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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0` S!+d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ri-I+7(n!  
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, o0<T|zgF5,  
+"SBt}1  
>T(f  
DD-DY&2R  
  class filler 0dgR;Dl(  
  { [6-l6W  
public : AX1\L |tJS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fI BLJ53  
} ; wLgRI$ _Dm  
= tog<7  
g^]Q*EBa  
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: UIu'x_qc  
klx4Mvq+/@  
"?N`9J|j)~  
Y&j6;2-Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |RpC0I  
60p1.;' /a  
v h%\ " h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2'x_zMV  
P, Vq/Tt  
:zZtZT!  
3Ys|M%N  
二. 战前分析 f5yd2wKy6  
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。 FF/MTd}6qG  
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 6?Ks H;L9  
{2q   
F.\]Hqq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ++kiCoC  
  /* --------------------------------------------- */ ,)QmQ ^/  
vector < int *> vp( 10 ); r1=Zoxc=w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;=n7 Z  
/* --------------------------------------------- */ 9:kb0oBa?l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8F@6^9C  
/* --------------------------------------------- */ (Ux%7H_d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $ &^ ,(z9  
  /* --------------------------------------------- */ `V?{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >Ek `PVPD  
/* --------------------------------------------- */ ^%<v| Y(X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); > *_?^F_  
_>aesp%  
vw(};)8  
'/"(`f,  
看了之后,我们可以思考一些问题: {bNnhW*qOu  
1._1, _2是什么? \J13rL{<  
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。 Q2NS>[  
2._1 = 1是在做什么? 4,aBNuxWd  
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。 PuOo^pFhH  
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。 A] F K\  
2dq{n.cgs  
LEhi/>T  
三. 动工 (Q'XjN\#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;wN.RPE_^  
R]r~TJ o  
}U(^QB  
]>AW  
template < typename T > r`&ofk1K  
class assignment "7aFVf  
  { 9u)h$VC  
T value; Og&2,`Jb  
public : OIoAqt  
assignment( const T & v) : value(v) {} C )P N  
template < typename T2 > @ J"1 !`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \e=@h!p  
} ; P_?1Rwm-45  
J[B8sa  
PCU6E9~t2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t4<#k=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QHQj6]  
% ,X(GwX  
"TxXrt%>A  
d6L(Q(:s  
  class holder 62zlO{ >rJ  
  { kO5KZ;+N-  
public : lS,Hr3Lz  
template < typename T > pG4Hy$e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ! [:K/  
  { OC [a?#R1  
  return assignment < T > (t); W35nnBU  
} K E^_09  
} ; I|PiZ1]2 Y  
bWyXDsr+  
"Fke(?X'  
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: 'shOSB  
D ,)~j6OG8  
  static holder _1; ~pw_*AN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d_yqmx?w  
bcZHFX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $b8>SSz  
而不用手动写一个函数对象。 G%>[I6G  
~+d]yeDrhx  
T JVNR_x  
:2?'mKa7  
四. 问题分析 0? l  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >!oN+8[~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 c"QI`;D_c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +I/P5OGRN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `P GWu1/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c8yD-U/-  
adxJA}K}  
五. 问题1:一致性 [2 Rp.?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zL_X?UmV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M 35}5+  
Pq`4Y K  
struct holder ;ndg,05_  
  { k"n#4o:  
  // {1qEN_ERx  
  template < typename T > {jv1hKTa  
T &   operator ()( const T & r) const (_W[~df4  
  { J=Jw"? f  
  return (T & )r; hR?rZUl2M  
} W]R5\ G*  
} ; WpvH} l r}  
1%+0OmV&  
这样的话assignment也必须相应改动: Mc\lzq8\ 1  
mhs%b4'>  
template < typename Left, typename Right > fW\u*dMMZE  
class assignment uIba{9tM"P  
  { qItI):9U  
Left l; =CJs&Qa2  
Right r; ht=yzJ9Pr  
public : aNwDMd^+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mki=.l$O  
template < typename T2 > 7>4t{aRf_8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Oc8+an1m  
} ; A^m hPBT_  
LZ@^ A]U  
同时,holder的operator=也需要改动: h&Sl8$jVp  
Z-~^)lo  
template < typename T > pLIBNo?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U%#=d@?  
  { Z@*Z@]FC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'IgtBd|K>  
} <^&'r5H  
]~oM'?&!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N7e^XUG   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'z\F-Ttq  
B O"+m  
return l(rhs) = r; !P;qc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 BE U[M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A/.cNen  
zZy>XHR H  
template < typename Tp > :Rq D0>1  
class constant_t PF+`3  
  { 81KtK[?b  
  const Tp t; 7z$+ *]9-  
public : qzG'Gz{{qu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $~j]/U  
template < typename T > MRa>@Jn??A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n2QD*3i  
  { 1n,JynJ  
  return t; JAn3  
} ;uJVY)7a  
} ; E6US  
@GEvI2Vf.0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (2{1m#o  
下面就可以修改holder的operator=了 9*x9sfCv9  
&Y,Rm78  
template < typename T > Z# :Ww  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @!Pq"/  
  { &A`QPk8n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -8TLnl~[  
} Y8N&[L[z&  
Z<wg`  
同时也要修改assignment的operator() Zs4N0N{  
=l\D7s  
template < typename T2 > +uH1rF_&@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H<>x_}&  
现在代码看起来就很一致了。 ZE1#{u~[y  
2{%BQq>C  
六. 问题2:链式操作 3sL#_@+yz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [~;9Mi.XL  
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@*z#T#"m  
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。 Ufk7%`  
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。 *s/F4?*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d2(n3Xf  
2 o.Mh/D0  
template < typename T > KSexG:Xb  
struct result_1 $`riB$v  
  { ^ yfT7050  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ](O!6_'d  
} ; D4S>Pkv  
%++q+pa  
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: ;TR.UUT  
a7CJ~8-1K  
template < typename T > ^ o{O5&i]  
struct   ref 4~ iKo  
  { :8rqTBa`  
typedef T & reference; l^SKd  
} ; #\"5:.H Oz  
template < typename T > mjw:Z,  
struct   ref < T &> ?>w%Lg{L}  
  { Ms$kL'/  
typedef T & reference; sQ_{zOUPh  
} ; zi5;>Iv0}  
mO\6B7V!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ltu;sw  
-PX {W)Aw  
template < typename T > EBn7waBS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -yC},tK  
  { _qGkTiP  
  return l(t) = r(t); 6g!t1%Kb  
} #]Cr zLe  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^v`|0z\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +`9T?:fu  
p_}OtS;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 U>{z*D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: | 0&~fY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Xl}>mbB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mbi)mybM  
最后的布局是: lT%o6qgT  
                Add BO1Mz=q  
              /   \ /6f$%:q  
            Divide   5 {!<zk+h$  
            /   \ 3n,F5?! m  
          _1     3 )Z]8SED  
似乎一切都解决了?不。 9 Z4H5!:(  
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。 T%:}/@  
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。 YUc&X^O  
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: 76hi@7a  
:lcoSJ  
template < typename Right > "eBpSV>nnQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y(-+>>j_  
Right & rt) const >`t |a  
  { [aIQ/&Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 05w_/l+  
} p^^<BjkQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R@ihN?k  
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。 mH;\z;lyK  
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。 `i<U;?=0'  
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。 <Nkj)`%5iK  
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。 j{nL33T%  
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? )WD<Q x&  
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: &OsJnkY<<  
JH2d+8O:qK  
template < class Action > Of-l<Ks\  
class picker : public Action L-q.Q  
  { -[G+*3Y{7  
public : eM{+R^8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @C?RbTHy  
  // all the operator overloaded /5SBLp}Sy  
} ; mgg/i@(  
0*+i~g,Kl@  
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。 g_-Y- .M  
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: sv =6?uYW  
[ibnI2I]`  
template < typename Right > Q xKC5`1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hg |DpP  
  { 2y,f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yv&&x.!.Z  
} Fd0R?d  
O$KLQ'0"n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l+RBe<Mq  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 '(~+ \  
+1_NB;,e  
template < typename T >   struct picker_maker %[5hTf  
  { <kp?*xV]]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V|DAw[!6N  
} ; iz& )FuOr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s )\%%CM  
  { xa??OT`(  
typedef picker < T > result; fyh9U_M);w  
} ; |&3[YZY  
y&UcTE2;%(  
下面总的结构就有了: N<9C V!_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R9^Vk*`gFU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 RYy_Ppn96f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +A O(e  
至此链式操作完美实现。 A-qdTJP  
pm@Mlwg`1  
zcy!YB  
七. 问题3 >]s|'HTxF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 QT&2&#Z  
+q6/'ErN]m  
template < typename T1, typename T2 > A+_361KH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  GMrjZ  
  { X`ee}C.D_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Jzo|$W  
} 0p)#!$  
1=}+NK!  
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: 9aHV~5  
g Q6_]~4  
template < typename T1, typename T2 > ]oUvC  
struct result_2 r ".*l?=  
  {  $TGE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <Y9%oJn%  
} ; A_i=hj 2f  
9rf6,hF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'H0uvvhOp  
这个差事就留给了holder自己。 k+t?EZ6L  
    j KGfm9|zj  
[vrM,?X  
template < int Order > ;=fOyg  
class holder; I<Wp,E9G#  
template <> &s-iie$"@x  
class holder < 1 > !:]CKbG  
  { &@<Z7))  
public : GHWi,' mr  
template < typename T > ~=67#&(R  
  struct result_1 *eK\W00  
  { "wy|gnQJ  
  typedef T & result; MAb*4e#  
} ; x-1RmL_%  
template < typename T1, typename T2 >  qr~P$  
  struct result_2 Jz<-B  
  { 98'/yZ  
  typedef T1 & result; 0%&ZR=y(G  
} ; B]iPixA6  
template < typename T > piULIZ0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n@[_lNa4GD  
  { Se{x-vn?p  
  return (T & )r; z@Pv~"  
} l|R BO+}  
template < typename T1, typename T2 > ?71?Vd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l!qhK'']V"  
  { @cRR  
  return (T1 & )r1; lY -2e>  
} 3dheT}XV?p  
} ; $lVR6|n  
W T~UEK'  
template <> 79`OB##  
class holder < 2 > 1 etl:gcEC  
  { ![1+=F !  
public : 'o}v{f  
template < typename T > P|j|0o,8p  
  struct result_1 Cw$0XyO  
  { n/9.;9b$I  
  typedef T & result; 71b0MHNkvv  
} ; J PO'1 D)  
template < typename T1, typename T2 > .Q!_.LX  
  struct result_2 E mG':K(  
  { &tVIl$e  
  typedef T2 & result; X} {z7[  
} ; R RRF/Z;))  
template < typename T > !B|Aq- n,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v'RpsCov  
  { w2X0.2)P2  
  return (T & )r; /{Mo'.=Z  
} 03p D<  
template < typename T1, typename T2 > 3']a1\sy^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <$z6:4uN_  
  { W>#[a %R  
  return (T2 & )r2; ahICx{hK  
} ^#( B4l!  
} ; ty ESDp%  
u:]c  
QQI,$HId  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;*u"hIl1/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I-Q@v`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H2kib4^i  
z][hlDv\j  
return l(i, j) = r(i, j); =M6Ph%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \rj>T6  
d6^:lbj  
  return ( int & )i; eR3v=Q  
  return ( int & )j; k I?+\k\V`  
最后执行i = j; u*}ltR~/  
可见,参数被正确的选择了。 VdL*"i  
~ECIL7,  
=e)t,YVm  
pq"Z,9,F%  
zEVQ[y6BcM  
八. 中期总结 Y-?0!a=e.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |E?PQ?P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r=Tz++!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #Mw 6>5}<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @vZeye  
9epMw-)k  
/9pN.E  
4%B0H>  
#Z. QMWq  
o;TS69|D  
九. 简化 `.z"Q%uz  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  \OJam<hZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .} O@<t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8$F"!dc _  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]-j.\+(*  
  +-*/&|^等 oBO4a^D  
2. 返回引用。 9r. h^  
  =,各种复合赋值等 n1U!od  
3. 返回固定类型。 \wV^uS   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O=[Q >\p  
4. 原样返回。 N_^PoX935O  
  operator, u{-@,-{  
5. 返回解引用的类型。 q4#$ca[_ak  
  operator*(单目) 5rb<u>e{  
6. 返回地址。 O llS  
  operator&(单目) mv,5Q6!  
7. 下表访问返回类型。 29AE B  
  operator[] 2$OV`qy@?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wrQ0 2?  
  operator<<和operator>> 1oc@]0n  
GaCRo7  
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。 $Ge0<6/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pwH*&YU  
J!Q #xs  
template < typename Left > 9a2[_Wy  
struct value_return `w&?SXFO8  
  { z:a7)z  
template < typename T > =2t=Zyp0Y  
  struct result_1 wz..  
  { %4wEAi$I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aUF{57,<  
} ; eQz.N<f"  
%[, R Q">v  
template < typename T1, typename T2 > =8v NOvA  
  struct result_2 KE.O>M ,I.  
  { U!{~L$S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hg %iv%1B'  
} ; 8J#xB  
} ; 0&u=(;Dr\  
bY-koJo  
d"yJ0F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 97[wz C,  
 Q'ZZQ  
下面我们来剥离functor中的operator() J&Db-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RBz"1hRo`  
/Xq|S O  
return l(t) op r(t) IgjPy5k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &pf"35ll  
return op l(t) 6oa>\PDy   
return op l(t1, t2) G4U0|^(h  
return l(t) op 2Wg:eh  
return l(t1, t2) op 4{Q$^wD+.  
return l(t)[r(t)] W__Y^\ ~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  ,)uW`7  
g:O/~L0Xb  
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: r$v \\^?2  
单目: return f(l(t), r(t)); qnHjwMi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]- 6q`'?[  
双目: return f(l(t)); %"cOX  
return f(l(t1, t2)); k')H5h+Q=  
下面就是f的实现,以operator/为例 [,MaAB  
YZ]}l%e  
struct meta_divide g&S> Wq%L  
  { LGw-cX #  
template < typename T1, typename T2 > H<}|n1w<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mzCd@<T,  
  { );T&pm:C>  
  return t1 / t2; TMD\=8Na  
} ,RDWx  
} ; 9_?<T;]"  
_M&n~ r  
这个工作可以让宏来做: 9B![l=Gh  
ZeY|JH1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M3elog:M  
template < typename T1, typename T2 > \ fK~8h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C =CZtjUt  
以后可以直接用 #D#kw*c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C?k\5AzT  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 amq,^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) s$zm)y5  
Y4w]jIv  
Yn$: |$  
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 JB%_&gX)v  
MLlvsa0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A9g/At_  
class unary_op : public Rettype e|W;(@$<  
  { H0 Z o.Np  
    Left l; j D*<M/4  
public : @-L\c>rqT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q sUBvq  
FA>.1EI  
template < typename T > n&o"RE 0~0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R|^bZf^  
      { 8KN 3|)  
      return FuncType::execute(l(t)); QgKR=GR6  
    } (&87 zk  
lxCAZa\  
    template < typename T1, typename T2 > FaWDAL=Vhk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l]~9BPsR  
      { n!AW9]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p^}`^>OL  
    } $a8,C\m e?  
} ; 3M(*q4A$"  
YD@Z}NE v"  
F Z RnIg  
同样还可以申明一个binary_op E|>-7k")  
  NV-l9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WO{7/h</  
class binary_op : public Rettype pouXt-%2X  
  { q.<)0nk  
    Left l; wx`.  
Right r; '<vb_8.  
public : [E%g3>/mt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .I EHjy\+  
 3s| :7  
template < typename T > D"-Wo}"8O'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D5oYcGc  
      { 1_Ks*7vuq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PNd'21N  
    } Aqmw#X  
O9-`e  
    template < typename T1, typename T2 > aeI0;u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nd"IW${Kg  
      { *!TQC6b$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @%*2\8}C!  
    } !s^XWsb8  
} ; z. X hE \  
M9o/6  
oK-d58 sM  
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 4X*U~}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }apno|W&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k H<C9z2=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9_d# F'#F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,Y6]x^W  
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。。。 7sQHz.4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 us~cIGm  
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) rM,f7hm[S*  
下面是修改过的unary_op L C##em=Y  
J)y g<*/3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2}XRqa.|  
class unary_op v0!|TI3s  
  { !hM`Oe`S  
Left l; ;-JFb$m  
  !ht2*8$lQ  
public : G u_\ySV/y  
&*'^uCna  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fbu4GRgJ3  
Mh2b!B  
template < typename T > =H8FV09x}  
  struct result_1 1fsNQ!vQP  
  { =n ,1*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !W8=\:D[  
} ; szhSI  
DZ\ '7%c  
template < typename T1, typename T2 > wu eDedz\  
  struct result_2 1kpw*$P0  
  { y\uBVa<B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  K> 4w  
} ; +ctU7 rVy  
)`{m |\b  
template < typename T1, typename T2 > xM!9$v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !4D?X\~"%  
  { _b/zBFa%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nyqX\m-  
} 52j3[in  
OI6Mx$  
template < typename T > RQ[/s lg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $:oC\K6  
  { MZX)znO  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0;T7fKj  
} I}o} # OJ  
oy#(]K3`O  
} ; QICxSk  
CmbgEGIh[a  
1$Q[%9  
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 %i/|}K  
好啦,现在才真正完美了。 (0#$%US\  
现在在picker里面就可以这么添加了: !~%DR~^`  
4Eu'_>"a  
template < typename Right > D&"lu*"tg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d>mZY66P  
  { \b $pH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ssz;d&93  
} "P@ SR`v#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 k7rg:P  
g.di3GGi  
G1e_pszD{o  
/ [49iIzC  
'dh{q`#0  
十. bind rjWtioZEa  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 r,.j^a  
先来分析一下一段例子 EATVce]T  
#oa>Z.?_V  
D8u`6/^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T:'JA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KMkD6g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RD)Vb$.B:  
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。 u0arJU_.)  
我们来写个简单的。 ]i6* $qgma  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \+sa[jK  
对于函数对象类的版本: ;A@DE@^5w  
F.aG7  
template < typename Func > h9im S\gfr  
struct functor_trait W!\%v"  
  { kiN,N]-V  
typedef typename Func::result_type result_type; Spx%`O<  
} ; r9N?z2X  
对于无参数函数的版本: Cj4Y, N  
k Qr  
template < typename Ret > kO*\JaD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s#aj5_G  
  { ~' 955fK>  
typedef Ret result_type; BQ u8$W  
} ; {D",ao   
对于单参数函数的版本: @ewi96  
X)iI]   
template < typename Ret, typename V1 > @w.DN)GPo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L>1y[ Q  
  { wGT>Xh!  
typedef Ret result_type; gt.F[q3  
} ; ;>6~}lMgJ  
对于双参数函数的版本: wE=I3E%  
f&^"[S"\f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DjN1EP\Xx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8]vut{  
  { 4XVwi<)  
typedef Ret result_type; 9#hp]0S6  
} ; |y0k}ed  
等等。。。 tw<Oy^ i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ulW>8bW&  
H c>yZ:c;  
template < typename Func > @|t]9  
struct func_return w0j'>4  
  { Ag+B*   
template < typename T > L"dN $ A  
  struct result_1 j} /).O  
  { `W+-0F@Y?@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [QQM/?  
} ; _oG%bNM  
nIlTzrf6  
template < typename T1, typename T2 > l1<=3+d  
  struct result_2 ;8&/JSN M  
  { wzxV)1jT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #W8?E_iu  
} ; )SZ#%OE*  
} ; 2SlL`hN>Z  
G}l9 [lE  
Iq,h}7C8'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vq-Kl[-|  
$)KODI>|  
template < typename Func, typename aPicker > YRBJ(v"9  
class binder_1 -R]~kGa6m<  
  { PIo@B|W-SX  
Func fn; wL:7G  
aPicker pk; g| 3bM  
public : sxRKWM@4  
GJQ>VI2cY  
template < typename T > fDW:|%{Y,  
  struct result_1 :tnW ivrwR  
  { k\SqDmv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UNiK6h_%  
} ; T _UJ?W  
`w >D6K+  
template < typename T1, typename T2 > 1fIx@  
  struct result_2 O9?.J,,mVh  
  { )hQ]>o@i{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #*y.C[^5{  
} ; YCb|eS^u  
=ca[*0^Z7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6[R6P:v&'G  
I2RXw  
template < typename T > y*sVimx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qt>kythi  
  { 0$-|Th:o  
  return fn(pk(t)); d(RMD  
} f2o6GC_  
template < typename T1, typename T2 > Y7q Q` |  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lo6upir ZX  
  { K2n#;fY %  
  return fn(pk(t1, t2)); k}nGgd6XD  
} x_<#28H!  
} ; `~VL&o1>  
IOC$jab@  
`5Z'8^  
一目了然不是么? V?.=_T<  
最后实现bind 3!sZA?q  
cc`u{F9  
/&47qU4PJ  
template < typename Func, typename aPicker > wVI_SQ<8V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _s0)Dl6K  
  { 9-_Lc<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q&?hwX Z7  
} b~* iL!<  
Zon7G6s9`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <zTz/Hk`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =a=:+q g  
qj:[NPwaM  
十一. phoenix keD?#yY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ju;OQC~[L]  
iumwhb  
for_each(v.begin(), v.end(), |unvDXx-  
( ,/V~T<FI  
do_ pnx^a}|px  
[ adri02C/  
  cout << _1 <<   " , " H<ovIMd  
] IaRwPDj6  
.while_( -- _1), F|!=]A<  
cout << var( " \n " ) BT0;I  
) Uj 4HVd  
); 1uKIO{d @  
,+h<qBsV@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >jTiYJI_M  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *w ^!\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1/ j >|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (gvnIoDl0  
3"my!}03  
NW;_4g4qE  
template < typename Cond, typename Actor > jZmL7 V  
class do_while e&ZH 1^O  
  { 1TfFWlf[B  
Cond cd; =Xid"$  
Actor act; jg%mWiKwK7  
public : Oi~Dio_?  
template < typename T > Z vC?F=tH  
  struct result_1 ZR)M<*$  
  { iKaS7lWH  
  typedef int result_type; 1lA? 5:  
} ; D8E^[w!  
!U2<\!_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HL$7Ou  
`\ IaeMvo  
template < typename T > `<T4 En  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const doX`NbA  
  { Uh1UZ r  
  do ';.y`{/  
    { }c= Y<Cdh  
  act(t); \0;w7tdo  
  } /?Y4C)G  
  while (cd(t)); Z RwN#?x  
  return   0 ; x+%> 2qgj"  
} NaQ~iY?  
} ; OaoHN& "  
*Ev8f11i&  
$JBb] v8_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =1!.g"0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @_c&lToj_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 g.;2N9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -cn`D2RP  
下面就是产生这个functor的类: {H9g&pfv  
xi ,fm  
5BLBcw\;  
template < typename Actor > ?l @=}WN  
class do_while_actor ?uP5("c  
  { ~SA>$  
Actor act; bh\2&]Di/  
public : ;Tq4!w'rH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} apM)$  
E/1:4?1 S  
template < typename Cond > +m~3InWq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4v5qK  
} ; SjA'<ZX>TM  
QiVKaBS8  
+yk0ez  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l;aO"_E1m  
最后,是那个do_ )N3/;U;  
r t)[}+ox  
sUxEm}z  
class do_while_invoker 0oi.k;  
  { 6y?uH; SL  
public : r@'~cF]m  
template < typename Actor > 0f3>s>`M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w9gfva$&  
  { (otD4VR_  
  return do_while_actor < Actor > (act); mQU t 'j4  
} .]<iRf[\[  
} do_; Gcxz$.(  
M#8_Qbvfk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1guiuR4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s{Y-Vdx  
最后来说说怎么处理break和continue DmB?.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。 6 Rg>h  
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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