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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BV#78,8(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Iw<i@=V  
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, tptN6Isuh  
OTDg5:>  
A:l@_*C..  
JM- t<.  
  class filler kOo~%kcQ'  
  { @&|l^ 1  
public : ~@.%m"<.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3&&9_`r&_  
} ; d;mx<i=/  
^z6_Uw[  
D,qu-k[jMI  
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: v[e:qi&fG  
)B,|@ynu  
Z[__"^}  
91>fqe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2owEw*5jl/  
o]:3H8  
o6 E!IX+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  Jc&y9]  
lKZB?Kk^w\  
&`0/CV  
\.YS%"Vz  
二. 战前分析 4lhw3,5  
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。 @Z>ZiU,^  
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 I$N8tn+E  
t58e(dgi  
<Rh6r}f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r}[7x]sP  
  /* --------------------------------------------- */ J:&[ 59  
vector < int *> vp( 10 ); 26T"XW'_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ] e. JNo  
/* --------------------------------------------- */ 5%sE] Y#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2MZCw^s>  
/* --------------------------------------------- */ {:@tQdM:i8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w2_bd7Wp<  
  /* --------------------------------------------- */ b)(?qfXWP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >h0-;  
/* --------------------------------------------- */ M9zfT !-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >D201&*G%  
NM]s8cK_  
QYa(N[~a  
gzBy?r> r  
看了之后,我们可以思考一些问题: "VkTY|a  
1._1, _2是什么? BYO"u6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /CuXa%Ci^  
2._1 = 1是在做什么? lY~4'8^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  %ObLWH'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -RO7 'm0  
j<2m,~k`V  
3uZJ.Fb  
三. 动工 'eo KZX+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nB%;S  
Q:|l`*.R  
eh4gQ^l  
'" X_B0k  
template < typename T > {cB+mh;mJ>  
class assignment %q!8={J8  
  { \A#1y\ok  
T value; ZDD..j  
public : rsF\JQk  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5DXR8mLoaJ  
template < typename T2 > /;7y{(o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y" 6y!  
} ; s[K^9wz  
 ] GHt"  
4Sm]>%F':  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6`0mta Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3' ~gvi I  
Mn$]I) $  
 t^xTFn  
aM@z^<Ub  
  class holder \k]x;S<a  
  { y kW [B  
public : Rx*BwZ  
template < typename T > p}|.ZkyN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !eAo  
  { KjFK/Og.  
  return assignment < T > (t); !IC-)C,q  
} $xOI 1|d   
} ; LAP6U.m'd  
/erN;Oo%<  
UWZa|I~:J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: mCs#.%dU  
j ,)P9V  
  static holder _1; R g?1-|Tj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rUlS'L;$"  
b1gaj"]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0x11 vr!  
而不用手动写一个函数对象。 TDg@Tg0  
}m/RZP~=  
~ ^>417>  
[w0/\]o  
四. 问题分析 GyW.2  
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。 IcrL   
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。 &(z fa&j|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zf.- I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9'DtaTmGW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ewuXpv%vwW  
'q>2t}KG  
五. 问题1:一致性 `k; KBW  
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?| (f_g7B2&y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .6m "'m0;  
aup6?'G;  
struct holder E RdL^T>  
  { RGIoI ]_  
  // ?\/qeGW6G  
  template < typename T > Jz:r7w{4eB  
T &   operator ()( const T & r) const kvGCbRC  
  { D6~+Y~R  
  return (T & )r; pilh@#_h  
} T#!lPH :&h  
} ; QM5 .f+/  
\OC6M` /  
这样的话assignment也必须相应改动: s$DrR  
6  P`)%zj  
template < typename Left, typename Right > Nt:8ogk/  
class assignment p T[gdhc  
  { 1%J.WH6eQ  
Left l; U>S`k6  
Right r; !umEyd@ "  
public : _2hXa!yO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `C_'|d<HA  
template < typename T2 > `nJu?5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k_GP> b\"k  
} ; 8[bkHfI  
(LJ@S eM;  
同时,holder的operator=也需要改动: f+Dn9t  
~VTs:h  
template < typename T > uXQ >WI@eF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?mRE'#  
  { o%y;(|4t >  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C:\(~D *GS  
} cs_}&!c{  
beZ(o?uK  
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。 t7F.[uWD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (E($3t8  
h3Fo-]0  
return l(rhs) = r; 6J%iZ  
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。 ,#'7)M D8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0,FC YTtj$  
[cU,!={  
template < typename Tp > EZ#gp^$  
class constant_t LxJ6M/".  
  { }uX|5&=~f  
  const Tp t; m/USC'U%  
public : <>4!XPo%J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #Ws 53mT  
template < typename T > o;J;*~g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d,'!.#e  
  { :%_q[}e  
  return t; Li`hdrO'ii  
} #*%fu  
} ; K&pM o.  
T$b\Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /jrY%C  
下面就可以修改holder的operator=了 B.-A $/  
{y);vHf$  
template < typename T > o+)A'S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Xt(! a  
  { ]G1R0 Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3sC: jIp  
} 1 Nk1MGV  
O@`J_9  
同时也要修改assignment的operator() S|2VP8xY9  
U6i~A9;  
template < typename T2 > ATO 5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :QA@ c|(PF  
现在代码看起来就很一致了。 !d4HN.a7+u  
ib50LCm  
六. 问题2:链式操作 A c:\c7M;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cqg=8$RB  
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。 vb}/@F,Q5  
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。 fu>Qi)@6a1  
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。 S1C^+Sla]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3LfTGO  
pYGYy'%A'  
template < typename T > 8on[%Vk  
struct result_1 q6)p*}-  
  { {_ 6t4h}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nL\ZId  
} ; *K!7R2Rat  
%QE5<2k  
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: qnTi_c  
0Q*-g}wXfS  
template < typename T > x?>!UqgkY  
struct   ref T:@7 S  
  { oYg/*k7EDX  
typedef T & reference; (l;C%O7*  
} ; iiehrK&T !  
template < typename T > zK /f$}  
struct   ref < T &> \SzGzCJ  
  { hqWPf  
typedef T & reference; 6o9sR)c ?  
} ; xrX?ZJ  
x{QBMe`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o>$|SU!a  
IF$^ 0q  
template < typename T > _H/67dcz,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w1.MhA  
  { tbRE/L<  
  return l(t) = r(t); zdT->%  
} t3Qm-J}wSB  
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。 3P3:F2S R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zv|M*Wu  
\/ X{n*Hw?  
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 0\ZaMu #  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a5>)?m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >9(7h&[Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Kyyih|{  
最后的布局是: S]5VEn;pV  
                Add okVp\RC  
              /   \ /bu'6/!`  
            Divide   5 x$*E\/zi<!  
            /   \ (v|ixa  
          _1     3 fuQ4rt[i  
似乎一切都解决了?不。 zZ<ns+h  
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。 y4 dp1<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。 3"f)*w7d  
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: 5#yJK>a7  
@*bvMEE  
template < typename Right > (QA-"9v#i,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g&|4  
Right & rt) const [vZfH!vLP  
  { xYT#!K1*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 87&KQ_  
} 9k(*?!\;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3"HGEUqA  
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。 ( [K2:n\  
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] D7i?3N  
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。 E_ o{c5N  
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。 }R7sj  
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? !G+n"-h9'  
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: }<6oFUZ  
7KvXTrN!9  
template < class Action > ({D}QEP  
class picker : public Action >cGh|_9  
  { TBoM{s=.  
public : ^4y(pcD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z/XM `Cy  
  // all the operator overloaded 2rPcNh9  
} ; /}h71V!  
i6meY$l  
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。 S3j]{pZ(z  
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: Z;|0"K  
B[) [fE  
template < typename Right > aF; ]7i@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5Z4(J?n  
  { n"^/UQ|#j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LUe>)eqw  
} &cv@Kihq(  
,7n;|1`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i6!T`Kau  
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。 Q1O_CC}  
zIAu3  
template < typename T >   struct picker_maker l|R<F;|  
  { !s#'pTZk4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rye ~w6  
} ; cJ7{4YK_#/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > % K9; qJ5  
  { !I~C\$^U  
typedef picker < T > result; E3FW*UNg[y  
} ; lRa 3v Ng  
]Omb :  
下面总的结构就有了: w (vE2Y ?  
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。 Vid{6?7kh  
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。 ${E[pT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #x4h_K Y  
至此链式操作完美实现。 P/C+L[X=  
g|v1qfK  
!yV,|)y5F  
七. 问题3 ,E/Y@sajn+  
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。 |5<& r]xN  
He0N  
template < typename T1, typename T2 > HX /GLnY/X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [6&CloY3  
  { &0th1-OP_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E1{:z"  
} 9A* ?E  
5Sm5jRr  
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: ; $ ?jR c  
IQk#  
template < typename T1, typename T2 > @o3R`ZgC]\  
struct result_2 :EQme0OW  
  { cAKoPU>U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j J`Zz  
} ; >XXMIz:  
N?2 #YTjR  
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? <<W.x)#:  
这个差事就留给了holder自己。 "z#?OV5  
    v]`A_)[  
${I@YSU  
template < int Order > ?2;n=&ZM  
class holder; ,SJK  
template <> \yX !P1  
class holder < 1 > \@}$Wjsl  
  { Hh/ -^G  
public : TOPPa?=vk  
template < typename T > ?`l=!>C4s  
  struct result_1 R26tQbwE  
  { )QSt7g|OF  
  typedef T & result; ?CT^Zegmr  
} ; xv#j 593  
template < typename T1, typename T2 > |B{$URu  
  struct result_2 ,~j$rs`Z  
  { l5y#i7q  
  typedef T1 & result; |jaY[_ .@  
} ; A_(+r  
template < typename T > wx"6",M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "! 6 B5Oz  
  {  oRbYna?J  
  return (T & )r; z$BnEd.y=:  
} SAll9W4  
template < typename T1, typename T2 > da?th  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0)`lx9&h  
  { MMA@J  
  return (T1 & )r1;  > ^v8N  
} u<y\iZ[   
} ; 9-E>n)  
/6+%(f}7l  
template <> ^qus `6  
class holder < 2 > ?n9$,-^v  
  { Obc3^pV&  
public : *ckrn>E{h  
template < typename T > BL5  
  struct result_1 vK.4JOlRF  
  { &G,o guo  
  typedef T & result; qQ DFg`  
} ; '5,,XhP  
template < typename T1, typename T2 > WJSHLy<a  
  struct result_2 qp_ `Fj:  
  { j5Wx*~@(  
  typedef T2 & result; i+x6aQ24  
} ; XsN#<"f;i  
template < typename T > --%2=.X=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |p4OlUq  
  { hYZ:" x  
  return (T & )r; qCkg\)Ks5I  
} So 6cm|{  
template < typename T1, typename T2 > Okg8Ve2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v|RaB  
  { =i5:*J  
  return (T2 & )r2; !BikF4Y1L&  
} ,M h/3DPgE  
} ; 'sQO0611S  
BG8)bh k;/  
|ShRxE3@'  
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> >。 iY'hkrw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n03SX aU~V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z+D,:!yF  
 ~0'l,  
return l(i, j) = r(i, j); P"~T*Qq-R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Lpbn@y26<  
7%}3Ghc%  
  return ( int & )i; LXF%~^^@d  
  return ( int & )j; H.[&gm}p>  
最后执行i = j; \q1%d.\X  
可见,参数被正确的选择了。 nkj'AH"2  
d lLk4a+  
RTY4%6]O  
=l'_*B8  
QIV~)`;  
八. 中期总结 X/7_mU>aKT  
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: eRy'N|'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nJ})6/gK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RcM0VbR"EU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~%K(ou=2  
5nq-b@?L  
E d/O\v@  
I3$vw7}5Y  
3}1+"? s  
SfFR  
九. 简化 ]b| @<E7Y  
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。 BmF>IQ`M?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1O7ss_E  
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: (4{9 QO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2U+p@}cQUA  
  +-*/&|^等 E+Mdl*  
2. 返回引用。 ^ 6|"=+cO\  
  =,各种复合赋值等 w|o@r%Q#l  
3. 返回固定类型。 9d}nyJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l>?vjy65  
4. 原样返回。 <Pt\)"JA  
  operator, )II,HT-LY  
5. 返回解引用的类型。 deY<+!  
  operator*(单目) pdiZ"pe  
6. 返回地址。 ppP?1Il`kb  
  operator&(单目) 2`m_"y  
7. 下表访问返回类型。 mXaUWgO  
  operator[] <F & hfy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s7} )4.vO  
  operator<<和operator>>  Vp^sER  
e' VXyf  
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。 S c Kfr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Tou~U[V+  
t O>qd#I  
template < typename Left > q~_jF$9SX  
struct value_return ,SwaDWNO  
  { e'&{KD,-T  
template < typename T > o2jB~}VMl  
  struct result_1 lGhUfhk  
  { wJkkc9Rh'(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .&.CbE8K[  
} ; * ?fBmq[j  
)~(_[='  
template < typename T1, typename T2 > s%|J(0  
  struct result_2 CNYchE,}  
  { z\ pT+9&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _ 0E,@[  
} ; @CDRbXoFk  
} ; 6^Vf 5W{  
@7'gr>_E  
ek!N eu>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^yTN (\9  
/p"R}&z  
下面我们来剥离functor中的operator() a!]%@A6p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h+(s/o?\  
9~I WGj?  
return l(t) op r(t) e?WR={  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2Wtfx" .y  
return op l(t) 7Y:s6R|  
return op l(t1, t2) RP9||PFS~~  
return l(t) op -j,o:ng0  
return l(t1, t2) op </QSMs  
return l(t)[r(t)] Jo@9f(hq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8ZDq KQ1;  
bOdD:=f  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: y8@!2O4  
单目: return f(l(t), r(t)); sBwgl9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ` g~-5Z~J  
双目: return f(l(t)); AXCJFqk;  
return f(l(t1, t2)); J,7\/O(`A  
下面就是f的实现,以operator/为例 vY6|V$  
K2QD&!4/T2  
struct meta_divide By9/tB  
  { `*a,8M%  
template < typename T1, typename T2 > i]v!o$7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?0x;L/d])  
  { OZ6%AUot  
  return t1 / t2; z$NLFJvy_-  
} tj3p71%  
} ; VbjFQ@[l!  
w'!gLta  
这个工作可以让宏来做: ~U|te_l  
3A5" %  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sXWMXQ3  
template < typename T1, typename T2 > \ g;pFT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "Xqj%\  
以后可以直接用 dj=n1f+;[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rZEu@63  
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 Jj!T7f*-GX  
(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。。。) \0$?r4A  
waC%o%fD  
0czy:d,M%  
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 >nxtQ  
b+3pu\w `  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2+enRR~  
class unary_op : public Rettype ,RZktWW_  
  { 3Wiu`A  
    Left l; ,oC r6 ]  
public : =k'dbcfO$9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7Q`4*H6  
[;(| ^0  
template < typename T > X7G6y|4;w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7G/"!ePW6`  
      { ^^Ius ]  
      return FuncType::execute(l(t)); p"T4;QBxQ  
    } 8wBns)wy@  
ukw'$Yt2  
    template < typename T1, typename T2 > %63<Iz"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j_}e%,}  
      { u*M*Wp Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7 MfpZgC  
    } 0<Y)yNsV  
} ; 1G\ugLm  
yCz? V[49  
MG~^>  
同样还可以申明一个binary_op S4Rv6{r:  
e0D;]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dLAElTg  
class binary_op : public Rettype RGiA>Z:W  
  { &t4j px  
    Left l; X \h]N  
Right r; Y4i-Pp?  
public : NE(6`Wq`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a9"Gg}h\  
TPkm~>zD.  
template < typename T > MP T[f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F Hv|6zUX  
      { +%FG ti$[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >%7iL#3%  
    } w_9:gprf  
sI~{it#  
    template < typename T1, typename T2 > *u-TNg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kcQ |Zg  
      { Q i?   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^*iZN =\  
    } f$P pFSY4  
} ; Q tRKmry{  
t.]oLG22r  
?bbguwo~F  
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 /9 [nogP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ; LTc4t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 75{QBlf<  
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.elE:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wmbjL=f Ia  
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。。。 04>dxw)8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <$!^LKKzA  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) CMn&1  
下面是修改过的unary_op cz<8Kb/XV  
NfqJ>[}I+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <8Y;9N|94!  
class unary_op "e.QiK  
  { 8Yfg@"Tn  
Left l; l`D^)~o8  
  ." 9t<<!  
public : IH|PdVNtg  
JRQ{Q"`)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rF C6"_  
O9y4.`a"  
template < typename T > Vp{e1xpY  
  struct result_1  Khd"  
  { (`h$+p^-y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *{/ ww9fT  
} ; v_-S#(  
+ <AD  
template < typename T1, typename T2 > {*WJ"9ujp]  
  struct result_2 \z>Re$:  
  { *K#7,*Oz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r~ gjn`W  
} ; za{z2# aJ  
LB*qL  
template < typename T1, typename T2 > V mxVE=l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ckd=tvL  
  { x;A"S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gD&/ k  
} ,M@LtA3g  
~&-8lD];LM  
template < typename T > fh~"A`d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fe8JsB-  
  { EX^}#|e*h  
  return OpClass::execute(lt(t)); ];BGJ5^j  
} 01v7_*'R  
>s#[dr\ww  
} ; eeI aH >  
27mGX\T  
!O=?n<Ex"  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =@%;6`AVcp  
好啦,现在才真正完美了。 B&^WRM;7t  
现在在picker里面就可以这么添加了: ke.{wh\0  
jIY    
template < typename Right > V=yRE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gp07I{0~m  
  { v @zpF)|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "E`;8SZa  
} %ux%=@%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 QoZ7l]^  
-dX{ R_*  
|Z%I3-z_DS  
3#fu; ??1.  
7P3PQ%:  
十. bind b=:$~N@Y  
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。 (!F Uu  
先来分析一下一段例子 f tBbO8e  
=gI;%M\'  
8`bQ,E+2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |$[WnYP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a[TR_ uR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IT,d(UV_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  ?39B(T  
我们来写个简单的。 _?UW,5=O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DG_tmDT4  
对于函数对象类的版本: ~ou1{NS  
^qNh)?V?]I  
template < typename Func > w k1O*_76  
struct functor_trait !eb} jL  
  { P'o:Vhm_H  
typedef typename Func::result_type result_type; C;m7 ~R  
} ; mKWfRx*UdG  
对于无参数函数的版本: !3~VoNh,  
+rEqE/QF  
template < typename Ret > D&1*,`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *"rgK|CM$  
  { OkSJob  
typedef Ret result_type; 3Cq/ o'  
} ; Izrf42 >k  
对于单参数函数的版本: /Mq]WXq[V  
D>& ;K{!  
template < typename Ret, typename V1 > -fF1vJ7L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [~&C6pR  
  { npcB+6  
typedef Ret result_type; u Qy5t:!  
} ; %9.] bd|%F  
对于双参数函数的版本: tCnx:1  
99XbpP55  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a }6Fj&hj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KM$5ZbCF:  
  { ?VM#Nf\  
typedef Ret result_type; z-(#Mlq:!  
} ; .H1 kl)~V  
等等。。。 nnBgTtsC]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V\axOz!  
hK=\O)  
template < typename Func >  ESOuDD2<  
struct func_return <0[{Tn  
  { <:#O*Y{  
template < typename T > 1VW;[ ocQ  
  struct result_1 AF{k^^|H  
  { K`.wj8zGY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }qUNXE@  
} ; 6 bL+q`3>  
7?6?`no~JJ  
template < typename T1, typename T2 > )k5lA=(Yr+  
  struct result_2 3#>;h  
  { U^_'e_)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yQwj [  
} ; c"aiZ(aP  
} ; j!r 4p,  
|_l\.  
Qy ; M:q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T!6H5>zA  
D .3Q0a6  
template < typename Func, typename aPicker > !Ju?REH   
class binder_1 yHW=,V.  
  { I\R5Cb<p  
Func fn; zUn> )#ZC  
aPicker pk; eqbxf#H!  
public : l ' ]d&  
yI9~LTlA3  
template < typename T > 7Dy\-9:v  
  struct result_1 5qco4@8  
  { b6D}GuW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K?')#%Z/{#  
} ; RL>Nl ow  
RVN"lDGA  
template < typename T1, typename T2 > 2,Y8ML<  
  struct result_2 N" |^AF  
  { `Rj<qz^7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mi|O)6>8n  
} ; ?{#P.2  
bwM>#@H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HtOo*\Ne  
jY-i`rJN  
template < typename T > qF6YH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }~lF Rf  
  { bo&!oY#  
  return fn(pk(t)); owe362q  
} k/nOz*  
template < typename T1, typename T2 > {! RW*B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JH2?^h|{  
  { c L*D_)?8  
  return fn(pk(t1, t2)); ssW+'GD  
} 6w K=  
} ; -tT{h 4  
Tgp}k%R~  
/vPh_1  
一目了然不是么? rtDm<aUh  
最后实现bind p}.P^`~j  
 TyMR m  
?8Cxt|o>  
template < typename Func, typename aPicker > )rD] y2^<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !@-j!Ub  
  { oaI7j=Gp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7\^b+*  
} N s9cx  
!U#kUj:4I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `"[VkQFB/  
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。 aPB %6c=  
o_U=]mEDY  
十一. phoenix ~fsAPIQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0 TSj]{[  
xc R  
for_each(v.begin(), v.end(), s)yEVh  
( +3vK=d_Va  
do_ ?[Q;275  
[ Z~g~,q  
  cout << _1 <<   " , " =HP_IG_  
] HKP\`KBC j  
.while_( -- _1), GQ&9by=}  
cout << var( " \n " ) 3a#637%  
) %Zx/XMs}e  
); @{.rDz  
yuswWc '  
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: TEB%y9  
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 ?7G?uk]3,@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xXZ$#z\ Z,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {Cs~5jYz  
G5zZf ~r  
 <_MQC  
template < typename Cond, typename Actor > %-]j;'6}cX  
class do_while !'ajpK  
  { 5@j?7%_8  
Cond cd; U*/  
Actor act; a#!Vi93  
public : 'O]_A57  
template < typename T > | x{:GWq  
  struct result_1 m&,d8Gss^  
  { 8,Yc1  
  typedef int result_type; F$ Us! NN  
} ; )aqu f<u@  
u4$d#0sA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dT,X8 "  
i[d-n/)  
template < typename T > KBzEEvx/$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =0,")aa!  
  { {exF" ap  
  do bEbO){Fe  
    { >?M:oUVDU  
  act(t); B/E1nBobC  
  } gbr|0h>  
  while (cd(t)); S7wZCQe  
  return   0 ; "rc}mq  
} {_3ZKD(\  
} ; uVDB; 6  
30FYq?  
RNoS7[&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]S,I}NP  
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。 *v:+A E  
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。 UN| "D]>/  
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。 ]ZO^@sH  
下面就是产生这个functor的类: !i_5Xc H  
lhQ*;dMj%"  
2|EH Ny!  
template < typename Actor > BAm H2"  
class do_while_actor 6$SsdT|8B  
  { ]lQhIf6)k  
Actor act; '4HwS$mW3  
public : U@D=.6\B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }'kk}2ej`  
9]|[z{v'>l  
template < typename Cond > HtY\!_Ea  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XFYCPET  
} ; :BMUc-[  
j@UW[,UI  
t]eB3)FX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }M'\s  
最后,是那个do_ 9jaYmY]~  
s26s:A3rh  
iv#9{T  
class do_while_invoker 28X)s!W'  
  { }}grJh>tGg  
public : f(D?g  
template < typename Actor > "793R^Tz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9A B~*;U  
  { SL%4w<  
  return do_while_actor < Actor > (act); zCO5 `%14  
} *PL+)2ob  
} do_; zd#qBj]g  
3p!R4f)GN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _3A$z A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $C#~c1w  
最后来说说怎么处理break和continue axU!o /m>  
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。 aeSy, :  
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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