tfivIj)e  
R<lNk<  
template < typename T1, typename T2 > e:GgA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mj(&`HRs4  
  { T$8@2[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -wf RR>)d  
} g<rKV+$6  
:<t{ =0G  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [C+Gmu  
yA?ENAM  
template < typename T1, typename T2 > Ff Yd+]+?  
struct result_2 "Ql}Y1  
  { uFm+Y]h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gP %|:"  
} ; |,1bkJt  
:zj9%4A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %CxEZPe$  
这个差事就留给了holder自己。 $@_<$t  
    Tbi]oB#  
W8G9rB|T  
template < int Order > UKKSc>D1  
class holder; XJ:>UNf5;  
template <> TDAWI_83-  
class holder < 1 > ]<8B-D?Z  
  { @@%i( >4Z  
public : 7>'uj7r]=  
template < typename T > >k&8el6h  
  struct result_1 8:P*z  
  { V\@jC\-5Vt  
  typedef T & result; pwFU2}I  
} ; ${eY9-r_%  
template < typename T1, typename T2 > 6Iv(  
  struct result_2 d)04;[=  
  { B]^>GH  
  typedef T1 & result; >Lw}KO`  
} ; 4#^'lKIx  
template < typename T > HDF!`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :M22P`:  
  { Sc1+(z  
  return (T & )r; N+CXOI=6x  
} [F/^J|VMV  
template < typename T1, typename T2 > zU f>db  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5:Yck<  
  { >aEL;V=}P  
  return (T1 & )r1; 5l41Q  
} E /fw?7eQ  
} ; ;YK!EMM4!h  
Q'Jv} 'eK_  
template <> "wA0 LH_  
class holder < 2 > eecw]P_?  
  { UGhW0X3k  
public : N#(jK1` y  
template < typename T > rQ9*J   
  struct result_1 cI*KRC U  
  { gw_|C|!P  
  typedef T & result; s1X]RXX&j  
} ; t *{,Gk  
template < typename T1, typename T2 > |h5kg<Zgo  
  struct result_2 ,f} h}  
  { #F_'}?09%  
  typedef T2 & result; Eo%UuSi  
} ; +"]oc{W!  
template < typename T > ds- yif6   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _h0-  
  { MV%Xhfk  
  return (T & )r; f?,-j>[.=f  
} `5~7IPl3  
template < typename T1, typename T2 > yh S#&)O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yZq?B  
  { xTW3UY  
  return (T2 & )r2; Mv|vRx^b  
} S8\+XJ  
} ; {tPnj_|n<  
:@.C4oq  
fD'/#sA#'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 nz^nptw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /:U1!9.y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x_yF|]aI!  
aiYo8+{!#  
return l(i, j) = r(i, j); 9oEpPL5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VsEGX@;tO  
D/Rv&>Jh  
  return ( int & )i; My. dD'C  
  return ( int & )j; bZiyapM  
最后执行i = j; L^lS^P  
可见,参数被正确的选择了。 ~L~]QN\3  
sH%&+4!3  
2xDQ :=ec  
pDGT@qJ  
W+8^P( K  
八. 中期总结 m$?.Yig?  
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: >)LAjwhBp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6z Ay)~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +$PFHXB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3)Zu[c[%'J  
K5{{:NR$  
SZ/(\kQ6  
HcA[QBh  
}wfI4?}j}  
>PIPp7C  
九. 简化 Hq?&Qo  
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。 L?HF'5o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k d+l k:  
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: IP04l;p/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ojoxXly`  
  +-*/&|^等 )A"jVQjI%w  
2. 返回引用。 !N1J@LT5h  
  =,各种复合赋值等 jn^fgH ?  
3. 返回固定类型。 zka?cOmYF[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @ u+|=x];  
4. 原样返回。 ;, rnk-  
  operator, @V$I?iXV  
5. 返回解引用的类型。 4:U0f;Fs  
  operator*(单目) NI8~QeGah  
6. 返回地址。 g5}lLKT  
  operator&(单目) Z(HZB  
7. 下表访问返回类型。 'irGvex  
  operator[] K_>/lirE?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e\r7BW\Y  
  operator<<和operator>> c;wA  
I8k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 vU}: U)S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Hd 0Xx}3&  
WYLX?x  
template < typename Left >  P?J kP  
struct value_return | 3giZ{  
  { )[jy[[K(  
template < typename T > 4.Z(:g  
  struct result_1 O&V[g>x"U  
  { ZoxS*Xk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E eB3 }  
} ; cy3M^_5B<  
<HF-2?`  
template < typename T1, typename T2 > 6V2j*J  
  struct result_2 &z>q#'X;.  
  { 2 .f|2:I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ltSh'w0  
} ; + |C=ZU  
} ; U5<@<j(@  
G9Qe121m  
d}-'<Z#G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s}(X]Gx1  
hVUIBJ/5(-  
下面我们来剥离functor中的operator() c~+l-GIWm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t$ZkdF  
lzDdD3Ouc  
return l(t) op r(t) e$|VG* d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \_VmY!I5\  
return op l(t) ?3jdg]&  
return op l(t1, t2) y|sma;D  
return l(t) op _- %d9@x  
return l(t1, t2) op Qq3fZ=  
return l(t)[r(t)] ]:et~pfW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wmYvD<  
N9]xJgTze  
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: zfjw;sUX  
单目: return f(l(t), r(t)); H]Wp%"L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *Jt8  
双目: return f(l(t)); ]XUSqai  
return f(l(t1, t2)); LgHJo-+>  
下面就是f的实现,以operator/为例 F=}Z51|:~  
|C D}<r(N  
struct meta_divide [5Y<7DS  
  { ^~l  $&~  
template < typename T1, typename T2 > f1Zt?=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cNj*E =~;  
  { " H1:0p  
  return t1 / t2; e<5Y94YE  
} KzVTkDn,  
} ; ` X}85  
4* M@]J "  
这个工作可以让宏来做: DB@EVH  
4;*f1_;f~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9+Nw/eszO  
template < typename T1, typename T2 > \ *{5>XH{ x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2jA%[L9d^  
以后可以直接用 Zq*eX\#C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &1GUi{I  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 cOku1 g8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )#`H."Z  
>5Lexj  
rkYjq4Z@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .wc = ]  
Fe$/t(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QIV%6q+*R  
class unary_op : public Rettype &U &%ka<*  
  { HXks_ix )  
    Left l; l`gTU?<xd  
public : \9/1L ?@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} arh@`'Q  
hI~SAd ,#A  
template < typename T > Z$;"8XUM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i2`0|8mw'  
      { (wA?;]q(  
      return FuncType::execute(l(t)); ("Dv>&w9  
    } X~RH^VYv  
'6zd;l9Z  
    template < typename T1, typename T2 > Q$=*aUU%G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?_ RYqolz  
      { i'tp1CI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 40K2uT{cq  
    } -(;LQDG |  
} ;  c8DZJSO  
gfo}I2"  
1D{#rA.X  
同样还可以申明一个binary_op Alz~-hqQ  
b!a %YLL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  Q_4Zb  
class binary_op : public Rettype R^8B3-aA`  
  { 0Nr\2|  
    Left l; cZ< \  
Right r; '29WscU  
public : Do;#NLrWb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lrys3  
\Ph7(ik  
template < typename T > ULl_\5s2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^:DyT@hQB5  
      { ^ d\SPZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K]"Kf{bx  
    } ;~/4d-  
nem@sB;v#  
    template < typename T1, typename T2 > gq4 . d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r95zP]T  
      { Z.Pi0c+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4/MNqit+  
    } =_QkH!vI  
} ; 3k{ @.V ?]  
-e*BqH2t  
CW0UMPE5  
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 LK+felL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .,mPdVof  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wj%wp[KA$  
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。 =Ahw%`/&}]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ma]? )1<{  
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。。。 V^En8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KXe ka  
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) c{>|o  
下面是修改过的unary_op 3*WS"bt  
3w'W~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Uu5C%9^s  
class unary_op 0&$xX!]  
  { a:u}d7T3e  
Left l; h7?.2Q&S  
  %F5 =n"  
public : ragSy8M  
'v`_Ii|-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D5` (}  
(C`@a/q  
template < typename T > wLMvC{5  
  struct result_1 v3^t/[e~:  
  { :t>Q:mX(N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U**)H_S/~  
} ; Qa?aL  
.Cr1,Po  
template < typename T1, typename T2 > *?N<S$m  
  struct result_2 /"MJkM.~E  
  { rfTe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T} 8CfG_ j  
} ; stXda@y<p  
PP-kz;|  
template < typename T1, typename T2 >  UTX](:TC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UE7'B?  
  { T6=-hA^A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A^g>fv  
} f0FP9t3k  
#eLN1q&Z  
template < typename T > 8uA<G/Q;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :gaETr  
  { 6n-r  
  return OpClass::execute(lt(t)); ue9h   
} 5H!%0LrJg=  
[R\=M'  
} ; {Zwf..,  
$_bZA;EMQ  
GLcd9|H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ! tr9(d  
好啦,现在才真正完美了。 l/F!Bq[*g  
现在在picker里面就可以这么添加了: *;X-\6  
~#t*pOC5BR  
template < typename Right > {? 2;0}3?;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6KB^w0oA  
  { qp@m&GH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q_pmwJ:UL  
} 9'X@@6b*'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6=3(oUl  
@Wz%KdXA  
GoL|iNW`  
UAKu_RO6S  
\-d '9b?  
十. bind WP!il(Gr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  feN!_ -  
先来分析一下一段例子 N-Z^G<[q.  
KcnjF^k  
l# BZzJ?~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L}b'+Wi@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e3pnk =u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `/c@nxh  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lfgtcR{l5  
我们来写个简单的。 qzHU)Ns(_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }v&K~!*  
对于函数对象类的版本: Onyh1  
i=V-@|Z  
template < typename Func > =G*z 5 3  
struct functor_trait GqMB^Ad  
  { =t HD 4I  
typedef typename Func::result_type result_type; UtPwWB_YV  
} ; I<KCt2:X  
对于无参数函数的版本: X]MTaD.t  
B/rzh? b  
template < typename Ret > St_S l:m$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &rcdr+'  
  { D>S8$]^Dm  
typedef Ret result_type; "H@Fe  
} ; x?gQ\ 0S<  
对于单参数函数的版本: *cPN\Iu.W  
!x6IV25  
template < typename Ret, typename V1 > sX Z4U0 #  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > # 'wL\3  
  { JC/d:.  
typedef Ret result_type; nqrDT1b**  
} ; :Nkz,R?  
对于双参数函数的版本: yj'Cy8  
IE|, ~M2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j+ I*Xw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HMhLTl{;  
  { y%JF8R;n  
typedef Ret result_type; vWuyft*  
} ; 2G H)iUmc  
等等。。。 &D)Hz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uRFNfX(*  
A_aO }oBX  
template < typename Func > y _6r/z^  
struct func_return pTN%;`) {  
  { Kjv2J;Xuh  
template < typename T > i:;$oT  
  struct result_1 UC.8DaIPN  
  { tD865gi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x4@MO|C  
} ; nM=2"`@$  
V, E9Uds  
template < typename T1, typename T2 > 5VuC U  
  struct result_2 3Sk5I%  
  { n&(3o6i'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8 qn{  
} ; )7tV*=?Ic8  
} ; e#K rgUG  
F_K  
hjw4Xzju  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gfV]^v  
6^WiZ^~  
template < typename Func, typename aPicker > 6Q?BwD+>  
class binder_1 !,I7 ?O  
  { ^*HVP*   
Func fn; CZF^Wxk  
aPicker pk; }#1U D  
public : d~w}NK[(  
N|bPhssFw  
template < typename T > 8moUK3w  
  struct result_1 =`rppO  
  { V|+ `L-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MiRibHXI,  
} ; N'htcC  
pM1=U F  
template < typename T1, typename T2 > ~JIywzcf8  
  struct result_2 |~7+/VvI+  
  { oXnC "y}0P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~JAH-R  
} ; wgC??Be;ut  
' #;,oX~5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0*/mc96  
+8MW$ m$  
template < typename T > AN|jFSQ'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const er&uC4Y]a  
  { r)) $XM  
  return fn(pk(t)); 7f.4/x^  
} t-3v1cv"  
template < typename T1, typename T2 > ho?|j"/7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p ~,a=  
  { #j(q/ T{x  
  return fn(pk(t1, t2)); c#]'#+aH  
} Km|9Too  
} ; s :-8 Z\,  
Zkwy.Hq^  
x@{G(W:W  
一目了然不是么? o[5=S,'  
最后实现bind $O;N/N:m  
0X ] ekq  
V+4k!  
template < typename Func, typename aPicker > EuR!yD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D#vn {^c8O  
  { jhjW* F<u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #u}v7{4  
} ):|G k Sm  
[TiT ff&LV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pgLzFY['  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M"$jpBN*  
P#vv+]/  
十一. phoenix <>&e/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CSd9\V  
C,sD?PcSi+  
for_each(v.begin(), v.end(), qv ;1$  
( y]~+`9  
do_ F^%{ ;  
[ /iuUUCk  
  cout << _1 <<   " , " H{Y5YTg]  
] qd#(`%_/  
.while_( -- _1), nN_94 ZqS<  
cout << var( " \n " ) tk3<sr"IQ  
) h%C Eb<  
); :F KYYH\  
Skr\a\ J  
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: o2 T/IJP  
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 Pq[0vZ_}dN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  *pS7/ Qe  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )<]w23i  
-N-4l  
Nj3^"}V  
template < typename Cond, typename Actor > E,ZB;  
class do_while 5CRc]Q #@  
  { WIH4Aw  
Cond cd; 5tgILxSK  
Actor act; #+k .b_LS  
public : @ ^XkU(m  
template < typename T > NbQMWU~7  
  struct result_1 V{AH\IV-  
  { AK*mcTr  
  typedef int result_type; XEgx#F ;F  
} ; dc\u$'F@S  
2EqsfU* I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P"~qio-  
U4^p({\|-  
template < typename T > vxzf[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Zv(gI`A  
  {  n_xa)  
  do Jegx[*O>b  
    { K,L>  
  act(t); 5.C[)`_  
  } Ck/_UY|  
  while (cd(t)); |/T<]+X;  
  return   0 ; X,JWLS J  
} bH WvKv+  
} ; TW-zh~|F  
~\@<8@N2a6  
tmY-m,U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). } {gWTp  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Fl'xmz^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  z7.C\l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 b/n8UxA  
下面就是产生这个functor的类: [WO%rO^p  
 8H%I|fm  
W_f"Gk  
template < typename Actor > :zn ?<(sQ  
class do_while_actor "e7$q&R |  
  { ttAVB{kdo  
Actor act; OCOO02Wq1  
public : L9unhx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `S/1U87  
3Ld ;zW  
template < typename Cond > Pguyf2/w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _G}CD|Kx  
} ; ,TfI  
Y4 ~wNs6  
yY@ s(:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <*(UvOQuX  
最后,是那个do_ ZTPOD.:#  
%6c*dy  
X5oW[  
class do_while_invoker l]kl V+9t  
  { 4k&O-70y4^  
public : \,cKt_{ u  
template < typename Actor > C+#;L+$Gi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M;TfD  
  { 84oW  
  return do_while_actor < Actor > (act); neY=:9  
} */Ry6Yu  
} do_; U0bE B  
,w/mk$v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hC 4X Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Sc"4%L  
最后来说说怎么处理break和continue J&U0y  
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。 I}W-5%  
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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