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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +-NH 4vUg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wwE3N[  
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, r"!xI  
;r} yeI Sf  
sBa&]9>m  
@?*; -]#)  
  class filler ^$s&bH'8  
  { y I}>  
public : }H:wgy`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LZDJ\"a-  
} ; Y)2#\ F   
(qzBy \\p  
hv*XuT/  
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: r7FpR!  
"R]wPF5u  
1D1qOg"LE  
fZb}-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *tfD^nctO  
vZ1?4hG  
Lk.tEuj=82  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QzxEkTc;  
OMAvJzK .  
$r)NL  
p8j*m~4B  
二. 战前分析 Muyi2F)j  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7Q9| P?&:z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0 YAH[YF  
dF><XZph  
aKintb}n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ! ~tf0aY  
  /* --------------------------------------------- */ Q5HSik4  
vector < int *> vp( 10 ); }/QtIY#I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vwb_$Yi+]  
/* --------------------------------------------- */ Nu euCiP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z"-oD*ICw  
/* --------------------------------------------- */ PYTwyqS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tLcw?aB  
  /* --------------------------------------------- */ og&-P=4O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zUq(bD  
/* --------------------------------------------- */ pKU(4&BxX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :LCyxLI  
[\rzXE  
>[l2KD  
n`V?n  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3vdFO: j  
1._1, _2是什么? 4v` G/w  
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。 CSY-{  
2._1 = 1是在做什么? R6TT1Ka3c  
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。 7^syu;DT9Y  
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。 t N4-<6  
/ ;+Mz*  
 U4qk<!  
三. 动工 R_b4S%jhx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yMt:L)+  
13pu{Xak  
`g <0FQA  
Mh MXn;VKj  
template < typename T > HPg%v |  
class assignment N`~f77G  
  { F\^\,hy  
T value; ]Ljb&*IEj  
public : Q\>mg*79  
assignment( const T & v) : value(v) {} X#HH7V>  
template < typename T2 > nu Vux5:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %y7ZcH'  
} ; K0D|p$v  
zB/VS_^^W:  
o]]sm}3N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tu(^D23  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \01 kK)  
m6#a {  
AD+OQLG]`  
&TL"Hd  
  class holder J *38GX+  
  { aKE`nA0\B  
public : ,U)&ny  
template < typename T > Kv)}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Fv$A%6;W  
  { PpH ;p.-!d  
  return assignment < T > (t); {+GR/l\!#  
} E M`'=<)V  
} ; LzD RyL  
T+B8SZw#}!  
'Lw8l `7  
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: mn\A)R Q  
Gpi_p  
  static holder _1; ,Xr`tQ<@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9tb-;|  
bZr,jLEf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )FPn_p#3]  
而不用手动写一个函数对象。 q`?M+c*F  
6}VFob#h8  
e=aU9v L  
9Ofls9]U  
四. 问题分析 aqWlX0+  
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。 Djdd|Z+*{  
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。 5W$Jxuyqj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /Kq'3[d8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'Ebjn>"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &=kb>*  
}"SqB{5e(  
五. 问题1:一致性 Ftd,dqd  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9|[uie  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bub6{MQW8e  
zG8g}FrzG;  
struct holder 9_?e, Q  
  { O&&_)  
  // BoST?"&}'  
  template < typename T > W-gu*iZ6&  
T &   operator ()( const T & r) const LAY:R{vI  
  { _*n `*"  
  return (T & )r; fms(_Q:R?  
} cA|vH^:  
} ; sOiM/} O]  
e /1x/v'  
这样的话assignment也必须相应改动: +95v=[t#Ut  
bC~I}^i\  
template < typename Left, typename Right > 5pC}ZgEa<  
class assignment t`{T:Tjc  
  { bo(w$& VW  
Left l; BFg&@7.X  
Right r; 3Pgokj   
public : #HW<@E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /HS"{@Z"h  
template < typename T2 > 0FY-e~xr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &%GAPs%  
} ; iK+Vla`}  
8UXRM :Z"  
同时,holder的operator=也需要改动: "^!y>]j#A  
*,%$l+\h  
template < typename T > yTh%[k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (x?Tjyzw  
  { 9thG4T8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z6rT<~xZtu  
} PHEQG]H S  
kU=U u>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^Il*`&+?P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `C C=?E  
&6 <a<S  
return l(rhs) = r; p!=O>b_f  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7S&$M-k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,|}mo+rb-  
V=% ;5/  
template < typename Tp > __FEdO  
class constant_t >KvK'Mus/  
  { ^Y+Lf]zz*  
  const Tp t; b GI){0A  
public : kP^A~ZO.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XPD1HN!,LT  
template < typename T > ?w'86^_z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xy4+ [u  
  { (Nk[ys}%*  
  return t; 02trjp.f  
} B>m*!n: l  
} ; 9xhc:@B1J  
)wCNLi>4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T_=WX_h $  
下面就可以修改holder的operator=了 CfSP*g0rW  
3Jt# Mp  
template < typename T > vJ=Q{_D=\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yz=X{p1  
  { \q4r/SbgW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =-X-${/  
}  7gZ}Qy  
Mqvo j7  
同时也要修改assignment的operator() dFDf/tH  
i}P{{kMJ  
template < typename T2 > ;RX u}pd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8.8t$  
现在代码看起来就很一致了。 m&gB;g3:  
]d@>vzCO  
六. 问题2:链式操作 3X11Gl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R3l{.{3p2  
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。 Up'#OkTx  
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。 {7@*cB qN  
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。 uC#@qpzy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /]5*;kO`  
M<n'ZDK `W  
template < typename T > {srxc4R`  
struct result_1 ^ r(My}  
  { D9A%8o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "t(_r@qU/  
} ; f$:SacF  
r{9fm,  
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: %Q0R] Hg  
i!e8-gVMP&  
template < typename T > P/|1,S k  
struct   ref c$71~|-[  
  { K)~aH  
typedef T & reference; {vCtp   
} ; oD9n5/ozo  
template < typename T > _"L6mcI6  
struct   ref < T &> O0xqA\  
  { $ P?^GB>u  
typedef T & reference; 2M'dT Xz  
} ; $*iovam>^]  
]VLseF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  16~E  
z]+L=+,,  
template < typename T > rf:H$\yw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HOFxOBV  
  { kDWEgnXK,v  
  return l(t) = r(t); OQB7C0+ &  
} HNv~ZAzBG-  
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。 Cd"{7<OyM4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wN4#j}C  
!e~[U-  
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 C` ky=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0FI |7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -|KZOea  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PBCGC^0{  
最后的布局是: =(D"(OsQ/  
                Add h )5S4)  
              /   \ @;P ;iI  
            Divide   5 /G'3!S  
            /   \ A8*zB=C  
          _1     3 ">z3i`#C'  
似乎一切都解决了?不。 I*3}erT  
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。 z_fjmqa?  
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。 jxkjPf?  
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: s{yw1:  
a~$Y;C_#<  
template < typename Right > 3S7"P$q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z77>W}d  
Right & rt) const }0Ns&6)xG  
  { ,Q7;(&x~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?V^7`3F  
} qz>R"pj0g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /0XMQy  
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。 Tgr,1) T  
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。 ()l3X.t,$  
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。 ~BmA!BZV`  
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。 ji1vLu4|t  
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? yW= +6@A4  
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: C$1W+(  
]>VG}e~b  
template < class Action > A+0-pF2D  
class picker : public Action r.\L@Y<  
  { K8&;B)VT>  
public : c Pf_B=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #6< 1 =I'j  
  // all the operator overloaded OpEH4X.Z  
} ; ?e<2'\5v  
}ARA K^%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 K8_v5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >9dD7FH  
! I0xq"  
template < typename Right > 7}UG&t{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JN|6+.GG  
  { 1d<Uwb>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aY>v  
} *b. >  
nJ2x;';lA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '6 F-%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =x\`yxsG  
Xi98:0<=  
template < typename T >   struct picker_maker 0yI1r7yNB+  
  { njaMI8|Pa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S-7&$n  
} ; _NsEeKU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K8sRan[4}  
  { - |g"q|  
typedef picker < T > result; '% QCNO/  
} ; vyIH<@@p7  
T"_'sSI>tF  
下面总的结构就有了: 4?'vP'  
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。 {}$7Bp  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 EyE#x_A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z_\p8@3aH  
至此链式操作完美实现。 w31Ox1>s  
QkdcW>:a7  
hu.o$sV3;  
七. 问题3 :lcq3iFn  
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。 ^!&6 =rb  
d}[cX9U/  
template < typename T1, typename T2 > ro{!X,_$,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +1!iwmch>  
  { Kf[d@ L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x?+w8jSR  
} 'j6O2=1  
T`ibulp  
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: "0P`=n  
20|`jxp  
template < typename T1, typename T2 > @i1e0;\  
struct result_2 &Vz$0{d5  
  { "%gsGtS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eyCZ[SC  
} ; h^yqrDyJ  
J, 9NVw$  
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? ##7y|AwK  
这个差事就留给了holder自己。 MYWkEv7  
    =1l6( pJ  
rG-T Dm  
template < int Order > bP&QFc  
class holder; ixd sz\<  
template <> %L+q:naZe  
class holder < 1 > L=4+rshl!_  
  { !mmMAsd,  
public : (90/,@6 6l  
template < typename T > hw^&{x  
  struct result_1 uw}Rr7q  
  { I+8n;I)]X  
  typedef T & result; FmL]|~  
} ; br[iRda@  
template < typename T1, typename T2 > Rm} ym9  
  struct result_2 ^}_Ka//k  
  { WTJ 0Q0U  
  typedef T1 & result; t<!;shH,s  
} ; j~Aq-8R=  
template < typename T > kOYUxr.b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4+RR`I8$Ge  
  { @%]A,\  
  return (T & )r; %c }V/v_h  
} pjWRd_h.  
template < typename T1, typename T2 > Yq+ 1kA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kJWg},-\  
  { 7>JTQ CJ  
  return (T1 & )r1; d~LoHp  
} ')y2W1  
} ; 2?JV "O=  
Lgg,K//g  
template <> ;A*SuFbV  
class holder < 2 > &|/_"*uM  
  { L8VOiK=,  
public : ?h= n5}Y  
template < typename T > v`HE R6  
  struct result_1 nI\6a G?`  
  { Y}:~6`-jj  
  typedef T & result; k{}> *pCU  
} ; gxv^=;2C  
template < typename T1, typename T2 > m\L`$=eO8  
  struct result_2 b2m={q(s  
  { 3e_tT8  
  typedef T2 & result; /Nf{;G!kg  
} ; ;w7mr1  
template < typename T > y6XOq>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O$,F ga  
  { )U@9dV7u  
  return (T & )r; utlr|m Xc  
} 53HA6:Q[  
template < typename T1, typename T2 > ! _S#8"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~||0lj.D  
  { 6hxZ5&;(*  
  return (T2 & )r2; a+w2cN'  
} QNj]wm=mp  
} ; Re$h6sh  
G;Li!H  
Nd~B$venh  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s2; ~FK#/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1 /. BP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A~?M`L>B  
,i2-  
return l(i, j) = r(i, j); i\i%Wi Rl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U\KMeaF5e-  
cq1 5@a mX  
  return ( int & )i; qX\*l m/l  
  return ( int & )j; 3U[O :  
最后执行i = j; X?5{2ulrI  
可见,参数被正确的选择了。 Hn|W3U  
)4yP(6|lx  
8dGsV5"*  
X0/slOT  
NJUKH1lIhR  
八. 中期总结 GWA"!~Hu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^q:-ZgM>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b}[S+G-9W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3Z!%td5n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !GcBNQ1p+7  
_olQ;{ U:  
y>I2}P  
l5[5Y6c>  
"r9Rr_, >  
w'S,{GW  
九. 简化 >>U>'}@Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 LOh2eZ"n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d>QFmsh-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @) Qgy}*5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I'/3_AX  
  +-*/&|^等 L5&M@YTH  
2. 返回引用。 1- 2hh)  
  =,各种复合赋值等 n(: <pz  
3. 返回固定类型。 mUYRioNj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZT0\V ]!B  
4. 原样返回。 HI.*xkBXl&  
  operator, %Bs. XW,  
5. 返回解引用的类型。 2~4:rEPJ:  
  operator*(单目) AZj&;!}  
6. 返回地址。 C/kf?:j  
  operator&(单目) 3BFOZV+  
7. 下表访问返回类型。 9/ <3mF@E  
  operator[] h0{X$&:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dSM\:/t  
  operator<<和operator>> F.9}jd{  
hZ&KE78?  
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。 @@65t'3S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jLAEHEs  
#}`sfaT  
template < typename Left > R~vGaxZ$  
struct value_return d$t"Vp  
  { Q:}]-lJg  
template < typename T > MpV<E0CmE  
  struct result_1 /bo}I-<2  
  { Z)?$ZI@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <kh.fu@.Q  
} ; -F5B Jk  
[Vd$FDki  
template < typename T1, typename T2 > X1j8tg  
  struct result_2 iT]t`7R  
  { Rh>B# \  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $7x2TiAL  
} ; mRk)5{  
} ; +QChD*  
#:K=zV\  
F/5&:e?( )  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  :eN&wQ5q  
tsXKhS;/w  
下面我们来剥离functor中的operator() 7J'%;sH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tl#sCf!c  
Vk2$b{VdF  
return l(t) op r(t) wKJG 31I^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I^NDJdxd  
return op l(t) !T 6R[  
return op l(t1, t2) Oa|c ?|+  
return l(t) op |RX#5Q>z  
return l(t1, t2) op c=m'I>A  
return l(t)[r(t)] D#;7S'C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *2AD#yIKC  
Uh }PB3WZ  
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: 2]!@)fio`  
单目: return f(l(t), r(t)); |iM,bs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HsY5wC  
双目: return f(l(t)); -3Kh >b)  
return f(l(t1, t2)); 6o't3Peh  
下面就是f的实现,以operator/为例 U4D7@KY +m  
l;-Ml{}|0  
struct meta_divide j G8;p41  
  { Knwy%5.Z  
template < typename T1, typename T2 > O1c%XwMn^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N J3;[qJ  
  { VotC YJ  
  return t1 / t2; DiFLat]X  
} 9+ 'i(q z  
} ; Lqgrt]L_"  
-TUJ"ep]QJ  
这个工作可以让宏来做: 6VW *8~~Xy  
ZW4f "  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e~)[I!n  
template < typename T1, typename T2 > \ 8^7Oc,:~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ug3\K83aj/  
以后可以直接用 09kR2(nsW/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ww2mL <B  
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 ztp|FUi  
(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。。。) e@D_0OZ  
'| 8 dt "C  
EPm~@8@"j?  
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 : auR0FE  
*`>BOl+ro  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;[<(4v$  
class unary_op : public Rettype =oAS(7o  
  { `YhGd?uu$  
    Left l; zv]ZEWVzc  
public : A3]A5s6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <PLAAh8  
Xu$>$D# a  
template < typename T > wZvv5:jKpu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Vn#Ab_C  
      { o'2eSm0H  
      return FuncType::execute(l(t)); PK|-2R"M  
    } 35\ |#2qw6  
W+h2rv  
    template < typename T1, typename T2 > <-VBb[M#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s.J 4&2Q  
      { K%q5:9m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rc_m{.b  
    } M @5&.  
} ; ] !/  
J0xHpe  
qb>ULP0  
同样还可以申明一个binary_op r:*G{m-  
ON2o^-%=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H|% J"  
class binary_op : public Rettype IeYYG^V<A  
  { g~hMOI?KK^  
    Left l; KC;cu%H  
Right r; v[dU UR f  
public : *HoRYCL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4]o+)d.`(  
Y'U1=w~E  
template < typename T > nCQtn%j't  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =%<=Bn  
      { o/pw=R/):  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z,,"yVk`,  
    } >|taU8^|G}  
JFT$1^n  
    template < typename T1, typename T2 > z; GQnAG@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g=Z52y`N<  
      { gk6f_0?X'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1!z{{H;W  
    } 'Lu<2=a~  
} ; e=i X]%^  
>wW{ $  
mnm ZO}   
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 BH:A]#_{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (`(D $%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J[ZHAnmPH  
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。 :nx+(xgw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L FWp}#%  
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。。。 lV\iYX2#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1K Vit{  
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) JduO^Fit  
下面是修改过的unary_op (*S<2HN5  
Am, {Fj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +?J  N_aR  
class unary_op )Zq'r L<  
  { ciS +.%7  
Left l; $nt&'Xnv  
  {irc0gI  
public : h>pu^ `hk  
:-?ZU4)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tg{5%~L]   
Q y qOtRk  
template < typename T > Kd:l8%+  
  struct result_1 %o?)`z9-  
  { D Q.4b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A5nggg4  
} ; r8 9o  
_vTr?jjfK  
template < typename T1, typename T2 > 5r5on#O&  
  struct result_2 T]th3*  
  { a_b#hM/c;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Fb{N>*l.  
} ; VrIN.x  
<^YvgQ,m  
template < typename T1, typename T2 > Yq ]sPE92  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1jKpLTSs  
  { ^lp=4C9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aE~T!h  
} N<Sl88+U  
a>47k{RSzE  
template < typename T > m.lR]!Y=w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oJa}NH   
  { 2 7)If E  
  return OpClass::execute(lt(t)); a2P)@R  
} NjIPHM$g  
=Kj{wA O  
} ; ad}8~6}_&  
71{Q#%5U~  
~Dt$}l-9  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 'g%:/lwA  
好啦,现在才真正完美了。 MT!Y!*-5  
现在在picker里面就可以这么添加了: wUaWF$~y  
#Th)^Is  
template < typename Right > .i*oZ'[X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JC cYFtW  
  { "^&H9.z,v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _d 6'f8[&  
} (\ab%M   
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。 U p@^C"  
eha|cAq  
+u|"q+p  
Jl_W6gY"Z  
L6h<B :l  
十. bind g+B7~Z5,  
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。 ]N 9N][n  
先来分析一下一段例子 [H*JFKpx  
9"#C%~=+  
v~ >Bbe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k2 Ju*W&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `,}7LfY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^BA I/WP  
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。 ==Egy:<:Q  
我们来写个简单的。 '&cH,yc;b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ao)';[%9s  
对于函数对象类的版本: /ZyMD(_J  
,IB\1#  
template < typename Func > DQGrXMpV0  
struct functor_trait FO*Gc Z  
  { u\ _yjv#  
typedef typename Func::result_type result_type; e|oMbTZ5m  
} ; {D[6=\ F  
对于无参数函数的版本: k9%o{Uzy  
>ZJ]yhbhK  
template < typename Ret > 8&U Mmbgy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0si1:+t-[+  
  { :\[l~S  
typedef Ret result_type; X,G<D}  
} ; NK qI x  
对于单参数函数的版本: 4s 7 RB  
pg%(6dqK4  
template < typename Ret, typename V1 > j!agD_J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N>(w+h+  
  { r#OPW7mhE  
typedef Ret result_type; .e7tq\k  
} ; i.^ytbH  
对于双参数函数的版本: Rq|6d M6H  
loIb}8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a <C?- g|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JOuyEPy  
  { opH!sa@U  
typedef Ret result_type; *;@wPT  
} ; 1 !_p  
等等。。。 1r=cCM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A,F~*LXm  
:(]fC~G~  
template < typename Func > p q`uB  
struct func_return ,NQ!d4 ~D  
  {  igo9~.  
template < typename T > t,r]22I,`  
  struct result_1 0 h A:=r  
  { >Lo\?X~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >e {1e  
} ; q;,lv3I  
bkd`7(r  
template < typename T1, typename T2 > u@dvFzc  
  struct result_2 d3:GmB .  
  { ,!_6X9N-h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; # ][i!9$  
} ; +%YBa'Lk  
} ; /K|(O^nw  
TR3U<:  
di/Q Jrw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 & jqylX  
PcC@}3  
template < typename Func, typename aPicker > R ABw( b  
class binder_1 Tc(=J7*r&  
  { Wh i#Ii~  
Func fn; %[|^7  
aPicker pk; &:l-;7d  
public : #_.J kY  
|'z8>1  
template < typename T > E[t0b5h  
  struct result_1 s $Vv  
  { cCZp6^/<x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y7hDMQ c'  
} ; >$'z4TC\T  
d%|l)JF*5  
template < typename T1, typename T2 > &Pb:P?I  
  struct result_2 To(I<W|{  
  { :\|A.# U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GqHW.s5  
} ; J'Pyn  
0Ncpi=6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @e<( o UE  
k4iiL<|  
template < typename T > I]C Y>'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dCi:@+z8  
  { 0o+Yjg>\~8  
  return fn(pk(t)); o=R(DK# U  
} R` < ^/h  
template < typename T1, typename T2 > b;b,t0wS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >g<Y H'U{  
  { *:yG)J 3F  
  return fn(pk(t1, t2)); EQ273sdK  
} i*=~m O8E  
} ; os{ iY  
ol"|?*3q  
U1r]e%df)  
一目了然不是么? ~Fuq{e9`  
最后实现bind XY| y1L 3[  
mi] WZlg$  
?zBu` 7j  
template < typename Func, typename aPicker > eMRH*MyD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B`mJT*B[  
  { U|3!ixk>>w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Nhs!_-_I  
} dLp1l2h!0  
C=+9XfP0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]zlA<w8  
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。 hiS|&5#  
E@ :9|5  
十一. phoenix ~snj92K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L"&T3i  
Z8 v8@Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _P.I+!w:x  
( ^0.8-RT  
do_ 7Jlkn=9e:  
[ a%r!55.   
  cout << _1 <<   " , " F_*']:p  
] W q<t+E[  
.while_( -- _1), ,Iyc0  
cout << var( " \n " ) .j:,WF<"l5  
) FPYk`D  
); S-Y{Vi"2  
P{9:XSa%  
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: R->x_9y-R  
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 <(KCiM=E$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -iiX!@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _uO$=4Sd  
,m<YS MKX  
9InP2u\&:  
template < typename Cond, typename Actor > *Y(59J2  
class do_while Y]([K.I=  
  { 1w=.vj<d8  
Cond cd; 7z$Z=cs  
Actor act; 2{h2]F  
public : 8b?nr;@  
template < typename T > QH-CZ6M  
  struct result_1 eJo" Z  
  { {<ShUN  
  typedef int result_type; Rv&"h_"t  
} ; jg?UwR&  
'u<e<hU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G^Gs/- f  
U"7o;q  
template < typename T > X_2N9$},  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w80X~  
  { K(?V]Mxl6  
  do Q("m*eMRt  
    { 9}6_B|  
  act(t); mEJ7e#  
  } hq7f"`  
  while (cd(t)); G0 EXgq8  
  return   0 ; Rmw=~NP5  
} ]Uwp\2Bc  
} ; "IU}>y>J  
{P6Bfh7CZ  
\na$Sb+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uJ2ZHrJ  
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。 H7'42J@  
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。 QDn_`c  
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。 r4mh:T4i  
下面就是产生这个functor的类: $jMA(e`Ye0  
~ =u8H  
4;L|Ua  
template < typename Actor > Z+ k) N  
class do_while_actor sa+ JN^[X  
  { h-PJC/>  
Actor act; MUl`0H"tR  
public : B[ZQn]y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &^$@LH3  
'^)'q\v'k  
template < typename Cond > k)3N0]q6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :\~>7VFg  
} ; DoczQc-U+  
:z8/iD y  
zh2<!MH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f$>_>E  
最后,是那个do_ \uTlwS  
{LiJ=Ebt  
1vo3aF  
class do_while_invoker =u2~=t=LV  
  { |>(Vo@  
public : 9\Gk)0  
template < typename Actor > h^(U:M=A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T)e2IXGN  
  { fc~fjtqwvz  
  return do_while_actor < Actor > (act); D]E=0+  
} H}r]j\  
} do_; h> bjG  
2;sTSGDG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %/3+:}@G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 } `L;.9  
最后来说说怎么处理break和continue =-oP,$k  
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。 #MY oy7=  
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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