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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F22]4DLHO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L N'})CI8m  
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, ( M3-S5   
nqcD#HUv  
Et)j6xz/F  
8..g\ZT  
  class filler }.<]A  
  { s8r[U, }(  
public : }\ya6Gi8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N&Uqzt*  
} ; 5VLC\QgK^  
6:G ::"ew  
IU]@%jA_:A  
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: eGbjk~,f'  
pr1>:0dg  
7 /DDQ  
>?$qKu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {=y~O  
:C#(yp  
N#X(gEV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >>h0(G|  
XO/JnJ^B  
gvxOo#8]  
S%Z2J)H"  
二. 战前分析 z }P1+Pm  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `u;4Z2Lr0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 dJmr!bN\;  
Z&J.8A]L  
8d>>r69$pa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Aq&H-g]s  
  /* --------------------------------------------- */ j sw0"d(  
vector < int *> vp( 10 ); >t $^U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0 |Rmb  
/* --------------------------------------------- */ lXrAsm$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sYyya:ykxT  
/* --------------------------------------------- */ +~EFRiP]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E&b!Y'  
  /* --------------------------------------------- */ io4/M<6<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {F*81q\  
/* --------------------------------------------- */ Q$^Kf]pD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fq[,9lK  
9m2Yrj93  
<\5E{/7Tl  
"3uPK$  
看了之后,我们可以思考一些问题: SBG.t:  
1._1, _2是什么? Lq5Eu$;r  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zT _[pa)O`  
2._1 = 1是在做什么? 77zDHq=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 )Yw m_f-N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .RWKZB  
|z.Z='`  
OQby=}A  
三. 动工 zVtNT@1K>u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tc)4$"9)  
VrZ6m  
?C|b>wM/  
)Hlc\Mgy  
template < typename T > X&bnyo P  
class assignment N51RBA  
  { 3 *[YM7y  
T value; 7D)i]68E  
public : mMtX:  
assignment( const T & v) : value(v) {} Bez 7  
template < typename T2 > ~HyqHx y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J~1 =?</  
} ; aEC&#Q(]q  
0HS"Oxx'  
>=3ay^(Y2D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vKcc|#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xrC b29{  
D7(kkr:r  
Kx5VR4f`J@  
PLDp=T%  
  class holder p |xMXoa`  
  { Ni) /L( &  
public : g{$F;qbkO  
template < typename T > #~@Cl9[)D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tGh!5EZ6`  
  { HCVMqG!  
  return assignment < T > (t); BJI"DrF  
} lG!We'?  
} ; `F TA{ba  
q.g0Oz@ z  
aYPD4yX"/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: N13wVx  
v`KYhqTUl  
  static holder _1; \>GHc}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p7d[)* L>C  
*^ -~J/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n*GsM6Y&  
而不用手动写一个函数对象。 bpWEF b'f  
BF(.^oh"n0  
DAtZp%  
|dQ-l !  
四. 问题分析 VsMTzGr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]2o?Gnn@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 zz~AoX7V6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]&RC<imq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L]|[AyNu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kc&MO`2 W\  
xHY#"   
五. 问题1:一致性 1 n<7YO7}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y)]x1I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6 P6Pl&  
*#2]`G)  
struct holder ;/]v mgl2  
  { WT9 k85hqj  
  // 7Eett)4  
  template < typename T > xxC2F:Q?U  
T &   operator ()( const T & r) const 9Jhc5G  
  { ('7qJkV  
  return (T & )r; #:n:3]t  
} BK16~Wl  
} ; [N4#R  
V]$J&aD  
这样的话assignment也必须相应改动: vfZ.js/  
)"Vd8*e  
template < typename Left, typename Right > ,Rh6( I  
class assignment \ZPmPu9^(  
  { }Kc03Ue`%e  
Left l; i[d@qp!H=  
Right r; @mB*fl?-  
public : Ps!~miN|>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eL7\})!W  
template < typename T2 > +Tug.[A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x^ruPiH  
} ; 0X"D!G):  
#.kDin~!  
同时,holder的operator=也需要改动: )$_b?  
gnPu{-Ec*  
template < typename T > :yTpjC-S]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pa@@S $(  
  { ;"77? )  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s;eOX\0  
} 5D#Mhgun  
y6*9, CF  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 orcPKCz|"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gwyHDSo8:a  
b^~"4fU  
return l(rhs) = r; !.nyIA(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 N-O"y3W}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <+wbnnK  
Dy[_Ix/Y,  
template < typename Tp > Anu`F%OzB  
class constant_t ;m[-yqX  
  { i)pAFv<$,  
  const Tp t; H3{FiB]  
public :  aX'R&R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w`")^KXi  
template < typename T > e MT5bn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @ !UuK;  
  { ]a}K%D)H  
  return t; ,XJ Xw(LM  
} *$eMM*4  
} ; sD[G?X  
[h GS*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mrgieb%  
下面就可以修改holder的operator=了 KkJK5dZo  
dO{a!Ca  
template < typename T > A*r6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L\u6EMyV  
  { cU^Z=B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L&WhX3$u  
} p*_^JU(<p  
ksB-fOv*N  
同时也要修改assignment的operator() a2MFZe  
im6Rx=}E{  
template < typename T2 > 9Rg|oCP_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0+]ol:i  
现在代码看起来就很一致了。 K~ 6[zJ4  
HoIK^t~VT#  
六. 问题2:链式操作 TC%ENxDR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %xq/eC7  
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。 ;MH<T6b  
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。 6/Pw'4H9$  
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。 l".LtUf-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2!u4nxZ.  
l*`2 EJ  
template < typename T > MY[QYBkn}  
struct result_1 tTzPT<  
  { 5w# Ceg9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Kn !n}GtR  
} ; ^s_BY+#  
;c!}'2>vM  
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: ,1}c% C*,Q  
F"k.1.  
template < typename T > ?Z ]5 [  
struct   ref |@a.dgz,  
  { /i${[1  
typedef T & reference; p%8v+9+h2  
} ; h*2NFL~#  
template < typename T > -f+U:/'.>v  
struct   ref < T &> ,'KQFC   
  { <u 'q._m  
typedef T & reference; _h=kjc}[.O  
} ; M+mO4q6  
d'4^c,d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^"g # !  
]W-7 U_  
template < typename T > H1alf_(_ \  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h]6"~ m  
  { iL%Q@!ka  
  return l(t) = r(t); +EtL+Y (U  
} 0gs0[@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 01 vEt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J(%Jg  
2Op\`Ht &  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o:E_k#Fi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <K$X>&Ts  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ? x*Ve2+]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7~2/NU?  
最后的布局是: Zr&~gXmVS  
                Add jP]I>Tq  
              /   \ 3kl<~O|Fs  
            Divide   5 f^tCD'Vmi  
            /   \ IwE{Zvr  
          _1     3 <0Mc\wy  
似乎一切都解决了?不。 0nh;0Z  
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。 UJqDZIvC  
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。 vbDSNm#Yv  
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: +, SUJ|  
9vAY|b^  
template < typename Right > @ 435K'!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4! Cu>8B  
Right & rt) const L=7 U#Q/DE  
  { VI}.MnCa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ux<2!vh  
} tAPr4n!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (&=<UGY(w  
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。 _;;'/rs j  
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。 (Hr_gkGtM  
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。 DP(JsZ}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 %[x oA)0!  
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? I$#B#w?!$r  
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: 0X`sQNx  
}\9elVt'2  
template < class Action > "kE$2Kg  
class picker : public Action 3Ishe"  
  { +}XFkH~  
public : Ddf7wszW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [a\U8 w  
  // all the operator overloaded .=j]PckJO  
} ; y%y F34  
,9(=Iu-?1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =Me94w>G3X  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F~NmLm  
FD}hw9VyF@  
template < typename Right > d!V;\w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [r_YQ*+ej  
  { A]z~Dw3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {Hv/|.),hu  
} M@G <I]\  
^yO+-A2zC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wkO8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,?OV39h  
k/"^W.B aj  
template < typename T >   struct picker_maker kIm)Um  
  { .pP{;:Avpn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mSw$? >  
} ; l>KkK|!T^i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0@FZQ$-  
  { ewo1^&#>  
typedef picker < T > result; 1;; is  
} ; #~&SkIhBE  
7*!h:rg  
下面总的结构就有了: xq?9w$  
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("k:E7  
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。 52*9q!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EJdl%j  
至此链式操作完美实现。 #HMJBQ4v#  
F,t ,Ja  
(<= &#e?  
七. 问题3 X3C"A|HE9  
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。 XHX\+&6  
j{.P'5e@pZ  
template < typename T1, typename T2 > $VWeo#b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H5L~[\ 5t  
  { VtNY~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :YL`GSl  
} kRCuc}:SB  
!`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: a/9R~DwN  
?w{lC,  
template < typename T1, typename T2 >  aOS:rC  
struct result_2 + _=&7  
  { $ekB+ t:cj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Lo'P;Sb4<}  
} ; =}:9y6QR.  
Y9b|lP7!  
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? uQ^r1 $#  
这个差事就留给了holder自己。 *W'F 6Hpu  
    a3&&7n  
; TaR1e0  
template < int Order > N;<.::x  
class holder; d?j_L`?+  
template <> ~0mO<0~  
class holder < 1 > -`z`K08sT  
  { d)'am 3Q  
public : F %OA  
template < typename T > j,q8n`@  
  struct result_1 =j%B`cJ66_  
  { 9<0p1WO  
  typedef T & result; .hYrE5\-  
} ; N5 BC<pu  
template < typename T1, typename T2 > K~j&Q{yws@  
  struct result_2 5dH}cXs  
  { * u_ nu>  
  typedef T1 & result; f0uzoeL<%  
} ; 0]x gE  
template < typename T > 2OXcP!\Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @a AR99M  
  { 'A0.(a5  
  return (T & )r; q Ee1OB  
} ;Z\1PwT  
template < typename T1, typename T2 > EXlmIY4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vvJ{fi  
  { s "KPTV  
  return (T1 & )r1; $T\W'W R>  
} [@!.(Hp  
} ; D& Xh|}2A  
q[6tvPfkX  
template <> H%,jB<-.A  
class holder < 2 > w2-:!,X  
  { <ptgFR+  
public : m/,.3v  
template < typename T > tb^8jC  
  struct result_1 Nm{\?  
  { .ZuRH_pI  
  typedef T & result; r(ej=aR  
} ; 08J[9a0[  
template < typename T1, typename T2 > /az}<r8  
  struct result_2 .A;e` cKb  
  { _[zZm*  
  typedef T2 & result; p.{M sn  
} ; V3%"z  
template < typename T > 3 ;M7^DM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <eU1E }BDQ  
  { \Tf$i(0q  
  return (T & )r; t' )47k\  
} i$~2pr  
template < typename T1, typename T2 > N=1zhI:VaQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AJk0jh\.j%  
  { ao4"=My*G  
  return (T2 & )r2; >s 4"2X  
} U(lcQC`$  
} ; ~U] "dbQ  
wul$lJ?tE  
K? ;_T$^K  
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> >。 T&M*sydA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?C( ' z7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d~i WV6Va  
?gknJ:  
return l(i, j) = r(i, j); ?xftr(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EV1x"}D A_  
81m3j`b  
  return ( int & )i; /RVy?)hVT#  
  return ( int & )j; \rXmWzl{  
最后执行i = j; gN2$;hb?  
可见,参数被正确的选择了。 @J`o pR  
RCXm< /  
L-B"P&  
xvP=i/SO  
 ]/l"  
八. 中期总结 "Di27Rq  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !Tc jJ2T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M^q< qS>d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ttr)e:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _?j66-( Q  
;kSRv=S  
eWKFs)C]  
2nNBX2 o&_  
 8*nv+  
w_c)iJ  
九. 简化 y^PQgzm]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #Tc]L<."  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8fV.NCyE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gYeKeW3)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |l4tR  
  +-*/&|^等 xJG&vOf;?  
2. 返回引用。 -^1}J  
  =,各种复合赋值等 8Zj=:;  
3. 返回固定类型。 N>R\,n|I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3.i$lp`t  
4. 原样返回。 #?x!:i$-  
  operator, Ck:RlF[6C  
5. 返回解引用的类型。 2TFb!?/RQ  
  operator*(单目) #&V7CYJ  
6. 返回地址。 k#eH Q!  
  operator&(单目) &zuPt5G|  
7. 下表访问返回类型。 j,DF' h  
  operator[] jL9g.q4^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o#"U8N%r  
  operator<<和operator>> KCBA`N8  
L/ L#[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z7vc|Z|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5j8aMnvs  
UB5CvM28  
template < typename Left > \ a#{Y/j3  
struct value_return 6?;U[eV  
  { % G'{G  
template < typename T > csh@C ckC8  
  struct result_1 lN(|EI  
  { OD@k9I[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U46qpb 7  
} ; gxKL yZO!  
:Dt]sE _d  
template < typename T1, typename T2 > [b2KBww\  
  struct result_2 .uh>S!X, ]  
  { ,6J{-Iu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z\YCjs%  
} ; 7 XNZEi9o  
} ; Ow#a|@  
P O*;V<^  
k.."_ 4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _4#Mdnh}[  
AvmI<U  
下面我们来剥离functor中的operator() 'hoEdJ]t5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Abw=x4d(i  
V 4#bW  
return l(t) op r(t) OLH[F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -dto46X  
return op l(t) >(?}'pS8  
return op l(t1, t2) u=6LPwiI  
return l(t) op VQ R E ]  
return l(t1, t2) op Y>J$OA:  
return l(t)[r(t)] &@v&5EXOw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x/S:)z%X  
< `Xt?K  
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: C vOH*K'  
单目: return f(l(t), r(t)); _J,lF-,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \ u*R6z  
双目: return f(l(t)); vE~>9  
return f(l(t1, t2)); +=Y[RCXT  
下面就是f的实现,以operator/为例 r!N> FE  
!g.?+~@  
struct meta_divide 7&hhKEA  
  { e0"80"D  
template < typename T1, typename T2 > N,3 )`Vm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DqJzsk'd3  
  { 6"oG bte  
  return t1 / t2; <eh<4_<qF  
} eqY8;/  
} ; ;RW0Dn)Q  
I^GZ9@UE  
这个工作可以让宏来做: Fa0NHX2:  
17E,Qnf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z1~`S!(}  
template < typename T1, typename T2 > \ _'mK=`>u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EXbaijHQG  
以后可以直接用 : GdLr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9Ro7xSeD  
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 9 df GV!Z  
(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。。。) Q,LDn%+;B*  
$=9g,39  
\S_o{0ZY}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :!QT ,  
5M&<tj/[a0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6no&2a|D  
class unary_op : public Rettype  ~LF/wx>  
  { HkQ rij6  
    Left l; z.T>=C  
public : h( DmSW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3E-dhSz:i  
xFScj0Y  
template < typename T > |W\U9n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v.6K;TY.  
      { iu iVr$E  
      return FuncType::execute(l(t)); +C36OcmT~  
    } @@3%lr71   
MP|$+yuR~  
    template < typename T1, typename T2 > p f`vH`r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p_B5fm7#6W  
      { XY,!vLjL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _[pbf ua  
    } Ew )1O9f  
} ; *5KDu$'(e  
Rd;^ fBx  
'j9x(T1M1  
同样还可以申明一个binary_op u#+Is4Vh  
"=Cjm`9~j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @:/H)F^x  
class binary_op : public Rettype IMSLHwZ  
  { T0X+\&W  
    Left l; Oj>;[O"  
Right r; 2dCD.9s9~  
public : EX/{W$ &K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sZ> 0*S  
6Qn};tbnD  
template < typename T > ?s@=DDB\u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const blKF78  
      { |Sv}/ P-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `hDH7u!U.  
    } HE:]zH  
(&1 56 5  
    template < typename T1, typename T2 > ,: Ij@u>)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Zx)L|B  
      { 97pfMk1_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QT4&Ix,4T1  
    } Oh3A?!y#  
} ; J%IKdxa  
Y?V.O  
$#-O^0D  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @6Z6@Pq(xQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b"y4-KV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .wPI%5D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 bl-D{)X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GE*%I1?]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v(]dIH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 : j`4nXm  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X`A+/{ H  
下面是修改过的unary_op 7;a  
Ae* 6&R4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {Fvl7Sh  
class unary_op !>:]k?$b  
  { g*;z V i  
Left l; s]pNT1,  
  m#^;V  
public : c6cB {/g  
MDoV84Fh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XZ:6A]62I  
~?Zm3zOCc2  
template < typename T > |`'WEe2  
  struct result_1 K(AZD&D  
  { Z3f}'vr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dN@C)5pm5`  
} ; riQ0'-p  
{$I1(DYN  
template < typename T1, typename T2 > 6GoQJ  
  struct result_2 0py29>"t  
  { ))6YOc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?>NX}~2cf  
} ; s)#TT9BbV  
U U3o (Yq  
template < typename T1, typename T2 > L0qL\>#ejr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xHe "c<  
  { C,B{7s0-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mM'uRhO+  
} mZ g'  
i.gagb  
template < typename T > 'u9y\vUy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9?uU%9r5P  
  { 6$t+Q~2G!  
  return OpClass::execute(lt(t)); _FCg5F2U  
} ) 3ZkKv;zY  
a28`)17z  
} ; [&)*jc16  
8{)N%r  
C3KAQ U  
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 #&Rx?V  
好啦,现在才真正完美了。 Y+gNi_dE  
现在在picker里面就可以这么添加了: jEm =A8q  
juQ?k xOB  
template < typename Right > yJdkDVxYr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h*?]A  
  { fs2y$HN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kR <\iT0j  
} 5Vr#>W  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =3=8oFx8  
C_&ZQlgQ  
K@?K4o   
{a,U{YJ\H  
1aezlDc*  
十. bind \CBL[X5tr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 SP4(yJy&  
先来分析一下一段例子 P&Wf.qr{:  
SmV}Wf  
'jYKfq~_cJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nq\~`vH|Gd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rxOv YF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HE-ErEtGB  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 jpZ 7p ;  
我们来写个简单的。 |<#yXSi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (d['f]S+&  
对于函数对象类的版本: Wu)An  
SqVh\Nn  
template < typename Func > ' /3\bvZ  
struct functor_trait _pkmHj(  
  { A27!I+M  
typedef typename Func::result_type result_type; ^xq)Q?[{  
} ; ]'<"qY  
对于无参数函数的版本: EME}G42KN  
|N|[E5Cn  
template < typename Ret > - H`, ` #{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j rg B56LL  
  { IO"q4(&;P4  
typedef Ret result_type; yY!@FGsA  
} ; Kc`#~-`,(  
对于单参数函数的版本: k)agbx  
GmZ2a-M  
template < typename Ret, typename V1 > JykNEMB#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > < Q6  
  { b<BkI""b  
typedef Ret result_type; "YN6o_*]  
} ;  dK]#..  
对于双参数函数的版本: %Lom#:L'  
ue -a/a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G*g*+D[HM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WyUa3$[gO  
  { &<# ,J4  
typedef Ret result_type; Hi&bNM>?O  
} ; 54Vb[;`Kkb  
等等。。。 n66b(6"mO2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UW&K\P  
Mr@{3do$  
template < typename Func > c LfPSA  
struct func_return E0eZal],  
  { Dk}txw}#  
template < typename T > ckbD/+  
  struct result_1 ,S1'SCwVdJ  
  { 7e Hj"_;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fu65VLKh  
} ; hmI> 7@&  
%V92q0XW  
template < typename T1, typename T2 > x) R4_ 3  
  struct result_2 Q7_#k66gb7  
  { .8XkB<[wb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P UC:Pl77  
} ; ;W3c|5CE  
} ; 6\x/Z=}L  
oP:/%  
Lt {&v ^y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uf`/-jY  
wpOM~!9R  
template < typename Func, typename aPicker > @"afEMd  
class binder_1 \o5/, C  
  { *a` _,Q{x  
Func fn; FB O_B  
aPicker pk; bK|nxL  
public : uP1]EA  
`)M&^Z=D  
template < typename T > G4"n`89LK  
  struct result_1 Se [>z(  
  { k!!d2y6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]C>h_,EZc  
} ; nz Klue  
j^D/ ,SW  
template < typename T1, typename T2 > =!=DISPo  
  struct result_2 D;Y2yc[v  
  { hmv*IF.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D\  P-|}  
} ;  sM9NHwg  
sd |c/ayh~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q'rX]kk_  
W1[C/dDc  
template < typename T > Lp{/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !lI1jb"  
  { !uhh_3RH  
  return fn(pk(t)); VKy3tW/_&  
} SKVQ !^o  
template < typename T1, typename T2 > Cil1wFBb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F#|mN0op  
  { Pa/2])w  
  return fn(pk(t1, t2)); Zrq\:KxX  
} 6W)#F O`  
} ; tA-p!#V<k1  
v#9Uy}NJ9  
E\VKlu4  
一目了然不是么? .WlZT-  
最后实现bind |qb-iXW=  
]GzfU'fOn|  
>x${I`2w  
template < typename Func, typename aPicker > #$JY &!M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <KZ J  
  { E>kgEfzxP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UL3u2g;d  
} e_llW(*l8^  
#G("Oh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jC'Diu4|Q  
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。 5,du2  
vH{JLN2  
十一. phoenix V4|l7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IKnXtydeI}  
qhNYQ/uS  
for_each(v.begin(), v.end(), /z4n?&tM  
( @eRv`O"  
do_ |@dY[VK>  
[ (E \lLlN  
  cout << _1 <<   " , " S~{ }j vc  
] f:h<tlob  
.while_( -- _1), !3Q^oR  
cout << var( " \n " ) 5I0j>{U&  
) <#e!kWGR?  
); U z MIm  
*YWk.  
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: eX o@3/  
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 ksQw|>K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S oB6F9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ptTp63+  
BtKbX)R$J  
t ZA%^Y  
template < typename Cond, typename Actor > <is%lx(GDX  
class do_while Bmi9U   
  { b IZi3GmRF  
Cond cd; 2%@<A  
Actor act; TL([hR _  
public : 3@mW/l>X  
template < typename T > d0-T\\U  
  struct result_1 9TV1[+JWe  
  { uG4Q\,R  
  typedef int result_type; '];=1loD  
} ; Q}]RB$ZS  
0[fqF^HEN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .Yxf0y?uv  
iIU>:)i  
template < typename T > "ax"k0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <*DP G\6Ma  
  { !{ /AJb  
  do G4)X~.Fy  
    { \yY2 mr  
  act(t); r'& 6P-Vm  
  } P>ZIP* Gr  
  while (cd(t)); >Q|S#(c  
  return   0 ; =%9j8wHX  
} 0/zgjT|fe  
} ; m"mU:-jk`  
O-]^_LV`  
usI$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~)iQbLI  
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。 G!w?\-  
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。 ;Y`k-R:E6A  
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。  ehQ~+x  
下面就是产生这个functor的类: @'FOM  
/7Ft1f  
r r(UE  
template < typename Actor > JAI;7  
class do_while_actor q%k _C0  
  { _eMY ?  
Actor act; 9d&}CZr  
public : j'|`:^ Sy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rfhvdwwD  
};]f 3  
template < typename Cond > 4GqE%n+ta~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W> rx:O+  
} ; U,GY']J  
TAZ+2S##7  
Dhp|%_>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pc/]t^]p  
最后,是那个do_ Q#*Pjl  
%1e{"_$O9  
:faB7wduW;  
class do_while_invoker -LEpT$v|  
  { 5gY9D!;:0D  
public : <^wqN!/  
template < typename Actor > p`{| [<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const + xRSd *  
  { 1<3!   
  return do_while_actor < Actor > (act); = j S  
} !gFUC<4bu  
} do_; kIYV%O   
nAW`G'V#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?$AWY\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~QE-$;  
最后来说说怎么处理break和continue Ems0"e  
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。 2~2j?\AEd.  
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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