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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  ^_%kE%I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 , E$@=1)  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, RJON90,J  
cn- nj]  
( &frUQm  
VT.;:Q  
  class filler TcGoSj<Z  
  { s9>(Jzcf9  
public : 2*w:tT8+X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]l(wg]  
} ; 5&e<#"  
mnID3=JF  
Y2[A2Uy$ef  
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: ZDC9oX @  
bI y sl  
BkZV!Eg  
((^sDE6(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JMS(9>+TA  
s-7RW  
=SAU4xjo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 80$fG8  
V`-vR2(  
n?:=  
zA;@@)hwR  
二. 战前分析 XZ/[v8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 N|Sf=q?Ko  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <soz#}e  
S i nl  
~WpGf,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n3`&zY  
  /* --------------------------------------------- */ N7s'6(`=X  
vector < int *> vp( 10 ); x+@&(NMP5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `+/H^  
/* --------------------------------------------- */ wO>L#"X^v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :SsUdIX;P  
/* --------------------------------------------- */ 7E @+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p<v.Q   
  /* --------------------------------------------- */ i#%a-I:M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wfjc/u9W6R  
/* --------------------------------------------- */ }BmS )J q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q,2]5 '  
.Xdj(_&  
s ncIqsZ  
4TwQO$C  
看了之后,我们可以思考一些问题: cFagz* !  
1._1, _2是什么? nSCWg=E^  
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。 T'fcc6D5p  
2._1 = 1是在做什么? Z.wA@ ~e  
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。 M@thI%lR  
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。 9F^;!  
A`u$A9[  
'?Jxt:<  
三. 动工 e\b`n}nC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PjIeZ&p  
=q"eU=9  
`PL[lP-<  
?QA\G6i4  
template < typename T > !tHt,eJy  
class assignment G^(}a]>9  
  { 1KYN>s:  
T value; ]p~IYNl2%j  
public : 0~& "  
assignment( const T & v) : value(v) {} T|"7sPgGR  
template < typename T2 > ? /JBt /b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fn^C{p^  
} ; GyC/_ntn  
pX=,iOF[I  
Y?#i{ixX6n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dS`Bk6 Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X[W]=yJJ  
]=!P(z|  
k?VQi5M  
V5D`eX9  
  class holder rQP"Y[  
  { @:x"]!1  
public : Q!M)xNl/  
template < typename T > *wV[TKaN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )nu~9km3  
  { `Vq`z]}  
  return assignment < T > (t); LihjGkj\g  
} (H?ZSeWx  
} ; Z7jX9e"L  
o;[bJ Z\^x  
uvA(Rn  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: PzY)"]g  
T!Sj<,r+j  
  static holder _1; vRPS4@9'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }xFi& <  
-iCcoA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RH~3M0'0  
而不用手动写一个函数对象。 r?l;I3~  
 <1&Ke  
<3hA!$o~  
K<v:-TjQZ:  
四. 问题分析 _N3}gFh>  
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。 2*U.^]~"{  
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。 yZJ*dadAr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m h;X~.98  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Icp0A\L@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :[M[(  
[$ :  
五. 问题1:一致性 e@F|NCQ.9  
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?| r-w2\2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2:$ k  
uG>nV  
struct holder gUB{Bh($Y  
  { ad!(z[F'Y  
  // ,M3z!=oIGn  
  template < typename T > z#<P} }  
T &   operator ()( const T & r) const tiLu75vj  
  { uv4 _:   
  return (T & )r; Wn!G.(Jq  
} #Nte^E4  
} ; 4x'AC%&Qi  
M+sj}  
这样的话assignment也必须相应改动: bO49GEUT _  
0zqj0   
template < typename Left, typename Right > PdY>#Cyh  
class assignment ^ua12f  
  { +zWrLf_Rc  
Left l; ;^l_i4A  
Right r; w 7tC|^#G  
public : |Vx~fKS\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -O&"|   
template < typename T2 > Z{{ t^+XG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {TZE/A3D,  
} ; "7?js $  
OoP@-D"e  
同时,holder的operator=也需要改动: { U <tc4^  
rbk<z\pc  
template < typename T > !Y;<:zx5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "+iAd.qd  
  { {Iy7.c8S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^i<}]c_|f  
} ;mO,3dV  
2H&{1f\Bf  
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。 p27p~b&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |*Ot/TvG  
7dD.G/'  
return l(rhs) = r; Xyv8LB  
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。 K="I<bK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PW_`qP:  
$(>f8)Uku(  
template < typename Tp > PI7IBI  
class constant_t k]I*:'178  
  { sT<{SmBF  
  const Tp t; E_[ONm=,  
public : R @r{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fkW(Dt,  
template < typename T > B5Va%?Wg?H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X Usy.l/  
  { 'yNPhI  
  return t; 5fHYc0  
} Tkrx7C s(  
} ; !C7<sZ`C  
n0.8)=;2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rrQ0qg  
下面就可以修改holder的operator=了 X^in};&d  
e?)yb^7K  
template < typename T >  nhfwOS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F7 uhuqA]N  
  { +)-d_K.(k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -Uf4v6A  
} Tcs3>lJ}   
/8p&Qf>lJ1  
同时也要修改assignment的operator() f-vK}'Z`,  
1PU*:58[  
template < typename T2 > C MqM;1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }Z6nN)[|0Y  
现在代码看起来就很一致了。 , ;'SVe%  
ct\<;I(H  
六. 问题2:链式操作 d]k='  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zXgkcq)  
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。 $i&\\QNn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 eH=c|m]!P  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -q(:%;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S 1ibw\'  
,iOZ |  
template < typename T > 'aPCb`^;w  
struct result_1 gY\mXM*^  
  { {gIEZ{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [ i9[Mj  
} ; B_@7IbB  
^%zNa6BL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: |Y4q+sDW  
dKe@JQ+-z  
template < typename T > x=3I)}J(kn  
struct   ref Ij$)RSPtH  
  { ]xB6cPdLu  
typedef T & reference; {Vl"m 2  
} ; SbJh(V-pr  
template < typename T > ]1Qi=2'  
struct   ref < T &> sVD([`Nmc  
  { _&mc8ftT  
typedef T & reference; ! ZA}b[  
} ; t!savp  
5|m9:Hv[#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o?=fhc  
RD9Y k  
template < typename T > qqD0R*(C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2 _Jb9:/X  
  { DD6'M U4  
  return l(t) = r(t); A xR\ ned  
} &u4Ve8#  
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。 z{V8@q/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T;%+]:w<  
%rFllb7  
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 ?7 X3 P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u dUXc6U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T@>6 3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q5T(nEA  
最后的布局是: 'w `d$c/p  
                Add L.Vq1RU\"  
              /   \ 6fQ*X~| p  
            Divide   5 PJ6$);9}6  
            /   \ k#-[ M.i  
          _1     3 p|;o5j{  
似乎一切都解决了?不。 SOYDp;j  
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。 Vg) ^|  
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。 6<Be#Y]b  
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: 6%z`)d  
rOhA*_EG  
template < typename Right > 9Iy[E,j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t3M0La&  
Right & rt) const KD9Ca $-  
  { 3?]S,~!F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J b|mXNcL  
} n_ OUWvs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `C ?a  
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。 Cb<~i  
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。 tl2Lq0  
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。 9`E-dr9  
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。 1URT2$2p  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? SaTEZ.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7~ILRj5Nq  
\J\vp0[nO}  
template < class Action > g<;Nio  
class picker : public Action d OzO/w&  
  { ],!p p3U  
public : mURX I'JkX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OHQ3+WJ  
  // all the operator overloaded ~'|&{-<  
} ; bwT"$Ee  
WoJ]@Me8  
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。 jeyaT^F(   
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: ) +*@AM E  
8g&uE*7N  
template < typename Right > ~V|KT}H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1. xw'i  
  { ~91uk3ST?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;9 R40qi  
} Rf&^th}TH  
HL|0d }  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N n:m+ZDo^  
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。 mT}Aje-L  
v UJ sFR  
template < typename T >   struct picker_maker 5 ,g$|,Shv  
  { X6n|Xq3k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vBV"i9n   
} ; !Q\X)C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6k@[O@)  
  { YL_!#<k@  
typedef picker < T > result; 5Xla_@WLW  
} ; oM m/!Dc  
2I9{+>k  
下面总的结构就有了: r(748Qc4f?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ,2Sv1v$  
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。 7ZrJ#n8?ih  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g=)U_DPRi  
至此链式操作完美实现。 {"Y]/6  
<%T%NjNPQ  
tauP1&%oH{  
七. 问题3 :6qUSE  
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。 {5?!`<fF  
IiQWs1  
template < typename T1, typename T2 > Yf%[6Y{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2-/YYe;C  
  { }d$vcEI$3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (2&K (1.Y  
} a2 IV!0x  
L|vaTidc0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Bx_8@+  
1WZKQeOo  
template < typename T1, typename T2 > mk$Yoz  
struct result_2 X*D5y8<  
  { Z.Lx^h+U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WcQZFtW  
} ; #<^/yoH7C6  
GZ-n! ^  
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? V_ avaE  
这个差事就留给了holder自己。 :X]lXock0  
    9.]Cy8  
ZnxOa  
template < int Order > .'+|>6eU  
class holder; \3 O-} n1S  
template <> y^vfgP<@  
class holder < 1 > 70I4-[/z[d  
  { X,Q 6  
public : `RL(N4H  
template < typename T > `-E.n'+  
  struct result_1 _j|n}7a  
  { GNj/jU<o!  
  typedef T & result; 'ocwXyP,  
} ; ,L8I7O}A;  
template < typename T1, typename T2 > cftn`:(&8  
  struct result_2 !~VR|n-  
  { >(YPkmH  
  typedef T1 & result; ~Y}Z4" o  
} ; mw%[qeL V  
template < typename T > ~gcst;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qg86XU%l  
  { ^.B `Z{Jb  
  return (T & )r; 8#d99dOe  
} l)2HHu<  
template < typename T1, typename T2 > jn#N7%{Mk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  G> 5=`  
  { z.\[Va$@l  
  return (T1 & )r1; '+GVozc6c"  
} <yb=!  
} ; HtS1N}@  
rVIb'sa  
template <> /s-jR]#VA  
class holder < 2 > 5O4&BxQ~}  
  { q#':aXcv"  
public : LU 5 `!0m  
template < typename T > hBs>2u|z9  
  struct result_1 yQQDGFTb!=  
  { n=Z[w5  
  typedef T & result; GurE7J^=  
} ; +A&IxsTq5=  
template < typename T1, typename T2 > ^FyvaO  
  struct result_2 R*c0NJF  
  { IQIb\OUo!v  
  typedef T2 & result; xaq=?3QOH  
} ; It,n +A  
template < typename T > T(fR/~:z?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PSrt/y!  
  { %V" +}Dr  
  return (T & )r; bC,M&<N  
} >?uH#%C5  
template < typename T1, typename T2 > uk>/I l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k%4A::=  
  { l%)=s~6z  
  return (T2 & )r2; yvH #1F`{q  
} %<#$:Qb.  
} ; |SXMu_w  
[laL6  
WRU@i;l  
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> >。 MjF.>4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R4J>M@-0v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 86) 3XE[ 5  
hZF&PV5H  
return l(i, j) = r(i, j); m@ 'I|!^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U*Q5ff7M6"  
@|*Z0bn'  
  return ( int & )i; e7j]BzGvl  
  return ( int & )j; L)//- k9  
最后执行i = j; Y=wP3q  
可见,参数被正确的选择了。 @_weMz8}  
yK2*~T,6@  
7{/:,  
rF j)5~  
'<E8< bi  
八. 中期总结 4 d1Y\  
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: F|ML$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S:GUR6g8D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 do?n /<@o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R?e7#HsJ  
%A[p!U  
NbK?Dg8WJG  
A#07Ly8kXn  
:+V1682u  
GLcZ=6)"'  
九. 简化 '9F{.]  
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。 jKi*3-&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T4, Zc  
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:  ,IvnNnl2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B7jlJqV  
  +-*/&|^等 |&pz,"(  
2. 返回引用。 QbKYB  
  =,各种复合赋值等 X52jqXjg  
3. 返回固定类型。 4lKbw4[a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J5_ qqD)  
4. 原样返回。 &CP@] pi9L  
  operator, Z 5YW L4s  
5. 返回解引用的类型。 8`*9jr  
  operator*(单目) m ?tnk?oX  
6. 返回地址。 ?b''  
  operator&(单目) 7VZ JGRnn  
7. 下表访问返回类型。 ,,j=RG_  
  operator[] D/6@bcCSY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <rI$"=7  
  operator<<和operator>> %T*+t"\)  
pvdZ>D-IU  
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。 HG 6{`i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [/,6O  
Rw^YTv  
template < typename Left > jN[6JY1  
struct value_return g~["O!K3  
  { }8]uZ)[p=  
template < typename T > EG8R*Cm,}  
  struct result_1 GSb)|mj  
  { = FJ9wiL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s6h Wq&C  
} ; e.YchGTQ  
7T;RXrT  
template < typename T1, typename T2 > KX}dn:;(3  
  struct result_2 ZV^J5wYE  
  { Fmle|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 78BuD[<X-  
} ; vl(v1[pU  
} ; t-'GRme  
|0!97* H5  
bQQ/7KM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >!p K94  
&!~n=]*sz  
下面我们来剥离functor中的operator() `.-k%2?/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [hj'Yg8{  
OQ*. ho  
return l(t) op r(t) s(9rBDoY(8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y#0Z[[I0  
return op l(t) ~u& O  
return op l(t1, t2) >f05+%^[  
return l(t) op pXlBKJmW  
return l(t1, t2) op ` i^1U O  
return l(t)[r(t)] "J:NW_U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )H, <i{80c  
 M!DoR6  
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: nhhJUN?8  
单目: return f(l(t), r(t)); KgAX0dM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kd1\D!#!6  
双目: return f(l(t)); 9)hC,)5  
return f(l(t1, t2)); >A "aOV>K  
下面就是f的实现,以operator/为例 &-Y:4.BXZ  
07Cuoqt2  
struct meta_divide zate%y  
  { zO]dQ$r\Z  
template < typename T1, typename T2 > Q&a<9e&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eh(]'%![/  
  { _[tBLGXD  
  return t1 / t2; _ILOA]ga#  
} SO<K#HfE$?  
} ; Lcb5 9Cs6e  
L6 # d  
这个工作可以让宏来做: Q>*K/%KD  
gb#wrI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LKY Q?  
template < typename T1, typename T2 > \ "G)?  E|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e(5R8ud  
以后可以直接用 Bq8<FZr#!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4 /vQ=t  
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 bxHk0w  
(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。。。) 2`eu3vA  
1vd+p!n  
7NqV*  
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 tqf-,BLh  
NVPYv#uK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Om{ML,d  
class unary_op : public Rettype CI{TgL:l  
  { <7Lz<{jaJ  
    Left l; b#^D8_9h  
public : `<Nc Y*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x;aZ&  
o>%W7@Pr  
template < typename T > sB!A:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const htlWC>*  
      { 'z5 ;o :T  
      return FuncType::execute(l(t)); 2*FZ@?X@r  
    } 3=I Q  
C@W0fz  
    template < typename T1, typename T2 > 5toNEDN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 46`{mPd{aO  
      { w]XBq~KO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }N!8i'suz9  
    } @L7rE)AU.  
} ; *E6 p=  
Bqj *{m  
G;+ 0V0K  
同样还可以申明一个binary_op ~vS.Dr  
5?"ZM'4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |u=57II#xK  
class binary_op : public Rettype jqmP^ZS  
  { ?yh.*,dgi  
    Left l; d|lzkY~  
Right r; ?-i&6i6Y  
public : H^0KNMf(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J],BO\ECH  
c6.|; 4  
template < typename T > #2iA-5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m0YDO 0  
      { a r%Rr"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o*VQH`G*|g  
    } 4Qs#ws])  
S8t9Ms: k  
    template < typename T1, typename T2 > KDk^)zv%!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <L 0_< T  
      { iLei-\w6y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I.x>mN -0  
    } %/p5C  
} ; 1+zax*gO-  
yR-.OF,c  
I(|{/{P,  
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 (>'d`^kjk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6zSN?0c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .v'8G)6g  
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。 PeZ=ONY5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >EG;2]M&  
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。。。 b9Nw98`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w}?\Q,  
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) u)ItML  
下面是修改过的unary_op 57rP@,vj  
*{Vyt5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A,@"(3  
class unary_op /);6 j,x  
  { x8t1g,QA  
Left l; ,;;~dfHm  
  &kGSxYDk%  
public : (;0]V+-  
-)/>qFj )  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iZF{9@  
w@R-@ G  
template < typename T > W%x#ps5%  
  struct result_1 ZO}*^  
  { 5NK:94&JE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [ q}WS5Cp  
} ; 7O j9~3o4  
z;)% i f6  
template < typename T1, typename T2 > pw8'+FX  
  struct result_2 a?dM8zAnc  
  { TM9>r :j'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G1BVI:A&S  
} ; dBkB9nz  
Z2r\aZ-d`  
template < typename T1, typename T2 > `1dr$U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0nX5 $Kn  
  { %"tf`,d~3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gxiJ`. D=  
} sz5@=  
! JN@4  
template < typename T > m`|+_{4[n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H}X"yLog*  
  { HD|5:fAqA  
  return OpClass::execute(lt(t)); :Wln$L$  
} =KMck=#B  
3)sqAs(  
} ; Nz8iU@!a  
 dbR4%;<  
6 BMn7m?  
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 8LOzL,Ah  
好啦,现在才真正完美了。 94+#6jd e  
现在在picker里面就可以这么添加了: ??4QDa-  
5M3QRJ!  
template < typename Right >  GY>0v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mcvTz, ; =  
  { 6%? NNEM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !eW<4jYB  
} wI:oe`?H  
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。 ,QDq+93  
y]k`}&-~  
p"ZPv~("V  
d7 @ N~<n  
PO #FtG  
十. bind FU<rE&X2:  
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。 }I]9I _S  
先来分析一下一段例子 6eb5q/  
7}xKiHh:  
3|C"F-'<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t]V)3Ww  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B $HQFdTli  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8`+X6iZOQ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 SngV<J>zR  
我们来写个简单的。 yy9Bd>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SL(Q;_  
对于函数对象类的版本: .! &YO/  
YWTo]DJV  
template < typename Func > McfSB(59  
struct functor_trait /g2 1.*Z  
  { 3.>jagu  
typedef typename Func::result_type result_type; <1ai0]  
} ; ~{HA!C#  
对于无参数函数的版本: ;@sxE}`?g  
Wd[XQZ<  
template < typename Ret > CN zK-,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #SL/Jr DZ  
  { 9F3`hJZRy>  
typedef Ret result_type; r`lgK2r\  
} ; sbgRl%  
对于单参数函数的版本: ; qvZ*  
b{(:'.  
template < typename Ret, typename V1 > Q.nEY6B_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?Hy++  
  { B]jh$@  
typedef Ret result_type; i cZQv]  
} ; ,L`qV  
对于双参数函数的版本: L&eO?I=,  
n^'{{@&(v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NKd):>d%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Cu >pql<O  
  { k (Ow.nkb  
typedef Ret result_type;  -"<eq0  
} ; ;e-iiC]PI  
等等。。。 m0:8thZN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z\fk?Tj<ro  
7FWf,IjcGY  
template < typename Func > }(gXlF  
struct func_return UF}fmDi  
  { WS;3a}u  
template < typename T > 8z@A/$T  
  struct result_1 ,2u]rLxx;  
  { y:1?~R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qoOHWh&  
} ; VGTo$RH  
b\}`L"  
template < typename T1, typename T2 > "|f;   
  struct result_2 m|p}Jf!  
  { }V`Fz',lZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q&wBX%@^L  
} ; S!rUdxO  
} ; ? [ =P  
)M1.>?b  
K":- zS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XfB;^y=u8  
2 !{P<   
template < typename Func, typename aPicker > y#r=^r]l)  
class binder_1 jk)U~KGcg  
  { %R(j|a9z  
Func fn; lnTl"9F  
aPicker pk; aFKks .n3  
public : Il!iqDHz3  
hd+JKh!u  
template < typename T > i^j{l_-JE  
  struct result_1 gJ2R(YMF  
  { nQ8EV>j2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =_=jXWOQv  
} ; H3MT.Cpd  
1w?X~VZAX  
template < typename T1, typename T2 > ZSxKk6n}J  
  struct result_2 &u$l2hSS  
  { 6Ba>l$/q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @Yy=HV  
} ; [4 "%NY  
^ .>)*P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3&_(D)+  
6jom6/F 4  
template < typename T > AlGD .K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6VRVk7"  
  { MiN68x9  
  return fn(pk(t)); vrh}X[JEw'  
} <PXA`]x~  
template < typename T1, typename T2 > g`\Vy4w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NeUpl./b  
  { %$Mvq&ZZ  
  return fn(pk(t1, t2)); M,|o2'  
} q18dSu  
} ; POx~m  
8&H1w9NrX_  
Xig%Q~oMp  
一目了然不是么? >KC*xa"  
最后实现bind dA)7d77  
*F2obpU  
9v0f4Pbxm  
template < typename Func, typename aPicker > UI |D?z<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /TS>I8V!  
  { tlG&PVvr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;v#~ o*  
} f H}`  
m&b!\"0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .b5B7 x}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d7P| x  
n8J';F =P  
十一. phoenix [96|xe\s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7?b'"X"  
v='7.A  
for_each(v.begin(), v.end(), eRC@b^~  
( mi i9eZ  
do_ IN),Lu0K  
[ ,NKDEcw]  
  cout << _1 <<   " , " 0p:n'P  
] amgYr$)m  
.while_( -- _1), NcRY Ch  
cout << var( " \n " ) 6SW:'u|90  
) -,3Ka:  
); Pqx=j_st  
8%I4jL<  
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: 7S),:Uy[\  
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 RVX-3FvP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;w[|IRa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :@19,.L  
'0z@Jevd?  
8M8=uw~#  
template < typename Cond, typename Actor > P7<~S8)Y  
class do_while zLC\Rc4  
  { )=ZWn,ZB  
Cond cd; xs+MvXTC  
Actor act; b'uH4[zX%  
public : `[/BG)4  
template < typename T > "?n~ /9`  
  struct result_1 hZ5h(CQ?"#  
  { Bu*ge~  
  typedef int result_type; Fp|x,-  
} ; m>:3Ku  
(H0nO7Bk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "P'W@  
cMI QbBM  
template < typename T > G)iV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "VB-=. A  
  { :8jHN_u  
  do _K8ob8)m  
    { {}{|trr-E  
  act(t); oF)+f4  
  } / IAK'/  
  while (cd(t)); { ~FYiX  
  return   0 ; gey`HhZp)  
} s 3Y \,9\  
} ; |'b=xeH.^<  
jW"C: {Ol;  
NA!;#!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D 0\  
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。 jo0p/5;  
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。 "PLZZL$+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 qGr(MDLc  
下面就是产生这个functor的类: KKl8tI\u~  
0:Ak 4L6k  
f LxFF  
template < typename Actor > aZ@Ke$jD  
class do_while_actor Z,_yE*q  
  { N:Q}Lil  
Actor act; 00n6v;X  
public : bxK1v7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +^{yJp.H#  
6ZR'1_i6i=  
template < typename Cond > +wgNuj0=*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gBf %9F  
} ; 1j9.Q;9  
^t?P32GJ  
Ik(TII_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X+ h|sy  
最后,是那个do_ #=q)>+\  
"#qyX[\  
Ks{^R`O au  
class do_while_invoker M~zdcVTbH  
  { Zii<jZ.)<  
public : 0".pw; .}  
template < typename Actor > q;InFV3rv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wBA[L}  
  { vn KKK.E  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3QL'uk  
} PGOi#x  
} do_; )CSb\  
th2a'y=0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZH~T'Bg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :W? 7J"  
最后来说说怎么处理break和continue ?6; +.h\  
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。 K #}DXq  
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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