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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /L8=8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  t|DYz#]  
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, 0?sp  
Aws TDM  
^YZ#P0 y  
zBR]bk\  
  class filler Dx%fW`  
  { ;g*6NzdA  
public : x/<. ?[A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7> QtO  
} ; 5-QXvw(TH  
~!OjdE!u  
U#P#YpD;==  
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: "8X+F%  
ij),DbWd  
G#*;3X$  
ro{MD s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  x1et,&,  
>j?uI6Uw  
G# C)]4[n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hU{%x#8}lK  
U|QDV16f  
|g{AD`  
'37b[~k4  
二. 战前分析 :[&X*bw[  
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。 "8I4]'  
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 T_dd7Ym'8  
\NqC i'&  
D. e*IP1R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZjK~s)RC  
  /* --------------------------------------------- */ 90!Ib~7zH  
vector < int *> vp( 10 ); L5W>in5(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S7vE[VF5  
/* --------------------------------------------- */ one>vi`=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `4qKQJw  
/* --------------------------------------------- */ yiq#p "Hs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :KLD~k7yA(  
  /* --------------------------------------------- */ (r4\dp&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d w|0K+-PH  
/* --------------------------------------------- */ "gz;Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;~J~g#  
 df'g},_  
L9@jmh*E  
UK,P?_e  
看了之后,我们可以思考一些问题: :Mk}Suf&H  
1._1, _2是什么? [1U_c*;i  
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。 DvCt^O*  
2._1 = 1是在做什么? a6d KQ3D  
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。 I'C ,'  
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。 :Eyv==  
5,Y2Lzr  
M=A9a x  
三. 动工 >e;f{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O~el2   
Q:\hh=^  
bRK9Qt#3  
Tjqn::~D  
template < typename T > B .mV\W  
class assignment M}Mzm2d#`  
  { *@nUas 2"  
T value; ?s]`G'=>V`  
public : JPG!cX%  
assignment( const T & v) : value(v) {} [ UJj*n  
template < typename T2 > )QD}R36Ic  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C.-a:oQ[  
} ; o{p_s0IX;S  
Hi9z<l=$  
9_3M}|V$^e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &?6w 2[}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rE:>G]j6  
{ )qP34rM  
~tvoR&{I  
~~,<+X:  
  class holder >lmL  
  { P1n@E*~V5  
public : _O%p{t'q<  
template < typename T > DG=Ap:sl*$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h :R)KM  
  { rUjr'O0  
  return assignment < T > (t); Pa +BE[z  
} ,m,vo_Ub  
} ; `t&;Yk]-L  
C 5 UDez  
S+Yg!RrNqj  
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: (K6S tNtN  
($> 0&w  
  static holder _1; ;7k7/f:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rgKn=8+a  
RzQS@^u*F0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w>_EM&r6~u  
而不用手动写一个函数对象。 zP}v2  
)6^xIh  
w.p'Dpw  
t8 "-zd8  
四. 问题分析 "lf3hWGw  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 jqWvLBU!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~+yo;[1Yc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wf%Ep#^6}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A> A'dQ69  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >r3< O=Z7  
5Suc#0y  
五. 问题1:一致性 ot#kU 8f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 79g>7<vp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0f/!|c  
, % jTXb  
struct holder oH0F9*+W  
  { d/rz0L  
  // LW5ggU/  
  template < typename T > 6 JYOe  
T &   operator ()( const T & r) const Gw^=kzh  
  { F5P{+z7  
  return (T & )r; D ;$+]2  
} Zb;$ZUWQX  
} ; 3>)BI(Wl  
Lu.tRZ`$38  
这样的话assignment也必须相应改动: $i~`vu*  
y/hvH"f  
template < typename Left, typename Right > v=1S  
class assignment i!x5T%x_  
  { @|%ICG c  
Left l; | V,jd  
Right r; ~j#6 goKn  
public : [(EH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }AZx/[k |z  
template < typename T2 > *[:CbFE0y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yka&Kkw  
} ; kTc5KHJ7  
F{~r7y;0  
同时,holder的operator=也需要改动: BV?N_/DXp  
e7qMt[.  
template < typename T > f ?zK "  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]Wt6V^M'@  
  { )wv[!cYyW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]V^.!=gh$  
} 6v O)s!b  
6-14Htsk6  
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。 4 Olv8nOe<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h=r< B\Pa  
]G~N+\8]U  
return l(rhs) = r; QYw4kD}  
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。 xh^ZI6L<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /M*\t.[ 46  
8;f<qu|w  
template < typename Tp > PG[O?l  
class constant_t {)9HS~e T  
  { N<"6=z@w+  
  const Tp t; RdvTtXg  
public : 6ri?y=-c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c&?a ,fpb  
template < typename T > m3Z}eC8LK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X8n/XG~_  
  { &t|V:_?/x  
  return t; AYu'ptDNr  
} G^@Jgx3n  
} ; Mth`s{sATa  
@j2*.ee  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HT=Am  
下面就可以修改holder的operator=了 mYOdBd  
)LrCoI =|  
template < typename T > ( WtE`f;Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +\[![r^P  
  { `e'o~ oSu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pMZf!&tM  
} $F`<&o  
)bXx9,VL  
同时也要修改assignment的operator() Fif^V  
h)l&K%4;  
template < typename T2 > cc(r,ij~4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sa(M66KkU  
现在代码看起来就很一致了。 -WBz]GW4r  
xnuv4Z}]t  
六. 问题2:链式操作 mc=! X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4OZ5hH 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。 mx(%tz^t  
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。 QDgEJ%U-  
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。 QD;f~fZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Nk7eiQ  
MD ?F1l"}%  
template < typename T > X)iWb(@k"7  
struct result_1 $x_52 j\j  
  { LVFsd6:h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uyRA`<&w  
} ; Re,$<9V  
s!;VUr\  
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: MLD>"W  
"kBqY+:Cn  
template < typename T > P2Qyz}!wo  
struct   ref _?]BVw  
  { 0.BUfuuh  
typedef T & reference; & kjwIg{  
} ; fzFvfMAU  
template < typename T > @FdCbPl$  
struct   ref < T &> JfP\7  
  { @+\S!o3m  
typedef T & reference; 4>"cc@8&~  
} ; 4lh   
p-'6_\F.Ke  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NzeI/f3K5  
'f?&EsIV?  
template < typename T > eFj6p<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _z(5e  
  { o&XMgY~  
  return l(t) = r(t); w^'?4M!  
} _[{:!?-?  
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。 ,7fc41O3V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '=K of1  
C/CfjRzd  
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 gR-Qj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [#>$k 6F*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZP6 3Alt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o ,Tr^e$  
最后的布局是: _+Jf.n20  
                Add |1QbO`f/F  
              /   \ dp[w?AMhM9  
            Divide   5 B/sBYVU  
            /   \ [*?_  
          _1     3 rxy{a  
似乎一切都解决了?不。 |:e|~sism  
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。 H ?`)[#  
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。 +F7<5YW&(  
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: 3?*M{Y|  
l\=-+'Y  
template < typename Right > NHFEr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Bd[L6J)  
Right & rt) const CmJ?_>  
  { pg?i F1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pe!dm}!h[  
} C'8!cPFVv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rZ!Yi*? f  
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。 m,@1LwBH  
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。 F[7Kw"~J  
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。 d@D;'2}Yc  
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。 X@yr$3vC  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;X$q#qzN#  
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: o/dMm:TF  
W) 33;E/}  
template < class Action > K{ zCp6  
class picker : public Action `dgM|.w5=  
  { !O F?xW  
public : V{T{0b" \U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h"PS-]:CD  
  // all the operator overloaded ` Y{>2UFX  
} ; { p!_-sL  
joChML_  
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。 O/D Af|X|  
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: mZbWRqP[|_  
7ZV~op2Q  
template < typename Right > y NrinYw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dcl.wD0~V  
  { J+}+ "h~.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {ywXz|TP  
} wUK7um  
o9m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bSrRsgKvT  
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。 B=Zl&1  
lJ:M^.Em0  
template < typename T >   struct picker_maker d`9W  
  { jF38kj3O7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c?!YFm  
} ; /lS+J(I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /B,:<&_-  
  { RHwaJ;:)#  
typedef picker < T > result; =mHkXHE~:  
} ; yHWi [7$  
KMK&[E#r  
下面总的结构就有了: IU Y> ih  
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。 "K|)<6J  
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。 @,x_i8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6%gB E  
至此链式操作完美实现。 Gh]_L+  
hncS_ZA  
 Y8)E]D  
七. 问题3 p~Hvl3SxR  
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。 F-BJe]  
N+CXOI=6x  
template < typename T1, typename T2 > NI5]Nz<?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?~"`^|d  
  { ^w:OS5%R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5q|+p?C  
} 5:Yck<  
c Ndw9?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: .7 (DxN  
j>0<#SYBu  
template < typename T1, typename T2 > ?w+ QbT  
struct result_2 QP6z?j.  
  {  ?YqJ.F;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w`c0a&7  
} ; \4h>2y  
w=f0*$ue+w  
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? |Z`M*.d+  
这个差事就留给了holder自己。 tmO;:n<N  
    )Qh>0T+(  
cS<TmS!  
template < int Order > G1kaF/`O  
class holder; Z69+yOJI  
template <> uP{; *E3?  
class holder < 1 > X}oj_zsy;^  
  { rQ9*J   
public : T*h!d(  
template < typename T > D 4< -8  
  struct result_1 )Vwj9WD  
  { S5i+vUI8C  
  typedef T & result; _Ry_K3K  
} ; %&^Q(f  
template < typename T1, typename T2 > 6m4Te|  
  struct result_2 rr|"r  
  { j~M#Ss-H8  
  typedef T1 & result; I3Lg?bZ  
} ; \\=.6cg<K  
template < typename T > CJzm}'NY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s~S?D{!  
  { NTqo`VWe  
  return (T & )r; %x&F4U  
} dCB&c ^  
template < typename T1, typename T2 > JNh=fvO2i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^C!mCTL1N  
  { K*_-5e  
  return (T1 & )r1; ]e^R@w  
} ,LhE shf  
} ; TE3*ktB{N  
2q)T y9  
template <> @Z?7E8(  
class holder < 2 > 6fh{lx>  
  { yZq?B  
public : LO"_NeuL  
template < typename T > B;VH`*+X  
  struct result_1 >&bv\R/  
  { )T>8XCL\}  
  typedef T & result; 82lr4  
} ; \X&]FZ(*  
template < typename T1, typename T2 > @u,+F0Yd  
  struct result_2 KwS`3 6:  
  { iJ}2"i7M  
  typedef T2 & result; m&Lt6_vi  
} ; Z.!g9fi8>  
template < typename T > egfi;8]E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Osnyd+dJY  
  { E]NY (1  
  return (T & )r; f%c06Un=  
} "X`RQ6~]>  
template < typename T1, typename T2 > BsKbn@'uC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xJ-*%'(KZ  
  {  1Yud~[c  
  return (T2 & )r2; cn$5:%IK  
} ji }#MBac  
} ; ASR-a't6  
wTT RoeJ}  
9hy'DcSy,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 XM$GQn]B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;v_ls)_,-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: */nuv k  
o~= iy  
return l(i, j) = r(i, j); s3seK6x'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !Q!&CG5l  
i<mevL  
  return ( int & )i; 3c b[RQf  
  return ( int & )j; =nzFd-P  
最后执行i = j; %*6RzJO6  
可见,参数被正确的选择了。 sc%dh?m7  
`4LJ;KC(  
KGu= ;  
`qE4U4  
J;~E<_"Hn  
八. 中期总结 N r<9u$d9=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: TFO74^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i-b1d'?Rb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CJp-Y}fGEA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZPl PN;J^1  
Tw x{' S  
H<,bq*@  
Uj,g]e 8e  
*6XRjq^#  
EY~7oNfc`R  
九. 简化 ! tGiTzzp  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UxeL cUP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y1iX!m~)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?;^5ghY$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (k8Z=/N~  
  +-*/&|^等 /_q#a h  
2. 返回引用。 bo1I&I  
  =,各种复合赋值等 .3@Ng  
3. 返回固定类型。 to'j2jP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,ijW(95{k  
4. 原样返回。 )A"jVQjI%w  
  operator, PK+ x6]x  
5. 返回解引用的类型。 &U&Zo@ot"x  
  operator*(单目) uN9e:;  
6. 返回地址。 ailG./I+  
  operator&(单目) +#~O'r]%GG  
7. 下表访问返回类型。 dMJ!>l>2  
  operator[] jB!W2~Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y''6NGf  
  operator<<和operator>> a%E8(ms37y  
M6_-f ;.  
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。 r{S=Z~J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4:U0f;Fs  
dKm`14f]@G  
template < typename Left > Jn*Nao_)  
struct value_return 9:-T@u  
  { KaW~ERx5  
template < typename T > Rboof`pVt  
  struct result_1 $T),DUYO  
  { p.C1nh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cz#_<8'N  
} ; Fj^AW v^/  
f*<ps o  
template < typename T1, typename T2 > pDOM:lGya  
  struct result_2 MqdB\OW&  
  { b+Vi3V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @h#Xix7  
} ; i=L8=8B`  
} ; nW GR5*e:  
x%6hM |U  
*Tp]h 0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vTd- x>n  
@+&'%1  
下面我们来剥离functor中的operator() 4gOgWBv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #V[SQ=>x[  
| ]# +v@  
return l(t) op r(t) uoCGSXsi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Szts<n5  
return op l(t) Fg=v6j4W  
return op l(t1, t2) sKd)BA0`  
return l(t) op /UHp [yod  
return l(t1, t2) op vLDi ;  
return l(t)[r(t)] )b92yP{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E eB3 }  
t#5:\U5r.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: TEWAZVE*  
单目: return f(l(t), r(t)); y9!:^kDI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M"(6&M=?  
双目: return f(l(t)); K_#UZA< Y  
return f(l(t1, t2)); uN bIX:L,  
下面就是f的实现,以operator/为例 {y6C0A*  
-!TcQzHUs  
struct meta_divide K/|  
  { .&iN(Bd  
template < typename T1, typename T2 > tpo>1|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #ZWl=z5aBi  
  { ]fE3s{y &-  
  return t1 / t2; p=B?/Sqa  
} l.oBcg[  
} ; 7/"@yVBW  
6m[9b*s7  
这个工作可以让宏来做: P}@*Z>j:#  
a#y{pT2 b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =dGKF`tR  
template < typename T1, typename T2 > \ s}(X]Gx1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~ziexZ=N  
以后可以直接用 8l23%iWxe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JZ=5Bpw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )%VCzye*{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) GV8)Kor%  
{eR9 ;2!  
{|6z+vR  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gz61FW  
e$|VG* d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o&$hYy"<.L  
class unary_op : public Rettype c'0 5{C  
  { 2~FPw{]j  
    Left l; VR4%v9[1  
public : y|sma;D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4AHL3@x  
e4[) WNR  
template < typename T > ? )_7U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ ulps**e  
      { K-(;D4/sQE  
      return FuncType::execute(l(t)); 7'OPjt M  
    } H$tb;:  
Q2c*.Y  
    template < typename T1, typename T2 > N9]xJgTze  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ttv'k*$cP  
      { O]qPmEj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v!trsjb  
    } >^3zU   
} ; >nry0 ;z0,  
T//S,   
Df@/cT  
同样还可以申明一个binary_op e{C6by"j{S  
F=}Z51|:~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^>m^\MuZ  
class binary_op : public Rettype V;93).-$  
  { r )b<{u=]  
    Left l; {?i)K X^  
Right r; a)S7}0|R  
public : C).2gQ G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O >FO>  
Km*<Kfcz  
template < typename T > RH1uVdJ1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Fl-(Nv`  
      { kon=il<@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ei~f`{i  
    } QlD6i-a  
7lU.Ni t  
    template < typename T1, typename T2 > A]?^ H<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <*Y'lV  
      { -0 0}if7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !kXeO6X@m  
    } %-j&e44  
} ; gj+3y9  
L'9N9CR{i  
xK;e\^v  
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 "^%Z'ou  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~>%DKJe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Zq*eX\#C  
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。 3k' .(P|F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A1A3~9HuK  
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。。。 aws"3O% uW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .7Kk2Y  
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) A}G|Yfn  
下面是修改过的unary_op -3hCiKq  
Q)^g3J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ow.6!tl0=h  
class unary_op x~/+RF XF  
  { onl>54M^  
Left l; g:gB`8w?  
  ^\wl2  
public : ;&?pd"^<_Z  
A/ 0qk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )^ <3\e  
?63&g{vA  
template < typename T > \##`pa(8  
  struct result_1 HomN/wKh  
  { i&Kz*,pt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l`gTU?<xd  
} ; ]}LGbv"`A  
CBHc A'L  
template < typename T1, typename T2 > 2P5_zND  
  struct result_2 vv/J 5#^,\  
  { K t `  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d^84jf.U  
} ; <k]qH-v4  
8(xw?|D7  
template < typename T1, typename T2 > i2`0|8mw'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >o[|"oLO  
  { L2|aHI1'l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U:lv^ QPG  
} }*kJ-q&0  
_V@P-Ye  
template < typename T > #WufZ18#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qY(:8yC36  
  { T9)wj][ .  
  return OpClass::execute(lt(t)); X\sm[_I  
} V(mn yI  
qm(1:iK,0  
} ; HDS"F.l5  
\*"`L3  
xl] ;*&  
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 =B(mIx;m  
好啦,现在才真正完美了。 ?~F. /  
现在在picker里面就可以这么添加了: t(?<#KUB-  
7+ XM3  
template < typename Right > gfo}I2"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1D{#rA.X  
  { -M61 Mw1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LprM;Q_  
} 0kLEBoOh  
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。 vA-PR&  
SS8ocGX  
3"rkko?A  
Z> 74.r  
;f%|3-q1[  
十. bind p&3> `C  
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。 I/s.xk_i  
先来分析一下一段例子 P s#>y&  
kO ![X^V  
Y60"M4j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} . U/k<v<)6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y\[r(4h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JO1 ,TtA  
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。 |:2c$zq  
我们来写个简单的。 mm,lhIh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ULl_\5s2  
对于函数对象类的版本: +hH}h?K  
Lq0 4T0  
template < typename Func > K{L.ZH>7  
struct functor_trait Z?1OdoT-  
  { 6?SFNDQ"C  
typedef typename Func::result_type result_type; g6euXI  
} ; PqEAqP  
对于无参数函数的版本: 'ZnIRE,N  
mJMq{6;  
template < typename Ret > 0I zZKRw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,")F[%v  
  { 7~vqf3ON4J  
typedef Ret result_type; rYGRz#:~+  
} ; _!:@w9  
对于单参数函数的版本: Efr&12YSS  
_4R,Ej}  
template < typename Ret, typename V1 > {L9yhYw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZvH{wt   
  { OoaY  
typedef Ret result_type; v~5<:0dL  
} ; `P.CNYR<J  
对于双参数函数的版本: K^H>~`C=  
D#v?gPo4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oVkr3K Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n\= (S9  
  { 4VFc|g  
typedef Ret result_type; OCW+?B;  
} ; Bp3L>AcVu  
等等。。。 9^zx8MRXd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t!jwY/T  
@ER1zKK?  
template < typename Func > x/I;nM Y  
struct func_return 0<&M?^  
  { w3bIb$12  
template < typename T > u^=@DO'  
  struct result_1 jG8;]XP  
  { !6E:5=L^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d@>\E/zA  
} ; Y/P]5: =h  
,qy&|4Jz  
template < typename T1, typename T2 > WQt5#m; W  
  struct result_2 ragSy8M  
  { Dl\d_:+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CG9ba |  
} ; 3!Bj{;A  
} ; xOIg|2^8  
BKA]G)G7u!  
XGIpUz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _?b;0{93u  
$4Y&j}R  
template < typename Func, typename aPicker > Ab g$W/(|  
class binder_1 W5/};K\.  
  { 0N VI +Z$  
Func fn; :bv|Ah  
aPicker pk; RpN <=  
public : Qa?aL  
uF<S  
template < typename T > k7T alR  
  struct result_1 ;*QN9T=0  
  { k1iLnza%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ('d{t:TsY  
} ; b42QBTeg  
XRa#2 1pQ  
template < typename T1, typename T2 > T} 8CfG_ j  
  struct result_2 ]fC7%"nB  
  { ][t 6VA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; owM mCR  
} ; oD,C<[(p  
 UTX](:TC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wlVvxX3%  
s3< F  
template < typename T > ysVi3eq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g)cY\`&W8  
  { } J(1V!EA  
  return fn(pk(t)); x@Vt[}e  
} (UcFNeo  
template < typename T1, typename T2 >  tgW kX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /e<5Np\X  
  { 4NUN Ov`[{  
  return fn(pk(t1, t2)); 4:3_ER]J  
} GZ"/k<~0  
} ; CWvlr nv  
TkT-$=i  
%~\  
一目了然不是么? gvo?([j-m  
最后实现bind _ n_sfT6)B  
6ZEdihBei  
8m7;x/0ld  
template < typename Func, typename aPicker > LE| <O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f9F2U )  
  { m&cvU>lC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I-{^[pp  
} ^S=cNSpC  
-lnevrl   
2个以上参数的bind可以同理实现。 +"Ub/[J{G1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +!xu{2!  
V4\56 0  
十一. phoenix xp=Zd\5W$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k}<<bm*f  
9m~t j_  
for_each(v.begin(), v.end(), w&C1=v -h  
( #%WCL'6B  
do_ [DhEh@  
[ mR,O0O}&  
  cout << _1 <<   " , " ]|y}\7Aa  
] k- vA#  
.while_( -- _1), B{99gwMe]  
cout << var( " \n " ) 6Ty 3e|do  
) QES^^PQe:  
); %-r?=L  
XLocg  
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: \-d '9b?  
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 7@@<5&mN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LU G9 #.  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  feN!_ -  
dFMAh&:>  
E@mkm  
template < typename Cond, typename Actor > HT-PWk>2  
class do_while 8? F 2jv  
  { _eh3qs:  
Cond cd; 2_.CX(kI  
Actor act; L?Tu)<Mn  
public : kz_M;h>  
template < typename T > kkL(;H:%  
  struct result_1 F~'sT}A*  
  { B6uRJcD4  
  typedef int result_type; !^-OfqIHfV  
} ; ]f5c\\)  
&~}@u[=ux  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vgN@~Xa  
zQt1;bo  
template < typename T > u`+ 'lBE,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v!KJ|c@m  
  { }Q ;BQ2[  
  do G}q<{<+$  
    { q55M8B 4w  
  act(t); \eT/%$  
  } }EP|Mb  
  while (cd(t)); I<KCt2:X  
  return   0 ; ovSH}h!  
} P]- #wz=S  
} ; Y=|CPE%V  
/wlFD,+8  
I[%M!_+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hu&n=6  
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。 5E0wn'  
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。 )Z&HuEg{ZR  
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。 w?i)/q  
下面就是产生这个functor的类: :S#i9# aB  
}q]jjs  
oHk27U G  
template < typename Actor > [)0 R'xL6  
class do_while_actor y%FYXwR{  
  { gz#+  
Actor act; =~ '^;D  
public : zNwc((  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A^t"MYX@  
X4Lsvvz%@  
template < typename Cond > yj'Cy8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `LqnEutzc  
} ; \Me"'.F?  
eA1'qww"'  
8'n#O>V@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HMhLTl{;  
最后,是那个do_ !@A|L#*  
ps "9;4P  
Vl-D<M+i h  
class do_while_invoker ;tm3B2  
  { zWJKYFqK  
public : Ls(&HOK[p  
template < typename Actor > 8z?$t-DO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mcCB7<. e  
  { w gmWo8  
  return do_while_actor < Actor > (act); yX`J7O{=  
} eXc[3ceUr  
} do_; 5R)[Ou.  
M.X}K7Z_/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s *K:IgJ/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R&gWqt/  
最后来说说怎么处理break和continue =1eV   
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。 Zi ma^IL  
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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