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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Zd>ZY,-5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^`&HWp  
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, /!b x`cKG  
[:i sZG*  
R^9"N?Q7;`  
k.Zll,s  
  class filler ?"@ET9  
  { md6*c./Z  
public : 3%NE/lw1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K<,Y^3]6?  
} ; N&B>#:  
dy_.(r5[L]  
\r]('x3S  
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: Za\RM[Z!I  
silp<13HN  
5c~'!:7  
Ck(.N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v,\93mNp[  
SY6r 8RK  
|p'i,.(c_W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K%<GU1]-]  
d2ofxfpg+  
/:6Q.onmLn  
bD@@tGr;W  
二. 战前分析 pSrsp r  
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。 h]C2 8=N  
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 7Jc<.Z"/Gd  
W}k[slqZA  
~\bHfiIDy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fhi5LhWe+.  
  /* --------------------------------------------- */ ` Y\QUj  
vector < int *> vp( 10 ); 1OPfRDn.bk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8g5.7{ky  
/* --------------------------------------------- */ !'PlDGD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QAXYrRu  
/* --------------------------------------------- */ 7+S44)w}~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Lnx2xoNk  
  /* --------------------------------------------- */ 2^bgC~2C1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ./!KE"!  
/* --------------------------------------------- */ ^=#!D[xj>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q/J3cXa{K  
(v|`LmV  
 f }-v  
"sIN86pCs  
看了之后,我们可以思考一些问题: ypT9 8  
1._1, _2是什么? &O{t^D)F  
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。 d:3= 1x  
2._1 = 1是在做什么? <|dj^.^  
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。 C!kbZTO[p"  
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。 ]h!*T{:  
~6fRS2u  
cB36p&%  
三. 动工 .6I%64m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G%`cJdM  
V"U~Q=`K  
]Qy,#p'~&H  
q\G{]dz?R  
template < typename T > j>g9\i0O1  
class assignment +9}' s{  
  { 0, "ZV}  
T value; JSUzEAKe  
public : a~ F u  
assignment( const T & v) : value(v) {} fcn_<Yh0W  
template < typename T2 > bF7`] 83  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gTyW#verh$  
} ; sK[Nti0  
(T;1q^j  
?bCTLt7k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]N_140N~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zPA>af~Ej  
uyvskz\  
l85CJ+rg  
.>oM z&  
  class holder 3?]S,~!F  
  { I@c0N*(  
public : X[Y #+z4  
template < typename T > `ITDTZ J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 34]%d<;A  
  { _]Z$YM  
  return assignment < T > (t); 1(D1}fcul  
} i|[S5QXCh  
} ; fVv$K&  
 6.vNe  
r6<ArX$Yl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: DvU~%%(0^  
W|)(|W  
  static holder _1; 2voNgY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z^C!RSQ  
cRPr9LfD@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u'{sB5_H  
而不用手动写一个函数对象。 *Y^5M"AB_  
M!{Rq1M  
mrX}\p   
rHR5,N:  
四. 问题分析 CcbWW4 )  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !/[AQ{**T!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .Pqj6Ko9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Iy-u`S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :r[W'h_%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #0xm3rFy4  
UYl JO{|a  
五. 问题1:一致性 {=UKTk/t8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @)+i{Niuv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C3^X1F0  
fdvi}SS8  
struct holder pZW}^kg=  
  { T`j  
  // >2*6qx>V  
  template < typename T > x Xl$Mp7  
T &   operator ()( const T & r) const 1Q3%!~<\s  
  { Es_ SCWJ  
  return (T & )r; [UUM^!1  
} >V3W>5X  
} ; `,<>){c|  
#{.pQi})  
这样的话assignment也必须相应改动: =#J 9  
Q2??Kp] 1  
template < typename Left, typename Right > <$Xn:B<H  
class assignment i,\t]EJAU  
  { >!CH7wX  
Left l; mOgx&ns;j  
Right r; N}e(.  
public : <PH3gyC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  W\zL  
template < typename T2 > 9p!dQx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5LnB]dW  
} ; Qq6%53  
m  mw)C"  
同时,holder的operator=也需要改动: t(Cq(.u`:  
\v B9fA:*  
template < typename T > \["1N-q b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fte!Ll'  
  { \L&qfMjW"Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZfF`kD\  
} rl_1),J\qG  
+X4ttv  
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。 #0#V$AA>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .oB'ttF1  
y$"~^8"z  
return l(rhs) = r; C:TuC5Sr  
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。 jp\JwE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .XZ 71E  
9e|{z9z[l  
template < typename Tp > 7zi^{]  
class constant_t s7X~OF(#  
  {  k,o=1I  
  const Tp t; H>Iet}/c   
public : w96j,rEC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S@l a.0HDA  
template < typename T > %u<&^8EL+#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A X^3uRQJ  
  { xf{C 'uF/  
  return t;  $Adp  
} M ?: f^  
} ; vs)HbQ  
QB oZCLv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z\o AE<$  
下面就可以修改holder的operator=了 fM zAf3  
P,LXZ  
template < typename T > I NFz X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ph5xW<VNP  
  { {jCu9 ]c!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); QvT-&|  
} 0*'`%W+5  
KD<; ?oN<O  
同时也要修改assignment的operator() )PanJHtU  
8EVF<@{]  
template < typename T2 > }(hYG"5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *=KexOa9  
现在代码看起来就很一致了。 '44nk(hM69  
tS*^}e*  
六. 问题2:链式操作 cnjj) c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t8wz'[z  
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。 -;DE&~p  
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。 "|~B};|MFF  
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。 EZa{C}NQ$2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QL|:(QM  
E|6Z]6[  
template < typename T > kcZ;SYosj  
struct result_1 :@z5& h  
  { :)3$&QdHT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x X=IMM3  
} ; Dk. 9&9mz  
lpX p )r+  
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: ct|'I]nB.h  
n!E H>'T  
template < typename T > 3:CQMZ|;@  
struct   ref &t=>:C$1Y  
  { =G3J.S*Riy  
typedef T & reference; =6q*w^ET  
} ; >8{`q!=|~  
template < typename T > XiZ Zo  
struct   ref < T &> 2+G:04eS,e  
  { He$mu=$q{  
typedef T & reference; hU)f(L  
} ; l$bmO{8uG  
NiQc2\4%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e&]`X HC9  
xF:poi  
template < typename T > zI*/u)48  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K]=>F  
  { wW)&Px n  
  return l(t) = r(t); `peJ s~V  
} jW0z|jr  
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。  !'t2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c\rbLr}l)  
ifCGNvDR  
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 _"Ke=v_5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XI(@O)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h sw My  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Tb6x@MorP  
最后的布局是: "._WdY[  
                Add *b l{F\  
              /   \ I; }%k;v6  
            Divide   5 [(UqPd$  
            /   \ k{w^MOHNg  
          _1     3 )Is*- W  
似乎一切都解决了?不。 |g^W @.P  
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。 s!!t  
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。 -&$%m)wN  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: R;,HtN  
Gqc6).tn  
template < typename Right > H+&w7ER  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BRLU&@G`1  
Right & rt) const dw}3B8]  
  { |]3);^0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -6Si  
} j/ IZm)\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %~VIxY|d  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @I.O T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 CN>};>WlG  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hLD;U J?S  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 n#'',4f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? R[-:-8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )Nd:PnA  
\4X{\ p<  
template < class Action > TB[2!ZW  
class picker : public Action ?vNS!rY2&  
  { s H[34gCh;  
public : #zD+DBTAu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RtM.}wv;  
  // all the operator overloaded @Iatlz*W  
} ; 0x/V1?gm  
&WU*cfJn)A  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _1%^ ibn  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: R~(.uV`#j  
Ym2m1  
template < typename Right > A2bV[+Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g%P4$|C9 i  
  { @Odu.F1e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8~+Msn:  
} L6 # d  
UVU*5U~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mpAh'f4$*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 LMzYsXG*[  
DNO%J^  
template < typename T >   struct picker_maker ebVfny$D  
  { *Yjs$'_2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [B<{3*R_  
} ; ]F-6KeBc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9'aR-tFun;  
  { yiA\$mtO  
typedef picker < T > result; En_8H[<%  
} ; Z|wDM^Lf  
IT33E%G  
下面总的结构就有了: NU*6iLIq|F  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "t`e68{Ls  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 V1qHl5"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0evZg@JP`  
至此链式操作完美实现。 @h8~xs~DG  
lv&wp@  
&bx,6dX  
七. 问题3 9 9-\cQv  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9K(b Z {  
Q :|E  
template < typename T1, typename T2 > emO!6]0gJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H9[.#+ln  
  { 50`r}s}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cIkLdh   
} j* ?MFvwE  
svgi!=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: qeGOSGc_  
~epkRO="  
template < typename T1, typename T2 > gI{F"7fa=  
struct result_2 `-2`UGB-  
  { QKQy)g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; akwVU\RP  
} ; ArM e[t0$  
GMI >$$<  
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? a$A S?`L  
这个差事就留给了holder自己。 t|_g O!w8  
    q[g^[~WM#  
Iqv 5lo .  
template < int Order > D=]P9XDvb.  
class holder; |.yRo_  
template <> 2US8<sq+  
class holder < 1 > K~G^jAk+  
  { 0\A[a4crj  
public : s5@^g8(+C  
template < typename T > W;W\L? r  
  struct result_1 !;oBvE7Kh  
  { 7c7SU^hD  
  typedef T & result; GM~jR-FZ  
} ; ::w%rv  
template < typename T1, typename T2 > kY&j~R[C  
  struct result_2 :l{-UkbB  
  { 5j %jhby?  
  typedef T1 & result; E2cmT$6  
} ; I.x>mN -0  
template < typename T > %/p5C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1+zax*gO-  
  { ps [rYy  
  return (T & )r; @m4d4K@  
} nMqU6X>P!  
template < typename T1, typename T2 > NU"X*g-x^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zs)9O Ju  
  { +q!6zGs.  
  return (T1 & )r1; B{<6 &bQ  
} 14O/R3+  
} ; R lu;l  
U6"50G~u  
template <> _1QNO#X  
class holder < 2 > >FO=ioNY  
  { ygG9ht  
public : HH+XEMP/g  
template < typename T > {Gy_QRsp,  
  struct result_1 1l{n`gR  
  { z841g `:C  
  typedef T & result; XCY4[2*a>  
} ; I;LqyzM  
template < typename T1, typename T2 > 4l:+>U@KU  
  struct result_2 es{ 9[RHK  
  { ;+\;^nS3d  
  typedef T2 & result; ZO}*^  
} ; 5NK:94&JE  
template < typename T > [ q}WS5Cp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7O j9~3o4  
  { z;)% i f6  
  return (T & )r; pw8'+FX  
} a?dM8zAnc  
template < typename T1, typename T2 > TM9>r :j'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]|oqJ2P  
  { qW9|&GuZ$  
  return (T2 & )r2; 6Z 7$ZQ~  
} b`' ;`*AN+  
} ; JT<J[Qz5  
:Li)]qN.I  
2]l*{l^ Bl  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 v%r!}s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f/xBR"'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |?8wyP  
Oc1ZIIkh\  
return l(i, j) = r(i, j); BC^WPr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lsd\ `X5,  
;Ti?(n#M>  
  return ( int & )i; `|4{|X*U.  
  return ( int & )j; 6FfDif  
最后执行i = j; q~Ud>{  
可见,参数被正确的选择了。 #gq3 e  
tpS F[W  
BFY~::<b  
R_csKj  
4)?c[aC4P  
八. 中期总结 )+J?(&6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: | e+m!G1G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 15B$Sp!/`e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZD*>i=S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g`6S*&8I  
Gl+}]Vn[n  
Y\lBPp0{\v  
=1D*K%  
7RO=X%0A  
m&2m' =(  
九. 简化 !Lo{zTDW  
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。 jhHb[je~{4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *GA#.$n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `7NgQ*g.d/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;YB8X&H$  
  +-*/&|^等 DZvpt%q  
2. 返回引用。 dg-pwWqN  
  =,各种复合赋值等 BJvVZl2h  
3. 返回固定类型。 UV=TU=A\o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ls=<c<  
4. 原样返回。 1i{B47|  
  operator, &]5<^?3  
5. 返回解引用的类型。 ~"(1~7_  
  operator*(单目) `g#\ Ws  
6. 返回地址。 E:7vm@+  
  operator&(单目) g wk\[I`;  
7. 下表访问返回类型。 *J6qL! ["  
  operator[] E-RbFTVBA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U+W8)7bc  
  operator<<和operator>> /c09-$M  
lB,MVsn18  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^b4o 0me  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;@sxE}`?g  
=%bc;ZUu  
template < typename Left > CN zK-,  
struct value_return #SL/Jr DZ  
  { #)XO,^s.  
template < typename T > Cnc77EUD  
  struct result_1 zX3O_  
  { 8ciLzyrY*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b{(:'.  
} ; Q.nEY6B_  
?Hy++  
template < typename T1, typename T2 > B]jh$@  
  struct result_2 i cZQv]  
  { ,L`qV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L&eO?I=,  
} ; n^'{{@&(v  
} ; NKd):>d%  
v5&WW?IBQ  
eudPp"Km  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \HRQSfGt  
y`'Ly@s  
下面我们来剥离functor中的operator() L%fWa2P'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NvYgRf}uh  
l_DPlY  
return l(t) op r(t) BWd?a6nU}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -cG?lEh <  
return op l(t) B3K%V|;z )  
return op l(t1, t2) ]SK(cfA`  
return l(t) op DK:d'zb  
return l(t1, t2) op p/@z4TCNX  
return l(t)[r(t)] {`-EX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qlSMg;"Ghw  
^y&l!,(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: lVMAab  
单目: return f(l(t), r(t)); B} &C h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X]`\NNx  
双目: return f(l(t)); 5^ pQ=Sgt  
return f(l(t1, t2)); =MMWcK&  
下面就是f的实现,以operator/为例 a29mVmi>  
9gjx!t>`H  
struct meta_divide tEb2>+R  
  { k/Cr ^J"  
template < typename T1, typename T2 > L[IjzxUv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m"u 9AOHk  
  { GlVq<RG*  
  return t1 / t2; `,TPd ~#~  
} 0ro)e~_@*  
} ; 3fpX  
GJ!usv u  
这个工作可以让宏来做: x< imMJ  
 d+=;sJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y![h  
template < typename T1, typename T2 > \ NmK%k jCx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T_pE'U%[  
以后可以直接用 5C/u`{4]Hg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >4bOM@[]  
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 ARslw*SJ  
(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。。。) !iITX,'8  
5PdC4vI*+  
vVE^Y  
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 ;0 @"1`  
NH4EsV]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J\#6U|a""u  
class unary_op : public Rettype l@## Ex9  
  { nLYyS#  
    Left l; =n%?oLg^  
public : ^]OD+v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =w,%W^"E  
^1}}-9q  
template < typename T > hX_;gR&R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >C@fSmnOM  
      { a ipvG  
      return FuncType::execute(l(t)); ] 5c|  
    } gn7pIoN  
76xgExOU?C  
    template < typename T1, typename T2 > =yk#z84<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tWD*uA b  
      { D`iWf3a.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L[<MBgF Kv  
    } SrU,-mA W  
} ; OpYq qBf_  
2uV=kqnO  
:y 0'[LV  
同样还可以申明一个binary_op iQ~cG[6  
DtyT8kr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h1J-AfV  
class binary_op : public Rettype .3oFSc`q  
  { LTG/gif[u  
    Left l; H~&9xtuHN  
Right r; h|_G2p^J+"  
public : M`A bH19  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4{*K%pv\  
UIbVtJ  
template < typename T > (Z sdj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l0Y(9(M@  
      { foaNB=,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (iH5F9WO  
    } $O7>E!uVD  
( ]'4_~e  
    template < typename T1, typename T2 > O]i}r`E8,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cYW F)WAog  
      { ;<MHDm D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [BmondOx  
    } `ffWV;P  
} ; IB(5 &u.  
N(/DC)DJg  
V<P@hAAr  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 KG)Y{-Ao  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *T*MLD]Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H|==i2V{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8%I4jL<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7S),:Uy[\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 RVX-3FvP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;w[|IRa  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :@19,.L  
下面是修改过的unary_op '0z@Jevd?  
8M8=uw~#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P7<~S8)Y  
class unary_op zLC\Rc4  
  { )=ZWn,ZB  
Left l; xs+MvXTC  
  : !J!l u  
public : kQwBrb 4  
ZN',=&;n'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3>/Yku)t  
h5.u W8  
template < typename T > 8BC}D+q  
  struct result_1 !Vv$  
  { ^=FtF9v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $v$~.  
} ; E.4`aJ@>d  
Q_qc_IcM y  
template < typename T1, typename T2 > mp%i(Y"vp  
  struct result_2 o1-Zh!*a*  
  { <JDkvpckx.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ,`)!K}2  
} ; Sh}AGNE'  
GYyP+7K4l[  
template < typename T1, typename T2 > r4D6g>)h1q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K%$%9y  
  { xsV(xk4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $yHlkd`Y  
} s0qA8`Yu  
2y v'DS  
template < typename T > mf^(Tq[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Pasmh  
  { 3Q Zw  
  return OpClass::execute(lt(t)); $yI!YX&  
} ?:~Y%4;  
}vPDCUZ  
} ; d*7 Tjs{\  
C/tn0  
-D`*$rp,  
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 >& \QLo[5  
好啦,现在才真正完美了。 G}AfCd4  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^+Ec}+ Q  
LKFL2|af  
template < typename Right > /@Y/(+DE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O.  V!L  
  { O5LB&s   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ie=tM'fb  
} iw12x:  
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。 a$l/N{<.  
J}nE,U2  
uJ{N?  
V2V^*9(wu@  
XW%!#S&;X  
十. bind Cj31'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *3s4JK  
先来分析一下一段例子 Y*dzoN.sW  
v](7c2;  
hF.9\X]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Yhb=^)@))  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S6 `4&0'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Kisd.~u8j  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I.euuzBgA  
我们来写个简单的。 Wu,'S;>C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bH~ue5q  
对于函数对象类的版本: ~NMal]Fwx  
C3:4V2<_  
template < typename Func > + 79?}|  
struct functor_trait k]] (I<2  
  { #7/_Usso  
typedef typename Func::result_type result_type; #y~^!fdp9  
} ; x$cs_q]J  
对于无参数函数的版本: ^$4d'  
"'~'xaU!=a  
template < typename Ret > JD^(L~n]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '@3hU|jO!  
  { Q!(C$&f  
typedef Ret result_type; ,9`sC8w|  
} ; > 't=r  
对于单参数函数的版本: fj[B,ua  
<9@I5 0;  
template < typename Ret, typename V1 > 4Sfv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e@Q<hb0<eU  
  { 2fu|X#R  
typedef Ret result_type; |nk&ir6  
} ; W8'cAY  
对于双参数函数的版本: qHt!)j9GKv  
A<C`JN}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a<B[ ~J4i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X@*$3z#Z  
  { 5P ,{h  
typedef Ret result_type; l(-6pP5`  
} ; k+f!)7_  
等等。。。 :[ F`tDL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c8v+eyn  
IX7<  
template < typename Func > P%]li`56-c  
struct func_return  !NUsfd  
  { DK}k||-  
template < typename T > hyH"  
  struct result_1 n\Uh5P1W"  
  { ):   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hw:zak#j,  
} ; 559znM=  
-n?}L#4%8  
template < typename T1, typename T2 > hu%UEB  
  struct result_2 n4h@{Xg  
  { }xJ9EE*G/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uvgv<OR`_  
} ; .3l'&".'  
} ; yQ?N*'}$  
<.s=)}'`P  
/%\E2+6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X3NHQMI   
{w$1_GU  
template < typename Func, typename aPicker > 7SE\(K=<%  
class binder_1 I83ZN]  
  { #/Y t4n  
Func fn; AF g*  
aPicker pk; w4H3($ K  
public : _Pjo9z 9  
B @H.O!  
template < typename T > , |CT|2D>  
  struct result_1 rR@ t5  
  { ,F`:4=H%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "Sz pFw  
} ; ()6)|A<^U  
D^W6Cq5\  
template < typename T1, typename T2 > /-TJtR4>  
  struct result_2 ,i lVt  
  { ?dP3tLR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DBYD>UA  
} ; x_CB'Rr6  
(.-3q;)6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} % < D  
OM*N)*  
template < typename T > ??5qR8n.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8`XT`H  
  { 8aQ\Yx  
  return fn(pk(t)); B<i )je!  
} 8  !]$ljg  
template < typename T1, typename T2 > \Q7Nz2X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R ,-y  
  { 9!zUv:;  
  return fn(pk(t1, t2)); )eop:!m  
} Y O;N9wu3f  
} ; Sd'!(M^k3  
dtw1Am#Ci  
u0`~ |K  
一目了然不是么? P*_!^2  
最后实现bind -(V]knIF  
PLf  
SV}q8z\  
template < typename Func, typename aPicker > p(in.Xz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >H?l[*9  
  { +e+hIMur  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u POmi F  
} XP~bmh,T,  
;|Id g"2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /Aoo h~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 H RJz  
L\|p8jJ  
十一. phoenix xq+$Q:f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -bJht  
Vb*q^ v  
for_each(v.begin(), v.end(), "v@$CR9<T  
( Z(Fsk4,  
do_ pMnkh}Q#  
[ h$.y)v  
  cout << _1 <<   " , " o<ak&LX`9  
] e0Cr>I5/e  
.while_( -- _1), 9AK<<Mge.  
cout << var( " \n " ) iD+Q\l;%  
) ":E 7#9  
); :M)B#@ c=  
6C@,&2<yK  
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: G{ ~pA4  
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|!>>W6J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )_N|r$i\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (yIl]ZN*  
$o"S zy  
V1 T?T9m  
template < typename Cond, typename Actor > (1p[K-J)r  
class do_while d%VG@./xq  
  { . #`lW7  
Cond cd; +U_> Bo  
Actor act; 0PO'9#  
public : [u\E*8  
template < typename T > rlTCVmE8[  
  struct result_1 1Y!" C  
  { gBfYm  
  typedef int result_type; ZLw7-H6Fh  
} ; IH8^ fyQ`  
M7!>-P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |fnP@k  
Hv2t_QjKT  
template < typename T > T^.;yU_B?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lsa&A+fru  
  { +InAK>NZ'  
  do x LR 2H>B}  
    { Ex2TV7I  
  act(t); Z ? `  
  } 9SF2  
  while (cd(t)); l]D?S]{a  
  return   0 ; Lh.?G#EM  
} ?;Dh^mc  
} ; /4{ 6`  
'X&sH/>r  
ov&4&v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I@IZ1 /J,r  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 by; %k/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \cmt'b  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  U, _nEx  
下面就是产生这个functor的类: 1sx@Nvlb  
^]:w5\DG  
LdxrS5  
template < typename Actor > `F5iZWW1  
class do_while_actor 8sb<$M$c  
  { #G2~#\  
Actor act; (#x <qi,T  
public : \|9@*]6:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pJ35M  
P(pw$ q$S  
template < typename Cond > W FVx7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vW,dJ[N6jm  
} ; wz^Q,Od  
[r,a0s  
*y +T(73  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hbm%{*d  
最后,是那个do_ L&V;Xvbu%  
70bI}/u  
d l_ h0  
class do_while_invoker {"|P  
  { OI0#@_L&  
public : 2z9\p%MX  
template < typename Actor > _K"|}bM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W>3[+wB  
  { e~C5{XEE  
  return do_while_actor < Actor > (act); Sq^f}q  
} qW*JB4`?a  
} do_; BoQLjS{kN  
:xOne<@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wG;#L7%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H]&a}WQ_  
最后来说说怎么处理break和continue &4 Py  
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。 / blVm1F  
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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