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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J%}9"Q5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5y-8_)y8o  
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, -wv5c  
7.g)_W{7}  
X{KWBk.1  
? g9mDe;k  
  class filler E)z[@Np  
  { JA0$Fz  
public : m| 8%%E}d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $Gt1T[:QUX  
} ; D>"U0*h  
*I,3,zO  
8&snLOU -Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: E/ %S0  
tk3%0XZH  
6&V4W"k  
\;AW/& Ea  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~um+r],@@  
;m6Mm`[i<  
BkfWZ O{7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \bAsn89O  
E><!Owxt/  
2B&Yw  
.s$#: ls?  
二. 战前分析 ^,S\-Uy9  
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。 8qwc]f$.w  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 DC S$d1  
]}z;!D>  
:(tSL{FO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q)JG_Y.p  
  /* --------------------------------------------- */ cy)b/4h@  
vector < int *> vp( 10 ); iw1((&^)"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Yc;cf% c1  
/* --------------------------------------------- */ T{=.mW^ x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N}{CL(xi  
/* --------------------------------------------- */ /E>z8 J$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,Nl]rmI  
  /* --------------------------------------------- */ aIaydu+\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e  iS~*@  
/* --------------------------------------------- */ x" 21 Jh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A6w/X`([O  
~:7AHK2  
PRm Z 3  
=uKGh`^[  
看了之后,我们可以思考一些问题: _i [.5  
1._1, _2是什么? pAg;Rib  
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。 *0bbSw1kc  
2._1 = 1是在做什么? "aNl2T  
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。 `K[:<p}  
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。 tm\ <w H  
wqDRFZ1*P  
g*8LdH 6mq  
三. 动工 b:fy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '>FJk`iI  
H8 yc<  
KLBV(`MS  
-,j J{Y~  
template < typename T > YLk; ^?  
class assignment Mi'Q5m  
  { lh`inAt)"  
T value; A(AyLxB47*  
public : n0:+D R  
assignment( const T & v) : value(v) {} Zrfp4SlZZ  
template < typename T2 > U|odm58s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m'1NZV%#  
} ; #|^7{TN   
5r/QPJ<h  
6suB!XF;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Bv"Fx* {W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WH :+HNl1d  
L;.6j*E*  
X70vDoW  
~h-G  
  class holder 5n;|K]UW  
  { Avw"[~Xd  
public : 9[5NnRv$P  
template < typename T > .FK'T G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &B3Eq 1A  
  { {y0*cC  
  return assignment < T > (t); :K{`0U&l5  
} (\FjbY9&  
} ; }|f\'S   
( _]{[dFr%  
IBl}.o&]B#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: R7T"fN  
%kD WUJZ  
  static holder _1; AF D/ J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 77/y{#Sk  
+Cx~4zEq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sw*k(i  
而不用手动写一个函数对象。 a AYO(;3  
(omdmT%D  
r5[om$|*  
q p|T,D%  
四. 问题分析 ,G1|] ~  
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。 q ,d]i/T  
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。 xt +fu L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i2b\` 805  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;nj'C1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~bT0gIc  
y<PPO6u7  
五. 问题1:一致性 XRs/gUT  
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?| )?'sw5C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,)V*xpp  
+`f gn9p  
struct holder .}ZX~k&P  
  { *Q=-7a m  
  // F']Vg31c  
  template < typename T > 6 6x} |7  
T &   operator ()( const T & r) const LYh5f#  
  { P;KbS~ SlC  
  return (T & )r; [OG-ZcNu?  
} aVuan&]*=  
} ; Cd#*Wp)s  
f&`v-kiAn=  
这样的话assignment也必须相应改动: )Tngtt D  
 9 N=KU  
template < typename Left, typename Right > [gzU / :  
class assignment c%pW'UE&  
  { C Cq<y  
Left l; e^~t52]  
Right r; 9b]*R.x:$&  
public : ~QBf78@Gf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $';'MoS  
template < typename T2 > S,AZrgh,"X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $$ _ uQf  
} ; hl}#bZ8]  
\+GXUnkj  
同时,holder的operator=也需要改动: )2YU|  
\Qk:\aLR  
template < typename T > y(.WK8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !nVX .m9  
  { IvIBf2D;Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NL&g/4A[a  
} l[G ,sq"  
|BH, H  
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。 k`)LO`))  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M#S8x@U  
pI(FUoP^  
return l(rhs) = r; >jl"Yr#  
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。 a^[io1}-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \<lV),  
0 {{7"  
template < typename Tp > ]CC~Eo-%-  
class constant_t w?M*n<) O  
  { +\Q6Onqr  
  const Tp t; .E;6Xx_+r  
public : od^ha  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QH\*l~;B\  
template < typename T > ^ fK8~g;rB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I]SR.Yp%  
  {  vA`[#(C  
  return t; 5tq$SF42X  
} MiRH i<g0  
} ; \TMRS(  
<S$y=>.9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w5n>hz_5  
下面就可以修改holder的operator=了 nj7Ri=lyS  
Z/-%Eb]L1  
template < typename T > \ vJ*3H6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vy|}\%*r~  
  { *y(2BrL>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T82=R@7  
} SmR*b2U  
[c86b  
同时也要修改assignment的operator() )0}obPp  
LiV]!*9$KG  
template < typename T2 > >^InNJd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u]dpA  
现在代码看起来就很一致了。 Z,i klB-  
yAi4v[  
六. 问题2:链式操作 T}!7LNE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *DNH_8m  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,+'f unH  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ZN4&:9M  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _cGiuxf #  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _l8oB)  
IL%&*B  
template < typename T >  W2^eE9  
struct result_1 aO<d`DTyJ  
  { nAts.pVy"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V|a 59 [y?  
} ; 9h0|^ttF  
> %Y#(_~a  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: nQ~q -=,L  
uwQ4RYz  
template < typename T > ,MvvW{EY  
struct   ref MPL2#YU/a  
  { / TJTu_#  
typedef T & reference; \'p7,F{:>5  
} ; W}=2?vHV=  
template < typename T > EvECA,!i  
struct   ref < T &> y4?>5{`W  
  { R,^FJ  
typedef T & reference; ,*lK4 ?v  
} ; %xk]y&jv  
M]_vb,=1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \Fj4Gy?MW  
qob!!A14p  
template < typename T > d,0pNav)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A23Z)`  
  { Ys3C'Gc  
  return l(t) = r(t); G: &Q)_  
} l{pF^?K  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Z$hxo )|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U)l>#gf8  
 /KV@Ce\  
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 dkn_`j\v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?PQiVL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c`jTdVD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qzmZ/z96  
最后的布局是:  OB^  
                Add &a(w0<  
              /   \ x p$0J<2  
            Divide   5 ^IId =V=2  
            /   \ 3&*%>)  
          _1     3 D0]9 -h  
似乎一切都解决了?不。 E nUo B<  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 p_nrua?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #]'V#[;~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [a Z)*L ;  
u}h'v&"e,  
template < typename Right > a3)#tt=rA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qqAsh]Z  
Right & rt) const u,]yd*  
  { 3z ry %qV=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @Uu\x~3y  
} x~z 2l#ow  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZN1p>+oY!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 NR [VGZj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 hPH7(f|c{g  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 GJ$,@  
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。 g-s@m}[T  
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? V:+bq`  
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: 0CR;t`M@  
;|%r!!#-t  
template < class Action > I"!{HnSG`  
class picker : public Action :({<"H)!'  
  { 4CCux4)N  
public : 0k>&MkM\^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6]3 ZUH;  
  // all the operator overloaded &sWyh[`P  
} ; PLyu1{1" z  
_aGdC8%[  
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。 {+EPE2X=C  
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: i_@RWka<  
i@6 /#  
template < typename Right > r]S9z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,ym;2hJ  
  { #(H_w4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R}VL UL$  
} uj@<_|7  
-a[{cu{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &|4Uo5qS=Z  
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。 LNb![Rq  
4tU~ ^z  
template < typename T >   struct picker_maker Y[DKj!v  
  { ,+RO 5n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N'1~wxd  
} ; Dfo9jYPf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D^{:UbN  
  { Z^l!y5s/H  
typedef picker < T > result; ChGM7uu2  
} ; gK(4<PO'  
!O-+ h0Z  
下面总的结构就有了: @FV;5M:I  
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。 .g~@e_;):  
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。 a\w | tf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \2,18E  
至此链式操作完美实现。 (AYS>8O&  
1sjn_fPz  
U!5*V9T~ J  
七. 问题3 (n/1 :'  
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。 )8SP$  
{+:XVT_+  
template < typename T1, typename T2 > &>{>k<z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sdWl5 "  
  { :ct+.#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j1 <1D@UO  
} {p 0'Lc<3n  
B>ZPn6?y  
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: A& F4;>dms  
Y zS*p~|  
template < typename T1, typename T2 > D3{lyi|8  
struct result_2 ;Y^RF?un  
  { l,FoK76G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @45H8|:k  
} ; +d f?N  
e63|Z[8  
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? hhGpB$A  
这个差事就留给了holder自己。 %b;+/s2W  
    j!\0Fyr  
u2]g1XjeG  
template < int Order > #:|?t&On  
class holder; JZzf,G:  
template <> hH}/v0_jb  
class holder < 1 > '.yWL  
  { &|'6-wD.  
public : a7\L-T+  
template < typename T > XB-|gPk  
  struct result_1 j*4S]!  
  { `uA&w}(G  
  typedef T & result; Nh9!lBm*]  
} ; ]ECZU   
template < typename T1, typename T2 > }!V<"d,!  
  struct result_2 !d .>r 7w  
  { !^fR8Tp9  
  typedef T1 & result; sVd_O[  
} ; z|*6fFE   
template < typename T > L0b] ^_ tI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }27Vh0v  
  { Vor9 ?F&w  
  return (T & )r; IGT_ 5te  
} :QV6 z*#zD  
template < typename T1, typename T2 > uk  f\*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~^~RltY  
  { FM"BTA:C  
  return (T1 & )r1; ~#_$?_/(  
} lMez!qx,=  
} ; 5,BkwAr+6[  
T1HiHvJ  
template <> Xl6ZV,1=n7  
class holder < 2 > 0DIM]PS  
  { kZ-~ ;fBe  
public : ws>Iyw.u  
template < typename T > }#>d2 =T$  
  struct result_1 n "KJB  
  {  _np>({  
  typedef T & result; Uv`v|S:+2  
} ; j jT 2k  
template < typename T1, typename T2 > KH>sCEt  
  struct result_2 9c}]:3#XO  
  { , )pt_"-XA  
  typedef T2 & result; :YXQ9/iRr  
} ; Qfu*F}  
template < typename T > 2G5!u)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ku9F N  
  { X/,1]  
  return (T & )r; >m6,xxTR  
} Rn(F#tI  
template < typename T1, typename T2 > I+?$4SC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u$,Wyi )L  
  { rI66frbj  
  return (T2 & )r2; JvJ!\6Q@  
} T>Rf?%o  
} ; +Y9D!=_lj  
-_*XhD  
B m@oB2x)  
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> >。 TgE.=`"7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f9XO9N,hE:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :G=1$gb  
rn[}{1I33Q  
return l(i, j) = r(i, j); 4i\aW:_'i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^=Tu>{uD  
h8= MVh(I  
  return ( int & )i; <T.#A8c  
  return ( int & )j; C\ 2 >7  
最后执行i = j; UFAMbI  
可见,参数被正确的选择了。 hPi :31-0  
27 YLg c  
*o\Y~U-so  
dms:i)L2  
zV(tvt  
八. 中期总结 i~Ob( YIH  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2N8sq(LK{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^@LhUs>3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )tI2?YIR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JvWs/AG1  
ah"MzU)  
O{cGk: y  
q{Ta?|x#  
awSS..g}L  
a0/n13c?G  
九. 简化 3G/ mB  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^%8Hvy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iMeRQYW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: c;8"vJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -f;j1bQ  
  +-*/&|^等 5nM9!A\D  
2. 返回引用。 >-|90CSdSJ  
  =,各种复合赋值等 < J<;?%]  
3. 返回固定类型。 ZJI1NCBZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =.f +}y  
4. 原样返回。 -}qGb}F8!  
  operator, N7HbOLpM  
5. 返回解引用的类型。 6[3Ioh  
  operator*(单目) ]T3BDgu%&  
6. 返回地址。 A]O5+" mc  
  operator&(单目) Yx}"> ;\  
7. 下表访问返回类型。 ?(NT!es  
  operator[] 5IE+M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uM#U!  
  operator<<和operator>> J,0WQQnb  
q%kj[ZOY$]  
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。 7MuK/q.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o!l3.5m2d  
Xm^h5jAr  
template < typename Left > _Dcc<-.  
struct value_return xlPcg7  
  { K.iH  
template < typename T > Yr"!&\[oz  
  struct result_1 q{De&Bu  
  { " ,aT<lw.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qp~4KukL  
} ; (|a$N.e&K  
x+*L5$;h  
template < typename T1, typename T2 > o~.o^0Y  
  struct result_2 $YGIN7_Gg  
  { U3|&Jee  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y%IG:kZ,  
} ; @(,{_c]  
} ; z^a!C#IX  
),y!<\oQ  
rm)SfT<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !8"$d_=h  
T?]kF-   
下面我们来剥离functor中的operator() #-gGsj;F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &t*8oNwSs  
TH(Lzrbg  
return l(t) op r(t) Ky '3z"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) THbtu*El  
return op l(t) 32bkouq  
return op l(t1, t2) ]g8i>,G  
return l(t) op gM;)  
return l(t1, t2) op  $`XN  
return l(t)[r(t)] FG;<`4mY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B=Zukg1G  
hV>4D&<  
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: @cS1w'=  
单目: return f(l(t), r(t)); sx-Hw4.a"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I"F .%re  
双目: return f(l(t)); -M>K4*%K  
return f(l(t1, t2)); 5}d/8tS  
下面就是f的实现,以operator/为例 SN[L4}{  
'!yS72{$2  
struct meta_divide /50g3?X,  
  { Q0L@.`~  
template < typename T1, typename T2 > m>abK@5na  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7{K i;1B[w  
  { P"V{y|2  
  return t1 / t2; ,. 6J6{  
} }W__ffH  
} ; J2oWssw"  
I", &%0ycm  
这个工作可以让宏来做: [ n0##/  
_@BRpLs:4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ * Y%<b86U  
template < typename T1, typename T2 > \ XYK1-m}2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A'~%_}  
以后可以直接用 MR?*GI's  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [B"dH-r7  
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 Uaus>Frx.T  
(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。。。) } :RT,<  
EZ%w=  
6=G~6Qu  
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 v ]/OAH6D  
*gM,x4Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [w&#+h-q  
class unary_op : public Rettype 7g A08M[O  
  { _4.]A 3;}  
    Left l; >op:0on]}  
public : m?D <{BQ;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tp6csS,  
c%AFo]H  
template < typename T > t g KG&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4GU/V\e|  
      { eq@am(#&kY  
      return FuncType::execute(l(t)); <THZ2`tTK3  
    } d}{LM!s  
7xv4E<r2  
    template < typename T1, typename T2 > Z>(r9 R3{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z.2r@Psk  
      { (|0.m8D~D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BR& Aq  
    }  k#axt Sc  
} ; Snc; p  
X(Y#9N"  
9n1ZVP.ag  
同样还可以申明一个binary_op 1HMUHZT  
^_v[QV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1EVfowIl  
class binary_op : public Rettype H2_/,n  
  { "\e:h| .G  
    Left l; ,4[dLWU  
Right r; H&M1>JtE  
public : l , ..5   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8z Y)J#  
93j{.0]X  
template < typename T > ;HDZ+B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v? L  
      { \[yr=X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ipobr7G.SD  
    } z v>Oh#  
( S`6Q  
    template < typename T1, typename T2 > aX;A==>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U&X2cR &a  
      { SxJ$b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CEuWw:)  
    } C5|db{=\.*  
} ; `H\)e%]  
69-:]7.g  
HTV ~?E  
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 e+.\pe\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 afHaB/t{R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #E DEYEW7  
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。 >{C\H.N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `0{ S3v  
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。。。 ]dSK wxk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /.Fj.6U5  
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) pj0fM{E  
下面是修改过的unary_op 03k?:D+5  
qj!eLA-aD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > * RWm47  
class unary_op *FK`&(B+}  
  { ib$nc2BPb  
Left l; T-gk<V  
  }XR : 2  
public : "7,FXTaer  
MV0Lq:# N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ql%qQ ZV  
c0_E_~  
template < typename T > `]=oo%(h  
  struct result_1 C$d>_ r  
  { uLQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DWU`\9xA*  
} ; \, &9  
~6aCfbu%V  
template < typename T1, typename T2 > L?5f+@0.  
  struct result_2 EpYy3^5d  
  { ; A,#;%j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;@3FF  
} ; 1[;;sSp  
`_vB+a  
template < typename T1, typename T2 > P[ r];e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C3'rtY.  
  { (;_FIUz0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aG+j9Q_  
} m ee$"Y  
(=4W -z7  
template < typename T > \4d.sy0&>-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EW<kI+0D  
  { !#2=\LUC  
  return OpClass::execute(lt(t)); FLZWZ;  
} S4CbyXW  
ln!'_\{  
} ; k]A8% z  
7.Kc:7  
#A7jyg":  
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 C? 4JXW  
好啦,现在才真正完美了。 Hr<o!e{Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: px;/8c-  
en F:>H4  
template < typename Right > (1R?s>3o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L!Cz'm"Nl  
  { S8d8%R~1=h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5kypMHJm  
} nmU_N:Y  
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。 Lw1EWN6}_&  
.|qK +Hnc  
h}`!(K^;3  
JAjmrX  
'XrRhF (  
十. bind 4+;$7"fJ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fBn"kr;  
先来分析一下一段例子 4Y> Yi*n  
(-77[+2  
Ny- [9S-<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YevyN\,}V!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M:KbD|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g7V8D  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 l_'[27  
我们来写个简单的。 v1JS~uDz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7dG 79H  
对于函数对象类的版本: *OJ/V O  
h%; e0Xz|  
template < typename Func > J5p"7bc  
struct functor_trait Y9=K]GB  
  { 57a2^  
typedef typename Func::result_type result_type; b-U eIjX  
} ; IQ< MyB(  
对于无参数函数的版本: 9^"b*&>P  
}?F`t[+  
template < typename Ret > %3q0(Xl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > im} ?rY  
  { 0P^L}VVX  
typedef Ret result_type; s>k Uh  
} ; DS-0gVYeDW  
对于单参数函数的版本: u] :m"L M  
9SlNq05G7  
template < typename Ret, typename V1 > @E( 7V(m/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RIu~ @  
  { /-bF$)vN  
typedef Ret result_type; E:zF/$tG  
} ; p.}Ls)I  
对于双参数函数的版本: '7wd$rl  
ih,%i4<}6m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ah @uUHB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !Fo*e  
  { M.-"U+#aD  
typedef Ret result_type; <IW#ME  
} ; iovfo2!hD  
等等。。。 09A X-JP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F' U 50usV  
|@,|F:h<M  
template < typename Func > 73{'k K  
struct func_return Q9}dHIe1E  
  { 5D M"0  
template < typename T > 8}H1_y-g[  
  struct result_1 mk7&<M  
  { O#wpbrJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |qZko[W}=  
} ; PB%-9C0  
Go,N>HN  
template < typename T1, typename T2 > WN(ymcdYB  
  struct result_2 h)~=Dm  
  { SN4Q))dAU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `%+ mO88o  
} ; ]E  =Iu  
} ; *Av"JAX  
XwV'Ha  
%r&-gWTQ,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4Mk-2 Dx  
gaA<}Tp,  
template < typename Func, typename aPicker > s9dO,FMs0t  
class binder_1 yc|VJ2R*  
  { 1@u2im-O  
Func fn; k = ?h~n0M  
aPicker pk; WI]o cF  
public : 2G$SpfeIu  
pg]BsJN  
template < typename T > ,-x!$VqS  
  struct result_1 tm7u^9]  
  { $/6;9d^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zlR?,h-[3  
} ; SIBoCs5  
qV5DW0.  
template < typename T1, typename T2 > `eu9dLz H  
  struct result_2 cA6lge<{~  
  { 8M@BG8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kB5.(O  
} ; $gBd <N9|c  
d #jK=:eK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z|RY2P>E  
WyP W*  
template < typename T > [AV4m   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =^ T\Xs;GK  
  { NEa>\K<\  
  return fn(pk(t)); r>bJ%M}  
} N'xSG`,Mg  
template < typename T1, typename T2 > (E]!Z vE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k6=nO?$  
  { `9k0Gd  
  return fn(pk(t1, t2)); 0Z{j>=$  
} npRS Ev  
} ; Be+0NXLVy  
t>8XTqqi  
OFje+S  
一目了然不是么? 1Bxmm#  
最后实现bind r! Ay :r  
Y.^=]-n,  
dMR3)CO  
template < typename Func, typename aPicker > lI>SUsQFfm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a<]B B$~  
  { 9n}p;3{f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !|c|o*t{  
} +2 Af&~T  
_)]CzBRq\6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R *F l8   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xq"Jy=4Q*  
^&g=u5 d0  
十一. phoenix wcDRH)AW.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <3,<\ub  
b,8{ X<  
for_each(v.begin(), v.end(), q&:=<+2"  
( .xB u-?6s6  
do_ a1Qv@p^._b  
[ xeGb?DPu  
  cout << _1 <<   " , " \c^45<G2qA  
] V ]90  
.while_( -- _1), OzC\9YeA  
cout << var( " \n " ) \=>H6x]q  
) ^k<o T'89  
); %/updw#{B  
OT&k.!=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Y2'cs~~$Ce  
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 ]~Y<o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ExRe:^yU\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;2Q~0a|  
vX]Gf4,  
3j3N!T9  
template < typename Cond, typename Actor > Fv<`AU  
class do_while r1fGJv1!o  
  { B7]MGXC  
Cond cd; P'Q+GRpSw  
Actor act; D-N8<:cA  
public : H.UX,O@  
template < typename T > [V:\\$  
  struct result_1 2k<;R':  
  { fA89|NTSUh  
  typedef int result_type; |r bWYl.b  
} ; {/pm<k=  
zRPeNdX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vB+ '  
Zdn~`Q{  
template < typename T > "1, pHR-+R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0T46sm r  
  { 'fPdpnJ<  
  do r [ K5w  
    { MX+ Z ?  
  act(t); "+unS)M;Y  
  } ;t+ub8  
  while (cd(t)); jbR0%X2  
  return   0 ; E\C9|1)  
} K(q-?n`<  
} ; *YlV-C<}W"  
>$2V%};  
"le>_Ze_>|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p0pWzwTG3  
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。 @}kv-*  
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。 h>Hb `G<  
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。 -1J[n0O.  
下面就是产生这个functor的类: MMj9{ou  
tr7<]Hm:  
a.z;t8  
template < typename Actor > 5ms""LD/  
class do_while_actor 8n>9;D5n  
  { XQS9,Hl  
Actor act; 8.[SU  
public : -I=l8m6L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K#"O a h  
$1v&azM.  
template < typename Cond > 6&/T@LQYrh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `hb%+-lj+  
} ; B7!3-1<k>  
QVtQx>K`  
&-;5* lg)0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8Ac:_Zg  
最后,是那个do_ -a-(r'Qc(  
rdJR 2  
_8E/) M  
class do_while_invoker Z4\=*ic@  
  {  #B\" '8#  
public : RU\/j%^  
template < typename Actor > =AuR:Tx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k1!@^A  
  { Sy 'Dp9!|  
  return do_while_actor < Actor > (act); BT(CM,bp  
} rOVVL%@QqJ  
} do_; [1u-Q%?#  
Gn&4V}F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !@v7Zu43,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @mfEKU!  
最后来说说怎么处理break和continue ^f(@gS}?  
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。 V 0rZz  
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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