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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;= j@, yu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a07@C  
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, tt?58dm|  
-7/s]9o'  
O1 .w,U  
JXG"M#{  
  class filler &zQ2M#{82  
  { <Llp\XcZ  
public : (Rk_-9_E.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +')f6P;t>=  
} ; =cN&A_L(  
]q- g[e'  
RjF'x  
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: uPYmHA} _/  
cYx4~V^  
^_5L"F]sP  
x:vu'A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /( .6bv  
;!91^Tl  
zWpqJK   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GU't%[  
jztq.2-c#  
4L-:*b_v\  
L- pVltX  
二. 战前分析 EM7+VO(  
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。 2oa#0`{  
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 %8*64T")  
n .!Ym X4  
>@WX>0`ht  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X1IeSMAe  
  /* --------------------------------------------- */ }?cGf- c  
vector < int *> vp( 10 ); tt%MoQ)   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +jg9$e"  
/* --------------------------------------------- */ JOjoiA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5Zmw} M  
/* --------------------------------------------- */ ml@2wGyf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tNsPB6 Z  
  /* --------------------------------------------- */ ,D\GGRw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cJM:  
/* --------------------------------------------- */ RH}A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =X?\MVWB  
HL/bS/KX  
vA$o~?a]/  
7'wS\/e4a  
看了之后,我们可以思考一些问题: rC:?l(8ng3  
1._1, _2是什么? L,d LE-L  
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。 TI9UXa:V\  
2._1 = 1是在做什么? <<D$+@wxm  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hYQ_45Z*?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 c4_`Ew^k  
TF2>4 p  
kc7lc|'z  
三. 动工 < Dx]b*H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @ S<-d  
8 #ndFpu  
.nYUL>  
#jAqra._b  
template < typename T > UgWs{y2SE.  
class assignment 5TBp'7 /s~  
  { K"<PGOF  
T value; <Sz52Suh>  
public : %Pksv}  
assignment( const T & v) : value(v) {} l5+gsEux]  
template < typename T2 > ZEYgK)^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |F.)zC5{  
} ; {]z4k[;.h  
,!V]jP)  
/(O$(35  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  g PAX4'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [2ax>Yk$  
]"c+sMW  
h^ -. ]Y  
"NRDNqj(  
  class holder !6Sd(2  
  { ~gz^Cdh  
public : fN"( mW>!  
template < typename T > Bl9jkq ]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tBTTCwNT%  
  { 2_Wg!bq  
  return assignment < T > (t); /7!""{1\\  
} @/r^%G  
} ; 6t/`:OZC:  
SI:U0gUc  
9Pw0m=4  
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: D>Gt]s  
!v]b(z`Y  
  static holder _1; %{6LUn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4tSv{B/}  
7Cjd.0T=(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JbB}y'c4}=  
而不用手动写一个函数对象。 ' qdPw%d  
2,aPr:]  
IrMl:+t\  
RE.r4uOJg  
四. 问题分析 uxg9yp@|  
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。 X0 -IRJ[  
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。 dD<fn9t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \c[IbL07  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mg#j3W}]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2MA]jT  
#_mi `7!B#  
五. 问题1:一致性 DF6c|  
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?| %gnM( pxl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $D31Q[p=+  
3]-_q"Co4f  
struct holder (Qgde6  
  { 2 xw6 5z  
  // kt4d; 4n  
  template < typename T > fF*`'i=!  
T &   operator ()( const T & r) const j@Qg0F  
  { ]pEV}@7  
  return (T & )r; #d{=\$=  
} G8W#<1LE  
} ; RtG}h[k/X  
"U. ^lkN  
这样的话assignment也必须相应改动: {brMqE>P#  
 p0.|<  
template < typename Left, typename Right > M4ozTp<$O  
class assignment Y^%T}yTtq  
  { ,3I^?5  
Left l; `V[!@b:  
Right r; iut`7  
public : 5>J=YLq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U|G|l|Bl  
template < typename T2 > c:83LZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]]}tdn_  
} ; WWT",gio  
Gu=STb  
同时,holder的operator=也需要改动: ? muzU.h"z  
2cu#lMq  
template < typename T > HE<1v@jW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y-ux7F{=z  
  { +.RKi !  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >r &;3:"  
} 9;yn}\N `  
74<!&t  
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。 9;F bnp'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TwyM\9l7  
-st7_3  
return l(rhs) = r; _ >` X]I;  
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。 Hn,:`mj4-6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K.gEj*@  
@?C#r.vgp  
template < typename Tp > 61U<5:#l  
class constant_t ,2oF:H  
  { R~bC,`Bh  
  const Tp t; c62=*] ,  
public : HaA1z}?n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} = sAn,ri  
template < typename T > p8wyEHB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j QU"Ved  
  { K!D o8|  
  return t; P?BGBbC  
} {f9{8-W <u  
} ; 0oy-os  
0=wK:Ex  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]0D}T'wM  
下面就可以修改holder的operator=了 X5YiFLH>y\  
ThW,Y" l  
template < typename T > 1 4 LI5T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *zO&N^X.4  
  { cYNJhGY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R E1 /"[t  
} 9iN.3/T8  
m?s}QGSka  
同时也要修改assignment的operator() # N~,F@t  
sqx` ">R  
template < typename T2 > \Mv":Lm1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dQezd-y*  
现在代码看起来就很一致了。 Y}6n]n;uR  
DN4#H`  
六. 问题2:链式操作 T5wjU*=IL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EoX_KG{  
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。 dQy>Nmfy  
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。 S\y%4}j  
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,N$A7SBE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7iu Q9q^&  
- ~O'vLG  
template < typename T > r%Rs0)$yj  
struct result_1 6VD1cb\lF  
  { ryO$6L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ql?^ B SqG  
} ; y0v]N  
"s W-_j]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3`9{T>  
wHz?#MW 3L  
template < typename T > a :SQ16_?  
struct   ref  Z:2I/  
  { QbYc[8-[  
typedef T & reference; /Tz85 [%6  
} ; x4Rk<Th"o  
template < typename T > '%v#v3'  
struct   ref < T &> QGiAW7b5  
  { 4^c- D  
typedef T & reference; b7C e%Br  
} ; U7&x rif  
mzL[/B#>M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]O:M$ $  
(yQ 5`  
template < typename T > {u7##Vrgt8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ &5w\P  
  { g1DmV,W-Q  
  return l(t) = r(t); T+"f]v  
} 8F;>5i  
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。 zIQzmvf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _BnTv$.P  
E]^5I3=O  
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 /I&wj^   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _17|U K|N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e^).W3SK]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z+s%;f;  
最后的布局是: @-.? B  
                Add Z\X'd_1!  
              /   \ qZ2&Xw.{1  
            Divide   5 ScnY3&rc  
            /   \ toa-Wa{  
          _1     3 $%2_{m_K:p  
似乎一切都解决了?不。 .R 44$F  
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。 LR)& [{Kk  
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。 ']51jabm  
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: #;9H@:N  
|oKu=/[K  
template < typename Right > !7lj>BA>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WbjF]b\  
Right & rt) const #/J 'P[z  
  { upn8n vy4(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 ?TKN~ja  
} U/MFhD(06  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ateUpGM QU  
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。 q/@dR{-  
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。 [_DPxM=V  
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。 Xer@A;c  
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。 (4~WWU (iT  
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? K6\` __mLf  
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: 34C``i  
W|Ldu;#  
template < class Action > Iur9I>8h  
class picker : public Action $&-5;4R'0  
  { f %fa{  
public : [p;*r)f2}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ft5DU/%  
  // all the operator overloaded ~P1_BD(  
} ; Unl?fXI  
='Oj4T  
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。 pV`$7^#X  
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: ~2%3FV^  
2JO-0j.  
template < typename Right > F+=urc>w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eO5ktEoJ  
  { \tt'm\_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cFfTYP9  
} UKB_Yy^Y  
)y50Mb0+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &H;8QZ8uw  
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。 `bgb*Yaod  
vP]9;mQ  
template < typename T >   struct picker_maker (}H ,ng'4  
  { y,C!9l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >Gd.&flSj  
} ; U^#?&u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U~is-+Uq  
  { Y^lQX~I2{  
typedef picker < T > result; swr"k6;G  
} ; 2bQ/0?.).-  
")\aJ8  
下面总的结构就有了: W}gVIfe  
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。 lJ/6-dP  
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。 _x\m|SF_g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qb7^VIo%c  
至此链式操作完美实现。 k&Jo"[i&WO  
)LFD6\z1pl  
R$0U<(/  
七. 问题3 t{(Mf2GR1  
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。 0<P(M:a  
-q2MrJ*  
template < typename T1, typename T2 > $ad&#q7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mZoD033H  
  { h)B!L Ar  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >q|Q-I~gs  
} PZ]5Hf1"  
i.@*t IK  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _EKF-&Q6  
c cr" ep  
template < typename T1, typename T2 > zGs|DB  
struct result_2 qpgU8f  
  { 70`M,``  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sco uO$K  
} ; "Gh#`T0#a  
)+GX<2_  
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? ,VG9)K 1K  
这个差事就留给了holder自己。 Q]i[.ME  
    f)gGH'yOQ  
6o lV+  
template < int Order > *,jqE9:O  
class holder; 5Bj77?Z  
template <> O)<r>vqe}  
class holder < 1 > 9".Uc8^p/F  
  { ) hdgz$cl  
public : :uR>UDlPX  
template < typename T > gE=Wcb!  
  struct result_1 &t[|%c*D&  
  { gH H&IzHF  
  typedef T & result; rt;gC[3\  
} ; )+B=z}:Nfz  
template < typename T1, typename T2 > 7 6*hc   
  struct result_2 `i4I!E  
  { &!#2ZJ}{  
  typedef T1 & result; [f(uqLdeM  
} ; ,?w!5N;iRO  
template < typename T > ![Hhxu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7K !GK  
  { /,t| !)\]  
  return (T & )r; Em9my2oE  
} *^6k[3VY  
template < typename T1, typename T2 > nOuN|q=C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2mOfsn d@  
  { AO8:|?3S  
  return (T1 & )r1; 0# UAjT3  
} P%jkKE?B4  
} ; [Y oa"K  
Ltg-w\?]  
template <> 7 s-`QdWX  
class holder < 2 > y[p6y[r*  
  { Bfn]-]>sD  
public : CRd_}  
template < typename T > -&7=uRQk  
  struct result_1 Ps|QW  
  { "o<D;lO  
  typedef T & result; _DrnL}9I7  
} ; y3AL)  
template < typename T1, typename T2 > :+1bg&wQ  
  struct result_2 JOgmF_(>Z  
  { ])68wqD  
  typedef T2 & result; -_w~JCx  
} ; p}r yKW\cJ  
template < typename T > s #`cX0L)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1J+3a-0  
  { 59/Q*7ZJ  
  return (T & )r; !xJFr6G~8  
} q|/!0MU"  
template < typename T1, typename T2 > {V=vn L--  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o] S`+ZcV  
  { Lqq*Nr  
  return (T2 & )r2; B,:23[v  
} -MUQ \pZ  
} ; Ol_/uy1r[  
Tu'E{Hw  
"1CGO@AXS  
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> >。 R>` ih&,)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8|Q4-VK<!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5bF5~D(E  
JN)"2}SE  
return l(i, j) = r(i, j); B ;;cbY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y8}"DfU.  
MsSoX9A{D  
  return ( int & )i; +:b(%|  
  return ( int & )j; LP8o7%sv!  
最后执行i = j; p0?o<AA%O  
可见,参数被正确的选择了。 AV9:O{  
P)4x   
89ZDOji?O  
i"KL;t[1  
AwA1&mh  
八. 中期总结 )m)h/_  
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: vN' VDvVM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O} (E(v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |#!eMJ&0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ./2Z?,  
]+FX$+H/A0  
#fJwC7  4  
KgL<}=S  
+i2YX7Of  
rR3m' [  
九. 简化 EF0Pt  
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。 TIKEg10I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fWqv3nY^  
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: <b3x(/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;c nnqT6  
  +-*/&|^等 ,q/tyGj  
2. 返回引用。 G)4 ZK#wz  
  =,各种复合赋值等 ipgN<|`?@  
3. 返回固定类型。 k`{RXx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .59KE]u  
4. 原样返回。 K%kXS  
  operator, aViJ   
5. 返回解引用的类型。 4|I7:~  
  operator*(单目) <e$5~Spc  
6. 返回地址。 ^7J~W'hI  
  operator&(单目) xNocGtS  
7. 下表访问返回类型。 5+J 64_  
  operator[] t*5z1T?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @G7w(>_T3  
  operator<<和operator>> qZ `nZi  
YLD-SS[/>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .ou!g&xu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Smi%dp.  
H^]Nmd8Q)  
template < typename Left > ce 7Yr*ZB  
struct value_return  n.=e)*  
  { o",f(v&u%  
template < typename T > Ty g$`\#   
  struct result_1 /h1dm,  
  { 8Pl+yiB/o`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w++B-_  
} ; ^=aml   
Tz+HIUIxF  
template < typename T1, typename T2 > $,xtif0  
  struct result_2 -[i40 1  
  { ~| 4U@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p} t{8j >  
} ; V=G b>_d  
} ; pil0,r $D  
)< &B&Hp  
GhSL%y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7yc9`j}]  
$]Q*E4(kV9  
下面我们来剥离functor中的operator() wrZ7Sr!/V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u=_bM2;~Z  
5bu[}mJ  
return l(t) op r(t) !D.= 'V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i}v}K'`  
return op l(t) $.suu^>^w  
return op l(t1, t2) )nf=eU4|  
return l(t) op ;:#?~%7>  
return l(t1, t2) op oi33{#%t  
return l(t)[r(t)] ^&f{beU9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *qeic e%E  
Zj%B7s1A  
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: SH@  
单目: return f(l(t), r(t));  ?.4yg(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fi,e}j=2f  
双目: return f(l(t)); XhHel|!g:  
return f(l(t1, t2)); Ba"^K d`  
下面就是f的实现,以operator/为例 {ar5c&<  
'xLM>6[wz  
struct meta_divide ,v$2'm)V  
  { ~#HH;q_7m  
template < typename T1, typename T2 > GFASF,+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /8P4%[\  
  { >o0&:h|>$'  
  return t1 / t2; ! 0>!tW  
} L@gQ L  
} ; !q7;{/QM6  
w~cq% %  
这个工作可以让宏来做: w /Bn2bD  
P%<aGb4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m11"i=S"  
template < typename T1, typename T2 > \ k"3Z@Px:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "/ a*[_sV  
以后可以直接用 L V[66<T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4U LJtM3  
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 ?9wFV/  
(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。。。) ! 4qps$p{  
p[af[!  
:>AW@SoTp  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 q:EzKrE  
=:CGl   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h;4y=UU  
class unary_op : public Rettype P!)7\.7  
  { R"9oMaY  
    Left l; M[`w{A  
public : (7rz:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z1{E:~f  
a6 #{2q  
template < typename T > p ?Ij-uo"o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WcZo+r  
      { *tbpFk4/  
      return FuncType::execute(l(t)); x 1%J1?Fp  
    } >tXufzW  
&dwI8@&  
    template < typename T1, typename T2 > ~q'w),bE"Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : e0R7sj  
      { ]sm0E@1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *1ID`o  
    } U l7pxzj  
} ; @> +^<  
pZ@W6}  
/`j  K  
同样还可以申明一个binary_op  OGE#wG"S  
t`Y1.]@U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lv,ji_  
class binary_op : public Rettype H(5ui`'s  
  { Y|x6g(b  
    Left l; 1S)0 23N  
Right r; Fb\2df{@  
public : sa0^1$(<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rrs`h `'-  
r=P$iG'&  
template < typename T > 9`gGsC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const om*tdG  
      { $Kw"5cm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %DND&0`  
    } 2'O!~8U  
yaYIgG  
    template < typename T1, typename T2 > 6%tiB?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oRvm*"8B  
      { x#}j3" PP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  2U+z~  
    } :+gCO!9Y  
} ; v#<+n{B  
q=E}#[EgY  
[V#&sAe  
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 u {E^<fW]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3MBz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P7BJ?x  
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。 :[X }.]"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iK6<^,]'  
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。。。 &:cTo(C'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d)17r\*>I  
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) 5f^`4 pT  
下面是修改过的unary_op fB @pwmu  
1!v >I"]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5@%=LPV  
class unary_op 4~pO>6P   
  { ?GMeA}j  
Left l; $Zu4tuXA  
  7PQj7&m  
public : g)r ,q&*  
wHN` - 5%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} onJ[&f  
M'!!EQo  
template < typename T > hc p'+:  
  struct result_1 ,n,7.m.D  
  { ReG O9}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K~hlwjrt  
} ; EJ &ZZg  
1r-,V X7  
template < typename T1, typename T2 > x+)hL D[ n  
  struct result_2 <4A(Z$ZX)  
  { gQ+_&'C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j|$y)FBX  
} ; Lw2YP[CR  
E/ed0'|m  
template < typename T1, typename T2 > jtVPv]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z]>e& N  
  { \8>N<B)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )>A%FL9  
} hwol7B>   
!PP?2Ax  
template < typename T > Nm :|C 3_I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kp &XX|  
  { ;Wrd=)Ka  
  return OpClass::execute(lt(t)); s)&R W#:X  
} =ILo`Q~  
<812V8<!  
} ; *.;}OX^X  
Y @ ,e  
])ZJ1QL1  
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 BKjPmrZ|  
好啦,现在才真正完美了。 ewff(e9  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2Z1(J% 7  
K v>#  
template < typename Right > cJE>;a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $MVeMgPa  
  { PQ!?gj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BxN#Nk~  
}  S~5 =1b  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1MzB?[gx  
eEds-&_  
WE8L?55_Au  
Z(`K6`KM  
bA9dbe  
十. bind * jNu?$  
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。 P*^UU\x'4I  
先来分析一下一段例子 GMp'KEQQ  
AxqTPx7`|  
MS^hsUj}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F9G$$%Q-Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [~r $US  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <h>fip3o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6 VJj(9%  
我们来写个简单的。 ,4I6RwB.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l[j0(T  
对于函数对象类的版本: Y?SJQhN6W  
oTa+E'q  
template < typename Func > NZ? =pfK\s  
struct functor_trait RoXOGVo  
  { r3lr`s`  
typedef typename Func::result_type result_type; Z"8cGN'  
} ; 2OOj8JS  
对于无参数函数的版本: y]z#??  
B!C32~[  
template < typename Ret > "%iR-s_>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nLLHggNAV  
  { C4d1*IQk  
typedef Ret result_type; O pX  
} ; HOI`F3#XI  
对于单参数函数的版本: sN/Xofh  
'$nGtB5  
template < typename Ret, typename V1 > -kS5mR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .\\#~r`t3  
  { /]58:euR  
typedef Ret result_type; G!lykk]  
} ; /u1zRw  
对于双参数函数的版本: WQ`P^5e  
Z"&ODVP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wx7>0[zE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KD<`-b)7<  
  { JZ0+VB-3U  
typedef Ret result_type; ^rb7`s#G  
} ; R_&V.\e_  
等等。。。 IZ ha* 7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T{2//$T?  
;Cpm3a t  
template < typename Func > <^$b1<@  
struct func_return GdwHm  
  { =7Gi4X%  
template < typename T > fH{$LjH(  
  struct result_1 xo3)ds X  
  { VH*(>^Of F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5 `mVe0uI  
} ; i; uM!d}  
;Awzm )Q  
template < typename T1, typename T2 > zT40,rk  
  struct result_2 \}(-9dr  
  { )u:8Pv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6q7Y`%j  
} ; iFT3fP'> 5  
} ; _E-GHj>k z  
SQCuY<mD  
E0'6!9y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ::t !W7W  
PU\q.y0R  
template < typename Func, typename aPicker > #!<s& f|O  
class binder_1 TV2:5@33  
  { a.ME{:a%  
Func fn; 667tL(  
aPicker pk; g)Uh   
public : hRiGW_t  
qt)mUq;>  
template < typename T > XX;%:?n  
  struct result_1 m=y)i]=1  
  { ?|F;x"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3Q6#m3AWY  
} ; _dY}86{  
Hh/#pGf2  
template < typename T1, typename T2 > SQRz8,sqkw  
  struct result_2 +4RaN`I  
  { RozsRt;i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2^j9m}`  
} ; +w/o  
cA^7}}?e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XBBRB<l)  
TMs\#  
template < typename T > hYx^D>}]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T}LJkS~*l  
  { VdrF=V&] O  
  return fn(pk(t)); =z dti'2{4  
} G]4+ Qr?  
template < typename T1, typename T2 > 4 df1)<}U-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;#Nci%<J\  
  { 4WnxJ]5`  
  return fn(pk(t1, t2)); g9Ll>d)tE3  
} L32ki}2  
} ; OuH]Y70(  
[! o -F;  
kE|#mI[>  
一目了然不是么? ot6 P q}  
最后实现bind Q?q m~wD  
L*38T\  
IT"jtV  
template < typename Func, typename aPicker >  EZFWxR/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YDL)F<Y  
  { Gj?q+-d!(5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]].21  
} l\GNd6)H  
l{yPO@ut`F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [J#(k`@  
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。 p*,mwKN:  
W>49,A,q  
十一. phoenix XsCbA8Qv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :zoX Xo  
'LI)6;Yc  
for_each(v.begin(), v.end(), Plv+mb  
( w9BH>56/"  
do_ h)8_sC  
[ .42OSV  
  cout << _1 <<   " , " 4]R3*F  
]  glUP  
.while_( -- _1), .})8gL7 V  
cout << var( " \n " ) %(6WrE5F6  
) _X/`4 G  
); z@j&vW  
}8e %s;C  
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: lX7^LB  
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 &3. 8i%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v|z1nD!?]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,%^0 4sl  
)}v2Z3:  
+ u+fEg/A  
template < typename Cond, typename Actor > x(~l[hT  
class do_while bHNaaif}P  
  { [8n4lE[)"  
Cond cd; UYUd IIoL  
Actor act; |@F<ajlV  
public : S7*:eo  
template < typename T > 5 Da( DA  
  struct result_1 [d}1Cq=_  
  { \~>#<@h  
  typedef int result_type; UK/k?0  
} ; ;'kH<Iq  
d0d2QRX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YVi]f2F%  
NgKNT}JDv  
template < typename T > #e[5O| V~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i\b2P2 `B  
  { :csLZqn[  
  do a6C ~!{'nW  
    { BVDo5^&W  
  act(t); <T>f@Dn,  
  } WqO* vK!t  
  while (cd(t)); c`cPGEv  
  return   0 ; Yy]He nw;  
} c"r( l~fc  
} ; Bdi~ B")  
Vow+,,oh  
HV?@MBM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h";sQ'us  
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。 5Z'pMkn3  
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。 tee%E=P  
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^~!t{\  
下面就是产生这个functor的类: i&#c+iTH  
bV ym  
~?FKww|_*J  
template < typename Actor > 9,IGZ55C  
class do_while_actor FqySnrJQ  
  { `B~%TEvMh  
Actor act; cD]t%`*  
public : P=.W.oS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pt$7U[N  
hO8B]4=&*  
template < typename Cond > }j x{Cw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ESAh(A)8  
} ; y!j1xnzki  
C|+5F,D  
(Y%}N(Jg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EW)]75o{QF  
最后,是那个do_ LdcP0G\"VG  
,fbO}  
hk(^?Fp  
class do_while_invoker HDYoM  
  { PeOgXg)L`z  
public : @U,cj>K  
template < typename Actor > AyWCb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g_`8K,6ln  
  { ;,D7VxWhY  
  return do_while_actor < Actor > (act); \I> ,j,c  
}  c`TgxMu  
} do_; 5we1q7  
LYT0 XB)A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'yl`0,3wV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Kgcg:r:  
最后来说说怎么处理break和continue `C3F?Lch  
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。 ~b e&T:7.  
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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