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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {n 4W3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nh*hw[Ord  
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, ,~*pPhQ8m  
p-f"4vH  
`EWQ>m+  
z$Z{ LR  
  class filler HyC826~-rI  
  { F2!]T=  
public : T7LO}(I.&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /pQUu(~h_  
} ; Ef\&3TcQ  
;D|g5$OE&  
)R6-]TkA_  
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: UH`cWVLpr  
sUz,F8G  
>)6k)$x%%  
W *~[KdgC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .f-s+J&ED  
~nRbb;M  
bBY7^k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1~y\MD*-j  
L XHDX  
s(pNg?R  
O&evv8 6L  
二. 战前分析 tQ,3nI!|xF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {xRO.699  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Mz: "p.  
mWTV)z57  
j2s{rQQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ",pd 9  
  /* --------------------------------------------- */ ,m[#<}xXA  
vector < int *> vp( 10 ); `]4tJJy$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?fX`z(Z  
/* --------------------------------------------- */ q$kx/6=k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "{x+ \Z\  
/* --------------------------------------------- */ :aR_f`KMm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 46D _K  
  /* --------------------------------------------- */  L0>7v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _Lgi5B%   
/* --------------------------------------------- */ n K6(0?/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C&f{LpB`  
G]T&{3g-.  
q.ZkQN+  
o?5;l`.L}  
看了之后,我们可以思考一些问题: Cuc+9  
1._1, _2是什么? & Tkl-{I  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lyw)4;wt\  
2._1 = 1是在做什么? AZva  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #&sn l  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 AA5UOg\jI  
0}9  
T/ P   
三. 动工 ZM_-g4[H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P\&n0C~  
\L"0Pmt[  
 / !aVv  
; ! B>b)%  
template < typename T > &W%fsy<  
class assignment &H/3@A3  
  { QeQxz1  
T value; vu3zZMl  
public : e#^ vA$d  
assignment( const T & v) : value(v) {} TRFza}4:i  
template < typename T2 > eKe[]/}e9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S7B?[SPrN[  
} ; t:%u4\nZ;  
OQ+kOE&  
},,K6*P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G&@_,y|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .e|\Bf0P  
Lv@'v4.({  
S+u@ Q}  
mV|Z5= f  
  class holder @gi / 1cq  
  { %8lWJwb7u  
public : %D>cY!  
template < typename T > v(l:N@L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 41c4Xj?'  
  { "(yw(/  
  return assignment < T > (t); HJ!P]X_J1  
} \iAs  
} ; C,,S<=L:  
 )OZ  
89ab?H}/  
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: -NUA  
wcL|{rUXba  
  static holder _1; DYTC2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bl[2VM7P  
^F87gow%`B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 90">l^HX=  
而不用手动写一个函数对象。 \'+P5,  
r[3 2'E  
Iy@6cd,)S  
Nx<fj=VJ  
四. 问题分析 43Ua@KNi  
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。 PDpDkcy|QM  
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。 k.wm{d]J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {=,+;/0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^@;P-0Sy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R?8/qGSVqJ  
^TAf+C^Ry  
五. 问题1:一致性 3e1^r_YI  
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?| T *rz#O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DS=Dg@y  
#4F0o@Z  
struct holder R RnT.MU  
  { Xd'B0kQaT  
  // t^7}j4lk  
  template < typename T > j~O"=?7!O  
T &   operator ()( const T & r) const VTn6@z_ x  
  { vO8CT-)  
  return (T & )r; Oo x,4 &  
} Duq.`XO  
} ; O[R   
Z>hGqFZ0{  
这样的话assignment也必须相应改动: kI,O9z7A7  
8 )= "Ee  
template < typename Left, typename Right > Cf3<;Mp<  
class assignment -o YJ&r  
  { 9O-*iK  
Left l; c@{M),C~E  
Right r; IaGF{O3.  
public : 59k-,lyU,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x%55:8{  
template < typename T2 > tF!-}{c"k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZvSEa{  
} ; ,m;G:3}48  
E*8 3N@i  
同时,holder的operator=也需要改动: 6Q NO#!;  
%=5m!"F  
template < typename T > :7pt=IA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >H,PST  
  { *[tLwl.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q=#Wk$1.  
} *zWf8X  
A&:~dZ:%w  
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。 :YNXS;>)!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7 '{wl,u  
La\|Bwx  
return l(rhs) = r; DpQ:U5j  
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。 [wcp2g3Px  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w s7LDY&(  
w>&g'  
template < typename Tp > RNb"O{3  
class constant_t =p&uQ6.i+  
  { IvM>z03  
  const Tp t; !Z%pdqo`.  
public : n(jrK9]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s^GE>rf  
template < typename T > ,zh4oX`>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3| 0OW Jk  
  { }N@+bNh~  
  return t; }Pj;9ivz  
} &Tk@2<5=  
} ; @!%HEs!# #  
7z3YzQ=Kg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C^ Oy.s  
下面就可以修改holder的operator=了 6Wc.iomx8  
90!67Ap`x  
template < typename T > -{eI6#z|\A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z=K hbh  
  { I->4Q&3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N683!wNX  
} Fd>epvR  
w'<"5F`  
同时也要修改assignment的operator() )OV2CP  
Hq "l`  
template < typename T2 > #80M+m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |\SwZTr  
现在代码看起来就很一致了。 lM[FT=M  
1^y^b{  
六. 问题2:链式操作 )%~<EJ*&Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $J]o\~Z J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~P!%i9e_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8Xz \,}$O  
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。 |:5[`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r*t\F& D  
rY]QTS">o  
template < typename T > YFs!,fw'  
struct result_1 {S5j;  
  { %#@5(_'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pFwhv w  
} ; 8o!LgT5  
xoN?[  
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: tQcn%CK  
d8M8O3  
template < typename T > ^"EK:|Y4%K  
struct   ref  Yk yB  
  { <{1=4PA  
typedef T & reference; Pe?b# G  
} ; 1ika'  
template < typename T > l&uBEYx   
struct   ref < T &> N_f>5uv  
  { 9NausE40  
typedef T & reference; gt Rs||  
} ; z#\YA]1  
]xN)>A2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |/O_AnGI  
0 LIRi%N5*  
template < typename T > f}VIkx]X"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a,KqTQB  
  { b1-'q^M  
  return l(t) = r(t); 0v'!(&m  
} wZKEUJpQ  
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。 8U7X/L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qBqh>Wo  
@Jr@ fF}  
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 ?a'P;&@7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #]lK!:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]% I|C++0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c_FnJ_++f  
最后的布局是: & _mp!&5XV  
                Add 7aJ:kumDZ  
              /   \ [M&.'X  
            Divide   5 oE'Flc.  
            /   \ =x} p>#o,J  
          _1     3 Q i\"b  
似乎一切都解决了?不。 8d8GYTl b)  
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。 KN"<f:u  
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。 ZMmf!cKY:'  
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: MUvgmJsN  
tqicyNL  
template < typename Right > 7q'T,'[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dn:/8~B"X  
Right & rt) const ]TIBy "3  
  { jt6,id)&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L3y`*&e>  
} XcM.<Dn3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C^nTLw;K  
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。 ($[)Tcq*~  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Y@Ti2bI`v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _q3|Ddm2LN  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 P%Tffsl  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;B6m;[M+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Pm!/#PtX  
p _q]Rt  
template < class Action > [?nM)4d  
class picker : public Action s[#ww =T\  
  { =SLCG.  
public : hO0g3^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G~KYFNHr  
  // all the operator overloaded S F&EVRv  
} ; Kzrt%DA  
L5A?9zum/!  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x$=""?dd  
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: pDM95.6   
DE" Y(;S  
template < typename Right > gkL{]*9&%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1cY,)Z%l #  
  { <^fvTb&*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sH /08Z  
} =w2_1F"  
N Ah^2X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZCz#B2Sf8  
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。 CCU<t Q  
&@/25Y2  
template < typename T >   struct picker_maker WC`x^HI  
  { :XeRc"m<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Tb<}GcwJ  
} ; 52#Ac;Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L}\~)  
  { jC_m0Iwc  
typedef picker < T > result; I"bz6t\~|  
} ; ^{l$>e]  
3jDAj!_ea  
下面总的结构就有了: *g!7PzJ'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !nt[J$.z^  
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。 0. mS^g,M-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v5dLjy5  
至此链式操作完美实现。 V3q[#.o  
> ,;<Bz|X  
^~K[bFbW  
七. 问题3 j-9Zzgr  
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。 sG8G}f  
pT'jX^BU  
template < typename T1, typename T2 > OO*2>Qy~z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $#/f+kble  
  { ^s_7-p])(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `$i/f(t6`  
} ']DUCu  
yNOoAnGT W  
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: IHcR/\mz  
Uc d~-D  
template < typename T1, typename T2 > Qkb=KS%z  
struct result_2 0UOjk.~b  
  { oJe`]_XZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i:\|G^h  
} ; aDZ]{;  
}B@44HdY  
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? 2i)vT)~  
这个差事就留给了holder自己。 8=,-r`oNy  
    (qdvvu#E  
LGT?/ gup  
template < int Order > xj;V  
class holder; OmLe+,7'  
template <> *:V+whBY  
class holder < 1 > LZ<^b6Dxk  
  { ]oxi~TwY^  
public : 0Ait7`  
template < typename T > M*2 Nq=3  
  struct result_1 (Fs{~4T  
  { MZ"|Jn  
  typedef T & result; s"B+),Jod  
} ; Q?/qQ}nNw  
template < typename T1, typename T2 > jj6yf.r6c  
  struct result_2 ch]{ =61  
  { _kT{W]   
  typedef T1 & result; VCQo3k5 {  
} ; AH?4F"  
template < typename T > +l<l3uBNS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =Hx]K8N)  
  { f[wxt n'r  
  return (T & )r; 6os{q`/Q])  
} *cAI gO7  
template < typename T1, typename T2 > RZP7h>y6@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Kjt\A]R%  
  { +0g L!r  
  return (T1 & )r1; l;i /$Yu7  
} -mw`f)?Ev  
} ; p((a(Q/  
-_ <z_IL\%  
template <> qylI/,y{  
class holder < 2 > ip!-~HNwJ  
  { +F+M[ef<ws  
public : ,-[z?dvO  
template < typename T > hGJANA  
  struct result_1 KZ@'NnQ  
  { ;Q,, i  
  typedef T & result; V G|FjD  
} ; @7K(_Wd  
template < typename T1, typename T2 > pT/z`o$#V  
  struct result_2 B}0!b7!  
  { N5.B"l  
  typedef T2 & result; sW@_' Lw  
} ; e%C_>  
template < typename T > $[\\{XJ.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nXw98;  
  { ||4T*B06  
  return (T & )r; '^M.;Giz  
} g cb6*@u!  
template < typename T1, typename T2 > tE,& G-jU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EYA=fU  
  { '}$$0S.DC  
  return (T2 & )r2; 8p]9A,Uq&  
} 9;NXzO27  
} ; \3`r/,wY  
Lg{M<Q)4  
}:57Ym)7w  
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> >。 xZA.<Yd^r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @Gt.J*!s/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ty'/i!/\  
/xj`'8  
return l(i, j) = r(i, j); Ub/ZzAwq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8Qhj_  
l=ZD&uK  
  return ( int & )i; %j.n^7i]^:  
  return ( int & )j; A9;,y'm^8  
最后执行i = j; DTG-R>y^  
可见,参数被正确的选择了。 W/g_XQ   
2M=h:::W  
5Dzf[V^]`  
voQJ!h1  
t YxN^VqU  
八. 中期总结 kc(m.k!|f\  
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: LosRjvQ:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X9ZHYlr+Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @JGFG+J}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor huW,kk<]y  
U.X` z3q  
R9!U _RH  
H]7bqr  
ln+.=U6Tm  
*<X1M~p$  
九. 简化 <p}7T]a7  
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。 '~ H`Ffd.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3dlY_z=0  
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: NGJst_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (T%?@'\  
  +-*/&|^等 eL~3CAV{  
2. 返回引用。 )[oP `Z  
  =,各种复合赋值等 b.v +5=)B  
3. 返回固定类型。 OF03]2j7<|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }xBDyr63  
4. 原样返回。 S~)`{ \  
  operator, 6VVxpDAi:  
5. 返回解引用的类型。 (Gw*x sn1  
  operator*(单目) TgaxZW  
6. 返回地址。 J e,o(:  
  operator&(单目) y0`; br\X  
7. 下表访问返回类型。 ]tf`[bINP  
  operator[] OGIv".~s4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x;<0Gg~jB  
  operator<<和operator>> NyT%S?@y<  
@HPr;m!  
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。 OTE,OCB[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :P/VBXh  
:9av]Yv&  
template < typename Left > zyhM*eM.7  
struct value_return ]A5Y/dd  
  { >KL=(3:":p  
template < typename T > jXLd#6  
  struct result_1 BGxwPJd  
  { ~^jPE)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K1^7v}P  
} ; $}{[_2  
1ANFhl(l  
template < typename T1, typename T2 > !y B4;f$  
  struct result_2 fge h;cD  
  { ti (Hx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 57EX#:a  
} ; Le:C8^  
} ; [^s;Ggi9  
dW%t ph  
w7.,ch  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $y&W:  
8["%e#%`$  
下面我们来剥离functor中的operator() ^8_yJ=~V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]XbMqHGS  
B{R[z%Y  
return l(t) op r(t) |Y05 *!\P*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mvK^')  
return op l(t) y: x<`E=  
return op l(t1, t2) W#~7X  
return l(t) op kl]MP}wc  
return l(t1, t2) op '~Cn+xf4]  
return l(t)[r(t)] )v_v 7 ~H&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,}&TZkN{-  
v@tEHRadz  
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: gT0yI ;g]  
单目: return f(l(t), r(t)); NXFi*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %~PcJhz  
双目: return f(l(t)); '/NpmNY:L  
return f(l(t1, t2)); Y|><Ls6Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 hPSMPbI  
`_)H aF>/  
struct meta_divide ""jW'%wR  
  { (;;ji!i  
template < typename T1, typename T2 > ;b*qunJ3L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L7;~4_M9.V  
  { oe]* Q  
  return t1 / t2; :`zO%h  
} P%lD9<jED  
} ; s{R ,- \_  
vhbHt_!u&  
这个工作可以让宏来做: ^;<d<V}*  
N-?5[T"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +T@BOYhgq  
template < typename T1, typename T2 > \ Hp04apM:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s$isDG#Sr  
以后可以直接用 Y&j`HO8f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Jh0Grq  
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 " Q?~LB  
(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。。。) wR@>U.XT@  
>fzyD(>  
j!>P7 8  
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 OyVP_Yx,V  
9Z!n!o7D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F0p=|W  
class unary_op : public Rettype X':FFD4h  
  { O&BvWik  
    Left l; G~8BND[."  
public : )g dLb}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zUL,~u  
QF/_?Tm4  
template < typename T > zP%s]>hH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n H?6o#]N  
      { \hgd&H0UU  
      return FuncType::execute(l(t)); P0}{xq'k9v  
    } =yZq]g6Q  
:vb5J33U  
    template < typename T1, typename T2 > wDh]vH[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TPJF?.le '  
      { nK :YbLdK,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ah:["< z<  
    } &>,]YrU  
} ; d<7b<f"~  
yy8-t2V  
P.XT1)qo*  
同样还可以申明一个binary_op T,/rC{  
f(w>(1&/B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cl4z%qv*  
class binary_op : public Rettype {73V?#P4  
  { F1stRZ1ZI  
    Left l; "ktuq\a@  
Right r; I{cH$jt<  
public : K 77iv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G-T^1?  
W+!UVUpW  
template < typename T > AE}cHBwZE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l;_IH|A  
      { 7j\^h2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HK/WO jr  
    } 1v]%FC`  
sQ#e 2  
    template < typename T1, typename T2 > hz4?ku  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s6 g"uF>k  
      { [[IMf-]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Pl/ dUt_  
    } XYzaSp=bb  
} ; lf7bx}P*  
F)hj\aHm k  
\t7yH]:>@  
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 !6'N-b1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Dhn7N8(LF!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nUP, Yd  
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。 A+RW=|:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UmWXv#q\l  
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。。。 /%&  d:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]@Zv94Z(  
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) 6i[Ts0H%<!  
下面是修改过的unary_op >NBc-DX^  
'Nl hLu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > />S^`KSTM  
class unary_op -j3Lgm  
  { CK7([>2  
Left l; xUdGSr50  
  wli cuY?  
public : JLE&nbKS  
=Nt HV4=b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hi[nUG(OI  
'|SO7}`;Q  
template < typename T > :Ph>\aG  
  struct result_1 "V>}-G&  
  { %i9 e<.Ot  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |MZ1j(_  
} ; T ?[28|  
h+1|.d  
template < typename T1, typename T2 > skcyLIb  
  struct result_2 `MSig)V  
  { cuQ!"iH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &!CVF  
} ; _cs(f<>oCO  
T o["o!(;z  
template < typename T1, typename T2 > }d?;kt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GJ*IH9YR  
  { O%T?+1E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3 ,>M-F  
} $os]$5(  
<t"T'\3  
template < typename T > V6][*.i!9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [;z\bV<S  
  { *<xu3){:c  
  return OpClass::execute(lt(t)); \l:R]:w;ZI  
} <==uK>pET  
:'DyZy2Fd  
} ; {}YA7M:L  
Da(k>vR@4  
H[~ D]RG}'  
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 h:8P9WhWF  
好啦,现在才真正完美了。 +06{5-,  
现在在picker里面就可以这么添加了: @A1f#Ed<  
$t;:"i>  
template < typename Right > 7~XC_Yc1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  :RnUNz  
  { YcobK#c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $ ZI ]  
} G]ek-[-  
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。 {^dq7!  
oK\zyNK  
TGF$zvd  
_c>ww<*3  
i=xh;yb|  
十. bind C.S BJ  
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。 ' 4FH9J  
先来分析一下一段例子 DJ"PP 5d  
12Oa_6<\0;  
~!Nj DDk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 01?+j%k=m/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O-V|=t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L(;$(k-/(  
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。 :PT{>r[  
我们来写个简单的。 Am F[#)90P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r%=-maPL[  
对于函数对象类的版本: oy8jc];SO  
Vg NB^w  
template < typename Func > ,H{9`a#+:  
struct functor_trait kGV:=h  
  { R&Lqaek&W  
typedef typename Func::result_type result_type; , MXU]{  
} ; VCWW(Y1Fd  
对于无参数函数的版本: +Hu\b&g  
G<7M;vRvP  
template < typename Ret > ^bv^&V&IB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L?h?LZnq  
  { [Qnf]n\FJ  
typedef Ret result_type; Fx:38Ae  
} ; "-=fi 'D  
对于单参数函数的版本: #yH+ENp0   
q!c=f!U?\l  
template < typename Ret, typename V1 > 5_;-Qw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G!6b )4L-  
  { ]Ucw&B* @  
typedef Ret result_type; ^VXhv9\>B  
} ; `6~0W5  
对于双参数函数的版本: !h.hJt  
^)-[g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zP,r,ok7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "Wj{+ |f  
  { !5} }mf  
typedef Ret result_type; qnp}#BZ  
} ; UH MJ(.Wa-  
等等。。。 D&):2F^9.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VW\S>=O99  
r-y;"h'  
template < typename Func > AIg4u(j  
struct func_return TLsF c^X  
  { G!Brt&_'  
template < typename T > z,aMbgt  
  struct result_1 gF,=rT1:>r  
  { B@(d5i{h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  v%:deaF  
} ; 3 2z4G =l  
94w)Yln  
template < typename T1, typename T2 > un 5r9  
  struct result_2 )h,y Q`.  
  { ?>B?*IK!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zcP=+Y)YA  
} ; 6Hnez@d  
} ; 9E ^!i  
@%,~5{Ir  
_ dAyw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :GIBB=D9  
|<u+Xi ~  
template < typename Func, typename aPicker > M[`[+5v  
class binder_1 0I.KHIB k  
  { 9K@ I  
Func fn; }? _KZ)  
aPicker pk; &b|RoPV  
public : r,JQR)l0@V  
P gA<pfEHE  
template < typename T > _|u}^MLO  
  struct result_1 q? ">  
  { v^ ^Ibv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +g g_C'"  
} ; Nud =K'P=  
?(gha  
template < typename T1, typename T2 > TX=894{nGh  
  struct result_2 J:Fq ip  
  { U,W MP<5&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z4i))%or  
} ; P4#i]7%  
3JGrJ!x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D>y5&`  
$sY'=S  
template < typename T > )8C`EPe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zp7Pw   
  { ]R""L<K%HF  
  return fn(pk(t)); w(V%EEk  
} )xy>:2!#Y  
template < typename T1, typename T2 > r<ww%2HTS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Rd|P<y  
  { U*~-\jN1pb  
  return fn(pk(t1, t2)); (e'8>Pv  
} 1Of(O!  
} ; <XLaJ;j  
/''=V.-N  
/p<9C?  
一目了然不是么? Bug.>ln1  
最后实现bind =p4n @C  
%"v:x?d$$o  
znE1t%V  
template < typename Func, typename aPicker > J+t51B(a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c~tl0XU1  
  { T{ @@V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t[TM\j0jW  
} r{.pXf  
Cdz?+hb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ei4LE XQ16  
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。 `"65 _?B i  
>s5}pkAv|e  
十一. phoenix !M8_PC*a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x[lIib1s  
N*36rR$^  
for_each(v.begin(), v.end(), 9KX% O-'  
( B]tj0FB`-*  
do_ KS8@A/f  
[ Z5TA4Q+Q  
  cout << _1 <<   " , " :lXY% [!6P  
] nnn\  
.while_( -- _1), XB!qPh .  
cout << var( " \n " ) 8;pY-j #  
) [lML^CYQ  
); #qVTB@d  
BeFyx"NBg  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }kt%dDU  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ].rKfv:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bz>\n"'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .I~:j`K6  
=)Hu(;Yv  
,j XK  
template < typename Cond, typename Actor > \bT0\ (Js\  
class do_while '1DY5`i{  
  { KH)-=IJ8  
Cond cd; w#)u+^-  
Actor act; Yr{hJGw[  
public : Wi=zu[[qc  
template < typename T > d8;kM`U  
  struct result_1 DX!dU'tj  
  { G0!6rDu2,  
  typedef int result_type; Jvc<j:{^w  
} ; - c>Vw&1  
m19\H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B`)sc ~u  
'AK '(cZ  
template < typename T > \dU.#^ryp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (b~l.@xh  
  { kntY2FM  
  do yKUxjb^b\  
    { (z8ZCyq7r[  
  act(t); 5|0/$ SWd*  
  } G9-ETj}  
  while (cd(t)); F(.`@OO  
  return   0 ; 9O&m7]3  
} ?@PSD\  
} ; .lj5pmD  
V+D5<nICr  
s@&3;{F6D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kwaZn~  
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。 l'4<^q  
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。 Jc?zX8>Ae:  
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。 0`.&U^dG  
下面就是产生这个functor的类: UTE6U6  
G*EF_N. G0  
l"[.Q>d  
template < typename Actor > K:-jn}i?/  
class do_while_actor C3^3<  
  { HaL'/V~  
Actor act; Y?1T XsvF  
public : c.1gQy$}|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lIEZ=CEmY  
O7IYg;  
template < typename Cond > $-]G6r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i[LnU#+  
} ;  1H.;r(c  
6oQ7u90z*  
rD$5]%Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `L$Av9X\  
最后,是那个do_ !XjZt  
m4W (h6  
zqU$V~5;rG  
class do_while_invoker &S*{a  
  { `K0.6i [p  
public : #O~pf[[L  
template < typename Actor > GGwwdB\x'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }8l+Jd3"  
  { ?>ZrdfTwz,  
  return do_while_actor < Actor > (act); C$q-WoTM(  
} c]VK%zl  
} do_; Ow1+zltgj-  
'HfI~wN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ER-Xd9R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2=fLb7  
最后来说说怎么处理break和continue q2|z \  
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。 ~7j-OWz9  
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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