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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jBw)8~tYm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :Tg+)cZ  
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, 'YNdrvz  
_q27 3QG/"  
!EB<N<P"t  
ob{'Z]-V  
  class filler '|^:,@8P9  
  { PWpt\g  
public : p1Zb&:+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GYaP"3Lu  
} ; V ;XKvH  
nG!<wlY14P  
2Kz+COP+  
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: xZ9:9/Vg  
n_e'n|T  
FoyYWj?,R  
' {,xQf*x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XZM3zlg*  
`NsjtT'_  
+JU , ^A#X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i U$ ~H  
tUJRNEg  
uPA ( 1  
7mi!yTr}  
二. 战前分析 'kZ,:.v  
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。 xLz=)k[''  
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 -[V-f> :  
^[tE^(|T  
~ y!'\d>q<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hJ'H@L7  
  /* --------------------------------------------- */ 6@J=n@J$p  
vector < int *> vp( 10 ); ZYwcB]xE z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WD[eoi  
/* --------------------------------------------- */ my.EvN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u#E'k KGO  
/* --------------------------------------------- */ pSw/QO9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7C{ y NX#  
  /* --------------------------------------------- */ o|(5Sr&H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NXY jb(4:  
/* --------------------------------------------- */ I#M3cI!X?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;!4gDvm  
M<fhQJ  
`a& kD|Yh  
FM@iIlY"  
看了之后,我们可以思考一些问题: K T}  
1._1, _2是什么? &r5q,l&@n  
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。 u]J@65~'b  
2._1 = 1是在做什么? *x"80UXL  
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。 ;Ba%aaHl  
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。 I0)`tQ +  
w )R5P[b  
JbMTULA  
三. 动工 $1an#~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _IDZ.\'>$  
pN%&`]Wev  
N4!`iS Y  
&v{Ehkr*  
template < typename T > zH8E,)  
class assignment fd\RS1[  
  { ):D"L C  
T value; ,^#Jw`w^  
public : y/lF1{}5  
assignment( const T & v) : value(v) {} *gbK :*_J  
template < typename T2 > \c=I!<9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {*ak>Wud  
} ; $cCC 1=dW  
V#t_gS  
X W)TI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Kx__&a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ji"g)d6  
Bh>L"'.2  
J-F".6i5  
sHP -@  
  class holder BX,)G HE  
  { c7Z4u|G  
public : ^PksXfk  
template < typename T > J3K=z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )*,/L <  
  { Y?T{>"_W  
  return assignment < T > (t); _"DS?`z6  
} 4`IM[DIG~  
} ; y7R#PkQ~  
m o0\t#jA  
o\AnM5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L[` l80  
s[1ao"sZ^  
  static holder _1; lo1Ui`V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]rmBM  
5\-uo&#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iHK~?qd}  
而不用手动写一个函数对象。 ^[L(kHOGzk  
J~Xv R  
]$ew 5%  
[uq>b|`R G  
四. 问题分析 pMc6p0  
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。 fCl}eXg6w  
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。 ]Z JoC!u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DHidI\*gT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q M,!-~t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &K)8  
#Ondhy%h[  
五. 问题1:一致性 wucdXj{%  
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?| l.[pnLD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CI|lJ  
kmuksT\)a  
struct holder "cH RGJG#  
  { <P9fNBGa  
  // Y4T")  
  template < typename T > e _vsiT  
T &   operator ()( const T & r) const %B3~t>  
  { [}X|&`'i  
  return (T & )r; ?mQ^"9^XS  
} &v\F ah U  
} ; ]6&NIz`:,  
$ |4C]Me (  
这样的话assignment也必须相应改动: l?Y^3x}j  
`sxfj)s  
template < typename Left, typename Right > uFd$*`jS  
class assignment q^@*{H  
  { yoi4w 7:  
Left l; LHAlXo;  
Right r; :NzJvI<  
public : ?I.9?cQXZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x^f<G 6z  
template < typename T2 > FB=oGgwwq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R{hX--|j  
} ; bIKg>U'5d  
y>{: [L9*  
同时,holder的operator=也需要改动: :fRXLe1=  
mp|pz%U  
template < typename T > -@uFRQ t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b^Hr zn  
  {  idmU.`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QbU5FPiN  
} B( [x8A]  
eh# 37*-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yIw}n67  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^}3^|jF  
I8F+Z  
return l(rhs) = r; ] !UYl  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~iw&^p|=K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rvA>khu0/  
HN47/]"*  
template < typename Tp > WxdQ^#AE  
class constant_t )cf i@-J+#  
  { [)H 6`w  
  const Tp t; t@RYJmW  
public : St=nf\P&F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2FcL-?  
template < typename T > 4Nm>5*]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }E`Y.= S  
  { 3f|}p{3  
  return t; ?}||?2=P  
} ~KK 9aV{  
} ; -luQbGcT3  
gW, [X(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  a+h$u  
下面就可以修改holder的operator=了 <+8'H:wz  
0V%c%]PH  
template < typename T > 6K2e]r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  *7Dba5B  
  { B6XO&I1c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tMr7d  
} &|SWy 2 N  
];r! M0  
同时也要修改assignment的operator() Tw~R-SiS`s  
:\T Mm>%q  
template < typename T2 > >T$0*7wF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W? 7l-k=S  
现在代码看起来就很一致了。 G1:}{a5i_  
EIi<g2pM(  
六. 问题2:链式操作 %lKw+D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hW7u#PY  
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。 9O[IR)O~  
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。 [X(m[u'%  
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。 jzvK;*N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {sTf4S\S  
n}p G&&;q  
template < typename T > NW|B|kc  
struct result_1 e8a^"Z`a  
  { 6(|mdk`i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J,a&"eOZ  
} ; j KU2  
"tCI_ Zi;  
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: @uSO~. 7  
-oD,F $Rb  
template < typename T > Bz+oM N#XJ  
struct   ref +sNS  
  { +/OSg.  
typedef T & reference; whI{?NP  
} ; .j6udiv5  
template < typename T > 2j\_svw'  
struct   ref < T &> ! FcGa  
  { KbJ6U75|f  
typedef T & reference; Fwm$0=BXL  
} ; z*3b2nV  
6]4~]!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +cpb!YEAb  
1nVQYqT_  
template < typename T > 2g(_Kdj*{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qLR;:$]Q&8  
  { t]c<HDCK  
  return l(t) = r(t); t@KTiJI ]  
} q|5WHB  
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。 o Rfb4+H&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h*%p%t<  
:@w~*eK~  
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 :J;U~emq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8)B{x[?|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Za.}bR6?Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [d`Jw/4n  
最后的布局是: YSjc=  
                Add {R$`YWk  
              /   \ +h) "m/mE  
            Divide   5 LpHGt]|D  
            /   \ L K&c~ Uy  
          _1     3 2"0VXtv6  
似乎一切都解决了?不。 Y;af|?U*6:  
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。 KFM[caKeJO  
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。 q 4BXrEOw  
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: &+9 ;  
*0U#Z]t  
template < typename Right > L F?/60  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zD_5TG M=  
Right & rt) const 3}L3n*Ft#.  
  { j/V_h'}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a )O"PA}2  
} as07~Xvp-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -]%EX:bm  
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。 _JH.&8  
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。 ,>|tQ'  
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。 2%/F`_XbP  
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。 O:]']' /  
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? 1N/4W6  
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: <Qq {&,Le  
QPy h.9:N  
template < class Action > DpHubqWz  
class picker : public Action H UJqB0D ?  
  { "jZZ>\  
public : a-5UG#o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} at>_EiS  
  // all the operator overloaded T*p7[}#  
} ; _ep&`K  
[[T7s(3  
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。 ueg%yvO  
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: \Y xG  
l@Lk+-[D  
template < typename Right > +m_ .?V6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iBE|6+g~Cj  
  { 4DIU7#GG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'm0WPS/6E  
} t/i*.>7  
?!ap @)9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /X8a3Eqp9  
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。 }#zL)+XI  
LM<*VhX  
template < typename T >   struct picker_maker V7$ m.P#uM  
  { Yjg$o:M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3P_.SF  
} ; 1@Ba7>%'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Hc/7x).  
  { e`Yj}i*bx]  
typedef picker < T > result; h!B{7J  
} ; -O} )Y>=}  
$GoS?\G  
下面总的结构就有了: j ,rc9  
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。 8;M,l2pmR{  
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。 \t{iyUxY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Jq1oQu|rs  
至此链式操作完美实现。 6@aH2+4+  
CI+)0=`<1B  
x. t< @y~  
七. 问题3 ;apLMMsWC  
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。 g.\b@0Uy'  
AB $N`+&  
template < typename T1, typename T2 > (~@.9&cBD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S 1k*"><  
  { ( w4XqVT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m.P F'_)/  
} ]n=z(2Z9lD  
?`TQ!m6y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: II^Rp],>  
~U+<JC Z  
template < typename T1, typename T2 > h`Jc%6o  
struct result_2 <mX5VGY9^  
  { J rK{MhO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dC<%D'L*  
} ; h5{//0 y  
s?<FS@k  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {9J|\Zz3  
这个差事就留给了holder自己。 28JVW3&)  
    s=$xnc}mf  
$%U}k=-  
template < int Order > hl[<o<`Q  
class holder; yXkQ ,y  
template <> /{({f?k<\/  
class holder < 1 > \,v^v]|  
  { !,- 'wT<v  
public : zGe =l;  
template < typename T > fq1w <e  
  struct result_1 6l|L/Z_6  
  { ?23J(;)s  
  typedef T & result; H28-;>'`  
} ; B^19![v3T  
template < typename T1, typename T2 > Zn1((J7  
  struct result_2  H#F"n"~$  
  { W}F~vx.  
  typedef T1 & result; wz+mFf  
} ; :WH{wm|  
template < typename T > HF*~bL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )fXxkOd  
  { 5hqXMs  
  return (T & )r; ko.% @Y(=  
} z:UkMn[  
template < typename T1, typename T2 > 0gyvRM@ x[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D}%VZA}].  
  { EAY+#>L*  
  return (T1 & )r1; q2k}bb +  
} -X*.scw  
} ; !'\(OFv9Im  
?:q"qwt$F  
template <> 0r@L A|P  
class holder < 2 > 3{H!B&sb  
  { jHMP"(]  
public : y;0Zk~R$  
template < typename T > mj9|q8v{+  
  struct result_1 R||$Wi[$  
  { [L7S`Z  
  typedef T & result; Ev#, }l+  
} ; ?@A@;`0Y  
template < typename T1, typename T2 > @#"K6  
  struct result_2  :A#'8xE/  
  { 6o#J  
  typedef T2 & result; $sL+k 'dY  
} ; 3b?-83a  
template < typename T > >$<Q:o}^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zBrIhL]95  
  { tIA)LF  
  return (T & )r; <q MX,h2  
} NVVAh5R  
template < typename T1, typename T2 > 3F6'3NvVc2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }zo-%#  
  { @8YuMD;  
  return (T2 & )r2; 8}z PDs  
} 'o_ RC{k2"  
} ; U ;4;>  
O[ans_8  
?`*`A9@  
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> >。 Pi&\GMzd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /|Gz<nSc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &=8ZGjR< }  
4J[bh  
return l(i, j) = r(i, j); v&^N+>p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RplcM%YJn  
kSJ:4!lFU  
  return ( int & )i;  z_C7=ga<  
  return ( int & )j; Cn9MboXX  
最后执行i = j; ht:L L#b*(  
可见,参数被正确的选择了。 6yaWxpW  
p8y<:8I  
+'e3YF+'  
?s0")R&  
n[-d~Ce2{  
八. 中期总结 )P/~{Ci:T&  
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: lr,i5n{6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ? !34qh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +w?1<Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v|kL7t)}  
QD[l 6  
wZ8LY;  
 `Q^Vm3h  
k/xNqN(  
(w'k\y  
九. 简化 [s!cc:JR  
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。 )o_$AbPt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Io;26F""  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9/\=6v C|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iL IKrU+`  
  +-*/&|^等 U&tR1v'  
2. 返回引用。 /Hc0~D4|x  
  =,各种复合赋值等 T/7[hj  
3. 返回固定类型。 aG1[85:,\i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c_2kHT  
4. 原样返回。 RK]."m0c~#  
  operator, '$OLU[(Y  
5. 返回解引用的类型。 TLzcQ|  
  operator*(单目) m+'X8}GC#O  
6. 返回地址。 an?g'8! r:  
  operator&(单目) 7w"YCRKh  
7. 下表访问返回类型。 VM ny>g&3  
  operator[] XN' X&J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [TpW$E0H  
  operator<<和operator>> #lm1"~`5  
7W#9ki1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 w*N9p8hb]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QeAkuqT'[  
 )2,\Y  
template < typename Left > "V_PWEi  
struct value_return _bq2h%G=8  
  { Eh;~y*k\  
template < typename T > |c>A3 P$=B  
  struct result_1 )6zwprH!  
  { HaamLu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 65A>p:OO  
} ; ~&IL>2-B  
E~!FEl;  
template < typename T1, typename T2 > K>$od^f%c  
  struct result_2 `Tf<w+H  
  { D&)gcO`\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^coJ"[D  
} ; iNs  
} ; hAZ"M:f  
7" cgj#  
I1(, J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SY2B\TV  
8:A6Ew&\]O  
下面我们来剥离functor中的operator() mY1$N}8fm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -r82'3]  
'W j Q  
return l(t) op r(t) .es= w=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }F R yG%  
return op l(t) Icf@uQ6  
return op l(t1, t2) _zO,VL  
return l(t) op 0?j+d8*  
return l(t1, t2) op "|"bo5M:   
return l(t)[r(t)] F;&'C$%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WYE[H9x1?  
Im_`q\i  
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: MgLz:2 :F  
单目: return f(l(t), r(t)); qx/GioPU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  /m*vY`  
双目: return f(l(t)); D &wm7,  
return f(l(t1, t2)); f-6E>  
下面就是f的实现,以operator/为例 `}u~nu<  
-OuMC&  
struct meta_divide [XQoag;!  
  { #PmF@ CHR  
template < typename T1, typename T2 > c>3W1"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  Wcn^IQ  
  { D058=}^HE  
  return t1 / t2; B: uW(E  
} S*CRVs  
} ; Kc\0-3 Z  
ziy~~J  
这个工作可以让宏来做: zn3i2MWS  
[w~1e)D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e:.Xs  
template < typename T1, typename T2 > \ 5,qfr!hN,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &e% y|{Y  
以后可以直接用 Wm.SLr,o0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rq6(^I  
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 p2 y h  
(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。。。) hD l+  
*Qg/W? "m  
]}G (@9  
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 }EO n=*  
te'<xfG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d8 ve$X  
class unary_op : public Rettype @v2kAOw[  
  { gy<pN?Mw  
    Left l; G0//P .#  
public : z0Gh |N@)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} diqG8KaK  
Qo{^jDe,c*  
template < typename T > W~Mj6c~S"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &ze'V , :  
      { d|6*1hby  
      return FuncType::execute(l(t)); $- #M~eZv  
    } DjL(-7'p  
#,  vN  
    template < typename T1, typename T2 > D9c8#k9Y.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ">voi$Kzey  
      { oc-7gz)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $K8ZxH1z@  
    } OH*[  
} ; m.EWYO0XQ  
m(Bv}9  
})bTQj7  
同样还可以申明一个binary_op 0  x"3  
fwxyZBr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F+Lq  
class binary_op : public Rettype g >-iBxml  
  { |vWx[=`o  
    Left l; *+qXX CA  
Right r; G*wn[o(^j  
public : kG,6;aVZ8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u8N+ht@  
fX} dh9  
template < typename T > XX}RbE#4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } "y{d@  
      { (g~&$&pa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); FJ>| l#nO  
    } m=NX;t  
yNY1g?E  
    template < typename T1, typename T2 > 0R*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S]{K^Q),  
      { 18ci-W#p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ybf`7KEP2A  
    } GXRK+RHuBi  
} ; =`vUWONn  
R0\E?9P  
Yw+_( 2 9=  
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 @ZK|k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]rHdG^0uss  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) se$GE:hC1Q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 i':<Ro  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j t-ayLq  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 WGVvBX7#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b\VY)=U  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  nKkI  
下面是修改过的unary_op #xE" ];  
yZA }WTGe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (h|l$OL/  
class unary_op |{Z?a^- NJ  
  { ; >.>vLF  
Left l; &gcKv1a\  
  i6(y Bn  
public :  +<AX 0(  
`;4zIBJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .#J'+LxFr  
T3)/?f?|  
template < typename T > +&-/$\"  
  struct result_1 nvsuF)%9hZ  
  { Kv!CL9^LX7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )UZ 's>O  
} ; NBE)DL  
U{n 0Z  
template < typename T1, typename T2 > ~N_\V  
  struct result_2 D`r:`  
  { ;&^S-+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +;pdG[N  
} ; }O5c.3  
z9YC9m)jK  
template < typename T1, typename T2 > SpjL\ p0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Iz!Blk  
  { B {f&'1pp/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4vW:xK  
} !YsL x[+  
O,]t.1V  
template < typename T > \qi=Us|=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xv9SQ,n<  
  { y7ijT='8  
  return OpClass::execute(lt(t)); m(XcPb  
} C B=H1+  
r2qxi'  
} ; rM<c;iQ  
S;a{wYF6v  
\O^b|0zc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *pyi;  
好啦,现在才真正完美了。 g  O,X  
现在在picker里面就可以这么添加了: DU4NPys]y  
,57g_z]V  
template < typename Right > ul>$vUbyf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G?8LYg!-  
  { ePa1 @dI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \ :1MM  
} ~z^VMr  
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。 2W~,,$ G  
/ \!hW-+]W  
;Pnz4Y4|eU  
\NDSpT<Z  
k6QQoLb$V  
十. bind %f#3;tpC8  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 a7)q^;:O  
先来分析一下一段例子 kNMhMEez  
Se%FqI  
j^"Z^TEBT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mBhG"0:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ="P 3TP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e 9U\48  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x4pl#~Su  
我们来写个简单的。 LwZBM#_g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w t? 8-_  
对于函数对象类的版本: gk"S`1>  
3YR6@*!f/  
template < typename Func > Y<#WC#3=  
struct functor_trait w6'o<=  
  { nMNAn}~*M  
typedef typename Func::result_type result_type; sF C&DTb?  
} ; 6,7Fl=<  
对于无参数函数的版本: /RT3 r  
Xl.h&x0? 8  
template < typename Ret > @c,}\"(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J@=1zL  
  { KCGs*kp>  
typedef Ret result_type; /iQ}DbtRb  
} ; &G@(f=  
对于单参数函数的版本: 'sn%+oN  
#U{^L{1Gx  
template < typename Ret, typename V1 > & %ej=O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xV:.)Dq9  
  { G9<p Yt{:  
typedef Ret result_type; tYC`?HT  
} ; - (VV  
对于双参数函数的版本: `Yn^ -W  
vHZw{'5y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d7g/s'ZHt6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^VR1whCrx  
  { -IMm#  
typedef Ret result_type; ?<YtlqL  
} ; >r2m1}6g"  
等等。。。 L~cswG'K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2fT't"gw  
S)p{4`p%  
template < typename Func > :W_S  
struct func_return IvTtQq  
  { /tikLJ  
template < typename T > |xG|HJm,  
  struct result_1 a.v$+}+.[,  
  { GrGgR7eC#P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t48(,  
} ; i,NN"  
N'+d1  
template < typename T1, typename T2 > L[)+J2_<  
  struct result_2 $NJ]2P9L  
  { iOm~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .7ESPr  
} ; 2-ev7:  
} ; mHE4Es0  
C"PN3>x}j  
hun L V8z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a5{CkM&,(  
#m1e_[   
template < typename Func, typename aPicker > UB@>i3  
class binder_1 Jvw~b\  
  { (pm]U7  
Func fn; e,>L&9] ZI  
aPicker pk; #\"8sY,j  
public : Y.sf^}  
Unc;@=c  
template < typename T > L`cc2.F  
  struct result_1 7=N=J<]pl  
  { ^QTl (L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6cp x1y]~6  
} ; +j_Vs+0  
EB)j&y_  
template < typename T1, typename T2 > k2sb#]-/}  
  struct result_2 H6 ( ~6Bp5  
  { B< P H7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XA5gosq  
} ; F'lG=c3N  
HdGAE1eU]}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,G S8Gu  
BhJqMK>'S  
template < typename T > 8X][TJG$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3!`Pv ?|o  
  { Jg/l<4,K,  
  return fn(pk(t)); Z7"8dlb  
} r.** z j  
template < typename T1, typename T2 > UTc$zc7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ca*USM  
  { ndT:,"s  
  return fn(pk(t1, t2)); JXUnhjB,B  
} B3@   
} ; 1eZ">,F6<  
 T/p}Us  
Wznz  
一目了然不是么? )TJz'J\*  
最后实现bind YiB]}/  
Qzw~\KY:  
{6^c3R[  
template < typename Func, typename aPicker > C_dsYuQ5R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~;_]U[eOL  
  { GeWB"(t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E)3B)(@&P  
} 9~I\WjB "  
{J%Na&D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N5#qox$D  
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。 }>b4s!k,  
!p >a,8w  
十一. phoenix "B*a| 'n!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,w,>pO'[  
#R4Mv(BG  
for_each(v.begin(), v.end(), I: U/%cr,  
( xcnHj1r-o'  
do_ (l{+ T#  
[ >};,Byv!%  
  cout << _1 <<   " , " ~` @dI  
] e'[T5HI  
.while_( -- _1), *#;8mM  
cout << var( " \n " ) )|@b GEk  
) A@bWlwfl  
); TC?kuQI  
eW"i'\`0  
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: {/uBZ(   
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 W:O<9ZbQ_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~:b bV6YO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D QP#h5O  
2!\y0*}K  
>&TSz5Q  
template < typename Cond, typename Actor > >/;\{IG Wn  
class do_while \NhCu$'  
  { GK)3a 9;  
Cond cd; lyI rO"o  
Actor act; @^a6^*X>  
public : au9r)]p-  
template < typename T > >aW|W!.  
  struct result_1 il<D e]G  
  { |O\(<n S  
  typedef int result_type; B5#a 4G.  
} ; NhCO C  
fdho`juFa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \9Itu(<f  
-2v|d]3qG  
template < typename T >  ^wb -s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0vS%m/Zi-  
  { [aO"9  
  do v 8{oXzyy  
    { PdMx6 Ab  
  act(t); J4j?rLR3p  
  } [Qy]henK  
  while (cd(t)); *Zt)J8C  
  return   0 ; ;PaB5TT(  
} TmKO/N@}  
} ; u):z1b3*?  
pTGq4v@6x  
qw%4j9}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NxNR;wz>l  
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。 LAw X9q`  
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。 BRQ9kK20  
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。 :eQ@I+  
下面就是产生这个functor的类: 3, ,Z  
$7TYix8=  
uP|AP  
template < typename Actor > F5:*;E;$  
class do_while_actor |1g2\5Re  
  { 4 E 4o=Z|K  
Actor act; > m}.}g8  
public : 7*'_&0   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :b=`sUn<X+  
/Ia=/Jj7N  
template < typename Cond > ~lCG37  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v6s8 p  
} ; Zx}=c4I(y  
kC|tv{g#>  
xw%?R=&L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yu#Jw  
最后,是那个do_ .Yha(5(  
feNr!/  
l#:=zu  
class do_while_invoker F__DPEAc_  
  { WHbvb3'  
public : ?aSL'GI  
template < typename Actor > Lrq+0dI 65  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jt3s;U*  
  { Mu Z\<;W$  
  return do_while_actor < Actor > (act); y>~=o9J_u  
} SjlkKulMF  
} do_; e6s L N  
Mk@_uPm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CG=#rc]vz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eqeVz`  
最后来说说怎么处理break和continue EoQ.d|:g  
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。 of+$TKQNpN  
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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