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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b|8>eY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XvkI +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, SAE '?_  
Pzm!`F^r}  
V_A,d8=lt  
g=g.GpFt  
  class filler r~G]2*3  
  { +=*m! 7Mr  
public : _QMHPRELk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vXM/nw|5  
} ; *v nxP9<  
Fx[A8G  
+ 65~,e  
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: E4v_2Q -w  
IL>/PuZku  
7=p-A _X  
Ad`[Rt']kI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _[{:!?-?  
+/!=Ub[:U  
SC $`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0n<(*bfW  
qzH qj;  
BheEI;}  
^`jZKh8)h  
二. 战前分析 >\?z37 :T  
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。 }$0xt'q&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x'@32gv  
xf^<ec  
CmJ?_>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;la#Vf:]  
  /* --------------------------------------------- */ o1#:j?sN  
vector < int *> vp( 10 ); rZ!Yi*? f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uFm+Y]h  
/* --------------------------------------------- */ hLyTUt~\L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `j}_BW_  
/* --------------------------------------------- */ S[L#M;n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uK;K{  
  /* --------------------------------------------- */ FM9X}%5nu9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h"PS-]:CD  
/* --------------------------------------------- */ 4{*tn"y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YH'$_,8peM  
_^6|^PT.  
Y(hW(bd;  
@ kJ0K  
看了之后,我们可以思考一些问题: (@KoqwVWc  
1._1, _2是什么? bSrRsgKvT  
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。 2<[ eD`u  
2._1 = 1是在做什么? N ;Z`%&  
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。 pK6e/eC  
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。 Wa[x`:cT?u  
=mHkXHE~:  
1jH7<%y  
三. 动工 >Lw}KO`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .1.J5>/n  
AezvBY0'`z  
JJ/1daj  
Dd!Sr8L[  
template < typename T > eeW' [  
class assignment zH)cU%I@.  
  { .7 (DxN  
T value; ]Q6+e(:~ZH  
public : KqM!!  
assignment( const T & v) : value(v) {} X5uS>V%/  
template < typename T2 > AIZW@Nq.5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I?_E,.)[ I  
} ; V19e>  
v!NB~"LQ  
H-eEhI(;O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )t|^Nuj8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .A3DFm3t  
"| K f'/r  
#*!+b  
rr|"r  
  class holder B0f_kH~p~  
  { H4M{_2DO  
public : [RAj3Fr0  
template < typename T > i]it5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oi7 3YOB  
  { [NYj.#,oR  
  return assignment < T > (t); ^9&b+u=X  
} hVMYB_<~  
} ; *;<e '[Y7f  
{IJ-4>  
7t'(`A 6t/  
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: O$a#2p&  
9'1hjd3k  
  static holder _1; 82lr4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {tPnj_|n<  
A2Q[%A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,{?wKXJ}L!  
而不用手动写一个函数对象。 `)"tO&Fn  
X]qCS0GD'  
^w>&?A'!  
SU/G)&Mi  
四. 问题分析 aSUsyOe  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yL.^ =  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 NdZ)[f:2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C1 W>/?XC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PC|'yAN:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &`\ep9  
zt?h^zf}  
五. 问题1:一致性 hGvqT,'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| i<mevL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F#su5<d  
!}ilN 1>  
struct holder EJ G2^DSS  
  { OZ^h\m4  
  // q-YL]PgV  
  template < typename T > 4Q;<Q"  
T &   operator ()( const T & r) const Rs2-94$!5  
  { }wfI4?}j}  
  return (T & )r; ! tGiTzzp  
} B%fU'  
} ; PcB{ = L  
N+NK`  
这样的话assignment也必须相应改动: zrrz<dW  
,ijW(95{k  
template < typename Left, typename Right > };rm3;~ eg  
class assignment ;|!MI'Af  
  { Oxv+1Ub<Dv  
Left l; ^sV|ck  
Right r; t@)my[!  
public : OF8WDo`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?I[h~vr6.  
template < typename T2 > ")ED)&e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <GaT|Hhc=  
} ; kon5+g9q  
cz#_<8'N  
同时,holder的operator=也需要改动: /'4Q{8.a  
^X &)'H  
template < typename T > b66R}=P l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const < eQ[kM  
  { D#jX6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b =b :  
} O: JPJ"!  
4gOgWBv  
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。 4fty~0i=z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g/#~N~&  
nLJBq)i  
return l(rhs) = r; =Z`0>R`  
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。 E eB3 }  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *H" aOT^{  
;Iq5|rzDn  
template < typename Tp > "0-y*1/m  
class constant_t 3gc"_C\$  
  { :B.G)M\  
  const Tp t; AS|Rd+ .  
public : QKccrAo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C3}Aq8$6  
template < typename T > X *O9JGh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tS<h8g_  
  { X NE+(Bt  
  return t; QNArZ6UQ  
} t$ZkdF  
} ; J=*K"8Qr  
x=Mm6}/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sPCMckt  
下面就可以修改holder的operator=了 |I^y0Q:K  
4AHL3@x  
template < typename T > M|r8KW~S)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Pp*}R2  
  { jBpVxv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (Es{la G  
} 4j3oT)+8  
0H[LS  
同时也要修改assignment的operator() V]c5 Z$Bd  
}bMWTT  
template < typename T2 > ?@UAL .y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #DUh(:E'`  
现在代码看起来就很一致了。 gs`> C(  
U3F3((EYJ  
六. 问题2:链式操作 maDz W_3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kCA5|u  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 wL2XNdo}<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 'ere!:GJD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 l~1AT%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5AOfp2O  
/ Z!i;@Wf  
template < typename T > 16$y`~c-z  
struct result_1 >}SRSqJu  
  { s'L?;:)dyB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {oWsh)[x2  
} ; j}RzXJ~t  
AuCWQ~  
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: }Bff,q  
U CY2 ]E  
template < typename T > =nVmthGw  
struct   ref n )K6i7]xk  
  { &qRJceT(  
typedef T & reference; #D)x}#V\  
} ; n}J^6:1  
template < typename T > iZ; TYcT  
struct   ref < T &> >V!LitdJ  
  { D;js.ZF  
typedef T & reference; s[c^"@HT  
} ; (ZPXdr  
`="v>qN2\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G|9B )`S  
e|'N(D}h*  
template < typename T > Sz0+ <F#5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rt b*n~  
  { D,rZ0?R  
  return l(t) = r(t); O9]\Q@M.  
} .>]N+:O  
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。 R^P_{_I*"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e.;M.8N#SQ  
7 g6RiH}  
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 [7W(NeMk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n33kb/q*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s AE9<(g&@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,Y!zORv<7  
最后的布局是: {XnPx? V  
                Add 7B FN|S_l  
              /   \ I/s.xk_i  
            Divide   5 ]T^ is>  
            /   \ Do;#NLrWb  
          _1     3 aRwnRii  
似乎一切都解决了?不。 nj2gs,k  
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。 Hed$ytMaGz  
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。 ;<-7*}Dj  
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: 0.DQO;  
}kPVtSQ  
template < typename Right > }lfn0 %(@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bK=c@GXS  
Right & rt) const :p-Y7CSSu  
  { 6k9LxC:M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); > saI+u'o  
} yJ/#"z=h?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fIyPFqf7w)  
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。 gaeOgP.0  
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。 =kFuJ x)f  
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。 V/bH^@,sA  
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。 ?,% TU&Yn  
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? &O tAAE  
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: \"d?=uFe  
K^H>~`C=  
template < class Action > 0Hcbkep9D  
class picker : public Action cU+>|'f &  
  { Bp3L>AcVu  
public : 9^zx8MRXd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @ER1zKK?  
  // all the operator overloaded d@g2k> >  
} ; ]{Ek[Av  
a:u}d7T3e  
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。 @^CG[:|  
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: %F5 =n"  
ragSy8M  
template < typename Right > 'v`_Ii|-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /=ylQn3 *  
  { q\H7& w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xG%*PNM0q  
} W5/};K\.  
an KuTI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KjYDFrR4  
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。 };p~A-E=  
K:w]> a  
template < typename T >   struct picker_maker ,n5a])Dg  
  { if@,vc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8IJ-]wHIb  
} ; PP-kz;|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !KDr`CV&  
  { BWEv1' v  
typedef picker < T > result; M=+M8M`Iy  
} ; " $=qGHA~  
#eLN1q&Z  
下面总的结构就有了: czS7-Hh@  
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,Lw7MY}[  
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。 CWvlr nv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J)huy\>,  
至此链式操作完美实现。 -<d(  
{Zwf..,  
.C?GW1[c~@  
七. 问题3 uk6g s)qxC  
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。 h--45`cE  
>{F!ntEj  
template < typename T1, typename T2 > zn^v!:[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gl;f#}  
  { \!4|tBKVY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G1p'p&x.  
} D O%Pwfkd  
mR,O0O}&  
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: J% AG`  
@Wz%KdXA  
template < typename T1, typename T2 > +9_,w bF  
struct result_2 + Y;8~+  
  { f| =# q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gi 5XP]z  
} ; ZR6&AiL(Bj  
_T a}B4;  
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? l_b_-p  
这个差事就留给了holder自己。 S[sr 'ZW  
    I3An57YV].  
FR(QFt!g  
template < int Order > My],6va^  
class holder; V:8@)Hc=  
template <> d^y86pq.  
class holder < 1 > ;da4\bppt  
  { tbS#^Y  
public : IE}Sdeqi)  
template < typename T > ?F25D2[(  
  struct result_1 Qqh^E_O  
  { CMFC"eS e  
  typedef T & result; 2=O ))^8  
} ; \ JG #m  
template < typename T1, typename T2 > K,]woNxaw  
  struct result_2 f:&)"  
  { yE<,Z%J[n  
  typedef T1 & result; # 'wL\3  
} ; sN=KRqe  
template < typename T > Eh:yR J_8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c|+y9(0|y  
  { `LqnEutzc  
  return (T & )r; {x|MA(NO  
} HMhLTl{;  
template < typename T1, typename T2 > ps "9;4P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X&/(x  
  { g4i #1V=  
  return (T1 & )r1; k,A M]H  
} 8cB=}XgYS  
} ; kF#{An)P  
G%Y*q(VrEu  
template <> (&k') ff9K  
class holder < 2 > NWeV>;lh9  
  { t&3 8@p  
public : KLON;  
template < typename T > $f9 ,##/  
  struct result_1 nM=2"`@$  
  { d4Ixuux<3  
  typedef T & result; B5 D3_ iX]  
} ; <. ezw4ju  
template < typename T1, typename T2 > `d.Gw+Un  
  struct result_2 e#K rgUG  
  { W31LNysH!;  
  typedef T2 & result; .vN)A *  
} ; /FoUo   
template < typename T >  y/z9Ce*>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^*HVP*   
  { {_rZRyr  
  return (T & )r; u}^a^B$  
} "4KkKi  
template < typename T1, typename T2 > O 0Vn";Q 4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v`@5enr  
  { &t[z  
  return (T2 & )r2; xV"6d{+  
} 9Ilfv  
} ; U f=vs(  
Z83q-  
y>DfM5>  
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> >。 A9NOeE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "bv,I-\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xgZV0!%  
Gw{Gt]liq  
return l(i, j) = r(i, j); =>gyc;{2K<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?j &V:kF  
Z'7 c^c7_  
  return ( int & )i; g(ZeFOn  
  return ( int & )j; 2U-#0,ll]  
最后执行i = j; Y\ #.EVz  
可见,参数被正确的选择了。 )^*9oqQ  
]>]#zu$=c  
=NVZ$KOZ  
S3%.-)ib  
I!C(K^  
八. 中期总结 {hW +^  
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: g=8|z#S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f;@ b a[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rCnV5Yb0O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor | TQedC  
-s?dzX  
Zztt)/6*  
,d9%Ce.$2  
')1}#V/I  
g:~?U*f-  
九. 简化 `? 9] '  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %x cM_|AyR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =F^->e0N  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Cu)%s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YW4b m  
  +-*/&|^等 ,q'gG`M N  
2. 返回引用。 !}Woo$#ND  
  =,各种复合赋值等 ,J`lr U0  
3. 返回固定类型。 E7Gi6w~\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >[E|p6jgT  
4. 原样返回。 Mo/2,DiI5  
  operator, A .jp<>  
5. 返回解引用的类型。 MQbNWUi  
  operator*(单目) @ ^XkU(m  
6. 返回地址。 *`S)@'@:(  
  operator&(单目) Up!ZCZ$RC  
7. 下表访问返回类型。 |)!k @?_  
  operator[] ]"2 v7)e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ()3x%3   
  operator<<和operator>> j-C42Pfr  
b*6c. o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^NnU gj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C9z~)aL}7  
Ck/_UY|  
template < typename Left > t7*H8  
struct value_return KHc/x8^9  
  { Cr V2 V)|G  
template < typename T > \{+nXn  
  struct result_1 esC\R4he  
  { ffoo^1}1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q 2SSJ  
} ; S'%cf7Z  
zoJkDr=jn  
template < typename T1, typename T2 > x9o^9QJh  
  struct result_2 @cTZ`bg  
  { G &rYz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,T21z}r  
} ; eM1;Nl  
} ; )zL"r8si  
\Zz= 4 j  
Y4 ~wNs6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m^oi4mV  
T>uWf#&pjs  
下面我们来剥离functor中的operator() M-qxD"VtV=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Dxa)7dA|  
XpAq=p0;  
return l(t) op r(t) \,cKt_{ u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v YmtpKNj%  
return op l(t) divZJc  
return op l(t1, t2) !K^Z5A_;  
return l(t) op w<F;&' ;@h  
return l(t1, t2) op 6<Pg>Bg  
return l(t)[r(t)] gq:TUvX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,, H$>r_;  
[|;Zxb:  
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: +8vzkfr3It  
单目: return f(l(t), r(t)); >~wk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z"%O&O  
双目: return f(l(t)); +D-+}&oW  
return f(l(t1, t2)); % x*Ec[l  
下面就是f的实现,以operator/为例 D15u1A  
`=l{kBZT|  
struct meta_divide gjN!_^ _  
  { acju!,G  
template < typename T1, typename T2 > .gkPG'm[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .8PO7#  
  { [Fj#7VZK  
  return t1 / t2; L9YwOSb.  
} *=0r>]  
} ; u+gXBU  
Q]g4gj  
这个工作可以让宏来做: nh&<fnh  
n ua8y(W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MbFe1U]B  
template < typename T1, typename T2 > \ ~$ qJw?r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WKJL< D ]:  
以后可以直接用 KJJb^6P48W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @[kM1:G-F{  
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 pD6g+Taj  
(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。。。) <W%Z_d&Xv  
95 .'t}  
C<@1H>S4_  
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 #!&R7/ KdD  
Fx:en|g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /FV6lR!0^  
class unary_op : public Rettype YB1DL ^ :  
  { ow$l!8  
    Left l; qVe6RpS  
public : Lz{T8yvZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -qP[$Q  
WCl;#=  
template < typename T > *`pBQZn05O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PZg]zz=V4  
      { ` "":   
      return FuncType::execute(l(t)); _v=WjN  
    } p}|wO&4h  
G/3lX^Z>  
    template < typename T1, typename T2 > sH,)e'0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y9y*" :&%  
      { Wy>\KrA1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zp-~'kIJ  
    } '"\Mjz)/  
} ; by<@Zwtf  
"57G@NC{n  
Xt*%"7yTp  
同样还可以申明一个binary_op #&KE_ n  
(Ha}xwA~(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t\d;}@bl  
class binary_op : public Rettype @5VZ   
  { = d.W'q|  
    Left l; C\@YH]  
Right r; g}r5ohqC#  
public : G6mM6(Sr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G*p.JsZP  
yzb&   
template < typename T > MJpTr5Vs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d6 EJn/  
      { 9],"AjD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n7.lF  
    } <%uZwk>#  
k\Tm?^L)  
    template < typename T1, typename T2 > .h^Ld,Chj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &?sjeC_  
      { =C1Qo#QQ%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jn&>Z? @  
    } "E!p1  
} ; ^@"f%3  
uxiX"0)g>  
{j*+:Gj0V  
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 LOkDx2@g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #wuE30d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]r5Xp#q2  
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。 Q 5TyS8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r T$g^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9 NSYrIQ"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SYLkC [0 k  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o!0a8i  
下面是修改过的unary_op Kx!|4ya,  
I@v.Hqg+7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <WkLwP3^  
class unary_op :$d3a"]  
  { kIo?<=F8T  
Left l; 3e1"5~?'<  
  KJZY.7  
public : sM[c\Z]  
#R| 4(HlL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  /t P  
Yy1Pipv  
template < typename T > u{G6xuPWf  
  struct result_1 THZ3%o=X  
  { |REU7?B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i/B"d,=<  
} ; aW5~z^I  
{+}Lc$O#C  
template < typename T1, typename T2 > I !~Omr@P  
  struct result_2 -2 ?fg   
  { T3Fh7S /  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !{\c`Z<#  
} ; #y%Ao\~kG  
vS<e/e+  
template < typename T1, typename T2 > GV/FK{v5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~coG8r"o  
  { p%'((!a2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PX'%)5:q;i  
} A+&Va\|x  
iqYc&}k,  
template < typename T > f}4h}Cq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !s:|Ddv  
  { qB`P7!VN^]  
  return OpClass::execute(lt(t)); z /=v@@tj  
} hBw~l?G  
TB\CSXb  
} ; F9" K  
!)]3 @$#  
g(Nf.hko  
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 *V}}3Degh  
好啦,现在才真正完美了。 7Ll(,i<,C  
现在在picker里面就可以这么添加了: BHYEd}M  
umeb&\:8S-  
template < typename Right > E}u\{uY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s zg1.&  
  { WUWQcJj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a@. /e @p  
} H#D=vx'  
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。 <LE>WfmC  
xXtDGP  
w_ m  
)yk LUse+  
P\R3/g  
十. bind  E=E  
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。 d=pq+  
先来分析一下一段例子 T&%>/7I>  
+^.(3Aw  
IlVi1`]w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Kh>^;`h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O_033&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .Qaqkb-Ty  
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。 Jad'8}0J  
我们来写个简单的。 @ 9uwcM1F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vgV0a{u"  
对于函数对象类的版本: $]9d((u4  
C5m*pGImG  
template < typename Func > h*Ej}_  
struct functor_trait Uhf -}Jdw  
  { uZNR]+Yu@  
typedef typename Func::result_type result_type; s=q}XIWK  
} ; r8qee$^M  
对于无参数函数的版本: 6^ ~& sA  
-V\33cA  
template < typename Ret > __zsrIUJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !OiP<8 ,H  
  { 0ya_[\  
typedef Ret result_type; #ujcT%1G  
} ;  ?9AByg  
对于单参数函数的版本: *rA!`e*  
k%hif8y  
template < typename Ret, typename V1 > o'W &gkb9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0^hz1\g  
  { '*K/K],S]  
typedef Ret result_type; 2f4*r^  
} ; ym-212wl  
对于双参数函数的版本: ?vvjwys@  
_c`Gxt%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K2NnA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7n %QP  
  { <>p\9rVp*^  
typedef Ret result_type; YckexfL  
} ; xJ,V !N  
等等。。。 E-l>z%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HAP9XC(F]  
-Ndd6O[ a5  
template < typename Func > c_%vD~6W-  
struct func_return `$Q $l  
  { o:m:9dn  
template < typename T > M7UVL&_z%  
  struct result_1 @eR>?.:&  
  { UtY< R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XVE(p3-  
} ; RfFeAg,]/  
ASPfzW2  
template < typename T1, typename T2 > P 3);R>j  
  struct result_2 =p ^Sn,t  
  { jg' 'T1)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iw<+rh*C  
} ; iwrS>Sm  
} ; kx*=1AfU+Y  
Y[@$1{YS  
UjUDP>iz.>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ez+.tbEA,  
sYgpK92  
template < typename Func, typename aPicker > ,\xeNUZd  
class binder_1 dKi+~m'w  
  { L-",.U*;  
Func fn; "=N[g  
aPicker pk; Nq Ve{+1x  
public : =X]$J@j  
]t(;bD hT  
template < typename T > rt^<=|Z  
  struct result_1 7J.alV4`/  
  { TlQu+w|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d>VerZZU  
} ; ]|@RWzA  
mtvfG  
template < typename T1, typename T2 > "O!J6  
  struct result_2 mtOCk 5E  
  { BRhAL1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kp!sn,:  
} ; &>XIK8*  
]9pK^<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Gn>#Mvq  
6p=AzojoB  
template < typename T > hB]4Tn5H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )#%k/4(Y  
  { {=pRU_-^  
  return fn(pk(t)); o4^rE<vJ  
} *F42GiBZR  
template < typename T1, typename T2 > :7 Ro9z8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8!(4;fN$j.  
  { Ei2hI  
  return fn(pk(t1, t2)); +] s"*'V$  
} Vv8e"S  
} ; ?j6?KR@#  
2K0HN  
r+r-[z D(  
一目了然不是么? = Bz yI  
最后实现bind $k5mI1~  
p~1!O]qLt  
cOkjeHs 5  
template < typename Func, typename aPicker > 2Z!%Q}Do  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \D}K{P  
  { *.nC'$-2r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nG hFYQl  
} O{:_-eI&d  
x;w&JS1 V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1n|)05p  
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。 |wW_Z!fL  
Pp.qDkT  
十一. phoenix yyCx;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t 1gH9  
j[2?}?  
for_each(v.begin(), v.end(), vF,\{sgW  
( .b'hVOs{  
do_ Twi:BI`.  
[ l;_zXN   
  cout << _1 <<   " , " vd+yU9  
] ?fF{M%i-%  
.while_( -- _1), q):Ph&'r  
cout << var( " \n " ) T <J%|d .'  
) =73""ry  
); Ck<g0o6  
BfQRw>dZ"{  
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: :{2exu  
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 U)mg]o-VE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =fy~-FN_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _h;#\ )%~  
A'(v]w  
Okd?=*sBx  
template < typename Cond, typename Actor > pi`sx[T@{Z  
class do_while zyey5Z:7  
  { k8]=5C?k  
Cond cd; Sg$14B  
Actor act; erG@8CG  
public : ,":l >0P[  
template < typename T > ,1>ABz  
  struct result_1 uYk4qorA  
  { &j2fh!\4  
  typedef int result_type; =l%"Om*A  
} ; |cZKj|0>  
)dFTH?Mpo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8p3pw=p  
r +X%0@K  
template < typename T > X8U._/'N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bY6y)l  
  { xv! QO  
  do e [D'0L  
    { C`|'+  
  act(t); h#p1wK;N  
  } @WuB&uF=d  
  while (cd(t)); G[V?# 7.  
  return   0 ; neC]\B[Xm  
}  imE5 $;  
} ; YE#OAfj~  
z` b. ~<P  
;D5B$ @W>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). muSQFIvt  
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。 8YI.f  
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。 7 R1;'/;  
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。 Y4PU~ l  
下面就是产生这个functor的类: IyE9G:fY  
l\l\T<wa,  
f#xqu +)Z  
template < typename Actor > g+ `Ie'o<  
class do_while_actor ldJ eja~Xl  
  { Q}!U4!{i|p  
Actor act; K%h83tm+  
public : 7Kx3G{5ja  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }-{l(8-  
B^(0>Da\  
template < typename Cond > l'N>9~f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tYt/m6h  
} ; ;F@dN,Y  
8xUmg&  
g<~[k?~J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }#@P+T:b  
最后,是那个do_ (JC -4X_  
~..h=  
Ch ` Omq  
class do_while_invoker ~AuvB4xe~  
  { D@H'8C\  
public : j#%*@]>Tg  
template < typename Actor > 0-Xpq,0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ))63?_  
  { ?7:"D e  
  return do_while_actor < Actor > (act); GpF,=:  
} Cg 85  
} do_; ~I/7{B|yX  
+7+ VbsFG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?"AcK" v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RCNqHYR  
最后来说说怎么处理break和continue 3uRnbO-  
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。 cZL"e  
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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