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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mD> J,E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [>`.,k  
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, vFHeGq70j  
`=;}I@]zj)  
r]LP=K1  
U{dK8~  
  class filler .pZYPKMaE  
  { .}F 39TS2  
public : W\j'8^kI9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gm5%X'XL  
} ; KRGj6g+  
9.xb-m7  
{ (.@bT@  
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: >]_6|Wfl  
,L  
l'<&H#A;'  
PO5,lcBD<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #O_%!7M{4  
M5RN Z%  
M p <r`PM2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #<Y3*^~5d  
CSjd&G *ZB  
hTO5*5]0zP  
m^BXLG:b  
二. 战前分析 5vD\?,f 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。 -`ljKp  
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 EyR/   
r=.@APZB  
G "+[@|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kReZch}  
  /* --------------------------------------------- */ 1d!s8um;  
vector < int *> vp( 10 ); jSBz),.XU}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); { #B/4  
/* --------------------------------------------- */ prM)t8SE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uB\UIz)e  
/* --------------------------------------------- */ w8 S pt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WyV,(~y  
  /* --------------------------------------------- */ z z]~IxQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A]Hz?i  
/* --------------------------------------------- */ R%LFFMVn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &b~ X&{3,  
cb'Y a_  
kqX %y  
pno}`Cer  
看了之后,我们可以思考一些问题: MYV3</Xj*  
1._1, _2是什么? 1 39T*0C  
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。 k]gPMhe  
2._1 = 1是在做什么? p".wqg*W  
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。 q%k&O9C2]  
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。 <x$nw'H9  
kqZRg>1A  
f3,LX]zKA  
三. 动工 !m=Js"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GYy8kp84  
w9u|E46  
,c&t#mu*0  
K_t >T)K  
template < typename T > B]hRYU  
class assignment r]}6iF.  
  { 3 u=\d)eq  
T value; ~%tVb c  
public : (e_p8[x  
assignment( const T & v) : value(v) {} VxOWv8}|  
template < typename T2 > gs0 jwI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;L",K?6#  
} ; |j/Y#.k;{0  
#N`MzmwS  
1Q^u#m3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nT 4Ryld  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ht43G_.j  
}X])055S  
AEf[:]i]  
l' Li!u  
  class holder 0 GFho$f  
  { f3vl=EA4|  
public : Z;u3G4XlF  
template < typename T > w?3ww7yf`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t~}c"|<t  
  { 6ym$8^  
  return assignment < T > (t); GGLSmfb)  
} D0 q42+5  
} ; irw5<l  
3XUVUd~  
Xsn M}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]ZR` 6|"VO  
c#u_%*  
  static holder _1; *>2FcoN;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _lT'nFe =Q  
V]]!0ugvk(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tpzh  
而不用手动写一个函数对象。 d/+s-g p  
B<myt79F_[  
JSq3)o9?/  
V"gKk$j7  
四. 问题分析 E>#@ H  
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。 ?|oN}y"i  
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。 1QhQ#`$<1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q|klsup  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aox@- jyr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fGH)Fgo`  
}"RVUYU  
五. 问题1:一致性 fhdqes])  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| rT-.'aQ2t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %#EzZD  
LH`$<p2''r  
struct holder a_\7Ho$^  
  { x~m$(LT  
  // s LDEa  
  template < typename T > u46Z}~xfb  
T &   operator ()( const T & r) const >X[:(m'  
  { 7[L%j;)bw  
  return (T & )r; %WP[V{,F  
} ME)='~E  
} ; W! |_ hL  
Bn.R,B0PL  
这样的话assignment也必须相应改动: E@Ewx;P5  
!z :j-gT3  
template < typename Left, typename Right > B4zuWCE@  
class assignment 5KTFf6Uq  
  { ?|`n&HrP  
Left l; Az(,Q$"|5  
Right r; Mc8_D,7  
public : j)nE!GKD(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^G5fs'd  
template < typename T2 > qUg/mdv&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EKw)\T1  
} ; -ciwIS9L  
z 36Y/{>[  
同时,holder的operator=也需要改动: ]A\qI>,  
{w ,^Z[<  
template < typename T > V%t_,AT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'F*OlZ!BWy  
  { fS8Pi,!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iYdg1  
} ;$]a.9 -  
SN7_^F  
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。 EronNtu8i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X=Y(,ZR(&  
o8A8fHl  
return l(rhs) = r; ::GW  
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。 -IDhK}C&T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B 'O1dRj&6  
0>;[EFL  
template < typename Tp > ,s}7KE  
class constant_t 1j}e2H  
  { 8MU7|9 Q  
  const Tp t; %Zfh6Bl\X  
public : U3M;{_g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <)J@7@!P  
template < typename T > A??a:8id^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jCx*{TO  
  { 1x sJz^%V  
  return t; i$:yq.DW  
} fI.X5c>WK  
} ; P;X0L{u0H  
6%o@!|=I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tp ky  
下面就可以修改holder的operator=了 E=bZ4 /  
={p<|8`"  
template < typename T > xvWP^Qkb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,WoB)V.{(  
  { "79b>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >r4BI}8SK<  
} az}zoFl  
?<OyJ|;V  
同时也要修改assignment的operator() =8]Ru(#Ig  
ne[H`7c  
template < typename T2 > PKGqu,J,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )1YGWr;ykS  
现在代码看起来就很一致了。 plzwk>b_  
a@ ? Bv  
六. 问题2:链式操作 4VA]S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dry%aT  
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。 ds2xl7jg  
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。 :efDPNm5  
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。 ZY6%%7?1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nxm*.&#p?  
QdD@[  
template < typename T > nAsc^ Yh  
struct result_1 F"tM?V.|  
  { |^w&dj\,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `"xzC $  
} ; '81Rwp  
hig t(u  
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: Mu$q) u  
IpKI6[2{`f  
template < typename T > JvJ)}d$,&  
struct   ref 5a&gdqg]  
  { k?Zcv*[)D+  
typedef T & reference; g)<[-Q1  
} ; !_&;#j](  
template < typename T > y}W*P#BDO  
struct   ref < T &> tg~7^(s  
  { )_ l( WF.  
typedef T & reference; 'E\qqE[;  
} ; tK\$LZ  
nxuR^6 Ai  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H_l>L9/\  
E_xk8X~  
template < typename T > 5YiBPB")  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |A H@W#7j  
  { ?xE'i[F @  
  return l(t) = r(t); GlT/JZ9  
} XpT})AV  
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。 a7]Z_Gk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hg `N`O  
,nw5 M.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 )VG_Y9;Xk:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yp $@i20  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w#sP5qKv8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1fh6A`c  
最后的布局是: u/`x@u  
                Add Ap}`Q(.  
              /   \ _`9WNJiL  
            Divide   5 9H%ixBnM  
            /   \ =mxj2>,&  
          _1     3 [} %=& B  
似乎一切都解决了?不。  8KzH -  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _<)HFg6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =?hbi]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: H|cxy?iJ  
G?+]BIiL  
template < typename Right > mldY/;-H!1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (`f)Tt=`  
Right & rt) const ! j0iLYo(*  
  { \=@4F^U7`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W jBtL52  
} D._7)$d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fydQaxCND  
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。 S|B S;VY  
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。 ,\PTn7_  
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。 1[". z{V3*  
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 ..V  
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? 9kas]zQ%=P  
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: u%CJjy  
pf_`{2.\uO  
template < class Action > \j vS`+  
class picker : public Action 9sB LCZ  
  { DJH,#re>  
public : 3>^S6h}o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l{3ZN"`I  
  // all the operator overloaded jTok1k  
} ; l @r`NFWD@  
;;zd/n2b  
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。 rGSi !q  
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: 9/5 EyV  
A) TO<dl  
template < typename Right > M`@Es#s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lp]q%P  
  { '\LU 8VC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UeSPwY  
} 2ZQ|nwb7  
{ *Wc`ZBY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S!~p/bB[+I  
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。 JU-eoB}m  
bg,VK1  
template < typename T >   struct picker_maker l8N5}!N  
  { x>[ gShAV!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9CHn6 v ~)  
} ; P6 mDwR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  W o$UV  
  { El3Ayd3  
typedef picker < T > result; hmtDw,j  
} ; /C[XC7^4'  
N|s8PIcSp  
下面总的结构就有了: x@<!#d+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 N_y#Y{c{(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (7}Zh|@W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `qr.@0whP  
至此链式操作完美实现。 Z4PAdT  
7e<\11uI]a  
v7D3aWoe  
七. 问题3 } 71 9_DF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 <h1J+  
2rX}A3%9^^  
template < typename T1, typename T2 > /d1V&Lj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _." X# }W  
  { 'J#uD|9)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |>=\ VX17  
} _zFJ]7Ym.)  
!o/;"'&E  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Yk#$-"c/a  
' ui`EL%  
template < typename T1, typename T2 > &ETPYf%#  
struct result_2 8'mm<BV;sT  
  { SCD;(I~4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %J|xPp)  
} ; 5?gZw;yiv%  
b]5S9^=LI  
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? '5SO3/{b  
这个差事就留给了holder自己。 4S,/Z{ J.  
    D$bJs O  
Z`bo1,6>  
template < int Order > SrSm%Dv  
class holder; yg@}j   
template <> %Wb$qpa  
class holder < 1 > / , .rUn1  
  { x\6i(k-  
public : ^VlPnx8y=  
template < typename T > ("j*!Dsd  
  struct result_1 <=!|U0YV  
  { #Xd#Nc j  
  typedef T & result; =`BPGfC b  
} ; Ph C{Gg  
template < typename T1, typename T2 > ~dj4Q eu  
  struct result_2 .2STBh.;  
  { 5%(xZ  6  
  typedef T1 & result; B?<Z(d7  
} ; OL$^7FB  
template < typename T > 3ocRq %%K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +N!!Z2  
  { %p.hwgvnp  
  return (T & )r; vke]VXU9z  
} d`4@aoM  
template < typename T1, typename T2 > rwep e5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G@Vz }B:=  
  { ( 0Z3Ksfj1  
  return (T1 & )r1; G@]|/kN1y  
} z`+j]NX]  
} ; 9w,u4q  
 Ry iS  
template <> 4\EvJg@Z.  
class holder < 2 > 1'g{tP"d  
  { mnWbV\VY  
public : W/| C  
template < typename T > @V# wYt  
  struct result_1 lIF*$#`oh*  
  { "t)|N dZm  
  typedef T & result; ;X2(G  
} ; J*CfG;Y:  
template < typename T1, typename T2 > /w*;|4~Bf  
  struct result_2 ^5![tTJ  
  { #o-CG PE  
  typedef T2 & result; ) _O 6_  
} ; jF%[.n[BU  
template < typename T > LC:bHM, e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M 4TFWOC1  
  { W&(98}oT  
  return (T & )r; rSfvHO:R  
} O1K~]Nt  
template < typename T1, typename T2 > )Y+?)=~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hV4B?##O  
  { .Qeml4(`3  
  return (T2 & )r2; )|zna{g\  
} 0^{?kg2o_  
} ; -#?p16qz5  
(Eoji7U  
Nd4!:.  
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> >。 PNMf5'@m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yl6\}_h`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~_Mz05J-\_  
:-kXZe  
return l(i, j) = r(i, j); IW'2+EGc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B>&eciY  
.8%mi'0ud  
  return ( int & )i; Q35/Sp[;x  
  return ( int & )j; }X`jhsqT  
最后执行i = j; \LS+.bp%  
可见,参数被正确的选择了。 nu#_,x<LS  
)pXw 3Fo  
/y"Y o  
!zNMU$p  
C=/nZGG  
八. 中期总结 #TX=%x6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |O]oX[~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K9y!ZoB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nC5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NK@G0p~O  
&`'gO 9  
,\K1cW~U5  
/U%Xs}A)  
S qQqG3F  
sm>Hkci%  
九. 简化 afMIqQ?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 JDzk v%E^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d>Z{TFY  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *?+maK{5+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~=,|dGAa$  
  +-*/&|^等 \ns#l@B  
2. 返回引用。 #?z 1cgCg  
  =,各种复合赋值等 L_rKVoKjt  
3. 返回固定类型。 yv<0fQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i%~4>k  
4. 原样返回。 :>[;XT<  
  operator, 5)yQrS !{:  
5. 返回解引用的类型。 tU%-tlU9?  
  operator*(单目) ^m   
6. 返回地址。 EO;f`s)t  
  operator&(单目) Dn?P~%  
7. 下表访问返回类型。 j}?O  
  operator[] ~qiSkG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F62arDA  
  operator<<和operator>> S{NfU/: dL  
U!-|.N,  
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。 7 '@l?u/6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B K'!WX  
9 0[gXj  
template < typename Left > GGs3r;(t  
struct value_return t p.qh]2c  
  { '* +]&~b  
template < typename T > wo[W1?|s  
  struct result_1 D(&${Mnac  
  { %&"_=Lc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1!/ U#d"  
} ; By@<N [I@  
+mP3 y~|-j  
template < typename T1, typename T2 > eP3)8QC  
  struct result_2 d%9r"=/  
  { NdQXQa?,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H3.WAg[`  
} ; [JGa3e  
} ; 'C~NQ{1TV  
(0qdU;  
i)0*J?l=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'PlKCn`(w  
2WIbu-"l  
下面我们来剥离functor中的operator() `\&qk)ZP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: IrXC/?^h  
Ox&g#,@h  
return l(t) op r(t) R9yK"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %&^F.JTt\  
return op l(t) N L]:<FG  
return op l(t1, t2) 2D MH@U2  
return l(t) op S{z%Q  
return l(t1, t2) op .J~iRhVOF  
return l(t)[r(t)] z1LATy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cJm!3X  
eR8qO"%2:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;sa-Bh=j^  
单目: return f(l(t), r(t)); 1H @GwQ|<=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5jg^12EP  
双目: return f(l(t)); EPr{1Z  
return f(l(t1, t2)); U$pHfNTH  
下面就是f的实现,以operator/为例 awXL}m[_!  
=5LtEgHU  
struct meta_divide ;P _`4w3  
  { SM:{o&S`  
template < typename T1, typename T2 > ?}B9=R$Pi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a7q-*%+d5  
  { +iwNM+K/gQ  
  return t1 / t2; 2u6N';jgZ  
} DnaG$a<  
} ; / v;g v[  
$;+B)#  
这个工作可以让宏来做: 5gV8=Ml"V  
ag?@5q3J}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L"tj DAV  
template < typename T1, typename T2 > \ R6)p4#|i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $RKd@5XP  
以后可以直接用 &tQ,2RT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'mug,jM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,I@4)RSAH|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }<&g1x'pa  
Qkk~{OuC  
:H\6wJ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (1(3:)@S6  
Os8]iNvW\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8R:H{)o~s}  
class unary_op : public Rettype pp#Kb 2*  
  { w])bQ7)  
    Left l; gA!-F}x$  
public : rP;Fh|w#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3 T Q#3h  
,vW.vq<{q3  
template < typename T > KE16BjX@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '4FS.0*_  
      { =}r&>|rrJ  
      return FuncType::execute(l(t)); QKZm<lUL  
    } [gzw<b:`  
;myu8B7&  
    template < typename T1, typename T2 > Gr?"okaA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C3bZ3vcW$  
      { ?GD{}f33  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ozkN&0  
    } rgIJ]vmy<H  
} ; J}`K&DtM9  
Ua V9T:)x  
Nf0b?jn-  
同样还可以申明一个binary_op /n?5J`6  
**-%5 ~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tJ.LPgfZ  
class binary_op : public Rettype / vje='[!  
  {  O\]CfzR  
    Left l; p4Vw`i+DnH  
Right r; 'iMI&?8u  
public : ,$vc*}yI0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4VaUa8 D  
+2B{"Czm  
template < typename T > k%:]PQjYT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #&r^~>,#L-  
      { AWQwpaj-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +VDl"Hx  
    } tI{ n!  
W3*WR,z  
    template < typename T1, typename T2 > { j&|Em]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !&E>8h  
      { N_q7ip%z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lUCdnp;w'  
    } %~^R Iwm  
} ; [JMz~~ F  
}%$9nq3  
IOTHk+w  
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 *qY`MW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N##3k-0Ao  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $hn_4$  
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。 !&SUoa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <B$Lu4b@c  
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。。。 9S&6u1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Mk|h ><Q"  
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) '$1-A%e$1  
下面是修改过的unary_op ;N]ElwP  
'D\(p,(Mt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -Q 6W`*8  
class unary_op cy^6g? ew  
  { qdZn9i  
Left l; 4^70r9hV9  
  fgn*3 pg  
public : kt X(\Hf!  
xE;fM\7pu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o0s+ roiD  
LL9Mty,  
template < typename T > ]wa?~;1^&  
  struct result_1 MV9{>xX  
  { Jev@IORN\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?h K+h.{  
} ; \^N9Q9{7]  
\+Qx}bS{  
template < typename T1, typename T2 > j*W]^uT,  
  struct result_2 5>}L3r>a;  
  { {U^mL6=&v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <diI*H<G  
} ; 7i 334iQZ  
!p&M,6  
template < typename T1, typename T2 > GsqrKrbJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ik;~u8j1e  
  { ,D ;`t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <po(7XB  
} )]>=Uo  
]Z<{ ~  
template < typename T > s'~_pP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2c8,H29  
  { z %+?\.oH  
  return OpClass::execute(lt(t)); JWMIZ{/M  
} kwGj 7'  
m'aw`?  
} ; T{sw{E*  
K Qub%`n  
vx!nC}f"k`  
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 &z1r$X.AW  
好啦,现在才真正完美了。 oPzt1Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: b LL!iz?  
`'Z ;+h]  
template < typename Right > Qkr'C n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z ; :E~;  
  { 7zR 7v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ' 'UiQ   
} tBrd+}e2*  
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。 js8uvZ i  
68 -I2@&  
hbE;zY%hP  
<0R?#^XBZB  
u^ngD64  
十. bind : ]CZS  
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。 Xg,E;LSF8  
先来分析一下一段例子 [.Kia >  
iOki ZN+d>  
QdC>fy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r(cS{oni  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VCbnS191*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OWOj|jM  
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。 G;fP  
我们来写个简单的。 apGf@b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VWLou jB  
对于函数对象类的版本: Q CfA3*  
$G*$j!  
template < typename Func > rf)\:75  
struct functor_trait ^>9M2O['!s  
  { n]9y Cr  
typedef typename Func::result_type result_type; J,{sRb%  
} ; <]CO}r   
对于无参数函数的版本: tQ?? nI2  
oB_{xu$6|  
template < typename Ret > Q6.},o  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  U]e;=T:3  
  { l6l)M  
typedef Ret result_type; *<Qn)Az  
} ; =H!u4  
对于单参数函数的版本: LAMTf"a  
}p8a'3@Z  
template < typename Ret, typename V1 > (U$ F) 7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =UTv  
  { *(o~pxFTR  
typedef Ret result_type; \:-; {  
} ; _5.7HEw>/  
对于双参数函数的版本: YM1@B`yWE  
s{IycTbz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hz\7Z+$L_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s|EP/=9i  
  { EkOBI[`  
typedef Ret result_type; ~2rZL  
} ; ?LvZEiJ  
等等。。。 HK:?Y[ebs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [[[p@d/Y  
n!3_%K0!r&  
template < typename Func > -f Zm_FE  
struct func_return s)ZL`S?</  
  { mjB%"w!S  
template < typename T > WnUYZ_+e!  
  struct result_1 i'`Z$3EF)  
  { ]'T-6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e7vPi QCc  
} ; =$b^ X?x  
Sfh\4h$H  
template < typename T1, typename T2 > SC86+  
  struct result_2 NbG3^(  
  { oEKLuy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sbkWJy  
} ; &*MwKr<y  
} ; a#j0N5<Nl  
#p=/P{*  
EkjO4=~UC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MK~viSgi  
uWi+F)GS^K  
template < typename Func, typename aPicker > F S1<f:  
class binder_1 j6IWdqXe  
  { Et`z7Q*e  
Func fn; }@a_x,O/x}  
aPicker pk; in#g  
public : v0= ^Hy m  
R:i7Rb2C  
template < typename T > )ZNH/9e/  
  struct result_1 '>2xP<ct!&  
  { mj S)*@F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k\x>kJ}0  
} ; kQ{pFFO  
/lAt&0  
template < typename T1, typename T2 > r+ v*(Tu  
  struct result_2 .xCO_7Rd  
  { 3VA Lrb;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m:Z=: -x  
} ; yWt87+%T  
V\)@Yk2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SaQ_%-&#p  
vPSH  
template < typename T > p# O%<S@?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ou8@7S  
  { 0I~xD9l9  
  return fn(pk(t)); x:@HtTX  
} F/&Z1G.  
template < typename T1, typename T2 > ",`fGu )  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y\r8_rBo  
  { jIAl7aoY  
  return fn(pk(t1, t2)); wdl6dLu  
} 7 P=1+2V  
} ; 2-]gHAw%  
8cR4@Hqx  
^Zydy  
一目了然不是么? V0ulIKck  
最后实现bind ]rC6fNhQ  
q9icj  
'$q'Wl)  
template < typename Func, typename aPicker > jo{GPp}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !Edc]rg7  
  { (#LV*&K%IC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2$=?;~  
} }T4"#'`  
##1[/D(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MP;7 u%   
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。 Dr,{V6^  
Fgt/A#`fz  
十一. phoenix v[35C]gS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /Q})%j1S0  
O2ety2}?f  
for_each(v.begin(), v.end(), 4N*Fq!k~  
( l|U=(aA]h  
do_ .5KRi6  
[ "%-HZw%X  
  cout << _1 <<   " , " yhgHwES"  
] 8WfF: R;  
.while_( -- _1), 5pE[}@-c9  
cout << var( " \n " ) T3%yV*F,  
) ?Z*LTsPr  
); y{U'\  
"7Zb)Ocb  
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: 6&$z!60  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor UH.M)br  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !|!:MYn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }oj$w?Ex  
2EycFjO  
H_vOZ0  
template < typename Cond, typename Actor > p\b:uy6#  
class do_while {cq; SH  
  { :$dGcX}  
Cond cd; E3_EXz9 h  
Actor act; j?[fpN$  
public : AX<TkS@wjb  
template < typename T > }!lLA4XRr  
  struct result_1 [$OD+@~A2  
  { 2 ,E&}a|;b  
  typedef int result_type; W446;)?5  
} ; @,pO%,E6  
l4|bpR Cp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Uj1^?d+b  
dB^J}_wp  
template < typename T > +:mj]`=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9%> H}7=  
  { &}YB!6k h^  
  do %* vYX0W"  
    { c^Rz?2x  
  act(t); ^md7ezXL  
  } @X\Sh>H  
  while (cd(t)); ('OPW&fRG  
  return   0 ; LN" bGe  
} ?dC[VYC\^  
} ; o T5?*3f  
aq0J }4U  
)}]<o |'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AL&}WbUC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 r/Qq-1E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \02j~r`o  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Apa)qRJd  
下面就是产生这个functor的类: :&#hjeltt  
-r/#20Y  
Tf21K9+`L  
template < typename Actor > )p(5$AR7  
class do_while_actor \aU^c24>  
  { @@'zMV%  
Actor act; wvp\'* $  
public : =_D82`p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ! |}J{  
 A5F< <  
template < typename Cond > lWd)(9K j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =}Bq"m  
} ; 7.hVbjy'-  
S%kE<M?  
rs=wEMq/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3!Rb {  
最后,是那个do_ Xi4!7IOm o  
f?2Y np=@  
!b7]n-1zs  
class do_while_invoker ` {k>I^Pg  
  { 9'Pyo`hJ#U  
public : |hiYV  
template < typename Actor > %0Ulh6g;Dt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Yw\} '7  
  { ?G* XZ0u~  
  return do_while_actor < Actor > (act); I&q:w\\z8|  
} *~lD;{2  
} do_; ;]i&AAbj  
V4l`Alr\L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [WRs1$5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ryW1OV6?_0  
最后来说说怎么处理break和continue V%<<Udu<  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 fP&F$"o8  
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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