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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9KVJk</:n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BqNsW (+  
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, 6ll!7U(9(  
VWft/2p~  
8}|et~7!  
U3_${  
  class filler -8l<5g7  
  { &M13F>!  
public : V\`Z|'WIQD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <r}wQ\F#  
} ; S;4:`?s=i  
HLWffO/  
4>,X.|9{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: of B:7  
RHUZ:r  
>~o- 6g  
t6"%u3W8M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C:B7%<  
KlT:&1SB9  
`nF SJlr&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7ws<' d7/  
a{`hAI${  
?tLApy^`?  
c_>Gl8J  
二. 战前分析 U}w'/:H  
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。 .\ Ijq!  
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 =UKxf  
_[HZ[9c!  
L-|l$Ti"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @:>]jp}uq  
  /* --------------------------------------------- */ W %*#rcdq  
vector < int *> vp( 10 ); R /=rNUe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ll]5u~  
/* --------------------------------------------- */ OHndZ$'fI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s!IIvF  
/* --------------------------------------------- */ 3-/|G-4k7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0GUJc}fgvN  
  /* --------------------------------------------- */ |Y uf/G%/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Yc7 YNC.  
/* --------------------------------------------- */ G'JHimP2j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6ld4'oM  
">[#Ops-;$  
ji?Hw  
:;_ khno  
看了之后,我们可以思考一些问题: T8+[R2_  
1._1, _2是什么? i.E2a)  
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。 BA h'H&;V  
2._1 = 1是在做什么? EJn]C=_(  
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。 >eTbg"\  
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。 6=f)3!=  
`\( ?^]WLa  
WZ-~F/:c%  
三. 动工 .I^4Fc}&4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 19$A!kH\  
AX`T ku  
FOF@@C~aH  
}y6|H,t9  
template < typename T > %Y&48''"  
class assignment Bt<)1_  
  { S)U*1t7[  
T value; UyRy>:n  
public : }#^C j;  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9"P+K.%  
template < typename T2 > M+%Xq0`T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <@Q27oEuA  
} ; g}W`LIasv  
E+\?ptw  
W]po RTJ:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d27q,2f!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f\2IKpF2  
!FgZI4?/Y=  
]o'o v  
&GLDoLk6[  
  class holder k-ZO/yPo  
  { Cfi4~&  
public : *q6XK_  
template < typename T > 'x%gJi#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =E2 a#Vd  
  { `PARZ|  
  return assignment < T > (t); P&Ke slk  
} Pxl,"  
} ; "WKOlfPa  
4v_Ac;2m&  
wa[L[mw  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: s~7a-J  
RL}?.'!  
  static holder _1; 5len} ){  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k7U.]#5V  
#aX#gh}1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HR-'8?)R.A  
而不用手动写一个函数对象。 nL?P/ \  
Gi)Vr\Q.  
"lt<$.  
UV2W~g  
四. 问题分析 @ZISv'F  
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。 dqB,i9--  
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。  Gsh9D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3S3 a|_+%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %2:UsI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^0zfQu+!  
e(s0mbJE  
五. 问题1:一致性 [l-o*@  
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?| DZqG7p$u4i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sn[xI9}O  
5M=U*BI  
struct holder 2/ +~h(Cc  
  { {<{VJGY7T  
  // 8-<F4^i_i  
  template < typename T > 9Y3"V3EZ  
T &   operator ()( const T & r) const Qhj']>#g  
  { 1i#y>fUj  
  return (T & )r; !SK`!/7c?  
} at?I @By  
} ; r:sa|+  
S]@;`_?m{  
这样的话assignment也必须相应改动: 8oE`>Y  
J!om"h  
template < typename Left, typename Right > x{;{fMN1  
class assignment l0'Yq%Nf  
  { ug,AvHEnB  
Left l; f(y+1  
Right r; DCp8rvUI  
public : N5K(yY_T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Milp"L?B%  
template < typename T2 > ~B[e*| d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6c!F%xU}  
} ; #H7 SLQr\  
8(Az/@=n  
同时,holder的operator=也需要改动: ~ g!!#ad  
:WRD<D_4  
template < typename T > uzxwJs'fz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const = 9Yf o,F  
  { y CHOg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VKPEoy8H  
} i1x4$}  
*w;?&)8%  
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。 [.>=> KJ_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 79 4UY  
qoZi1,i'  
return l(rhs) = r; s O#cJAfuu  
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。 /}1|'?P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z9 0JZA  
"81'{\(I_  
template < typename Tp > <6;M\:Y*T  
class constant_t 2D%2k  
  { BP j?l  
  const Tp t; b#@xg L*D  
public : ~ox}e(x y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g#i~^4-1  
template < typename T > x"Ll/E)\v]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N?m)u,6-l  
  { 9X*Z\-  
  return t; IiniaVuQ  
} KAZ<w~55c  
} ; :uAL(3pQ  
[NE!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D`QMlRzXy  
下面就可以修改holder的operator=了 _b8KK4UR  
9U;  
template < typename T > Xc NL\fl1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HIw)HYF 2  
  { s YTJ^Kd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :JSxsA6 k  
} 8{0XqE~ix=  
SOG(&)b  
同时也要修改assignment的operator() (_#E17U)_  
egsP\ '  
template < typename T2 > \ C:Gx4K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I+Fy)=DO9  
现在代码看起来就很一致了。 k% \;$u=%  
#CLjQJ  
六. 问题2:链式操作 :g$"Xc8Zn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5 v.&|[\k  
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。  pF6u3]  
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。 o;wSG81  
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。 "tl{HM5u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PI L)(%X  
vFHeGq70j  
template < typename T > TAh'u|{u2  
struct result_1 0(d!w*RpG  
  { f~l pa7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^}2!fRKAmo  
} ; Up%XBA  
"3jTU  
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: Ngx2N<$<*g  
qy?$t:*pp  
template < typename T > ,>#\aO1n  
struct   ref rbOJ;CK  
  { j8Mt"B  
typedef T & reference; zU[o_[+7^  
} ; dlyGgaV*X  
template < typename T > fahQ^#&d`  
struct   ref < T &> rZ,3:x-:  
  { Uy=yA  
typedef T & reference; 3US`6Y"  
} ; M p <r`PM2  
#<Y3*^~5d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CSjd&G *ZB  
A ___| #R  
template < typename T > Ma\%uEgTD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m^BXLG:b  
  { 5vD\?,f E  
  return l(t) = r(t); -`ljKp  
} EyR/   
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。 vg?(0Gasm*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6{d?3Jk  
f\?Rhyz  
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 :!Z|_y{b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: FLJ&ZU=s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~c&sr5E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 prM)t8SE  
最后的布局是: Gfx !.[Y  
                Add a(IE8:yU`  
              /   \ |63uoRr  
            Divide   5 7Z +Fjy-B  
            /   \ kqX %y  
          _1     3 ai/]E6r  
似乎一切都解决了?不。 ~:,}?9  
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。 _Cf:\Xs m  
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。 nGTGX  
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: Ax|'uvVAPT  
I`xC0ZUKj  
template < typename Right > .>,Y |  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _3u3b/%J?  
Right & rt) const `Gxb98h/r  
  { 3qGz(6w6E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~ecN4Oo4q;  
} )y:M8((%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C3.]dsv:  
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。 ]?}pJ28  
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。 oGZuYpa9  
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。 > mCH!ey  
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。 '%_K"rb  
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? 6;~V@t  
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: B.?F^m@zS  
vp&.  
template < class Action > <Ed;tq  
class picker : public Action 9pi{)PDJ  
  { {B#w9>'b  
public : =MJRQ V67  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k 5% )  
  // all the operator overloaded s hq +  
} ; ^^k9Acd~p  
LdOqV'&r  
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。 \N0wf-qa=  
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: NG\'Ii:-J  
e|SN b*_  
template < typename Right > 'G[G;?F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H{_D#It  
  { ~U7Bo(EJp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O)R}|  
} Y]~-S  
b'FTy i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m0 W3pf  
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。 TSJeS`I  
EGFP$nvq  
template < typename T >   struct picker_maker wYFkGih  
  { zNGUll$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C_ ;nlG6  
} ; VNz? e&>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;9#W#/B  
  { v}5YUM0H`  
typedef picker < T > result; *E>R1bJ8  
} ; g>7i2  
67H?xsk@n  
下面总的结构就有了: REcKfJTj  
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。 FwKY;^`!d  
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。 9A{D<h}yk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n}9<7e~/  
至此链式操作完美实现。 8t< X  
,[N(XstI  
^v5]Aq~X  
七. 问题3 X16O9qsh  
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。 zZY1E@~  
@b2?BSdUp  
template < typename T1, typename T2 > 1Xh@x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T.QJ#vKO0  
  { "Ar|i8^G3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L>Ze*dt  
} "`S?q G  
toj5b;+4F  
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: M a{@b$>  
ET H ($$M  
template < typename T1, typename T2 > 3DCR n :  
struct result_2 ze LIOw  
  { }U9dzU14  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~kpa J'm  
} ; :|&6x!  
v9TIEmZ  
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? W4#DeT  
这个差事就留给了holder自己。 ^K8XY@{&  
    gs.+|4dv  
18kWnF]n=  
template < int Order > 4y4r;[@U  
class holder; <%|u1cn~!v  
template <> Mc8_D,7  
class holder < 1 > 2cS94h  
  { TZn5s~t  
public : G&Yo2aADR  
template < typename T > xIb{*)BUwc  
  struct result_1 &{#6Z  
  { 5yJ~ q  
  typedef T & result; J?E!\V&U  
} ; ^%6f%]_  
template < typename T1, typename T2 > F }F{/  
  struct result_2 ",5=LW&,  
  { "NEKz  
  typedef T1 & result; 4__HH~j?Q  
} ; lA6{TH.x  
template < typename T > 'UGgY3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P uQ  
  { U5F1m]gFr  
  return (T & )r; bz,"TG[  
} =_6 Q26  
template < typename T1, typename T2 > yk^2<?z>2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,s}7KE  
  { 1j}e2H  
  return (T1 & )r1; (KvN#d 1\  
} %Zfh6Bl\X  
} ; U3M;{_g  
<)J@7@!P  
template <> A??a:8id^  
class holder < 2 > jCx*{TO  
  { 1x sJz^%V  
public : ;<cCT!A  
template < typename T >  "}[ ]R  
  struct result_1 OB+cE4$  
  { |1<B(iB'{/  
  typedef T & result; >h9~ /  
} ; ljg6uz1v %  
template < typename T1, typename T2 > `USze0"t0:  
  struct result_2 ^"uD:f)  
  { n"~K",~P  
  typedef T2 & result; iH dX  
} ; <P*7u\9&  
template < typename T > :2b*E`+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <I?f=[  
  { =8]Ru(#Ig  
  return (T & )r; ne[H`7c  
} }\A 0g}  
template < typename T1, typename T2 > )1YGWr;ykS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const plzwk>b_  
  { Hg\H>Z  
  return (T2 & )r2; )wEXCXr!  
} dry%aT  
} ; v9gaRqi8  
f7%g=0.F  
^Y8G}Z|  
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> >。 =*UVe%N4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y#O/Xw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r $LU$F  
^R+CkF4l l  
return l(i, j) = r(i, j); ZxDh! _[s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,6A/| K-  
pUgas?e&  
  return ( int & )i; i1HO>X:ea  
  return ( int & )j; 27F:-C~.9  
最后执行i = j; J3r':I}\  
可见,参数被正确的选择了。 6Tq2WZ}<'  
Pi%-bD/w  
V Kc`mE  
k?Zcv*[)D+  
l`:-B 'WM  
八. 中期总结 An BM*5G  
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: [H2su|rBI`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 COH.`Tv{*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #S|On[Q!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h`tf!MD]  
1bCS4fs^>  
eI -FJ/CJ  
Xi=4S[.4  
k6;pi=sYNW  
$7Tj<;TV  
九. 简化 @3I?T Q1  
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。 4LJOT_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a=[|"J<M  
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: +:J:S"G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S! .N3ezn  
  +-*/&|^等 On@p5YRwW  
2. 返回引用。 {#+'T13sx  
  =,各种复合赋值等 a uve&y"R  
3. 返回固定类型。 G<~P||Lu^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I%0J=V;o{  
4. 原样返回。 #vR5a}BAk  
  operator, Y~OyoNu2  
5. 返回解引用的类型。 7l'1  
  operator*(单目) ?CpM.{{s  
6. 返回地址。 d%1 Vby  
  operator&(单目) `_{,4oi  
7. 下表访问返回类型。 !U1V('   
  operator[] pTYV@5|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2bpFQ8q  
  operator<<和operator>> 7. eiM!7g  
h{PJ4U{W  
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。 <FvljKuq+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0B5d$0  
]mi)x6 3^  
template < typename Left > KeC&a=HL  
struct value_return YgkQF0+  
  { w6l56 CB`  
template < typename T > v XR27  
  struct result_1 `u8=~]rblj  
  { y$?O0S%F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  Z Mf,3  
} ; O$Dj_R#  
J]&nZud`  
template < typename T1, typename T2 > 2u} ns8wn  
  struct result_2 ^cojETOv  
  { 7"{CBbT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S`[r]msw  
} ; []H0{a2{<  
} ; z|N*Gs>,  
CDFkH  
;BEX|w xn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CWE^:kr6  
0h"uJco,  
下面我们来剥离functor中的operator() .1""U ']  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i# Fe`Z ~J  
]=%u\~AvL  
return l(t) op r(t) Lor__ K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /.m}y$@GV  
return op l(t) `Jl_'P}  
return op l(t1, t2) MPJ0>Ly  
return l(t) op )B Xl|V,  
return l(t1, t2) op 5R#:ALwX:  
return l(t)[r(t)] No w2ad&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lp]q%P  
dcN4N5r  
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: pR~"p#Y  
单目: return f(l(t), r(t)); 2ZQ|nwb7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %VgK::)r  
双目: return f(l(t)); d#HN '(2t  
return f(l(t1, t2)); JU-eoB}m  
下面就是f的实现,以operator/为例 bg,VK1  
$/P\@|MqYQ  
struct meta_divide 8EZ,hY^  
  { 9CHn6 v ~)  
template < typename T1, typename T2 > P6 mDwR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1);E!D[  
  { G)7J$4R  
  return t1 / t2; hmtDw,j  
} ! 9=Y(rb  
} ; >  ,P,{"  
f.U.(  
这个工作可以让宏来做: 7, :l\t  
%A;s 3 ]V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?B:],aztf  
template < typename T1, typename T2 > \ 4yRX{Bl|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8)&J oPN  
以后可以直接用 d>1#|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7e<\11uI]a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 v7D3aWoe  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KKJa?e`C  
~ouRDO  
#4?:4Im#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 U{-[lpd  
c}#(,<8X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @-}!o&G0  
class unary_op : public Rettype Z+! 96LR  
  { q3Y49d  
    Left l; _1HEGX\  
public : !o/;"'&E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yk#$-"c/a  
' ui`EL%  
template < typename T > &ETPYf%#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8'mm<BV;sT  
      { ;5}y7#4C  
      return FuncType::execute(l(t)); R~XNF/QMl  
    } 5?gZw;yiv%  
~2?UEv6  
    template < typename T1, typename T2 > fZJO}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \W})Z72  
      { 3a6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #'h(o/hz&&  
    } %v1*D^))  
} ; '3ZYoA%  
kv?j]<WN  
gd\b]L?>O  
同样还可以申明一个binary_op B7BikxUa  
Ty"=3AvRLV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k.w}}78N2N  
class binary_op : public Rettype m?D k(DJ  
  { ]7_O#MY1  
    Left l; 97SG;,6  
Right r; !fG`xZ~  
public : R{Qvpd$y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ogKd}qTov  
WevXQ-eKm  
template < typename T > %Z6\W; (n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zl`sY5{1  
      { jT q@@y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q##L|*Qy  
    } STQ~mFs"  
&5;y&dh  
    template < typename T1, typename T2 > ffE>%M*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JQWW's}  
      { v D4<G{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lIL{*q(  
    } ,V:RE y  
} ; TGQDt|+Z  
$^"_Fox]A\  
dq$C COC^F  
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 'QEQyJ0EB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7_ah1IEK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) KdTna6nY  
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。 r$.v"Wh)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q5(Z   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )v?-[ oR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TANt*r7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) AehkEN&H/t  
下面是修改过的unary_op @](\cT64i3  
'P?DZE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fTc ,"{  
class unary_op H) &pay  
  { Ty>g:#bogI  
Left l; V{G9E  
  lEv<n6:_  
public : Pxm~2PAm  
o+Kh2;$)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;P4tqY@  
ym)`<[T  
template < typename T > )IP{yL8c  
  struct result_1 Sk,9<@  
  { 8q& *tpE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C]+T5W\"<B  
} ; yD9<-B<)  
ZIrJ"*QO=  
template < typename T1, typename T2 > A?sU[b6_  
  struct result_2 PNMf5'@m  
  { x2g P, p-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yl6\}_h`  
} ; ~_Mz05J-\_  
)z#M_[zC>  
template < typename T1, typename T2 > ]w=6.LzO*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const juuV3et  
  { iy_\1jB0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zx{O/v KG  
} r'ydjy  
5=.EngG  
template < typename T > 8QGj:3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |.Pl[y  
  { 'qg q8  
  return OpClass::execute(lt(t)); mjqVP.  
} !zNMU$p  
C=/nZGG  
} ; #TX=%x6  
D%Y{(l+X  
z3[0BWXs  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug cAE.I$T(  
好啦,现在才真正完美了。 Y)I8(g}0  
现在在picker里面就可以这么添加了: qm)KO 4  
vYNh0)$%F  
template < typename Right > J12 ZdC'O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #}A >B  
  { ep<2u x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 97um7n  
} 4;ig5'U,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zSi SZMP"  
Y Hv85y  
q(yw,]h]{  
zoV-@<Eh  
L. xzI-I@D  
十. bind SAEr$F^  
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。 ,e ~@  
先来分析一下一段例子 yv<0fQ  
 o2ndnIL  
i%~4>k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :>[;XT<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TvWhy`RQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ya'@AJS  
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。 /N ^%=G#  
我们来写个简单的。 Dn?P~%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $W8  
对于函数对象类的版本: G1"=}Wt`  
D>O{>;y[  
template < typename Func > uv2!][  
struct functor_trait 6#k Ap+g7  
  { 7 '@l?u/6  
typedef typename Func::result_type result_type; 1lNg} !)[K  
} ; 9 0[gXj  
对于无参数函数的版本: GGs3r;(t  
t p.qh]2c  
template < typename Ret > '* +]&~b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )]%GNdU  
  { k:w\4Oqd  
typedef Ret result_type; q*ZjOqj  
} ; { A(= phN  
对于单参数函数的版本: !o 7uZC\  
.JpYZ |  
template < typename Ret, typename V1 > BcT|TX+ct  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -NVk>ENL4  
  { T!hU37g h?  
typedef Ret result_type; 2 f]9I1{  
} ; 2I'\o7Y  
对于双参数函数的版本: O329Bkg  
4.3Bz1p&#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'sm+3d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c(bh i  
  { y= I LA  
typedef Ret result_type; @Ns^?#u~   
} ; 0rT-8iJp4P  
等等。。。 flLC\   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J680|\ER  
cmu5KeH  
template < typename Func > ~ S R:,R  
struct func_return XQk9 U  
  { 0X)'8N  
template < typename T > %+G/oF |  
  struct result_1 hSD)|  
  { /s=TLPm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1C=}4^Pu  
} ; L `+\M+  
_SC>EP8:Z  
template < typename T1, typename T2 > R$*{@U  
  struct result_2 WZCX&ui  
  { { >Y<!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ckvm3r\i2  
} ; mB#`{|1[  
} ; ;X\>oV3#  
Vd|5JA}<"  
X63DBF4A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >U9!KB  
LIVVb"V|,  
template < typename Func, typename aPicker > lE[LdmwDrb  
class binder_1 >.#uoW4ZV  
  { JPiC/  
Func fn; k-T_,1l{  
aPicker pk; \nx ^=4*yk  
public : Xt8;Pl  
C did*hxJ  
template < typename T > o)?"P;UhJX  
  struct result_1 q[q#cY:0  
  { |n=kYs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,_Fq*6  
} ; i[^?24~ c  
bsPwTp^  
template < typename T1, typename T2 > 1(!QutEb  
  struct result_2 [ WZ<d^L  
  { G_[|N>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C|W_j&S65  
} ; X?Omk, '  
FWdSpaas Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >9=Y(`  
_hMVv&$  
template < typename T > bK("8T\?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6yTL7@V|B  
  { CQ"IL;y  
  return fn(pk(t)); }k<b)I*A  
} R8\y|p#c  
template < typename T1, typename T2 > _e8@y{/~Fd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Yg K]IxD  
  { ^$_ifkkLz  
  return fn(pk(t1, t2)); +]CKu$,8  
} IVkKmO(qO  
} ; eJ%~6c`@!  
$z{HNY* 2  
ssi{(}H/Jv  
一目了然不是么? bg_Zf7{  
最后实现bind ~?-U J^#  
Fm,A<+l@u  
xwT"Q=|kW  
template < typename Func, typename aPicker > @OFl^U0/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ERGDo=j  
  { v[r:1T@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0V}vVAa(B  
} @w6^*Z_hQ  
[CRy>hfV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~@BV  
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。 vo uQ.utl  
b\gl9"X  
十一. phoenix '|4/aHU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TR{8A^XhE8  
\#2,1W@  
for_each(v.begin(), v.end(), +5?hkQCX1^  
( D}cq_|mmn[  
do_ G5=(3V%  
[ U`:#+8h-}  
  cout << _1 <<   " , " 5:CC\!&QBV  
] ^67P(h  
.while_( -- _1), $NG}YOP)@  
cout << var( " \n " ) V)Z*X88:Tv  
) ;-^WUf |  
); %'4dg k  
in#qV  
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: na  $z\C\  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vT%rg r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )@1_Dm@0b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pwd7I  
0gO2^m)W  
kZ`60X%wE  
template < typename Cond, typename Actor > b |m$ W  
class do_while |KU>+4= @  
  { }[D~#Z!k  
Cond cd; 3$l'>v+5{  
Actor act; z ;y2 2  
public : MZ+8wr/y  
template < typename T > Gk799SDL  
  struct result_1 t ~U&a9&Z  
  { ?)4|WN|c_  
  typedef int result_type; "Oh-`C  
} ; $CL=M  
Yq`r>g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wc~a}0uz  
I.y|AQB  
template < typename T > e#kPf 'gL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nsw.\(#  
  { 79:x>i=  
  do JZu7Fb]L9  
    { &ks>.l\  
  act(t); a_QO)  
  } w|?Nq?KA  
  while (cd(t)); r^#.yUz  
  return   0 ; >4~{ CXZ  
} Xd|@w{.m*  
} ; 0\o0(eHCQz  
@WBy:gV"  
UTi n0k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kX[I|Z=  
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。 vj?9X5A_  
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。 HEjV7g0E  
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。 D\j1`  
下面就是产生这个functor的类: -U%wLkf|  
rS(693kb  
nF A7@hsm  
template < typename Actor > \e'>$8%T  
class do_while_actor SAThY$)6  
  { V%e'H>EC  
Actor act; YaSwn3i/@S  
public : v[m/>l2[P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZwO&G\A^  
Lk#u^|Eq7=  
template < typename Cond > Xb$)}n\9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~+3f8%   
} ; 6<]&T lS]  
#0G9{./C  
1vl~[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qYsu3y)*N  
最后,是那个do_ Y/gVyQ(  
1mI)xDi9  
w4(DR?[nC  
class do_while_invoker ]#S1 AvT  
  { ,@Ed)Zoh  
public : )_xM)mH  
template < typename Actor > qZ_^#%zO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uO7Ti]H  
  { \vFkhm  
  return do_while_actor < Actor > (act); {v;Y}o-p  
} A "_;.e`  
} do_; ru'Xet  
PcUi+[s;x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mqq~&nI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8.Y6r  
最后来说说怎么处理break和continue =\:YNP/  
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。 `jP\*k`~]  
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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