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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p( Qm\g<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \f{C2d/6j  
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, 6"A|)fz  
YJ!6)d?C.  
/ebYk-c  
YToRG7X#  
  class filler vZXyc *  
  { VnIJ$5Y  
public : q~l&EH0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .}CP Z3y  
} ; i 3?zYaT  
;'vY^I8-L  
C@Wm+E~;8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q>Q$BCD5  
>Y{.)QS  
.[O*bk  
T+2?u.{I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =AR'Pad  
*5|\if\  
#Va@4<4r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mH}AVje{ `  
@+xkd(RfN  
WVwNjQ2PM  
V (X)Qu@R  
二. 战前分析 pV>/ "K  
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<#i\4W  
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 DQ'+,bxk=9  
vx-u+/\  
P5aHLNit  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gQ/zk3?k  
  /* --------------------------------------------- */ k ( R  
vector < int *> vp( 10 ); QiwZk<rb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eKLxNw5  
/* --------------------------------------------- */ KWN&nP +  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (6JD<pBm  
/* --------------------------------------------- */ tnKzg21%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OwDjUKeN  
  /* --------------------------------------------- */ 5IMh$!/uc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YHeB <v  
/* --------------------------------------------- */ +o_`k!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !-\*rdE {9  
Re.fS6y$>  
[0IeEjL  
=ohdL_6  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ye(0'*-jyc  
1._1, _2是什么? %A64 Y<K  
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。 D;:lw]  
2._1 = 1是在做什么? ?rHc%H  
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。 \6@}HFH  
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。 <cWo]T`X!  
 '5[L []A  
x28Bz*O  
三. 动工 ]bS\*q0Zf(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nC`=quM9  
}25{"R}K  
)EcF[aO  
+%>L;'L ^X  
template < typename T > ][_:{ N/  
class assignment 9$d (`-&9p  
  { w1s#8:  
T value; ?|8H $1  
public : Z"E+ TX  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2Jj`7VH>  
template < typename T2 > N*o+m~:y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tpCEWdn5  
} ; u,'c:RMV  
F]Y Pq  
VSP[G ,J.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2gFQHV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J/ rQ42d  
uHwuw_eK`  
My5X%)T>P  
:!aFfb["  
  class holder FiFZM  
  { NGb`f-:jw  
public : E2dSOZS:)%  
template < typename T > @zPWu}&m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n287@Y4Ru  
  { & f!!UZMt)  
  return assignment < T > (t); x&8?/BR  
} 6o6m"6  
} ; Ob(j_{m  
8(S'g+p  
D{G#|&;  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9K%E+_7b  
P3N f<  
  static holder _1; sb8SG_c.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Zi|'lHr  
I@x*>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xi|iV1A  
而不用手动写一个函数对象。 E%$FX' 8&  
w#"c5w~  
[% 3{mAd  
[;tbNVZK  
四. 问题分析 =>BT]WK>  
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。 |NM.-@1  
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。 }*+ca>K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z{AfR2L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6:h!gY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KL -8Aj~  
gE8>5_R|  
五. 问题1:一致性 vO"AJ`_  
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?| AoTL )',  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O-:~6A  
v'Lckw@G4  
struct holder =I*"vwc?  
  { _<5> E  
  //  ^mG-O  
  template < typename T > g:OVAA  
T &   operator ()( const T & r) const 0WYVt"|;}c  
  { _YbHnb  
  return (T & )r; NEK;'"  ~  
} v|n.AGn  
} ; Zb}=?fcL;@  
n1!u aUC  
这样的话assignment也必须相应改动: Yz{UP)TC  
mEE/Olh W  
template < typename Left, typename Right > y+X%qTB  
class assignment k deJB-  
  { " $m3xO  
Left l; 7(wY4T  
Right r; H#Vs3*VK  
public : 0R *!o\y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1k "*@Z<  
template < typename T2 > <4Ujk8Zj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |ukEnjI`u  
} ; )8P<ZtEU  
;.m"y-  
同时,holder的operator=也需要改动: 5)EnOT"'  
q}+9$v  
template < typename T > K _y;<a]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \t )Zk2  
  { c)lMi}/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]Ub?Wo7F?  
} qzV:N8+,`  
|%TH|?kB  
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。 -KO E2f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H%sbf& gi  
&o)j@5Y?  
return l(rhs) = r;  +/AW6  
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。 80 p7+W2m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6``!DMDt/P  
YZ'gd10T  
template < typename Tp > Soq 'B?>  
class constant_t oSTGs@EK  
  { @'~v~3 $S  
  const Tp t; @XB/9!  
public : c 8E&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vE&  
template < typename T > +vZ-o{}.jO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -_A0<A.  
  { N<O^%!buR  
  return t; *Q5/d9B8TN  
} wYNh0QlBH  
} ; ].` i`.T  
'N'EC`R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z?1.Y7Npr  
下面就可以修改holder的operator=了 MheP@ [w|@  
8]+hfB/  
template < typename T > Z wIsEJz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'rU 5VrK  
  { h.G/HHz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oXb}6YC  
} [%Y Cupr#  
!a4pKN`qLY  
同时也要修改assignment的operator() d94Lc-kq^  
_[IN9ZC2G  
template < typename T2 > 6?(*:}Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qfG`H#cA<  
现在代码看起来就很一致了。 MJDFm,  
}6ec2I%`o  
六. 问题2:链式操作 <C]s\ "o-`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :8\z 0  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6fQQKM@a|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 i!sKL%z}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7e>n{rl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r!j_KiUy  
:C>slxY  
template < typename T > E+F!u5u  
struct result_1 1 ^Ci$ra  
  { 6|["!AUI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z*x Q"+\  
} ; .gx*gX1<  
p \F*Y,4  
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: BW z*!(   
-bcm"(<T'  
template < typename T > >*k3D&  
struct   ref O`Nzn~),x  
  { YDdmT7Ow  
typedef T & reference; VbJGyjx  
} ; I}$Y[Jve  
template < typename T > n$B=Vt,  
struct   ref < T &> c?j/ H$  
  { I@7^H48\  
typedef T & reference; #.#T+B+9  
} ; ZVk_qA%  
1kvBQ1+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \_CC6J0k  
[y64%|m  
template < typename T > d#Ql>PrY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l>H#\MR  
  { Z[Uz~W6M]  
  return l(t) = r(t); eBBqF!WDb  
} mp>,TOi~s7  
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。 qAHQZKk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3|l+&LF!IC  
T" XZ[q  
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 $x#Y\dpS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `a98+x?JF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7_ZfV? .  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /vBOf;L  
最后的布局是: C.Y]PdYyj  
                Add kk )9!7  
              /   \ ~bg?V0  
            Divide   5 M7BJ$fA0E  
            /   \ Nz\=M|@(#  
          _1     3 gb( a`  
似乎一切都解决了?不。 0a ZplE,  
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。 ggXg4~WL  
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。 z3[ J>  
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: |ILj}4ZA7  
\Om.pOz  
template < typename Right > yiWBIJ2Wu9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r` HtN{6r  
Right & rt) const $0+AR)  
  { {D 9m// x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e4j:IK>  
} 7GB>m}7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -5\hZ!!J2  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^fQ ]>/u  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 q`{crY30  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 LlrUJ-uC7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2dFC{US'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 48Vmz  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: z~# .Ey  
_ 2R;@[f2  
template < class Action > 4'RyD<K\  
class picker : public Action GNgPf"}K  
  { &k+ jVymH  
public : BRi\&&<4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0P3^#j  
  // all the operator overloaded 6X$]d^)h{  
} ; Oc}4`?oy<O  
h2QoBGL5  
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。 [:&4Tp*C  
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: WA \ P`'lg  
o cotO  
template < typename Right > 5RrzRAxq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const { r yv7G  
  { \L($;8` \  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?h2!Z{[0b  
} }4Ef31X8q  
"eA4JL\%)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q@1b{q#C5  
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。 rF'_YYpr>  
z' z_6]5  
template < typename T >   struct picker_maker K -cRNt  
  { Y`eUWCD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iO4Yfj#?  
} ; h8iic  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )*}2L_5]  
  { {ZP0%MD  
typedef picker < T > result; _a|-_p  
} ; @eU;oRVc{  
=]X_wA;%  
下面总的结构就有了: ]|KOc& y:I  
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。 $@QF<?i~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ue"?n2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6q-X$  
至此链式操作完美实现。 nd_+g2x'  
\qj4v^\  
HRS^91aK  
七. 问题3 TmZ sC5  
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。 #&u9z5ywM  
~4IkQ|,  
template < typename T1, typename T2 > l|TiUjs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6jyS]($q  
  { Kx==vq%39  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2#%@j6  
} !~#zH0#  
v50w}w'  
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: < Ih)h$8`  
r {R879  
template < typename T1, typename T2 > )(V|d$n  
struct result_2 .dM4B'OA?  
  { "jS @ug  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %xv }  
} ; j N":9+F  
V9  Z  
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? 90<z*j$EK  
这个差事就留给了holder自己。 2%o@?Rp  
    'b1k0 9'  
StZ GKY[Q  
template < int Order > mu`:@7+Yp  
class holder; NNDW)@p6z  
template <> PggjuPPh  
class holder < 1 > [[ {L#  
  { Lmh4ezrdH  
public : O\0]o!  
template < typename T > CNU,\>J@$  
  struct result_1 mcO/V-\5'  
  { d rRi<7 i  
  typedef T & result; K X0{dizZ  
} ; nD#QC=}  
template < typename T1, typename T2 > W5a7HkM  
  struct result_2 V&e 9?5@  
  { &}}UdJ`  
  typedef T1 & result; "L ,)4v/J  
} ; % \N52  
template < typename T > \; #T.@c5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iwM$U( 9  
  { b&]_5 GGc  
  return (T & )r; r2!\Ts5v  
} )c432).Z  
template < typename T1, typename T2 > 9W5~I9%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5=cS5q@  
  { L F<{/c9,  
  return (T1 & )r1; vT1StOx<V  
} SrVo0$5)  
} ; =*2_B~`  
+hiskV@v  
template <> ^W8kt  
class holder < 2 > zH)M,+P  
  { vU(uu:U9  
public : 5ub|r0&M  
template < typename T > o,(]w kF  
  struct result_1 T- ~l2u|s  
  { +q<G%PwbV  
  typedef T & result; E]@$,)nC  
} ; )O}q{4,}  
template < typename T1, typename T2 > $f>h_8cla  
  struct result_2 41^=z[k  
  { }Zuk}Og9+  
  typedef T2 & result; {~*^jS']5  
} ; I j w{g%  
template < typename T > @*>kOZ(3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const } X|*+<  
  { t,P_&0X  
  return (T & )r; E@} NV|90  
} YmwUl>@{  
template < typename T1, typename T2 > }.DE521u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PPpq"c  
  { ue8"_N  
  return (T2 & )r2; -w'_Q"o2  
} 2oBT _o%/J  
} ; F x 4s)(  
(i2R1HCa  
uE'O}Y95  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b@s6jNhVO^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ./l^Iz&0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v^0*{7N'  
E&z`BPd  
return l(i, j) = r(i, j); &hnI0m=X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) or<n[<D-C  
iY[+BI:  
  return ( int & )i; 3bU(ea^e$  
  return ( int & )j; Bz+zEXBC  
最后执行i = j; R"2wop  
可见,参数被正确的选择了。 %$Sm ei  
5|<jPc  
,h<xL-  
kN~:Bh$  
d}:eLC  
八. 中期总结 <6rc 8jYz  
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: [aS<u`/g|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OL%KAEnD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,%=SO 82W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y3+iADo.p  
;n\$'"K&;  
Y?'Krw `  
tEam6xNf,  
KkJrh@lk  
93[&'  
九. 简化 *DUP$@}k  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =:"wU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UE\Z] t!  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :w,#RcW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %a\L^w)Xn  
  +-*/&|^等 my]t[%Q{  
2. 返回引用。 `uh+d  
  =,各种复合赋值等 , RKl  
3. 返回固定类型。 E;MelK<8(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ABaK60.O[O  
4. 原样返回。 f`W)Z$fN5  
  operator, CM`B0[B  
5. 返回解引用的类型。 =bHS@h8N<  
  operator*(单目) Abc%VRsT  
6. 返回地址。 \ 9!hg(-F  
  operator&(单目) Q94Lq~?YF  
7. 下表访问返回类型。 *ufVZzP(  
  operator[] % |^V)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "p@EY|Zv%I  
  operator<<和operator>> k}&7!G@T  
4 \Ig<C9  
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。 p6c&vEsNj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1DR ih>+#  
Kt5k_9  
template < typename Left > , G2( l  
struct value_return /$'|`jKsB  
  { 5Y4#aq  
template < typename T > 4.e0k<]N`  
  struct result_1 %y|L'C,ge"  
  { MLT ^7'y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UP .4#1I  
} ; X#Sgf|$  
0&$,?CL?  
template < typename T1, typename T2 > I83 _x|$FZ  
  struct result_2 5< $8.a#  
  { r oM!%hb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 93VbB[w~7F  
} ; J?%ecCN  
} ; w.o>G2u  
3j7Na#<tL3  
@#QaaR;4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^JM O POm  
7R7e3p,K  
下面我们来剥离functor中的operator() PJF1+I.%c#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7U1^=Y@t}  
d=C&b]  
return l(t) op r(t) Q+7+||RW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z]/!4+  
return op l(t) .LI(2lP  
return op l(t1, t2) N8KH.P+  
return l(t) op -{z<+(K!$  
return l(t1, t2) op 92(P~Sdv  
return l(t)[r(t)] n@$("p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^xX1G _{  
N;` jz(r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: U ATF}x   
单目: return f(l(t), r(t)); -P:o ^_)g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eA_]%7+`  
双目: return f(l(t)); br,xwc  
return f(l(t1, t2)); mFrDV,V  
下面就是f的实现,以operator/为例 `$t|O&z  
po@Agyg5  
struct meta_divide AL{iQxQ6  
  { 0dW*].Gi:  
template < typename T1, typename T2 > -, uT8'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1c|{<dFm  
  { hS'!JAM>Q  
  return t1 / t2; pEp$J;   
} 0.kC|  
} ; *X /i<  
G{74o8  
这个工作可以让宏来做: . e_VPKF|  
s4`,Z*H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @]YEOk-  
template < typename T1, typename T2 > \ kB9@ &t +  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 43,baeG  
以后可以直接用 ] ^53Qbrv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h?Lp9VF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 L/?jtF:o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) / ?'FSWDU  
_0|@B8!J?  
d7G DIYH<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Q9Vj8JO"{  
4Opf[3]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4I8QM&7  
class unary_op : public Rettype &Jd_@F#J  
  { cD t|v~  
    Left l; = N^Ec[u(l  
public : 4rLc] >  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #T=e p0  
`96MXP  
template < typename T > (#BOcx5J]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M%Zh{  
      { A|( !\J0  
      return FuncType::execute(l(t)); 39~te%;C7  
    } BtrMv6  
Q7]bUPDO  
    template < typename T1, typename T2 > GuC 9h^[=M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M5:j)o W  
      { ~ycWc Zi>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2f6BZ8H+Z  
    } wb>"'%  
} ; qr(t_qR&  
i9Eh1A3Y  
AC*SmQ\>!  
同样还可以申明一个binary_op PqMu2 e  
R|92T*h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;` h$xB(  
class binary_op : public Rettype .%+anVXS  
  { Dy*K;e-+  
    Left l; PJT$9f~3;.  
Right r; 8 ,W*)Q  
public : Bbtc[@"X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3^iVDbAW{  
&b'{3o_KN  
template < typename T > @RZbo@{~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %~:@}C%A  
      { 9iV9q]($0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gZBb /<  
    } 2 sj: &][R  
mU]pK5  
    template < typename T1, typename T2 > nErr&{C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5me#/NqLHY  
      { >sZ_I?YDs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FX!Qd&kl1  
    } m@']%X*(,  
} ; N cp   
Yx&d\/9  
a ?\:,5=  
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 H43d[@h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z<*"sFpAO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /9,y+"0SQz  
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。 ,/qY 9eh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J!}\v=Rn  
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。。。 ~iPXn1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T7|=`~  
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) \]g51U!'  
下面是修改过的unary_op "ZL_  
p,tkVedR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \E'z+0  
class unary_op 9 e|[9  
  { uPC(|U%  
Left l; }:Y)DH% u  
  yMD3h$w3a  
public : CM6! 1 7  
2St<m-&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;U3K@_  
1p$*N  
template < typename T > /l+"aKW 2  
  struct result_1 gtIEpYN+  
  { sm{/S*3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7'gk=MQc  
} ; I%b5a`7  
$3g M P+  
template < typename T1, typename T2 > "<Yxt"Z4  
  struct result_2 <g&.UW4  
  { ,g4T>7`&U%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mi1^hl'2  
} ; u08j9) ,4  
[E+J=L.l  
template < typename T1, typename T2 > &- !$qUli  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l](!2a=[  
  { Dbb=d8utE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e}n(mq  
} mmG]|Cl@  
o+L [o_er  
template < typename T > m2&Vm~Py6b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^Nu j/  
  { "3'a.b akw  
  return OpClass::execute(lt(t)); J*_^~t  
} }|&^Sg%95  
EPA 2_  
} ; mwMu1#  
4`Zo Ar-5|  
WJI}~/z;C  
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 .Yvy37n((  
好啦,现在才真正完美了。 lANi$ :aE  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,tDLpnB@;  
pMY7{z  
template < typename Right > [XH,~JZJj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CpK:u! Dn  
  { I!}V+gu=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eCWF0a  
} x iz+ R9p  
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。 p&#ju*i6z  
&g>M Z" Z|  
cP4C<UG  
<FAbImE}  
Udf\;G@  
十. bind 9Z f  
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。 :hcOceNz  
先来分析一下一段例子 .wUnN8crQ  
K:% MhH-  
0!RP7Sx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7HQL^Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5!pNo*QK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bSn={O"M  
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。 rCsC}2O  
我们来写个简单的。 }@/Ox  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yMzy!b Ky  
对于函数对象类的版本: 97<Z,q72Y  
epG]$T![  
template < typename Func > 1]Cb i7  
struct functor_trait xFJT&=Af W  
  { 4sX? O4p  
typedef typename Func::result_type result_type; -m[ tYp,q  
} ; xA<-'8ST  
对于无参数函数的版本: kM@e_YtpY  
bxO[y<|XL  
template < typename Ret > :'xZF2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k<Xb< U  
  { sva-Sd8  
typedef Ret result_type; \gK'g-)}  
} ; xwW(WHdC]  
对于单参数函数的版本: !I\eIV>0b  
P : L6Zo-J  
template < typename Ret, typename V1 > ,7Ejb++/M,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &x=_n'  
  { _/"e'@z  
typedef Ret result_type; F>^KXq:Z  
} ; X\w["! B  
对于双参数函数的版本: f="ZplW  
E{QjmlXQ<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +]GP"yv-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q2OF-.rE  
  { }}u`*&,g  
typedef Ret result_type; &;W K=#  
} ; S,ud pQ7  
等等。。。 U>00B|<GJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kGC*\?<LmR  
^CM@VmPp  
template < typename Func > M,yxPHlN  
struct func_return I,05'edCQ  
  { t-n'I/^5  
template < typename T > c6=XJvz  
  struct result_1 3]@wa!`  
  { U3-MvI,Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9i lJ  
} ; 8e ?9:VM]  
I 9?X  
template < typename T1, typename T2 > \zBZ$5 rE  
  struct result_2 !KT.p2\  
  { #;lEx'lKN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H6>tto  
} ; A>315!d"  
} ; qsN_EMgbdn  
.W$9nbly  
4~ &X]/_'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;j[gE  
ux*G*QZ  
template < typename Func, typename aPicker > *b!.9pK  
class binder_1 6 {F#_.  
  { F&^&"(H}  
Func fn; 1{RA\CF  
aPicker pk; T~SkFZ  
public : %Wm)  
( Rp5g}b  
template < typename T > j9w{=( MV  
  struct result_1 +W$uHQq  
  { -UAMHd}4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S$P=;#r  
} ; Uq x@9z(  
^y93h8\y  
template < typename T1, typename T2 > jeO`45O  
  struct result_2 0"N4WH O  
  { __uk/2q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ar'VoL}  
} ; m;IKV,  
{j<?+o5A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kmlO}0  
u[4h|*'"|  
template < typename T > cRCji^,KJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "(~fl<;  
  { OwgPgrV  
  return fn(pk(t)); !\$4A,  
} EFu$>Z4  
template < typename T1, typename T2 > k Q_Vj7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9x(t"VPuS  
  { QW_v\GHx  
  return fn(pk(t1, t2)); mq(K_  
} "jq6FT)O  
} ; o4j!:CI  
L$ ^ew0C  
!c0x^,iE  
一目了然不是么? .<YfnW5/K  
最后实现bind 3RD+;^}q 3  
{A%&D^o)  
u@+^lRGFh  
template < typename Func, typename aPicker > pN)>c,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .)1u0 (?  
  { {}gL*2:EW$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *IF ~ab2  
} $RHw6*COG  
V' i@N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <h<_''+  
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。 !+YSc&R_fW  
1gvh6eE F  
十一. phoenix hh.`Yu L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LW/> %  
]n'.}"8Kn  
for_each(v.begin(), v.end(), +(w9! 5?F  
( 5-'Z.[ImB?  
do_ ?i!d00X  
[ 8u"C7} N_  
  cout << _1 <<   " , " x #|t#N%  
] JuRWR0@`  
.while_( -- _1),  (tT%rj!  
cout << var( " \n " ) w*(1qUF#%  
) ,wHlU-%  
); =BV_ ?  
bIk4?S  
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: M?n}{0E4  
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 mM+^v[=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .\)ek[?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NID2$p  
BHNJH  
{n<1uh9~$8  
template < typename Cond, typename Actor > U D5hk  
class do_while |h((SreO  
  { *Ct ^jU7  
Cond cd; P`_Q-vu  
Actor act; a +9_sUq  
public : \!0~$?_)P  
template < typename T > wLg@BSC.  
  struct result_1 Y]B9*^d<  
  { q'Y)Y(d  
  typedef int result_type; u=#_8e(9Z  
} ; g`"_+x'  
M{Vi4ehOq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3XUsw1,[  
C [8='i26  
template < typename T > N]|)O]/[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lZ`@ }^&  
  { ;H]]H!  
  do ^5FwYXAxi  
    { wqX!7rD/g)  
  act(t); -.Z;n1'^  
  } Oek$f,J-  
  while (cd(t)); `YBHBTG'o!  
  return   0 ; -9s&OKo`({  
} H]M[2C7#N  
} ; nQfSQMg  
ytfr'sr/  
M=EV^Tw-=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Of<Vr.m{R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 A2`Xh#o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <bywi2]z  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -t125)6I  
下面就是产生这个functor的类: _M- PF$  
q~xs4?n1U  
^c){N-G  
template < typename Actor > 8`WaUB%  
class do_while_actor 1t#|MH ?U_  
  { th{Ib@o  
Actor act; r#6djs1  
public : 4X>=UO``L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LcHe5Bv%  
Wr4Ob*2iD  
template < typename Cond > 8J2U UVA`1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XIp>PcU^  
} ; pJ@->V_  
^VjF W  
njb{   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "?"+1S  
最后,是那个do_ iR'Pc3   
j[fY.>yt&  
dp'k$el  
class do_while_invoker xK_0@6  
  {  .V l  
public : <bh!wf6;  
template < typename Actor > :8lqo%5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R^JtWjJR  
  { Dq*O8*#*  
  return do_while_actor < Actor > (act); __-V_(/b,x  
} !L@a;L  
} do_; *1U"uJno  
qtS+01o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HQ/ Q"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G"*ch$:  
最后来说说怎么处理break和continue YH0utc  
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。 Ve[&_(fP  
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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