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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ! Qrlb>1z-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )z3mS2  
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, U/,`xA;v>  
VJD$nh #M5  
jnt0,y A  
N<Rb<p%  
  class filler 8^p/?R^bu  
  { e+bpbyV_#  
public : xZtA) Bp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8~:qn@ Z|E  
} ; Ts0.Ck  
=r+u!~%@''  
c;w cgU  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: t?28s/?  
Y {Klwn   
ho#] ?Z#  
P^v`5v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =w".B[r  
+%eMm.(  
#g4X`AHB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *ky5SM(NR  
'68{dyFZL  
KmEm  
vBj{bnl  
二. 战前分析 e.\d7_T+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 93)&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 wi:]oo#  
3 _:yHwkD  
jFw?Ky2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xO[V>Ud  
  /* --------------------------------------------- */ @U+#@6  
vector < int *> vp( 10 ); E/V_gci  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZJe^MnE (G  
/* --------------------------------------------- */ ZyM7)!+kPa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7Q^p|;~a  
/* --------------------------------------------- */ o_8Wnx^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N TcojA{V$  
  /* --------------------------------------------- */ gLm,;'h%u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &@K6;T  
/* --------------------------------------------- */ !>\&*h-Cm#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _h+7 KK  
0qINa:Ori  
D V\7KKJE  
~&?57Sw*m  
看了之后,我们可以思考一些问题: Xdi<V_!BC-  
1._1, _2是什么? 6f2?)jOW^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。 5,-g^o7  
2._1 = 1是在做什么? yAAV,?:o[  
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。 3[j,d]\|  
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。 Atb`Q'Yrw  
@F] w]d  
Nw9@E R  
三. 动工 wo+`WnDh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6fo\ z2  
%%F, G  
qdLzB  
je@&|9h  
template < typename T > vp2w^/])u  
class assignment X&HYWH'@,  
  { T_!F I29  
T value; %X's/;(Lx`  
public : 4evNZ Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} pj<aMh  
template < typename T2 > c]Gs{V]\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OwEV$Q  
} ; !yT=*Cj4  
jI'?7@32`  
[<5/s$,i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ? A;RTM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X $V_  
`k>C%6FG$#  
u:']jw=f  
fPHV]8Ft|  
  class holder V )Oot|  
  { vs$h&o>|  
public : L-)ZjXzk  
template < typename T > xOPQ~J|z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jygUf|  
  { G~DHNO6  
  return assignment < T > (t); A4|7^Ay  
} {ZSAPq4)L  
} ; 5x|$q kI  
?]bx]Y;  
%z.V$2  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K|\0jd)N  
g]JRAM  
  static holder _1; N%'(8%;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^!C  
o/ 51 RH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cAGM|%  
而不用手动写一个函数对象。 AX&Emz-  
w2V:x[  
f3n^Sw&Q(Q  
cUP1Uolvn  
四. 问题分析 8+7*> FD)1  
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。 bC"h7$3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 BMQ4i&kF|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Nxl#]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %-$ :/ N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YahW%mv`d  
As5l36  
五. 问题1:一致性 0FH.=   
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?| yK9EHJ$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y1>OhHuN  
~.J*_0~Ze  
struct holder vfj{j= G  
  { A /c  
  // a(|0 '^  
  template < typename T > .waj.9&[l  
T &   operator ()( const T & r) const })kx#_o]'d  
  { +_vf=d  
  return (T & )r; J4 j:nd  
} {*g{9`   
} ; AY"wEyNU  
ZQir?1=  
这样的话assignment也必须相应改动: 65U\;Ew  
;o;ak.dTt  
template < typename Left, typename Right > z<^LY]  
class assignment g2^{+,/^K  
  { :kE*  
Left l; bUM4^m  
Right r; :yi} CM4  
public : ^ r(]S%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c05-1  
template < typename T2 > yt,Ky8y1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4s'%BM-r-  
} ; u#y)+A2&!  
(|<+yQ,@>  
同时,holder的operator=也需要改动: #cW :04  
9AQ,@xP|  
template < typename T > qkp0'f*}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R-,L"Vv  
  { kSCpr0c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PQYJn x}  
} :9x]5;ma  
P\{s C6E  
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。 KyP@ hhj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hB aG*J{  
dN:^RCFzS  
return l(rhs) = r; Vj8-[ww!  
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。 ~q/~ u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /|h+,]< >  
+<V$G/"  
template < typename Tp > =JP Y{'VO  
class constant_t HB*BL+S06  
  { x5;D'Y t"|  
  const Tp t; (sH4 T>  
public :  Yy`A0v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =eDC{/K  
template < typename T > 87)/dHc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const At[SkG}b  
  { b`DPlQHj  
  return t; $ER$|9)KD  
} =1)9>=}  
} ; )7P>Hj  
Gb"kl.j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *qm>py`O  
下面就可以修改holder的operator=了 B7[#z{8'#  
dPV<:uO  
template < typename T > NQiu>Sg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !kh:zTP  
  { q8GCO\(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'b>3:&  
} X%;4G^%ZI  
>*+n`"6  
同时也要修改assignment的operator() 3fYfj  
#0^a-47PA<  
template < typename T2 > Y10  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &a\G,Ma  
现在代码看起来就很一致了。 `J7@G]X;2  
"N}MhcdS  
六. 问题2:链式操作 )! k l:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \,!Qo*vj  
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。 -&%! 4(Je  
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。 NKVLd_f k  
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。 AJ#YjkO>]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kz]\o"K  
Q5 o0!w  
template < typename T > #nj;F'O](  
struct result_1 \t=#MzjR  
  { &$~irI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '@^mesMG  
} ; <e@4;Z(h04  
=C7<I   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .GCJA`0h  
e%=SgXl2t  
template < typename T > [mG!-.ll  
struct   ref L/N%ft]!T  
  { !bn=b>+  
typedef T & reference; Nr*o RYY  
} ; hSj@<#b>F  
template < typename T > -x!JTx[K  
struct   ref < T &> 2=VFUR 8  
  { Y7')~C`up^  
typedef T & reference; "z*?#&?,  
} ; }Am5b@g"$Y  
jK{qw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bUuQ"!>ppu  
:8A@4vMS)?  
template < typename T > S>s+ nqcP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )E^Pn|H  
  { }V 4u`=  
  return l(t) = r(t); 0W)|n9  
} Q&w"!N  
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。 D8WKy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n.G.f bO  
Zlrbd  
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 nx%eq ,Pq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $dsLU5]1o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bR?xz-g%<3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Rt@O@oDI  
最后的布局是: @h/-P'Lc=7  
                Add 6d3YLb4M$i  
              /   \ t~":'le`zr  
            Divide   5 0#~k)>(7lR  
            /   \ Yaz/L)Y;R  
          _1     3 9ZuKED  
似乎一切都解决了?不。  6NSSuK3  
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。 ;Nd'GA+1;(  
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。 2#s8Dxt  
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: -C* 6>$A  
n$E$@  
template < typename Right > ~g;)8X;;+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5f2=`C0_  
Right & rt) const 'lOQb)  
  { q(Ow:3&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t. DnF[  
} j3u!lZ}U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;j+*}|!  
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。 IYa(B+nB)  
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。 dJlK'zK  
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。 c{qTVi5e  
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。 )}Cf6 m}  
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? TP)o0U  
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: .')^4\  
5'%O]~  
template < class Action > +>yspOEz  
class picker : public Action $4og{  
  { z)Yb9y>2  
public : Y@qugQM>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +U?73cYN  
  // all the operator overloaded Ak$9\Sl  
} ; G;U SVF-'K  
>t.PU.OM  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]/AU_&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: q6x}\$mL  
mxe\+j#  
template < typename Right > M. _5mZ{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K9 K.mGYc  
  { S(rnVsW%Ki  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T8x/&g''  
} > :0N)Pj  
)0Vj\>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {7v|\6@e3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 tA9Ew{3s  
@9k3}x K  
template < typename T >   struct picker_maker =w:H9uj6F  
  { L$jii  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r\y\]AmF  
} ; 7dlMDHp\Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2Ns<lh   
  { +RK/u  
typedef picker < T > result; r 2{7h>  
} ; j}8^gz]  
qzk]9`i1:  
下面总的结构就有了: c|4_nT 2  
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。 =E~_F>SD  
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。 2m72PU<.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bf\ Uq<&IJ  
至此链式操作完美实现。 u4[JDB7tH  
A\ tBmL_s  
}5X.*wz  
七. 问题3 aecvz0}@R  
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。 va.Ve# N  
GVdJ&d\x  
template < typename T1, typename T2 > 8JO(P0aT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =e6!U5 f  
  { li~=85 J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I;mc:@R<  
} K.6xNQl{}  
R6G%_,p$7  
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: F#7A6|  
;<|m0>X  
template < typename T1, typename T2 > Y; q['h  
struct result_2 x% Eu.jj  
  { ixo?o]Xb`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8x<; AL|`  
} ; WR4\dsgCU  
n6 AP6PK7  
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? }9(:W</}  
这个差事就留给了holder自己。  .tRWL!  
    {K+]^M  
z T#j.v  
template < int Order > iY4FOt7\  
class holder; F /% 5 r{  
template <> EU-=\Y  
class holder < 1 > 0p' =Vel{}  
  { j`kw2(  
public : Ue)8g#  
template < typename T > N6_<[`  
  struct result_1 m\xE8D(,  
  { fo30f =^Gi  
  typedef T & result; 3xGk@ 333  
} ; ?Wm.'S'to  
template < typename T1, typename T2 > <UcbBcW,  
  struct result_2 nWAx!0G  
  { Q>}*l|Ci  
  typedef T1 & result; Ou<Vg\Mu  
} ; amK.H"  
template < typename T > NyTv~8A`)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =*aun&  
  { i(XcNnn6  
  return (T & )r; 5X5&(S\  
} S/? KC^JP  
template < typename T1, typename T2 > 4A_}:nU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?th`5K30  
  { P d@y+|  
  return (T1 & )r1; |5 sI=?p&t  
} e5_:15%R\  
} ; D_%y&p?<Ls  
cCd2f>EHw  
template <> ]e?cKC\"e  
class holder < 2 > OQ>r;)/  
  { w1-/U+0o  
public : o:<g Jzg  
template < typename T > \lVxlc0{?  
  struct result_1 $= /.oh  
  { Zb)j2Xgl  
  typedef T & result; 8'Eu6H&$G  
} ; ho#]i$b}f2  
template < typename T1, typename T2 > ~ l~ai>/  
  struct result_2 DW ^E46k)A  
  { ] 8sVXZ  
  typedef T2 & result; tkBp?Wl  
} ; sGjYL>*  
template < typename T > kK]JN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X8 uVet]D~  
  { kK2x';21  
  return (T & )r; zfDx c3e  
} yjUSM}$  
template < typename T1, typename T2 > +;7Rz_.6f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fv \yhR  
  { H-GlCVq~  
  return (T2 & )r2; VU7x w  
} bKsl'3~ k  
} ; }Wf\\  
&K@2kq,  
&DC o;Ij;  
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> >。 1df }gG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^;0.P)yGA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hC@oyC(4  
tmF->~|  
return l(i, j) = r(i, j); D&q-L[tA@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #gbJ$1s  
|,c\R"8xS  
  return ( int & )i; HE0UcP1U  
  return ( int & )j; SXn\k;F<  
最后执行i = j; c`w YQUg(  
可见,参数被正确的选择了。 5 3=zHYQ  
IHCEuK  
o@6:|X)7  
$OK}jSH*v)  
0U'g2F>{  
八. 中期总结 &Pu}"M$[MH  
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: dx{ZG'@aH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A;E7~qOG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R(Y4nw+Y-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C.M]~"e  
yM(zc/?  
V_*TY6  
~D1.opj3  
~Y^ UP  
VHhW_ya1g{  
九. 简化 W#1t%hT$  
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。 Dg]( ?^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0mj^Tms  
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: OEc$ro=m*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W ~sP7&sp  
  +-*/&|^等 dY>oj<9  
2. 返回引用。 )sg@HFhY'  
  =,各种复合赋值等  w+<`>  
3. 返回固定类型。 C^vB&3ghi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c=]z%+,b]  
4. 原样返回。 Cf#[E~24  
  operator, '5j$wr zt  
5. 返回解引用的类型。 5x";}Vp>P  
  operator*(单目) (gd+-o4  
6. 返回地址。 ;E? Z<3{  
  operator&(单目) gp Aqz Y  
7. 下表访问返回类型。 NijvFT$V1  
  operator[] w-9FF%@<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =?Y%w%2  
  operator<<和operator>> Dk$[b9b  
>U/ m/H'  
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。 e RiPC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @"[xX}xK;  
s&-m!|P  
template < typename Left > $ f`\TKlN  
struct value_return k)+2+hX&>  
  { ")%)e;V3  
template < typename T > 8*O]  
  struct result_1 _&0_@  
  { 6ybpPls  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QH:PClW![  
} ; cB~D3a0Th  
* !4r}h`  
template < typename T1, typename T2 > B J,U,!  
  struct result_2 !)1r{u  
  { rkw^RW^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [ 0? *J<d  
} ; Kh{C$b  
} ;  j6zZ! k  
;| (_;d  
oqu; D'8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4`(b(DL]  
<[7 bUB  
下面我们来剥离functor中的operator() Qrr8i:Y^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Tk(ciwB  
O3Jp:.ps  
return l(t) op r(t) u} y)'eH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >lZ9Y{Y4v  
return op l(t) \>}G|yL  
return op l(t1, t2) R*m=V{iu`  
return l(t) op eVDO]5?  
return l(t1, t2) op 1y/_D$~ZO  
return l(t)[r(t)] *|Cmm>z"7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n2<#]2h  
V/ a!&_ ""  
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: e;Iz K]kP  
单目: return f(l(t), r(t)); I/F3%'O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e MX?x7  
双目: return f(l(t)); W{z7h[?5,  
return f(l(t1, t2)); Re`'dde=  
下面就是f的实现,以operator/为例 :cx}I  
K'Gv+UC*6  
struct meta_divide DOk(5gR  
  { qB%?t.k7  
template < typename T1, typename T2 > ]<9KX} B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y Ib=rR[ $  
  { Q db~I#}m'  
  return t1 / t2; 1Wz -Z  
} W7k0!Grrl  
} ; (W=J3 ?hn  
"ggViIOw&  
这个工作可以让宏来做: &p."` C  
?1DA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q9Y$x{R&  
template < typename T1, typename T2 > \ QN GICG-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ` |L l  
以后可以直接用 qtqTLl@u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4 ^=qc99  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 fnZaIV=H  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f9Vxtd  
+cDz`)N,,  
z3RlD"F1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6X@]<R  
nDdF(|Qt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;[)t*yAh  
class unary_op : public Rettype ^G(/;c*=  
  { Kn#3^>D  
    Left l; q ;@:,^  
public : ]M"l-A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uZyR{~-C  
N XwQvm;q  
template < typename T > erG;M!9\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^#H%LLt  
      { s W#}QYd  
      return FuncType::execute(l(t)); _084GK9{W  
    } 49o5"M(  
0]dL;~0y.  
    template < typename T1, typename T2 > JRMe( ,u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (6C%w)8'  
      { @:'swO/\<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t83n`LC  
    } Az_s"}G  
} ; /f!CX|U  
'_z#}P<  
@"jV^2oY1  
同样还可以申明一个binary_op 0Hz*L,Bh4  
giy4<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c\.8hd=<  
class binary_op : public Rettype em@\S  
  { neGCMKtzlJ  
    Left l; zWxKp;.  
Right r; f#:7$:{F1  
public : D.2HM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  }SHF  
W! FmC$Kc  
template < typename T > dB7E&"f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }}v04~  
      { !*wK4UcX"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v~:$]a8  
    } .$>?2|gRv  
RaFk/mSw  
    template < typename T1, typename T2 > K#g)t/SZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EJYfk?(B  
      { I(E1ym  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 94L P )n  
    } KYY~ YP  
} ; r=dFk?8XbC  
'\dau>  
IMzhEm  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,R$n I*mf_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z;UkK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |MvCEp  
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。 k3se<NL[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HUurDgRi]  
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。。。 F7^d@hSV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mP GF Y  
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) }' `2C$  
下面是修改过的unary_op F(/^??<5  
30g-J(Zg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Lllyx20U  
class unary_op fZH:&EP  
  { f$9V_j-K+  
Left l; q( i|  
  YmFJlMK  
public : ZtHTl\z  
~]f6@n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .cks ){\  
l9{}nz  
template < typename T > b5i ehoA  
  struct result_1 Xz,fjKUnN  
  { p"@[2hK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wWkMvs  
} ; KC+jHk  
trx y3k;  
template < typename T1, typename T2 > S( ^HIJK  
  struct result_2 9%Eo<+my h  
  { ]\Z8MxFD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /hN;\Z[@  
} ; I+{2DY/}  
"5HSCl$r%  
template < typename T1, typename T2 > < k?pnBI_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oGRd ;hsF  
  { .H@b zm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5szJ.!(  
} >[2;  
72CHyl`|l  
template < typename T > B:Y F|k}T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j1rR3)oP  
  { %*NED zy  
  return OpClass::execute(lt(t)); !bCSt?}@u  
} &,P; 7R  
Q=6 1.lP6  
} ; ;f~fGsH}e'  
TSD7R  
Lf)JO|o  
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 O{EPq' x  
好啦,现在才真正完美了。 &) 64:l&  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0l3[?YtXc  
+_L]d6  
template < typename Right > UEx13!iFo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X}xf_3N "  
  { 74ho=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'A>?aUq]:  
} eR,/} g\  
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。 O,Tp,w T  
)Q62I\  
Do77V5  
Qd~z<U l  
]ag{sU@#  
十. bind 7H09\g&  
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。 8Ji`wnkXe  
先来分析一下一段例子 /* qx5$~  
-b iE  
cxQAp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ImG8v[Q E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;<q 2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {Ef.wlZ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n?nzm "g  
我们来写个简单的。 <$yA*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @I-,5F|r  
对于函数对象类的版本: U#c Gd\b  
umWs8-'Uw  
template < typename Func > p:TE##  
struct functor_trait G"` }"T0}  
  { 6i-G{)=l  
typedef typename Func::result_type result_type; \?]U*)B.r  
} ; McN[  
对于无参数函数的版本: Gn=b_!  
_,!0_\+i  
template < typename Ret > zwZvKV/g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g kO^J{_@q  
  { pDZewb&cA  
typedef Ret result_type; {iX#  
} ; x)*Lu">  
对于单参数函数的版本: I{OizBom  
5PO_qr= Hx  
template < typename Ret, typename V1 > k7Bh[ ..!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '";#v.!  
  { 8j;Un]  
typedef Ret result_type; r@3-vLI!u  
} ; R|8vdZ%@  
对于双参数函数的版本: $KbZ4bB[Bo  
?OFa Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?{qUn8f2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fgd2jr 3T  
  { J)YlG*  
typedef Ret result_type; EL`|>/[J  
} ; RG{T\9]n  
等等。。。  9!jPZn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^$: w  
p qz~9y~  
template < typename Func > F,Q;sq  
struct func_return RqTO3Kf  
  { mcV<)UA}  
template < typename T > fB3Jp~$  
  struct result_1 }_'5Vb_  
  { !:|*!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ie6 c/5  
} ; s$Y>nH~T  
fs ufYIf  
template < typename T1, typename T2 > _p*9LsN$L  
  struct result_2 49; 'K  
  { -'$ob~*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L~6%Fi&n4  
} ; 6j(/uF4!#  
} ; ^!1!l-  
]W5*R07  
h-P|O6@Ki  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mw 28E\U  
""-wM~^D  
template < typename Func, typename aPicker > &zJI~R  
class binder_1 QXkA%'@'  
  { V9oBSP'kt  
Func fn; MLWHO$C~T  
aPicker pk; 6j6CA?|  
public : LL(xi )  
o,rF15  
template < typename T > (K[{X0T  
  struct result_1 %> XsKXj  
  { qd0G sr}j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wC{sP"D  
} ; ;dzy 5o3  
45JL{YRN  
template < typename T1, typename T2 > a OmG,+o  
  struct result_2 zB%~=@Q^6  
  { $>/d)o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Exw d,2>  
} ; v^&HZk=(  
XC3)#D#HGh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +-!3ruwSn  
$1])>m_ct  
template < typename T > ^2'Y=g>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /O[6PG  
  { \92M\S  
  return fn(pk(t)); gclj:7U  
} 0N1t.3U  
template < typename T1, typename T2 > hrniZ^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f,O10`4s  
  { ^y>V-R/N  
  return fn(pk(t1, t2)); O<vBuD2  
} x;[)#>.'  
} ; $PM r)U  
s~,!E  
]{tWfv|Xg8  
一目了然不是么? @6ckB (  
最后实现bind Xf;!w:u  
<x`yoVPiZg  
>$}Mr%49  
template < typename Func, typename aPicker > '5$: #|-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PM*lnd#J  
  { |vi=h2*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U;&s=M0[  
} s,J\nbj0h  
P Jb /tKC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j; /@A lZl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "7 alpjwb  
k;umLyz  
十一. phoenix  OG IN-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e,vgD kI;  
}8.$)&O$^  
for_each(v.begin(), v.end(), _58&^:/^  
( w2"]%WS%  
do_ i/N68  
[ k<*1mS8  
  cout << _1 <<   " , " YcaLc_pUx  
] z<"\I60Fe  
.while_( -- _1), XK l3B=h  
cout << var( " \n " ) kJXy )  
) K0^+2lx  
); +fF4]WF P  
jK=-L#hz  
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: \U`rF  
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 5#? HL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ( (mNB]sy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T8QRO%t  
-/qu."9(B  
-,xsUw4  
template < typename Cond, typename Actor > 9%uJ:c?  
class do_while !U+XIr  
  { dJg72?"ka  
Cond cd; +Y^/0=6h  
Actor act; a U*cwR  
public : ,e>N9\*  
template < typename T > 8-R; &  
  struct result_1 w0t||qj^>"  
  { PAXdIh[]  
  typedef int result_type; ;,]Wtmu)7  
} ; B1gBvss  
?G!DYUK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a)8M'f_z  
5AT[1@H(_  
template < typename T > AUAJMS!m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D7x"P-ie  
  { }" 'l8t0?  
  do ]^^mJt.Iv  
    { )Wm:Ilq  
  act(t); Q<pL5[00fD  
  } MY}B)`yx=  
  while (cd(t)); ;/Dp  
  return   0 ; 4h~o>(Sq  
} 4jl-?  
} ; A|d(5{:N  
DrB PC@^  
3v%V\kO=F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ] T! >]  
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。 4HK#]M>yz  
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。 Xj<B!Wn*Xb  
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。 LN?W~^gsR  
下面就是产生这个functor的类: 9q -9UC!g  
@ zE>n  
.pOTIRbA  
template < typename Actor > 50.cMms  
class do_while_actor W`^Zb[  
  { 0)'^vJe  
Actor act; eZm,K'/!  
public : Q0_UBm^f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >\ :kP>U  
*s9 +  
template < typename Cond > =:zmF]j9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jR#g>MDKB  
} ; x\Bl^1&  
: YU_ \EV  
[g:ZIl4p\P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .ns1;8  
最后,是那个do_ K -!YD}OF  
g,!6, v@  
Lh6G"f(n  
class do_while_invoker UHYnl ]  
  { @""aNKA^r>  
public : S3u>a\  
template < typename Actor > `2y2Bk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k ckWBL  
  { 8=H!&+aGh  
  return do_while_actor < Actor > (act); s HSZIkB-r  
} ?A /+DRQ(  
} do_; "]81+ D  
jX79Nm|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X/fk&Cp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  h+Dp<b  
最后来说说怎么处理break和continue N246RV1W  
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。 NZSP*#!B  
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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