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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fdG.=7`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $\!;*SSj  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, xlO2jSSAt  
fO>~V1  
m_ m@>}ud  
8Q -F  
  class filler <pUou  
  { 9`{2h$U  
public : q)b?X ^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^b %8_?2m  
} ; 8|NJ(D-$  
+yH~G9u(  
=+S3S{\CK  
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: .b oizW1+  
CHit  
E57{*C  
1<`7MN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p\;)^O4  
ok2~B._+;  
2] G$6H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =Zy!',,d,9  
><R.z( 4%  
f94jMzH9z  
H<}eoU.  
二. 战前分析 c@7hLUaE2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 O f@#VZ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {dXBXC/Ju  
mS}x2 &  
`j}d=zZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]UT|BE4v  
  /* --------------------------------------------- */ !o':\hex6  
vector < int *> vp( 10 ); L_K\i?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lY*]&8/=  
/* --------------------------------------------- */ O:tX0<6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rOb"S*  
/* --------------------------------------------- */ :yjK*"T|OD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F(~_L.  
  /* --------------------------------------------- */ /&as)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rE `}?d  
/* --------------------------------------------- */ fbTw6Fde$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dHF$T33It  
fR%1FXpK&  
qK vr*xlC  
hUvuq,LH_  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3;S`<  
1._1, _2是什么? SuH.lCF-g  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 M6iO8vY  
2._1 = 1是在做什么? yL x .#kx6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \R\@t] >Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L2.`1Aag  
D#Yx,`Ui  
Ij}F<ZgZG  
三. 动工 (e3Gs+;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T) tZU?  
;GFB@I@  
s[2ZxCrCw  
)1nCw  
template < typename T > )QCM2  
class assignment &_/%2qs  
  { "=\_++  
T value; 6mpg&'>  
public : oXlxPN39  
assignment( const T & v) : value(v) {} @ PoFxv  
template < typename T2 > fCf#zV[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AYA&&b  
} ; W#jZRviyq!  
A :bPIXb  
.n& Cq+U;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zB6u-4^wT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~/jxB)t  
\y H3Y  
 /E{dM2  
4[,B;7  
  class holder 3R%UPT0>  
  { "G9'm  
public :  ;[KriW  
template < typename T > `o8{qU,*]N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q X%vRf0  
  { n~)HfY  
  return assignment < T > (t); !\#Wk0Ku  
} %:w% o$  
} ; yvoo M'R  
"vOfAo]`  
5u|=;Hz*)  
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: u@Cf*VPK  
iQ|,&K0d]  
  static holder _1; Zp(=[n5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yI.}3y{^5  
nJ*mEB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '`]n_$f'  
而不用手动写一个函数对象。 De nt?  
Awa|rIM  
g7 Md  
-e{)v'C)  
四. 问题分析 oa &z/`@  
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。 ^\[LrPq e  
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。 12tJrS*Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ? %+VG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kUg+I_j6*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c/=y*2,zo  
`?]rr0.}hp  
五. 问题1:一致性 ! nCjA\$  
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?| 7O+Ij9+{n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JXL9Gge  
@Xve qUUU  
struct holder S"P9Nf?9  
  { ;;YcuzQI3  
  // oF;%^XFp  
  template < typename T > Foe>}6~{?  
T &   operator ()( const T & r) const dgco*TIGO  
  { P^8^1-b  
  return (T & )r; V/3 {^Fcr  
} b$?Xn{Y  
} ; .lvI8Jf~X  
b$v[@"1  
这样的话assignment也必须相应改动: rmPne8D=c(  
lk[G;=K:.  
template < typename Left, typename Right > /i{tS`[F2a  
class assignment ~IlF*Zz#}6  
  { :vYt Mp  
Left l; >,>;)B@J  
Right r; a IpPL8a  
public : KbwTj*k[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m%oGzx+  
template < typename T2 > 2#AeN6\@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7`b lGzP_  
} ; kRN|TDx(  
: F7k{~  
同时,holder的operator=也需要改动: b8N[."~:  
).NcLJw_  
template < typename T > CJ9cCtA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %XJQ0CE<(  
  { w.J%qWJq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +X:J]- 1)  
} K,eqD<  
6_R\l@a  
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。 _/,SZ-C#L4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v)@,:u)  
oe(9mYWKa6  
return l(rhs) = r; t1e4H=d>  
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。 01LZE,.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IjG5X[@  
1mJbQ#5  
template < typename Tp > tS\=<T  
class constant_t ZjU=~)O}H  
  { x7 "z(rKl  
  const Tp t; /[a|DUoHO  
public : n}< ir!ZTO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3yTQ  
template < typename T > 45x,|h[F{5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SkiJ pMN  
  { 7fTxGm  
  return t; !uWxRpT,7  
} &sm @  
} ; owE<7TGPI?  
29"mE;j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XVQL.A7  
下面就可以修改holder的operator=了 [AXsnpa/C  
|EF>Y9   
template < typename T > sA/,+aM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [O^}rUqq  
  { <1aa~duT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uuu\f*<  
} "_ LkZBW.  
7{n\y l?  
同时也要修改assignment的operator() f;.SSiT  
zzX<?6MS  
template < typename T2 > \Y*!f|=of  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3YR* ^  
现在代码看起来就很一致了。 6#<Ir @z  
c}\ ' x5:o  
六. 问题2:链式操作 U? 8i'5)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $"Afy)Ir  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 fO*)LPen.z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 " Wp   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <O;&qT*b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }dy9I H  
A?e,U,  
template < typename T > 7egq4gN]2Y  
struct result_1 A&N$tH  
  { !q!"UMiG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,# ]+HS^B  
} ; $zdd=.!KiK  
X*0k>j  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X$/E>I  
SijtTY#r  
template < typename T > dIma{uv  
struct   ref /x$}D=(CZ  
  { y)P&]&"?  
typedef T & reference; u[)_^kIE(n  
} ; O{~KR/  
template < typename T > ze&#i6S  
struct   ref < T &> +a-D#^ 2;  
  { _0K.Fk*(!  
typedef T & reference; NN^QUB  
} ; Ddb-@YD&+0  
i&JpM] N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F"I*-!o  
L ${m/@9  
template < typename T > yx2z%E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1t.R+1[c  
  { Y,'%7u  
  return l(t) = r(t); sJOV2#r  
} ^CUSlnB\(  
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。 `g--QR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DY8(g=TI|1  
"v5ElYG  
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 40u7fojg2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZNi +Aw$u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YGETMIT(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  c-5Ysg  
最后的布局是: Bhe{L?}0  
                Add q(gjT^aN  
              /   \ 6x/s|RWL1  
            Divide   5 okstY4f'  
            /   \ NEw $q4  
          _1     3 Ps3~{zH`  
似乎一切都解决了?不。 a fx'  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 uaaf9SL?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 KzNm^^#/$A  
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: FIS "Z(  
zW5C1:.3K  
template < typename Right > pM9yOY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &qKig kLd  
Right & rt) const <!F3s`7~  
  { QD$Gw-U-l=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f}iU& 3S  
} m'bi\1Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xzr<k Sp  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 H:Y&OZ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 n'M>xq_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 'mE^5K  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 A?A9`w  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Z7z]2v3}c  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ,EI:gLH  
id?E)Jy  
template < class Action > O,'#C\   
class picker : public Action to`mnp9Z  
  { A[)C:q,  
public : "%@v++4y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RV;!05^<  
  // all the operator overloaded `N'V#)Pi  
} ; e<"/'Ql!k  
59lj7  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 sJU`u'w  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ee)xnY%(  
gCJIIzl%Bh  
template < typename Right > jn=:G+0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9:8|)a(1  
  { R5(T([w'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o\!qcoE2W  
} #]Y*0Wzpfn  
y}"7e)|t%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /pykW_`/-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 y vI<4F  
:FHA]oec1  
template < typename T >   struct picker_maker Ej"u1F14J  
  { B(,:haAr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5k$vlC#[H  
} ; _ck[&Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xaW{I7FfG  
  { i=rH7k  
typedef picker < T > result; .<YcSG  
} ; 8@eOTzm  
v"!4JZ%K  
下面总的结构就有了: *eb-rhCVn  
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。 >cgpajx*  
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。 \Y5W!.(%w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q-_' W,  
至此链式操作完美实现。 GBQn_(b9I  
/tj$luls5  
;;#`#v  
七. 问题3 _A'{la~k  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {/ 2E*|W~I  
6N" l{!  
template < typename T1, typename T2 > ~x]9SXD%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dl,`\b@Fw3  
  { D$q'FZH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RN9;kB)c  
} 75NRCXh.  
2?DRLF]  
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: ;rR/5d1!  
Mvcfk$pA  
template < typename T1, typename T2 > Tv$sqVe9  
struct result_2 {' 5qv@3  
  { m;,xmEp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7wVH8^|  
} ; ^4pto$#@O:  
rx!=q8=0R  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? n7! H:{L  
这个差事就留给了holder自己。 FHg0E++?  
    6Q Zp@  
r{K;|'d%h  
template < int Order > DBgMC"_   
class holder; ^jSsa  
template <> T@ YGB]*Y  
class holder < 1 > `u_Qa  
  { [hh/1[   
public : /aqEJGG>  
template < typename T > +%0z`E\?M#  
  struct result_1 bS!\#f%9"  
  { vjUp *R>h  
  typedef T & result; ,6"l(]0  
} ; 8e2?tmWM  
template < typename T1, typename T2 > *hY2.t; X  
  struct result_2 L%\b'fs  
  { 2A:,;~UH  
  typedef T1 & result; wCKj7y[  
} ; {/8Q)2*>0  
template < typename T > z`3( ,V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l67Jl"v  
  { diT=x52  
  return (T & )r; cgT  
} s0"e'  
template < typename T1, typename T2 > u{e-G&]^;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \>Zvev!s  
  { o l ({AYB  
  return (T1 & )r1; sen=0SB/  
} UKBJ_r  
} ; 6lFfS!ZFA  
[\e@_vY@OH  
template <> EbQa?  
class holder < 2 > LIpEQ7;  
  { TnH\O$  
public : SNpi=K!yn  
template < typename T > G}zZQy  
  struct result_1 1KE:[YQ1  
  { !CY&{LEYn0  
  typedef T & result; [iS$JG-  
} ; -ysn&d\rV  
template < typename T1, typename T2 > [2c{k  
  struct result_2 XNH4vG |  
  { NL"G2[e  
  typedef T2 & result; )A8v];.]3  
} ; `BXS)xj  
template < typename T > 6W2hr2Zy9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,!QV>=  
  { t ?eH'*>  
  return (T & )r; @%ECj)u`O  
} f'Mop= .  
template < typename T1, typename T2 > ,_ 2x{0w:>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N_gD>6I  
  { Bi%x`4Lf  
  return (T2 & )r2; 1NLg _UBOK  
} Y3U9:VB  
} ; +cu^%CXT  
k!L@GQ  
zTm]AG|0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^A_;#vK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t0E51Ic@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0\QR!*'$  
nms8@[4-  
return l(i, j) = r(i, j); QG gF|c7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A;X=bj _&a  
45 >XKr.%  
  return ( int & )i; chI.{Rj  
  return ( int & )j; PL=^}{r  
最后执行i = j; Lxl_"k G  
可见,参数被正确的选择了。 I:j3sy  
~mz%E  
t#E}NR  
OS-f(qXd+  
%yS3&Ju  
八. 中期总结 `)$_YZq|SR  
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: )7cb6jCU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }FqA ppr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =6nD sibf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xyh.N)  
$7Jo8^RE  
}:Z9Vc ZP`  
k ]a*&me  
[\z/Lbn ,.  
fPa9ofU/kr  
九. 简化 ?}QH=&=^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 DvXHK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #/S {6c  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gXFWxT8S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BRRj$)u  
  +-*/&|^等 |UnUG  
2. 返回引用。 | bv,2uWz  
  =,各种复合赋值等 bCv{1]RC2  
3. 返回固定类型。 E2wz(,@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "y?\Dx   
4. 原样返回。 ._Zt=jB  
  operator, VyLH"cCv  
5. 返回解引用的类型。 B2=\2<  
  operator*(单目) o2H1N~e#c  
6. 返回地址。 G@ \Pi#1  
  operator&(单目) ,L> ar)B  
7. 下表访问返回类型。 7;:#;YS ha  
  operator[] ,T,:-E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 si4-3eC  
  operator<<和operator>> .d<W`%[  
S56]?M|[  
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。 ~`MS~,,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k"UO c=   
l:B;zi`)oB  
template < typename Left > 1`0#HSO  
struct value_return #s-iy+/1oN  
  { Y-!YhWsS  
template < typename T > :a[Ihqfg  
  struct result_1 6aft$A}XnD  
  { _o3e]{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &?,U_)x/  
} ; A;XOT6jv?  
El_Qk[X|A  
template < typename T1, typename T2 > [IZM.r`Z  
  struct result_2 x[_=#8~.1x  
  { y^>Q/H\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y,S\2or$  
} ; ZfAzc6J?\  
} ; 6]cryf&b  
U%<rn(xWXD  
#Il_J\#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PG%0yv%  
SuBeNA[&  
下面我们来剥离functor中的operator() a dfR!&J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,U,By~s  
sUkm|K`#  
return l(t) op r(t) 6rti '  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )KSoq/  
return op l(t) K+\nC)oG  
return op l(t1, t2) LwqC ~N  
return l(t) op "d/s5sP|S  
return l(t1, t2) op =HDI \LD<  
return l(t)[r(t)] q Dd~2"er  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }Nj97 R  
j1$8#/r;c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: RF}X ER  
单目: return f(l(t), r(t)); j-@kW'K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +>^7vq-\'  
双目: return f(l(t)); ]w).8=I  
return f(l(t1, t2)); <z+:j!~  
下面就是f的实现,以operator/为例 Oft arD  
Y&bM CI6U  
struct meta_divide Ue:z1p;g  
  { D |bBu  
template < typename T1, typename T2 > R"Liz3Vl%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 's?Ai2=#  
  { Nt`b;X&  
  return t1 / t2; FVsj;  
} 83~ i:+;  
} ; pcS+o  
@ T ;L$x  
这个工作可以让宏来做: fG LG$b  
@~ Dh'w2q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c~,23wP1  
template < typename T1, typename T2 > \ ]DG?R68DQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >Q E{O.Z  
以后可以直接用 ^ZeJ[t&!#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NLd``=&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 BG`s6aC|z<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0 >Z ;Ni  
] f>]n  
\{\MxXW  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hn)a@  
. 9G<y 4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XE3aXK'R  
class unary_op : public Rettype {QaNAR=)  
  { P,pnga3Wu  
    Left l; H!IshZfktn  
public : 2C^B_FUg|]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LE^G&<!  
PaB!,<A  
template < typename T > *4Fr&^M\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -4#2/GXNO  
      { ^n.WZUk  
      return FuncType::execute(l(t)); 1$lh"fHU  
    } 1nhtM  
5~ 'Ie<Y_  
    template < typename T1, typename T2 > *ZSdl 0e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A~ (l{g  
      { <G8w[hs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %GEJnJ  
    } &NZfJs  
} ; t/oN>mQG  
"VxWj}+]  
,{eU P0]  
同样还可以申明一个binary_op h&@R| N  
|aToUi.Q%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \(UKd v  
class binary_op : public Rettype L #[]I,  
  { X<OSN&d  
    Left l; #.B"q:CW*P  
Right r; =nUW'  
public : [`=LTBt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #_  C  
!G5a*8]  
template < typename T > &F$:Q:* *  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d5I f"8`@  
      { ]<uQ.~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R5_i15<  
    } 8[%Ao/m  
qa >Ay|92e  
    template < typename T1, typename T2 > xFv;1Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JOn yrks  
      { d^ ZMS~\*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N)8HR9[!  
    } + A_J1iJ<  
} ; H( ^bC5'  
$3+PbYY  
m(OvD!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  r}_c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'Yy&G\S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !|?e7u7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 G28O%jD?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5 x2Ay=s  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /nx'Z0&+X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :7N3N  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 8 (jUe  
下面是修改过的unary_op 4B+9z^oQ  
CDy^UQb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lt'I,Xt  
class unary_op Eu<1Bse;  
  { Mq%,lJA\  
Left l; 7YWNd^FI V  
  HHk)ZfWRo  
public : Y]aW)u  
`:{B(+6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p^m5`{1]x  
5-u=o )>  
template < typename T > u<ySd?  
  struct result_1 eHg3}b2r  
  { "](6lB1Oe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7XrfuG*L$  
} ; cvsz%:Vs  
z +2V4s=  
template < typename T1, typename T2 > wgeNs9L  
  struct result_2 pj|pcv^  
  { Q'B6^%:<~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?@6b>='!  
} ; q(^Q3  
v *hRz;  
template < typename T1, typename T2 > .] 4W!])9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const em@EDMvI  
  { jZfx Jm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U$&hZ_A  
} iGXI6`F"  
`xS{0P{uj  
template < typename T > t-%Q`V=[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [V# r7a  
  { ^S)TO}e  
  return OpClass::execute(lt(t)); [(LV  
} Z-=YM P ]Q  
<S"~vKD'  
} ; De  *7OC  
["<nq`~  
~!6K]hB4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0CvsvUN@  
好啦,现在才真正完美了。 z T%U!jqI  
现在在picker里面就可以这么添加了: yTM{|D]$(  
L7Dh(y=;7  
template < typename Right > .?C%1a&_l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  EEy$w1ec  
  { :q3+AtF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ihL/n  
} 0 5\dl  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >gtQw!  
>v;8~pgO  
:y]Omp  
\@a$'   
 Rxpn~QQ  
十. bind vP!GJX &n5  
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。 iSK+GQ~  
先来分析一下一段例子 D.!~dyI.,$  
ytEC   
GDaN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^[:9fs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wl=61 Mb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -OZ 5vH0  
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。 ^:, l\Y  
我们来写个简单的。 RH0>ZZR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #eP LOR&q  
对于函数对象类的版本:  2B~wHv  
l kIn%=Z  
template < typename Func > z5\;OLJS,  
struct functor_trait `XTh1Z\  
  { Upl6:xYrG  
typedef typename Func::result_type result_type; |rRO@18dA  
} ; ]6Ug>>x5  
对于无参数函数的版本: zkM"cb13q/  
.uo.N   
template < typename Ret > C=Fzu&N}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *TW=/+j  
  { $ 0|a;  
typedef Ret result_type; U09.Y  
} ; q=HHNjj8  
对于单参数函数的版本: +H/jK@  
7"X>?@  
template < typename Ret, typename V1 > wJb#g0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2Tav;LKX  
  { pV p:@0h  
typedef Ret result_type; `i~ Y Fr  
} ; x  LBQ  
对于双参数函数的版本: gE/Tj$  
Fh7'[>onw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0Y=![tO8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "ceed)(:  
  { Yx'res4e  
typedef Ret result_type; ?C0l~:j7D  
} ; dGfVZDsr]  
等等。。。 gxPx&Z6jF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EUYCcL'G  
1x J TWWj-  
template < typename Func > GnXNCeE`  
struct func_return ivgpS5 M`Y  
  { ajl 2I/D  
template < typename T > ChryJRuwv5  
  struct result_1 Z!xVgM{  
  { |xr%6 [Ff  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n@C~ev@%S  
} ; W) j|rz.  
?eV(1 Fr@  
template < typename T1, typename T2 > .V9e=yW!*  
  struct result_2 UnDgu4#R`A  
  { DQ.v+C,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /(I*,.d  
} ; 8qi+IGRg  
} ; x Ha=3n  
_zxLwU1(x  
ulHn#)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8 S`9dSc  
.N4  
template < typename Func, typename aPicker > E{xVc;t  
class binder_1 3LR p2(A  
  { d<w~jP\  
Func fn; (fD ;g9  
aPicker pk; 'J*<iA*W  
public : NW|f7 ItX  
 c9''  
template < typename T > I0AJY )R  
  struct result_1 Uv_N x10  
  { PMsz`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ub0zJTFJ#  
} ; k@>\LR/v  
yDb'7(3-  
template < typename T1, typename T2 > >e5 *prx+  
  struct result_2 !U_ K&f  
  { - N>MBn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gMWBu~;!  
} ; AEmNHO@%q  
>M%\T}5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?71+ f{s  
HC {XX>F^  
template < typename T > +^aFs S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B(k=oXDF  
  {  uD_v!  
  return fn(pk(t)); X#xFFDzN  
} %sh>;^58P  
template < typename T1, typename T2 > &MmU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hi! Jj  
  { 80}+MWdo  
  return fn(pk(t1, t2)); "}WJd$  
} o 6{\Zzp  
} ; Bsf7mcXz7z  
F+UG'4%  
W^,S6!  
一目了然不是么? }*]B-\>  
最后实现bind v1U?&C  
)/ Ud^wi  
r r`;W}3  
template < typename Func, typename aPicker > d|9b~_::V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PW(\4Q\  
  { 09KcKhFB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %U7.7dSOI;  
} -b&{+= ^c  
 v7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4PLk  
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。 ,:Jus  
 I7+9~5p  
十一. phoenix `Ycf]2.,$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R9We/FhOY  
FQ%c~N  
for_each(v.begin(), v.end(), @K223?c8l  
( [$(%dV6O  
do_ h-a!q7]l  
[ rj ]F87"  
  cout << _1 <<   " , " PupM/?57  
] !"Yj|Nu6  
.while_( -- _1), |!|^ v  
cout << var( " \n " ) !  hd</_#  
) Th[f9H%  
); DF]9@{  
E "iUq  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: SEwku}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2Q7R6*<N:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <F7kh[L_x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F+ <Z<q  
MiT}L  
v dbO(  
template < typename Cond, typename Actor > .9*wY0:  
class do_while wZT%Ee\D%  
  { 8kE]_t  
Cond cd; ' #NcZy  
Actor act; k- V,~c  
public : ~9^)wCM+  
template < typename T > <P ,~eX(r  
  struct result_1 @[<nQZw:  
  { s..lK "b  
  typedef int result_type; c@[:V  
} ; WtQ8X|\`  
4EI7W,y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  %R#L  
e:E0"<  
template < typename T > :Eh\NOc_O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const onCKI,"  
  { [AH6~-\x  
  do ( m\$hX  
    { v$~QCtc  
  act(t); L$'[5"ma ;  
  } Tm^89I]L  
  while (cd(t)); y4Z &@,_{  
  return   0 ; $CTSnlPq  
} *b *G2f^  
} ; 682Z}"I0  
eg<bi@C1|  
\}6;Kf}\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3<=,1 cU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k 4/D8(OXw  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @WH@^u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]$afC!Z  
下面就是产生这个functor的类: G CRz<)1  
-U~   
`.x$7!zLC  
template < typename Actor > .Xm(D>>k  
class do_while_actor O1%pxX'`S  
  { !Bz0^ 1,L  
Actor act; U<"WK"SM  
public : gK#mPcn^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EcIE~qs  
t$2_xX  
template < typename Cond > K]/4qH$:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )m6M9eC  
} ; @uo ~nFj,  
Yw5'6NU  
-yxOBq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~pa!w?/bQ  
最后,是那个do_ IJTtqo  
Qjx?ri//  
s?8<50s  
class do_while_invoker ,h|qi[7  
  { f~E*Zz`;  
public : Vc^HVyAx@n  
template < typename Actor > _0+0#! J!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6s,uXn  
  { ^@P1 JNe  
  return do_while_actor < Actor > (act); I8oo~2Q w  
} a`Gx=8  
} do_; FYs)M O  
umz;F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xw{-9k-~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A5,t+8`aci  
最后来说说怎么处理break和continue *5tO0_L  
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。 \tx bhWN  
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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