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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &J|3uY,'j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'e-Nt&;  
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, Xu#\CYk  
"Kk3#  
8F0+\40  
fk!wq. a  
  class filler 8VvoPlo  
  { :oF\?e  
public : yWIM,2x}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P,RCbPC4  
} ; g# ZR, q  
'l\V{0;mp  
`gqBJi  
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: 5EIhCbA  
ErF;5ec  
_<5o1  
;VS;),h/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U{D ?1tF  
F#_7mC   
84P^7[YX>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rWbuoG+8  
!lE (!d3M  
Oa~t&s  
KdF QlQaj  
二. 战前分析 @Z!leyam  
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。 [(tgoh/  
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 tklU zv  
ZZTPAmIr  
_,b%t1v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7dX1.}M<(  
  /* --------------------------------------------- */ %iIryv;  
vector < int *> vp( 10 ); _jef{j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KtHh--j`  
/* --------------------------------------------- */ D_O%[u}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D0PP   
/* --------------------------------------------- */ U;Hu:q*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H;s0|KRgJ  
  /* --------------------------------------------- */ hC}A%_S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WX 79V  
/* --------------------------------------------- */ /-4i"|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z5Ao3O@  
:<%K6?'@^  
mBc;^8I?23  
,KkENp_  
看了之后,我们可以思考一些问题: wpY%"x#-+=  
1._1, _2是什么? .CI]8O"3y  
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。 ~=%eOoZP;c  
2._1 = 1是在做什么? uW4G!Kw28  
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。 D>c%5h  
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。 =(*Eh=Pw  
_h_;nS.Y  
2Iz@lrO6  
三. 动工 T~Jl{(s9)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =b,$jCv<,5  
iUA2/ A  
5gI@~h S  
xpFu$2T6P.  
template < typename T > e}/c`7M  
class assignment .)})8csl.d  
  { j]J2,J  
T value; qfppJ8L  
public : 65ijzZL;  
assignment( const T & v) : value(v) {} (T n*;Xjq  
template < typename T2 > 9{i6g+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mMrvr9%  
} ; J~ v<Z/gm  
]G&?e9OA  
jb)z[!FbM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OjMDxG w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7r"!&P* ,  
9|jIrS%/~  
_w+sx5  
EPI mh  
  class holder Sijwh1j*V  
  { 4,FkA_k  
public : %S>lPt  
template < typename T > lZ^XZjwoM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2K, 1wqf'  
  { [ $.oyjd  
  return assignment < T > (t); H|F>BjXn5  
} jY>KF'y  
} ; 8<)[+ @$0  
k4pvp5}%  
H) q9.Jg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ZH_ J+  
}K"=sE  
  static holder _1; A &w)@DOe  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E3,Z(dpX!  
kp<9o!?)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (U!WD`Ym  
而不用手动写一个函数对象。 E_WiQ?p   
0plRsZ}  
I" sKlMD  
l:Ci'=  
四. 问题分析 TKoO\\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 N Ja]UZx  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 {+ [rJ_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3dadeu^{A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E'[pNU*"x-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =h&DW5QC  
f`WmRx]K  
五. 问题1:一致性 ^ 9;s nr  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "793R^Tz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &xH>U*c  
f=~@e#U  
struct holder ]N1$ioC#  
  { ]}>GUXe)^  
  // J[LGa:``  
  template < typename T > }qV4]*+{  
T &   operator ()( const T & r) const J>hl&J  
  { =*Wl;PI'  
  return (T & )r; 9IMRWtZWT  
} e;rs!I !Yw  
} ; BAoqO Xv  
5Odi\SJ&  
这样的话assignment也必须相应改动: ODv)-J  
1Lj\"+.  
template < typename Left, typename Right > cY\-e?`=4  
class assignment [`ttNW(_  
  { ,Hys9I  
Left l; v%zI~g.L  
Right r; _?q\tyf3  
public : gvA&F |4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Htsa<t F  
template < typename T2 > (CZRX9TT1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lzS"NHs<g(  
} ; kf"cd 1  
'ARQ7 Q[`  
同时,holder的operator=也需要改动:  r) X?H  
%5F=!( w  
template < typename T > *WX6C("M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oVC~RKA*  
  { b;soMilz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K3 ]hUe#  
} ;C{ 2*0"H|  
u =rY  
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。 S'E6#   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /#>?wy<s ~  
7qL]_u[^  
return l(rhs) = r; fVf.u'.8  
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。 )%ja6Vg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qY14LdC}~  
b.Y[:R_9&  
template < typename Tp > =9pFb!KX  
class constant_t ;PS [VdV  
  { uY "88|  
  const Tp t; .6vQWt7@  
public : PFEi=}Y@((  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BIcE3}dS8  
template < typename T > b GwLfU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /tt  
  { aK1|b=gVj  
  return t; P\N`E?lJL  
} g-*@I`k[  
} ; 3QV|@5L`[  
II~D66 bF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sF|<m)Kt{W  
下面就可以修改holder的operator=了 zhN'@Wj'_  
]4z?sk@  
template < typename T > b;x^>(It  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bd)A6a\h  
  { s BRw#xyS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,HMB`vF  
} ^vG*8,^S=8  
8swj'SjX  
同时也要修改assignment的operator() 2^ UFP+Yw  
/6 P()Upe  
template < typename T2 > ^8V]g1]fiG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _|6{(  
现在代码看起来就很一致了。 w,`x(!&  
j/^0q90QO  
六. 问题2:链式操作 p( Qm\g<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )}u.b-Nt.  
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。 +(|T\%$DT  
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。 nH T2M{R  
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。 vkBngsS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bcj7.rh]'h  
dAAE2}e  
template < typename T > W"wP%  
struct result_1 Keof{>V=CA  
  { v5<Ext rV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t[an,3  
} ; uOW9FAW  
umls=iz  
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: _/MKU!\l  
`7N[rs9|S  
template < typename T > C@Wm+E~;8  
struct   ref B~~rLo:a  
  { oPWvZI(\&  
typedef T & reference; .[O*bk  
} ; T+2?u.{I  
template < typename T > vQIoj31  
struct   ref < T &> *5|\if\  
  { /"/$1F%{  
typedef T & reference; ,VHvQU  
} ; y4shW|>5_  
%AW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #j;&g1  
|0-5-.  
template < typename T > O[`n{Vl/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y f+/Kj< a  
  { _Thc\{aV#  
  return l(t) = r(t); 6o,, w^  
} JLg_oK6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 C{Npipd}v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tk, H vE  
0Y"==g+ >f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pK$^@~DE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: teM&[U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0BVMLRB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WJJ!No P  
最后的布局是: !_V*VD  
                Add +o_`k!  
              /   \ !-\*rdE {9  
            Divide   5 x$M[/ID0  
            /   \ [0IeEjL  
          _1     3 i-&kUG_X  
似乎一切都解决了?不。 Em _miU  
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。 'VF9j\a  
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。 \8F$85g  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: _G'.VSGH  
]`:Fj|>  
template < typename Right > O`Z>Oon?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X\YeO> C  
Right & rt) const ]`UJwq  
  { Iem* 'r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N 4,w  
} u2U@Qrs2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o*dhks[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 fT'A{&h|U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 uYO?Rb&}  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N 8mK^{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /nC"'d(#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (cA=~Bw[=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: S liF$}J  
zHx?-Q&3  
template < class Action > LU%g>?m.]  
class picker : public Action `D GO~RMp9  
  { %*r P d>*  
public : Vuz!~kLYIn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1uD}V7_y"  
  // all the operator overloaded \>jK\j  
} ; fxiq,o0  
1hRC Bwx  
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。 Kk??}  
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: b!UT<:o  
{`1zVTp[<  
template < typename Right > [i&tE.7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lUWjm%|  
  { Q>z0?%B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B"{CWH O  
} SZyPl9.b  
a_Xh(d$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KXdls(ROP  
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。 12k)Ek9  
-pLb%f0?  
template < typename T >   struct picker_maker 9K%E+_7b  
  { P3N f<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; n){\KIU/O  
} ; Zi|'lHr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H)(Jjk-O  
  { %Cm4a49FNi  
typedef picker < T > result; L- =^GNh  
} ; LTJ|EXYA  
l?#([(WM  
下面总的结构就有了: _s=[z$EN&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 iF`E> %#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 'RG`DzuF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0eb`9yM  
至此链式操作完美实现。 >0~y "~M  
tb_}w@:kU  
2>s:wABb /  
七. 问题3 Ou,B3kuQ+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &Cdd  
mWka!lT  
template < typename T1, typename T2 > mk[=3!J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1FY^_dvH  
  { Fv(zql  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7e u7ie6  
} {zg}KiNDZd  
;,9|;)U?u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 0WYVt"|;}c  
6idYz"P %  
template < typename T1, typename T2 > N!btj,vx  
struct result_2 WRD^S:`BH  
  { ;1F3.ibE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PRf2@0ZV  
} ; "*TnkFTR  
=k0l>)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +fKLCzj  
这个差事就留给了holder自己。 o>j3<#?  
    I,q3J1K  
-+c_TJ.dC  
template < int Order > -vhgBru  
class holder; >5XE*9  
template <> Xf$,ra"  
class holder < 1 > kbOo;<X9A  
  { `bivAL  
public : K4oLb"gB1  
template < typename T > 79S=n,O  
  struct result_1 ]Ub?Wo7F?  
  { w'cZ\<N[  
  typedef T & result; |%TH|?kB  
} ; -KO E2f  
template < typename T1, typename T2 > VIynlvy  
  struct result_2 &o)j@5Y?  
  { g3"`b)M  
  typedef T1 & result; |-Y,:sY:  
} ; 9g " ?`_  
template < typename T > a}%>i~v<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x/5%a{~j2  
  { j63w(Jv/  
  return (T & )r; <51(q_f  
} z^=9%tLJ  
template < typename T1, typename T2 > yPuT%H&i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3<?(1kSo>>  
  { 3O$Q>.0w/  
  return (T1 & )r1; l$.C40v  
} .PxtcC.K  
} ; n802!d+Tn  
}JvyjE  
template <> ?2DYz"/')  
class holder < 2 > }0qgvw  
  { N{oD1%  
public : $FCLo8/=  
template < typename T > Jf4D">h  
  struct result_1 `"/@LUso  
  { 6Pd;I,k  
  typedef T & result; Pm V:J9  
} ; Ns&SZO  
template < typename T1, typename T2 > "4i(5|whp?  
  struct result_2 S,qsCnz  
  { _[IN9ZC2G  
  typedef T2 & result; 6?(*:}Q  
} ; qfG`H#cA<  
template < typename T > CA:t](xqQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @K2q*d  
  { #@ lLx?U  
  return (T & )r; D1x~d<j  
} ={8ClUV#  
template < typename T1, typename T2 > N(&,+KJ)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }!5"EL(L80  
  { o'r?^ *W  
  return (T2 & )r2; -*+7-9A I  
} mWCY%o@  
} ; Q+Jzab  
|Y2u=B  
+>37 'PD  
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> >。 $Jx] FZDQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YV 2T$#7u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JtvAi\52$  
dsrzXmE0  
return l(i, j) = r(i, j); BTGPP@p4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M0 =K#/  
Oz]iHe  
  return ( int & )i; k q_B5L?  
  return ( int & )j; ,Cde5A{K  
最后执行i = j; _q+H>1. &9  
可见,参数被正确的选择了。 ~B|K]&/]  
-hyY5!rD  
M~p=OM<  
_Su$oOy(Ea  
8^^Xr  
八. 中期总结 4GeWo@8h  
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: ;1K.SDj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )0~zL} )?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !&?(ty^F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @My-O@C>  
$oe:km1-D  
R\ <HR9r  
E<D45C{DP  
UC\CCDV#^  
?0Z?Z3)%w4  
九. 简化 ST] h NM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4*G#fW-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Mp}aJzmkB;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j^mAJ5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g]N!_Ib/!  
  +-*/&|^等 vRYfB{~  
2. 返回引用。 *Xn{{  
  =,各种复合赋值等 *oKc4S+  
3. 返回固定类型。 b~WiE?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bK<'J=#1  
4. 原样返回。 ggXg4~WL  
  operator, z3[ J>  
5. 返回解引用的类型。 |ILj}4ZA7  
  operator*(单目) rAM{<  
6. 返回地址。 MCjf$pZN]  
  operator&(单目) _cQTQ  
7. 下表访问返回类型。 I Bo)fE\O  
  operator[] ~\6Kq`Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x?y)a9&Hm  
  operator<<和operator>> 6"/cz~h  
n2Q~fx<6%  
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。 Zu,rf9LMj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1#gveHm]-G  
mi`!'If0)  
template < typename Left > :Bz*vH  
struct value_return IlN9IF\9L  
  { 9l+'V0?`  
template < typename T > 4'RyD<K\  
  struct result_1 7%b?[}y4  
  { mr,IP=e~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sbc  
} ; /YKg.DA|  
JS1$l+1  
template < typename T1, typename T2 > U\*}}   
  struct result_2 rB}Iwp8  
  { Lf4c[[@%gd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [ ]}E- V  
} ; &-dyg+b3  
} ; DZ<q)EpC  
& w&JE]$ 5  
F\^9=}b_i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :D\M.A  
xKi: 2  
下面我们来剥离functor中的operator() q@1b{q#C5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jgQn^  
8' M4 3n  
return l(t) op r(t) ]DHB'NOh,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u!S^lV@  
return op l(t) ABuK`(f.  
return op l(t1, t2) U%.OH?;f  
return l(t) op *UJ.cQ}  
return l(t1, t2) op r#M0X^4A  
return l(t)[r(t)] Y@)/iwq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8E`A`z  
UFr ]$m&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qRlS^=#  
单目: return f(l(t), r(t)); >> yK_yg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F%Oy4*4  
双目: return f(l(t)); yr8 b?m.x  
return f(l(t1, t2)); (S3\O `5  
下面就是f的实现,以operator/为例 HRS^91aK  
TmZ sC5  
struct meta_divide |=&[sC  
  { 2K[Y|.u8>q  
template < typename T1, typename T2 > U$-Gc[=|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) OHTJQ5%zL  
  { JVy-Y  
  return t1 / t2; ~\B1\ G  
} {]-AuC2E/0  
} ; ' 5`w5swbc  
Ac{"$P`  
这个工作可以让宏来做: jrJ!A(<)  
u*u3<YQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6b`3AAGU"  
template < typename T1, typename T2 > \ eb&#sZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; olda't  
以后可以直接用 Wwo'pke  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >|Yr14?7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y:,Ro@H%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )nE=H,U?y  
\JjZ _R  
G(joamfM  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 'b1k0 9'  
i286 J.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jNV)=s^ed[  
class unary_op : public Rettype Vcjmj  
  { 4OX|pa  
    Left l; '9@} =pE  
public : ul@G{N{L   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lqdil l\  
gkkT<hEV=  
template < typename T > w1>uD]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X$mCn#8m  
      { QAN :  
      return FuncType::execute(l(t)); V&e 9?5@  
    } 5jMI33D  
JO3"$s|t  
    template < typename T1, typename T2 > N(ov.l;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < KB V  
      { wN}@%D-[v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lJlyfN  
    } )w/ #T  
} ; 3(&f!<Uy  
<cig^B{nX  
_TLB1T^/4  
同样还可以申明一个binary_op 0o-. m  
u_31Db<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oJ4OVfknD  
class binary_op : public Rettype * z85 2@  
  { g_8A1lt  
    Left l; e97Ll=>  
Right r; dbVMG-z8  
public : ou V%*<Ki  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B=!&rKF  
<?8 aM7W7  
template < typename T > EjY8g@M;t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ECW=865jL  
      { ' v)@K0P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k{Ad(S4J&  
    } H<N$z 3k  
9szUN;:ZZ  
    template < typename T1, typename T2 > HgY [Q}7s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8_*31Y   
      { [T}Lq~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Dt]N&E#\D  
    } A  [c1E[  
} ; `PoFKtVX M  
Gn?NY}.S  
'DeI]IeP  
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 [}ayaXXQ5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !{S& "  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h&|PHI  
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。 b aO ^Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UA0j#  
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。。。 .Tm m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t@"i/@8x$  
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) arWP]%E0W  
下面是修改过的unary_op L|hoA9/]  
m.6O%jD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UgD|tuz]  
class unary_op 1U?,}w   
  { k.5(d.*(  
Left l; `W=3_  
  6< hE]B)  
public : 5 *R{N ~>  
'zo] f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4-r5C5o,W  
=Ts5\1sc>  
template < typename T > o(L8 -F  
  struct result_1 Q# Yba  
  { |^09ny|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s;!_'1pi@  
} ; OL%KAEnD  
,%=SO 82W  
template < typename T1, typename T2 > (,`R>Dk  
  struct result_2 d8!yV~Ka  
  { rWMG6+Scb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (/ qOY  
} ; x$L(!ZDh  
2j=i\B  
template < typename T1, typename T2 > |O';$a1S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >.=v*\P  
  { o)]mJb~XG-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RW4,j&)  
} %a\L^w)Xn  
uB@~xQ_V  
template < typename T > v? Ufx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }mdk+IEt  
  { ,'Sj:l  
  return OpClass::execute(lt(t)); '_~qAx@F#c  
} ? h |&kRq  
S*3*Q l*  
} ; )W,.xP  
[:BD9V  
\8<ZPqt9  
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 H_n Ilku  
好啦,现在才真正完美了。 CK=TD`$w  
现在在picker里面就可以这么添加了: UKpc3Jo:~  
wl.a|~-  
template < typename Right > ^:cc3wt'3[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I<+i87=  
  { |MMaaW^"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;@<Rh^g]  
} {9Ug9e{ ~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 H.)Y*zK0.  
[k<.BCE  
P _x(`H  
2 r';)8:  
=n ff;Xu  
十. bind {A`J0ol<B9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X#Sgf|$  
先来分析一下一段例子 `k.0d`3(  
I83 _x|$FZ  
5< $8.a#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} = 9!|%j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k-!Jww  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zI.%b7wq  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f`K[oCfu  
我们来写个简单的。 5q,ZH6\ {  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M.o H,Kd6  
对于函数对象类的版本: 7U1^=Y@t}  
H8!)zZ  
template < typename Func > Q+7+||RW  
struct functor_trait z]/!4+  
  { .LI(2lP  
typedef typename Func::result_type result_type; -{z<+(K!$  
} ; 92(P~Sdv  
对于无参数函数的版本: n@$("p  
],-(YPiAD  
template < typename Ret > U ATF}x   
struct functor_trait < Ret ( * )() > N`J]k B7  
  { gp<XTLJ@>  
typedef Ret result_type; LsxRK5   
} ; BZOB\Ym  
对于单参数函数的版本: po@Agyg5  
AL{iQxQ6  
template < typename Ret, typename V1 > R ~"&E#C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]4onY >  
  { v\2- %  
typedef Ret result_type; u?rs6A[h#  
} ; 'Px}#f0IR  
对于双参数函数的版本: eb>jT:  
lOy1vw'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <nU8.?\?~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H7 "r^s]D  
  { e<$s~ UXv  
typedef Ret result_type; q8!X^1F7  
} ; F4]=(T  
等等。。。 `-w,6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WX* uhR  
5t,X;  
template < typename Func > i`}!<{k  
struct func_return WBWIHv{j  
  { 1hY%Zsj C  
template < typename T > Bn{i+8I  
  struct result_1 wx8Qz,Z  
  { }R!t/ 8K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ou`;HN;[  
} ; \0n<6^y  
&Jd_@F#J  
template < typename T1, typename T2 > Vg~10Q  
  struct result_2 '{w[).c.  
  { k=4C"   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l5nm.i<M  
} ; "*LQr~k~}  
} ; y!c<P,Lt3f  
'#a;n  
&$heW,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E[Q2ZqhgbP  
wGw<z[:f  
template < typename Func, typename aPicker > op($+Q  
class binder_1 z.Vf,<H  
  { mu2|%$C;$  
Func fn; E9\u^"GVO  
aPicker pk; v7/k0D .  
public : ! u@JH`  
D*/fY=gK  
template < typename T > g:s|D hE[  
  struct result_1 E/<n"'0ek  
  { O^n\lik  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OX7a72z  
} ; WmOu#5*;  
GX=U6n>  
template < typename T1, typename T2 > J"-/ok(<@  
  struct result_2 7 lSR  
  { &4wwp!J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [A'e7Do%'  
} ; j\HZ5  
#^tnRfS"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %]1te*_  
|]~],  
template < typename T > $Wu|4]o>9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L2c\i  
  { 8)>4ZNXz  
  return fn(pk(t)); BOD!0CR5  
} ,$ Cr9R&/  
template < typename T1, typename T2 > <'48mip  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MDZPp;\)  
  { x*p'm[Tdtm  
  return fn(pk(t1, t2)); N2 t`  
} SmAii}-jf  
} ; rk47 $36X  
.Fx3WryF  
++eT 0  
一目了然不是么? u2IU/z8 ^  
最后实现bind E#Ol{6  
Y$#6%`*#>n  
p,tkVedR  
template < typename Func, typename aPicker > \E'z+0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9 e|[9  
  { uPC(|U%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }:Y)DH% u  
} yMD3h$w3a  
-q(*)N5.2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2St<m-&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 h8 FV2"  
>2F9Tz,3  
十一. phoenix +-T|ov<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j`+{FCB7  
9Wg;M#c2Y|  
for_each(v.begin(), v.end(), j'OXT<n*  
( IgRi(q^b-  
do_ P4LiU2C  
[ 4|4 *rhwp  
  cout << _1 <<   " , " 7{]L{j-  
] MEM(uBYKOb  
.while_( -- _1), 1h#/8 X  
cout << var( " \n " ) NZO86y/  
) ac6@E4 _  
); :9e4(7~ona  
("YWJJ'H  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1<cx!=w'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  :YPi>L5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }=JS d@`_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A H=%6oT2  
Xpv<v[a  
-zWNQp$  
template < typename Cond, typename Actor > $$SJLV  
class do_while qO/3:-  
  { #*%?]B=  
Cond cd; i'10qWz  
Actor act; KdD~;Ap$  
public : {c~w Ms#  
template < typename T > _~ 'MQ`P  
  struct result_1 H?FiZy*[Y  
  { ?B@3A)a  
  typedef int result_type; Gm &jlN  
} ; O.Y|},F  
r;{ggwY&J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \y6Y}Cv  
ko|M2\  
template < typename T > _v(5vx_ {  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #s ' `bF^  
  { 2bG92  
  do FS!9 j8  
    { 72/ bC  
  act(t); -8vGvI>  
  } 'n^?DPvD  
  while (cd(t)); K4o']{:U  
  return   0 ; LK!sk5/  
} (pHJEY  
} ; 0d+b<J,  
_ nz^+  
neE Zw#(Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X]n`YF7  
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。 atW^^4 :  
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。 t~)4f.F:  
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。 nE?:nJ|%E  
下面就是产生这个functor的类: WncHgz  
f,|;eF-Z  
K9Onjs% U  
template < typename Actor > -0BxZ AW=  
class do_while_actor 6)W8HX~+  
  { 6`%|-o :  
Actor act;  *M$mAy<  
public : }D`ZWTjDay  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,9"du  
Z15 =vsV  
template < typename Cond > 5q'b M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x>,wmk5)  
} ; (kyRx+gA  
9G"4w`P  
:4x6dYNU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U#- 5",X|  
最后,是那个do_ S6\E  I5S  
$=#Lf[|f=  
m-a':  
class do_while_invoker 1f 1D^|  
  { IwS<p -  
public : OoRg:"9{#  
template < typename Actor > he@Y1CY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <%W&xk  
  { S,ud pQ7  
  return do_while_actor < Actor > (act); M+^ NF\  
} 8zcS h/  
} do_; f`K#=_Kq7  
`:R9M+ OX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,_/\pX0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O2yD{i#l*#  
最后来说说怎么处理break和continue wDSwcNS  
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。 2yD ?f8P4  
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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