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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda peVY2\1>R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 th{f|fm62  
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, 05 6K)E  
LO_Xr j  
uVqc:Q"  
KNeVSZT  
  class filler h>`[p,o  
  { H1k)ya x4_  
public : -s 0SQe{!_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zIF1A*UH  
} ; %@PcQJg U<  
N/o?\q8  
dHY@V> D'-  
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: PA^*|^;Xh  
QZVyU8j3  
HIc;Lc8$  
nGVr\u9z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7KlL%\  
8'Q+%{?1t  
XZOBK^,5^B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C1;uAw?\  
<9]"p2  
2E-Kz?,:[  
fz|*Plv  
二. 战前分析 D+!T5)>(  
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。 (csk   
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 %`bs<ZWT  
2?ue.1C  
s]m]b#1!r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N6[Z*5efR  
  /* --------------------------------------------- */ t%mi#Gh(  
vector < int *> vp( 10 ); Aa9l-:R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s>DFAu!  
/* --------------------------------------------- */ a0ms9%Y;Q[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zg_b(ks  
/* --------------------------------------------- */ t XzuP_0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O.dZ3!!+  
  /* --------------------------------------------- */ >(2;(TbQm0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CZzt=9  
/* --------------------------------------------- */ 2po8n _  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <@M5 C -hH  
^h_rE |c  
J)g +I  
/[Nkk)8-  
看了之后,我们可以思考一些问题: "I=Lbh-`  
1._1, _2是什么? -d?<t}a  
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。 ` &=%p|  
2._1 = 1是在做什么? D Z~036  
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。 (Tq)!h35B  
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。 A6KP(@   
"'DPb%o  
@w33u^  
三. 动工 9uxoMjR-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p!E*A NwX  
AIP0PJI3  
M7qg\1L  
R Q 8"vF#  
template < typename T > x6aVNH=  
class assignment :2 \NG}  
  { G$)q% b;Lz  
T value; }Q[U4G  
public : bv7)[,i  
assignment( const T & v) : value(v) {} V~Guw[RA  
template < typename T2 > Vb\^xdL>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #pWy%U  
} ; r6D3u(kMb  
|xb;#ruR6  
:tENn r.9v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ([m4 dr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <OiH%:G/1  
ke6,&s%{j  
5aVZ"h"  
{%2p(5FB  
  class holder 5bZ0}^FYF  
  { JiqhCt\  
public : rxx VLW  
template < typename T > Eb,M+c?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oVl:g:K40  
  { ?RE"<L  
  return assignment < T > (t); )3F}IgD  
} U7LCd+Z 5X  
} ; G=e'H-  
"Ml#,kU<T  
,H|K3nh  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: pw))9~XU  
u$qasII  
  static holder _1; VaonG]Ues  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Yi-,Pb?   
{DVMs|5;^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5/hgWG6.t  
而不用手动写一个函数对象。 ga'G)d3oS  
{#=o4~u%;H  
g6gwNC:aF  
KfK5e{yT  
四. 问题分析 0{!-h  
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。 /`qQWB5b  
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。 Nn0j}ZI)1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }V/iU_)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~Y1nU-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a/CY@V-  
rZAP3)dA  
五. 问题1:一致性 9G1ZW=83  
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?| P(\x. d:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vqF=kB"P  
F.Bij8\  
struct holder }L`Z<h*H  
  { A'uubFRL2[  
  // c r18`xU  
  template < typename T > IUWJi\,  
T &   operator ()( const T & r) const PE_JO(e;Xm  
  { n-?zH:]GG{  
  return (T & )r; B0g?!.#23  
} uxX 3wY;M  
} ; \R 3O39[  
>kuu\  
这样的话assignment也必须相应改动: Vo%ikR #  
juWbd|ad"  
template < typename Left, typename Right > ?>R(;B|ER  
class assignment <\d`}A:&  
  { C szZr>Z  
Left l; 1vh[sKv9%  
Right r; >2'A~?%  
public : A/Sj>Y1j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &[ |Z2}  
template < typename T2 > 16ip:/5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >qMzQw2  
} ;  l:a#B  
!h^_2IX  
同时,holder的operator=也需要改动: bvl!^xO]  
)|]*"yf:E  
template < typename T > iII%!f?{[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qdy/KL1]  
  { F$s:\ N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OJFWmZ(X  
} ND3|wQ`M0  
r.]IGE|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 p CeCR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #]*d8  
X4k|k>  
return l(rhs) = r; +wGvY r  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ws;|fY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n&Q0V.  
DRVvC~M-,  
template < typename Tp > n482?Wp  
class constant_t Rd@?2)Xm  
  { *]Eyf")  
  const Tp t; sZ"(#g;3<  
public : (F#2z\$;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t#!AfTY$w  
template < typename T > LmKY$~5P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4`sW_ ks  
  { kb\\F:w(W  
  return t; Eb&=$4c=  
} Q ~eh_>"  
} ; RRpCWc Iv"  
yx<-M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4^^=^c  
下面就可以修改holder的operator=了 jU{~3Gn?  
pe!"!xJE  
template < typename T > R$2\Xl@qQF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i66/2BUh.  
  { SO`b+B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AgOti]`aR  
} C)cuy7<  
%YG[?"P'  
同时也要修改assignment的operator() _]< Tv3]RK  
1,n\Osd  
template < typename T2 > ] `;Fc8$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OFZo"XtF  
现在代码看起来就很一致了。 *b`1+~p_2  
&<(&u`S  
六. 问题2:链式操作 'qoaMJxN`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bW GMgC  
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。 u} [.*e  
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。 mW3 IR3 b  
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。 -c[fg+L9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !^aJS'aq  
cmp@Ow"c  
template < typename T > Vzh\ 1cF  
struct result_1 g]?QV2bX6  
  { Ki[&DvW:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X|Nb8 1M  
} ; C jz(-018  
nKch:g  
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: ?0d#O_la3  
}gQnr;lv  
template < typename T > W#L/|K!S  
struct   ref T9YrB  
  { QOv@rP/  
typedef T & reference; w*7wSP  
} ; Dd:48sN:Jq  
template < typename T > i@ehD@.dH  
struct   ref < T &>  ^5R2~  
  { R E9 `T  
typedef T & reference; Ee{Y1W  
} ; _"#n%@  
M ~6 $kT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lG`%4}1  
.6pVt_f0/  
template < typename T > V+$fh2t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ._6Q "JAB  
  { nCLEAe$W\=  
  return l(t) = r(t); =AX"'q  
} j^mpkv<P  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 H6M G5f_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GjX6noqT  
cJ'OqV F  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )D7/[zb^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @lCyH(c%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N@I=X-7nh|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TV?MB(mN  
最后的布局是: ey`E E/WV  
                Add ;y-sd?pAk  
              /   \ |0VZ1{=*  
            Divide   5 {Lsl2@22  
            /   \ p<\7" SB=  
          _1     3 ,HK-mAH   
似乎一切都解决了?不。 ]}9[ys  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 lB   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 RVh{wg  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Lwo9s)j<e  
YLb$/6gj6  
template < typename Right > 6P0 2=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PeJIa %iE  
Right & rt) const !WTL:dk  
  { && b;Wr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xk s M e  
} 2k^'}7G%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |Zdl[|kX  
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。 }qBmt>#  
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。 5I/lFoy7  
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。 fN6n2*wr(  
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。 "Ve9\$_s  
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? $-paYQ4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 1H8/b D  
Q6xA@"GJ  
template < class Action > [$ z-  
class picker : public Action )h0b}HMW)  
  { L fZF  
public : ;]W@W1)$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rXq{WS`  
  // all the operator overloaded U.N?cKv  
} ; *rA]q' jM  
&BN#"- J  
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。 /Edq[5Ah  
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: 0@Z}.k30  
Yzw[.(jc}  
template < typename Right > JgBC:t^\pV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rbrh;\<jM  
  { ?$VkMu$2k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M<P8u`)>4H  
} :a9   
tN z(s)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Sv!JA#Ag  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Qw<&N$  
LHSbc!Y'.  
template < typename T >   struct picker_maker JB'XH~4H  
  { @I#uv|=N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P+DIo7VTX  
} ; dj{~!}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0!M'z  
  { D THWL  
typedef picker < T > result; P=Su)c  
} ; z#2n+hwE  
 |^"0bu"  
下面总的结构就有了: S:1g(f*85  
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。 i:1 @ vo  
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。 zpZfsn!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \}_,g  
至此链式操作完美实现。 - B?c F9  
aP#/%  
Q"H/RMo-  
七. 问题3 L2OR<3*|Av  
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。 z, n[}Q#u  
hw=~ %f;  
template < typename T1, typename T2 > &d\ y:7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *q+X ?3  
  { "<LWz&e^^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Zpz3 ?VM(  
} ilAhw4A  
[pInF Qh6  
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: *D.Ajd.G  
<,\U,jU _  
template < typename T1, typename T2 > ^9kx3Pw?8  
struct result_2 4eJR=h1  
  { L$,yEMCe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }b/P\1#z  
} ; l z-I[*bA  
}Eh &'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? O&,8X-Ix  
这个差事就留给了holder自己。 JfmYr47Pv  
    W2'!Pc,W  
\>X!n2rLZe  
template < int Order > x,ZF+vE  
class holder; w^U{e xo  
template <> [v\m)5  
class holder < 1 > <~uzKs0  
  { Q!_d6-*u  
public : (>NZYPw^3  
template < typename T > 4]6-)RHFB  
  struct result_1 +}PN+:yV  
  { Je}0KW3G9L  
  typedef T & result; +wxsAGy_j  
} ; m.<u !MI  
template < typename T1, typename T2 > Qxk& J  
  struct result_2 o4wSt6gBcJ  
  { jcb&h@T8kv  
  typedef T1 & result; MzDosr3:  
} ; 5{ bc&?"  
template < typename T > O8 SE)R~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _ j`tR:  
  { YoBe!-E  
  return (T & )r; v*%52_   
} ESYF4-d+  
template < typename T1, typename T2 > V@[C=K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {Wu[e,p  
  { n 4y]h  
  return (T1 & )r1; Dp!91NgB p  
} 'C]Y h."u  
} ; )]s<Czm%  
52zE -SY  
template <> i1!1'T8  
class holder < 2 > A+3SLB  
  { ~clX2U8u`  
public : Rc &m4|cw7  
template < typename T > C511 hbF  
  struct result_1 tym:C7v%~  
  { 5n{d jP  
  typedef T & result; 3bYjW=_hA  
} ; Ri~$hs!  
template < typename T1, typename T2 > H2+b3y-1a]  
  struct result_2 L9lJ4s  
  { j[.nk  
  typedef T2 & result; ^\&FowpP  
} ; om2N*W.gk  
template < typename T > dvU{U@:sz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {_/o' 6  
  { /;Hr{f jl{  
  return (T & )r; _TGs .t  
} *3r s+0  
template < typename T1, typename T2 > ft$RF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |`t 6lVO,Z  
  { X%3?sH  
  return (T2 & )r2; H!&_Tv[  
} Tjhy@3  
} ; cR_pC 9z  
D}LM(s3li7  
OF+4Mq  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 n\3#69VY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rQyjNh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N9-7YQ`D  
m|F1_Ggz  
return l(i, j) = r(i, j); ^6z"@+;*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =$fz</S=J  
KmTFJ,iM  
  return ( int & )i; w"wW0uE^  
  return ( int & )j; b^Re947{g  
最后执行i = j; gXJBb+P   
可见,参数被正确的选择了。 QA*<$v  
e6Y>Bk   
t>/x-{bH\  
)*>wa%[-q  
cw{TS  
八. 中期总结 y<E]; ub  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sQac%.H;`U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  dC{dw^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _io'8X2K%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Uq$/Q7  
.<F46?HS  
`SsoRPW&$  
7XK0vKmW3  
8hD[z}  
e-`.Ht  
九. 简化 #$x,PeG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 S`U8\KTi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _X~O 6e-!  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: (8)9S6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |w}j!}u  
  +-*/&|^等 "`V@?+3  
2. 返回引用。 BB\GrD  
  =,各种复合赋值等 ]JYE#F  
3. 返回固定类型。 ,>h"~X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  o+'|j#P  
4. 原样返回。 5P%#5Yr2  
  operator, d#a/J.Z$A  
5. 返回解引用的类型。 ~x \uZ^:  
  operator*(单目) >&KH!:OX|  
6. 返回地址。 9<.O=-1~  
  operator&(单目) [ gMn  
7. 下表访问返回类型。 t]@>kAA>2L  
  operator[] j<*7p:L7_>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }7[]d7  
  operator<<和operator>> =g9n =spAn  
W Su6chz)  
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。 kpIn_Ea  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z%]K,9K  
G?'^"ae"Z  
template < typename Left > gVfFEF.  
struct value_return ,3Q~X$f  
  { w;`Jj -  
template < typename T > $|-Lw!)D  
  struct result_1 L)J1yw  
  { f7~dn#<@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'E3T fM  
} ; 1vj@ qw3  
4d5c ]%  
template < typename T1, typename T2 > aC\f;&P >  
  struct result_2 z&amYwQcI  
  { 9 A ?{}c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $G9LaD#;M  
} ; AAlc %d/9  
} ; x2"1,1%H7  
rM,e$  
,s#~00C|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E5n7 <  
$qQYxx@  
下面我们来剥离functor中的operator() ]O"f%   
首先operator里面的代码全是下面的形式: r6Yd"~ n  
ly17FLJ].  
return l(t) op r(t) /B@{w-N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a31e.3 6g  
return op l(t) !Ud'(iGa  
return op l(t1, t2) l5{60$g  
return l(t) op UrizZ 5a  
return l(t1, t2) op 0]|`*f&p;  
return l(t)[r(t)] @F<{/|P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Wn(!6yid  
U]sAYp^$  
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: SWV*w[X<X  
单目: return f(l(t), r(t)); U.Mfu9}#:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iAu/ t  
双目: return f(l(t)); O@T,!_Zf  
return f(l(t1, t2)); q>2bkcGY#  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z)`)9]*  
Kq3c Kp4  
struct meta_divide ls^Z"9P  
  { = UH3.  
template < typename T1, typename T2 > [ ulub|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e.n(NW  
  { "=Br&FN{|  
  return t1 / t2; 1P!)4W  
} [P`e @$  
} ; mZR3Hl$  
#{q.s[g*+1  
这个工作可以让宏来做: d2`g,~d  
P"_/P8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RhE~-b[X  
template < typename T1, typename T2 > \ Ik0g(-d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (?|M'gZ  
以后可以直接用 p"ytt|H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p0@^1  
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 &W@2n&U.q  
(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。。。) ^z{szy?Fg  
z$%twBg}#  
eIkKsgr>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Food<(!.>  
Y~I<Locv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D!rPF)K )  
class unary_op : public Rettype 7&ED>Bk  
  { }mj9$=B4  
    Left l; '>"{yi-  
public : /sA&}kX}E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UY< PiP  
]c/E7|0Q  
template < typename T > 2FIL@f|\7z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y/Xs+ {x  
      { AoS7B:T;!  
      return FuncType::execute(l(t)); j<p.#jkT  
    } :-1|dE)U  
7)lEZJK&T  
    template < typename T1, typename T2 > 8q[; 0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R*[sO*h\k  
      { &?@C^0&QV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p~$cwbQ!  
    } *LEy# N  
} ; e}UQN:1  
bF"l0 jS  
HuevDy4  
同样还可以申明一个binary_op R=z])  
yix[zfQt0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [;u#79aE  
class binary_op : public Rettype vY4sU@+V  
  { 3:+9H}Q  
    Left l; ;]dD\4_hK  
Right r; 'C[tPP  
public : 4ijtx)SA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :$WO"HfMSn  
'FErk~}/4s  
template < typename T > %fj5 ;}E.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6cH8Jr _  
      { ORExI.<`W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }t H$:Z  
    } r]3-}:vU  
]@{Lx>Oh"  
    template < typename T1, typename T2 > my?Ly(#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IVR%H_uz  
      { 23}` e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yb`PMjj15  
    } FZHA19Kb  
} ; !jj`Ht)  
P%3pM*.  
9wvlR6z;u  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L+am-k:T~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rf:.'/<^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l(t&<O(m9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~t6q-P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -o ).<&#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 FdU]!GO- X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Gw*Tz"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {&51@UX  
下面是修改过的unary_op /(dP)ysc  
|mEWN/@C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,Bk5( e  
class unary_op ]~TsmR[  
  { XNz+a|cF  
Left l; "aJHCi~l  
  UL+Txc  
public : 6D;N.wDZ  
SVCh!/qe\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MGg(d  
]fyfL|(;  
template < typename T > V1aP_G-:  
  struct result_1 hOj{y2sc  
  { @62T:Vl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '}.Yf_  
} ; /R# zu_i  
">H*InF  
template < typename T1, typename T2 > {9x_E {  
  struct result_2 <Ky-3:pxeM  
  { WZ CI*'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z vysLHj  
} ; a|ufm^ F  
*6Wiq5M>.  
template < typename T1, typename T2 > (V{/8%mWc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Y($ F2  
  { eADCT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8w0~2-v.?V  
} %8'8XDq^8  
VBhUh~:Om  
template < typename T > oTw!#Re)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F? #3  
  { DHO]RRGV  
  return OpClass::execute(lt(t)); Blpk n1  
} xT HD_?d  
/3b *dsYsl  
} ; SDnl^a  
2b"*~O;  
F y+NJSG  
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 n$i X6Cd  
好啦,现在才真正完美了。 =?i?-6M  
现在在picker里面就可以这么添加了: &W<7!U:2m  
#ArrQeO 5_  
template < typename Right > 6h:QSVfx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n Bu!2c  
  { ?@64gdlwq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =2R4Z8G  
} ":]X r!e  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 g3^s_*A  
8g#$Y2P  
LmrdVSs_  
j\y;~ V  
Ymut]`dX  
十. bind @C;1e7  
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。 !cW rB9  
先来分析一下一段例子 vrs  
v:O{"s  
'/\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `+H=3`}X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A7p4M?09  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jv)+qmqo!  
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。 bvox7V>  
我们来写个简单的。 "HOZ2_(o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Sn=6[RQ>P  
对于函数对象类的版本: s QDgNJbU  
'HA{6v,y  
template < typename Func > #6 M] tr  
struct functor_trait 5y#,z`S  
  { E_,/)U8  
typedef typename Func::result_type result_type; *^?tr?e%I<  
} ; xT*'p&ap  
对于无参数函数的版本: vq$6e*A  
`PWKA;W$0  
template < typename Ret > yV^Yp=f_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4]d^L>  
  { IwyA4Ak Ru  
typedef Ret result_type; b?~p/[  
} ; rj4@  
对于单参数函数的版本: <8r"QJY/  
8P n  
template < typename Ret, typename V1 > +B ?qx Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g"-j/ c   
  { K@.5   
typedef Ret result_type; Cfi{%,em  
} ; Jh"[ug  
对于双参数函数的版本: oo'9ZE/%  
= 0 ~4k#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )nN!% |J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GS;GJsAs  
  { pc`P;Eui  
typedef Ret result_type; j<AOC?  
} ; P{Nvt/%  
等等。。。 >y%H2][  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g~U( w  
{yn,u)@r9S  
template < typename Func > , ZsZzZ#  
struct func_return yF)o_OA[uR  
  { j\}.GM'8  
template < typename T > Y\ [|k-6  
  struct result_1 *|rdR2R!  
  { .UK0bxoa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2BccE  
} ; WK%cbFq(  
XYcZ;Z9:  
template < typename T1, typename T2 > I9?\Jbqg  
  struct result_2 +M j 6.X  
  { ;lMvxt:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0R?1|YnB  
} ; 5`h 6oFxGp  
} ; @c~Z0+Ji  
>X~B1D,SV7  
*yZ6"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ww<Y]H$xZ<  
Ah2@sp,z  
template < typename Func, typename aPicker > 1*O|[W  
class binder_1 0]d;)_`@  
  { [YvS#M3T  
Func fn; M9"Bx/  
aPicker pk; U9 iI2$  
public : H,> }t S  
d) -(C1f  
template < typename T > jcCAXk055  
  struct result_1 b4L7M1l  
  { 196aYLE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u]ms~rO  
} ; GQ(Y#HSq  
jCqz^5=$  
template < typename T1, typename T2 > r-qe7K@p  
  struct result_2 ]d*9@+Iu  
  { ^ :VH?I=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C HnclT  
} ; K V5 '-Sv1  
W8W7<ml0A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >a"J);p  
()lgd7|+  
template < typename T > Ejk;(rxI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WwmYJl0  
  { 'm<Lx _i  
  return fn(pk(t)); zs=3e~o3  
} 'sEnh<  
template < typename T1, typename T2 > OZ`cE5"i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6uE20O<z]  
  { C'#KTp4!1  
  return fn(pk(t1, t2)); 0["93n}r  
} 9#DXA}  
} ; %A zy#m  
Ip8ml0oG  
]J Yz(m[   
一目了然不是么? +C% 6jGGh  
最后实现bind & bTCTDZh  
n Bm ]?  
[F<E0rjwM  
template < typename Func, typename aPicker > (]@S<0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *7Vb([x4;  
  { BA\aVhmx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dIC\U  
} 0)&!$@HW  
x%dny]O1;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VMah3T!  
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。 %lCZ7z2o  
H-_gd.VD  
十一. phoenix !Fl'?Kz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g *$2qKm  
12`u[O}\}-  
for_each(v.begin(), v.end(), >axeUd+@i  
( w$ 8r<?^3  
do_ cSt)Na~C  
[ e!VtDJDS  
  cout << _1 <<   " , " <+QdBp'd;  
] \ eHOHHAGW  
.while_( -- _1), xvl$,\iqE  
cout << var( " \n " ) v,")XPY  
) 8maWF.xq  
); x/,;:S  
12 p`ZD=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9E7G%-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor '5h` ="  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9=>q0D2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :^7w  
ZvRa"j  
JxIJxhA>  
template < typename Cond, typename Actor > Nbl&al@"  
class do_while  O3sV)  
  { (?e%w}  
Cond cd; Ph3;;,v '  
Actor act; 53t_#Yte  
public : ,`t+X=#  
template < typename T > [c{\el9H  
  struct result_1 FL{Uz+Q  
  { /A{ Zf'DI  
  typedef int result_type; ]N'3jf`W  
} ; UhH#> 2r_  
HA'~1$#z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &y!?R$?b  
FGDVBUY@  
template < typename T > aAjl 58  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c~<;}ve^z  
  { J&8KIOz14Z  
  do -,8LL@_  
    { 8lusKww  
  act(t); SAP/jD$5]>  
  } a=2.Y?  
  while (cd(t)); V k{;g  
  return   0 ; zYzV!s2^  
} 6n]+(=  
} ; 3U<m\A1  
ceUe*}\cr  
B=0^Rysg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ge?Wm q>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 I=dG(?#7%  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 y[m,t}gi  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ` aVp#  
下面就是产生这个functor的类: d{YvdN9d  
R'Jrbe|  
S;4:`?s=i  
template < typename Actor > HLWffO/  
class do_while_actor !|[rh,e]  
  { nH#>_R (  
Actor act; NW1Jr/  
public : o=Vs)8W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &jJu=6 U B  
[xqV`(vM  
template < typename Cond > 6?a`'&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l*l*5hA  
} ; _=mzZe[  
'|[!I!WB`  
1_+ h"LE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NWf=mrS8@$  
最后,是那个do_ }zGx0Q  
|N/d }  
httywa^  
class do_while_invoker J5{;+ysUMl  
  { a0|hLqI  
public : %jL^sA2;c+  
template < typename Actor > p}^G#h{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DhE-g<  
  { b1C)@gl!Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); [lzd'  
} ,iV%{*p]  
} do_; @f-:C+(Nsg  
4p"'ox#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Bve|+c6W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iVFOOsJ@  
最后来说说怎么处理break和continue Cx TAd[az  
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。 R,3cJ Y_%  
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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