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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hA`9[58/  
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, :efDPNm5  
e9CvdR  
qr*e9Uk^  
HuxvIg  
  class filler ,[_)BM  
  { G 8tK"LC  
public : !_dW  `  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {=Py|N \\t  
} ; e)L!4Y44K  
q#8z%/~k  
zR=g<e1xe  
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: !l9 #a{#6l  
~ihi!u%~}  
XNBzA3W  
GIK.+kn\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?]}=4  
D{+D.4\  
5["n] i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ((BdT:T\_  
0h('@Hb.K#  
4i29nq^n  
,M\/[_:  
二. 战前分析 LG?b]'#  
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。 bvJ*REPL ?  
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 +xr;X 9  
v=IcVHuf  
h}+Gz={Q^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I wu^@  
  /* --------------------------------------------- */ |g\CS4$  
vector < int *> vp( 10 ); |c2;`T#`o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "nNT9 K|  
/* --------------------------------------------- */ "x3!F&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?J"Y4,{  
/* --------------------------------------------- */ `K2vG`c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1-G-p:|  
  /* --------------------------------------------- */ uBaGOW|Pl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); grDz7\i:  
/* --------------------------------------------- */ #hEU)G' $+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); En8L1$_  
JgldC[|7  
X(>aW*q  
D6P/39}W  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z~"8C Kz  
1._1, _2是什么? 7z8   
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。 7#g<fh  
2._1 = 1是在做什么? O-+!KXHd[  
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。 pTYV@5|  
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。 Q0""wR q'  
Mi[,-8Sk  
^687U,+  
三. 动工 h{PJ4U{W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [} %=& B  
0B5d$0  
]mi)x6 3^  
}sfv zw_  
template < typename T > M !rw!,g  
class assignment XfwH1n/o#  
  { (8GA;:G7G  
T value; d5=yAn-+=  
public : wY7+E/  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3cFvS[JG  
template < typename T2 > DEenvS`,P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >LFj@YW_)  
} ; Nw3IDy~T  
k%LsjN.S  
rT{ 2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CyJZip  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :-b-)*TC;  
R9Y{kk0M  
JaJyH%+$!  
@])}+4D(S  
  class holder 35SL*zS@-  
  { z|N*Gs>,  
public : CDFkH  
template < typename T > A~wyn5:_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j1dz'G}hj  
  { w8-L2)Q}I  
  return assignment < T > (t); l37l| xp~  
} ,,V uvn  
} ; xT8!X5;  
*zDL 5 9  
JjQTD-^  
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: K`cy97  
V8z*mnD  
  static holder _1; {?uswbk.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^}hSsE  
x1QL!MB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Dzw>[   
而不用手动写一个函数对象。 ?D=%k8)Y  
? )"v~vs  
n,|YJ,v[  
l,E4h-$  
四. 问题分析 S2 YxA  
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。 + oNr c.  
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。 A:,V)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A@I3:V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j!?bE3r~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g7]g0*gxXW  
El3Ayd3  
五. 问题1:一致性 i&,1  
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?| ! 9=Y(rb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6E:5w9_=c  
f.U.(  
struct holder 7, :l\t  
  { :N:e3$c  
  // ?B:],aztf  
  template < typename T > 4yRX{Bl|  
T &   operator ()( const T & r) const 8)&J oPN  
  { d>1#|  
  return (T & )r; 7e<\11uI]a  
} v7D3aWoe  
} ; 2v1dSdX,W  
6Nz S<  
这样的话assignment也必须相应改动: #4?:4Im#  
&}lRij&`  
template < typename Left, typename Right > N'0fB`:kz  
class assignment _." X# }W  
  { V4x6,*)e  
Left l; |>=\ VX17  
Right r; _zFJ]7Ym.)  
public : FGRG?d4?h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5~SBZYI  
template < typename T2 > P, SI0$Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Kr;F4G|Qt  
} ; hHqsI`7c  
~=pyA#VVJ"  
同时,holder的operator=也需要改动: ${, !Ll7)  
m:5bb 3  
template < typename T > 4fdO Ow  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x9H qc9q  
  { R2nDK7j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uWerC?da  
} ,koG*sn  
bn"z&g   
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。 ~1.~4~um  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ; WsV.n  
<x1H:8A  
return l(rhs) = r; $*dY f  
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。 !EO 2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ? 1b*9G%i  
zH?&FtO  
template < typename Tp > ,DWC=:@X  
class constant_t fm^)u"  
  { 38(|a5  
  const Tp t; JWs?az  
public : W|[k]A` 2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G X>T~i\f8  
template < typename T > T1~,.(#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u=p-]?  
  { kn7Qvk[+  
  return t; f%TP>)jag!  
} u:O6MO9^  
} ; 7!E7XP6,~>  
E 5bo60z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z~Z+Yt;,9a  
下面就可以修改holder的operator=了 Rk52K*Dc  
>dqeGM7Np>  
template < typename T > I45\xP4i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  Ry iS  
  { 4\EvJg@Z.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {V9}W<  
} 0_5j(   
 |{@_J  
同时也要修改assignment的operator() -)ag9{*  
QG=&{-I~[3  
template < typename T2 > SB`"%6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } " ^:$7~%bA  
现在代码看起来就很一致了。 HFd>UdT%  
vxC,8Z  
六. 问题2:链式操作 wC[Bh^]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hFWK^]~ a  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;P4tqY@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ym)`<[T  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z ]WA-Q6n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Sk,9<@  
8q& *tpE  
template < typename T > C]+T5W\"<B  
struct result_1 IKV:J9  
  { ZIrJ"*QO=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A?sU[b6_  
} ; W e*)RXm%  
n/]$k4h  
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: Yl6\}_h`  
~_Mz05J-\_  
template < typename T > )z#M_[zC>  
struct   ref ]w=6.LzO*  
  { *!y.!v*  
typedef T & reference; lhA<wV1-9G  
} ; zx{O/v KG  
template < typename T > p;rG aLo:u  
struct   ref < T &> A?xb u*zV,  
  { +vtI1LC;_  
typedef T & reference; )pXw 3Fo  
} ; /y"Y o  
.%4{zaB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R'q:Fc  
;hLne0|)}  
template < typename T > UMJ>6 Ko8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <KDl2>O  
  { Rl"" aZ  
  return l(t) = r(t); 7+I2" Hy  
} {E~ MqrX  
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。 pQ Y.MZSA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }3Y3f).ZW  
q:1_D>  
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!I(B^)BkT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5Y8/ZW~D0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R]Q4+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o= %Fh  
最后的布局是: Y Hv85y  
                Add q(yw,]h]{  
              /   \ X;ZR"YgT  
            Divide   5 ^Q?I8,4}  
            /   \ -R;.Md_  
          _1     3 WM}bM] oe  
似乎一切都解决了?不。 k'BLos1W  
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。 Ek,s6B)'d  
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。 f9FsZD  
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: hsQrHs'k  
Tdr^~dcQ  
template < typename Right > [-sE:O`yt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [N/[7Q/y  
Right & rt) const @:. 6'ji,`  
  { gi7As$+E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n8M/Y}mH   
}  F%6`D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 imtW[y+4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |^ml|cb  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 zSYWNmj&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 m GWT</=[$  
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。 "l&sDh%Lk<  
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? &0 VM <  
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: {=,?]Z+  
rY>{L6d  
template < class Action > %Ya-;&;`  
class picker : public Action { A(= phN  
  { By@<N [I@  
public : +mP3 y~|-j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eP3)8QC  
  // all the operator overloaded 1Ly?XNS  
} ; )G6]r$M>o0  
H3.WAg[`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 'C~NQ{1TV  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: &Sc}3UI/F  
VPf*>ph=  
template < typename Right > 3Nh;^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0rT-8iJp4P  
  { flLC\   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J680|\ER  
} #TUsi,jG  
~ S R:,R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XQk9 U  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0X)'8N  
sf?D4UdIH  
template < typename T >   struct picker_maker ;1cX|N=  
  { /s=TLPm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r! 5C3  
} ; CD^_>sya  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _SC>EP8:Z  
  { R$*{@U  
typedef picker < T > result; QH4nb h4  
} ; "_C^Bc  
yi7-[W}  
下面总的结构就有了: >;QkV6i7  
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。 -)?~5Z   
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。 u9>.x zYG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5Lt&P 5BY  
至此链式操作完美实现。 9r7QE&.  
D|Z,eench  
vdNh25a<h  
七. 问题3 @-;-DB]j  
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。 Xig+[2zS  
7BF't!-2F  
template < typename T1, typename T2 > yaA9* k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9\Mesf1$o  
  { FQ?H%UcW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xN}P0  
} 0pu])[P]_[  
-2tX 15,  
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: q!<`ci,uS  
R6)p4#|i  
template < typename T1, typename T2 > $RKd@5XP  
struct result_2 c?eV8h1G  
  { \GbT^!dj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m{x!uq  
} ; uwWfL32  
lV$U!v: b  
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? 4%p5X8|\ih  
这个差事就留给了holder自己。 _?@>S7-  
    &.o}(e:]  
{TdK S  
template < int Order > 6yTL7@V|B  
class holder; CQ"IL;y  
template <> }k<b)I*A  
class holder < 1 > R8\y|p#c  
  { _e8@y{/~Fd  
public : S,3e|-&$  
template < typename T > ^$_ifkkLz  
  struct result_1 +]CKu$,8  
  { T[<llh'+  
  typedef T & result; bR*T}w$<  
} ; QhZ!A?':U  
template < typename T1, typename T2 > /43DR;4  
  struct result_2 ssi{(}H/Jv  
  { JO7IzD\  
  typedef T1 & result; BaiC;&(   
} ; klUxt?-  
template < typename T > !U,qr0h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0tn5>Dsk  
  { n4k. tq  
  return (T & )r; 8o4<F%ot  
} .K}u`v T  
template < typename T1, typename T2 > R.|fc5_"+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J`}/+WN7  
  { 68)z`JI|<)  
  return (T1 & )r1; KzeA+PI  
} (LRv c!`"  
} ; jfqWcX.X=  
XT~JP  
template <> ;b cy(Fp,\  
class holder < 2 > XOgX0cRC4  
  { F.PD5%/$q  
public : RURO0`^  
template < typename T > P!B\:B%4~]  
  struct result_1 5:CC\!&QBV  
  { ^67P(h  
  typedef T & result; $NG}YOP)@  
} ; `z5j  
template < typename T1, typename T2 > B Ibcm,YQ  
  struct result_2 |mk$W$h  
  { j=dHgnVvj  
  typedef T2 & result; PM=I  
} ; :XBeGNI*#  
template < typename T > IOTHk+w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0NpxqeIDY  
  { 1.yw\ZC\  
  return (T & )r; _h@7>+vl~  
} &sJpn* W  
template < typename T1, typename T2 > pVt-7 AgW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z ;y2 2  
  { >0@X^o  
  return (T2 & )r2; "H%TOk7l  
} CL9p/PJ%e  
} ; evg i\"  
dWD9YIYf  
}Ss#0Gee  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >\} 2("bv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lJKhP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N1P [&lR  
k@4]s_2  
return l(i, j) = r(i, j); `x6 i5mp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a2Q9tt>Q  
:7:Nx`D8  
  return ( int & )i; 1;vn*w`p  
  return ( int & )j; @%ChPjN  
最后执行i = j; 'n!;7*  
可见,参数被正确的选择了。 U G^6I5  
a/_sL(F{  
wvT!NN K2  
4w]u: eU  
 >?U (w<  
八. 中期总结 O~fRcf:Q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,a^_ ~(C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _jU6[y|XLh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cQgmRHZ]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q+gqa<kM  
L\y,7@1%AT  
HX+'{zm]  
SRM[IU  
_u{D#mmO  
s( Kf%ZoE  
九. 简化 !ybEv | =  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .t"s>jq 1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K Qub%`n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: a5Xr"-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ET=q 1t8  
  +-*/&|^等 quGb;)3  
2. 返回引用。 BR5$;-7W  
  =,各种复合赋值等 wg!  
3. 返回固定类型。 0Lc X7gU>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kz,Nz09}W  
4. 原样返回。 Sm+Ek@Ax  
  operator, lmr {Ib2a  
5. 返回解引用的类型。 Y&'2/zI6~  
  operator*(单目) Am  kHVg  
6. 返回地址。 C/!2q$  
  operator&(单目) ]>R`]U9*O  
7. 下表访问返回类型。 ^!pagt^  
  operator[] ;\Wg>sq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]7dm`XV  
  operator<<和operator>> {r'#(\  
/Pg66H#RUf  
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。 2{+\\.4Evk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J&8l1{gd  
Q$kSK+ q!  
template < typename Left > ,"j |0Q  
struct value_return .O1g'%  
  { 8{Zgvqbb  
template < typename T > Q*mPU=<  
  struct result_1 [R A=M  
  { !i)?j@D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %0:  (''  
} ; 4~G9._  
dVO|q9 /  
template < typename T1, typename T2 > tV# x{DN  
  struct result_2 5'l+'ox@J  
  { Rq4\~F?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $ZQPf  
} ; #FuOTBNvB  
} ; 0_"J>rMp  
U6.$F#n  
? 76jz>;b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait og2]B\mN4  
K +w3YA  
下面我们来剥离functor中的operator() sFCoRH|"c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G9Xrwk<g4  
YdE$G>&em  
return l(t) op r(t) d['BtVJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i/)Uj-*G)  
return op l(t) ZL1[Khr,s  
return op l(t1, t2) lXv{+ic  
return l(t) op "V?U^L>SF  
return l(t1, t2) op \i`/k(  
return l(t)[r(t)] E8FS jLZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (F$q|qZ%  
{:{NK%  
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: AO8`ItNZdT  
单目: return f(l(t), r(t)); JRU)AMMU&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tOp>O oD  
双目: return f(l(t)); <5C3c&sds  
return f(l(t1, t2)); 4\Q ?4ZX  
下面就是f的实现,以operator/为例 ']}ZI 8  
aQinR"o  
struct meta_divide g w }t.3}  
  { T-|z18|!  
template < typename T1, typename T2 > Zf?>:P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u^iK?S#Ci8  
  { BS+N   
  return t1 / t2; E>SnH  
} 3&3S*1b-H  
} ; --  _,;  
ZHw)N&Qn  
这个工作可以让宏来做: _Y}(v( (;  
e[R364K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #XC\= pZX  
template < typename T1, typename T2 > \ ">CjnF2>R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q| gG{9  
以后可以直接用 [gH vI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WI}P(!h\J  
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 F S1<f:  
(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。。。) \7gLk:  
a{Tv#P*!  
1_GUi  
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 MlS<txFPS  
FS`{3d2K +  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {!'AR`|  
class unary_op : public Rettype QXgh[9w G  
  { =$Xdn'  
    Left l; $Wb"X=}tl  
public : cq@8!Eu w]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hof ZpM  
qrm~=yU%  
template < typename T > mpXc o *!_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ay2Vz>{  
      { Tfs7SC8ta  
      return FuncType::execute(l(t)); pS*vwYA  
    } HPr5mWs:  
A*MlK"  
    template < typename T1, typename T2 > H.wp{m{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dO rgqz`e  
      { j"J2&Y2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M<g>z6   
    } }MXZ  
} ; .T4"+FTzP  
NaB8cLURp  
n1.]5c3p  
同样还可以申明一个binary_op ;se-IDN  
N7}.9%EV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N<Ti]G  
class binary_op : public Rettype !t~S.`vF  
  { tY%c-m  
    Left l; zOWbdd_zl  
Right r; qK;n>BTe  
public : F~{yqY5]n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l)=Rj`M  
jo{GPp}  
template < typename T > RK"dPr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (#LV*&K%IC  
      { 2$=?;~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }T4"#'`  
    } jyLpe2 S  
r`B8Cik  
    template < typename T1, typename T2 > Vk@u|6U'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J3y5R1?EP  
      { d!e$BiC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XvZg!<*OH  
    } 4+'yJ9~,B  
} ; {u3^#kF  
:}e*3={4  
T~=NY,n  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2vu"PeU9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]0V~|<0c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !)_80O1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6&$z!60  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^\ {%(i9  
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。。。 /|`;|0/2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c i_XcG  
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) }oj$w?Ex  
下面是修改过的unary_op s e2+X>@>  
`3/,-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9V[|_  
class unary_op P0k|33;7L  
  { uTBls8  
Left l; a?M<r>  
  i2)rDek3]T  
public : c*HS#C7'2  
s)]i0+!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y-gjX$qGo  
E;| q  
template < typename T > kO~xE-(=  
  struct result_1 n M,m#"AI  
  { W446;)?5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @,pO%,E6  
} ; kIP~XV~  
b ]1SuL  
template < typename T1, typename T2 > _I3j 7f,V  
  struct result_2 9\R:J"X  
  { 2AzF@Pi^z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fPZBm&`C  
} ; gO gZ  
X./8 PK?&  
template < typename T1, typename T2 > Xr6lYO_R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9 qqy(H  
  { x4 4)o:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %Kd8ZNv  
} S-Ryt>G  
vn6/H8  
template < typename T > 5i83(>p3]e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,BOB &u  
  { CZxQz  
  return OpClass::execute(lt(t)); no)Spo'  
} }\OLBg/  
+m Mn1&  
} ; e7>)Z  
()}O|JL:K  
;)u}`4~L  
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 UVxE~801Y  
好啦,现在才真正完美了。 Ajs<a(,6  
现在在picker里面就可以这么添加了: -TjYQ  
eLL> ThMyW  
template < typename Right > yL_-w/a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $6Nm`[V  
  {  ]i=-/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2fFNJ  
} Q^b_+M  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 R]m`v: 9  
!M)!  
iG6 ^s62z7  
^$`xUKp`pn  
Rr|VGtg  
十. bind T,`'qZ>  
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。 MDGcK/$')f  
先来分析一下一段例子 --Dw8FR9  
0A9x9l9Wd  
"n7rbh3VW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OzX\ s=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `P)1RTVx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w`c9_V  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p! zC  
我们来写个简单的。 Qh? E* 9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p%]* I?  
对于函数对象类的版本: de[c3!#1d  
4ME8NEE  
template < typename Func >  C!Y|k.`p  
struct functor_trait {{tH$j?Q  
  { -]+ XTsL  
typedef typename Func::result_type result_type; +T"kx\<  
} ; ;6e#W!  
对于无参数函数的版本: gD@ &/j7  
w4:n(.;HK  
template < typename Ret > 4)]g=-3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^h1VCyoR*  
  { N#bWMZ"  
typedef Ret result_type; n AoGG0$5  
} ; \&&kUpI  
对于单参数函数的版本: 23_<u]V  
c^6v7wT5  
template < typename Ret, typename V1 > a_`E'BkgU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H{\tQ->(2  
  { *O)_D bj  
typedef Ret result_type; 8v*>~E/0  
} ; >#$( M5&}-  
对于双参数函数的版本: HvKueTQ  
XG<^j}H{}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HdJLD+k/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -,TBUWg  
  { wTf0O@``6H  
typedef Ret result_type; UacN'Rat  
} ; E:D1ZV  
等等。。。 SV<*qz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hIXGfvUy  
QTz{ZNi!  
template < typename Func > U4 m[@wF  
struct func_return JAC W#'4hV  
  { Xd)ba9{  
template < typename T > 9x;/q7  
  struct result_1 OV7vwj/-  
  { #Vs/1y`()  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3${?!OC  
} ; Zj<oh8  
"f!*%SR: 1  
template < typename T1, typename T2 > c72Oy+#  
  struct result_2 q-o=lU"  
  { @7u4v%,wB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jtd@8fVi  
} ; KjZ^\lq'  
} ; Pl}}!<!<z  
mIFS/C  
7v?tSob:b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S82NU2L  
Ook3B  
template < typename Func, typename aPicker > 9`4h"9dO  
class binder_1 ,\+tvrR4X  
  { Gxi;h=J2)>  
Func fn; JEdtj1v{O  
aPicker pk; (PsA[>F  
public : #7lkj:j4  
}ebw1G  
template < typename T > %b\xRt[0v7  
  struct result_1 t<ftEJU"'w  
  { yZ0;\Tr*J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @ RTQJ+ms  
} ; Pu/0<Orp7  
}td+F&l($V  
template < typename T1, typename T2 > **! lV]/  
  struct result_2 +GP"9S2%R  
  { X-:Ni_O\ty  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yC+N18y?  
} ; K ANE"M   
.Z%7+[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} px//q4 U  
/D1Bf:'(  
template < typename T > gW/H#T,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K8|6r|x  
  { AU87cqq  
  return fn(pk(t)); Y0s^9?*  
} 1Y}gki^F  
template < typename T1, typename T2 > A'[A!NL%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :vurU$\  
  { ^3=8*Xr  
  return fn(pk(t1, t2)); ;2L=WR%  
} qhK;#<#  
} ; ^z[s;:-  
Gk[P-%%b /  
3-o ]H'6  
一目了然不是么? Cf`UMQ a  
最后实现bind \M>AN Z}  
Q.z2 (&  
}[LK/@h  
template < typename Func, typename aPicker > 3qpk Mu3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _JR4 PKtx  
  { hZ2PP ^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7Mo O2  
} JYv&It  
nJ*NI)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /jj!DO#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _x UhDu%  
]"/ *7NM  
十一. phoenix ,l0s(Cg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (]7@0d88  
,P auP~L  
for_each(v.begin(), v.end(), NA/+bgyuT>  
( * +OAc `8  
do_ XJ?@l3D:  
[ +Kf::[wP7  
  cout << _1 <<   " , " J,7_5V@jJ  
] a#uJzYB0  
.while_( -- _1), 8$G$Rdn  
cout << var( " \n " ) i3e|j(Gs4  
) *,'"\n  
); t8?+yG;  
_ORW'(:Z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^+GN8LUs  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?7G[`@^Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #e8CuS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: TS UN(_XGW  
>@oO7<WB  
S?Eg   
template < typename Cond, typename Actor > 8De `.!Gg  
class do_while D(h|r^5  
  { HH+rib'u  
Cond cd; >`oO(d}n[0  
Actor act; w~Y#[GW  
public : ^' [|  
template < typename T > Q7}w Y  
  struct result_1 VJ=!0v  
  { IgFz[)  
  typedef int result_type; 9R ugkGy  
} ; Z>M*!mQi  
q5HHMHB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OmoY] 8N}  
Q'A->I<;_s  
template < typename T > (1Kh9w:^"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M2oKLRt)L  
  { c!841~p(Q  
  do /,:32H  
    { 0f-gQD  
  act(t); 7gJy xQ  
  } 0;XnNz3&  
  while (cd(t)); /1OhW>W3eH  
  return   0 ; c69C=WQ  
} ~z< ? Wh  
} ; SnXYq 7`t  
F[?t"d  
7 'f>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D2?7=5DgS  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 WrG)&&d  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 p1|@F^Q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 H>Fy 2w  
下面就是产生这个functor的类: CV& SNA  
90ORx\Oeo  
Wo2M}]0  
template < typename Actor > h[lh01z  
class do_while_actor N86Hn]#  
  { lq%s/l  
Actor act; #[i({1`^L  
public : xknP `T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =E,*8O]  
 z!F?#L5  
template < typename Cond > t;4{l`dk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `[:f;2(@  
} ;  Ng-3|N  
Pd@?(WQ  
^$T>3@rDB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9^aMmN&6N2  
最后,是那个do_ :_?>3c}L  
a]ftE\99  
Y)!5Z.K  
class do_while_invoker "C0oFRk  
  { -bs~{  
public : h\20  
template < typename Actor > ey Cg *  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F5*Xx g}N  
  { Rq\.RR](  
  return do_while_actor < Actor > (act); )fC^h=Qp  
} Q}m)Q('Rk  
} do_; K}wUM^  
A46y?"]/30  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k|g~xmI;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :ox+WY  
最后来说说怎么处理break和continue $I tehy  
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。 my*/MC^O  
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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