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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @v /Ae_q!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a[!:`o1U  
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, 3ox|Mz<aZX  
h: z$uG  
daQJ{Cd,w  
uAk>VPuuZ  
  class filler ?6MUyH]a  
  { 9I1`*0A  
public : gIGi7x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KAr5>^<zw  
} ; 4>HQ2S{t  
vsq |m 5  
+f^|Yi  
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: 4*q6#=G  
VjiwW%UOM  
\)g}   
RM25]hx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =G 'c%  
;Q5o38(  
UD2 l!)rW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _*t75e$-  
H5gcP11r  
`[_p,,}Ir  
`Z2-<:]6&a  
二. 战前分析 S*ie$}ZX  
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。 =}+xD|T  
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 WZbRR.TxO  
8*]dA ft  
V-dub{K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Djp;\.$(  
  /* --------------------------------------------- */ W>u$x=<T  
vector < int *> vp( 10 ); Fcn@j#[J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &D7Mv5i0@  
/* --------------------------------------------- */ =AuxME g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u$"Ew^C  
/* --------------------------------------------- */ ^w jMu5f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )b|xzj@  
  /* --------------------------------------------- */ m\ @Q}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `7 Nk;  
/* --------------------------------------------- */ !,DA`Yt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Qz<i{r-z  
%W2 o`W$  
S)^eHuXPI  
jyRz53  
看了之后,我们可以思考一些问题: ch/DBu  
1._1, _2是什么? 'L%)B-,n  
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。 c#fSt}J>C  
2._1 = 1是在做什么? - l0X]&Ex  
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。 <Um5w1  
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。 cw~-%%/  
Ige*tOv2  
dhr-tw  
三. 动工 llpgi,-=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r)dXcus  
T'14OU2N{Y  
(6)X Fp&  
"(;t`,F  
template < typename T > ;Z&w"oSJ  
class assignment 7C@m(oK  
  { *.-qbwOg  
T value; .`h:1FP 8  
public : +L=a\8Ep  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2 3A)^j  
template < typename T2 > S <++eu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sFRQFX0XoY  
} ; uX&Tn1Kg  
7I:<i$)V  
vPu {xy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4+N9Ylh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,LDdL  
#4^D'r>pJ  
~H626vT37  
)dRB I)P  
  class holder <TEDs4 C  
  { };~I#X  
public : YD;"_yH  
template < typename T > v<]$,V]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9 E  
  { | Fk9ME  
  return assignment < T > (t); 8ao>]5Rs3  
} ztaSIMZ  
} ; ^ Mq8jw(2  
P)06<n1">Z  
%T~LK=m  
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: +?C7(-U>  
N6/;p]|  
  static holder _1; wg KM6?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $"{I| UFC  
X}]g;|~SN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FzQ6UO~'  
而不用手动写一个函数对象。 [mG:PTK3  
' "o2;J)7  
24d{ol)  
@Yzb6@g"  
四. 问题分析 !u%XvxJwDb  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 I !g+K  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Vs&Ul6@N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4]ETF+   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q<Wz9lDMNR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2!6-+]tC  
Q|W~6  
五. 问题1:一致性 RjG=RfB'V  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /8s>JPXKH[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0/b3]{skK  
qf B!)Y  
struct holder G\H|\i  
  { K]Z];C#)  
  // 2~W8tv0^b2  
  template < typename T > |F?/L>  
T &   operator ()( const T & r) const `&o>7a;  
  { d2<+Pp  
  return (T & )r; )gKX +'  
} A!ak i}aT~  
} ; 3rVWehCv  
kntn9G  
这样的话assignment也必须相应改动: "v5jYz5M  
9rM6kLD  
template < typename Left, typename Right > 7! #34ue  
class assignment 9 IY1"j0O  
  { |F52)<\  
Left l; C3e0d~C  
Right r; #w]@yL]|is  
public : ;Qdw$NuW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Te&5IB-  
template < typename T2 > :pg]0X;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *d,Z ?S/  
} ; FKkL%:?  
{{e+t8J??  
同时,holder的operator=也需要改动: \PgMMc4'  
U jB5Xks  
template < typename T > U:O&FE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "A3V(~%!  
  { G}gmkp]z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H!uq5` j0K  
} kZHIzU  
Nmu=p~f}3`  
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。 ,~qjL|9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tJZ3P@ L  
g7<u eF  
return l(rhs) = r; #(Ezt% ^  
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。 2/#%^,Kb2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g.eMGwonTJ  
C!S( !Z,  
template < typename Tp > Tyt1a>! qA  
class constant_t JAP4Vwj%j  
  { {x/)S*:Z  
  const Tp t; =9cN{&qf  
public : . I#dR*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !6DH6<HC  
template < typename T > !ZTBiC5R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3q:>NB<  
  { Bq#B+JwX  
  return t; RI-)Qx&!f  
} ?UV!^w@L:0  
} ; f|-%.,  
*S{fyYyM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WeRX~  
下面就可以修改holder的operator=了 gC \^"m  
h(3ko An  
template < typename T > D;WQNlTU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q a8;MxK`  
  { Dro2R_j{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KPMId`kf  
} 1JSKK.LuJV  
8+OcM ;0  
同时也要修改assignment的operator() c:sk1I,d~^  
>Yt+LdG!-  
template < typename T2 > @6:J$B~)u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $z*Y:vFP  
现在代码看起来就很一致了。 a) 5;Od  
Vo:Gp  
六. 问题2:链式操作 =hDFpb,mr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |sklY0?l(  
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。 sj\kp ni  
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。 )-_To&S*  
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。 $kCLS7 *  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [ nG@ 3n  
%SlF7$  
template < typename T > B_#U|10et  
struct result_1 c6f[^Q%#j  
  { "`8~qZ7k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ju{\7X5  
} ; }KCb5_MDF  
3lD1G~  
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: |\_d^U &`  
fPu,@ L  
template < typename T > ^TCgSi7k`L  
struct   ref qJPEq%'Q  
  { w.6Gp;O  
typedef T & reference; z]O,Vqpl?  
} ; QpC,komLJ  
template < typename T > .cA'6J"Bm\  
struct   ref < T &> ; E]^7T  
  { G tSvb6UNn  
typedef T & reference; >xJh!w<pB  
} ; =%+o4\N,  
etkKVr;Kv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +1Ua`3dWN_  
-P'KpX:]hd  
template < typename T > i#W0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l&LrcM  
  { hAv.rjhw_  
  return l(t) = r(t); _k2*2db   
} nFY6K%[  
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。 VQ((c:+!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /WWD;keP5  
:Mq-4U.e  
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 q=(.N>%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5<?s86GHh'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kz+OUA@~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;&v~tD7  
最后的布局是: ri?>@i-9=  
                Add 3'D<'S}[  
              /   \ $^;b 1bnO  
            Divide   5 /,m!S RJ  
            /   \ 3A>Bnb  
          _1     3 <qpDAz4k  
似乎一切都解决了?不。 ap[{`u  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 j9G1  _  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 a2tRmil  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :`w'}h7m  
mFdj+ &2\  
template < typename Right > eH9Ofhsry  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /<WK2G  
Right & rt) const ="*:H)  
  { i1E~F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f R?Xq@c  
} x."/+/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bO2s'!x  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ohPCYt  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 q V +gQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 D3BT>zTGK  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 d5O_~x f&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? rbw5.NU  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: JL1z8Nu  
eub2[,  
template < class Action > bm:"&U*tu'  
class picker : public Action jx7b$x]  
  { [^4)3cj7}  
public : '**dD2 n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .3QX*]{  
  // all the operator overloaded ,-GkP>8f(  
} ; Ja@zeD)f"  
wQV[ZfU^h  
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。 6bXR?0$*M.  
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: WzwH;!  
QSxR@hC  
template < typename Right > 3w -0IP]<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $V0G[!4  
  { Bl"BmUn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tin5.N)"z  
} ra4$/@3n  
2sryhS'(H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iE;D_m.>`O  
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。 !8 V  
v.Y?<=E+<d  
template < typename T >   struct picker_maker  ~;#OQ[  
  { RMfKM! vE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )=vQrMyB  
} ; 'q_^28rK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bI_T\Eft  
  { R rtr\ a  
typedef picker < T > result; yD-L:)@"  
} ; C=&rPUX{  
UHh7x%$n  
下面总的结构就有了: c\\'x\J7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 BS_ 3|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 AJ0 ;wx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 | pA  
至此链式操作完美实现。 g$N/pg2>cT  
[10y13  
nbECEQ:|B  
七. 问题3 dpPu&m+  
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。 1YrIcovi-  
Z Vin+z  
template < typename T1, typename T2 > +6$|No  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'fGB#uBt  
  { $gv3Up"U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jrl'?`O  
} y| 7sh  
~.*G%TW &V  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @3Lh/&  
Duu)8ru  
template < typename T1, typename T2 > +=:*[JEK,U  
struct result_2 ;;zQVD )X  
  { ,_N+t:*#0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pmIOV~K  
} ; {|E'  
wIbxnn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \@}G'7{  
这个差事就留给了holder自己。 fy6<KEea  
    NZTG)<  
k"z ~>  
template < int Order > s)L\D$;+O  
class holder; t{ R\\j  
template <> <U]!1  
class holder < 1 > qq,#bRe  
  { 5!b+^UR;z  
public : bl8EzO  
template < typename T > FkH HTO  
  struct result_1 dx&!RK+  
  { P"%QFt,  
  typedef T & result; 8nj^x?bn  
} ; `Q@w*ta)  
template < typename T1, typename T2 > .T63:  
  struct result_2 Vx<`6uv  
  { XB.xIApmy  
  typedef T1 & result; Nf!g1D"U  
} ; {PTB]D'  
template < typename T > L2,.af6+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ki,SFww8r  
  { >]!8f?,  
  return (T & )r; cUH. ^_a  
} WCdl 25L#  
template < typename T1, typename T2 > o _G,Ph!7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aWCZ1F  
  { M&v;#CV  
  return (T1 & )r1; j TyR+#Wn  
} ?^Q8#Y^M  
} ; %2;Nj; J$  
+I$,Y~&`>  
template <> ){I0  
class holder < 2 > (^@rr[. o7  
  { d:X@zUR*)  
public : X"k:+  
template < typename T > u{'|/g&  
  struct result_1 ].Sz2vI  
  { X7g@.Oy`  
  typedef T & result; AL;z's(F?  
} ; \`:nmFO(9  
template < typename T1, typename T2 > n6xJ  
  struct result_2 HVHd@#pDZ  
  { RDSkFK( D  
  typedef T2 & result; {O=PVW2S  
} ; q?* z<)#  
template < typename T > z8@[]6cW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K7-z.WTUR  
  { 8)o%0#;0B  
  return (T & )r; J85S'cwZZ  
} 0Xw$l3@N^  
template < typename T1, typename T2 > T2ZB(B D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dx5X6t9=  
  { +e87/\5  
  return (T2 & )r2; 4aGVIQ  
} ;xl0J*r  
} ; \V_ Tc`  
hjgB[ &U>  
 W<@9ndvH  
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> >。 Nrn_Gy>|D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;Zy[2M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q21l{R{Y  
QMhvyzkS  
return l(i, j) = r(i, j); 5<>"d :9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t+ vz=`  
A`:a T{j  
  return ( int & )i; W5Uw=!LdEY  
  return ( int & )j; =o5|W'>`  
最后执行i = j; `PUGg[Zx^  
可见,参数被正确的选择了。 UasU/Q <   
W>j@E|m$  
t }YT+S  
&e6!/y&  
^?8/9 o  
八. 中期总结 ;EB^1*A Ew  
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: `oU|U!|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dLfB){>S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KK}ox%j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kK|D&Xy`  
B2,c_[UZ.  
q|g>;_  
8CUlE-R5  
3oOr*N3R  
-.OZ  
九. 简化 3c=>;g  
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。 6]sP"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `k6ZAOQtX  
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: .Im=-#EN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "U-dw%b}b  
  +-*/&|^等 }0Ie Kpu5  
2. 返回引用。 B#G:aBCM  
  =,各种复合赋值等 mt]^d;E  
3. 返回固定类型。 |[)n.N65 =  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y:R*AOx  
4. 原样返回。 ni85Ne$  
  operator, IG Ax+3V  
5. 返回解引用的类型。 }a%1$>sj  
  operator*(单目) GO)5R,  
6. 返回地址。 $Jo4n>/  
  operator&(单目) ph$ vP;}  
7. 下表访问返回类型。 bO` S Bq$  
  operator[] hXh nJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ALQ-aXJ  
  operator<<和operator>> {2)).g  
P~M[i9 V  
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。 1,(WS F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,M9e *  
bq2f?uD-}  
template < typename Left > FeZ*c~q  
struct value_return Za,myuI+  
  { \ZA@r|=$  
template < typename T > L54]l^ls>  
  struct result_1 2){O&8A  
  { PJ YUD5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wF9L<<&B  
} ; O 6ph_$nt.  
9:*[Q"v  
template < typename T1, typename T2 > 6>]w1 H  
  struct result_2 ;0U*N& f  
  { HbRvU}C1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >6R3KJe  
} ; r )HZaq  
} ; pm=m~  
.8->n aj|  
J&iSS9c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #aQQd8   
u M\5GK  
下面我们来剥离functor中的operator() f^ja2.*%?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a^8PB|G  
L~%7=]m  
return l(t) op r(t) %!r.) Wx|2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pC]XbokES  
return op l(t) Re2&qxE  
return op l(t1, t2) Qvty;2$o@  
return l(t) op  T  5F)  
return l(t1, t2) op %fnG v\uI  
return l(t)[r(t)] !6l*Jc3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (g*j+i  
):[}NDmC  
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: p|(SR~;6  
单目: return f(l(t), r(t)); v;`>pCal  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VEpcCK  
双目: return f(l(t)); tY>Zy1hlI  
return f(l(t1, t2)); v[2&0&!K#  
下面就是f的实现,以operator/为例 qX*xQA|ak,  
wTD}c1J(  
struct meta_divide RRXp9{x`  
  { 51u\am'T  
template < typename T1, typename T2 > yM`u]p1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rvlvk"  
  { 9;'#,b*(  
  return t1 / t2; IJ~j(.W  
} |RXQ_|  
} ; _!E&%=f  
)o<^6Ic%7  
这个工作可以让宏来做: ~8yh,U  
tXqX[Td`0g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2n$Wey[  
template < typename T1, typename T2 > \ peF)U !`D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T-#4hY`  
以后可以直接用 `/Rqt+C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c6lCF &  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [_nOo`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @TQ/Z$y  
F}7sb#G  
5.*,IedY  
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 ? 3OfiGX?  
Xi1|%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }lDX3h  
class unary_op : public Rettype 7FJ4;HLQ  
  { c -PZG|<C[  
    Left l; TZ+ p6M8G  
public : k qL.ZR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4g"%?xN  
x(cv}#}S8  
template < typename T > i%JJ+9N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ix6\5}.c9  
      { cFt&Efj  
      return FuncType::execute(l(t)); )A xD|A  
    } I/XSW#  
p20JU zy  
    template < typename T1, typename T2 > Scx!h.\5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Y#'ozSQv  
      { m$_b\^we  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J_ h.7V  
    } I8YUq   
} ; & W od  
*g,ls(r\[  
+8C }%6aX  
同样还可以申明一个binary_op Z[OX {_2]K  
PMpq>$6b7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yKoZj   
class binary_op : public Rettype _ ,s^  
  { FGx)?  
    Left l; p<=Lh47 =  
Right r; mf3,V|>[\  
public : &hO-6(^I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;aV3j/  
$TmEVC^ 0  
template < typename T > g{Al:}u>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (^35cj{s  
      { AU3Rz&~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [B# XA}w  
    } 9zb1t1[ W  
mmbe.$73  
    template < typename T1, typename T2 > 0M"n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W`_JERo  
      { 1,%`vlYv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F5qA!jZ1]  
    } Q{|%kU"  
} ; P,ueLG=  
953qz]Q8  
vI I{i  
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 s`_EkFw>Gl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +7}^Y}(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $j.;$~F  
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。 .s9E +1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A{ ~D_q  
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。。。 -n&&d8G^s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :31_WJ^  
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) ()IZ7#kL?  
下面是修改过的unary_op oj - `G  
[j-?)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n2bhCd]j<b  
class unary_op iRnjN  
  { 46}U +>  
Left l; AQUAQZc  
  BV B2$&eJ  
public : Q-'j131[  
J)>DsQ+Cj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SjB"#E)  
\jwG*a  
template < typename T > 1H-Y3G>jN  
  struct result_1 U L $!  
  { Q3 8+`EhLA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ng3ZK  
} ; /=S@3?cQAB  
GIM/T4!)  
template < typename T1, typename T2 > q$:7j5E  
  struct result_2 a#=d{/ ab  
  { Y7.+ Ma#|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `s}L3bR]  
} ; iz#R)EB/g  
N!(mM;1X)  
template < typename T1, typename T2 > o>r P\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &T,|?0>~=J  
  { ZOEe-XW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E+lR&~mK=  
} &SE}5ddC7  
bgi_QB#k\  
template < typename T > (<eLj Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N l@G\_  
  { iAk:CJ{  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9jTBLp-i#N  
} ->b5"{t  
v`Jt+?I  
} ; wHj 1+W  
$&as5z8  
._G ,uP$  
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 -`PziG l@<  
好啦,现在才真正完美了。 'Gn>~m  
现在在picker里面就可以这么添加了: T]De{nHu  
SA +d4P_T  
template < typename Right > +c))fPuV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e"t0 rScA  
  { $Q/@5f'T`9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HDH G~<s  
} B-MS@ <2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,a{85HLr]  
rkjnw@x\  
Wk0E7Pr  
!i;6!w  
;d6Dm)/(  
十. bind 8gP1]xD  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]3O&8,  
先来分析一下一段例子 /*qRbN  
Mk}T  
7 ~~ug  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _"1RidhH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [<#j K}g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Op%OQ14$  
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。 NfvPE]S  
我们来写个简单的。 !q2zuxq!R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D.a>i?W  
对于函数对象类的版本: Q/S ^-&~  
-{\(s=%  
template < typename Func > #%"G[B  
struct functor_trait Zk=,`sBC  
  { iwK.*07+  
typedef typename Func::result_type result_type; <gF]9%2E  
} ; k_7m[o  
对于无参数函数的版本: ;7P '>j1?U  
)dkU4]  
template < typename Ret > VmqJMU>.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qdix@ @  
  { Te-p0x?G.  
typedef Ret result_type; 4-yK!LR  
} ; CVfV    
对于单参数函数的版本: s* (a  
qq5X3K2&  
template < typename Ret, typename V1 > #d@wjQ0DW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2<@2_wSJ  
  { ?@ oF@AEx=  
typedef Ret result_type; Hh% !4_AMw  
} ; i(j/C  
对于双参数函数的版本: ]{1{XIF  
`MU~N_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $,}jz.R@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R(wUu#n$  
  { OXEEpoU?V  
typedef Ret result_type; NI s7v  
} ; Gm|-[iUTG]  
等等。。。 ]=~dyi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y*NzY*V\  
VE+H! ob A  
template < typename Func > e$~[\ w  
struct func_return wo@ T@Ve~  
  { OD8 fn  
template < typename T > aFTWzz  
  struct result_1 Zonjk%tC  
  { ;QBS0x\f@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; : "85w#r  
} ; VhO%4[Jl  
l!tR<$|  
template < typename T1, typename T2 > IbI0".o  
  struct result_2 GKt."[seV  
  { 36=aahXd\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (uC8M,I\  
} ; fu5L)P^T  
} ; q/ljH_-  
-ZaeX]^&Q\  
@ZJL]TO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?4b0\ -  
@su<h\)  
template < typename Func, typename aPicker > &D<R;>iI  
class binder_1 ` g]  
  { G=:/v  
Func fn; yNvAT>H  
aPicker pk; QL7b<xDQC*  
public : 1&dtq,|N  
E=8'!  
template < typename T > zy,SL |6:  
  struct result_1 Xd(^7~i  
  { RDdnOzx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ev7.!  
} ; al2lC#Sy  
xgk~%X%K  
template < typename T1, typename T2 > kq}byv}3I  
  struct result_2 ? "I %K%  
  { tl 0|.Q,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hE&6;3">  
} ; es)^^kGj6f  
tkj-.~@g0'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  >. K  
>5FTB e[D  
template < typename T > 0/GBs~P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MltO.K!  
  { #gC [L=01  
  return fn(pk(t)); ?EFRf~7JP  
} R;OPY?EeW  
template < typename T1, typename T2 > e0`z~z]6&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,6>3aD1w~q  
  { =z'(FP5!0  
  return fn(pk(t1, t2)); c""&He4zp  
} mh3S?Uc  
} ; ZO<,V  
`DYhGk  
FOk&z!xYKd  
一目了然不是么? Z}S[fN8  
最后实现bind #^T`vTD-  
z=>fBb>w7  
d,^O[9UWo  
template < typename Func, typename aPicker > !UoA6C:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nm5DNpHk  
  { =dGp&9K,fw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pCE GZV,d@  
} B7f<XBU6>  
O)q4^AE$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g#$ C8k  
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。 oP,*H6)i  
n6oOk nCna  
十一. phoenix PBn7{( x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +pR,BjY  
x9 > ho  
for_each(v.begin(), v.end(), GB$`b'x@S  
(  t;o\"H  
do_ F'K >@y  
[ cr!8Tp;2A  
  cout << _1 <<   " , " P*&[9 )d6  
] 'FXM7D   
.while_( -- _1), jYVs\h6  
cout << var( " \n " ) H7+"BWc  
) 2_wue49-l  
); e4z~   
D>5)',D8xi  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z206fF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor YZf{."Opj[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Jw]!x1rF~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W:i Q& [f  
RhowhQ)G  
\foThLx  
template < typename Cond, typename Actor > bN_e~z  
class do_while )k(K/m  
  { X~r9yl>  
Cond cd; LACrg  
Actor act; o ]*yI[\  
public : x {NBhq(4  
template < typename T > !/p|~K  
  struct result_1 )J 'F]s  
  { lq9|tt6Z  
  typedef int result_type; nq!=9r  
} ; IH`Q=Pj  
FDl/7P`b(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C'I&<  
4!/QB6  
template < typename T > ?,$:~O* w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d~<$J9%  
  { ;KQU% k$  
  do rnK]3Ust  
    { Wr[LC&  
  act(t); xQ"uC!Gu4  
  } q1VKoKb6\:  
  while (cd(t)); T ~xVHk1  
  return   0 ; (u 7Lh>6%  
} 6y^ zC?  
} ; \Eh5g/,[  
Zv %>m  
~<_#%R!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S>dHBR#AD  
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。 V48_aL  
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。 ? $/::uo  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }uIQ@f`  
下面就是产生这个functor的类: ?2"g*Bak  
8xlj,}QO\  
QP'sS*saJ  
template < typename Actor > ?6_]^:s  
class do_while_actor &oMEz 0  
  { i431mpMa  
Actor act; T:Cq}4k<  
public : &oG>Rqkm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pn9".  
Vo"G@W)lZ  
template < typename Cond > "e-Y?_S7R8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .JKH=?~\  
} ; Tt~4'{Bc  
yP]>eLTSd  
/H<{p$Wd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HAH\ #WE  
最后,是那个do_ *<^C0:i(  
b]u=I za  
r%;|gIky  
class do_while_invoker Y7S1^'E 3  
  { dz@+ jEV  
public : nq_$!aB_K  
template < typename Actor > gxO~44"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0o8`Y  
  { 7X( 2SI3m  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;l%xjMcU  
} _`SD G5  
} do_; =Z.0-C>W  
?eTZ>o.p/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }C @xl9S"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &W>\Vl1  
最后来说说怎么处理break和continue f hK<P_}  
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。 ;SXkPs3q  
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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