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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i1@gHk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?Cfp=85ea!  
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, B_jI!i{N%o  
}C`0" 1  
8&hn$~ate  
Dohe(\C@  
  class filler W%Q>< 'c  
  { s(Bi& C\  
public : 0MGK3o)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [z@RgDX v  
} ; .h^Ld,Chj  
I19F\ L`4  
2czL 1Ci  
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: abP?Dj&  
N ] /d  
3"D00~  
x+`3G.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R:x04!}  
c}s3c >`d  
|sM#g1D@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;K-t  
:S6 <v0`Z  
vJ}  
vz5 RS  
二. 战前分析 m|FONQ,@D  
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。 LOkDx2@g  
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 LgKEg90w(  
R! xc $`N  
4>`w9   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bGO_y]Pc  
  /* --------------------------------------------- */ y N%Pe:R  
vector < int *> vp( 10 ); Q 5TyS8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :u93yH6~8  
/* --------------------------------------------- */ 0LuY"(LR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F$p,xFH#  
/* --------------------------------------------- */ \9Zfu4WR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R$`T"C"  
  /* --------------------------------------------- */ tvCTC ey  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 824%]i3  
/* --------------------------------------------- */ :$d3a"]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T,@7giQg@  
0_izTke  
y%Ah"UY  
aKcV39brr  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q-CVq_\3I  
1._1, _2是什么? 7@]hu^)rry  
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。 2mG?ve%m)  
2._1 = 1是在做什么? #2,L)E\G8e  
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。 ;yrcH+I$_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  ]^%3Y  
h8;"B   
40/[ uW"  
三. 动工 G&Sg .<hn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !\v3bOi&  
,aL"Wy(  
v9kzMxs,  
6Z:|"AwC2  
template < typename T > H[U*' 2TJ  
class assignment |REU7?B  
  { 3E:<  
T value; [-a /]  
public : "E#%x{d  
assignment( const T & v) : value(v) {} !OemS 7{  
template < typename T2 > oWOZ0]H1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Zwl?*t\D  
} ; t F( mD=[  
yB[ LO( i  
AP@d2{"m}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ] "_'o~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |V]E8Qt  
f}3bYF  
(avaTUMOqy  
rR;Om1 -,  
  class holder jL>r*=K)%  
  { " WL  
public : _bsfM;u.%  
template < typename T > H8U*oLlc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x$sQ .aT  
  { 6, ~aV  
  return assignment < T > (t); gUQCKNw  
} -n-X/M  
} ; E ..[F<5  
TA5M4r6  
G&-h,"yo^  
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: Stpho4+/y  
) 'KHUa9  
  static holder _1; " OtLJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Dr609(zg^  
f}4h}Cq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L}+!<Ug  
而不用手动写一个函数对象。 j>zVC;Sj*  
xa:P(x3[  
l.! ~t1i  
Oylw,*%  
四. 问题分析 %yVZ|d*Q  
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。 = %m/  
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。 T@.CwV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u@Lu.t!],  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @hv] [(<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 - Zh+5;8g  
Qfi5fp=f  
五. 问题1:一致性 lQjq6Fl2  
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?| . b"e`Bw_=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~@bKQ>Xw  
j!/(9*\  
struct holder Qzv_|U  
  { +Oa1FvoEA  
  // 7Ll(,i<,C  
  template < typename T > ?a}~yz#B(  
T &   operator ()( const T & r) const :OM>z4mQ  
  { \I=:,cz*,  
  return (T & )r;  + h&V;  
} fA^O  
} ; M?o`tWLhF  
%/y/,yd  
这样的话assignment也必须相应改动: AJ /_l;  
}PJ:9<G y  
template < typename Left, typename Right > 2ou?:5i  
class assignment 60Z)AQs;+J  
  { :H{8j}"  
Left l; mB\|<2  
Right r; U?>cm`DBP  
public : qeYr=%)c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1/HZY0em  
template < typename T2 > vL7}0n>tz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5+r#]^eQY-  
} ; !p2&$s"N.  
n 8Fi?/  
同时,holder的operator=也需要改动: Jor?;qo3  
STMcMm3  
template < typename T > +?p ;,Z%5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZO~N|s6B^  
  { {*m?t 7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K+Qg=vGY  
} %-dGK)?  
mon(A|$|j  
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。 8b/yT4f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (|-/S0AV  
q$K~BgFzpZ  
return l(rhs) = r; | v+b?@  
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。 $f%_ 4 =  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =uH`EkY:  
bCsQWsj^NW  
template < typename Tp > s`{O-  
class constant_t uf6{M_jXZ  
  { [T|~K h%#  
  const Tp t; PHoW|K_e  
public : $8Zw<aEJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Jad'8}0J  
template < typename T > 4PdFq*A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0Z\fK>yw  
  { BB-`=X~:m  
  return t; rRMC< .=  
} vDemY"wz  
} ; S=o/n4@}  
E5rNC/Ul$$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pD{Li\LY  
下面就可以修改holder的operator=了 1+]e?  
B:l(`G  
template < typename T > @"6BvGU2s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z')'8155  
  { ~7*HZ:.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nV<YwqK  
} Gr_I/+<  
QeK~A@|F&  
同时也要修改assignment的operator() jooh`| `P  
X,p&S^  
template < typename T2 > w/R^Vwq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2c}kiqi{  
现在代码看起来就很一致了。 _K8-O>I "  
_L"rygit  
六. 问题2:链式操作 ve$P=ZuM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OS3J,f}<=  
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。 OIN]u{S  
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。 PW}Yts7p  
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。 9 i"3R0HN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0Y\u,\GrxW  
.w0?  
template < typename T > DQ,QyV  
struct result_1 Y$N|p{Z  
  { 9:P)@UF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6ik6JL$AI  
} ;  9TeDLp  
7Kn=[2J5k'  
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: 6A%Y/oU+2  
'?QZ7A  
template < typename T > i'a M#4V  
struct   ref 9J<KR #M  
  { /%.K`BMN  
typedef T & reference; Y.-i;Mmu  
} ; c;j]/R$i  
template < typename T > [ML4<Eb+ x  
struct   ref < T &> ?)9 6YX'  
  { Dj[D|%9a  
typedef T & reference; M+Dkn3bx  
} ; nkpQM$FW  
$XJe)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |/q*Fg[f  
L)Kn8  
template < typename T > PoC24#vS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #0weN%  
  { zj8;ENhEI  
  return l(t) = r(t); iJ~p X\FKO  
} GU=h2LSi]  
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。 pPh$Jvo]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KxY|:-"Tt  
`P'{HT  
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  ?9AByg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #x'C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xe 6x!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _I2AJn`#  
最后的布局是: 4p F%G  
                Add 7bTs+C_;7  
              /   \ 0evG  
            Divide   5 m(9E{;   
            /   \ L-Z1Xs  
          _1     3 1y>P<[  
似乎一切都解决了?不。 '*K/K],S]  
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。 6MZfoR  
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。 vq x;FAqZ  
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: 'I;pS)sb  
olh|.9Kdj}  
template < typename Right > xe}"0'g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I5  
Right & rt) const ?onZ:s2  
  { T1D7H~ \lG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N!hp^V<7  
} zVp|%&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X^"95Ic  
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。 eGZId v1  
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。 n}a# b%e  
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。 R D)dw  
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。 GAQVeL1  
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? xJ,V !N  
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: nc([e9_9v  
.0Cpqn,[  
template < class Action > ,OG sx  
class picker : public Action AM\`v'I*6  
  { 1Hzj-u&N/  
public : <` HLG2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'j>Q7M7q{  
  // all the operator overloaded )0!hw|0|  
} ; _bFX(~37z?  
S__+S7]Nr  
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。 ^-rb&kW@:  
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: <.~j:GbsE  
%WdAI,  
template < typename Right > ar R)]gk 7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RfFeAg,]/  
  { 5q@o,d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i x,5-j  
} :QB Wy  
pl'n 0L<l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v"\Q/5p  
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。 -S Z^;t  
vA"yy"B+ V  
template < typename T >   struct picker_maker dfO84Z} 5  
  { iw<+rh*C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J$@3,=L6V  
} ; -&%#R_RV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {'EQ%H $q  
  { 0t'WM=W<!8  
typedef picker < T > result; &U!@l)<  
} ; HSq&'V  
#*XuU8q?  
下面总的结构就有了: 8+Oyhd*|  
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。 r>A, 7{  
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。  KGFmC[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >4b-NS/}0  
至此链式操作完美实现。 V(w2k^7) F  
xLX:>64'o>  
6E85mfFS  
七. 问题3 ' !ZFK}  
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。 T^%$  
px" .pYr0  
template < typename T1, typename T2 > S"V|BU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JM@MNS_||(  
  { mQ:lj$Gf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cT-XF  
} c2-NXSjsW  
gVEW*8  
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: Gd%KBb  
U_B"B;ng+  
template < typename T1, typename T2 > S3A OT  
struct result_2 Ks7DoXCvE  
  { tFO86 !ln  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ku&IVr%  
} ; ~;9B\fE`  
< Pg4>  
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? ZQZ>{K  
这个差事就留给了holder自己。 grp1nWAs  
    oX8e}  
q!t_qX7u  
template < int Order > 'OK)[\  
class holder; t9;yyZh  
template <> %\Z{~(&-v  
class holder < 1 > uF/l,[0v  
  { a}c.]zm]  
public : @OV\raUO&V  
template < typename T > 9Qst5n\Z  
  struct result_1 %n SLe~b  
  { S{XV{o  
  typedef T & result; LhUrVydL  
} ; g#2Q1t,~U  
template < typename T1, typename T2 > .q"`)PT  
  struct result_2 %lF}!  
  { *$0u A N  
  typedef T1 & result; g/'CX}g`  
} ; ^0Cr-  
template < typename T > KD11<&4_x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n3da@ClBt  
  { 'P3CgpF<Z2  
  return (T & )r; I&,gCZ#  
} 0sD"Hu  
template < typename T1, typename T2 > [yF>W$Bn%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ep>*]'  
  { `%SFu  
  return (T1 & )r1; {R5Q{]dK3  
} w z}BH  
} ; xxLD8?@e7  
pdUrVmW"'  
template <> FZ)_WaqGf  
class holder < 2 > <DxUqCE  
  { 2^'|[*$k1@  
public : .v?Ir)  
template < typename T > \#?n'qyj  
  struct result_1 !yI , ~`Z  
  { NifzZEX  
  typedef T & result; ]>M{Q n*  
} ; -Jr6aai3+  
template < typename T1, typename T2 > X"0n*UTF,  
  struct result_2 5ztHar~f  
  { 'Y Bz?l9  
  typedef T2 & result; 6p|*H?|It  
} ; T:p,!?kc7  
template < typename T > .KSPr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z/n\Ak sE  
  { 7O84R^!|2  
  return (T & )r; '85@U`e.  
} v1*Lf/  
template < typename T1, typename T2 > Lf`LFPKb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 35|F?Jx.r  
  { bL v_<\:m  
  return (T2 & )r2; }D02*s  
} zkHwoAD;t8  
} ; +nU"P  
J{<,V\t)  
;<i`6e  
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> >。 c'ExZ)RJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J\VG/)E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^LO=&Cq  
{y-7xg~}  
return l(i, j) = r(i, j); f_y+B]?'M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G9"2h \  
x;w&JS1 V  
  return ( int & )i; MY1s  
  return ( int & )j; XaOq&7  
最后执行i = j; ig(dGKD\=9  
可见,参数被正确的选择了。 /G[; kR"  
j5QS/3  
RR R'azT  
mVUDPMyZ  
VbQ9o  
八. 中期总结 }g6:9%ZMu  
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: A& u"NgJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CvDy;'{y1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1<g,1TR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aMI\gCB/  
*E lR  
.b'hVOs{  
#Q320}]{  
DWT4D)C,U  
lW}"6@0,  
九. 简化 2O}UVp>  
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。 $C@v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1xAZ0X#  
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: *tkbC2D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'oNY4.[  
  +-*/&|^等 c@iP^;D  
2. 返回引用。 ^,F8 ha  
  =,各种复合赋值等 AWSe!\b  
3. 返回固定类型。 E{_$C!.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &aD ]_+b  
4. 原样返回。 3%c{eZxG=  
  operator, 9nIBs{`/Ac  
5. 返回解引用的类型。 Q(Uj5aX  
  operator*(单目) BfQRw>dZ"{  
6. 返回地址。 Q?]307g7  
  operator&(单目) :{2exu  
7. 下表访问返回类型。 bj)dYj f  
  operator[] tS!|#h-J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RDX".'`(=  
  operator<<和operator>> m<]b]FQ  
^}nz^+R  
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。 ra#s!m1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P5{|U"Y_  
~b L^&o(W  
template < typename Left > Ji %6/zV  
struct value_return 'uAH, .B  
  { i&KD)&9b#  
template < typename T > GMD>Ih.k:9  
  struct result_1 NKae~ 1b  
  { dfkmIO%9X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -?)` OHc^  
} ; w s(9@  
@mM])V  
template < typename T1, typename T2 > OFS` ?>  
  struct result_2 erG@8CG  
  { dno=C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mMLxT3Ci8  
} ; )./pS~  
} ; JUBihw4  
}M%U}k]+@  
e> "/Uii  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ya$JX(aUe  
;Kb]v\C:  
下面我们来剥离functor中的operator() l+$ e|F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $'M:H_T  
.^]=h#[e  
return l(t) op r(t) >C|/%$kk:f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WHh=ht s\  
return op l(t) "f'pa&oHi  
return op l(t1, t2) bvM\Qzc!<3  
return l(t) op |UbwPL_L  
return l(t1, t2) op xxnMvL;  
return l(t)[r(t)] 9r@T"$V#c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P(N$U^pj  
F,B,D^WD  
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: S(;3gQ77  
单目: return f(l(t), r(t)); /*B^@G|]'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j\t"4=,n  
双目: return f(l(t)); +/idq  
return f(l(t1, t2)); Vj.5b0/(  
下面就是f的实现,以operator/为例 {eR,a-D!7  
d9/YW#tm  
struct meta_divide ;dq AmBG{8  
  { |BysSJ  
template < typename T1, typename T2 > =1D* JU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q*Xp"yBTo  
  { neC]\B[Xm  
  return t1 / t2; e<|'   
} enu",wC3  
} ; [&mYW.O<  
J(&a,w>p  
这个工作可以让宏来做: ^%|(dMo4  
cpV:y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7QdU|1]  
template < typename T1, typename T2 > \ E%L]ifA9!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P<iS7Ys+  
以后可以直接用 ^:0NKq\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x+h7OvW{  
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 8.vPh  
(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。。。) GvQ|+vC  
'WH@Zk/l  
M5OH-'  
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 w+vYD2 a  
d7o~$4h|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AuZ?~I1  
class unary_op : public Rettype n*\AB=|X  
  { Jt4T)c9  
    Left l; c9e  }P  
public : dO Y+| P\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ye U4,K o  
H >@yC  
template < typename T > +M9=KVr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z+"%MkX0  
      { ?k4O)?28  
      return FuncType::execute(l(t)); lyzMKla"  
    } yc,Qz.+g  
)i; y4S  
    template < typename T1, typename T2 > =dbLA ,z9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9\W~5J<7  
      { 45` Gv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7`3he8@ze  
    } BaIh,iu  
} ; ["N>Po  
IXp P.d  
o{\@7'G  
同样还可以申明一个binary_op `nM Huv  
[!>2[bbl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Rs;,_  
class binary_op : public Rettype ?Mp)F2'  
  {  /A|cO   
    Left l; tq9t(0EL  
Right r; [|~X~AO%  
public : Py 8o8*H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~..h=  
tZ1iaYbvV  
template < typename T > wxPg*R+t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <_""4  
      { 7I4G:-V:^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <wTkPErUG  
    } qv3L@"Ub  
rS9*_-NH  
    template < typename T1, typename T2 > M3 8,SH<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n15c1=gs  
      { v F L{j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DC`6g#*<  
    } hD\C[C,  
} ; }/G~"&N[  
ja2LQe@ Q  
C78d29  
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 9a)D8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #UU}lG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rjU $*+  
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。 e,I-u'mLQs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3uRnbO-  
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。。。 > ^3xBI:Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cZL"e  
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) ik~hL/JD\  
下面是修改过的unary_op )@Xdr0  
7 pg8kq@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Uy ;oJY  
class unary_op 7K9+7I&C  
  { )+w0NhJw  
Left l; J#@ "Yb  
  "DWw1{ 5/  
public : I?-9%4 8iM  
Ltcr]T(Ic  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V0JoUyZ  
 [.z1  
template < typename T > #f/-iu=L  
  struct result_1 aqs']  
  { Q8Usyc'3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F>A-+]X3o  
} ; IG +nrTY0  
}Sp MHR`  
template < typename T1, typename T2 > iO#H_&L.p  
  struct result_2 "_'9KBd!  
  { @oYq.baHX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n2 ,b~S\e  
} ; L6$,<}l  
1Sz5&jz  
template < typename T1, typename T2 > >!? f6 {\|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P9`i6H'~  
  { %X GX(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @b!fs  
} WF-imI:EK  
RWTv,pLK  
template < typename T > hPFIf>%}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w/G5I )G  
  { s'\"%~nF<  
  return OpClass::execute(lt(t)); F$F5N1<  
} [Z Ea3/  
Bb:jy!jq_  
} ; *N'B(j/  
?\\ ]u  
$BH0W{S  
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 >)N,V;j  
好啦,现在才真正完美了。 L/nz95  
现在在picker里面就可以这么添加了: *o"F.H{#N  
+< BAJWU  
template < typename Right > m}Tu^dy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D>*%zz|  
  { y''?yr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !h9 An  
} 6xz&Qi7w  
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。 F w{8MQ2  
Zb2 B5( 0  
eMz,DYa/G  
MzK&Jh  
Vg[U4,  
十. bind `q_7rrkO  
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。 RSmxwx^  
先来分析一下一段例子 MiOSSl};  
wV56LW  
B0Z*YsbXL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L4kYF~G:4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r="X\ [on  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >+oQxml6nI  
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。 k )){1O  
我们来写个简单的。 B u4N~0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *QLl jGe  
对于函数对象类的版本: 4\s S  
d G:=tf&1R  
template < typename Func > fngZ0k!  
struct functor_trait Fd'Ang6"  
  { 8a?V h^  
typedef typename Func::result_type result_type; Uk*s`Y  
} ; $$qhX]^ ~  
对于无参数函数的版本: J)g(Nw,O  
_5 y)m5I  
template < typename Ret > PrN?;Z.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iQa Q"s  
  { 2? !b!  
typedef Ret result_type; 7^Onq0ym T  
} ; |Q:`:ODy`5  
对于单参数函数的版本: &a:>P>\  
nh9K(  
template < typename Ret, typename V1 > kt;X|`V{5z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wRie{Vk  
  { /[EI0 ~P  
typedef Ret result_type; TvdmgVNP  
} ; .Uih|h  
对于双参数函数的版本: >656if O  
o_G.J4 V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'w9tZO\2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ',1rW  
  { xOu cZ+  
typedef Ret result_type; ,hOJe=u46  
} ; 7?hC t  
等等。。。 ?on3z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b$gDFNa  
iwmXgsRa9}  
template < typename Func > >J8?n,*  
struct func_return tU)+q?Mw  
  { {n1o)MZ]R  
template < typename T > 'mmyzsQ \6  
  struct result_1 ?=4J  
  { *jW$AH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +Tu:zCv.  
} ; -@#AQ\  
9U;) [R Mb  
template < typename T1, typename T2 > Q6vkqu5!=  
  struct result_2 5Vvy:<.la  
  { ,:z@Ji  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s@3!G+ -}  
} ; sHEISNj/^  
} ; g" M1HxlV  
yr;oq(&N  
/D~ ,X48+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +pjD{S~Y  
,g\.C+.S  
template < typename Func, typename aPicker > H<FDi{  
class binder_1 l{y~N  
  { %|,j'V$  
Func fn; oEi +S)_  
aPicker pk; R(q fP  
public : Y@.:U*  
C(gH}N4  
template < typename T > &2) mpY8xQ  
  struct result_1 .eeM&n;c  
  { (cCB3n\20  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j4NS5  
} ; PqP)<d '/  
myJsRb5  
template < typename T1, typename T2 > 7qh_URt@  
  struct result_2 %l5J  
  { * |,V$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v4S|&m  
} ; {(aJrSE<z  
8}S|iM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x&?35B i  
Ii,L6c  
template < typename T > h<uRlTk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]AfeaU'>  
  { %Y!lEzB5  
  return fn(pk(t)); Y*7.3 +#  
} Kk/qd)nk  
template < typename T1, typename T2 > hy6px  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #FeM.k6  
  { mirMDJsl%  
  return fn(pk(t1, t2)); Z~P5SEg  
} 2#py>rF(  
} ; |:EUh  
2=U4'C4#  
CP={|]>+S  
一目了然不是么? n7Re@'N<  
最后实现bind &Wn!W  
4ci @$nL1  
;,IGO7R  
template < typename Func, typename aPicker > o!j? )0d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HF0J>Clq  
  { cZHlW|$R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7, O_'T &  
} ]C'r4Ch^  
.-<o[(s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,NVQ C=  
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。 Z4rK$ B  
=MoPOib\n  
十一. phoenix 8# 9.a]AX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t4 aa5@r  
L%=u&9DmU  
for_each(v.begin(), v.end(), ;H}? 8L  
( h],_1!0  
do_ X}S<MA`  
[ 6rR}qV,+{  
  cout << _1 <<   " , " -1U]@s  
] 1 "4AS_Q  
.while_( -- _1), 2.2 s>?\  
cout << var( " \n " ) |qZ4h7wL  
) Aw >DZ2  
); !$&K~>`  
U?.VY@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: '{ C=vW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `qUmOFl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `A?/Ww>;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Plt~l3_  
/J5wwQ (:  
LnM+,cBz  
template < typename Cond, typename Actor > E*k=8$Y  
class do_while G0<m3 Up  
  { CbwQ'c$}  
Cond cd; Pc1vf]  
Actor act; Y2Y/laD  
public : B(E+2;!QF  
template < typename T > hXZk$a'  
  struct result_1 esFBWJ  
  { ]BX|G`CCc  
  typedef int result_type; hfVJg7-  
} ; 'Kc;~a  
ofRe4 *\j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _18) XR  
>~2oQ[ n  
template < typename T > 9Yd<_B#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b$%W<D  
  { l2z@t3{  
  do $xNZ.|al  
    { G4]T  
  act(t); Qp]V~s(  
  } arRb q!mO  
  while (cd(t)); 51l:  
  return   0 ; kwWDGA?zFB  
} S0du, A~  
} ; qy/xJ>:  
f D2. Zh  
eUQrn>`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x7>' 1  
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。 `Z0FQ( r_  
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。 sYYNT*  
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。 "! m6U#^  
下面就是产生这个functor的类: $CRu?WUS]'  
9x23## s  
xrf z-"n4  
template < typename Actor > S sGb;  
class do_while_actor 6||zfH  
  { k_/*> lIZY  
Actor act; 'de&9\  
public : K>N\U@@8i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y2W|b5  
}k~ih?E^s  
template < typename Cond > ;M1#M:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +9<"Y6  
} ; $mgW|TBXCQ  
mA@FJK_  
?^n),mR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T1_O~<  
最后,是那个do_ 4hz T4!15  
`1{Y9JdQ  
gE\&[;)DB  
class do_while_invoker `-/-(v+ i  
  { .J"QW~g^  
public : Uc^eIa@  
template < typename Actor > )%dxfwd6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0*]n#+=  
  { l|9' M'a  
  return do_while_actor < Actor > (act); J;|a)Nw  
} %68'+qz  
} do_; k#liYw I  
O`K2mt\%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Gh>&+UA'$1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z{`K_s%5  
最后来说说怎么处理break和continue uGOED-@  
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。 3:C)1q  
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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