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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Uw7h=UQh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IqoR7ajA  
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, HKUn`ng  
b"{'T]"*j  
N=7pK&NHSG  
k-^mIJo}  
  class filler 5f 5f0|ok  
  { :w^Ed%>y7  
public : #e$5d>j(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *vwbgJG! *  
} ; 73\JwOn~  
&eX!#nQ_.  
|Ur"& Z{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {fjdr  
BNs@n"k  
V6,H}k   
fd.^h*'mU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]%u@TK7  
K42K!8$  
@W"KVPd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z+n,uHs  
Jh!I:;/  
)`(p9@,V  
#$8% w  
二. 战前分析 ", KCCis  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @y\X R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i=oU;7~zK  
5l UF7:A>#  
%#xaA'? [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2$ze= /l  
  /* --------------------------------------------- */ wG-HF'0L  
vector < int *> vp( 10 ); <"my^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y1+*6|  
/* --------------------------------------------- */ 4J/}]Dr5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7\s"o&G  
/* --------------------------------------------- */ ?b>,9A.Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Eu@huN*/  
  /* --------------------------------------------- */ "ozr+:#\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t^G"f;Ra+  
/* --------------------------------------------- */ cmU1!2.1E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1oW ED*B  
heC/\@B  
$m-2Hh qZ  
(Hb:?(  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4i(JZN?  
1._1, _2是什么? UKT%13CO4U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 aGtf z)  
2._1 = 1是在做什么? oF1,QQ^dg  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 D!Pq4'd(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0vD7v  
S]Mw #O|  
]rH\`0  
三. 动工 MS 81sN\d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8h*Icf  
tne ST.  
L"1}V  
/)}q Xx&  
template < typename T > ($;77fPR  
class assignment `-J%pEIza  
  { ZJzt~ H  
T value; afuOeZP  
public : deV  8  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?kH8Lw~{5W  
template < typename T2 > %Q fO8P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e]$}-i@#  
} ; 1Vrh4g.l  
QLvHQtzwX  
J$GUB3 G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1VG4S){}\9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Uyg5i[&X@  
aJbO((%$|u  
8m\7*l^D:  
0uOkMuy<  
  class holder rrBsb -  
  { xSsa(b  
public : v4`"1Ss,K  
template < typename T > AQ,' 6F9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '$ =>  
  { Mh:L$f0A%O  
  return assignment < T > (t); l3Q(TH~I  
} #*K}IBz  
} ; t4zkt!`B  
9=8iy w  
lhAX;s&9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t\~P:"  
|y!=J$ $_H  
  static holder _1; /v1Q4mq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w[zjerH3  
=hC,@R>;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 93("oBd[s(  
而不用手动写一个函数对象。 [65 `$x-  
~962i#&4  
ao1(]64X"  
8*#R]9  
四. 问题分析 s%nUaWp~  
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。 %et } A93  
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。 k;AD`7(=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Sq/ qu-%X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =jOv] /  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c[wla<dO*  
a eFe!`F  
五. 问题1:一致性 6}[I2F_^  
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?| :cem,#(=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cu7hBf j  
AN8`7F1  
struct holder |:nOp(A\*  
  { m? J0i>H  
  // 4o <Uy  
  template < typename T > u~7hWiY<2  
T &   operator ()( const T & r) const H]{v;;'~  
  { (C-{B[Y  
  return (T & )r; r3&G)g=u  
} |[<_GQl  
} ; U@_dm/;0&  
EUD~CZhS"k  
这样的话assignment也必须相应改动: , pDnRRJ!  
%p^wZtm  
template < typename Left, typename Right > Xx."$l  
class assignment :DrWq{4  
  { `w#Oih!6A|  
Left l; v5!d$Vctu  
Right r; 2&:f&"  
public : h)ECf?r<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QR c{vUR&  
template < typename T2 > w28o}$b`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @=bLDTx;c)  
} ; A!s`[2 Z  
jSh5!6O  
同时,holder的operator=也需要改动: ddJQC|xR}  
>kj`7GA  
template < typename T > qON|4+~u%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R&8Iz yM  
  { H[s(e5 6z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +%zAQeb  
} 7 E r23Q  
V+* P2|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YSr9VpqWV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Xb:;</  
c]x1HvPE  
return l(rhs) = r; jSD#X3qp  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 aktU$Wbwl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [-65PC4aN  
Y_;#UU689  
template < typename Tp > tvkb~  
class constant_t B6u/mo<  
  { \rx3aJl  
  const Tp t; *xx'@e|<;  
public : X[*<NN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0Is,*Srr  
template < typename T > a]JYDq`,3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BWeA@v  
  { [pC$+NX  
  return t; x[wq]q#*  
} fM]+SMZy  
} ; ]e"=$2d$  
3EV;LH L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'DY`jVwa  
下面就可以修改holder的operator=了 CY 4gSe?  
R@58*c:U(  
template < typename T > w j*,U~syB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Jj>?GAir  
  { NO7J!k?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +6sy-<ZL:  
} Ed0QQyC@9  
_(_a*ml  
同时也要修改assignment的operator() j@W.&- _  
'-r).Xk  
template < typename T2 > 6LOnU~l,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &vo--V1|  
现在代码看起来就很一致了。 9v;Vv0k_  
Od)Uv1  
六. 问题2:链式操作 H{@Yo\J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #o=y?(  
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。 b(*!$EB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ?x$"+,  
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。 i2@VB6]?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fV &KM*W*@  
*"+=K,#D  
template < typename T > #zG&|<hc  
struct result_1 6.CbAi3Z  
  { gQo]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;\a YlV-  
} ; %7"q"A r[  
_BM" ]t*  
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: n G,A@/N  
>QjAoDVX?  
template < typename T > X}=n:Ql'YY  
struct   ref ^`*9QjY  
  { Y'c>:;JEe  
typedef T & reference;  |XT)QK1  
} ; D8inB+/-  
template < typename T > !S^AgZ~  
struct   ref < T &> T m_bz&Q  
  { yWg@v +  
typedef T & reference; T_s _p  
} ; Y#!UPhg<  
4H,`]B8(D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n(b(yXYm]  
4~k\j  
template < typename T > 6DM$g=/ '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d:ARf  
  { O- ew%@_  
  return l(t) = r(t); H2&@shOOQJ  
} LM$W*  
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(]}XZq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TlXI|3Ip  
B:dB,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 D2<fw#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^"VJd[Hn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W}3.E "K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "8c@sHk(w  
最后的布局是: "w^!/  
                Add #D<C )Q  
              /   \ bP8Sj16q  
            Divide   5 O;z,qo X  
            /   \ ~rlB'8j(  
          _1     3 ~?D4[D|sB  
似乎一切都解决了?不。 9)y/:sO<P  
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。 _76PIR{an  
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。 yL%K4$z  
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: y-T| #  
^M3~^lV  
template < typename Right > )` SE S."  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !Nu<xq@!  
Right & rt) const ?p9VO.^5  
  { fdxLAC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VO,!x~S!  
} RS"H8P 4W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e>7]w,*|  
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。 u}>#Eb  
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。 |S_T^'<W  
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。 2VF%@p  
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。 B268e  
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? FYOD Upn  
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: , `wXg  
us ;YV<)d  
template < class Action > y)F;zW<+  
class picker : public Action _wC3kAO  
  { ?Eg(Gu.J  
public : Q~814P8]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FqkDKTS\&  
  // all the operator overloaded `sUZuWL_  
} ; 7Ilm{@ b=  
N/]o4o  
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。 q`|LRz&al  
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: J1/?JfF  
BHd&yIyI  
template < typename Right > k ]W[`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GT~)nC9f  
  { ZtV9&rd7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]Oh@,V8  
} <p}R~zk  
aHs^tPg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {n(b{ ibl  
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。 ;6gDV`Twy  
5j:0Yt  
template < typename T >   struct picker_maker 4,..kSA3iw  
  { ~u)}ScTp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]p*l%(dhY  
} ; V\6=ySx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > VOKZ dC-  
  { p%iGc<vHX  
typedef picker < T > result; 3Dg,GaRk  
} ; WzAb|&?  
JCz@s~f\y  
下面总的结构就有了: ]Gpxhg  
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。 Yb:\a/ y  
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。 P#pn*L*"T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E>&n.%  
至此链式操作完美实现。 @L>q (Kg  
&/mA7Vf>eR  
nS/)P4z  
七. 问题3 d1T,eJ}  
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。 B,M(@5wz  
UV5Ie!\nm  
template < typename T1, typename T2 > 1lq(PGX)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %F\?R[^5  
  { Acnl^x7Y1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e .]KL('  
} aF)1Nm[  
GRGzP&}@  
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: ^sa#8^,K  
nFE4qm  
template < typename T1, typename T2 > =3|O %\  
struct result_2 W^fuScG)c  
  { Z= jr-)kK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g1XZ5P} f  
} ; zEs>b(5u  
3l)hyVf&  
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? ipQLK{]t  
这个差事就留给了holder自己。 8S>&WR%jH]  
    ([ jF4/  
`n$I]_}/%  
template < int Order > %R@X>2l/_  
class holder; 7+]=-  
template <> &f!z1d-qg?  
class holder < 1 > bx<RV7>0  
  { 6WV\}d:  
public : 0.dgoq 3u  
template < typename T > 5:O-tgig.  
  struct result_1 /3A^I{e74  
  { HkQ*y$$  
  typedef T & result; VGtC)mG8)  
} ; &Ts-a$Z7?S  
template < typename T1, typename T2 > eK.e| z|  
  struct result_2 j2Tr $gx<  
  { >"gf3rioW  
  typedef T1 & result; r~N"ere26  
} ; )A!>=2M `  
template < typename T > gfsI6/Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EG0WoUX|  
  { TftHwe):V  
  return (T & )r; L~(_x"uXd  
} Ae69>bkE0  
template < typename T1, typename T2 > +#GQ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j*F`"df  
  { Mzsfo;kk+  
  return (T1 & )r1; =3q/F7-  
} mu?Eco`~  
} ; ;FBUwR}  
0|2%vh>J  
template <> $wmvKQc{lx  
class holder < 2 > bA= |_Wt  
  { (:._"jp]  
public : 0dhF&*h|L  
template < typename T > ktj]:rCkF  
  struct result_1 C K:y?  
  { Yiry["[]Q  
  typedef T & result; NLS%Sq  
} ; /3e KN  
template < typename T1, typename T2 > 8CnRi  
  struct result_2 an4GSL  
  { 7:9.&W/KE  
  typedef T2 & result; M%1}/!J3  
} ; XEn*?.e  
template < typename T > _{R=B8Zz\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '&.#  
  { +|bmT  
  return (T & )r; A]YV s  
} \]P!.}nX#  
template < typename T1, typename T2 > _Dym{!t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A$#p%y b  
  { 6fd+Q  /  
  return (T2 & )r2; xZ|Y ?R5m  
} *GxTX3i}vc  
} ; jov:]Bic  
}| J79s2M  
{Z3dF)>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |~'IM3Jw(Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "`M?R;DH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >tO`r.5u9  
RY c!~Wh~Y  
return l(i, j) = r(i, j); t]$P1*I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PH?#)l D  
Sp7ld7c  
  return ( int & )i; +<xQM h8  
  return ( int & )j; }Z{=|rVE  
最后执行i = j; Ggl~nxz  
可见,参数被正确的选择了。 ,Y|^^?'j Q  
bx]N>k J  
IX*idcxR  
\2ZPj)&-E  
%CS@g.H=_  
八. 中期总结 f 1w~!O9  
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:  emK$`9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kl2lbe7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )\6&12rj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X5X?&* %{  
OH5>vV 'i  
Lb;zBmwB  
N@O8\oQG  
)dY=0"4Z  
w" SoeU  
九. 简化 YyTSyP4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e =4+$d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BT)X8>ct  
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: D[_|*9BC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -8r  
  +-*/&|^等 ~><^'j[  
2. 返回引用。 T:/,2.l  
  =,各种复合赋值等 3 n'V\H vz  
3. 返回固定类型。 L]d-hs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Hir Fl  
4. 原样返回。 D8>enum  
  operator,  EI_  
5. 返回解引用的类型。 @y82L8G/  
  operator*(单目) wY~&Q}U  
6. 返回地址。 1Ab>4UhD  
  operator&(单目) C8 vOE`U,J  
7. 下表访问返回类型。 4'-|UPhx  
  operator[] OE4+GI.r-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]8icBneA~'  
  operator<<和operator>> ,y+$cM(  
p/U+0f  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -O&CI)`;B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VH=S?_RY>  
PH> b-n  
template < typename Left > Zs}5Smjl;%  
struct value_return SB5&A_tr  
  { td4[[ /  
template < typename T > abJ" [  
  struct result_1 AJSx%?h:6  
  { qTAc[Ko  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]J:1P`k.  
} ; U5-@2YcH  
d'/TdVM  
template < typename T1, typename T2 > J|X 6j&-  
  struct result_2 ;Ra+=z}>  
  { _R.B[\r@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8F:e|\SB#  
} ; HcedE3Rg  
} ; ]S(%[|  
/[6j)HIS  
jS+AGE?5e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s/7 A7![  
d3W0-INL  
下面我们来剥离functor中的operator() a)S+8uU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?V}j`r8|\4  
_UT$,0u_i  
return l(t) op r(t) ^2$ lJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B*~5)}1op  
return op l(t) NvHJ3>"%  
return op l(t1, t2) BWrv%7  
return l(t) op t=u  Qb=  
return l(t1, t2) op ?gPKcjgoH!  
return l(t)[r(t)] Q}!mx7b0]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $uap8nN  
5*E#*H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \MK*by  
单目: return f(l(t), r(t)); c\ia6[3sX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B9T!j]'  
双目: return f(l(t)); Rb%%?*|  
return f(l(t1, t2)); cuK,X!O  
下面就是f的实现,以operator/为例 zCOgBT~p   
,SQZD,3v4  
struct meta_divide YKbaf(K )9  
  { P%#*-zCCx  
template < typename T1, typename T2 > Vpr/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z81esXl  
  { *1 G>YH  
  return t1 / t2; p_UlK8rb  
} @&]#uRl|[  
} ; <L{(Mj%Z  
8ZCoc5  
这个工作可以让宏来做: [tg^GOf '  
H)aQ3T4N5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ etoo #h"]1  
template < typename T1, typename T2 > \ v3GwD0 0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M @3"<[g  
以后可以直接用 @ JvPx0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @h*fFiY&{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 HLBkR>e  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?%VI{[y#>  
WWL4`s  
j S;J:$>^  
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 /s-A?lw^2  
>yXN,5d[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2P]L9'N{Y  
class unary_op : public Rettype <H0R&l\  
  { `'\t$nU  
    Left l; `xz<>g9e  
public : / }Rz=&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '{ [5M!B  
w~#nYM=fP!  
template < typename T > L:(1ZS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .<z!3O&L  
      { dgDy5{_  
      return FuncType::execute(l(t)); xl"HotsX-x  
    } (YY~{W$w(  
/'Pd`Nxl.  
    template < typename T1, typename T2 > ifo7%XPcg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5OO'v07b  
      { 4Q IE8f Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 557(EM  
    } wHIj<"2  
} ; %?aS#4jI  
V97,1`  
[w\9as/ E  
同样还可以申明一个binary_op mKT>,M  
p-%|P ]&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A<\JQ  
class binary_op : public Rettype A/7X9ir  
  { (_4;') 9  
    Left l; H"Klj_<dH0  
Right r; tX!n sm1  
public : p~.8\bI=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hoT/KWD,  
.))v0   
template < typename T > +525{Tj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Kf_z5tm:  
      {  be e5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /T,Z>R  
    } RUr=fEH  
[]0mX70N  
    template < typename T1, typename T2 > /)xlJUq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QZX~T|Ckv  
      { BS&;n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cda!Mk:  
    } \uME+NF  
} ; +[J/Zw0{  
EZ.!rh~+  
&20P,8@  
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 N)S!7%ne  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pxSX#S6I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3+J0!FVla  
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。 `:O\dN>ON  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J(#mtj>v_  
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。。。 *_ +7ni  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Gn)y> AN  
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) "lNzGi-H  
下面是修改过的unary_op ]I/Vbs  
M0| 'f'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hUz[uyt  
class unary_op N$TL;T>  
  { cECi')  
Left l; htm{!Z]s0  
  q> s-Y|  
public : 4wi(?  
Xnuzr" 4u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =SD\Q!fA  
\<vNVz7.D  
template < typename T > fbFX4?-  
  struct result_1 Qp2I[Ioz3  
  { 9_fePS|Z4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wh:1PP  
} ; VR!-%H\AW  
* MM[u75  
template < typename T1, typename T2 > }X;U|]d  
  struct result_2 qn"D#K'&(  
  { `o79g"kxe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !:LJzROh  
} ; o{*ay$vA]  
0)9"M.AIvo  
template < typename T1, typename T2 > 55t\Bms{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l7JY]?p  
  { 5 cK@WE:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y[O-pD`  
} +pH@oFNK  
\Hqc 9&0  
template < typename T > n:U>Fj>q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A=Dhod  
  { nK3 k]gLc{  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7&O`p(j  
} )4xu^=N&as  
%~j2 ('Y  
} ; .[DthEF  
a;$P:C{gj?  
&V7>1kD3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *QM~O'WhD  
好啦,现在才真正完美了。 69kJC/1+l  
现在在picker里面就可以这么添加了: w:o-klKXY  
iRG?# "  
template < typename Right > Je4Z(kj 0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I\\QS.2  
  { 9umGIQHnil  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >EXb|vw   
} v&g0ta@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -~)OF  
+Ra3bjl  
rZbEvS  
%Y4e9T".  
">dq0gD  
十. bind U},=LsDsW4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?p[O%_Xf  
先来分析一下一段例子 8_uzpeRhJc  
w W$(r-  
7.<^j[?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;]CVb`d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GR'Ti*Qi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r)1Z(tl  
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。 1xnLB>jP#  
我们来写个简单的。 +TN9ujL6@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tJ& 5tNl  
对于函数对象类的版本: A%Z)wz{  
7s'- +~  
template < typename Func > (#(O r  
struct functor_trait lS{r=y_0.  
  { kvsA]tK.  
typedef typename Func::result_type result_type; v7trr W}  
} ; AyE\fY5  
对于无参数函数的版本: &h$|j  
Y9r3XhVI  
template < typename Ret > }bB` (B,m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )_jSG5k  
  { =Pe><k  
typedef Ret result_type; ED![^=  
} ; ARh6V&Hi-  
对于单参数函数的版本: *QE<zt  
a0Oe:]mo\  
template < typename Ret, typename V1 > -E&e1u,Mi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ul5|.C  
  { Zu<]bv  
typedef Ret result_type; Sn3:x5H,l  
} ; #P2;K dDO  
对于双参数函数的版本: 7CvD'QW /  
UWG+#,1J.\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Kf7WcJ4b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =N.!k Vkl  
  { ^!: "Q3  
typedef Ret result_type; MW Wu@SY  
} ; h:qHR] 8dZ  
等等。。。 Edt}",s7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ruh)^g  
pe04#zQK  
template < typename Func > S;@ay/*~  
struct func_return ]j.k?P$U}  
  { SHdL /1~t  
template < typename T > l\q} |o  
  struct result_1 )c tr"&-  
  { >w'$1tc?+F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %l9$a`&  
} ;  7 Yv!N  
ZykrQ\q9  
template < typename T1, typename T2 > ?F$6;N6x  
  struct result_2 BD;H   
  { zQuM !.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H/cTJ9zz  
} ; E'dX)J9e$/  
} ; -wr(vE,  
FRyPeZR  
-Wo15O"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y_H/3?b%  
Ky9W/dCR  
template < typename Func, typename aPicker > !s IwFv )  
class binder_1 ]A:( L9  
  { K84&sSi  
Func fn; m/${8  
aPicker pk; 6}&^=^-  
public : f~\Xg7<  
6M><(1fT  
template < typename T > $-G`&oT  
  struct result_1 Lar r}o=  
  { ^Vo"fI`=C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >BiRk%x  
} ; "n- pl  
>A jCl  
template < typename T1, typename T2 > !EFBI+?&  
  struct result_2 y lL8+7W  
  { |>utWT]S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \|+/0 USn  
} ; >[3X]n,0  
uW[3G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dtW0\^ .L  
#EwK"S~  
template < typename T > ' iQ9hQjD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Y?`=kAp  
  { Ml`vx  
  return fn(pk(t)); %8D?$v"#Z  
} 1X@b?6  
template < typename T1, typename T2 > A@ VaaX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L+R >%d s  
  { vfbe$4mH  
  return fn(pk(t1, t2)); TA)LPBG  
} d.\PS9l  
} ; M_&4]\PkCy  
VD;j[~/Z  
#]zhZW4  
一目了然不是么? W8* 2;F]  
最后实现bind P6HGs? *  
"L_-}BK  
5c;En6W  
template < typename Func, typename aPicker > AN10U;p/O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Mo|yv[(K ,  
  { |Ylg$?,9*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )F E8D  
} 0M\NS$u(Y  
3H'*?|Y(#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FfXZ|o$;  
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。 #JS`e_3Rr  
SsRVd^=;x  
十一. phoenix  1ZNNsB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PW^ 8;[\QP  
Z3`2-r_=  
for_each(v.begin(), v.end(), }xJR.]).KW  
( C1ZyB"{  
do_ o*;2mFP  
[ nP u`;no  
  cout << _1 <<   " , " =c]a {|W?  
] H5p5S\g-)  
.while_( -- _1), \\s?B K  
cout << var( " \n " ) vzy!3Hiw  
) <(uTst  
); 'a_s%{BJXg  
qb$_xIQpDL  
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: 8r^j P.V  
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 MCd F!{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i* gKtjx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "aA_(Ydzj  
Xq%*# )M;  
O\JD,w  
template < typename Cond, typename Actor > {9;eH'e  
class do_while >]?Jrs  
  { U#"WrWj  
Cond cd; g-eq&#  
Actor act; T0?uC/7H  
public : nrbazyKm  
template < typename T > fp-m.d:|  
  struct result_1 I4ctxMVP  
  { 3.~h6r5-  
  typedef int result_type; 9 P~d:'Ib  
} ; xH@'H?  
tx)OJY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #{~7G%GPY5  
|Cq8%  
template < typename T > ;%!tf{Si  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $2is3;h  
  { \ %_)_"Q  
  do 4JSZ0:O  
    { Kt6C43]7  
  act(t); #~*XDWvIS~  
  } T NIst  
  while (cd(t)); |Z!@'YB  
  return   0 ; BDp:9yau  
} rFO_fIJno  
} ; 1^tSn#j  
zM\IKo_"  
)1K! [ W}t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mCK],TOA:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Mb~~A5  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *@~`d*d  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0QMaM  
下面就是产生这个functor的类: <H-tZDh5  
_r[r8M B  
PJ0Jjoh"Y  
template < typename Actor > k_BSY=$e*D  
class do_while_actor EqoASu  
  { g@}6N.]#  
Actor act; _ Q{T';  
public : -Sp/fjlq/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C|9[Al  
=!YP$hfY  
template < typename Cond > pOX$4$VR<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eL_^: -   
} ; Jxf}b}^T  
%B0w~[!4}  
1O23"o5=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s9G)Bd 8  
最后,是那个do_ oFb\T iLu  
&b!vWX1N  
*^ey]),f54  
class do_while_invoker gUu&Vy\  
  { =#b4c>  
public : !2#\| NJk  
template < typename Actor > 7 T mK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8V,"Id][  
  { 7t`E@dm  
  return do_while_actor < Actor > (act); T0s35z9  
} iF8@9m  
} do_; {[my"n 2  
CH55K[{<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Imke/ =h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k"5`:qL  
最后来说说怎么处理break和continue :&qC<UD  
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。 gO9'q='5l  
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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