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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 51:NL[[6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aTJs.y -I~  
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, i+`N0!8lY  
)~((6?k4e  
xp+Z%0D  
(`z`ni  
  class filler . 4$SNzv3V  
  { }jF67c->  
public : Ni"M.O);t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D;~c`G "f  
} ; 4d\1W?i-  
:%&~/@B  
'IR2H{Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :i;iSrKy  
e -sZ_<GH  
Wnp\yx`  
V/ a!&_ ""  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); irg% n  
e;Iz K]kP  
XMt5o&U1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  3+[R !  
W<W5ih,#  
#x) lN  
=#tQhg,_  
二. 战前分析 w 0V=49  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 y$J M=f$  
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 W$E!}~Ro  
I-=H;6w7  
jrOqspv   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *)+K+J  
  /* --------------------------------------------- */ 8OYw72&  
vector < int *> vp( 10 ); 3B{B6w}t&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V(-=@UW  
/* --------------------------------------------- */ Fo$kD(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O!Rw? Y  
/* --------------------------------------------- */ (5-4`:1ux  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5Z2tTw'i  
  /* --------------------------------------------- */ O@$wU9 D<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]!v:xjzT  
/* --------------------------------------------- */ @vy {Q7aM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z?9vbx  
 BKiyog  
F_Pv\?35z  
g;|3n&  
看了之后,我们可以思考一些问题: _A[k&nO!&J  
1._1, _2是什么? Klw\  
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。 jB"?iC.  
2._1 = 1是在做什么? Y Ib=rR[ $  
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。 3k5C;5  
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。 KF'DOXBw>  
dZS v=UY)  
3,Dc}$t  
三. 动工 Stw%OP@?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0N" VOEvG  
DH3.4EUWS  
:P!"'&gCL  
>= G{.H  
template < typename T > F@+FXnz  
class assignment {  S]"-x  
  { tH7@oV;  
T value; 9e`.H0  
public : WAzYnl'p  
assignment( const T & v) : value(v) {} =.*+c\  
template < typename T2 > |H!kU.f]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3bCb_Y  
} ; @raw8w\Zj+  
@W{VT7w  
&}YJ"o[I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Py&DnG'H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'G6M:IXno  
dtXA EL\q  
mX4u#$xs:  
Z= 'DV1A$,  
  class holder "ggViIOw&  
  { 2HxT+|~d6  
public : 88K=jo))b  
template < typename T > ?1DA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3G4N0{i  
  { -uE2h[X|  
  return assignment < T > (t); ??4#)n k  
} LjE@[@d  
} ; U\crp T`  
aJQx"6 c?  
Z#J cN quM  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~+JE l%  
XAn{xN pz  
  static holder _1; ucVWvXCr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qIO<\Y l  
s,tZi6Z=%E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]bPj%sb*@  
而不用手动写一个函数对象。 1XwW4cZ>:  
]VYv>o`2  
R')D~JJ<8a  
O%w"bEr)N  
四. 问题分析 UG]]Vk1d]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |=dmxfj@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 d]kP@flOV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -G!W6$Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @[:JQ'R=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u{H'evv0O  
=p1aF/1$I  
五. 问题1:一致性 st b)Tl^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -{ae  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h{$mL#J  
8 |@WuD  
struct holder %lr<;   
  { i?*_-NAm  
  // I6k S1  
  template < typename T > lbRm(W(  
T &   operator ()( const T & r) const GaD]qeS-K  
  { `u./2]n  
  return (T & )r; Ca&p;K9FR  
} #P)7b,3pe  
} ; gwf *M3(  
1X5*V!u  
这样的话assignment也必须相应改动: l> Mth+ ,b  
/~4wM#Yi8  
template < typename Left, typename Right > m]Sv>|  
class assignment R5y+bMZ  
  { v(ATbY75  
Left l; GN7\p)  
Right r; FMuakCic5  
public : ^/)!)=?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l7.W2mg  
template < typename T2 > Eyv|~D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &TpzJcd"  
} ; A3\%t@y  
=:|fN3nJ2  
同时,holder的operator=也需要改动: !hBzT7CO  
__FhuP P  
template < typename T > ;}=4z^^5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qtx5N)J6  
  { C< :F<[H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 75O-%9lFF  
} S.!0~KR: U  
_n[4+S*v(  
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。 v,\2$q/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JOR ? xCc  
*zf@J'  
return l(rhs) = r; BUuU#e5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /(aKhUjhb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dHcGe{T^(  
+<^TyIJ0  
template < typename Tp > ][ ,NNXrc&  
class constant_t :s Mc}k?9S  
  { zF& >1y.$  
  const Tp t; 7c:5 Ey  
public : 6Y#V;/gK!5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \Oku<5  
template < typename T > ]^>#?yEA3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const efK)6T^p  
  { @.4e^Km  
  return t; L4)@lmd3  
} 5]Wkk~a  
} ; =,*4:TU  
}]qx "  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5`ma#_zk|f  
下面就可以修改holder的operator=了 x J;DkPh  
d/Sx+1 "{T  
template < typename T > W|go*+`W%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GM5s~,  
  { ZQd\!K8y^Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m[@7!.0=  
} Rwy<#9R[x  
P]Hcg|&  
同时也要修改assignment的operator() STC'j1U  
F-^#EkEGe  
template < typename T2 > ,W'?F9Y\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {kLL&`ii  
现在代码看起来就很一致了。 ?c vXuxCm  
&DqeO8?Q  
六. 问题2:链式操作 _ ]W }6?i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 { .z6J)?J2  
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。 =Yxu {]G  
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。 e[3 rz%'Q  
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。 x*)@:W!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~(TS>ck@  
;K'1dsA  
template < typename T > bd n{Y  
struct result_1 y=L9E?  
  { H:~41f[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q~5!c#r  
} ; Cq7EdK;x  
'xO^2m+N;  
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: Vx]{<}(gr  
94=aVM\>>  
template < typename T > Z/z(P8#U\  
struct   ref u>G#{$)  
  { 0FDfB;  
typedef T & reference; a\wpJ|3{=T  
} ; u 1?1x  
template < typename T > I b)>M`J  
struct   ref < T &> Ha~g8R&  
  { qlT'gUt=H  
typedef T & reference; G3j&8[  
} ; hRn[ 9B  
i;1EXM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x5Sc+5?*  
x<  Td  
template < typename T > F5CV<-jB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lP@/x+6tg  
  { +^St"GWY  
  return l(t) = r(t); {9 >jWNx  
} @K 8sNPK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @wWro?s'p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J!Kk7 !^|  
Y.O/~af  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zSYh\g"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZMSP8(V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0]dL;~0y.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Kvu0Av-7  
最后的布局是: kf3yJP/  
                Add W$x'+t5H  
              /   \ H3=U|wr|  
            Divide   5 S`LS/)  
            /   \ @v1f)(N  
          _1     3 |[k/%  
似乎一切都解决了?不。 A7~~{9  
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。 E%CJM+r!  
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。 rYnjQr2a  
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: >Q0HqOq  
*mQOW]x%  
template < typename Right > 3>[_2}l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z4\$h1tl  
Right & rt) const v{ F/Bifo  
  { *"N756Cj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )V!dmVQq{g  
} +LwE=unS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :y)'_p *l/  
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+8\m  
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。 :les 3T}2  
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。 G)A5;u\P9  
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。 & j@i>(7  
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? 1* _wJ  
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: fJ[(zjk  
kaxAIk8l  
template < class Action > jgLCs)=5hV  
class picker : public Action /aepE~T  
  { gxpGi@5  
public : D0?l$]aE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7` ^]:t  
  // all the operator overloaded U>^u!1X  
} ; N?d4Pu1m  
kRBPl9 9  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 nw3CI&Y`  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [XA  f=x  
tqY)  
template < typename Right > '1{#I/P;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dP(*IOO.  
  { K!q:A+]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hJ0)"OA5  
} H26'8e  
lY5a=mwHU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 66"-Xf~u  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |V2+4b,  
&lYZ=|6  
template < typename T >   struct picker_maker ~Co7%e V  
  { ;;E "+.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;Ry )^5Q  
} ; z.f~wAT@<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2}P<}-?6  
  { 'l$<DcBj  
typedef picker < T > result; Ak!l}d  
} ; A &i  
Z9rs,_A  
下面总的结构就有了: vb{+yEa  
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。 _ i )Z8#  
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。 ,Yg<Z1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U @$Kp>X  
至此链式操作完美实现。 gk+$CyjJ  
Az2HlKF"L  
s9 '*Vm  
七. 问题3 Cc:m~e6r  
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。 n237%LH[  
CErkmod{}e  
template < typename T1, typename T2 > f!}c0nb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :%Dw3IrOM  
  { h(hb?f@1:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `;L0ax  
} W?m?r.K?  
DXAA[hUjF  
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: :U`8s#  
6g@@V=mf  
template < typename T1, typename T2 > [{F8+a^  
struct result_2 oLcOp.8h[  
  { s1XW}Dw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hS4Ljyeg  
} ; "1rZwFI0l  
JHN3 5a+  
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? Pm]6E[zC  
这个差事就留给了holder自己。 ^'DrU< o  
    24 S,w>j  
t@-:e^ v  
template < int Order > v~:$]a8  
class holder; 3\6 UH  
template <> T!o 4k  
class holder < 1 > rt5UT~  
  { /ey[cm2#[s  
public : 9V&%_.Z  
template < typename T > N1ZHaZ  
  struct result_1 F kas*79  
  { $smzP.V  
  typedef T & result; &$fe%1#  
} ; 2 @g'3M  
template < typename T1, typename T2 > C !81Km5  
  struct result_2 SGMLs'D   
  { 5gWn{[[e)y  
  typedef T1 & result; =:(8F*Q  
} ; 8Z>ZjNG  
template < typename T > uY;-x~Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7SE=otZ>  
  { 7>EjP&l  
  return (T & )r; k*\=IacX0  
} E)%]?/w  
template < typename T1, typename T2 > GeN8_i[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o >{+vwK  
  { XA{ tVh  
  return (T1 & )r1; hQrO8T?2  
} K"1xtpy  
} ; >G<AyS&z*  
zH8l-0I+$  
template <> JZ&]"12]fR  
class holder < 2 > :g/HN9  
  { `zAo IQ  
public : j3F[C:-zY  
template < typename T > ]* -9zo0  
  struct result_1 -\yaP8V  
  { ZWW:-3  
  typedef T & result; Y'kD_T`f,  
} ; + oyW_!(  
template < typename T1, typename T2 > D .| h0gU  
  struct result_2 $H^hK0?'  
  { m*h d%1D  
  typedef T2 & result; NG@9 }O  
} ; o Wg5-pMWZ  
template < typename T > < 2w@5qL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BvpGP  
  { ymybj  
  return (T & )r; e-f_ #!bW  
} s]0x^"#B  
template < typename T1, typename T2 > c]O3pcU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y;S+2])R2  
  { T$13"?sr=  
  return (T2 & )r2; '.oEyZA;o  
} "2(4?P  
} ; Y+ P\5G  
/kyuL]6  
*iS<]y  
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> >。 G}mJtXT#=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $Y][-8{t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2#5SI  
<R}(UK  
return l(i, j) = r(i, j); [|V<e+>T/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v]gJ 7x  
P5Ms X~mT  
  return ( int & )i; a;m-Vu!  
  return ( int & )j; &| el8;D  
最后执行i = j; HKx2QFB  
可见,参数被正确的选择了。 R<)7,i`F  
yWu80C8 q  
,6,#Lc  
Z2`(UbG}  
cEO g  
八. 中期总结 Z<z(;)?c  
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: Z6SM7? d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9f;\fe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -uenCWF\#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o6  
Ix ! O&_6s  
# 9Z];<g  
RvvK`}/6  
f$9V_j-K+  
#/!a=0  
九. 简化 8.Wf^j$+{  
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。 B|gyr4]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z ) qc-~S  
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: j*<H18^G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cD Z]r@AQ  
  +-*/&|^等 LHKawEZ  
2. 返回引用。 BdB/`X*  
  =,各种复合赋值等 N|?"=4Z?  
3. 返回固定类型。 |2AK~t|t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j%Y`2Ra  
4. 原样返回。 6;9SU+/  
  operator, :CNWHF4$  
5. 返回解引用的类型。 ]$!-%pNv  
  operator*(单目) {LVii}<  
6. 返回地址。 ,95Nj h  
  operator&(单目) =K~<& l8  
7. 下表访问返回类型。 BZ<Q.:)  
  operator[] 4]u53`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gI6./;;x  
  operator<<和operator>> p E lF,Y  
D`,W1Z#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 d%NO_=I.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3i=+ [  
|"?0H#  
template < typename Left > [>Z~& cm  
struct value_return ,*%%BTnR  
  { ~~,\BhG?  
template < typename T > TB\#frG  
  struct result_1 EyA}  
  { uj,YCJ8UZs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IQf:aX  
} ; yNi/JM  
p)RASIB  
template < typename T1, typename T2 > \-$wY%7  
  struct result_2 AK%`EsI^  
  { l_5]~N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *=mtt^yZ  
} ; 8- 3]Bm!  
} ; 9^QiFgJy  
5Jh=${  
='a[(C&Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e<6fe-g9;  
<xOXuve  
下面我们来剥离functor中的operator() ({i}EC7{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W~2`o*\l  
Vb az#I  
return l(t) op r(t) 1[OCojo<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w2_$>z  
return op l(t) ~cQ./G4  
return op l(t1, t2) [KMW *pA7  
return l(t) op *,q ?mO  
return l(t1, t2) op C;];4[XR  
return l(t)[r(t)] d5T M_ C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b1JXC=*@  
p;zV4uSv  
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: !f[LFQD  
单目: return f(l(t), r(t)); FJomUVR.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rg64f'+Eug  
双目: return f(l(t)); X*hY?'Rp  
return f(l(t1, t2)); YAQ]2<H  
下面就是f的实现,以operator/为例 Fy37I/#)r&  
c1B <9_  
struct meta_divide E58fY|9  
  { dc.9:u*w  
template < typename T1, typename T2 > C?m2R(RF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w$8Su:g=  
  { m1H_kJ  
  return t1 / t2; jcD_<WSe  
} ~x^E kE  
} ; 2kb<;Eh`G  
kN_ i0~y@-  
这个工作可以让宏来做: 8Yc'4v#}  
1Kszpt(Ld  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d"o5uo  
template < typename T1, typename T2 > \ q{~59{Fha  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kKL'rT6z  
以后可以直接用 r0t4\d_&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^=`7]E[p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1=:=zyEEo  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) l{<+V)  
7.mY@  
"`HkAW4GZa  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4Bg"b/kF  
[Z9 lxZ|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tq{+9+  
class unary_op : public Rettype dZ}gf}.v  
  { qg1s]c~0u  
    Left l; Y1fcp_]m  
public : 3'tcEFkH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _#32hAI  
p_%dH  
template < typename T > M|8vP53=q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4FrP%|%E~  
      { 8*o*?1.  
      return FuncType::execute(l(t)); GPV=(}z  
    } G#yv$LY#  
!jlLF:v|1A  
    template < typename T1, typename T2 > %PA#x36  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c"D%c(:4|  
      { ? 1Os%9D*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &?X0;,5)  
    } BwOIdz%]OY  
} ; 1.Kun !w  
ayF+2(vch)  
xb{G:v  
同样还可以申明一个binary_op r+ v?~m!  
{<ms;Oi'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MX Qua:&HW  
class binary_op : public Rettype wNc.z*+O"H  
  { $O nh2 ^  
    Left l; ]q^6az(Ud  
Right r; >s dT=6v  
public : V'b$P2 ?^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >^Rkk {cc  
,GO H8h  
template < typename T > EPeKg{w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ($QQuM=  
      { RZMR2fP%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1N\/61+aA  
    } 7pPaHX8  
h;TN$ /  
    template < typename T1, typename T2 > suOWmqLs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,bTpD!  
      { d{/#A%.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !ZxK+Xqx[  
    } M02 U,!di  
} ; Q Ev7k  
$'*q]]  
zTBf.A;e7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f4'WT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &|9K~#LVS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a gk w)#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W kP`qD3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L2\<iJA}c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +H{TV#+r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LX'z7fh  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) m&MAA^I  
下面是修改过的unary_op jouA ]E  
Q DVk7ks  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r7ebFJEf  
class unary_op bW-sTGjRD  
  { 33},lNS|  
Left l; 216=7O2F  
  Wn%b}{9Fb  
public : Cer&VMrQK  
= Ed0vw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X 0vcBHh  
g1kYL$o4  
template < typename T > ?3 S{>+'  
  struct result_1 Xb<>AzEM  
  { q-hREO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {gz-w|7  
} ; 2A=q{7s  
[s{ B vn  
template < typename T1, typename T2 > V O\g"Yc  
  struct result_2 c/DK31K  
  { O!G!Gq&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zm!M'|~@7  
} ; 4`e[gvh  
q6'Q-e)  
template < typename T1, typename T2 > pC~ M5(F_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5>6:#.f%!e  
  { y{KYR)   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q6PG=9d0B  
} S4U}u l  
9-+N;g!q  
template < typename T > +OI<0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xp?YM35  
  { =`ZRPA!aY  
  return OpClass::execute(lt(t)); hmkm^2  
} ,njlKkFw^Z  
9OYyR  
} ; boq=@Qh  
l6*MiX]q  
mBeP" GS  
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 t"s$YB>}  
好啦,现在才真正完美了。 9:E:3%%  
现在在picker里面就可以这么添加了: jp;]dyU  
4/ WKR3X  
template < typename Right > /\{emE\]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KKq%'y)u^  
  { $cW t^B'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ck< `kJ`b  
} ~t<G gNI  
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。  + \]-"  
sW-0G$,|  
<Umr2Vw-  
K491QXG  
>0z`H|;  
十. bind h,?%,GI  
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。 OqWm5(u&S  
先来分析一下一段例子 z/]]u.UP  
$1$0M  
M1]}yTCd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R< L =&I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fK6[ p&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n2 can  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q9wObOS$  
我们来写个简单的。 *c\XQy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: boI&q>-6Re  
对于函数对象类的版本: i)$P1h  
?7]G )8G6  
template < typename Func > Fge ["p?GF  
struct functor_trait 5%N[hd1Ql  
  { iZLy#5(St  
typedef typename Func::result_type result_type; '4Jf[  
} ; #M||t|9iu?  
对于无参数函数的版本: J'ZC5Xr  
#UE}JR3g  
template < typename Ret > gnGh )  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wfv\xHG  
  { jEE!H /  
typedef Ret result_type; 8_E(.]U  
} ; twu,yC!  
对于单参数函数的版本: XG*> yra`  
otdRz<C  
template < typename Ret, typename V1 > z4 <_>)p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Oi'y0S~ g  
  { 0hhxTOp  
typedef Ret result_type; Rc:}%a%e  
} ; >|z:CX$]  
对于双参数函数的版本: tz8 fZ*n  
:tbgX;tCs5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5S8>y7knQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  H~TuQ  
  { L2p?] :-  
typedef Ret result_type; 064k;|>D  
} ; 2{.g7bO  
等等。。。 Yj'9|4%+|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I-}ms  
U3C"o|   
template < typename Func > Qu1&$oO  
struct func_return v)T# iw[  
  { B~E">}=!  
template < typename T > @dk-+YxG  
  struct result_1 h (q,T$7 W  
  { \gA<yz-;N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0zA;%oP  
} ; ilde<!?  
ImG8v[Q E  
template < typename T1, typename T2 > hsQDRx%H}  
  struct result_2  4pl\qf  
  { 5'NNwc\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1)^\R(l  
} ; =.7tS'  
} ; EcL6lNTR+  
.8Bu%Sf  
4b[bj").A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %L^(eTi[  
h]h"-3  
template < typename Func, typename aPicker > g5y`XFY  
class binder_1 Wlxmp['Bh  
  { P))BS  
Func fn; p5$}h,7  
aPicker pk; QRvyaV  
public : } A+ncabm  
"T_9_6tH  
template < typename T > a7c`[   
  struct result_1 /='0W3+o*L  
  { ,@c1X:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *1Bq>h:  
} ; t VO}{[U}  
y%ij)vQY  
template < typename T1, typename T2 > jhf# gdz%  
  struct result_2 HA8A}d~  
  { faDS!E' +  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NuPlrCy;  
} ; >G8I X^*sG  
&:5*^1oP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >t)Pcf|s  
C 2nmSXV  
template < typename T > ]}PXN1(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  :`N ZD  
  { iphC\*F  
  return fn(pk(t)); iAZ8Y/  
} !p/SX>NJ  
template < typename T1, typename T2 > WM`3QJb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const COsmVQ.  
  { d_d&su E  
  return fn(pk(t1, t2)); =TDKU  
} }< H>9iJ:  
} ; jQ;/=9  
-'g> i  
e)wi}\:q_  
一目了然不是么? _$96y]Bpi  
最后实现bind ed`"xm  
\894 Jqh  
#?Kw y  
template < typename Func, typename aPicker > 0: a2ER|J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x)*Lu">  
  { 72d|Jbd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &RYdSXM  
} /^AH/,p  
B;ek a[xU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7JGc9K+Av  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 l<w7 \a6  
o[cOL^Xd1  
十一. phoenix La )M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9tJ0O5  
y<kUGsD  
for_each(v.begin(), v.end(), &'$Bk5D@G  
( $ uHQl#!;  
do_ LAlwQ^v|  
[ >Xk42zvqn  
  cout << _1 <<   " , " v']_)  
] salC4z3  
.while_( -- _1), ySr,HXz  
cout << var( " \n " ) EW*sTI3  
) v1 8<~  
); %jzTQ+.%]^  
VIz(@  
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: .qSDe+A  
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 M !'d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u:f ]|Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gSwV:hm  
fgd2jr 3T  
x|a&wC2,{  
template < typename Cond, typename Actor > iT :3e%  
class do_while Z?{\34lPj  
  { 4W" A*A  
Cond cd; \1!Q.V  
Actor act; %`C*8fc&  
public : BQ0?B*yqd  
template < typename T > >8_y-74  
  struct result_1 7A\`  
  { o6MFMA+vi  
  typedef int result_type; d}4NL:=&  
} ;  9!jPZn  
Mwnr4$]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0~fjY^(  
4C=W~6~  
template < typename T > 6^gp /{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #"4ioTL2  
  { -5b|nQuY  
  do =@Oo3*>  
    { \:4*h  
  act(t); ^[7Mp  
  } 'hjEd.  
  while (cd(t)); h.X4x2(.  
  return   0 ; Jj\4P1|'7  
} 9(^UchZZi  
} ; 8X7??f1;Y  
-x+3nb|.  
G$>?UQ[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ekhv.;N~  
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。 hN2A%ds*(j  
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。 A4tk</A  
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。  pX_#Y)5  
下面就是产生这个functor的类: @wcF#?J  
309 pl  
O6hzOyNX@  
template < typename Actor > =sYILe[  
class do_while_actor U*[E+Uq}:N  
  { l1 Kv`v\  
Actor act; 0$)Q@#  
public : PyQ .B*JJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S[F06.(1  
J 6KHc^,7  
template < typename Cond > *DPX4 P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <IZt]P  
} ; 7.h{"xOx{  
2%pED xui  
|/gt;H~:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eB5>uKa  
最后,是那个do_ mU #F>  
+X/a+y-  
5*%Gh&)  
class do_while_invoker m8fj\,X  
  { g,+ e3f  
public : yl-:9|LT  
template < typename Actor > }/a%-07R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |'?vlUCd  
  { `NW/Z/_  
  return do_while_actor < Actor > (act); Vu5?;|^:  
} :oIBJ u%/  
} do_; %)lp]Y33  
3IMvtg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [ \_o_W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6HY): M&?  
最后来说说怎么处理break和continue efQ8jO  
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。 @)U.Dbm  
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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