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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x_| UPF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "U!AlZ`g  
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, Z*y`R XE  
!V"<U2  
!>{G,\^=pT  
TH; R  
  class filler t]y D-3'l&  
  { {5%5}[/x  
public : %\D)u8}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  ud xZ0  
} ; ?no fUD.  
Bt> }rYz1  
|uqf:V`z:  
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: #w,Dwy  
0Sle  
q*\x0"mS/  
/2UH=Q!x4E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;A|-n1e>Hc  
|B'9\OkP[=  
qUjmB sB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bSfpbo4(  
6|aKL[%6  
jGXO\:s O  
;i Fz?d3;  
二. 战前分析 !lf|7  
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。 ap&?r`Tu  
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 4]h =yc R  
$ et0s;GBv  
J)`-+}7$v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zo+nq%=  
  /* --------------------------------------------- */ ~%^ tB  
vector < int *> vp( 10 ); bu:S:`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rqdE6y+^  
/* --------------------------------------------- */ kSR\RuY*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8Eakif0CO  
/* --------------------------------------------- */ IhA5Wt0j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 12;8o<~  
  /* --------------------------------------------- */ 2_n7=&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lz YEx  
/* --------------------------------------------- */ :YXX8|>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AG!w4Ky`  
POdUV  
}\HN&@  
* mOo@+89  
看了之后,我们可以思考一些问题: SnE(o)Q  
1._1, _2是什么? aa>xIW,u  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >#hO).`C  
2._1 = 1是在做什么? `8^TTQ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 CjlKMbnBH  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 h3bff#<K  
cW i}V  
t?}zdI(4  
三. 动工 Min ^>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7on.4/;M  
G]+&!4  
.WPV dwV4U  
k\WR  ]  
template < typename T > |/09<F:L[  
class assignment J3n-`k8  
  { ~~v3p>zRr  
T value; W#KpPDgZE  
public : 8-BflejX  
assignment( const T & v) : value(v) {} -7S g62THS  
template < typename T2 > a"FCZ.O1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k 9L? +PD  
} ; h{AII  
cm?\ -[cV  
W}5xmz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N'g>MBdI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bsB*533  
95YL]3V  
Pb?$t  
$e*ce94  
  class holder u/M+u;  
  { w+yC)Rmz  
public : Vm3v-=6  
template < typename T > yls ^cyX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y8o)FVcyNy  
  { ;j^H)."A\  
  return assignment < T > (t); CaL\fZ  
} CbwJd5tk  
} ; j!]YNH@  
B)qWtMZx  
k&,~qoU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8=gjY\Dp  
F;+|sMrq  
  static holder _1; @ Wd9I;hWv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~} ,=OF-b  
k~jP'aD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h"_MA_]~  
而不用手动写一个函数对象。 \'|> p/5I  
mGJasn  
>AcrG]  
^-,xE>3o  
四. 问题分析 y#q?A,C@n  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b)=[1g/=L  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /+@p7FqlE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }Q=!Y>Tc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dvt9u9Vg=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T3k#VNH  
vvKEv/pN7  
五. 问题1:一致性 A1.7 O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zmSUw}-4 N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _Em.  
><gG8MH0'  
struct holder pKit~A,Q  
  { bT^I"  
  // 5 u*-L_  
  template < typename T > 'H \9:7  
T &   operator ()( const T & r) const 4:r!|PJn{G  
  { @>W(1mRi  
  return (T & )r; Z@]e{zO  
} . r[Hu40p  
} ; DV<` K$ET  
cd$m25CxC  
这样的话assignment也必须相应改动: a{ ?`t|  
PfC!lI BU  
template < typename Left, typename Right > I?ae\X@M  
class assignment %Ti}CwI`  
  { m^GJuP LW  
Left l; Si6al78  
Right r; L IZRoG8  
public : ha(Z<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K':K{ee>  
template < typename T2 > YKO){f5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;#oie< Vit  
} ; `Ye\p6v!+  
%*`J k#W:  
同时,holder的operator=也需要改动: UrYZ` J  
y0'Rmk,  
template < typename T >  PYM(Xz$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vK _?<>  
  { a hR ^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %l,,_:7{  
}  B[Zjfc  
V3c l~  
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。 ~%SH3$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C4~;yhz  
&?*V0luP)  
return l(rhs) = r; c@/(B:@  
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。 ni<A3OB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E}40oID  
/4` 0?/V  
template < typename Tp > YwZ Z{+n  
class constant_t @+ BrgZv`  
  { n#wI@W >%+  
  const Tp t; .zn;:M#T  
public : Db;G@#x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;)!Sp:mHX  
template < typename T > b0Kc^uj5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m6',SY9T  
  { ^!9~Nwn  
  return t; 1Dv R[Lx%  
} {`K m_<Te!  
} ; QrYpZZ;  
'J6 M*vO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D (h18  
下面就可以修改holder的operator=了 YEj8S5"Su\  
HmiJ~C_v`:  
template < typename T > t5#rps\;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0o9 3i u=&  
  { Kd=%tNp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ? P( ZA  
} BI $   
m3mp/g.>  
同时也要修改assignment的operator() rfNm&!K  
:j]vf8ec  
template < typename T2 > l&?}hq^'Dn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }jVSlCF@t  
现在代码看起来就很一致了。 /4 vG3  
:1iqT)&|8F  
六. 问题2:链式操作 h\PHK C2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V\^EfQ  
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。 [BT/~6ovrZ  
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。 !-,t'GF(  
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。 Fv Jd8kV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EpFQ|.mQ  
WC|.g,9#  
template < typename T > gMaN)ESqd4  
struct result_1 ho0@ l  
  { ^d~1E Er  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hED=u/ql[  
} ; <j5NFJ9  
Oh'Y0_oB>  
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: `~ * @q!  
R0L&*Bjm  
template < typename T > av$/Om :  
struct   ref h3Q21D'f  
  { DXa-rk8  
typedef T & reference; ~R &;v3  
} ; hb^7oq"a  
template < typename T > t| 'N+-T3  
struct   ref < T &> `$B3X  
  { {WPobP"  
typedef T & reference; Qbyv{/   
} ; qfK`MhA}  
'*k'i;2/1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tWoh''@#  
mGGsB5#w>  
template < typename T > T9u<p=p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QNxl/y\l0  
  { 7?kIVP1r  
  return l(t) = r(t); ;Hj~n+  
} o4zM)\;F  
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。 H)>;/#!r-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sH?/E6  
Ldl 5zc  
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 V`7FKL@"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^pe{b9c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I= .z+#Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8G5m{XTS(  
最后的布局是: hDp6YV,q  
                Add N~NQ6:R[  
              /   \ =@8H"&y`  
            Divide   5 hQDTS>U  
            /   \ r?*NhLG ;  
          _1     3 (>I`{9x>6  
似乎一切都解决了?不。 l+g9 5m jP  
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。 pTyi!:g3W  
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。 3Bx:Ntx<  
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: !ZI7&r`u;  
;x8k[p~2  
template < typename Right > T7d9ChU\#.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &2=dNREJ}1  
Right & rt) const K.z64/H:  
  { ]Wq?H-B{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SY^dWLf  
} rJ!{/3e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NM6Teu_  
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。 P b]3&!a  
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。 U=o"32n+  
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。 ^=^z1M 2P  
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。 k!KDWb  
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? {s_+?<l  
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: 0sh/|`\  
zWb4([P;  
template < class Action > Xj5~%DZp  
class picker : public Action .^m>AKC0cX  
  { ~35U]s@v  
public : Q lHd,w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EgDQ+( -  
  // all the operator overloaded x $zKzfHW  
} ; LT,?$I  
@j4U^"_QB  
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。 WMBm6?54  
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: 60)iw4<wf  
]Bm>-*@0N  
template < typename Right > l?q%?v8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }h}<! s  
  { &k1T08C*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )#}mH@  
} ,~);EC=`  
.<K iMh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <uc1D/~^:  
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。 c.A|Ir  
3J=Y9 }  
template < typename T >   struct picker_maker Na\WZSu'"  
  { ne>g?"Pex{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F>X-w+b4r  
} ; SgEBh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kGUJ9Du  
  { 62>zt2=  
typedef picker < T > result; }rdIUlVO\  
} ; 3s>'hn  
^o !O)D-q  
下面总的结构就有了: _NcY I  
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。 s ncIqsZ  
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。 34QfgMyH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +]@Az.E  
至此链式操作完美实现。 1'4J[S\cM  
gLSA!#[ h  
{gKN d*[*  
七. 问题3 vwr74A.g0  
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。 Xm4CKuU@  
`PL[lP-<  
template < typename T1, typename T2 > h)v^q: ='  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ft@Wyo`^  
  { F#{gfh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ? /JBt /b  
} t+nRw?Z  
8)VgS &B~  
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: R1-k3;v^  
ba@=^Fa;  
template < typename T1, typename T2 > L;QY<b  
struct result_2 G5tday~3  
  { !?[oIQ)h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U4Nh  
} ; AA:no=  
7);:ZpDv%L  
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? *g;-H&`  
这个差事就留给了holder自己。 `Vq`z]}  
    LihjGkj\g  
(H?ZSeWx  
template < int Order > Z7jX9e"L  
class holder; o;[bJ Z\^x  
template <> [k]|Qi nk  
class holder < 1 > nVD Xj  
  { Yn9j-`  
public : A.Bk/N1G  
template < typename T > }xFi& <  
  struct result_1 Qeb}!k2A  
  { &D#+6M&LK{  
  typedef T & result; +[m8c){  
} ; iQ^: ])m>  
template < typename T1, typename T2 > 89cVJ4]g~!  
  struct result_2 !~lW3  
  { P.sgRsL  
  typedef T1 & result; d \>2  
} ; XtBMp=7Oa  
template < typename T > c#b:3dXx9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *(cU]NUH_  
  { S)%_weLW7  
  return (T & )r; ]#<  
} oj}"H>tTp  
template < typename T1, typename T2 > v\ZBv zd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FoPginZ]J  
  { j.3o W  
  return (T1 & )r1; Fu8 7fVi/\  
} #B\=Aa`*  
} ; G+)?^QTn  
R V!o4"\]  
template <> 9u wL{P&  
class holder < 2 > [V@yRWI  
  { 1a9w(X  
public : Fc0jQ@4=  
template < typename T > NcL =z o<  
  struct result_1 jeDlH6X'  
  { >zL |8f  
  typedef T & result; I{dl%z73  
} ; A|<;  
template < typename T1, typename T2 > "@/ba!L+  
  struct result_2 /BzA(Ic/  
  { 6tOi^+qN  
  typedef T2 & result; J0Four#MD  
} ; 1<uwU(  
template < typename T > R!{7OkC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~eo^`4O{{  
  { 5fHYc0  
  return (T & )r; Tkrx7C s(  
} !C7<sZ`C  
template < typename T1, typename T2 > 4]UT+'RubX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *5wv%-  
  { 3c 28!3p  
  return (T2 & )r2;  b~!om  
} !b%,'fy)  
} ; ||a`fH  
T|f_~#?eV  
P`sN&Y~m  
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> >。 gStY8Z!k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1hNEkpL^a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?1m ,SK  
/v&`!nKu  
return l(i, j) = r(i, j); Am7| /  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hCLk#_  
TczXHT}G  
  return ( int & )i; %)IrXz>Zh  
  return ( int & )j; mcMb*?]  
最后执行i = j; Z90Fcp:R  
可见,参数被正确的选择了。 |!re8|JV_  
\|!gPc%s  
S 1ibw\'  
,iOZ |  
'aPCb`^;w  
八. 中期总结 |B1Af  
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: !?r/ 4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3ExVZu$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ao!=um5D J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6 ZHv,e`?  
|Y4q+sDW  
dKe@JQ+-z  
x=3I)}J(kn  
Ij$)RSPtH  
]xB6cPdLu  
九. 简化 Qrz*Lvle h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 X0x_+b? _  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I:/4t^%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: -$tCF>,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [5LMt*Y  
  +-*/&|^等 aZ/yCS7  
2. 返回引用。 ^HoJ.oC/  
  =,各种复合赋值等 5|m9:Hv[#  
3. 返回固定类型。 J]]\&MtaO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #]5)]LF1q  
4. 原样返回。 S W-0h4  
  operator, ;Yu>82o.:  
5. 返回解引用的类型。 -~0'a  
  operator*(单目) /p[y1  
6. 返回地址。 7?]!Ecr"  
  operator&(单目) P59uALi  
7. 下表访问返回类型。 c.6QhE  
  operator[] ,|QU] E @  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pd& ,G$l  
  operator<<和operator>> |Qq+8IeYG  
]Qy,#p'~&H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 q\G{]dz?R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5z[6rT=a  
7\ZL  
template < typename Left > .n=xbx:=  
struct value_return ~{Ua92zV9  
  { (77Dif0)'  
template < typename T > X?_v+'G  
  struct result_1 P ]_Vz  
  { mlmnkgl ]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X{|k<^:  
} ; SFOQM*H  
'U*udkn 2]  
template < typename T1, typename T2 > ?xf~!D  
  struct result_2 kz|[*%10  
  { )rS^F<C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2PI #ie4  
} ; b__n~\q_  
} ; PKATw>zg<  
~EPjZ3 ?  
s!=!A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }K+\8em  
~JT lPU'  
下面我们来剥离functor中的operator() > d)|r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _qk9o  
rcpvH}N:  
return l(t) op r(t) /. f!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?~]>H A:  
return op l(t) }" g@E-]N  
return op l(t1, t2) ; S{ZC5  
return l(t) op q w"e0q%)  
return l(t1, t2) op G+;g:_E=  
return l(t)[r(t)] @D2`*C9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Dj/Q1KY$m  
-1#e^9Ve\  
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: yW'BrTw  
单目: return f(l(t), r(t)); %{c2lyw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z|f^nH#-C  
双目: return f(l(t)); @$_rEdwi  
return f(l(t1, t2)); PwRNBb}6  
下面就是f的实现,以operator/为例 M~#5/eRX  
x%ZiE5#  
struct meta_divide `~sf}S :  
  { UYl JO{|a  
template < typename T1, typename T2 > {=UKTk/t8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @)+i{Niuv  
  { C3^X1F0  
  return t1 / t2; fdvi}SS8  
} ]eORw $f  
} ; s 0 =@ &/  
Ynv 9v\n|  
这个工作可以让宏来做: ,[+ZjAyG}#  
9? v)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^D0/H N   
template < typename T1, typename T2 > \ /o~ @VF:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Di]Iy  
以后可以直接用 t^dakL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &fh.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 K1CMLX]m  
(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。。。) sz){uOI  
^S>!kt7io  
eo-XqiJ,]  
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 u_$6LEp-  
t%ou1 &SO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  W"#j7p`d  
class unary_op : public Rettype 'Sm/t/g"|  
  { mvxc[  
    Left l; bi,rMgW  
public : c'>8pd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0^_)OsFA  
">v_uq a  
template < typename T > JB: mbH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a?f5(qW3  
      { B]CS2LEqh  
      return FuncType::execute(l(t)); o%QhV6(F  
    } ,5%aP%  
V1AEjh  
    template < typename T1, typename T2 > 4{1c7g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GZ-n! ^  
      { aa'0EU:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :X]lXock0  
    } xNkwTDN5  
} ; u:p:*u_^I  
!)=#p9  
,DW0A//  
同样还可以申明一个binary_op Ji)a%j1V9  
CgaB)`.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6-Vl#Lyb  
class binary_op : public Rettype Ra*k  
  { +$Ddd`J'  
    Left l; oC;l5v<  
Right r; xf{C 'uF/  
public :  $Adp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M ?: f^  
vs)HbQ  
template < typename T > QB oZCLv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d60Fi#3d  
      { \^^hG5f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4%Z\G@0<'  
    } P,+ 0   
2t~7eI%d  
    template < typename T1, typename T2 > )yz9? ]a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J_)z:`[yE  
      { ! S$oaCxM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ve')LY<  
    } 9X*eE  
} ; J,&`iL-  
) J:'5hz  
Uzm[e%/`  
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 )x5$io   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "m\UqQGX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lMI ix0sSj  
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。 d(dw]6I6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B "s8i{Vm  
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。。。 @[Jt~v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1&>nL`E[3  
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) ~6Ee=NaLzP  
下面是修改过的unary_op S]e~)I gO  
Rqd%#v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +{ ,w#@  
class unary_op a5Acqa  
  { U+3PqWB  
Left l; xN":2qy#T  
  'AlSq:gZ  
public : .w*{=x0k  
oW\7q{l2)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &t=>:C$1Y  
=G3J.S*Riy  
template < typename T > =6q*w^ET  
  struct result_1 >8{`q!=|~  
  { XiZ Zo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2+G:04eS,e  
} ; He$mu=$q{  
R'a5,zEo/  
template < typename T1, typename T2 > F.* snF  
  struct result_2 (J) Rs`_  
  { ezNE9g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xF:poi  
} ; zI*/u)48  
K]=>F  
template < typename T1, typename T2 > t+TbCe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &#EVE xL  
  { @8 yE(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r~B Qy'  
} a[{QlD^D  
?p/kuv{\o#  
template < typename T > }'M1(W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vp0GmZ  
  { S.)8&  
  return OpClass::execute(lt(t)); -QNMB4  
} c75vAKZ2  
3YNkT"~T  
} ; Y.hH fSp  
U"R.!=v  
/;(%Xd&:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug p2_Zsq  
好啦,现在才真正完美了。 U8I~co:h  
现在在picker里面就可以这么添加了: bz,cfc;?$  
-gX2{dW  
template < typename Right > g>oYEFFJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `8 b6 /  
  { SJuf`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Pc-8L]2oaF  
} qt&"cw  
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。 JSZ j0_ B  
D8Waf  
6+d"3-R.  
d/99!+r  
;[\2/$-  
十. bind Gw\HL  
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。 r.G/f{=<@  
先来分析一下一段例子 KD3To%  
a0j.\g  
dfk TDG+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #dm@%~B{.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +(k)1kCMn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q,>F#A '  
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。  WD do{  
我们来写个简单的。 z# ?w/NE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y Q @=\'  
对于函数对象类的版本: EqDYQ 7  
~ M>zO#U6  
template < typename Func > qQR YHo>/e  
struct functor_trait *UxB`iA  
  { bOGDz|H``  
typedef typename Func::result_type result_type; Ch!Q?4  
} ; g~["O!K3  
对于无参数函数的版本: 9@EnmtR  
:/[ZgreN6  
template < typename Ret > (C_o^_I:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K#+]  
  { $0C/S5b  
typedef Ret result_type; r[4F?W  
} ; 9: |K]y  
对于单参数函数的版本: $YQ&\[pDA  
O]LuL&=s y  
template < typename Ret, typename V1 > ZV^J5wYE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fmle|  
  { 78BuD[<X-  
typedef Ret result_type; vl(v1[pU  
} ; t-'GRme  
对于双参数函数的版本: |0!97* H5  
bQQ/7KM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >!p K94  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &!~n=]*sz  
  { `.-k%2?/  
typedef Ret result_type; m@2xC,@  
} ; Bw7:ry  
等等。。。 %((3'le  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K}(n;6\  
d_qVk4h\  
template < typename Func > ;xH'%W9z  
struct func_return c,%>7U(w_  
  { !! #ale&  
template < typename T > q5?mP6   
  struct result_1 Xz@;`>8i  
  { #]HjP\C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eQIi}\`  
} ; :DpK{$eCb  
qNVw+U;2P  
template < typename T1, typename T2 > /;$ew~}  
  struct result_2 )Bvu[r Uy  
  { >A "aOV>K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &-Y:4.BXZ  
} ; 07Cuoqt2  
} ; zate%y  
P(+ar#,G  
x=+I8Q4:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K'/x9.'%  
F5q1VEe  
template < typename Func, typename aPicker > OHvzK8  
class binder_1 z2zp c^i  
  { | N,nt@~  
Func fn; kYa' ] m  
aPicker pk; HliY  
public : = gyK*F(RK  
5h7DVr!  
template < typename T > bu5)~|?{t  
  struct result_1 Rp9iX~A`e  
  { S60`'!y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sgsMlZ3/  
} ; <W^~Y31:0  
K ePHn:c  
template < typename T1, typename T2 > 0].5[Jo  
  struct result_2 8+|Lph`/?  
  { UzwIV{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  )U`kU`+'  
} ; TI&J>/z;$  
<v^.FxId  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -e\kIK %  
~WLsqP5Y~a  
template < typename T > U]3JCZ{]0E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hlEvL  
  { 5Ozj&Zq  
  return fn(pk(t)); 86VuPV-  
} B ~GyS"  
template < typename T1, typename T2 > o#b9M4O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y +vcBuX  
  { 5toNEDN  
  return fn(pk(t1, t2)); 46`{mPd{aO  
} a]ey..m  
} ; T^>cT"ux_  
#2=30  
nTlrG6  
一目了然不是么? /UAj]U  
最后实现bind ^jA^~h3(W  
PxY"{-iAM  
z [{%.kA  
template < typename Func, typename aPicker > ~!u94_:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^PszZ10T  
  { Hc!_o`[{l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h|Qh/jCX  
} b,`N;*  
Wc[)mYOSuO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7.-|3Wcg  
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。 CeemR>\t  
~8E rl3=5{  
十一. phoenix VgL<uxq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r]{:{Z  
lPP7w`[PA  
for_each(v.begin(), v.end(), Ok\UIi~  
( wEyh;ID3#  
do_ [c~zO+x  
[ }=5(*Vg  
  cout << _1 <<   " , " J{I?t~u  
] wDzS<mm  
.while_( -- _1), s3S73fNOk  
cout << var( " \n " ) LdV_7)  
) <jjaqDSmz  
); K;O\Pd  
y6\#{   
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: qr1^i1%\  
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 BZsxf'eN'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e9nuQ\=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $ :/1U$  
S7]cF5N  
*2Kte'+q  
template < typename Cond, typename Actor > oizoKwp%  
class do_while DoA f,9|_  
  { aQuENsB  
Cond cd; gUl Z cb  
Actor act; E.brQx#}  
public : n$9!G  
template < typename T > kQtl&{;k?  
  struct result_1 F u)7J4Z  
  { ) Lv{  
  typedef int result_type; iFnM6O$(  
} ; yuWrU<Kw  
bK7DGw`1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8cl!8gfv  
}z6HxB]$  
template < typename T > Y|bGd_j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F{S.f1Bsp  
  { `Jo}/c 5R  
  do $onliW|  
    { 3/ D fsv  
  act(t); )U?W+0[=  
  } ~ i,my31  
  while (cd(t)); &x}JC/u]fd  
  return   0 ;  E2l.  
} 08Gr  
} ; ?Z"}RMM)8  
]T1"3 [si  
 GU9`;/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2 q>4nN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 dpS  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wP'`!O[W  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `*B8IT)  
下面就是产生这个functor的类: BehV :M  
lB3X1e9  
XT\;2etVL  
template < typename Actor > &yuerNK  
class do_while_actor ZsE8eD  
  { 7u;B[qH  
Actor act; #HML=qK~  
public : ( s*}=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TD@'0MaQ#  
.%o:kq@B  
template < typename Cond > }[|"db  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B dSTB"  
} ; p<YO3@B+  
tSjK=1"}  
F+X3CB,f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QJ QQ-  
最后,是那个do_ a^N/N5-Z  
[Z1EjeX  
t{ 'QMX  
class do_while_invoker a v/=x  
  { ie)Qsw@  
public : n D?XP<9UU  
template < typename Actor > hd900LA}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8w$cj'  
  { d7 @ N~<n  
  return do_while_actor < Actor > (act); jU=)4nx  
} FU<rE&X2:  
} do_; }k%>%xQ.  
}r N"H4)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @Q'5/q+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Jv5G:M5+~  
最后来说说怎么处理break和continue E3'6lv'  
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。 aw~OvnX E  
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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