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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ']- @? sD$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %S` v!*2  
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, Q(d9n8  
rKHY?{!  
q{2I_[p  
}ZSQ>8a  
  class filler 49Df?sx  
  { MaBYk?TR~  
public : vkS)E0s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /:6Wzj  
} ; C.^Ven  
+t4BQf  
D9mz9  
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: 2-zT$`[]J  
V]c;^  
KD1=Y80P  
^[Ua46/"m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ) yY6rI;:  
}),w1/#5u8  
9%ii '{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FEPXuCb  
{u!)y?}I-  
&~UJf4b|A  
nhSb~QqEh  
二. 战前分析 )5JU:jNy  
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。 &|%6|u9  
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 ]`g <w#  
$wYtyN[  
@cRZk`|1n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wi8Yl1p]!z  
  /* --------------------------------------------- */ }~h'FHCC+  
vector < int *> vp( 10 ); _UE)*l m+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z|?R/Gf8  
/* --------------------------------------------- */ q1y/x@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3'c\;1lhT  
/* --------------------------------------------- */ iyVB3:M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7f<EoSK  
  /* --------------------------------------------- */ {:c]|^w6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k+V6,V)my  
/* --------------------------------------------- */ Sx*oo{Kk%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "'^4*o9  
j7FN\ cz  
H* ,,^  
 Pi%%z  
看了之后,我们可以思考一些问题: E@a3~a  
1._1, _2是什么? _8}QlT  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zJ+8FWy:S  
2._1 = 1是在做什么? ~Au,#7X)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]fnnZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 T9 <2A1  
&2-L. Xb  
nFX_+4V2  
三. 动工 4RKW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PUQES(&  
^ yh'lh/  
N3t0-6$_  
o }Tz"bN  
template < typename T > H 9 C9P17  
class assignment Y\],2[liF  
  { R j~  
T value; TUT][ =.=  
public : =O _z(  
assignment( const T & v) : value(v) {} oIGrA-T}  
template < typename T2 > ~zm 7?_"@]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =H0vE7{*  
} ; #{r#;+  
P+MA*:  
A392=:N+Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `"iY*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q@e[5RA +]  
Mcw4!{l`  
c4e_6=Iv  
-K(fh#<6KO  
  class holder K|C^l;M6  
  { >Sa*`q3J  
public : Z') pf  
template < typename T > rOW-0B+N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n}A\2bO  
  { 4fh^[\  
  return assignment < T > (t); ?#0snlah|  
} TUL_TR  
} ; rI5F oh6  
< `qRA]  
6*9}4`  
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: ~5ZvOX6L2  
sDqe(x}a  
  static holder _1; "Th$#3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 , xx6$uZ  
?%R w(E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZaFb*XRgS  
而不用手动写一个函数对象。 s"=6{EVqk3  
?3z-_8#  
k)S.]!u&G  
tg4Y i|5  
四. 问题分析 1ju#9i`.Wg  
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。 Kzy/9  
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。 Bhp OXqg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A6<C-1 N}j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5q{h 2).)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tC8(XMVx  
C8@TZ[w  
五. 问题1:一致性 u{&B^s)k.  
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?| !DjvsG1x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Uu6L~iB  
^\ ?O4,L  
struct holder 1{pmKPu  
  { M_B:{%4  
  // U]qav,^[  
  template < typename T > PYB+FcR6?n  
T &   operator ()( const T & r) const Uts"aQ  
  { (-7ZI"Ku  
  return (T & )r;  R7oj#  
} %v5R#14[n  
} ; 1rw0sAuGy  
W]<$0  
这样的话assignment也必须相应改动:  [\)oo  
y<W8Q<9  
template < typename Left, typename Right > kI*(V [i  
class assignment rh2LGuo4m  
  { k'`m97B  
Left l; hovGQHg  
Right r; .F&9.#>  
public : 5OM?3M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G@!z$  
template < typename T2 > \8uo{#cL8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >Sk[vI0Y  
} ; #)+- lPe  
I^*'.z!4Q  
同时,holder的operator=也需要改动: s*M@%_A?  
;y?);!g  
template < typename T > ;N+$2w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 71FeDpe  
  { 6XEZ4QP}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fi PIAT}  
} GYRYbiwqdi  
O@8pC+#`Z  
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。 7k{2Upg;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k!jNOqbb  
J.*XXM- V  
return l(rhs) = r; K5 3MMH[q#  
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。 S6nhvU:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qOCJTOg7  
gLD`wfZR  
template < typename Tp > )G^TW'9  
class constant_t 1F[L"W;r  
  { |wxGpBau  
  const Tp t; ~KjJ\b)R  
public : ;:&?=d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,reJ(s  
template < typename T > ~ <0Z>qr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :L?_Y/K  
  { `Y?t@dd  
  return t; hVoNw6fE  
} $KV&\Q3\0  
} ; <x%M3BTx  
Dkw%`(Oh/,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BJjx|VA+  
下面就可以修改holder的operator=了 ClW'W#*(Y  
}6RT,O g  
template < typename T > 8$P>wCK\l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LDT(]HJ  
  { 2H#N{>7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H(+<)qH  
} l'4AF| p  
D  _X8-  
同时也要修改assignment的operator() )9"oL!2h  
<~Q i67I  
template < typename T2 > U0B2WmT~Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  GrJ#.  
现在代码看起来就很一致了。 UgHf*m  
cleOsj;S  
六. 问题2:链式操作 .,2V5D-${  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HP2wtN{Zs  
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。 rp! LP#*  
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。 O0~vf[i];  
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。 8Vl!|\x5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O>r-]0DI[  
IxSV?k   
template < typename T > >X}{BDMb.  
struct result_1 V%L/8Q~  
  { g1m-+a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @_'OyRd8  
} ; s PYX~G&T  
Ayx^Wp*s  
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: *3{J#Q6fk3  
QezSJ io  
template < typename T > @9 8;VWY\  
struct   ref ^i%A7pg  
  { ~2 }Pl)  
typedef T & reference; oVkq2  
} ; @Z(rgF{{  
template < typename T > =iz,S:[  
struct   ref < T &> $`Nd?\$  
  { '8`T|2   
typedef T & reference; S0w> hr  
} ; M8W#io  
j\)H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DQ!J!ltQ  
3><u*0qe%I  
template < typename T > 9w ~cvlv[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8:;#,Urr  
  { D!> d0k,Y  
  return l(t) = r(t); 6XUuGxQV/  
} V% axeqs  
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。 4KpL>'Q=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cf8-]G?tK  
J%v5d*$.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 GG-[`!>.pw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O&?.&h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W|c.l{A5Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gp  
最后的布局是: >Wi s.e%b  
                Add "e62/Ejg%  
              /   \ 9BON.` |_  
            Divide   5 90:K#nW;  
            /   \ tm)*2lH6  
          _1     3 :X>DkRP  
似乎一切都解决了?不。 tB6k|cPC  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 hY;_/!_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8[5|_Eh+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Lyoor1   
QXQ  
template < typename Right > 3;/?q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,+L KJl  
Right & rt) const \2DE ==M)P  
  { +$pJ5+v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X-Ycz 5?  
} =I4.Gf"~f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5{l1A (b  
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。 :$H!@n*/R  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 k$[{n'\@  
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。 l8wF0|  
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。 S ~|.&0"\  
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? Qlz Q]:dWC  
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: F,}s$v  
[%8@D C'  
template < class Action > |O (G nsZ  
class picker : public Action xb^ Mo.\[  
  { W cGXp$M  
public : =7jEz+w#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l1-HO  
  // all the operator overloaded X%4h(7;v  
} ; !Yh}H<w0  
LHi6:G"Y(  
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。 !wh=dQgMe  
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: 'DAltr<  
9YC&&0 C@  
template < typename Right > Yo2Trh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `SOhG?Zo  
  { -<oZ)OfU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DP>mNE  
} rx:lKoOnB  
'Z7P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9*_uCPR  
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。 Ak=UtDN[  
u%opY<h  
template < typename T >   struct picker_maker <o@)SD~K  
  { 2V$9ei6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 79tJV  
} ; yiT{+;g^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `Cj,HI_/*  
  { ryEvmWYu  
typedef picker < T > result; "6V_/u5M;=  
} ; hEOJb @:R  
$FCw$+w  
下面总的结构就有了: |h,FUj<r  
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。 oQvFrSz  
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。 NgxO&Zp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RndOm.TE  
至此链式操作完美实现。 qJMp1DC  
?UK:sF| (O  
+"=~o5k3Q  
七. 问题3 MVAc8dS  
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。 ,k%8yK  
nHU3%%%cU  
template < typename T1, typename T2 >  y h-9u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >4'21,q  
  { r5)f82pQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A_Gp&acs$  
} @Z2/9K%1'  
XI g|G}i.  
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: h544dNo&  
jr1Se9u D  
template < typename T1, typename T2 > b-b;7a\N  
struct result_2 }}s) +d  
  { +~:0Dxv W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N7B}O*;  
} ; !:J< pWN"  
qS82/e)7  
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? M=Is9)y  
这个差事就留给了holder自己。 ddMM74  
    p;ZDpR  
D[W}[r  
template < int Order > 2$Y3[$  
class holder; h>Rpb#]  
template <> )fR1n}#  
class holder < 1 > UJs?9]x>  
  { CU !.!cZ{  
public : fW[.r==Kf  
template < typename T > 7eH@n <]Y2  
  struct result_1 /2'c>  
  { qid1b b  
  typedef T & result; ~p!QSRu~,b  
} ; Px#4pmz  
template < typename T1, typename T2 > Sh47c4{  
  struct result_2 %>]#vQ|  
  { F~P/*FFK  
  typedef T1 & result; c$.T<r)Z  
} ; P#9-bYNU  
template < typename T > {8i}Ow  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oG9SO^v_  
  { D2-O7e  
  return (T & )r; L%4tw5*N  
} C$0 ITw  
template < typename T1, typename T2 > Xa6qvg7/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t9n'!  
  { <sF!]R&4  
  return (T1 & )r1; lZ+/\s,]|  
}  A8`orMo2  
} ; Jz2 q\42q  
n%Rjt!9  
template <> <m9JXO:5  
class holder < 2 > M%77u=m  
  { ~M(pCSJ[  
public : xKisL=l6Y  
template < typename T > <#!8?o&i  
  struct result_1 ,P1G ?,y  
  { kfIbgya   
  typedef T & result; &A#90xzF  
} ; D`5: JR-{  
template < typename T1, typename T2 > 5vl2yN  
  struct result_2 m';|}z'  
  { JCBnFrP  
  typedef T2 & result; ,9+nfj  
} ; *+# k{D,  
template < typename T > T)*l' g'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sd7Y6?_C  
  { i@%L_[MtA  
  return (T & )r; $jDD0<F.#  
} f61]`@Bk  
template < typename T1, typename T2 > l$qmn$Uc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K T"h74@  
  { LIc*tsl  
  return (T2 & )r2; !WDn7j'A  
} 7E@$}&E  
} ; W'8J<VBD  
;%lJD"yF  
J78Qj[v  
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> >。 }:tAKO=+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1Z=;Uy\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zbdOCfA;  
UeC 81*XZ  
return l(i, j) = r(i, j); uV#-8a5!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N>h]mX6  
1j8/4:  
  return ( int & )i; Cf.WO%?P  
  return ( int & )j; thR|h+B  
最后执行i = j; pPU2ar  
可见,参数被正确的选择了。 +lW+H12  
iOE9FW|e  
.kz(V5  
..sJtA8  
K>`m_M"LA  
八. 中期总结 !;6W!%t.|  
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: DWHOS XA4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S;G"L$&\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =/)Mc@Hb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *(>F'>F1"  
8yNRx iW:  
B>c[Zg1  
V/+H_=|  
Sf#\6X<B  
1KNkl,E  
九. 简化 |Sy}d[VKsZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 eU<]h>2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 & C!g(fS  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: XL%vO#YT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .oW~:mY  
  +-*/&|^等 #h}IUR  
2. 返回引用。 pRb+'v&_k  
  =,各种复合赋值等 _S[Rvb1e   
3. 返回固定类型。 / i\uwa,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ej9/_0lt  
4. 原样返回。 W\ZV0T;<]  
  operator, fwz5{>ON]  
5. 返回解引用的类型。 D"1vw<Ak  
  operator*(单目) j X^&4f  
6. 返回地址。 !c3Qcva  
  operator&(单目) 2\kC_o97  
7. 下表访问返回类型。 VhJyWH%(  
  operator[] 6Vu}k K)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hv_pb#1Ks  
  operator<<和operator>> 1`7]C+Pv  
+"*l2E]5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 IDL^0:eg<.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y'i:%n}I  
bF8xQ<i~Y  
template < typename Left > t(LlWd  
struct value_return 6= aBD_2@  
  { mU e@Dud  
template < typename T > MC[ `<W)u  
  struct result_1 H-PW(  
  { 3 tx0y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !kjr> :)x  
} ; v>yGsJnV'  
kfG65aa>_  
template < typename T1, typename T2 > gXJ19zB+  
  struct result_2 X8NO;w@z#  
  { EusfgU:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ),W (TL  
} ; .jrR4@  
} ; 9, sCJ5bb"  
d[qEP6B  
%s&E-*X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &,6y(-  
t8a@L(J$  
下面我们来剥离functor中的operator() UH.}B3H   
首先operator里面的代码全是下面的形式: s|rZ>SLL  
Z1qATX Xf  
return l(t) op r(t) OGD8QD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Oujlm|  
return op l(t) f"OA Zji  
return op l(t1, t2) hIg, 0B  
return l(t) op .P0Qs&i  
return l(t1, t2) op ?Pok-90  
return l(t)[r(t)] +p%5/ smfs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #xJGuYdv  
R)DNFc:  
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: }tS6Z:fOY  
单目: return f(l(t), r(t)); Ke;X3j ]`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5;i!PuL  
双目: return f(l(t)); k(vEp ]  
return f(l(t1, t2)); xs83S.fHg  
下面就是f的实现,以operator/为例 !xx> lX5  
3Wtv+L7Br  
struct meta_divide &>wce 5uV  
  { dp%pbn6w  
template < typename T1, typename T2 > G \aLg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y:|Xg0Kp  
  { J,77pf!B  
  return t1 / t2; ]oWZ{#r2  
} ZE3ysLk m  
} ; O+UV\  
Eg- Mm4o  
这个工作可以让宏来做: eL$U M  
Kr}M>hF+|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c#4L*$ViF  
template < typename T1, typename T2 > \ B$[%pm`'2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $y]||tX  
以后可以直接用 ^5'/ }iR2N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O%q;,w{prW  
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 J#OE}xASoA  
(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。。。) "}~i7NBB  
Hr8$1I$=  
yPxG`w'  
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 bQ\-6dOtv  
g,GbaaXH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^xkppN2  
class unary_op : public Rettype nAba =iW  
  { E+m"yQp{  
    Left l; Pk?%PB ?Z  
public : FsPDWy&x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aSj1P/A  
hhgz=7Y  
template < typename T > 1&dsQ, VDl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hk~ gcG  
      { :`"T Eif  
      return FuncType::execute(l(t)); +` Y ?-  
    } Ev|{~U  
TWR#MVMI  
    template < typename T1, typename T2 > zl0:U2x7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p31rhe   
      { SAo \H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I3rnCd(  
    } I~5fz4Q  
} ; O[(HE 8E  
/5'<w(  
vaCdfO&  
同样还可以申明一个binary_op x_iy;\s1  
5\kZgXWIh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bZlLivi  
class binary_op : public Rettype 1S.e5{  
  { 2Q'XB  
    Left l; 08n%% F  
Right r; P)j9\ muc  
public : zhm!sMlO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MfpWow-#{  
V1b_z  
template < typename T > O> ^~SO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D>#v 6XI  
      { VOK$;s'9}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f;XsShxr  
    } \t(r@q q  
a=T7w;\h  
    template < typename T1, typename T2 > 0}7Rm>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Z/`W`  
      { A%8`zR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OVo  
    } ~aR='\<  
} ; ysT!^-&p  
c:_i)":  
yc4f\0B/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Gv nclnG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V7'x? pt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r ~!%w(N|M  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 pmD-]0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #LyjJmQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *]| JX&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T2PFE4+Dp  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) a1sLRqo8  
下面是修改过的unary_op 7<'i#E~  
:-@P3F[0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e`2R{H  
class unary_op SR8Kzk{  
  { #2'&=?J1r  
Left l; Py0 i%pZ  
  )n[Mh!mn  
public : <m gTWv  
WuZ n|j'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !J(,M)p!  
LuQ M$/i  
template < typename T > +/lj~5:y  
  struct result_1 Q pc^qP^-  
  { 5@rqU(]<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )w?$~q  
} ; M~Dc5\T  
f#Oz("d  
template < typename T1, typename T2 > %=O!K>^vt<  
  struct result_2 4^}PnU7z  
  { ef ;="N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'xI+kyu  
} ; cYn}we}7  
N6 (w<b  
template < typename T1, typename T2 > &r%^wfp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r9'H7J  
  { 92_H!m/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'R5l =Wf  
} nln[V$   
HZ4 ^T7G  
template < typename T > _7H J'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OiEaVPSI;  
  { `rJ ~*7-  
  return OpClass::execute(lt(t)); J` --O(8Ml  
} oOSyOD  
]@T `q R  
} ; X1qj l_A  
N^`Efpvg  
,lYU#Hx*  
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 J|8YB3K,  
好啦,现在才真正完美了。 y'wW2U/ 1-  
现在在picker里面就可以这么添加了: KCT"a :\  
"A`'~]/hE  
template < typename Right > :%]R x&08  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uQ+$HzxX  
  { .[85<"C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ew['9  
} iL' ]du<wk  
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。 "jMnYEG  
dg8\(G  
w~?eX/;  
r_RTtS#  
h!%`odl%  
十. bind , .F+x}  
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。 t ?'/KL  
先来分析一下一段例子 S|w] Q  
7)wq9];w  
6RodnQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~ZN9 E-uL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gq &85([  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DTVnQC  
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。 qiJ{X{lI  
我们来写个简单的。 8?pZZtad  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hIr^"kVK  
对于函数对象类的版本: q2i~<;Z)9  
HjR<4;2  
template < typename Func > bvTkS EN  
struct functor_trait zz*[JIe  
  { q8]k]:r  
typedef typename Func::result_type result_type; # TF  
} ; 7Wn]l!  
对于无参数函数的版本: r5wXuA,Um  
%z(=GcWm  
template < typename Ret > X/749"23  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7s3<}  
  { d_B5@9e#  
typedef Ret result_type; W)O'( D  
} ; 6E4L4Vb  
对于单参数函数的版本: L]")TQ  
4`]1W,t  
template < typename Ret, typename V1 > 1_]l|`Po  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e|y~q0Q$  
  { "ET"dMxU  
typedef Ret result_type; #JM*QVzv  
} ; .JjuY'-Q  
对于双参数函数的版本: biK.HL\V  
&|*|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )}5r s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &T}e9 3]  
  { }$U6lh/Ep  
typedef Ret result_type; ]h@:Y]  
} ; 1t'\!  
等等。。。 "rJL ^ \r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4ebGAg?_  
xy>mM"DOH  
template < typename Func > *%sYajmD  
struct func_return sBL^NDqa2  
  { ,_O[; L  
template < typename T > {eV_+@dT  
  struct result_1 u1<kdTxA N  
  { [%:NR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pp!W$C:  
} ; `BY`ltW  
eD0@n :  
template < typename T1, typename T2 > k/O&,T77}J  
  struct result_2 !^\/ 1^  
  { krU2S-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |{Q,,<C  
} ; .jw)e!<\N  
} ; =Y0m;-1M  
MvFXVCT#  
RR|Eqm3)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .EQFHStr  
RJM(+5xQ|  
template < typename Func, typename aPicker > /2 N%Z  
class binder_1 eKOTxv{  
  { mH"`46  
Func fn; Q<qIlNE  
aPicker pk; @hPbD?)M  
public : Ja1*a,],L  
XMdYted  
template < typename T > 6D<A@DR9J  
  struct result_1 !$HWUxM;p  
  { jL<.?HE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :QNEA3Q  
} ; {ar }.U  
lLv0lf  
template < typename T1, typename T2 > {[+gM?  
  struct result_2 LtBH4 A  
  { Ql 1# l:Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EC0auB7G  
} ; r{_'2Z_i  
<[bDNe["?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I\_R& v  
;z#9>99rH  
template < typename T > 5YasD6l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =k z;CS+  
  { Jo ^ o`9  
  return fn(pk(t)); [nrP; _  
} L~~aW0,  
template < typename T1, typename T2 > zoU.\]#C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Bv3v;^  
  { "7DPsPs  
  return fn(pk(t1, t2)); [B[J%?NS  
} "O`;zC  
} ; ?W(f%/B#  
yLP0w^Q  
M<729M  
一目了然不是么? "M tQj}  
最后实现bind >*MB_m2|  
6dh PqL  
Velmq'n  
template < typename Func, typename aPicker > -#r_9HQ,w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1 /`>Eh  
  { Dcf`+?3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [Zf<r1m  
} Jc+U$h4  
V-31x)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <|4j<U  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {BF\G%v;+  
S.z;Bm  
十一. phoenix  7)T+!>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b#M<b.R)  
*QVE>{  
for_each(v.begin(), v.end(), \r2w@F{C  
( T]xGE   
do_ =%p"oj]:  
[ M\%{!Wzo8  
  cout << _1 <<   " , "  ;"3Mm$  
] 4 R]|  
.while_( -- _1), > h9U~#G=  
cout << var( " \n " ) tv0xfAV  
) 1#V0g Q  
); ]k Pco4  
$2.DZ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?OSd8E+itM  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor hug12Cu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,ZSuo4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r{btBv  
V6L_aee}CK  
M$)+Uo 2  
template < typename Cond, typename Actor > ~^eAS;  
class do_while Wwz>tE  
  { d09GD[5  
Cond cd; ;# {x_>M  
Actor act; >iCMjT]4  
public : xU&rUk/L  
template < typename T > JsC0^A;fM  
  struct result_1 }X UHP%  
  { Zj JD@,j  
  typedef int result_type; #yqcUbJY0R  
} ; ; ^$RG  
U+ 8[Ia(t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eZv0"FK X  
4eKJ\Q=nX5  
template < typename T > )-9/5Z0v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [kXe)dMX8  
  { =FE,G*  
  do kO4C^pl"v  
    { s^U^n//  
  act(t); ?1d_E meG2  
  }  }N[sydL  
  while (cd(t)); r}991O<  
  return   0 ; ~UnfS};U  
} a-W&/  
} ; K,RIa0)  
q"Xls(  
P)H%dJ ^l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C$5v:Fk  
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。 5ZSw0A(w  
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。 R6!3Y/Q@  
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。 ILQg@J l  
下面就是产生这个functor的类: UeRenp  
+V) (,f1  
i"b*U5k  
template < typename Actor > >8,BC  
class do_while_actor T4UY%E!0  
  { h m"B kOA  
Actor act; 464Z0C  
public : bi5'-.B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bNC1[GG[  
8FMP)N4+  
template < typename Cond > d<whb2l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0t9G $23  
} ; X@cV']#V  
LvR=uD  
WcdU fv(>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |[qI2-el?  
最后,是那个do_ B1GSZUd^?0  
ZF`ckWT:-N  
qaUHcdH  
class do_while_invoker YRwS{ e*u  
  { JRG7<s $  
public : OLiYjYd  
template < typename Actor > 2n@"|\uHD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;zGGT^Dn  
  { fpzTv3D=I  
  return do_while_actor < Actor > (act); Um|:AT}`^  
} ]\GGC]:\@  
} do_; {d3r>Ub)7d  
#de]b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2Gj&7A3b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VA]%i P,O-  
最后来说说怎么处理break和continue ;eWVc;H  
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。 s*VZLKO  
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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