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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7R,;/3wWjG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 % pAbkb3m  
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, PO ,zP9  
3r[ s_Y*  
O,#,`2Qc  
8EBd`kiq  
  class filler [I7=]X  
  { (B03f$8}*_  
public : E H|L1g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0-/@-qV\  
} ; B[t>T>~  
#+$ PD`j  
46~nwi$,^  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Tt,T6zs- <  
N:%Nq8I}:  
**.23<n^W  
s|X_:3\x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ant2];0p  
l8e)|MSh  
{ _Y'%Ggh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \C{Zqo,  
/)<kG(Z  
.kJu17!  
>;%LW} %  
二. 战前分析 b1%w+*d<z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [ u ^/3N  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +-|}<mq  
XD80]@\za  
9Q\RCl_1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F)@zo/u5L  
  /* --------------------------------------------- */ *e:2iM)8~  
vector < int *> vp( 10 ); VKg9^%#b`[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kYR ^  
/* --------------------------------------------- */ *^CN2tm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pimI)1 !$'  
/* --------------------------------------------- */ MPF({Pnx7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x6^FpNgQ  
  /* --------------------------------------------- */ 9#kk5)J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O'QnfpQ*9  
/* --------------------------------------------- */ 12: Q`   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PF+Or  
9D;ono3  
[w)KNl  
fB'Jo<C  
看了之后,我们可以思考一些问题: XinKG< 3!  
1._1, _2是什么? $4og{  
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。 w4zp%`?D'  
2._1 = 1是在做什么? jc@= b:r=  
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。 dCLNZq h6  
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。 /+WC6&  
%ofq  
f"^t~q[VS  
三. 动工 Y@qugQM>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^N`KT   
@moaa}1  
Ak$9\Sl  
/UaQ 2h\  
template < typename T > $-<yX<.  
class assignment k0TQFx.A  
  { fG{3S:TQq  
T value; fd62m]X  
public : "Nz"|-3Irv  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1`l(H4  
template < typename T2 > MYR\W*B'b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x@:98P  
} ; NdRE,HWd?$  
jwI1 I{x  
P]L%$!g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $#wi2Ve=6b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O"_QDl<ya  
Lmw)Ts>  
A{\DzUV9,  
[g{fz3 O6  
  class holder >)mF'w  
  { KvI/!hl\  
public : "cbJ{ G1pk  
template < typename T > ^PMA"!n8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8v)HTD/C  
  { 0BAZWm  
  return assignment < T > (t); _T=";NSa  
} `wSoa#U"@  
} ; ^E%NYq_2l<  
mM_gOd  
.'2"83f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: S'>KGdF  
%O{FZgi%wA  
  static holder _1; uVXn/B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u{dkUG1ia  
u/N_62sk5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dN){w _  
而不用手动写一个函数对象。 CurU6x1  
?Qts2kae#  
W!TT fj   
`}8)P#  
四. 问题分析 '%YTM N@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `];ne]xM  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Ad -_=a%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !L_xcov!Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s"8z q ;)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )a+bH</'  
Qb;]4[3  
五. 问题1:一致性 -vt6n1A&b  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| j9cB<atL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g1B P  
U<'$ \ P  
struct holder Eh"Y<]$  
  { ?pA_/wwp  
  // e`5:46k|  
  template < typename T > =Hj3o_g-  
T &   operator ()( const T & r) const -ilhC Y@M  
  { vJW`aN1<I3  
  return (T & )r; 7mb5z/N  
} 4&6cDig7*2  
} ; P)ne^_   
-'i[/{  
这样的话assignment也必须相应改动: h[ C XH"  
Aiqb*v$  
template < typename Left, typename Right > M2.*]AL  
class assignment 6O@Lx ]t  
  { *6v5JH&K  
Left l; cc"<H}g>`  
Right r; aQso<oK  
public : q@4Cw&AI+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FE06,i\{  
template < typename T2 > ~0vNs2D,S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &3*r-9BZ  
} ; )F0Q2P1I  
B\`${O(  
同时,holder的operator=也需要改动: cL"Ral-qB  
5+)_d%v=6!  
template < typename T > T$V8 n_;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const va.Ve# N  
  { )P.,h&h/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~Oi.bP<,  
} e JEcLK3u  
rj<-sfs  
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。 >waA\C}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _G)x\K]N  
-1R7 8(1  
return l(rhs) = r; 2%]#rZ  
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。 `Cu9y+t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: . ;D'  
^brh\M,:@  
template < typename Tp > o K&G  
class constant_t a$LoQ<f_  
  { TQ5kT?/{  
  const Tp t; 5%DHF-W)  
public : Q%t _Epe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wJ7Fnj>u%  
template < typename T > ASNo6dP 7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >DW%i\k1V~  
  { li~=85 J  
  return t; H#bu3*'  
} F+V[`w*k  
} ; "2I{T  
CTc#*LJx>j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z}p*";)A  
下面就可以修改holder的operator=了 }5?|iUH|  
b+71`aD0  
template < typename T > W#9LK Jj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /NVyzM51V  
  { zG&yu0;D6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u 0 K1n_  
} QW%xwV?8  
 <XnxAA  
同时也要修改assignment的operator() QwI HEmdM  
"3?:,$*  
template < typename T2 > k:1|Z+CJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _%aT3C}k  
现在代码看起来就很一致了。 H]Gj$P=k  
hud'@O"R+  
六. 问题2:链式操作 ,9 .NMFn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0fR?zT?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 D\sh +}"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 BagV\\#v4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 AE%zqvp>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ' PmBNT  
~hU^5R-%  
template < typename T > :NWrbfz  
struct result_1 83{v_M  
  { Km0P)Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?:RWHe.P  
} ; rrZ'Dz  
8p~|i97W]!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  PO=A^b  
8noo^QO  
template < typename T > pz/vvH5  
struct   ref 75']fFO@!  
  { ?&.Eg^a"  
typedef T & reference; hHsO?([99  
} ; (m=F  
template < typename T > w{Y:p[}  
struct   ref < T &> rVnolA*%  
  { SJ:Wr{ Or3  
typedef T & reference; 0U:9&j P,  
} ; ^^gV@fz  
0"`|f0}c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "=9)|{=m  
@z(s\T  
template < typename T > vslN([@JR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NW?h~2  
  { XN'<H(G  
  return l(t) = r(t); Fi#b0S  
} 6x! q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 q.p.y0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,j\UZ  
UC"_#!3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {s[,CUL0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F#7A6|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 IQ9Rvnna  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ==~ lc;  
最后的布局是: .BZ3>]F3<  
                Add Uj~ :| ?Wz  
              /   \ qg8T}y>  
            Divide   5 6X GqZ!2  
            /   \ h)yAg e  
          _1     3 j}$Q`7-wB1  
似乎一切都解决了?不。 }Ym~[S*x  
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。 BoPJ;6?>}  
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。 B,ZLX/c9  
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: #^< Rx{  
EeS VY  
template < typename Right > $:0?"?o);  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <ApzcyC  
Right & rt) const _l](dqyuN(  
  { v iM6q<Ht  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  Z_?r5M;  
} LgoUD*MbQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1V2"sE  
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。 nsV;6^>  
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。 }G[Qm2k  
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。 7_AcvsdW  
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。 4[m4u6z=  
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? %!Ak]|[7  
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: P 4jg]g  
uVV;"LVK~  
template < class Action > ] _P!+5]<  
class picker : public Action 8w4cqr4m  
  { ,W~a%8*  
public : ADN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m=%WA5c?  
  // all the operator overloaded Ptv=Bwg  
} ; 28PT1 9&  
AP_2.V=Sn  
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。  k/}E(_e  
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: POc-`]6 <F  
Q:!.YSB  
template < typename Right > M }tr*L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rz3!0P!"K  
  { BF>3CW7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z,m;eCLG]  
} M `bEnu  
l*C(FPw4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^ G(GjW8  
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。 H0\5a|X-  
YDr/Cw>J  
template < typename T >   struct picker_maker gsp|?) ]x  
  { !<xeAo%8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _,;|,  
} ; QC*> qo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q!+m, !M  
  { rZv5>aEI  
typedef picker < T > result; cA{zyq26  
} ; L|[ 0&u!  
geRD2`3;  
下面总的结构就有了: .I&]G  
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。 Y!|* `FII  
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。 @I^LmB9*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <kr%ylhIu  
至此链式操作完美实现。 nWAx!0G  
DU/WB  
8P'zQ:#RV  
七. 问题3 -hIDL'5u-I  
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。 Ou<Vg\Mu  
2qD80W<1  
template < typename T1, typename T2 > a,sU-w!X'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i-4pdK u  
  { Dpa PRA)x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F&om^G'U  
} K)C9)J<  
%l7|+%M.{  
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: 8'B   
%2)'dtPD~  
template < typename T1, typename T2 > lC ^NhQi  
struct result_2 J9 iQW  
  {  #{8n<sE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EJrn4QOs  
} ; J `8bh~7  
vpGeG  
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? 3,cZ*4('d  
这个差事就留给了holder自己。 x !o>zT\  
    F(i@Gm=J]  
Htf|VpzMb  
template < int Order > s5TPecd  
class holder; ?Rj)x%fN  
template <> ie!ik  
class holder < 1 > _ ecKX</Q  
  { qh)o44/ $  
public : gUoTOA,  
template < typename T > "3"9sIZ(  
  struct result_1 U0/X!@F-  
  { ytXXZ`  
  typedef T & result; 4EiEE{9V  
} ; C=6Vd  
template < typename T1, typename T2 > [p+6HF  
  struct result_2 O)qedy*&  
  { p9[J 9D3~  
  typedef T1 & result; \)?[1b&[_  
} ; \?_eQKiZ3  
template < typename T > H *gF>1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G#&R/Tc5N  
  { >d&_e[j  
  return (T & )r; 0N~AQu  
} B|-E3v:f 4  
template < typename T1, typename T2 > IZV D.1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .OHjn|  
  { }l/ !thzC  
  return (T1 & )r1; OA?? fb, b  
} ZS@Cd9*  
} ; ptXLWv`  
4A_}:nU  
template <> %z&=A%'a  
class holder < 2 > ]R8}cbtU  
  { xA-O?s"CY  
public : RSLMO8  
template < typename T > Jp<Y2-  
  struct result_1 TixXA:Mf  
  { BK>uJv-qU  
  typedef T & result; .r/6BDE"  
} ; zice0({iJ  
template < typename T1, typename T2 > fD#VI   
  struct result_2 piE9qXn  
  { I |?zSFa  
  typedef T2 & result; E.$1CGd+  
} ; &>I4-D[  
template < typename T > 777N0,o(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /XG4O  
  { iD)R*vnAi  
  return (T & )r; ^@'LF T)  
} e 'I13)  
template < typename T1, typename T2 > x(nWyVB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >W= 0N (  
  { 6e6~82t8/  
  return (T2 & )r2; <6=kwV6  
} @3/.W+  
} ; 6@TGa%:G  
$\xS~ w  
ewYZ} "o  
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/#$44ub  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HF9d~7R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;Zb+WGyj  
IiG~l+V~  
return l(i, j) = r(i, j); ^Tbw#x]2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lS.*/u*5  
<!#6c :(Q  
  return ( int & )i; =IH z@CU  
  return ( int & )j; !xm87I  
最后执行i = j; $F!)S  
可见,参数被正确的选择了。 ^ 1rw\Zp  
, 4Vr,?"EO  
6vrMR& #a  
/jdq7CF  
B1]dub9  
八. 中期总结 V#:`:-$$+  
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: {c|=L@/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %a;N)1/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :zk69P3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F2yc&mXyk  
k\UDZ)TQV  
>y%*HC!G  
S&jZYq**  
*xxG@h|5n  
9IgozYj  
九. 简化 I4kN4*d!N,  
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。 tH0=ysf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (^-i[aJY  
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: lPL>8.j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?Xscc mN  
  +-*/&|^等 #!d@;= [\  
2. 返回引用。 #M;Cw}pW  
  =,各种复合赋值等 oR'8|~U@B  
3. 返回固定类型。 Qo>V N`v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +;7Rz_.6f  
4. 原样返回。 4-@D`,3L  
  operator, Z `FqC  
5. 返回解引用的类型。 9H~3&-8&  
  operator*(单目) LMchNTL  
6. 返回地址。 ZzA4iT=KO  
  operator&(单目) [,s{/OM  
7. 下表访问返回类型。 %xE\IRlR  
  operator[] )v&r^DR_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b&BSigrvou  
  operator<<和operator>> *Z*4L|zT  
d5gYJ/Qv  
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。 ?ic7M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^J3\ U{B  
qF m=(J%  
template < typename Left > LFHV~>d  
struct value_return ek~bXy{O`  
  { XJl2_#  
template < typename T > KlbL<9P >  
  struct result_1 h$)},% e  
  { uc@f#(-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CN6@g^)P  
} ; :*V1jp+  
^;0.P)yGA  
template < typename T1, typename T2 > 8YJ8_$Z  
  struct result_2 qP<wf=wY  
  { y#HDJ=2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \^9SuZ  
} ; uop|8n1  
} ; A+d&aE }3V  
_ F&BSu  
f6x}M9xS%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]J\tosTi  
iOI8'`mk  
下面我们来剥离functor中的operator() m\~{l=jIS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,"!t[4p=f  
_w8iPL5:  
return l(t) op r(t) s^Lg*t 3I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #Aox$[|@  
return op l(t) 6T>e~<^  
return op l(t1, t2) Rckqr7q  
return l(t) op .b*%c?e  
return l(t1, t2) op a=*&OW  
return l(t)[r(t)] #% PnZ /  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V=}AFGC85  
cx?t C#t  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: J%c4-'l  
单目: return f(l(t), r(t)); i9?$BZQ[R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (rV#EA+6[`  
双目: return f(l(t)); aW-'Jg=@H^  
return f(l(t1, t2)); Bi?+e~R  
下面就是f的实现,以operator/为例 Id3i qAL  
U5 ~L^  
struct meta_divide AW;"` ].  
  { }r:H7&|&  
template < typename T1, typename T2 > EAYx+zI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j #e^PK <  
  { I_s4Pf[l  
  return t1 / t2; x}I'W?g  
} .c~`{j}  
} ; Z'EX q.hk  
d6ZJh xJ  
这个工作可以让宏来做: _JZS;8WYR  
.0^-a=/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >D'Kt?L<]m  
template < typename T1, typename T2 > \ o.-rdP0P>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ydFZ$W_}w  
以后可以直接用 Q%6Lc.i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8Qtd,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 O?|st$g  
(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。。。) $ftcYBZa  
[ix45xu7  
sV{M#UF2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |7XV! D!\g  
DuJbWtA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,&$w*D%  
class unary_op : public Rettype __jFSa`at  
  { 5nL,sFd  
    Left l; z.itVQs$I  
public : zRDBl02v$T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o)<c1\q  
_+ z5~6>  
template < typename T > 3(|8gWQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 03aa>IO  
      { 9 z_9yT  
      return FuncType::execute(l(t)); O+U9 p  
    } %j9'HtjEa  
<a_Q1 l  
    template < typename T1, typename T2 > Bd8,~8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oW]~\vp^0  
      { ^3*k6h [(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OEc$ro=m*  
    } :n36}VG|  
} ; >% a^;gk(  
Wx&gI4~  
L$*sv.  
同样还可以申明一个binary_op _B4H"2}[Y  
{VOLUC o 4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZsjDe{TH  
class binary_op : public Rettype }Xv2I$J  
  { @?,iy?BSG  
    Left l; )LESdX  
Right r; ~x`BV+R  
public : afEhC0j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '{9nQ DgT  
1muB* O  
template < typename T > 9L+dN%C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z& !n'N<C  
      { (9bFIvMc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !9+xKr99  
    } 8RC7 Ei  
/DPD,bA  
    template < typename T1, typename T2 > Zi$v-b*<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $@y<.?k>UP  
      { RGrra<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z/nTI 0N{  
    } D;%(Z!  
} ; Vo*38c2  
*T(z4RVg  
g~EJja;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 FSnF>3kj-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WZkAlg7Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0'ha!4h3Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9/N=7<$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Hk)IV"[R  
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。。。 w#EP`aM2$=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "PO>@tY  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) nZ>8r  
下面是修改过的unary_op dD _(MbTt  
</,RS5ukn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > + k1|+zzS  
class unary_op ,r<!30~f  
  { LIM cZh;  
Left l; o5(`7XV6D  
  tE"aNA#=  
public : @SH%l]  
x^_(gve:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JVO,@~~  
7`,A]":;  
template < typename T > {<XPE:1>Y  
  struct result_1 =b+W*vUAw  
  { HFV4S]U=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~@8r-[  
} ; &6*X&]V!Z  
M~ =Bln5  
template < typename T1, typename T2 > q$>/~aVM  
  struct result_2 sB|>\O#-  
  { &gdtI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U&W{;myt  
} ; y_bb//IAG  
o#wDA0T  
template < typename T1, typename T2 > 6ybpPls  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SF?Ublc!   
  { *` }Rt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I7!+~uX  
} /Yk4%ZJ{  
US<bM@[  
template < typename T > p BU,"Yy&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *_Y{wNF *  
  { 3N8RZt1.b  
  return OpClass::execute(lt(t)); sdkKvo. y0  
} `?Wy;5-  
!1+yb.{\  
} ; G&i<&.i  
B&J;yla6`d  
:G+8%pUX]  
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 fJ \bm  
好啦,现在才真正完美了。 $]eU'!2)  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^HpUbZpat)  
[ 0? *J<d  
template < typename Right > <=m@Sg{o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ySyA!Z  
  { @=@7Uu-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a`]Dmw8@  
} BEn,py7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Q a(>$.h  
6I,^4U  
fQZ,kl  
yk1.fxik'  
AcF6p)@_  
十. bind N7/eF9  
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。 1A>>#M=A  
先来分析一下一段例子 Y", :u@R  
E+>$@STv#  
;MD6iBD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GEJEhwO;H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eBw6k09C+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9 gt$z}oU  
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。 ][Ne;F6  
我们来写个简单的。 lFHj]%Y  
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(j vdq  
对于函数对象类的版本: .Sz<%d7XIQ  
xiv1y4(%  
template < typename Func > 2<18j  
struct functor_trait [ArPoJt  
  { GR@jn]50  
typedef typename Func::result_type result_type; Yv="oG!xL  
} ; d9'gH#f?  
对于无参数函数的版本: &YAw~1A  
P2lDi!q|  
template < typename Ret > Yo`#G-]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lLq9)+HGN  
  { 7m{YWR0  
typedef Ret result_type; KHK|Zu#k '  
} ; \EP<r  
对于单参数函数的版本: 0(+3w\_!  
Yh=/?&*  
template < typename Ret, typename V1 > tvh)N{j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {5<3./5O  
  { s,KE,$5F   
typedef Ret result_type; x3dP`<   
} ; Kwc~\k  
对于双参数函数的版本: Tyc`U&  
V\C$/8v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y!M&8;>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e!+_U C  
  { Hzd tR  
typedef Ret result_type; #;l~Y}7'  
} ; okl*pA)  
等等。。。 /eZ UAxq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N~<H`  
q-3,p.  
template < typename Func > Yv}V =O%  
struct func_return Gag=GHG  
  { OQ,KQ\  
template < typename T > :BIgrz"Jz  
  struct result_1 7od6`k   
  { %hEhZW{:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cr;\;Ta_!W  
} ; xPuuG{Sm  
]{mz %\  
template < typename T1, typename T2 > !F@9xG  
  struct result_2 5e> <i  
  { W$E!}~Ro  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I-=H;6w7  
} ; jrOqspv   
} ; *)+K+J  
8OYw72&  
=3~u.iq$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :cx}I  
@Yv+L)  
template < typename Func, typename aPicker > *3,Kn}ik  
class binder_1 +:JyXF u  
  { BQWe8D  
Func fn; .{pc5eUf  
aPicker pk; :$=r^LSH  
public :  4[\[Ho  
y'5 y  
template < typename T > H<hFA(M  
  struct result_1 U{^~X_?  
  { Iuh1tcc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _trF/U<  
} ; X>0$zE@0  
yXuc< m  
template < typename T1, typename T2 > KF'DOXBw>  
  struct result_2 dZS v=UY)  
  { 3,Dc}$t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o.)8  A8  
} ; 0N" VOEvG  
DH3.4EUWS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :P!"'&gCL  
Qxw?D4/Y  
template < typename T > 5)IJ|"]y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b.Yl0Y  
  { YlF<S49loC  
  return fn(pk(t)); YPq4VX,  
} O.ce"5Y^  
template < typename T1, typename T2 > BqF%2{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5x( [fG  
  { F4Jc7k2  
  return fn(pk(t1, t2)); x4r=ENO)q  
} V3^=Mj2"  
} ; R]s\s[B  
N+l 0XjZD9  
# p?7{"Ep  
一目了然不是么? qUZm6)p6[a  
最后实现bind v,=[!=8!  
UUE:>[,  
c^4^z"Mo`  
template < typename Func, typename aPicker > ,wyfMOGLt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X {["4  
  { (wMiX i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F|rJ{=x  
} ;q8tOvQ  
R{GT? wl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f3g#(1  
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。 uQ}0hs  
P|:*OM p  
十一. phoenix iyj,0T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }qqE2;{ND  
Awip qDAu  
for_each(v.begin(), v.end(), ?u*gKI  
( U',.'"m  
do_ j@j%)CCM  
[ E[z8;A^:0  
  cout << _1 <<   " , " F5*NK!U  
] F"#8`Ps>  
.while_( -- _1), efK3{   
cout << var( " \n " ) C( ay7  
) {*X8!P7C  
); T)!$-qdz/  
$?Et sf#*'  
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: YY&3M  
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 13:yaRo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \Mi] !b|8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +PCsp'D d  
Usa  
=LFrV9  
template < typename Cond, typename Actor > Z#2AK63/T  
class do_while W7j-siWJ  
  { -T s8y  
Cond cd; &~%( RO  
Actor act; N33{vx  
public : iva?3.t  
template < typename T > rO_|_nV[  
  struct result_1 VcLB0T7m\  
  { shjq4# 9  
  typedef int result_type; fn!(cE|`E  
} ; 17itC9U  
@,Re<%\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N@oNg}D&:  
6I)1[tU  
template < typename T > dzK]F/L]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j:JM v  
  { vlHE\%{  
  do 4f}:)M$5  
    { d )}@0Q  
  act(t); *=6,}rX"I  
  } \z/_vzz4  
  while (cd(t)); 34@f(^d+^  
  return   0 ; bZ/4O*B  
} __FhuP P  
} ; SM<kR1bo  
FY^#%0~  
Kb<^Wdy4T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H-*"%SJ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0Hs\q!5Q  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M"E ]r=1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 w""5T|  
下面就是产生这个functor的类: i$Rlb5RU  
;w^-3 U7:  
@IB+@RmL  
template < typename Actor > W w{|:>j  
class do_while_actor L5"|RI}  
  { 2EHeQ|#  
Actor act; nvJ2V $  
public : p|W <xFk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D92#&,KD  
l c<&f  
template < typename Cond > N|pyp*8Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UF g N@  
} ; rCwjy&SuU^  
5`ma#_zk|f  
x J;DkPh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d/Sx+1 "{T  
最后,是那个do_ W|go*+`W%  
aS7[s6  
Ly0U')D:  
class do_while_invoker A.mIqu,:  
  { [M^ur%H  
public : `=]I -5#.W  
template < typename Actor > /K#t$O4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aYjFRH`  
  { U9om}WKO  
  return do_while_actor < Actor > (act); vFKt=o$ g  
} .kBZ(`K  
} do_; F-=W7 D:[c  
IT`r&;5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9$9Pv%F:j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ..ig jc#UF  
最后来说说怎么处理break和continue nFVQOr;  
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。 iNTw;ov  
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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