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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda spTz}p^\O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k& uh  
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, `zrg?  
lXF7)H&T  
rT=C/SKP  
lo1bj*Y2  
  class filler EP"Z58&$R  
  { op/_ :#&'  
public : ^eyVEN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )o~/yB7  
} ; ]l C2YD}  
1Jdx#K  
>kxRsiKV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: U?d  I  
_VRxI4q  
*N4/M%1P  
5|~nX8>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6K )K%a,9  
B=;kC#Emtf  
Dkb`_HI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d=meh4Y  
n$XEazUb0N  
:4-,Ru1C"  
M 87CP=yc  
二. 战前分析 ?hGE[.(eh]  
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。 :<bhQY  
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 _WvVF*Q"k  
N*hV/"joZ  
7G^Q2w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FNuE-_  
  /* --------------------------------------------- */ y2#"\5dC  
vector < int *> vp( 10 ); 0;@>jo6,!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k7Qs#L  
/* --------------------------------------------- */ (_!I2"Q*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9) ,|h  
/* --------------------------------------------- */ {aq)Y>o5:T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #R:&Irh  
  /* --------------------------------------------- */ m< )`@6a/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cfilH"EK  
/* --------------------------------------------- */ :hs~;vn)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }eW<P079  
mv#hy  
Z1I.f"XY  
'tw ]jMD  
看了之后,我们可以思考一些问题: wggB^ }~  
1._1, _2是什么? x>B\2;  
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。 ^\Z+Xq1~/  
2._1 = 1是在做什么? 4ryG_p52l  
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。 MJqWc6{ n  
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。 2C}Yvfm4  
n[gE[kw  
WA,D=)GP  
三. 动工 ~  z3J4s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q`/J2r+O  
~v;+-*t  
~tt\^:\3~S  
.4R.$`z4  
template < typename T > %Z<{CV  
class assignment Q&vdBO/  
  { D-LOjMe  
T value; I=#`8deH(  
public : z`t~N  
assignment( const T & v) : value(v) {} NJ.oME@=  
template < typename T2 > ]b; m~|9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xx>h J!  
} ; #"KC29!Yj  
!hZ: \&V  
!CX WoM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *!$Z5Im  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +pme]V|<  
G\BZ^SwE  
QEf@wv;T  
J_Tz\bZ3)  
  class holder w-e{_R  
  { AK,'KO%{=  
public : ~?Ky{jah:^  
template < typename T > cjPXrDl{\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6QY;t:/<  
  { P9'` 2c   
  return assignment < T > (t); K&%CeUa  
} ~qeFSU(  
} ; tF} ^  
}}$@Tij19[  
Znb7OF^#"  
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: O# ZZ PJ"  
QHZ",1F  
  static holder _1; 9/29>K_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PjEJ C@n  
1J"9Y81   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Q8 &TM}E  
而不用手动写一个函数对象。 5[SwF& zZ  
rX?ZUw?u&  
9/{zS3h3  
eNK +)<PK(  
四. 问题分析 EZ .3Z`  
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。 [z2UfHpt~  
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。 =oSd M2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Kus=.(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $\h-F8|JMX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x+Xd7N1  
aqI"4v]~b  
五. 问题1:一致性 0?>(H(D^/  
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?| zq{UkoME  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I_v}}h{  
/9G72AD!  
struct holder Lcpe*C x-  
  { 9%T"W  
  // U[f00m5{HV  
  template < typename T > ?$109wZ:9  
T &   operator ()( const T & r) const BNNM$.ZIQ  
  { rnj$u-8  
  return (T & )r; D;V[9E=g/  
} NUltuM  
} ; e9KD mX_  
s/IsrcfM  
这样的话assignment也必须相应改动: $!.>)n  
c]ARgrH-  
template < typename Left, typename Right > g) u%?T  
class assignment Vz/w.%_g  
  { 50N4J  
Left l; `2s@O>RV  
Right r; YkWHI (p  
public : h7"U1'b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f(m, !  
template < typename T2 > k(dakFaC^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6K pq~o   
} ; v{a%TA9-  
dz9U.:C  
同时,holder的operator=也需要改动: 0wv#AT  
1}DA| !~  
template < typename T > 0Xh_.PF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const edp I?  
  { VjM3M<!g>M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gfg,V.:  
} *tF~CG$r  
wL?Up>fr  
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。 o2ggHZe/=@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dyWp'vCQs\  
(CxA5u1|l  
return l(rhs) = r; 1^WGJ"1  
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。 )FQ"l{P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `]eJF|"  
LOx+?4|y  
template < typename Tp > QE(.w dHP  
class constant_t ?8V.iHJk  
  { #_ |B6!D!  
  const Tp t; }R['Zoh4I  
public : {\l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JkAM:,^(  
template < typename T > sg $db62>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 13!@L bC  
  { INi$-Y+  
  return t;  lln"c  
} (E0   
} ; j HHWq>=d  
R#d~a;j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zok{ndO@|f  
下面就可以修改holder的operator=了 ={:a N)  
J;0;oXwJ<  
template < typename T > |NfFe*q0;8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^Qs}2%  
  { '9V/w[mI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :DN!1~ZtW  
} < xy@%  
Q*smH-Sw  
同时也要修改assignment的operator() m;OvOc,  
c1'@_Is  
template < typename T2 > X,|8Wpi=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FXof9fa_B  
现在代码看起来就很一致了。 N6y9'LGG`  
|RiJ>/ MK\  
六. 问题2:链式操作 ii)# (b:V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K|7"YNohfG  
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。 15g! Q *v  
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。 uDDa >Ka#+  
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。 te+}j7SU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V,&%[H [  
"<ZV'z  
template < typename T > 9*)&hhBs,  
struct result_1 dEoIVy_9R  
  { c|Ivet>3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X8|H5Y:  
} ; pr0X7 #_E5  
]nTeTW  
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: <,]:jgX  
Pp8S\%z~h  
template < typename T > ZLkl:'E_  
struct   ref DK4yAR,g  
  { )O1]|r7v  
typedef T & reference; i1 E|lp)  
} ; #aP#r4$  
template < typename T > P>7Xbm,VP  
struct   ref < T &> x>#{C,Fi  
  { B@,r8)D  
typedef T & reference; .q@?sdGD  
} ; Ww]$zd-bo  
;'"'|} xn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vhrf89-q  
A WR :~{  
template < typename T > 2}vibDq p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tDK@?PfKz  
  { Q]k< Y  
  return l(t) = r(t); CY1WT  
} + Iyyk02V  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 r6DLShP-Ur  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j_8 YFz5  
MKHnA|uQ](  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \<LCp;- K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9p{ 4-]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #t+?eye~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G]K1X"W?  
最后的布局是: #I/P9)4  
                Add oB:7R^a  
              /   \ 1V%tev9a  
            Divide   5 jRK}H*uem  
            /   \ Y6jyU1>  
          _1     3 6j%%CWU{~  
似乎一切都解决了?不。 %rW}x[M%w?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 my 'nDi  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "<CM 'R  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: }. &nEi`  
clE9I<1v  
template < typename Right > VeA@HC`?"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2f,8Jnia  
Right & rt) const ='7m$,{(Q[  
  { ]*2),H1 c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); noZbsI4  
} K.Xy:l*z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h3MdQlJ&  
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。 Y 6a`{'  
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。 MP%#)O6  
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。 |L<JOQ  
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。 RNT9M:w  
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? |Xso}Y{  
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: NQdwj>_a  
_}l(i1o,/  
template < class Action > |+cz\+  
class picker : public Action 5aQ)qUgAW  
  { Ua1&eC Zi  
public : Vk6c^/v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Etz#+R&*  
  // all the operator overloaded V6g*"e/8  
} ; )PYPlSQ*V  
y,D9O/VP  
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。 aHhLz>H'  
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:  ?8>a;0  
=E-x0sr?  
template < typename Right > '@n"'vks(\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /`PYk]mJh  
  { 6{2y$'m8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x ytrd.  
} FnGKt\  
b_x!m{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BtJkvg(2]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 j+jC J<  
j*%#~UFw  
template < typename T >   struct picker_maker ndSu-8?L  
  { E>fY,*0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mF6-f#t>H+  
} ; 6uRE9h|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3D|Lb]=  
  { HSruue8  
typedef picker < T > result; <a R  
} ; UylIxd  
!yNU-/K  
下面总的结构就有了: l6'KIg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @-q,%)?0}=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )]>t(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,N$Q']Td  
至此链式操作完美实现。 d6i}xnmC  
EjPR+m  
*bK=<{d1P  
七. 问题3 Y>$5j}K  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 u(9pRr L  
+)c<s3OCE  
template < typename T1, typename T2 > q;K]NP-_p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (B#FLoK  
  { 5gz^3R|`f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zw<<st Bp  
} uP9b^LEoN  
2CC"Z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h,[L6-n  
z%}"=  
template < typename T1, typename T2 > o$ @/@r  
struct result_2 `I7s|9-=  
  { XT^=v6^H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]}`t~#Irz  
} ; `xM*cJTZ  
MTYV~S4/  
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? w,1N ;R&  
这个差事就留给了holder自己。 9SC1A-nF  
    d V%o:@Z  
XfcYcN  
template < int Order > AbNr]w&pXC  
class holder; _a&gbSQv  
template <> &v:zS$m>  
class holder < 1 > rfDGS%!O%  
  { e N`+r  
public : g$Tsht(rHD  
template < typename T > .-$3I|}X=  
  struct result_1 qO@vXuul,  
  { [n9l[dN  
  typedef T & result; fw%p_Cm  
} ; C:1(<1K  
template < typename T1, typename T2 > a`Bp^(f}  
  struct result_2 @3n!5XM{EE  
  { nOC\ =<Nsg  
  typedef T1 & result; .{gDw  
} ; m{>1# 1;$t  
template < typename T > Z|K HF"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uGAQt9$>_  
  { Rk9n,"xpv  
  return (T & )r; tGOJ4 =  
} aG1Fj[,  
template < typename T1, typename T2 > q}i#XQU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T4x%3-4 ;  
  { .XgY&5Qk  
  return (T1 & )r1; ^E%R5JN  
} -#%M,Qb  
} ; $mxG-'x%K  
:{<|,3oNdR  
template <> Q & /5B  
class holder < 2 > c@>ztQU*  
  { KXMf2)pa  
public : i, ^-9  
template < typename T > lLQcyi0  
  struct result_1 tDETRjTA  
  { @<DRFP  
  typedef T & result; :%sG'_d  
} ; oDS7do  
template < typename T1, typename T2 > k3&68+  
  struct result_2 A8ViJ  
  {  +At [[  
  typedef T2 & result; ) `{jPK*`  
} ; G;gsDn1t  
template < typename T > @zGF9O<3,@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M8lw; (  
  { n\9IRuYO  
  return (T & )r; l_k:OZ  
}  XY)X-K$  
template < typename T1, typename T2 > W,8Uu1X =  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a[ ;L+  
  { N5 sR  
  return (T2 & )r2; AXcmN  
} pI f6RwH}%  
} ; P^o@x,V!&  
U/FysN_N!  
54{E&QvL8o  
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> >。 UR'v;V&Cb\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: koB'Zp/FaY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9T;>gm  
RAa1^Qb  
return l(i, j) = r(i, j); T T 3 6Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bV:<%l]  
Jd `Qa+  
  return ( int & )i;  U :x;4  
  return ( int & )j; NxJnU<g-  
最后执行i = j; 2KO`+  
可见,参数被正确的选择了。 wv3*o10_w8  
q%d,E1  
vo E t\H  
yIiVhI?X  
= 1veO0  
八. 中期总结 iB99.,o-&  
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: zw'%n+5m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V+D<626o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L'Iw9RAJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @|h9jx|  
RKrNmD*rk*  
zWPX  
~%lUzabMa  
fAkfN H6  
U=%(kOx  
九. 简化 :~vg'v~C  
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。 {KDN|o+%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;t>4VA  
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: =LY`K#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9PV]bt,  
  +-*/&|^等 _KloX{a  
2. 返回引用。 KKQT?/ {b  
  =,各种复合赋值等 oFp1QrI3k8  
3. 返回固定类型。 +hKU]DP2;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l4mRNYv)z  
4. 原样返回。 W*iTg%a\k  
  operator, ]Ndy12,M  
5. 返回解引用的类型。 S~r75] "  
  operator*(单目) ].Bx"L!B  
6. 返回地址。 >r X$E<B\  
  operator&(单目) D]>Z5nr |  
7. 下表访问返回类型。 y k!K 5  
  operator[] f4,|D |  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pC,Z=+:  
  operator<<和operator>> J e|   
3ouy-SQ  
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。 gdSqG2/&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >+<b_q|P  
%yc-D]P/  
template < typename Left > ?=)lbSu K  
struct value_return Y8%l)g  
  { $XcH.z  
template < typename T > AJ}m2EH  
  struct result_1 LV1drc  
  { iM7 ^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o%-KO? YW  
} ; S;t`C~l\  
Y>C0 5?>  
template < typename T1, typename T2 > \ ^pc"?Rc  
  struct result_2 dYOY8r/  
  { )^P54_2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2oc18#iG (  
} ; jLn#%Ia}  
} ; |<3x`l-`  
k$5l kP.  
 mVS^HQ:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Hr=|xw8.  
k:V9_EI=  
下面我们来剥离functor中的operator() hl0X, G+@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mw^>dv?  
uDJ;GD[yc  
return l(t) op r(t) >Mh\jt\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fp(zd;BSQ  
return op l(t) $;(@0UDE  
return op l(t1, t2) ab9ecZ  
return l(t) op %H{;wVjK  
return l(t1, t2) op }oiNgs/N  
return l(t)[r(t)] e*`ht+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GzaGTd.b  
Is6}VLbB  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 5~UW=   
单目: return f(l(t), r(t)); MBjAe!,-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w*~s&7c2B  
双目: return f(l(t)); `#<UsU,~Lu  
return f(l(t1, t2)); |RD )pvVM  
下面就是f的实现,以operator/为例 R#YeE`K  
9D`K#3}  
struct meta_divide %MGt3)  
  { 2[=3-1c  
template < typename T1, typename T2 > "~.4z,ha  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Yh^8 !  
  { Ri AMW|M"C  
  return t1 / t2; kf<c[su  
} CvZ\Z472.j  
} ; A4rMJ+!5  
%A3m%&(m&%  
这个工作可以让宏来做: WB_BEh[>j  
OXp N8Dh5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LibQlNW\  
template < typename T1, typename T2 > \ f34/whD65  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }%PK %/ zI  
以后可以直接用 o_b3G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rZ n@i  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 F_-xp1|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _OjZ>j<B.  
du ~V=%9  
h*40jZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 dR_6j}  
(_@]-   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cK\ u  
class unary_op : public Rettype |,=^P` #%  
  { ~Gh7i>n*  
    Left l; 1anh@T.  
public : 479X5Cl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WvArppANo  
5oCg&aT  
template < typename T > ~4=*kJ#7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RR:%"4M  
      { mj9sX^$ dE  
      return FuncType::execute(l(t)); XC;Icr)  
    } gjz-CY.hz  
_()1 "5{  
    template < typename T1, typename T2 > g-UCvY I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hQY`7m>L  
      { /W*Z.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]&P\|b1*g  
    } {K"hlu[  
} ; H"UJBO>$  
f@hM^%  
c'3N;sZ*B  
同样还可以申明一个binary_op 45wtl/^9  
+a N8l1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Nc4;2~XwRp  
class binary_op : public Rettype T\$i=,_$  
  { <},JWV3  
    Left l; [mjie1j/<  
Right r; >"=DN5w ,S  
public : |LbAW /9a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vC@^B)5gb  
*{+{h;p  
template < typename T > #O;JV}y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rq!*unJ  
      { a9p:k ]{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ! #! MTk  
    } 6YNL4HE?  
qF `6l(  
    template < typename T1, typename T2 > =z"+)N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jZkc yx  
      { NNbdP;=:u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %aw.o*@:  
    } gELG/6l  
} ; `?N0?;  
^Z;zA@[wt  
\ B84  
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 QM 3DB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z#o''  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y2 J-`o$5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @>VVB{1@,]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vaP`'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ky%lu^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9-{=m+|b  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o.fqJfpj  
下面是修改过的unary_op wz69Yw7  
(oX!D(OI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 54z.@BJhE  
class unary_op J@$~q}iG  
  { !*"fWahv  
Left l; aif;h! ?y  
  +ppA..1  
public : a= j'G]=  
lD3nz<p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 37jxl+  
:p: C  
template < typename T > {LF4_9 =  
  struct result_1 CKK}Z;~:  
  { 77)WNL/ x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RM `qC  
} ; dV'EiNpf  
*QiQ,~Ep  
template < typename T1, typename T2 > rfEWh Vy(}  
  struct result_2 f!#!  
  { %Rn*oV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9)'f)60^  
} ; lh"*$.j-  
c'eZ-\d{  
template < typename T1, typename T2 > _;;Zz&c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m:?"|.]  
  { (XVBH 1p"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oXnaL)Rk  
} eyyME c!  
esnq/  
template < typename T > 6ABK)m-y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :+PE1=v  
  { `nl n@ ;  
  return OpClass::execute(lt(t)); pzz* >Y  
} 87 s*lS  
!>`Fg>uy  
} ; JaRsm'SIk~  
n^T,R  
kUgfFa#_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V3t#kv  
好啦,现在才真正完美了。 @GFB{ ;=  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~bhS$*t64  
LjBIRV7  
template < typename Right > be,Rj,-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3J+2#ML  
  {  @;bBc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U;MXiE3D  
} er UYR"  
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。 |R0f--;  
lQ;BI~  
Q- |Y  
VX$WL"A  
u##th8h4U  
十. bind T^1 Z_|A  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 c;$ 4}U4  
先来分析一下一段例子 aZWj52  
cQK-Euum  
_VK I@   
int foo( int x, int y) { return x - y;} cl%+m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V]p{jLG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Mu? |<#s  
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。 hL&$` Q  
我们来写个简单的。 aaR& -M@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g F*AS(9  
对于函数对象类的版本: /D&&7;jJ  
hF,|()E[  
template < typename Func > nMyl( kF[  
struct functor_trait #0P_\X`E   
  { U-I,Q+[C[^  
typedef typename Func::result_type result_type; ?Afe }  
} ; "0An'7'm  
对于无参数函数的版本: VLez<Id9(  
-r={P _E6  
template < typename Ret > X/,) KTo7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }4A] x`3  
  { qSc-V`*  
typedef Ret result_type; vQljxRtW  
} ; x=oV!x  
对于单参数函数的版本: 0ra'H/>Ly  
gw]%: WeH  
template < typename Ret, typename V1 > ;miif  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q\N*)&Sd<M  
  { +i&<`ov  
typedef Ret result_type; Q7_5  
} ; 3f[Yk# "  
对于双参数函数的版本: 6c-/D.M  
aOwjYl[?p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \Oeo"|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =&bI-  
  { & o5x  
typedef Ret result_type; 5#K*75>  
} ; M ^o_='\bE  
等等。。。 x}+zhRJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fST.p|b7  
p0Jr{hM  
template < typename Func > .<"XE7  
struct func_return =nhY;pY3u  
  { "b} mVrFh  
template < typename T > 8s1nE_3  
  struct result_1 vYed_'_  
  { !D#"+&&G8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hmu>s'  
} ; Jka>Er  
{zwH3)|Hn  
template < typename T1, typename T2 > ngo> ^9/8  
  struct result_2 n)e2?  
  { LhJUoX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0MWW( ;  
} ; !T{+s T  
} ; QyD0WC}i  
+>Wo:kp3  
K-0=#6?y4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VdlT+'HF  
eZ$7VWG#  
template < typename Func, typename aPicker > &93{>caf+  
class binder_1 @J[@Pu O  
  { :@((' X(".  
Func fn; gP2zDI   
aPicker pk; EoAr}fI  
public : +\eJxyO  
M3tl4%j  
template < typename T > a:BW*Hy{\  
  struct result_1 )1s5vNVa  
  { ^A$=6=CX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DrJ?bG;[  
} ; d:%b  
K./qu^+k  
template < typename T1, typename T2 > ;TAj;Tf]H  
  struct result_2 \|HEe{nA  
  { *~#I5s\s!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; my (@~'  
} ; b] 5weS-<  
R#T-o,m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >qeDb0  
(RddR{mX  
template < typename T > 7%*#M#(T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m5K?oV@n  
  { # T=iS(i  
  return fn(pk(t)); r48|C{je-  
} f3K-X1`]'U  
template < typename T1, typename T2 > 7(Fas(j3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 586P~C[ic  
  { ;wn9 21r  
  return fn(pk(t1, t2)); pY31qhoZ.  
} d GUP|O  
} ; Sdu\4;(  
#])"1fk  
z`{sD]  
一目了然不是么? `3;EJDEdbi  
最后实现bind _Mw3>GNl  
D2$ 9$xeR  
UB$}`39@  
template < typename Func, typename aPicker > L'+bVP{L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ] ZV[}7I.  
  { [`n_> p!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =U]9>  
} gRLt0&Q~  
qM\ 2f<)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^^a6 (b  
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。 .5|[gBK  
,P eR}E;c  
十一. phoenix ~y<0Cc3Vs  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: thjr1y.e  
Z)@vJZ*7(  
for_each(v.begin(), v.end(), \5ls <=S.  
( 3#7V1  
do_ r2-iISxg+  
[ nBy-/BU&  
  cout << _1 <<   " , " E'08'8y  
] )U&9d  
.while_( -- _1), %3z[;&*3O  
cout << var( " \n " ) ^ja]e%w#  
) yXNr[ 7  
); y ``\^F  
JRl=j2z  
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: H$`U] =s|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \c_g9Iqa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qc8Ge\3s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x3+ -wv  
M':-f3aT%  
V:\:[KcL^  
template < typename Cond, typename Actor > csP4Oq\g[  
class do_while A8% e _XA  
  { F2N"aQ&  
Cond cd; "n%j2"TYJj  
Actor act;  u r$  
public : x@NfN*?/+i  
template < typename T > TU|#Pz7n-Z  
  struct result_1 2F4<3k! &  
  { f_c\uN@f  
  typedef int result_type; o,7|=.-b  
} ; T?8BAxC?K  
de:@/-|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f"Sp.'@  
0#V"   
template < typename T > be+-p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6#z8 %k aX  
  { 6 H|SiO9  
  do '2^}de!E  
    { Phn^0 iF  
  act(t); ;Q{D]4  
  } L3eF BF/  
  while (cd(t)); ,DFN:uf=l  
  return   0 ; J!C \R5\  
} @)pC3Vi^  
} ; 9qap#A  
tA(oD4H9  
k4{!h?h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e{x>u(  
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。 b|i4me@  
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。 ~XR ('}5D  
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。 |lNp0b  
下面就是产生这个functor的类: 9vRLM*9|  
*7AB0y0k  
Ii0\Skb  
template < typename Actor > [UwQi!^-O  
class do_while_actor u62H+'k}F  
  { -Q? i16pM  
Actor act; =%U &$d|@G  
public : "51/,D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6ALjM-t=V  
B- @bU@H  
template < typename Cond > ag'hHFV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; AXbb-GK  
} ; tddwnpnSw  
Z_ GGH2u  
ct\msG }b:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i!YfR]"}  
最后,是那个do_ _hY6 NMw  
?o(284sV3  
LATizu  
class do_while_invoker OU{c| O  
  { uH\EV`@'  
public : `+w= p7ET  
template < typename Actor > lWRl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k]ZE j/y~  
  { ;1&"]N%  
  return do_while_actor < Actor > (act); ! $JX3mP  
} gP>pb W_  
} do_; ULK] ' Rn  
vHvz-3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DN%}OcpZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZX/FIxpy  
最后来说说怎么处理break和continue HzM\<YD  
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。 pCt2 -aam  
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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