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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?*G|XnM&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Cx(>RXVoJ,  
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, W7R<%?  
??-[eB.  
0U(@= 7V  
67JA=,EE  
  class filler 1b `1{%  
  { ~drS} V  
public : zH?!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u<7/0;D#+  
} ; }l(&}#dY  
Gv!2f  
#l\=}#\1Wb  
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: =t#llgi~  
~9a<0Mc?  
b(eNmu  
iTBx\ u%{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  &=@IzmA  
KVoS C @w  
5Md=-,'J!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sQ UM~HD\a  
Ex Y]Sdx  
MnsJEvn/  
0rQMLx  
二. 战前分析 G}9Jg  
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。 X:f UI4  
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 !1jBC.G1  
$u$!tj  
)Ys x}vSZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vjbASFF0=  
  /* --------------------------------------------- */ !_]Y~[  
vector < int *> vp( 10 ); d\&U*=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /kZebNf6H  
/* --------------------------------------------- */ e&|'I"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @ wGPqg  
/* --------------------------------------------- */ SB;&GHq"n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G, }Yl  
  /* --------------------------------------------- */ }/0X'o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \#2Z)Kz  
/* --------------------------------------------- */ j"t(0 m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WrnrFz  
^H p; .f.  
.wEd"A&j  
*<$*"p  
看了之后,我们可以思考一些问题: SXSgld2uS  
1._1, _2是什么? aq>kTaz  
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。 & TCkpS  
2._1 = 1是在做什么? zq 3\}9  
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。 }kw#7m54  
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。 B+|Kjlt  
DTX0  
afCW(zH p  
三. 动工 yJ[0WY8<kC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QGMV}y  
2jA{SY-  
>2Y=*K,:  
]{;gw<T  
template < typename T > 3H'sHuK"X  
class assignment KaLzg5is  
  { Z\(q@3C  
T value; -vAC"8)S  
public : AmUr.ofu  
assignment( const T & v) : value(v) {} rX U  
template < typename T2 > [$ubNk;!z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lB8-Z ow  
} ; @f_Lp%K  
I }a`0Y&{  
")1:F>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DHg :8%3x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y B81f  
*[Imn\hu  
H9Gh>u]}  
RF?`vRZOe  
  class holder 0gu_yg!R  
  { 77 Q5d"sIi  
public : /m!BY}4W  
template < typename T > #JqB ;'\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xS5vbJ  
  { ^7`BP%6  
  return assignment < T > (t); [>vLf2OID  
} v1#otrf  
} ; N_LM/of|D  
IY1 //9  
8$] 1M,$r  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :^<3>zk  
Q8$}@iA[  
  static holder _1; "-E\[@/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &.F4 b~A7  
`{8K.(])s!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1;* cq  
而不用手动写一个函数对象。 <q)#  
K$z2YJ%  
DVO.FTV^`  
j\ZXG=j  
四. 问题分析  > ^O7  
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。 \Zb;'eDv  
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。 ImA @}:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pj8=wch  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iR HQ:Y!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b;L\EB  
~kV/!=  
五. 问题1:一致性 H[T?\Lq  
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?| d.aS{;pse  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \wmN  
0RzEY!9g+  
struct holder JT~4mT  
  { pP1|&`}ux  
  // ,S\CC{!  
  template < typename T > S0$8@"~=  
T &   operator ()( const T & r) const y1z4ik)Sd@  
  { ufj,T7g^  
  return (T & )r; 1l9 G[o *  
} [=C6U_vU  
} ; v<k?Vu  
4a&RYx  
这样的话assignment也必须相应改动: 2bz2KB5>  
//B&k`u  
template < typename Left, typename Right > ;2G*wR  
class assignment &.3"Uo\#  
  { OU E (I3_  
Left l; }ZYd4h|g\z  
Right r; 3s*mbk[J  
public : XMZ,Y7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {.`vs;U  
template < typename T2 > @?ebuj5{e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P|`8}|}a  
} ; zg>zUe bA  
SV4E0c>  
同时,holder的operator=也需要改动: C-xr"]#]  
v{RZJ^1  
template < typename T > #{0HYg?(f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W@>% {eE  
  { &{5,:%PXw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sVQ|*0(J0r  
} KV91)U  
\eTwXe]Pv  
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。 G+9,,`2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0mp/Le5  
_!#@@O0p/h  
return l(rhs) = r; t[HE6ea  
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。 XE RUo  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "37lx;CH  
_=r6=.  
template < typename Tp > /*~EO{o  
class constant_t $B+8Of  
  { cbjs9bu  
  const Tp t; A.F%Ycq  
public : #&+{mCjs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T}Tp$.gB  
template < typename T > yNBQGSH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S E<FL/x1#  
  { ]Ee?6]bN  
  return t;  y`iBFC;_  
} q~Hn -5H4Q  
} ; y G~?MEh{  
_{ue8kGt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,O5NLg-  
下面就可以修改holder的operator=了 ~i= _J3'  
I@\lN&HC  
template < typename T > B^=-Z8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pp?D7S  
  { m[osg< CR_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;._ l 0Jw  
} DDQx g  
E, Z$pKL?  
同时也要修改assignment的operator() XTs8s12  
q_lKKzA  
template < typename T2 > Q>qUk@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t|?ez4/{z  
现在代码看起来就很一致了。 evJ4C#Pr  
k?yoQL*  
六. 问题2:链式操作 r wL`Czs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1dY}\Sp  
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。 K`eCDvlH  
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。 %fZJRu 1b  
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。 sfH_5 #w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Sz $~P9  
n6=By|jRh  
template < typename T > ]OhiYU4  
struct result_1 $QF{iV@6d4  
  { f^ZRT@`O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rr$-tYy6  
} ; Oxnp0 s  
FgnTGY}  
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: 2ACCh4(/P  
R+:yVi[F]U  
template < typename T > of~4Q{f$6  
struct   ref &3>)qul  
  { m,28u3@r  
typedef T & reference; ;]puq  
} ; _RYxD"m y  
template < typename T > ;LfXi 8)  
struct   ref < T &> T.F!+  
  { hW' )Sp  
typedef T & reference; P;y45b  
} ; 3yme1Mb  
yF:1( 4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yu {d! {6  
t,Lrfv])  
template < typename T > udH7}K v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]]![EHi(\  
  { TprTWod2]t  
  return l(t) = r(t); LrfVh-}|:Y  
} 1nM  #kJ"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <{p4V|:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R-wp9^  
&AMl:@p9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 mUC)gA/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +QavYqPF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A Q U+mo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G't$Qx,IC  
最后的布局是: f)rq%N &  
                Add o|^3J{3G  
              /   \ %Xd[(Q)  
            Divide   5 5ta `%R_  
            /   \ (#c*M?g3  
          _1     3 f`(UQJ  
似乎一切都解决了?不。 S}3fr^{.  
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。 ssA`I<p#  
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。 ,,.QfUj/&  
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: FXCMR\BsQ  
ZoqZap6e  
template < typename Right > P[-E@0h)-t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {W`%g^Z|H  
Right & rt) const _ye |Y  
  { XX!%RE`M8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q$UJ$ 7=f8  
} Ny7S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5I;&mW`1,`  
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。 "cGk)s  
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。 (/YHk`v2  
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。 <nf@U>wlw  
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。 ]mq|w  
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? m~ABC#,2  
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: -IudgO]  
qo~O|~  
template < class Action > EWt[z.`T1  
class picker : public Action }K>d+6qk5  
  { iMh#TUlQEQ  
public : =BeygT^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8`{:MkXP  
  // all the operator overloaded aKDKmHd  
} ; ;1=1:S8  
xa*hi87L*  
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。 r<EY]f^`u  
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^fPIv`q  
uMv,zO5  
template < typename Right > bWS&Yk(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FxY}m  
  { lFj]4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~P qM]^  
} E=Bf1/c\  
Oszj$C(jF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :,7hWs  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kH1~k,|\&K  
(L:>\m&NO  
template < typename T >   struct picker_maker n&/ `  
  { DfD&)tsMQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^ +\dz  
} ; Oo~; L,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W*:.Gxv]  
  { 6_;icpN]  
typedef picker < T > result; MchA{p&Ol  
} ; {Mk6T1Bkq  
`(;m?<%  
下面总的结构就有了: /}Axf"OE  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |-ALklXr  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Rv>-4@fMJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t}4, ]m s  
至此链式操作完美实现。 Yh7t"=o  
,qwuLBW  
Dy&i&5E.-l  
七. 问题3 =svN#q5s  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lVa%$F{Pq  
j;r-NCBnz  
template < typename T1, typename T2 > {Xy5pfW Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4_lrg|X1  
  { 1I6px$^E\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r;2^#6/Z  
} .Hm>i  
>:!5*E5?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /nsX]V6i  
pki%vRY  
template < typename T1, typename T2 > r5/0u(\LB  
struct result_2 FV!q!D  
  { T::85  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8,%^ M9zBP  
} ; gJ{)-\  
;(%QD 3>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ax@$+/Z!  
这个差事就留给了holder自己。 ~~P5k:  
    kTB 0b*V  
Zx@a/jLO[n  
template < int Order > 5DZ#9m/  
class holder; gD?l-RT>  
template <> $PPi5f}HD  
class holder < 1 > .<FH>NW)  
  { sP~<*U.7  
public : j$:~Rek  
template < typename T > 00y!K m_D  
  struct result_1 uzPV To|=  
  { q`-N7 ,$T  
  typedef T & result; xo&_bMO  
} ; ^ @5QP$.  
template < typename T1, typename T2 > V!=,0zy~Z  
  struct result_2 3d]S!=4H"  
  { J8(lIk:e  
  typedef T1 & result; &z3o7rif$  
} ; 0d&6lqTo  
template < typename T > NI]N4[8(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aXYY:;  
  { Y.UFbrv  
  return (T & )r; 'H!Uh]!  
} ,4$>,@WW~  
template < typename T1, typename T2 > 0OE:[pR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x9g#<2w8  
  { X_h}J=33Q  
  return (T1 & )r1; cT,sh~-x,  
} m(!FHPvN  
} ; Fxz"DZY6  
fr3d  
template <> y%T_pTcU  
class holder < 2 > kevrsV]/$  
  { " 8MF_Gu):  
public : 7$=In K  
template < typename T > KpGhQdR#  
  struct result_1 Hn"RH1Zy  
  { 4HlQ&2O%#  
  typedef T & result; M2Qr(K|  
} ; (A#^l=su  
template < typename T1, typename T2 > VONDc1%ga  
  struct result_2 eauF ~md,  
  { 0h_|t-9j  
  typedef T2 & result; Y3b *a".X  
} ; +0Y&`{#Z  
template < typename T > =H8;iS2R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6&x@.1('z  
  { 7:1Lol-V  
  return (T & )r; QWYJ *  
} p5iuYHKk?  
template < typename T1, typename T2 > ez$(c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R m( "=(  
  { }7Q%6&IR  
  return (T2 & )r2; ga+dt  
} 8ib:FF(= u  
} ; a~w$#fo"`f  
L8B! u9%  
77Y/!~kd  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 w?[upn:K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gc|idjW4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K"MX!  
y6a3t G  
return l(i, j) = r(i, j); 0H:X3y+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WsB?C&>x  
U xGApK=X  
  return ( int & )i; >[#f\bG>  
  return ( int & )j; 1qA;/-Zr<o  
最后执行i = j; M= (u]%\  
可见,参数被正确的选择了。 !Uo4,g6r+  
"y}5;9#,  
`c$V$/IT  
9.#<b |g  
mfr|:i  
八. 中期总结 z{QqY.Gu{G  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~"!fP3"e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B@ EC5Ap*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z`i(qCAd(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %N._w!N<5n  
6gDN`e,@  
L4W5EO$  
R|(a@sL  
9 68Ez  
Pq$n5fZC !  
九. 简化 1% `Rs  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e0 ecD3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5 qA'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %|oym.-I6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 At;LO9T3z  
  +-*/&|^等 h?U O&(  
2. 返回引用。 i%?*@uj  
  =,各种复合赋值等 * ;FdD{+  
3. 返回固定类型。 }GM'.yutX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (ZlU^Gw#UB  
4. 原样返回。 z1a7*)8P  
  operator, -9?]IIVb  
5. 返回解引用的类型。 QT}tvm@PMq  
  operator*(单目) <P<z N~i9j  
6. 返回地址。 5^Zg>I  
  operator&(单目) 4xj4=C~i  
7. 下表访问返回类型。 V7/Rby Q  
  operator[] h";L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 53 h0UL  
  operator<<和operator>> ca9X19NG  
ckn(`I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hy!3yB@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HzJz+ x:  
]?4hyN   
template < typename Left > (9)Q ' 'S  
struct value_return 4+tEFxvX&  
  { 4qa.1j(R/  
template < typename T > "dlV k~  
  struct result_1 x{n=;JD  
  { ;Rf'P}"]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LzL So"n  
} ; E{(;@PzE  
xIn:ZKJ'  
template < typename T1, typename T2 > :4|4=mkr  
  struct result_2 !)$Zp\Sg  
  { XWw804ir  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Zd+bx*rD  
} ; (@YG~ 0  
} ; %TqC/c  
lTsjxw o  
"@n%Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wL[ M:  
L/[K"  
下面我们来剥离functor中的operator() rC5O")I<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `vV7c`K?  
!r-F>!~  
return l(t) op r(t) Q2> gU#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7HWmCaa[  
return op l(t) []T8k9g/-  
return op l(t1, t2) v@pky0  
return l(t) op 5r0YA IJ  
return l(t1, t2) op lhJ'bYI  
return l(t)[r(t)] 30{ gI0jk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p ll)Y  
$[|mGae  
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: *1"+%Z^  
单目: return f(l(t), r(t)); =~gvZV-<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9YGY,s x  
双目: return f(l(t)); JXx wr)i  
return f(l(t1, t2)); Xa&kIq}(g  
下面就是f的实现,以operator/为例 /wv0i3_e  
<3 uNl  
struct meta_divide '%;m?t% q  
  { nt<]d\o0  
template < typename T1, typename T2 > d-%hjy3N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S jj6q`  
  { @)}L~lb[)  
  return t1 / t2; Y-9I3?ar  
} c@Is2 9t*  
} ; l-3~K-k<@  
18Emi<&A  
这个工作可以让宏来做: e+|sSpA  
p<%d2@lp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4ppz,L,4  
template < typename T1, typename T2 > \ JGZBL{8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I=#$8l.*  
以后可以直接用 I+(nu47ZT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qgB_=Q#E  
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 @F>D+=hS  
(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。。。) [>9is=>o.  
gDzK{6Z}  
=pr7G+_u  
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 XP}<N&j  
A}w/OA97RO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?A0)L27UE&  
class unary_op : public Rettype sos5Y}  
  { z9"U!A4  
    Left l; dWW.Y*339  
public : $Kd>:f=A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7$#u  
UZ";a453r  
template < typename T > HKeK<V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BLFdHB.$T  
      { 8,|kao:  
      return FuncType::execute(l(t)); I 6O  
    } b MBLXk  
d'ifLQ\  
    template < typename T1, typename T2 > YZ7.1`8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z!\*Y =e  
      { r|Z{-*`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w(F%^o\  
    } 0}9h]X'  
} ; sq]F;=[5  
< Z$J<]I  
9u_Pj2%56.  
同样还可以申明一个binary_op 8EY:t zw  
7:~_D7n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q\)-BXw:  
class binary_op : public Rettype T{'RV0%   
  { 0\$2X- c  
    Left l; 1x^GWtRp  
Right r; D'4\*4is  
public : Hp?/a?\Xm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #E]59_  
4K74=r),i  
template < typename T > *ui</+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x^CS"v7  
      { W l4%GB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =V5%+/r+f  
    } 5-M-X#(  
AwN!;t_0+N  
    template < typename T1, typename T2 > s^SJY{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]^]wP]R_  
      { kVL.PY\K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N g,j#  
    } V.Mry`9-  
} ; T C"<g  
$xQL]FmS  
7Lt)nq-b  
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 05[SC}MCA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %)wjR/o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g&.=2uP  
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。 &{i{XcqH'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NVs@S-rpX  
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。。。 |hQ;l|SWg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  _4f;<FL  
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) W9)&!&<o  
下面是修改过的unary_op 9FX-1,Jx  
1eKT^bgM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "5 A! jq  
class unary_op r :dTz  
  { /O9EQPm(  
Left l; KmF]\:sMD  
  > P)w?:k  
public : r=4eP(w=  
Wjc'*QCPl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nP$9CA  
ElXFeJ%[G  
template < typename T > c%&>p||  
  struct result_1 IK]d3owA  
  { y}H!c;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \Cj B1] I  
} ; 7 d vnupLh  
Uz7<PLxd  
template < typename T1, typename T2 > )X!,3Ca{43  
  struct result_2 O@P"MXEG  
  { t^L]/$q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5X+A"X ;C  
} ; #1[u (<AS  
rs.)CMk53  
template < typename T1, typename T2 > =T_g}pu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BuwY3F\-O  
  { Xeaj xcop#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [gB+C84%%  
} F\! `/4  
{8aTV}Ha2  
template < typename T > B1STGL`nK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l^qI, M  
  { _j3fAr(V  
  return OpClass::execute(lt(t)); |{8Pb3#U  
} 626r^c=  
rGO8!X 3d  
} ; |^aKs#va  
]{iQ21`a-  
#*}+J3/  
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 "}!G!k:  
好啦,现在才真正完美了。 #`IN`m|  
现在在picker里面就可以这么添加了: MJvp6n  
Vc2`b3"Br  
template < typename Right > Jb(H %NJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nwWJ7M,A  
  { 3u;oQ5<(v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =}*0-\QG  
} <q SC#[xu  
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。 OY d !v`<  
 `]X>V,  
kFB  
vbNBLCwug  
2|L&DF:G  
十. bind PdCEUh\>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。 9my^ Y9B  
先来分析一下一段例子 yw!{MO  
] @'!lhLi  
xU vs:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 99S ^f:t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dscgj5b1~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P%6~&woF  
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。 <m m[S  
我们来写个简单的。 i$@:@&(~Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rc{v$.o0  
对于函数对象类的版本: yLGRi^d#  
N$DkX)Z  
template < typename Func > VnzZTG s  
struct functor_trait d@^ZSy>L2  
  { u"8yK5!  
typedef typename Func::result_type result_type; Q@niNDaW2  
} ; zTp"AuNHN  
对于无参数函数的版本: hc1N ~$3!G  
`gJ(0#ac  
template < typename Ret > SIllU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yr6V3],Tp  
  { "z c l|@  
typedef Ret result_type; nEfK53i_  
} ; <[v[ci  
对于单参数函数的版本: [ }:$yg  
:+Z%; Dc  
template < typename Ret, typename V1 > \lY_~*J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pJ=#zsE0  
  { !W\+#ez  
typedef Ret result_type; -} +[  
} ; mR~&)QBP.  
对于双参数函数的版本: .6> w'F{>  
@co S+t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ibw;}^m(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i?/qY&~  
  { ZC ?Xqp  
typedef Ret result_type; ,I9bNO,%JK  
} ; 7nSxi+6e  
等等。。。 0%B/,/PxD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FsPw1A$y  
KXrjqqXs  
template < typename Func > Y@v>FlqI{  
struct func_return ;|RTx  
  { /xQTxh1;K  
template < typename T > C^){.UGmJ  
  struct result_1 yVfC-Z   
  { z{543~Og59  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _GPe<H  
} ; YR70BOxK  
NHt\ U9l'  
template < typename T1, typename T2 > 7^Uv7< pw  
  struct result_2 yu|>t4#GT  
  { N mG#   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K:M8h{Ua  
} ; 46x'I(  
} ; 0J|3kY-n>  
cNrg#Asen&  
/QQ*8o8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )+^+s d  
~Ei<Z`3}7"  
template < typename Func, typename aPicker > +3gp%`c4  
class binder_1 =wJX 0A|  
  { @WhHUd4s  
Func fn; =M1I>  
aPicker pk; {:s f7  
public : X2_=agEP  
`^vE9nW 7  
template < typename T > V#HuIgf-  
  struct result_1 "Q<MS'a  
  { VTM/hJmwJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wzA$'+Mb  
} ; =|=(l)8  
}bDm@NU  
template < typename T1, typename T2 > bcyzhK=  
  struct result_2 1 zZlC#V  
  { m 5.Zu.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =]t|];c%  
} ; 0b>h$OU/  
Xvv6~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =l6mL+C  
#E?4E1bnB  
template < typename T > I]575\bA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wY#E?,  
  { R-:2HRaA  
  return fn(pk(t)); ?[AD=rUC  
} c$,P ~W s'  
template < typename T1, typename T2 > HQ g^ h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w]H->B29C  
  { sK{e*[I>W  
  return fn(pk(t1, t2)); 9x8fhAy}4  
} Q8NX)R  
} ; QZs!{sZ  
0[`^\Mv4y  
Y73C5.dNcE  
一目了然不是么? :h$$J lP  
最后实现bind _w{Qtj~s|  
s1rCpzK0  
pRqx`5 }  
template < typename Func, typename aPicker > ixFi{_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hM{bavd  
  { NUZl`fu1Z4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i. "v4D  
} 8y L Y  
zda 3 ,U2o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UZMd~|  
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。 S!UaH>Rh  
3<!7>]A  
十一. phoenix n]9$:aLZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ey2^?  
)UR7i8]!0  
for_each(v.begin(), v.end(), QY/w  
( zdYjF|  
do_ r" y.KD^  
[  &HW9Jn  
  cout << _1 <<   " , " O?2DQY?jT  
] uYN`:b8  
.while_( -- _1), WLT"ji0w2  
cout << var( " \n " ) *VcJ= b 2Y  
) *p U x8yB  
); ~a:  
E fDH6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: NOva'qk  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor UVP vOtZj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e= AKD#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oxs#866x  
wp_0+$?s  
WcAkCH!L  
template < typename Cond, typename Actor > SU0 hma8  
class do_while v+XJ*N[W  
  { HtFDlvdy]  
Cond cd; aOp\91  
Actor act; ;TYBx24vD'  
public : uFE)17E  
template < typename T > C]6O!Pb0  
  struct result_1 CTb%(<r  
  { mt .sucT  
  typedef int result_type; 80I#TA6C  
} ; Psf#c:*_)  
:X=hQ:>P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m`XHKRp  
7! Nsm  
template < typename T > zPO9!?7|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dN q$}  
  { By |4 m  
  do ]gOy(\B  
    { <)9y{J}s:  
  act(t); ]Ze1s02(  
  } :;}P*T*PU  
  while (cd(t)); ]^E?;1$f?  
  return   0 ; _>+Ld6.T6  
} "jZ-,P=  
} ; V gWRW7Se  
54 T`OE =  
afVT~Sf{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TjH][bH5  
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。 @ Y+oiB~Y  
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。 L *wYx|  
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。 y(#e}z:  
下面就是产生这个functor的类: Et$2Y-L.  
)9g2D`a4  
|Cv!,]9:r  
template < typename Actor > ( .:e,l{U%  
class do_while_actor y[;>#j$  
  { l?e.9o2-  
Actor act; WWY6ha  
public : yWK)vju"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A.SvA Yn  
?,z}%p  
template < typename Cond > $Sq:q0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ch]IzdD  
} ; Q &8-\  
Oketwa  
J.a]K[ci  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x2xRBkRg=  
最后,是那个do_ sJZ iI}Xc  
G|Ti4_w  
9up3[F$  
class do_while_invoker t@(HF-4~=  
  { %{W6PrY{  
public : 1 MFbQs^  
template < typename Actor > - ).C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )0`C@um  
  { hN_]6,<\  
  return do_while_actor < Actor > (act); X|dlt{Gf   
} yi[x}ffdE  
} do_; Rq-ZL{LR7  
-"x$ZnHU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]Wup/o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W/N7vAx X  
最后来说说怎么处理break和continue 5xiEPh  
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。 ).O)p9  
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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