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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uY'HT|@:{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H} g{Cr"Ex  
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, jWfa;&Ra  
+=8VTC n?  
uM6+?A9@l  
nzeX[*  
  class filler VY\&8n}e(  
  { N ZSSg2TX#  
public : uu687|Pm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h9W^[6  
} ; Hj,A5#|=J  
i K? w6  
Y:a]00&)#Y  
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: q5:N2Jmo?z  
B^9j@3Ux  
*;*r 8[U}q  
HHsmLo c4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M =r)I~  
#;nYg?d=  
R~$qo)v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IO-Ow!  
H_Q+&9^/  
n.(FQx.F  
,nm*q#R,0  
二. 战前分析 D}X\Ca"h  
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。 CzEd8jeh7  
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 04=c-~&q  
:6\qpex  
p.?rey<%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,01"SWE  
  /* --------------------------------------------- */ mL: sJf  
vector < int *> vp( 10 ); u4 h4.NHX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "a U aotx  
/* --------------------------------------------- */ G<v&4/\p`M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #O dJ"1A|  
/* --------------------------------------------- */  a!AA]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;;N9>M?b  
  /* --------------------------------------------- */ @6T/Tdz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hZ  
/* --------------------------------------------- */ H~1 jY4E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N[ Og43Y  
E09 :E  
G*P#]eO  
K(,F~ .<  
看了之后,我们可以思考一些问题: N5b!.B x-w  
1._1, _2是什么? DN57p!z  
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。 +!.^zp21  
2._1 = 1是在做什么? Qn)a/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。 UrEs4R1#  
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。 O[JL+g4  
q'Tf,a  
%aVq+kC h  
三. 动工 VQ9/Gxdeo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &Ys<@M7E:  
6zuTQ^pz  
x)O!["'"  
JO6)-U$7UG  
template < typename T > #fn)k1  
class assignment fSvM(3Y<Qh  
  { @YTaSz$L  
T value; K} X&AJ5A  
public : Wf>R&o6tr  
assignment( const T & v) : value(v) {} VY=jc~c]v  
template < typename T2 > 5f K_Aq{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w-L=LWL\  
} ; |~mOfuQb  
0rs"o-s<  
9gK` E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sLT3Y}IO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .~~T\rmI  
c2 C8g1n  
4*cEag   
IDriGZZ<)6  
  class holder /dI&o,sA  
  { ShP^A"Do  
public : ag;pN*z  
template < typename T > .2Elr(&*h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3<f}nfB%r?  
  { !")tU+:  
  return assignment < T > (t); w4{<n /"  
} W/bQd)Jvk  
} ; C]`$AqKl  
V1 `o%;j  
WUXx;9>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (Y?gn)*t  
<7Or{:Sc90  
  static holder _1; )e=D(qd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u5b|#&-mX  
Zbt.t] N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X Dm[Gc>(~  
而不用手动写一个函数对象。 J7Hl\Q[D1  
e>7>j@(K]  
;LPfXpR  
&P}_bx  
四. 问题分析 G+"t/?/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^]0Pfna+N  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Val|n*%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p\tm:QWD;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r|fL&dtr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m_?~OL S  
0oZ= yh  
五. 问题1:一致性 )D5"ap]fX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )@l%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b"uu  
~"&|W'he[  
struct holder i$:*Pb3mV  
  { *K6g\f]b#  
  // b_#m}yZ6  
  template < typename T > ll<Xz((o  
T &   operator ()( const T & r) const V6&!9b  
  { +`7i 'ff  
  return (T & )r; ,]ma+(|  
} D9 CaFu  
} ; nwB_8mN|  
:0j?oY~e  
这样的话assignment也必须相应改动: q77;ZPfs8  
Pmr5S4Ka  
template < typename Left, typename Right > i&Tbz!  
class assignment ( iBl   
  { <CYd+! (  
Left l; \:# L)   
Right r; fo*2:?K&  
public : q#Z@+(^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6y%qVx#!  
template < typename T2 > pXT4)JDpc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N ,'GN[s  
} ; xjuN-  
xaq-.IQAM$  
同时,holder的operator=也需要改动: uB]7G0g:  
UN;H+gNnN  
template < typename T > (Ft+uuG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fn jPSts0  
  { k2omJ$?v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6@h/*WElG  
} ~9,,~db  
9-VNp;V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~9a<0Mc?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8\@m - E!{  
[64:4/<}  
return l(rhs) = r; 3 Gp$a;g  
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。 fIx+IL s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GfxZ'VIn  
*)$Uvw E  
template < typename Tp > Z, zWuE3  
class constant_t Q Uwd [  
  { :)-Sk$  
  const Tp t; !_]Y~[  
public : oA7tE u   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [`#CXq'  
template < typename T > s [RAHU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .9/ hHCp  
  { ;V:i!u u  
  return t; &&5aM  
} )!th7sH  
} ; |{z:IQLv  
FZ{h?#2?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [SjqOTon{  
下面就可以修改holder的operator=了 j nkR}wAA  
(+w*[qHe  
template < typename T > h"[AOfTE$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MD}w Y><C  
  { 2prU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -V*R\,>  
} 9@SC}AF.  
 R~TTL  
同时也要修改assignment的operator() bWjc'P6rx  
A]_7}<<N  
template < typename T2 > |%BOZT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $P >  
现在代码看起来就很一致了。 A6  
E+j/ Cu  
六. 问题2:链式操作 !4ocZmj\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KaLzg5is  
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。 Z\(q@3C  
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。 -vAC"8)S  
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。 aG-vtld  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $f$SNx)),  
f%A;`4 `q  
template < typename T > #>a\>iKQ2q  
struct result_1 S^JbyD_yoh  
  { 6gU96Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <.%4 ! }f8  
} ; 3p$?,0ELH  
i7CX65&b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H9Gh>u]}  
RF?`vRZOe  
template < typename T > D5gFXEeh  
struct   ref O0*p0J  
  { F;Spi  
typedef T & reference; `_6C {<O  
} ; H-!,yte  
template < typename T > 9sM!`Lz{  
struct   ref < T &> (=FRmdeYl1  
  { . o6Or:L  
typedef T & reference; I:-Wy"i  
} ; 4V"E8rUL(  
3 #n_?-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O"+ gQXe  
kl" hBK#D%  
template < typename T > "-M p_O]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m=1N>cq '  
  { w$>u b@=  
  return l(t) = r(t); 8:q1~`?5"b  
} ]HbY  
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。 av(6wht8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3RUy, s  
 > ^O7  
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 \Zb;'eDv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ImA @}:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pj8=wch  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iR HQ:Y!  
最后的布局是: b;L\EB  
                Add ~kV/!=  
              /   \ H[T?\Lq  
            Divide   5 t"sBPLU\  
            /   \ a6 ekG YW  
          _1     3 }czrj%6  
似乎一切都解决了?不。 l&[O  
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。 ),_@WW;k  
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。 uIY#e<)}G  
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: MnmVl"(/  
hy9\57_#  
template < typename Right > 1l9 G[o *  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [=C6U_vU  
Right & rt) const g/4[N{Xf  
  { (xycJ`N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?C]vS_jAh  
} >:SHV W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z,RhYm  
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。 yER(6V'\iQ  
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。 iG $!6;w<  
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。 XMZ,Y7  
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。 fT|.@%"vc  
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? Od,=mO*.Q  
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: [\]50=&  
vo?9(+:|e  
template < class Action > cF*TotU_m  
class picker : public Action Z<oaK  
  { *9 {PEx  
public : MyOd,vU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DmK57V4L^  
  // all the operator overloaded Nd4f^Y   
} ; ]dVGUG8  
4>YR{  
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。 cs48*+m  
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#Z}HK  
ZT*ydln  
template < typename Right > t[HE6ea  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XE RUo  
  { 50h! X9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3F"lXguS  
} e v}S+!|U  
t}a: p6D]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J[&@PUy  
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。 Xc ++b|k  
#&+{mCjs  
template < typename T >   struct picker_maker T}Tp$.gB  
  { yNBQGSH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i%iL[id:w  
} ; e}voV0y\v:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  y`iBFC;_  
  { s3N'02G  
typedef picker < T > result; [> 3./YH`  
} ; ~i= _J3'  
I@\lN&HC  
下面总的结构就有了: BkAm/R  
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。 pp?D7S  
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。 m[osg< CR_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @ )F)S 7  
至此链式操作完美实现。 eSn+B;  
Vsr.=Nd=  
5PCqYN(:B  
七. 问题3 `?H]h"{7Q  
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。 -]Bq|qTH[(  
>tS'Q`R  
template < typename T1, typename T2 > *][`@@->  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E)&I@m  
  { iO{hA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y;eZ9|Ht9  
} [|wZ77\  
Z{.8^u1I  
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: NSMyliM1Y  
BU)U/A8iS  
template < typename T1, typename T2 > wVXS%4|v  
struct result_2 &<g|gsG`  
  { f^ZRT@`O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >~rTqtKd  
} ; 0|qAxR-  
G&SB-  
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? x^qVw5{n  
这个差事就留给了holder自己。 eu|YCYj)g  
    y8Ir@qp5  
>h1}~jW+  
template < int Order > hF?1y`20  
class holder; 1#g2A0U,  
template <> X56q-|  
class holder < 1 > wo}H'Q}Hj  
  { }v;V=%N+v  
public : ~G p [_ %K  
template < typename T > .<?GS{6 N  
  struct result_1 CT@ jZtg0  
  { 8,Z_{R#|  
  typedef T & result; Tb}4wLu  
} ; Rh2+=N<X  
template < typename T1, typename T2 > ]]![EHi(\  
  struct result_2 TprTWod2]t  
  { M.D1XX 1/  
  typedef T1 & result; 1nM  #kJ"  
} ; ldcqe$7,  
template < typename T > 4KAZ ':  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;}WeTA_-[  
  { mUC)gA/  
  return (T & )r; PQt")[  
} M t|zyXyzX  
template < typename T1, typename T2 > SGRp3,1\4%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jrf=@m\dk  
  { KkyVSoD\  
  return (T1 & )r1; }Bh8=F3O Q  
} unzr0x {  
} ; `7Q<'oK  
g axsv[W>^  
template <> F;EwQjTF  
class holder < 2 > P:S.~Jq  
  { uc{Ihw  
public : g/_5unI}u  
template < typename T > ~At7 +F[  
  struct result_1 XW H5d-  
  { QZwNw;$k*  
  typedef T & result; hag$GX'2k  
} ; c ]-<vkpV  
template < typename T1, typename T2 > Ny7S  
  struct result_2 y7cl_rK  
  { /<k/7TF`  
  typedef T2 & result; 2nObl'ec  
} ; =J==i?  
template < typename T > !,uE]gwLw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e]aDP 1n3t  
  { wm@@$  
  return (T & )r; j_[tu!~  
} C& f= ywi0  
template < typename T1, typename T2 > bj^5yX;2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dDMJ'  
  { {?0lBfB"  
  return (T2 & )r2; 3%|&I:tI  
} aK~8B_5k8  
} ; b_krk\e@S  
iyE7V_O T  
Q*cf(  
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> >。 <=&`ZH   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gg/-k;@ Rf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iVr JQ  
^CH=O|8j  
return l(i, j) = r(i, j); 8d{0rqwNE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L{\8!51L  
Hio0HL-  
  return ( int & )i; }6~hEc*/"  
  return ( int & )j; M0"_^?  
最后执行i = j; y<3-?}.aZ  
可见,参数被正确的选择了。 #z%fx   
est9M*Fn  
Kw^7>\  
aO[w/cGQ  
# w4-aJ  
八. 中期总结 l&zilVVm  
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:  > |=ts  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H41?/U,{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6_;icpN]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MchA{p&Ol  
{Mk6T1Bkq  
`(;m?<%  
(mB&m@-N  
2pCaX\t  
%2{ye  
九. 简化 Q{>k1$fkV  
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。 T763:v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?j.,Nw4FC  
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: y Pp9\[+^j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cVpp-Z|s8  
  +-*/&|^等 3=[mP, pLh  
2. 返回引用。 `}\ "Aw c  
  =,各种复合赋值等 8Fh)eha9f  
3. 返回固定类型。 >'$Mp<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y@iS_lR  
4. 原样返回。 .Hm>i  
  operator, >:!5*E5?  
5. 返回解引用的类型。 /N .b%M] !  
  operator*(单目) M _f:A  
6. 返回地址。 6@!`]tSCK  
  operator&(单目) s8Q 5ui]  
7. 下表访问返回类型。 :-Z2:/P  
  operator[] qR{=pR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cjY-y-vO  
  operator<<和operator>> @HCVmg:  
OT*mO&Z  
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。 I{2hfKUe`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Om@;J%u/  
5DZ#9m/  
template < typename Left > gD?l-RT>  
struct value_return $PPi5f}HD  
  { Zi i   
template < typename T > 7]bGc \  
  struct result_1 b|DdG/O  
  { (t|Zn@uY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EZGIf/ 3  
} ; pv&sO~!iC  
eByz-,{P  
template < typename T1, typename T2 > e *C(q~PQ  
  struct result_2 _VN?#J)o  
  { 3"i-o$P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]6` %  
} ; ObS3 M  
} ; !.gIHY  
ITBE|b  
 (ZizuHC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Vb_4f"  
,4$>,@WW~  
下面我们来剥离functor中的operator() 0OE:[pR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x9g#<2w8  
X_h}J=33Q  
return l(t) op r(t) dn3y\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p2](_}PK  
return op l(t) Kc-W&?~y#1  
return op l(t1, t2) fr3d  
return l(t) op L2z[   
return l(t1, t2) op SnfYT)Ph  
return l(t)[r(t)] 2ilQXy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gef TdO.&  
>GRxHK@G  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: RrB&\9=  
单目: return f(l(t), r(t)); b$jo Y*< 6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >bW #Zs,6  
双目: return f(l(t)); VONDc1%ga  
return f(l(t1, t2)); eauF ~md,  
下面就是f的实现,以operator/为例 0h_|t-9j  
T8g$uFo  
struct meta_divide /x$nje,.  
  { =H8;iS2R  
template < typename T1, typename T2 > 6&x@.1('z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TeM|:o  
  { 5j(k:a+!H  
  return t1 / t2; ~>|ziHx  
} 8Z~EwY*  
} ; iBa A9  
$& td=OK  
这个工作可以让宏来做: e"<OELA  
L0o\J` :  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GTd,n=  
template < typename T1, typename T2 > \ .k !{*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {wKB;?fUvk  
以后可以直接用 {<KVx9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ms]sD3z/W+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7 <R E_/]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4r}51 N\  
?@86P|19  
%ET+iIhK  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 g 7H(PF?  
Z T%5T}i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /N{*"s2)  
class unary_op : public Rettype ]/v[8dS(l  
  { ygcm|PrS  
    Left l; JZ x[W&]zT  
public : bt?5*ETA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~xFkU#  
guR/\z$D@C  
template < typename T > TLH1>pY&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eR>oq,  
      { Bzf^ivT3L  
      return FuncType::execute(l(t)); > (<f 0  
    } $& c*'3  
*.[. {qG(  
    template < typename T1, typename T2 > hZb_P\1X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /n&&Um\  
      { :2`e(+Uz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,P0) 6>  
    } 8s@3hXD&  
} ; >t+P(*u  
!N^@4*  
{.Jlbi9!  
同样还可以申明一个binary_op gSj,E8-g  
R;LP:,)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !ohN!P7&  
class binary_op : public Rettype Kg]J/|0\  
  { DEgXQ[  
    Left l; -9?]IIVb  
Right r; ;_=&-mz  
public : omx=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A#,ZUOPGH  
~W/z96' 5  
template < typename T > V7/Rby Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h";L  
      { 53 h0UL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ca9X19NG  
    } ckn(`I  
h68 xet;  
    template < typename T1, typename T2 > &p,]w~d,U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MdF2Gk-9  
      { (9)Q ' 'S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]:n,RO6  
    } ['D]>Ot68  
} ; <_+X 88  
BA.uw_^4  
XjBD{m(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7_t'( /yu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LzL So"n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8P`"M#fI  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 eMzk3eOJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ar,7S&s H  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \U_@S.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LP=)~K<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n6 v6K1  
下面是修改过的unary_op x)&\z}  
;.C\Ss<>*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k?}Zg*  
class unary_op nk:)j:fr  
  { `D9$v(Ztr  
Left l; |W^IlqTH  
  :T~  [  
public : EQ_aa@M7  
h+,@G,|D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >Q*Wi  
.+qpk*V\  
template < typename T > Bbc^FHip  
  struct result_1 d;>QhoiL  
  { ~LC-[&$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KPki}'GO  
} ; 'GScszz  
I1J-)R+  
template < typename T1, typename T2 > AZ<= o  
  struct result_2 PvL[e"p  
  { H?w6C):]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y/oHu@ _  
} ; +C)~bb*  
/wv0i3_e  
template < typename T1, typename T2 > <3 uNl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '%;m?t% q  
  { nt<]d\o0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d-%hjy3N  
} S jj6q`  
@)}L~lb[)  
template < typename T > Y-9I3?ar  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &5;"#:ORcK  
  { (k P9hcV  
  return OpClass::execute(lt(t)); xD7]C|8o  
} /{2,zW  
OrW  
} ; Rb;'O89Hj@  
F"kAkX>3}  
zm#  ?W  
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 iow"n$/  
好啦,现在才真正完美了。 4Tc~b3\!Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: )%]J>&/0J  
3' 'me  
template < typename Right > IGgL7^MF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,: ^u-b|  
  { {{1G`;|v 9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =MWHJ'3-/  
} }B^tL$k  
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。 b2*TgnRq  
E`J@h l$N  
QWU-m{@~&  
O&&~NXI\  
3U}%2ARo_  
十. bind HKeK<V  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BLFdHB.$T  
先来分析一下一段例子 8,|kao:  
&3&HY:yF  
g{LP7 D;6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H*6W q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R-14=|7a-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u:b=\T L  
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。 62u4-}JzF  
我们来写个简单的。 ?4uL-z](V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )gi9f1n`  
对于函数对象类的版本: d5-qZ{W  
WzWX E(  
template < typename Func > yQrD9*t&g  
struct functor_trait 7:~_D7n  
  { q\)-BXw:  
typedef typename Func::result_type result_type; T{'RV0%   
} ; Ca-j?bb!  
对于无参数函数的版本: 1x^GWtRp  
D'4\*4is  
template < typename Ret > ,,TnIouy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $ Q0n  
  { 31)&vf[[  
typedef Ret result_type; fy$1YI>!Q  
} ; Kpp_|2|@<  
对于单参数函数的版本: Y*hCMy;  
h];I{crh  
template < typename Ret, typename V1 > S>{~nOYt-`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =c7;r]Ol  
  { V8(-  
typedef Ret result_type; pot~<d`:K"  
} ; 9u:Q,0\  
对于双参数函数的版本: Ca\6vR  
}7X%'Bg=M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T C"<g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QW"! (`K  
  { Pz^544\~ou  
typedef Ret result_type; %)wjR/o  
} ; D{!IW!w  
等等。。。 xC?h2hIt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <Gsu Z  
&{i{XcqH'  
template < typename Func > NVs@S-rpX  
struct func_return |hQ;l|SWg  
  {  _4f;<FL  
template < typename T > hOeRd#AQK  
  struct result_1 pJ{Y lS{  
  { <vP=zk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?# fQ~ s  
} ; .^g p?  
'PHl$f*k  
template < typename T1, typename T2 > +h$ 9\  
  struct result_2 cnLro  
  {  3CJwj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KTv$  
} ; -YE^zzh  
} ; ##{taR8  
DI%saw  
r/1(]#kOX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [ 3HfQ  
ctUp=po  
template < typename Func, typename aPicker > YzWz|  
class binder_1 Y ay?=Y{  
  { Mfs?x a  
Func fn; N;gfbh]  
aPicker pk; ;\]@K6m/Ap  
public : *`U~?q}  
0aAoV0fMDz  
template < typename T > He)%S]RLk  
  struct result_1 H#&00Q[  
  { Lr<cMK<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U~8g_*  
} ; #b`k e/P  
u&NV,6Fj2[  
template < typename T1, typename T2 > *] (iS  
  struct result_2 l^qI, M  
  { _j3fAr(V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D]}G.v1  
} ; xfQ1T)F3g  
r3Ykz%6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :%.D78&  
8_8l.!~  
template < typename T > v1[29t<I!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <q SC#[xu  
  { OY d !v`<  
  return fn(pk(t));  `]X>V,  
} kFB  
template < typename T1, typename T2 > vbNBLCwug  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2|L&DF:G  
  { PdCEUh\>y  
  return fn(pk(t1, t2)); /NlGFO*Z  
} yw!{MO  
} ; 2?5>o!C  
q@qsp&0/  
/ouPg=+Nl  
一目了然不是么? e!Hhs/&!T  
最后实现bind OnK4] S5  
R8 T x[CJ5  
z}@7'_iJ  
template < typename Func, typename aPicker > G#CXs:1pd+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) liZxBs :%i  
  { q@&6#B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J1vR5wbu  
} p[-O( 3Y  
Jv i#)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rZF*q2?  
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。 :t[_:3@  
~BF&rx5Q  
十一. phoenix j6YOKJX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;,TFr}p`  
\8 ":]EU  
for_each(v.begin(), v.end(), Kgv T"s.  
( %;/P&d/  
do_ ?(PKeq6  
[ nu^436MSOa  
  cout << _1 <<   " , " ]yu:i-SfP  
] G6/m#  
.while_( -- _1), >0gW4!7Y  
cout << var( " \n " ) nNm`Hfi  
) XuTD\g3)  
); O8o3O 6[Y  
p'k0#R$  
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: (mOtU8e  
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 =vPj%oLp'a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lk!@?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s.#`&Sd>  
z{6Z 11|  
l.]xB,k  
template < typename Cond, typename Actor > ibw;}^m(  
class do_while N;R^h? '  
  { @L`jk+Y0vF  
Cond cd; lMt=|66  
Actor act; O2+6st  
public : edD)TpmE,  
template < typename T > No$3"4wk  
  struct result_1  bLL2  
  { \^LFkp  
  typedef int result_type; <$YlH@;)`a  
} ; vIvIfE  
"N;EL0=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =*Lfl'sr_  
*hrvYil2b  
template < typename T > }qUX=s GG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {_}I!`opr$  
  { }b}m3i1  
  do yVfC-Z   
    { vX>)je5#  
  act(t); gIfh3D=yX  
  } uO**E-`  
  while (cd(t)); DH=hH&[e(d  
  return   0 ; FwK] $4*  
} NHt\ U9l'  
} ; rjP/l6 ~'  
@CoIaUVP  
lYIH/:T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2!\D PX  
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。 JC"z&ka  
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。 eE Kf|I  
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。 K:M8h{Ua  
下面就是产生这个functor的类: +t.b` U`-  
[UR-I0 s!/  
54,er$$V  
template < typename Actor > ~Ei<Z`3}7"  
class do_while_actor YUb_y^B^  
  { } \f0 A-  
Actor act; {:s f7  
public : o-\[,}T)M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mDWG7Asp  
x;S @bY  
template < typename Cond > FmW(CGs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SM '|+ d  
} ; kM 6 Qp  
kstIgcI  
e.C)jv6qr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DXo|.!P=3  
最后,是那个do_ %>yL1BeA4  
h8P)%p  
1\Xw3prH  
class do_while_invoker /z!%d%"  
  { \bF{-"7.  
public : x:;kSh  
template < typename Actor > b 6p|q_e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y73C5.dNcE  
  { oRFq @g  
  return do_while_actor < Actor > (act); )4OxY[2J  
} +z( Lr=G  
} do_; ]lbuy7xj63  
. vV|hSc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ulyue  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H)?z #x  
最后来说说怎么处理break和continue ]'}L 1r  
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。 pkzaNY/q  
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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