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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *not.2+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E`AYee%l  
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, 0HbJKix!  
oI@ 9}*  
~A >o O-0K  
l$XA5#k  
  class filler zj20;5o>U&  
  { 6k9LxC:M  
public : kwar}:`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3j*'HST  
} ; #s+Q{2s  
gX*K&*q   
abWl ut  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }ND'0*#  
g42T#p8^  
)w"0w(   
j>!sN`dBj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AMT slo  
yXF|Sqv  
D#v?gPo4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 afm_Rrg[  
-,GEv%6c  
Qp!J:YV  
e@j8T gI)  
二. 战前分析 p@tp]u`7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 mo9$NGM&}  
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 0w3b~RJ  
<SQ(~xYi  
a8JN19}D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j9xXKa5  
  /* --------------------------------------------- */ %F5 =n"  
vector < int *> vp( 10 ); s.y}U5Ty?P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Cef7+fa  
/* --------------------------------------------- */ F^rl$#pCS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b1=pO]3u  
/* --------------------------------------------- */ q\H7& w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bi,mM,N/  
  /* --------------------------------------------- */ H[BYE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U;gp)=JNT  
/* --------------------------------------------- */ 76cEKHa<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qLRE}$P  
@?/\c:cp  
k1iLnza%  
C BlXC7_Mi  
看了之后,我们可以思考一些问题: + *a7GttU  
1._1, _2是什么? ':sTd^V  
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。 BD'NuI  
2._1 = 1是在做什么? o2}N=|&  
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。 q{@P+2<wF  
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。 .. UoyBV  
w_H2gaQ  
" $=qGHA~  
三. 动工 #eLN1q&Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: czS7-Hh@  
4:3_ER]J  
w, 7Cr  
kaO{#i2-  
template < typename T > qUg9$oh{LI  
class assignment \n(ROf^'  
  { 7@~QkTH~y  
T value; k_O-5{  
public : uk6g s)qxC  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ~me\  
template < typename T2 > <Wf0QO,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eP?~- #  
} ; `sxN!Jj?  
s7M}NA 0  
d<v~=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /f]/8b g>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (HJ$lxk<2h  
o}W;Co  
^Po,(iIn  
B{99gwMe]  
  class holder jYk5~<\k  
  { @E(P9zQ/zy  
public : L ]*`4 L  
template < typename T > vG3M5G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gi 5XP]z  
  { $^IjFdD  
  return assignment < T > (t); ()B7(Y  
} nqeVV&b!  
} ; b?>VPuyBb  
`Jqf**t  
]7l{g9?ZtV  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [x|)}P7%s  
sy=dY@W^  
  static holder _1; S[ ^nSF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <dS5|||  
kAt RY4p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6qf-Y!D5  
而不用手动写一个函数对象。 %VS 2M #f  
w O89&XZ<  
IE}Sdeqi)  
tStJ2-5*t  
四. 问题分析 DEcGFRgN~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]h0Y8kpd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Zg2]GJP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <a fO 6?`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z :? :  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d&?F#$>7|  
IBDVFA  
五. 问题1:一致性 Gg}t-_M  
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?| !;jgzi?z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y{?Kao7Ij  
88#N~j~P  
struct holder dt0T t  
  { AT-0}9z{  
  // 9V.+U7\w  
  template < typename T > wzg i @i  
T &   operator ()( const T & r) const y%JF8R;n  
  { i"vDRrDe  
  return (T & )r; JLml#Pu4  
} fs7~NY  
} ; mcCB7<. e  
8cB=}XgYS  
这样的话assignment也必须相应改动: =I7[L{+~Y  
/8:gVXZi  
template < typename Left, typename Right > BL7>dZOa  
class assignment MV9r5|3-  
  { ~R)1nN|  
Left l; am3V9 "\  
Right r; KLON;  
public : z"9aAytd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >}mNi:6xq  
template < typename T2 > "--/v. Cs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rYD']%2  
} ; )eVzSj>MT  
9GtLMpy  
同时,holder的operator=也需要改动: $tEdBnf^ca  
*13g <#$  
template < typename T > F_K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const { 576+:*  
  { -?[O"D"c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <##|311o  
} 9fCiLlI  
c]S+70!n  
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。 Fka1]|j9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jQO* oq}  
llHN2R%(  
return l(rhs) = r; r4;^c}  
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。 Pv^(Q ]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cAYa=}~<  
/j`i/Ha1  
template < typename Tp > E {I)LdAqK  
class constant_t }_Tt1iai*  
  { ^- u[q- !  
  const Tp t; 3csm`JVK  
public : t `N ">c"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q@PJ)fwN  
template < typename T > ' #;,oX~5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z|V"8jE  
  { j0ci~6&b3_  
  return t; v(i1Z}*b  
} er&uC4Y]a  
} ; b #o}=m  
n$XMsl.>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?j &V:kF  
下面就可以修改holder的operator=了 sURUQ  H  
<1;,B%_^  
template < typename T > 6n2Vx1b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i{Y=!r5r  
  { hY\Eh.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }CB=c]p  
} =NVZ$KOZ  
?^+#pcX]t|  
同时也要修改assignment的operator() Xq=!"E  
)R [@G.  
template < typename T2 > ~9`^72  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .0 R/'!e  
现在代码看起来就很一致了。 gJ)h9e*m^  
rCnV5Yb0O  
六. 问题2:链式操作 y9l#;<b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,kGw;8X  
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。 6xDl=*&%  
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。 T U"K#V&u  
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。 2n-Tpay0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /-G qG)PX  
g:~?U*f-  
template < typename T > N \CEocU  
struct result_1 E.7AbHph0  
  { ]yj4~_&O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ims=-1,  
} ; [0**&.obz  
{kRDegby  
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: teQaHe#  
IGF37';;  
template < typename T > Se;?j-  
struct   ref o3\SO  
  { -Y 6.?z  
typedef T & reference; c'TiWZP~  
} ; V1CSXY\2  
template < typename T > &<fRej]v  
struct   ref < T &> 5tgILxSK  
  { IgHs&=  
typedef T & reference; a@S4IoBg%  
} ; }LHT#{+ x  
K[Egwk7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :#Ex3H7  
Z CQt1;  
template < typename T > +,{Wcb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _($-dJ {  
  { 8 /RfNGY  
  return l(t) = r(t); Dbkuh!R  
} DO1N`7@o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;I`,ZKY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5.C[)`_  
0]2B-o"kI  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 m|e*Jc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KHc/x8^9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;+TF3av0zq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 die2<'\4%  
最后的布局是: ^*?B)D=,  
                Add _?(hWC"0  
              /   \ v{rK_jq  
            Divide   5 Z imMjZ%4  
            /   \ eB/hyC1  
          _1     3 abJ@>7V  
似乎一切都解决了?不。 xJH9qc ME  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 J:mu%N`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (-Ct!aW|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: p$b= r+1f  
]\9B?W(#  
template < typename Right > 2t`9_zqLw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _G}CD|Kx  
Right & rt) const Oz9Mqcx  
  { X-ki%jp3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h7W%}6Cqkw  
} :86luLFm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BqEubP(si  
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。 W|-N>,G  
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。 vA7jZw  
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。 TLL[F;uZ  
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。 XdIVMXLL\  
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? ZNH*[[Pf  
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: (.XDf3   
f{ 4G  
template < class Action > */Ry6Yu  
class picker : public Action L};;o+5uJD  
  { ga1gd~a  
public : 5N3!!FFE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O]%m{afM  
  // all the operator overloaded T~~$=vP9  
} ; ':R3._tw\  
[]N$;~R7  
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。 ) }it,<  
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: }vxH)U6$q  
:_YG/0%I  
template < typename Right > w KMk|y>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DEwtP  
  { UG?C=Tf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G$kwc F'C  
} =wR]X*Pan  
g(Xg%&@KZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !%\To(r[  
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。 $}nUK~$GSv  
't%%hw-m}  
template < typename T >   struct picker_maker ch8w'  
  { ${?exnb$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1 GHgwT  
} ; [oN> :  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2"Uk}Yz|  
  { tD0>(41K  
typedef picker < T > result; ZO0]+Ko  
} ; '%RK KA  
#`L}.  
下面总的结构就有了: ]%Yis=v  
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。 F#bo4'&>@  
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。 f]A6Mx6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @[kM1:G-F{  
至此链式操作完美实现。 )~mc1 U`b  
F*].  
l5OV!<7~X  
七. 问题3 `FB?cPR  
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。 H8k| >4  
0_izTke  
template < typename T1, typename T2 > 8Wp1L0$B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KO$8lMm$  
  { 5|z[%x~f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J1MnkxJmpQ  
} WG4|Jf Y  
K 2v)"|T)  
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: Yy1Pipv  
=5F49  
template < typename T1, typename T2 > g;@PEZk1  
struct result_2 +O6@)?pI  
  { y+h=x4t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Gl9a5b  
} ; \/zS@fz  
{+}Lc$O#C  
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? $% t  
这个差事就留给了holder自己。 1N*~\rV*?  
    ypVr"fWB  
:6{HFMf"  
template < int Order > 6Wp:W1E{`  
class holder; Gu=bPQOj  
template <> vS<e/e+  
class holder < 1 > #k, kpL<a  
  { hG)lVo!L4j  
public : S?$T=[yY)  
template < typename T > E ..[F<5  
  struct result_1 oQO3:2a  
  { I}x*AM 7+  
  typedef T & result; k5M(Ve  
} ; Dr609(zg^  
template < typename T1, typename T2 > 7ac3N  
  struct result_2 4mg&H0 !  
  { aleIy}"  
  typedef T1 & result; 38^_(N  
} ; !b=$FOC>  
template < typename T > g!UM8I-$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const - Zh+5;8g  
  { x&wUPo{  
  return (T & )r; DJ.Ct4  
} j!/(9*\  
template < typename T1, typename T2 > ~x+w@4)a>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gS ]'^Sr  
  { U_?RN)>j  
  return (T1 & )r1; /uVB[Tk^  
} .^,vK7  
} ; xM,3F jF  
ORTM [cL  
template <> t z{]H9  
class holder < 2 > }e$);A|  
  { ~ +Y;jA dU  
public : Ho/5e*X  
template < typename T > o2L/8q.  
  struct result_1 \l~h#1|%;s  
  { lbY>R@5  
  typedef T & result; n3w2&  
} ; i F Ab"VA  
template < typename T1, typename T2 > f]4gDmn^  
  struct result_2 h4C B1K  
  { 4ET P  
  typedef T2 & result; T&%>/7I>  
} ; ]pt @  
template < typename T > wU3Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6S(3tvUr  
  { dNR4h  
  return (T & )r; 1JM~Ls%Z  
} bm^ou#]|  
template < typename T1, typename T2 > 8K qv)FjB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "o1/gV  
  { lUrchLoDt  
  return (T2 & )r2; I4$a#;  
} I'!KWpYJT  
} ; O/-xkzR*  
k$zDofdfp  
)wC>Hq[mhW  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 uZNR]+Yu@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e&:fzO<~I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &EMm<(.]a  
y ^YrGz.  
return l(i, j) = r(i, j); R_lNC]b0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _K8-O>I "  
q>Y_I<;'g  
  return ( int & )i; :%Bo)0a9  
  return ( int & )j; 9QpKB c  
最后执行i = j; d;>:<{z@CD  
可见,参数被正确的选择了。 Yy&0b(m U  
Yd@9P 2C  
6D$xG"c  
4m~\S)ad  
I(2ID +  
八. 中期总结 E*kS{2NAq  
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: $T1c{T6n}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y.-i;Mmu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z*JZ Ubo-Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xH92=t-w  
RE Hfk6YE  
bo]k9FC  
y&iLhd!p  
a+MC[aFr  
FrB19  
九. 简化 e Q0bx&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?g9CeeH*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &We'omq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: p t<84CP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~ejHA~QC  
  +-*/&|^等 2(UT;PSI  
2. 返回引用。 0O[q6!&]  
  =,各种复合赋值等 iK)w3S}k1y  
3. 返回固定类型。 0^hz1\g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @~zhAU!  
4. 原样返回。 |gT$M _}  
  operator, 'I;pS)sb  
5. 返回解引用的类型。 gp;(M~we  
  operator*(单目) jLZ+HYyG9  
6. 返回地址。 wZ29/{,  
  operator&(单目) u'}DG#@-  
7. 下表访问返回类型。 -O oXb( I4  
  operator[] n}a# b%e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lQoa[#q  
  operator<<和operator>> P[^!Uq[0n7  
t:W`=^  
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。 wN;o++6V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,VbP$1t  
^8B#-9Ph b  
template < typename Left > c_%vD~6W-  
struct value_return yh} V u  
  { 1Hzj-u&N/  
template < typename T > xqLLoSte  
  struct result_1 *pj&^W?  
  { S__+S7]Nr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .,-t}5(VSq  
} ; 2g|+*.*`  
RfFeAg,]/  
template < typename T1, typename T2 > jR*1%.Ng  
  struct result_2 pM.>u/=X  
  { zPZy#7/A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o)srE5  
} ; Zn&X Uvdl  
} ; !=Cd1 $<  
*=)%T(^  
@>&UoH}2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q=Q5s?sQc  
/id(atiF^  
下面我们来剥离functor中的operator() 8+Oyhd*|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J!~?}Fq/z  
e&#qj^  
return l(t) op r(t) }D{y u+)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  E*i <P  
return op l(t) px" .pYr0  
return op l(t1, t2) "=N[g  
return l(t) op @'jC>BS8`  
return l(t1, t2) op c2-NXSjsW  
return l(t)[r(t)] /5EM;Mx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \k;*Ej~.  
]FL=E3U  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: eBlVb*nmq  
单目: return f(l(t), r(t)); Sc`W'q^X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rK9X68)  
双目: return f(l(t)); xOp8[6Ga'  
return f(l(t1, t2)); {?$-p%CF`8  
下面就是f的实现,以operator/为例 uR"(0_  
,=.&  
struct meta_divide 3mIVNT@S9  
  { E}00y%@*J  
template < typename T1, typename T2 > eZJrV} V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LhUrVydL  
  { ]9pK^<  
  return t1 / t2; t n>$5}^;  
} C{H:-"\J9  
} ; mhv{6v  
MDM/~Qpj_  
这个工作可以让宏来做: z GhJ  
f,wB.MN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F]:@?}8R  
template < typename T1, typename T2 > \ R/VrBiw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xxLD8?@e7  
以后可以直接用 %3M1zZY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7j8nDX<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 U ]Ek 5p  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IV]s!  
-|"W|K?nq  
+] s"*'V$  
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 ~G+o;N,V  
zUF%`CR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yw&{.<sL  
class unary_op : public Rettype |j3mI\ANF  
  { -rb]<FrL^  
    Left l; = Bz yI  
public : 35|F?Jx.r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {x$jGiag+8  
+ KGZk?%  
template < typename T > yqi=9NB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I CCmE#n  
      { vN'Y);$  
      return FuncType::execute(l(t)); 0n` 1GU)W  
    } lv\C(^mGq  
<!gq9  
    template < typename T1, typename T2 > sq1Z;l31"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MY1s  
      { f4eLnY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >T: Yp<  
    } b~uz\%'3  
} ; sz}YX R=m  
o_C j o  
I[E/)R{\  
同样还可以申明一个binary_op g|L" |Q  
Sg;c|u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  lt%bGjk  
class binary_op : public Rettype KFd !wZ @e  
  { k=L(C^VP  
    Left l; 'oNY4.[  
Right r; sY,q*}SLD  
public : z@5t7e)!R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CtItzp  
2' fg  
template < typename T > MHZ!noAr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :"BZK5{8  
      { p<%76H A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t<'-?B2g  
    } =pHWqGOD  
ra#s!m1  
    template < typename T1, typename T2 > O{WJi;l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Okd?=*sBx  
      { DxX333vC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NKae~ 1b  
    } +Ja9p  
} ; 2x3'm  
OFS` ?>  
F^Q[P4>m\  
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 WPbWG$Li  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &Uqm3z?v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uYk4qorA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &j2fh!\4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %\xwu(|kN  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 LeY!A#j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [p3)C<;ZC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) };m.Y>=)K  
下面是修改过的unary_op |UbwPL_L  
~c8Z9[QW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X8U._/'N  
class unary_op +{* @36A5A  
  { k:D;C3vJd  
Left l; S].=gR0:  
  U?dd+2^};t  
public : y~jKytq^@  
h#p1wK;N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TRQX#))B  
=1D* JU  
template < typename T > >icK]W  
  struct result_1 3e)3t`  
  { dm4dT59  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c" mRMDg%  
} ; y@!kp*0  
nU Oy-c  
template < typename T1, typename T2 > UH8)r  
  struct result_2 1zE_ SNx  
  { , O=@I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'WH@Zk/l  
} ; E|2klA^+*  
G:qkk(6_#  
template < typename T1, typename T2 > F8 4LMk?U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wzAp`Zs2Dm  
  { r>lC(x\B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IQK__)  
} 6"Tr$E  
b2;Weu3WN  
template < typename T > 5utMZ>%w_#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mnpb".VU#T  
  { [ @> 8Qhw  
  return OpClass::execute(lt(t)); $jb3#Rj4  
} 7M: 0%n$  
i3 k ',8  
} ; 8xUmg&  
CORNN8=k  
Rk fr4  
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 [|~X~AO%  
好啦,现在才真正完美了。 ZMJ\C|S:  
现在在picker里面就可以这么添加了: BzH7E[R49  
ih1s`CjG  
template < typename Right > lkp!S3,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,)+O.Lf7&.  
  { 1p,G8v+B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z x{\SU  
} NWB/N*  
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。 ?7:"D e  
\@4QG.3&  
D00rO4~6D%  
;D]TPBE  
B dm<<<  
十. bind "/hs@4{u9  
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。 FQi"OZHq  
先来分析一下一段例子 ;,*U,eV  
,=>O/!s  
=}7wpTc,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C%#C|X193  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %{/0K<M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l) VMF44  
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。 8%7H F:  
我们来写个简单的。 KnZm(c9+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f%*-PW^*  
对于函数对象类的版本: ) !ZA.sx  
..;LU:F  
template < typename Func > c<JJuG  
struct functor_trait & A9psc(,&  
  { 21 cB_"  
typedef typename Func::result_type result_type; $yaE!.Kc  
} ; $Ry NM2YI  
对于无参数函数的版本: S%&l(=0X  
C&Nd|c  
template < typename Ret > !9iVe7V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~`tc|Zu  
  { vR1%&(f{  
typedef Ret result_type; @u6#Tvxy[  
} ; /q='~t  
对于单参数函数的版本: R52q6y:<x  
)IZ$R*Y{  
template < typename Ret, typename V1 > ;5y4v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $BH0W{S  
  { mq'q@@:c  
typedef Ret result_type; W,Dr2$V  
} ; _Zf1=& U#/  
对于双参数函数的版本: E C7f  
[zf9UUc~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S2jo@bp!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x6Z$lhZ  
  { <;9 vwSH>  
typedef Ret result_type; @gX@mT"  
} ; F>*w)6 4~  
等等。。。 zi*D8!_C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]]%C\Ryy}  
!JYDg  
template < typename Func > k )){1O  
struct func_return j-{WPJa4\  
  { _\o +9X!  
template < typename T > >b*Pd *f  
  struct result_1 2~]c`/M3  
  { bJ. ((1$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hr6f}2  
} ; 3'&]v6|  
pm)A*][s  
template < typename T1, typename T2 > ;yk@`<  
  struct result_2 RNvtgZ}k{X  
  { 7CG_UB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2! wz#EC  
} ; ;#xhlR* ~  
} ; _TX.}167;-  
3*arW|Xm  
Mu:*(P/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 };zF&  
V l9\&EL  
template < typename Func, typename aPicker > b$gDFNa  
class binder_1 Lwv9oa|  
  { >Xb]n_`  
Func fn; J::SFu=  
aPicker pk; vkR"A\:  
public : )0d3sJ8  
2,_BO6 !d  
template < typename T > =~HX/]zF  
  struct result_1 )(!vd!p5  
  { HDy[/7"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bq ~'jg^#  
} ; g" M1HxlV  
 d;CD~s  
template < typename T1, typename T2 > 9CL&tpqv f  
  struct result_2 l{y~N  
  { !Sw7!h.ut  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]q?<fEG2<  
} ; C(gH}N4  
m$O@+;>l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} % mI q,  
E26ZVFg  
template < typename T > a!>AhOk.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wPG3Ap8L  
  { dB1bf2'b#  
  return fn(pk(t)); 0Z@u6{Z9R  
} .Wa6?r<g  
template < typename T1, typename T2 > ^Nc\D7( l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?.~@lE  
  { k'u2a  
  return fn(pk(t1, t2)); *J%+zH  
} pWQ?pTh  
} ; |:EUh  
Cjwg1?^RZ  
61wGIN2,  
一目了然不是么? @h$7C<  
最后实现bind Xt$?Kx_,  
\9 ^w M>U  
K@?S0KMK  
template < typename Func, typename aPicker > KWd]?e)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?N`W,  
  { G2em>W_n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XLOk+Fn  
} $)PNf'5Zg  
:MJTmpq,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /)v X|qtIY  
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。 X\flx~  
.Z9Bbab:  
十一. phoenix $@DXS~UQA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M(5lSu  
U${dWxC  
for_each(v.begin(), v.end(), AC 3 ;i  
( k2O==IG]6  
do_ LnM+,cBz  
[ g9 g &]  
  cout << _1 <<   " , " $ABW|r  
] 539[,jH  
.while_( -- _1), UXe@c@3  
cout << var( " \n " ) Q?Q!D+~mND  
) _jP]ifu`  
); +AXui|mn  
y/ vE  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: l? 7D0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Pq !\6s@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i]YH"t8GY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (AV j_Cw  
Lw2EA 5  
{QJJw}!#  
template < typename Cond, typename Actor > ~ M@8O  
class do_while +.gZILw  
  { M/>^_zG  
Cond cd; l2z@t3{  
Actor act; 1@;Dn'  
public : rVkRU5  
template < typename T > 8,=,'gFO  
  struct result_1 08cC rG  
  { eY;XF.mF  
  typedef int result_type; 8)/d8@  
} ; XeJn,=  
[Vc8j&:L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N-y[2]J90  
o4\\q66K  
template < typename T > ?7*.S Lt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z`T]jm-3  
  { ?sk{(UN]  
  do Rcc9Tx(zvQ  
    { VMXccT9i!  
  act(t); o7;lR?  
  } ^|hlY ]Ev  
  while (cd(t)); *%E4 ,(T  
  return   0 ; Nu/wjx$b  
} ~l+2Z4nV  
} ; .J"QW~g^  
kNR -eG  
Q V)>+6\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ";yey]  
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。 %|AebxB'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。  k{d]  
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。 z{`K_s%5  
下面就是产生这个functor的类: \| &KD  
%PM&`c98z7  
SMoJKr(:w#  
template < typename Actor > \2)D  
class do_while_actor 70Jx[3vr  
  { z?dd5.k  
Actor act; 4a}[&zm(5  
public : lonV_Xx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E@,m +  
/s*.:cdH  
template < typename Cond > ~I6N6T Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J?{@pA  
} ; `>)[UG!:|  
cX7 O*5C  
MH=7(15R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (qglD  
最后,是那个do_ <aztbq?  
xt_:R~/[  
A:y HClmn  
class do_while_invoker qG@YNc  
  { Z<^;Ybw{`Z  
public : <qg4Rz\c]  
template < typename Actor > WP2=1"X63  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @A4$k dJ2  
  { u 3^pQ6Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); '2GnAws^  
} >-w(P/  
} do_; 1U% /~  
Q$uv \h;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #x;,RPw5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G4uG"  
最后来说说怎么处理break和continue {`QA.he.  
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。 SE'!j]6jI  
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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