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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;H8`^;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lwm /[  
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, =B+dhZ+#S$  
Z= -fL  
p|qLr9\A  
UWqiA`,  
  class filler .i?{h/9y  
  { B k\K G  
public : q~iEw#0-L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `tT7&*Os  
} ; bhg6p$411  
6Rif&W.xy  
GU1cMe  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mW[w4J+7P  
IcqzMm b  
Q;y4yJ$wI  
5>e<|@2 X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YsiH=x  
dKXzFyW  
%RwWyzm#\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ow`F 7  
9T$%^H9  
&.yX41R  
dpge:Qhr  
二. 战前分析 Q9p7{^m&E  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {@x-T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 WHjJR   
sGiK S,.K  
:KRNLhWb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RxPD44jVA  
  /* --------------------------------------------- */ Rm,>6bQx  
vector < int *> vp( 10 ); ghkV^ [  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c9nv=?/}f  
/* --------------------------------------------- */ )FA:wsy~E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FW3E UC)P  
/* --------------------------------------------- */ Xfb-< Q0A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R;U4a2~  
  /* --------------------------------------------- */ 2Z"\%ZD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F!?f|z,/  
/* --------------------------------------------- */ N48X[Q*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %/nDG9l  
K'E)?NW69  
EN}4-P/5  
G:|]w,^i  
看了之后,我们可以思考一些问题: >x~Qa@s;  
1._1, _2是什么? 0&kmP '  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /{[tU-}qJ  
2._1 = 1是在做什么? aAd1[?&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 m>w{vqPwJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Gf~^Xv!T  
o?= &kx  
Jfv'M<I  
三. 动工 Mxd7X<\$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zrE{CdG%y  
h<CRW-  
ns/*WH&[x  
|{%$x^KyJ  
template < typename T > *cX i*7|=  
class assignment K-c>J uv&,  
  { Y2ON!Rno  
T value; Y>2#9LA  
public : a 7b1c!  
assignment( const T & v) : value(v) {} U: <  
template < typename T2 > J*%IvRg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |Z o36@s  
} ; &`]T# ">  
RA+M.  
M3d%$q)<rW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x FvK jO)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dgByl-8Q  
Hy'EbQ  
r M}o)  
|w>b0aY  
  class holder CNWA!1n^Hy  
  { "N,@J-]/k  
public : Gt,VSpb~s  
template < typename T > o=lZl_5/u;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HB<>x  
  { +n &8" )  
  return assignment < T > (t); F,mStw:  
} |1(L~g  
} ; >B$ IrM7J  
lEQj62zIQ  
iK5[P  
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: Oq}7q!H  
Qo(<>d  
  static holder _1; -Vmp6XY3q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,x3< a}J  
VYH $em6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :yw(Co]f  
而不用手动写一个函数对象。 -0k{O@l"  
4zOFu/l6R  
UQb|J9HY4  
:8v? 6Q  
四. 问题分析 4 4WyfpTJ*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 NUtKT~V  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 G;pc,\MF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XZTH[#MqeI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /Ea&Zm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (2RuQgO  
B\ZCJaMb  
五. 问题1:一致性 ^%U`|GBZp  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +t]Ge >S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J'I1NeK  
+}mj;3i  
struct holder (K ]wk9a  
  { ,a0RI<D  
  // fQw=z$  
  template < typename T > cw_B^f8^  
T &   operator ()( const T & r) const x%dVD  
  { 3r?T|>|  
  return (T & )r; 3n_t^=  
} ,RAP_I!_x  
} ; a]8W32  
w`/~y   
这样的话assignment也必须相应改动: szOa yAS  
g`6I,6G  
template < typename Left, typename Right > .F\[AD 5  
class assignment I q{/-,v  
  { AZ\f6r{  
Left l; J'wJe,  
Right r; >@Na6BH5v  
public : |b!Bb<5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >v1.Gm  
template < typename T2 > M pz9}[`3g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZpwFC7LW  
} ; !<h-2YF<M  
;hd%w mE  
同时,holder的operator=也需要改动: +.u HY`A  
 \5HVX/  
template < typename T > (;N#Gqb6l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =ATQ2\T$m  
  { =6qSo @  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K@"B^f0mU  
} >G vd?r  
$?OQtz@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Jg.^h1>x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?uF3Q)rCk  
R@IwmJxX  
return l(rhs) = r; c48I-{?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D3+<16[,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +}f}!h;  
h;OHpvk  
template < typename Tp > T!1XL7  
class constant_t 1CUI6@Cz)  
  { @G|z _  
  const Tp t; 8K\S]SZ  
public : ogdgLTi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} - C8VDjf9  
template < typename T > Pf3F)y[=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {J;(K~>?m  
  { F]RZP/D`  
  return t; SU.$bsu  
} s}4k^NGFJ  
} ; 8'Q&FW3"  
ji5Nq+S2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $A98h -*x  
下面就可以修改holder的operator=了 k+eeVy  
1<0Z@D~F  
template < typename T > )qDV3   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6ziBGU#.-  
  { [E qZj/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H00iy$R  
} - G=doP0  
7Ewq'Vu`y  
同时也要修改assignment的operator() *M6j)jqV  
D@ BP<   
template < typename T2 > * YLp C^&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L~Xzo  
现在代码看起来就很一致了。 :M@#.  
X09i+/ICK  
六. 问题2:链式操作 <4"Bb_U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LiEDTXRz  
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。 W;F=7[h  
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。 7K24sHw;%  
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。 :SN/fY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &(NxkZp!  
>PUT(yNL  
template < typename T > 5RKs 2 eV  
struct result_1 .6iJ:A6T  
  { 6MQyr2c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2KNs,4X@  
} ; Et;Ubj"+  
I%mGb$ Q  
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: o4YF,c+>q  
]QF*\2b-I2  
template < typename T > V B=jK Mi  
struct   ref `bNLmTS  
  { 'D^@e0.3  
typedef T & reference; a.XMeB  
} ; jq(rnbV  
template < typename T > u/` t+-A  
struct   ref < T &> 8@KGc )k  
  { \Bl`;uXb  
typedef T & reference; YcM 0A~<  
} ; |_16IEJ  
X D \;|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q)RTy|NJ^  
%)y-BdSp.  
template < typename T > `OWwqLoeA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )24 1-b V  
  { + $Lc'G+:  
  return l(t) = r(t); Rab7Y,AA  
} 6I\4Yv$N  
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。 zoau5t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !Ic~_7"  
3Zm;:v4y  
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 88zK)k{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E>YE3-]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rKr\Qy+q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (_Rl f$D  
最后的布局是: ;@<e]Ft  
                Add _TVKvRh  
              /   \ if+97^Oy  
            Divide   5 b2hXFwPe  
            /   \ lkb,UL;V  
          _1     3 [:l=>yJ{(  
似乎一切都解决了?不。 KK/siG~O  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2Jt*s$  
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。 F2',3  
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: 7"Q;Yi2(  
vk3C&!M<a  
template < typename Right > 7Dz-xM_?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G@,XUP  
Right & rt) const ^dKtUH/78G  
  { X>Y>1fI.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =la~D]T*g  
} Z:>ek>Op  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j$r2=~1  
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。 8/W2;>?wKc  
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。 [f`7+RHrd  
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。 ;_A?Zl}  
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。 et@<MU@ `  
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? :Gf  
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: KOhIk*AC '  
?rQIUP{D7  
template < class Action > !Gh*Vtd8-  
class picker : public Action f+4j ^y}  
  { +w(B9rH  
public : 6f;20dn 6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m@g9+7  
  // all the operator overloaded EskD)Sl   
} ; DP!~WkU~  
P u,JR  
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。 +?GsIp@>jh  
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: rpv<'$6  
b yX)4&  
template < typename Right > e0`5PVJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Vv*](iM  
  { Gg5+Ap D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B5!|L)7>{p  
} 70N Lv  
X 3(*bj>P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RFLw)IWkL_  
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。 G`,M?l mL  
C]ef `5NR]  
template < typename T >   struct picker_maker ??,/85lM  
  { VB}^&{t)!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `4a9<bG  
} ; v}Kj+9h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dg@'5.ApPu  
  { Ypx"<CKP}  
typedef picker < T > result; 4.q^r]m*  
} ; *+j r? |  
MD[;Ha  
下面总的结构就有了: ;AJ6I*O@+  
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。 b}Xh|0`b+  
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。 :} DTK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l|K$6>80  
至此链式操作完美实现。 HD>UTX`&mc  
>yqFO  
I"HA( +G  
七. 问题3 f^G-ba  
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。 Er<!8;{?  
*fQn!2}=(  
template < typename T1, typename T2 > +RyV"&v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a[NR%Xq  
  { z#/"5 l   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mD;ioaE  
} !u|s8tN.U  
P$6 Pe>3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :d wP  
4z,/0  
template < typename T1, typename T2 > h.5KzC S  
struct result_2 MCl-er"]D  
  { pLtK:Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O-qpB;|  
} ; P5&8^YV`N  
{ukQBu#}<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !twYjOryH[  
这个差事就留给了holder自己。 N;i\.oY  
    /NQ PTr  
%g~zE a-g  
template < int Order > Jj~|2Zt  
class holder; |*N;R+b  
template <> N@V:nCl  
class holder < 1 > LU+}iA)  
  { Q 6dqFnz  
public : a( SJ5t?-2  
template < typename T > oH(=T/{  
  struct result_1 P 4+}<5  
  { }gKJ~9Jg  
  typedef T & result; O[F  
} ; /&zlC{:G92  
template < typename T1, typename T2 > 1Hs'YzvY  
  struct result_2 5.QY{ +k  
  { I8{ mkh  
  typedef T1 & result; "pc t#  
} ; 'CCAuN>J  
template < typename T > [I}xR(a@n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L#\5)mO.v  
  { !HKW_m^3J  
  return (T & )r; UvuA N:'  
} bRK\Tua 6  
template < typename T1, typename T2 > S%jFH4#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5TLE%#G@+  
  { oObQN;A@6  
  return (T1 & )r1; xMFEeSzl>S  
} {2U3   
} ; Em(Okr,0  
~"r(PCa@  
template <> >S]"-0tGD=  
class holder < 2 > f(T`(pX0V  
  { eQ<Vky^SJ  
public : %<<JWoB  
template < typename T > I/go$@E"  
  struct result_1 p;~oIy\,  
  { .pIO<ZAFT  
  typedef T & result; %$67*pY'JH  
} ; +NVXFjPC  
template < typename T1, typename T2 > '~zi~Q7M  
  struct result_2 q2*1Gn9!j  
  { $J#Z`%B^y  
  typedef T2 & result; ,@\z{}~v  
} ; e<+b?@}=B  
template < typename T > @?bY,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =ba1::18  
  { |qpFR)l  
  return (T & )r; .TNGiUzG  
} ?nZe.z-%6  
template < typename T1, typename T2 > g nw">H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gi$'x^]#  
  { #x \YA#~  
  return (T2 & )r2; $Ww.^ym  
} "iUh.c=0F,  
} ; FIx|4[&>S  
b(t8TR#-  
H\$uRA oo*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3!`_Q%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~vcua@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !\cVe;<r  
JH*fxG  
return l(i, j) = r(i, j); 0S$TLbx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v7,-Q*  
>96+s)T%;  
  return ( int & )i; l[[^]__  
  return ( int & )j; ,h<x Y>  
最后执行i = j; pUa\YO1J  
可见,参数被正确的选择了。 yatZ Al(B  
M5 ^qc  
1p=bpJC  
`cPZsL  
8Yo;oHk7  
八. 中期总结 MeV*]*   
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: B qLL]%F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H~bbkql  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H3( @Q^9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &joP-!"  
k]~$AaNq  
x<PJ5G L  
q>.C5t'Qx  
LIT`~D  
NDJP`FI  
九. 简化 t:b}Mo0  
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。 W j`f^^\HJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |Qn>K   
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: @r(3   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w+a5/i@  
  +-*/&|^等 z L9:e7o  
2. 返回引用。 M>xT\  
  =,各种复合赋值等 #/H Z[Vw  
3. 返回固定类型。 Q:Ma3El\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tJmy}.t1  
4. 原样返回。 uvJ&qd8M  
  operator, dA<_`GFR  
5. 返回解引用的类型。 $-]I?cWlQ  
  operator*(单目) uPE Ab2u="  
6. 返回地址。 p{+F{e  
  operator&(单目) 8C@6 b4VK  
7. 下表访问返回类型。 .9?GKD  
  operator[] M{SJ8+G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]dgi]R|`  
  operator<<和operator>> ~y"OyOi&  
'S*]JZ1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lgZ9*@d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *X^ C+F  
A5Q4wy`  
template < typename Left > x,|fblQz  
struct value_return trB-(B%5  
  {  VF g(:  
template < typename T > .[Qi4jm>`  
  struct result_1 \fp'=&tp~a  
  { uh% J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G ]uz$V6!  
} ; YFW/ Fa\7  
j8aH*K-l{  
template < typename T1, typename T2 > h6n!"z8H  
  struct result_2 ,<Wt8'e  
  { F{c8{?:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M^Tm{`O!  
} ; ;aD?BD__Z  
} ; .{|SKhXk  
*\cU}qjk  
sL ;;'S&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <[u(il  
GVfRy@7n  
下面我们来剥离functor中的operator() ddd2w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1(RRjT 9  
I:6XM?  
return l(t) op r(t) 2p4iir  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -*O L+  
return op l(t) i0*Cs#(=h  
return op l(t1, t2) T Qx<lw  
return l(t) op ?@kz`BY  
return l(t1, t2) op I!SIy&=W  
return l(t)[r(t)] xM@s`s|n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]9c{qm}y  
Mpco8b-b  
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: G~ LQM  
单目: return f(l(t), r(t)); l/"!}wF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &N]e pV>  
双目: return f(l(t)); %~kE,^  
return f(l(t1, t2)); YY(_g|;?8  
下面就是f的实现,以operator/为例 9c[bhGD?  
53d`+an2  
struct meta_divide Cl3L)  
  { Br.UN~q  
template < typename T1, typename T2 > L,ax^]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  wG6Oz2(  
  { pred{HEye  
  return t1 / t2; Z^=(9 :  
} esq~Ehr=  
} ; Dy 8H(_  
$!TMS&Wk  
这个工作可以让宏来做: X*w;6 V  
IKaW],sr#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +$#XV@@~  
template < typename T1, typename T2 > \ ynZEJKo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E1dhj3+3  
以后可以直接用 ma!C:C9#J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W]_a_5  
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 % 4t?X  
(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。。。) QDVSFGwr  
<a&xhG}  
8~~ k?  
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 _a|g >  
-B! a O65^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !VsdKG)  
class unary_op : public Rettype Iza;~8dH5  
  { 5|>ms)[RQ  
    Left l; j]` hy"  
public : }_}    
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m-+>h:1b|9  
a/H5Y,b>  
template < typename T > !!8;ZcL}Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x]?V*Jz  
      { 7y42)X  
      return FuncType::execute(l(t)); UH;bg}=8  
    } @g]+$Yj  
/u`Opv&I  
    template < typename T1, typename T2 > UV av^<_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :#_k`{WG  
      { .6y*Z+Zg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rj4Mq:pJ  
    } Z#[%JUYp'  
} ; Eza^Tbq%j?  
< <Y]P+uU  
5dG+>7Iy}  
同样还可以申明一个binary_op qu]a+cYY  
S4_ZG>\VT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nD>X?yz2  
class binary_op : public Rettype )8n?.keq  
  { rg#/kd<?[V  
    Left l; H@ty'z?  
Right r; 1=E}X5  
public : $Fy~xMA8O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +l!.<:sp  
2chT^3e  
template < typename T > 7lJ8<EP9 u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uC#] F@  
      { Qy=tkCN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iEy2z+/"^  
    } {!{T,_ J  
V\FlKC   
    template < typename T1, typename T2 > ^YfAsBs&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;ByCtVm2  
      { <5CQ#^ cK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;eO Ye3;c  
    } g u' +kw  
} ; <Nc9F['&#  
*tkf)[(  
f^5sJ 0;%  
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 4"{g{8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /w2IL7}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _+}hId  
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。 5"q{b1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oW(8bd)  
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。。。 \S~<C[P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZC^?ng  
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) y4!fu<[i  
下面是修改过的unary_op  Y!|};  
-ucR@P]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }:0HM8B7!  
class unary_op =umF C[. W  
  { 0{?%"t\/f  
Left l; +OB&PE  
  Q-U,1b  
public : gKIN* Od  
(KfdN'vW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H-X5A\\5  
7bJM $  
template < typename T > >S?7-2X  
  struct result_1 kaDn= ={YM  
  { : R8+jO   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y92<(ziaX)  
} ; )oS~ish  
_,-\;  
template < typename T1, typename T2 > o i~,}E_  
  struct result_2 "DJ%Yo  
  { .=c@ps  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >g[Wnzf  
} ; DFGgyFay  
-**fT?n  
template < typename T1, typename T2 > #e9XU:9 @g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T(~^X-k  
  { lw4#C`bx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6b!1j,\Vx  
} ab6D&  
Mq6_Q07  
template < typename T > `]Vn[^?D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $,T3vX]<  
  { z_z '3d.r7  
  return OpClass::execute(lt(t)); a1weTn*  
} RZj06|r8  
<)@^TRS  
} ; _)# ~D*3  
fAvB!e  
]d&;QZ#w  
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 $5>x)jr:w+  
好啦,现在才真正完美了。 r1$x}I#Zv  
现在在picker里面就可以这么添加了: Aq/wa6^%  
 +!wkTrV  
template < typename Right > =E8Kacu%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Zt4 r_ 7  
  { HL!"U (_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D/WzYc2h]  
} uRw%`J4H  
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。 Fd9Z7C  
7|?Ht]  
6r,zOs-I]  
<^8OYnp  
?Ye%k  
十. bind ]O+Nl5*  
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。 sF#t{x/sW  
先来分析一下一段例子 It^_?oiK  
F=kiYa}  
;nf}O87~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W@FGU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '}NH$ KA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z.kBQ{P  
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。 2wgdrO|B  
我们来写个简单的。 (8j@+J   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ve= nh]N  
对于函数对象类的版本: g|4v>5Y  
Al]z =  
template < typename Func > k :zGv  
struct functor_trait B&H [z  
  { TC'^O0aZ_  
typedef typename Func::result_type result_type; N;e*eMFE  
} ; %!)Dk<  
对于无参数函数的版本: rB5+~ K@  
lnntb3q  
template < typename Ret > v y F(k3W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UIw6~a3E  
  {  eYRm:KC  
typedef Ret result_type; YA^g[,  
} ; pJwy ~ L  
对于单参数函数的版本: GP}+c8|2  
*|:]("i  
template < typename Ret, typename V1 > v_@&#!u`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k\M">K0E  
  { BH=C  oD.  
typedef Ret result_type;  3Kum  
} ; 90)rOD1B  
对于双参数函数的版本: $d7{q3K&1  
S8Yh>j8-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Aaix? |XN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GpM_ Qp  
  { J)Td'iT(  
typedef Ret result_type; )F35WP~  
} ; BLhuYuON  
等等。。。 ]dIr;x`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pG:)u cj  
u@zBE? g  
template < typename Func > -^7n+ QX  
struct func_return uc;QSVWGy8  
  { 9Uh nr]J.  
template < typename T > Y~M  H  
  struct result_1 ]7{-HuQ8>}  
  { \>-%OcYlM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U z6XQskX  
} ; O8ZHIs  
PK* $  
template < typename T1, typename T2 > b%,`;hy{  
  struct result_2 -vC?bumR%  
  { }' t*BaU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~UJ_Rr54  
} ; KcjP39@I  
} ; I*K~GXWs#  
DavG=kvd  
th*E"@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JEes'H}Y  
z '%Vy  
template < typename Func, typename aPicker > 1 {V*(=Tp  
class binder_1 xTL"%'|  
  { SLc'1{  
Func fn; }KHdlhD  
aPicker pk; -gV'z5  
public : W;C41>^?/  
Z`b{r;`m8  
template < typename T > ^T|~L<A3  
  struct result_1 p(Q5!3C0q  
  { _\LAWQ|M4[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )/9/p17:xu  
} ; X;0DQnAI8j  
<&rvv4*H  
template < typename T1, typename T2 > YvK8;<k@-?  
  struct result_2 ?79ABm a  
  { DFt1{qS8@u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6]^}GyM!  
} ; l8hOryB&  
cf0D q~G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HIi 5kv]}|  
O=St}B\!m  
template < typename T > x*[\$E`v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x AD:Z "  
  { u#Qd `@p  
  return fn(pk(t)); Ro?a DrQ  
} e;<=aa)}?  
template < typename T1, typename T2 > ``}EbOMG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7PZ0  
  { fgP_NYfOj  
  return fn(pk(t1, t2)); T0Q)}%L  
} DxT8;`I%  
} ; /nRi19a%xU  
P/?`  
V Z;ASA?;  
一目了然不是么? j']m*aM1>  
最后实现bind W9?Vh{w  
C_Y^<  
nmVL%66K  
template < typename Func, typename aPicker > ~fE@]~f>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M yr [  
  { 40oRO0p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]v3 9ag_hu  
} Lz S@@']  
_rK}~y=0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `Xnu("w)  
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。 QdL ;|3K9  
4QZ -7_  
十一. phoenix :~pPB#)nk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `6b!W0$ -  
<DCrYt!1}c  
for_each(v.begin(), v.end(), i!<,8e=  
( "EQ-`b=I4  
do_ "8aw=3A  
[ nW3`Z1kq})  
  cout << _1 <<   " , " ]n0kO&  
] yK<%AV@v  
.while_( -- _1), JB a:))lw  
cout << var( " \n " ) impzqQlZ,  
) it!8+hvq9*  
); _H|x6X1-  
H3}{]&a  
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: ?ZDXT2b~~  
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 Funep[rA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a5:Q%F<!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BDyOX6  
l)fF)\|;=  
el39HB$  
template < typename Cond, typename Actor > agN`) F!  
class do_while SY_T\ }  
  { 0ejx; Mum  
Cond cd; KD*,u{v;  
Actor act; +Cl(:kfYB  
public : qdrk.~_  
template < typename T > W`K XO|'p@  
  struct result_1 `UL #g![J  
  { g= k}6"F~  
  typedef int result_type; s={AdQ  
} ; 1 e1$x@\\  
gYfN ?A*`_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7^#f<m;Ar!  
?N<* ATC L  
template < typename T > 1+v&SU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jzSh|a9_  
  { Xy:'f".M~\  
  do So\(]S  
    { \@vR*E  
  act(t); V03U"eI="  
  } \,i9m9;y  
  while (cd(t)); 3:X3n\z  
  return   0 ; c_<m8b{AEF  
} @T  
} ; fDhV *LqW  
fGHYs  
@*e|{;X]hy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #ok1qT9_  
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。 }20 Q`?  
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。 os|8/[gT  
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。 hC?:XVt  
下面就是产生这个functor的类: S(eCG2gR  
n]?Yv E  
%eB0 )'  
template < typename Actor > B *p`e1  
class do_while_actor W\:!v%C  
  { orYE&  
Actor act; ]l7) F-v  
public : Gf( hN|X.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Yb\t0:_  
bhDV U(%I6  
template < typename Cond > 1Y4=D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N7:=%Fy(  
} ; ?TA%P6Lw  
r:lv[/ D  
iz!E1(z(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B/.+&AJw  
最后,是那个do_ +?Vj}p;  
8\HL8^6c5  
:so2 {.t-  
class do_while_invoker Jn3cU  
  { lx$]f)%~  
public : ivDmPHj{  
template < typename Actor > 8+Sa$R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {q f gvu  
  { @q:v?AO  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?=,4{(/)  
} I.BsKB  
} do_; {\z&`yD@  
|C}n]{*|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mW~t/$Y$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 idW=  
最后来说说怎么处理break和continue b5K6F:D22  
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。 I,;@\  
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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