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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %XQ(fj>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'S&zCTX7j  
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, G<J?"oQbRT  
=>v#4zFd  
!F'YDjTot  
wc4{)qDE  
  class filler By4<2u38u  
  { '-XXo=>0MV  
public : Wt-GjxGi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z$. 88 ^  
} ; u `6:5k  
!z3jTv  
Cnh \%OW  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: X5$Iyis  
xY(*.T9K  
dkTX  
&n:.k}/P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >KhOz[Zg  
:':s@gqr  
eru.m+\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;[OH(!  
i<Zc"v;  
VjZ|$k  
`b7t4d*  
二. 战前分析 Iit; F  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?IT*: A] E  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 U$z-e/  
meO:@Z0  
)Y{L&A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +',S]Edx  
  /* --------------------------------------------- */ y766; X:J  
vector < int *> vp( 10 ); =GMkR+<)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .}~_a76  
/* --------------------------------------------- */ v`Oc,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c,+:i1IAy  
/* --------------------------------------------- */ 'I6i ,+D/q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M%P:n/j  
  /* --------------------------------------------- */ )1`0PJoHE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w_K1]<Q*  
/* --------------------------------------------- */ .p" xVfi6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $DaNbLV  
r52gn(,  
6mxfLlZ  
; )@~  
看了之后,我们可以思考一些问题: _F|Ek;y%  
1._1, _2是什么? (gWm,fI RZ  
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。 1^JS Dd  
2._1 = 1是在做什么? 56kI 5:  
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。 [5Mr@f4I  
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。 ~U&AI1t+J  
d|Lj~x|  
4O!ikmY:t  
三. 动工 ar+9\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x7<K<k;s  
.Rs^YZF  
H8}oIA"b  
X2~!(WxU F  
template < typename T > =^,m` _1  
class assignment N2<!}Eyu  
  { _g"<UV*H  
T value; i2SR{e8:GF  
public : 5MJS ~(  
assignment( const T & v) : value(v) {} #BH*Z(  
template < typename T2 > `1IgzKL9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R`E~ZWC4V  
} ; $c(nF01  
-;WGS o  
B>P{A7Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )R1<N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^RIl  
0[W:d=C`a  
U26}gT)  
5vnrA'BhBU  
  class holder 4zFW-yy  
  { @?]RBX?a  
public : A;?|& `f  
template < typename T > &`2)V;t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8$Y9ORs4  
  { lA8`l>I  
  return assignment < T > (t); di )L[<$DY  
} :P0mx   
} ; -r]W  
_L=h0H l  
oE]QF.n#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: AFE~ v\Gz  
d<P\&!R(  
  static holder _1; hv>\gBe i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _u QOHwn  
8&b,qQ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O)r4?<Q  
而不用手动写一个函数对象。 WOL:IZX%  
L$M9w  
cTTL1SW  
yEE*B:  
四. 问题分析 "oO%`:pb  
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。 /jJw0 5;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。 FJ)$f?=Qd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n,WqyNt*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -m~#Bq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PALc;"]O  
:,6\"y-  
五. 问题1:一致性 aO4?m+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {;6`_-As%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &6nWzF  
~oY^;/ j  
struct holder svH !1 b  
  { q^<?]8  
  // II{&{S'HU  
  template < typename T > Qd3 j%(  
T &   operator ()( const T & r) const Wg]Qlw`\|  
  { 9CD_ os\h  
  return (T & )r; Y`a3tO=Pd  
} {F.[&/A  
} ; ye5&)d"fa(  
1/J=uH  
这样的话assignment也必须相应改动: 9~[Y-cpoi  
I9ep`X6Y  
template < typename Left, typename Right > &gx%b*;`L0  
class assignment Q>i^s@0  
  { ['iPl/v0  
Left l; Q hO!Ma]  
Right r; YT(AUS5n  
public : BLD gt~h#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A6(/;+n  
template < typename T2 > +@wD qc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *(DV\.l`  
} ; vUM4S26"NT  
P+/e2Y  
同时,holder的operator=也需要改动: tK\~A,=  
Ta\tYZj$  
template < typename T > '/s)%bc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jdj4\j u  
  { [Z$[rOF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #S"nF@   
} o&$A]ph8X  
?.BC#S)q1  
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。 p0vVkdd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?gGHj-HYJ  
:"/d|i`T  
return l(rhs) = r; )\$|X}uny&  
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。 f%}xO+.s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s?nR 4  
(<C3Vts))  
template < typename Tp > U # qK.  
class constant_t pFjK}J OF  
  { *J`O"a  
  const Tp t; /9fR'EO{x  
public : 1iF1GkLEq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pYf-S?Y/V  
template < typename T > Qzw;i8n{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /mzlH  
  { NTs aW}g  
  return t; EXqE~afm2  
} }0Ed ]  
} ; e$rZ5X  
b d!Y\OD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 },-H"Qs  
下面就可以修改holder的operator=了 Pe3o;mx  
X=&KayD  
template < typename T > hp|YE'uYT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U&qZ"  
  { /cP"h!P}~~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1bwOm hkS  
} ^^ixa1H<  
CRy|kkT  
同时也要修改assignment的operator() $ $mV d+  
5`p.#  
template < typename T2 > uoh7Sz5!^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]:J$w]\  
现在代码看起来就很一致了。 4^o^F-k'  
@cXMG6:{  
六. 问题2:链式操作 YPI-<vM~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O0H.C0}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  z+X}HL  
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。 b@hqz!)l`  
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。 '!B&:X)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J5,9_uo]  
7s^'d,P  
template < typename T > X 0+vXz{~g  
struct result_1 {]4LULq  
  { sK?twg;D*|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $6R-5oQ  
} ; 4;2uW#dG"  
FGBbO\< /  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >Cq<@$I2EB  
mj7#&r,1l  
template < typename T > 5*u+q2\F  
struct   ref =>~:<X.,  
  { E|shs=I  
typedef T & reference; gL/9/b4  
} ; `C'H.g\>2Q  
template < typename T > #&e-|81H  
struct   ref < T &> Q S;f\'1bb  
  { 'i|YlMFIg  
typedef T & reference; >Y@H4LF;1x  
} ; M x" \5i  
z},# ~L6$q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jq0O22 -R  
^E>3|du]O  
template < typename T > Q\sK"~@3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]JQULE)  
  { $U-0)4yf  
  return l(t) = r(t);  uHRsFlw  
} !&@615Vtw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4 s9LB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -"9  
;*2Cm'8E  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }4X0epPp;:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]7c=PC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R`-S/C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MVUJD{X#  
最后的布局是: <b*DQ:N  
                Add A?OQE9'  
              /   \ &_8 947  
            Divide   5 T6$+hUM$1  
            /   \ Pr C{'XDlU  
          _1     3 a(ZcmYzXU  
似乎一切都解决了?不。 |CbikE}kL  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @oGcuE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 0#gK6o!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :7;@ZEe  
H3oFORh  
template < typename Right > P16~Qj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pEz_qy[#  
Right & rt) const _+3::j~;m  
  { 0JujesUw(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zx>=tx}  
} ;8 lfOMf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vW@=<aS Z  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Y8t8!{ytg  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?:9"X$XR  
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。 W\V.r$? v  
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。 sNFlKQ8)Q  
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? $<[79al#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4s oJ.j8  
E92-^YY  
template < class Action > |u p  
class picker : public Action ~pky@O#b  
  { uCB=u[]y4  
public : l9"s>PU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F,CT Z~  
  // all the operator overloaded %J-GKpo/S  
} ; >y+B  
`\ol,B_l  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 i,VMd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :[d9tm  
b| (: [nB  
template < typename Right > |JsZJ9W+J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xN'I/@ kb  
  { a?oI>8*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &uVnZ@o42  
} h Xya*#n#  
iK;XZZ(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w&.a QGR#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 M D#jj3y  
h;'~,xA  
template < typename T >   struct picker_maker 0b 54fD=  
  { x.4m|f0;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :Llb< MY2  
} ; 3PF_H$`oJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0PCGDLk8  
  { JK] PRDyD  
typedef picker < T > result; tO&^>&;5  
} ; gnHbb-<i,  
2B`JGFcdcB  
下面总的结构就有了: #lO Mm9  
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。 f%8C!W]Dm  
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。 y|jq?M<A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8RHUeRX  
至此链式操作完美实现。 "9807OME  
z0 Z%m@  
!d T4  
七. 问题3 5~S5F3  
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。 -tU'yKhn  
?&uu[y  
template < typename T1, typename T2 > =i3n42M#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !ubD/KE  
  { lmhLM. 2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2 ? 4!K.  
} :~SyL!  
J9 I:Q<;  
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: _(zG?]y0P  
GKeU%x  
template < typename T1, typename T2 > 3iU=c&P  
struct result_2 DW3G  
  { og>uj>H&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4I(Xy]wm  
} ; O&hTNIfi  
e~(5%CO>#j  
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? -7|H}!DFT  
这个差事就留给了holder自己。 $Z>'Jp  
    o;R I*I  
A<fG}q1#  
template < int Order > 8l">cVo]T  
class holder; [.}oyz; }N  
template <> ;O #>Y  
class holder < 1 > q0 \6F^;M  
  { ]K%!@O!  
public : ]JR +ayk7  
template < typename T > M'l ;:  
  struct result_1 OB}Ib]  
  { bQ5\ ]5M  
  typedef T & result; Ht&Y C<X  
} ; &>}5jC.I  
template < typename T1, typename T2 > I*^Ta{j[  
  struct result_2 -DAlRz#d,  
  { 9Gz=lc[!7  
  typedef T1 & result; >5SSQ\2~a  
} ; lUMdrt0@z  
template < typename T > q75s#[<ap  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yoll?_k+  
  { x$(f7?s] 1  
  return (T & )r; 8a"%0d#  
} xe$_aBU  
template < typename T1, typename T2 > ft Wv~Eh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EB|}fz  
  { S5EK~#-L[  
  return (T1 & )r1; ?Ss!e$jf  
} ]J]h#ZHx  
} ; {(?4!rh  
pmYHUj #  
template <> !Xw5<J3L-  
class holder < 2 > II=79$n`G  
  { PTV:IzoW  
public : eJ81-!)  
template < typename T > j*m%*_kO  
  struct result_1 9(<@O%YU  
  { YZJyk:H\  
  typedef T & result; 9-m=*|p  
} ; Qe(:|q _  
template < typename T1, typename T2 > ku M$UYTTX  
  struct result_2 0Wp|1)ljA  
  { mRK>U$v  
  typedef T2 & result; G  .4X'  
} ; ] @fk] ]R  
template < typename T > |(^PS8wG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 11;zNjD|  
  { @`Su0W+.  
  return (T & )r; r#mx~OVkk  
} -`6+UkOV[x  
template < typename T1, typename T2 > ~flV`wy$$1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +[g,B1jt  
  { sW8dPw O  
  return (T2 & )r2; "tpSg  
} UJ6v(:z <  
} ; eb$#A _m  
lqpp)Cq  
1[-tD 0{H  
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> >。 JOBhx)E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IMONgFBS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kB%JNMF{A  
y1L,0 ]  
return l(i, j) = r(i, j); 7"D.L-H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )@bQu~Y  
 #:%/(j  
  return ( int & )i; "U"Z 3 *  
  return ( int & )j; |#N&akC  
最后执行i = j; \Y}8S/]  
可见,参数被正确的选择了。 Pg7Yp2)Oli  
x ]ot 2  
X)3!_  
;t`&n['N>  
U :_^#\p  
八. 中期总结 j"Pv0tehw  
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: h@@=M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jxm.cC5z.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NQ2E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D. XvG_  
$L]lHji  
K@hw.Xq"  
u\JNr}bL  
Nda *L|  
_zMW=nypdx  
九. 简化 xKp4*[}m  
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。 =_u4=4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Thit  
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: VY\&8n}e(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SasJic2M  
  +-*/&|^等 )53y AyP  
2. 返回引用。 du^J2m{f  
  =,各种复合赋值等 *CHX  
3. 返回固定类型。 *4Y V v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (Ep\Z 6*  
4. 原样返回。 [ !OxZ!  
  operator, |ZBI *  
5. 返回解引用的类型。 #Mw8^FST  
  operator*(单目) #>+HlT  
6. 返回地址。 Y:a]00&)#Y  
  operator&(单目) H7:] ]j1  
7. 下表访问返回类型。 ]OzUGXxo~  
  operator[] ]z9=}=If  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HyWCMK6b  
  operator<<和operator>> ?6Y?a2 |  
q'8 2qY  
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。 HHsmLo c4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U4B( #2'  
wD)XjX  
template < typename Left > ~e@z;]CiY  
struct value_return TRq6NB  
  { "9e\c;a  
template < typename T > L;I]OC^J  
  struct result_1 sLQ^F  
  { 8X|-rM{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~$?ZK]YOrx  
} ; M/gGoE{  
d>C$+v>  
template < typename T1, typename T2 > 'b{]:Y  
  struct result_2 `W*U4?M  
  { D}X\Ca"h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8-77d^cprR  
} ; 'Qe;vZ31K  
} ; lU8`F(Mn  
/I0%Z+`=  
3:i@II  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TWFr 4-  
Ciz X<Cr}  
下面我们来剥离functor中的operator() 3/n5#&c\4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Jze:[MYS  
dlTt _.  
return l(t) op r(t) )hfpwdQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u4 h4.NHX  
return op l(t) <W$mj04@  
return op l(t1, t2) ~IN>3\j  
return l(t) op c\ lkD-\  
return l(t1, t2) op @J`"[%U  
return l(t)[r(t)] Q$@I"V&G.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *bA.zmzM  
"1 M[5\Ax  
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: V 6reqEh  
单目: return f(l(t), r(t)); R/z=p_6p7`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6jLCU%^  
双目: return f(l(t)); ^$hH1H+V  
return f(l(t1, t2)); pcWPH.  
下面就是f的实现,以operator/为例 v^ V itLC  
:G%61x&=Zc  
struct meta_divide wDe& 1(T^  
  { z~ /` 1  
template < typename T1, typename T2 > f=K]XTw~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :&9s,l   
  { PxDh7{  
  return t1 / t2; ]3.;PWa:  
} x+@rg];m  
} ; N5b!.B x-w  
HCC#j9UN6  
这个工作可以让宏来做: @r/n F5  
oEZdd#*;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %M|hA#04vZ  
template < typename T1, typename T2 > \ }Ud*TOo`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Dwfu.ZJa  
以后可以直接用 P\rg" 3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b2&0Hx  
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 E#N|w q  
(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。。。) I(BQ34q  
4u})+2W  
n8ZZ#}Nhg  
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 q'Tf,a  
'@k+4y9q?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X?qK0fS  
class unary_op : public Rettype +OWX'~fd<  
  { 'kO!^6=4M  
    Left l; lp%pbx43s  
public : .jjG(L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H ]Z$OpI  
tG22#F`  
template < typename T > t=W}SH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mSl.mi(JiZ  
      { K^<BW(s  
      return FuncType::execute(l(t)); +}os&[S  
    } UhQj Qaa~  
UJ')I`zuI  
    template < typename T1, typename T2 > aQ\$A`?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 57  
      { a'yK~;+_9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ML56k~"BL  
    } XYOC_.f1  
} ; VY=jc~c]v  
h^(* Tv-!  
dn$!&  
同样还可以申明一个binary_op = x)-u8P  
DAr1C+Dy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '$]97b7G  
class binary_op : public Rettype >$/>#e~  
  { O)n~](sC\  
    Left l; 9gK` E  
Right r; M\Ye<Tk  
public : HJ[cM6$2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O:{~urV  
#yF&X(%  
template < typename T > a fW@T2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YHygo#4=8  
      { Pw`8Wj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yZU6xY  
    } y'nK>)WG4  
B7E:{9l~s{  
    template < typename T1, typename T2 > u[=r,^YQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0gP}zM73  
      { X[BIA+6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0)e\`Bv  
    } A&Usddcp  
} ; ~/iKh1 1  
9`X\6s  
hT&Y#fh  
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 >rmqBDKaQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZdWm:(nkU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~t~k2^)|"  
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。 Q1I6$8:7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x}I+Iggi  
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。。。 J$w<$5UY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C]`$AqKl  
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) qv KG-|j  
下面是修改过的unary_op z3m85F%dR  
u?<%q!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yfjWbW  
class unary_op Z4w!p?Wqa  
  { 6@F9G 4<Z  
Left l; sW'AjI  
  dhf!o0'1M  
public : NgGp  
`w7v*h|P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ma']?Rb`  
S3*`jF>q  
template < typename T > h-K_Lr]  
  struct result_1 vm7z,FfN  
  { @&3EJ1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lc1(t:"[  
} ; qUW! G&R  
4=.89T#<  
template < typename T1, typename T2 > m{cGK`/\  
  struct result_2 _Gi4A  
  { oC: {aK6\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G+"t/?/  
} ; /1V xc 6  
)9'K($  
template < typename T1, typename T2 > U!?_W=?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {14fA)`%  
  { (!7sE9rP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "W7K"=X  
} f<fXsSv(  
l \!fj#  
template < typename T > r,1!?s^L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }mYx_=+VX  
  { )D5"ap]fX  
  return OpClass::execute(lt(t)); ):68%,  
}  v zs)[AD  
8f)?{AX0  
} ; Fg5kX  
0$)>D==  
6azGhxh  
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 {JO  
好啦,现在才真正完美了。 7cT~oV !G_  
现在在picker里面就可以这么添加了: p{ Yv3dNl  
F^t DL:  
template < typename Right > wc NOLUl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HJLG=mU  
  { ll<Xz((o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H z1%x  
} t?x<g<PJ4  
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。 rq/yD,I,  
r6MMCJ|G  
+ocol6G7W  
fF$<7O)+]  
L_uVL#To  
十. bind RXpw!  
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。 rb2S7k0{  
先来分析一下一段例子 o WrKM  
'EEJU/"u  
D9 CaFu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J6s`'gFns  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qo90t{|c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'KS,'%  
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。 nQX:T;WL@  
我们来写个简单的。 uD$u2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hk(ZM#Bh  
对于函数对象类的版本: <EB+1GFuI  
[#<-ZC#T*  
template < typename Func > @fZ,.2ar  
struct functor_trait I {S;L  
  { ( iBl   
typedef typename Func::result_type result_type; G C),N\@Q  
} ; .779pT!,M  
对于无参数函数的版本: j^j1  
\:# L)   
template < typename Ret > av}k)ZT_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eueH)Xkf  
  { G7` ko1-  
typedef Ret result_type; =)H.c uc  
} ; w(*vj  
对于单参数函数的版本: '8RsN-w  
Bw)/DM]  
template < typename Ret, typename V1 > F# ,90F'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 55nlg>j  
  { UUYSFa %  
typedef Ret result_type; g|DF[  
} ; N=T<_`$5  
对于双参数函数的版本: U3ADsdn  
t9kzw*U9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $k@O`xD,q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ??-[eB.  
  { W+aP}rZm:  
typedef Ret result_type; 67JA=,EE  
} ; (^8Y|:Tz  
等等。。。 ~drS} V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zH?!  
jH5 k  
template < typename Func > }l(&}#dY  
struct func_return Gv!2f  
  { 6"L cJ%o  
template < typename T > U2tV4_ e  
  struct result_1 'NXN& {  
  { ?/wm(uL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :}L[sl\R  
} ; U8s2|G;K  
!=*g@mgF  
template < typename T1, typename T2 > T] f ;km  
  struct result_2 Ex Y]Sdx  
  { MnsJEvn/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0rQMLx  
} ; E<{ R.r  
} ; <.x{|p  
Thp[+KP>  
p,5i)nEFj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Go`vfm"S  
e8>})  
template < typename Func, typename aPicker > qTRsZz@  
class binder_1 lLX4Gq1  
  { =57>!)  
Func fn; GvtG(u~  
aPicker pk; @ wGPqg  
public : SB;&GHq"n  
.9/ hHCp  
template < typename T > ;V:i!u u  
  struct result_1 &&5aM  
  { 0#7>o^2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n*R])=F@c  
} ; YquI$PV _  
'Cb6Y#6  
template < typename T1, typename T2 > uanhr)Ys  
  struct result_2 gDQ^)1k  
  { G)AqbY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MD}w Y><C  
} ; f&N gS+<K$  
A9KET$i@v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .Yamc#A-  
>2y':fO  
template < typename T > JinUV6cr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mxvp3t \  
  { S*,17+6dV  
  return fn(pk(t)); sf:,qD=z  
} 3H'sHuK"X  
template < typename T1, typename T2 > KaLzg5is  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6B8VfQ9[  
  { z 4e7PW|  
  return fn(pk(t1, t2)); vz@A;t  
} f%A;`4 `q  
} ; &pxg. 3  
J@/kIrx  
[7:,?$tC  
一目了然不是么? XnH05LQ  
最后实现bind \ ,'m</o~,  
: p1u(hflS  
7zl5yK N  
template < typename Func, typename aPicker > PF0_8,@U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'NbHa!  
  { mtpeRVcF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^L,K& Jd  
} ^7`BP%6  
[>vLf2OID  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v1#otrf  
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。 V%t.l  
s2a{>II6  
十一. phoenix n.}ZkG0`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [DYQ"A= )d  
mn'A9er  
for_each(v.begin(), v.end(), `{gHA+B  
( 1;* cq  
do_ <q)#  
[ K$z2YJ%  
  cout << _1 <<   " , "  }t!Gey  
] HRpte=`q  
.while_( -- _1), $o!zUH~'v  
cout << var( " \n " ) tb 5`cube  
) k x8G  
); `](e:be}  
NYhB'C2  
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: 3h]g}&k  
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 mupT<_Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ynp8r f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YByLoM*  
+l42Awl>K  
.S EdY:  
template < typename Cond, typename Actor > V_)-#=J  
class do_while ),_@WW;k  
  { o]odxr  
Cond cd; \a<wKTkn  
Actor act; a1+oj7  
public : @s*-%N^:[L  
template < typename T > *nd!)t  
  struct result_1 UklUw  
  { _OYasJUMG  
  typedef int result_type; l#&8x  
} ; j<upRS,$  
v6|RJt?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g%o(+d  
&*o=I|pQ  
template < typename T > }ZYd4h|g\z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3s*mbk[J  
  { A]*}HZ ,  
  do fT|.@%"vc  
    { 53_Hl]#qZ  
  act(t); pR<`H'  
  } SV4E0c>  
  while (cd(t)); p;a,#IJu  
  return   0 ; v{RZJ^1  
} #{0HYg?(f  
} ; W@>% {eE  
&{5,:%PXw  
VCYwzB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). , };& tR  
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。 #-rH1h3*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。 0^ _uV9r  
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。 XoK:N$\}t  
下面就是产生这个functor的类: $L `d&$Vh  
'JtBZFq  
P-[-pi@  
template < typename Actor > #I.+aV+2oQ  
class do_while_actor u$z`   
  { &md`$a/  
Actor act;  OHN_  
public : RIR\']WN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _1X!EH"  
BX/8O<s0  
template < typename Cond > ?JbilK}a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t mn tp  
} ; W<{h,j8  
|o"?gB}Dh  
sQ3 [<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h#I>M`|  
最后,是那个do_ $V;i '(&7  
xh-o}8*n"  
z9f-.72"X  
class do_while_invoker 2g `o  
  { ]2A^1Del  
public : ;7*[Bcj.  
template < typename Actor > >fG3K`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6{K,c@VFd  
  { _`$qBw.Nx  
  return do_while_actor < Actor > (act); U)TUOwF  
} 299H$$WS,Z  
} do_; g @Z))M+  
b1q"!+8y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j8i[ONq^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >IafUy  
最后来说说怎么处理break和continue te`$%NRl  
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。 |T /ZL!  
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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