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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2H#N{>7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _cJ[ FP1  
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, H{ M)-  
`%K`gYhG1  
W-2i+g)  
noVa=aU^  
  class filler 8``;0}'PC  
  { yFIy`9R  
public : 6y+b5-{'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wjU.W5IR  
} ; UP1?5Q=H]Q  
I\P Bu$Ww  
/4S;QEv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A//?6O Jx?  
,#u\l>&$  
i`U: gw  
_v5t<_^N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sOFa!bdPW  
JXQPT  
,+/zH'U}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;|ub!z9GG  
X'sEE  
U)jUq_LX  
g9tu %cIkR  
二. 战前分析 Eyh|a. )-  
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。 8m=Z|"H@  
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 0Vv9BL{  
*DeTqO65  
HB& &  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sLh0&R7   
  /* --------------------------------------------- */ Iq' O  
vector < int *> vp( 10 ); x2wg^$F*oO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X33v:9=  
/* --------------------------------------------- */ N{a kg90  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <zB*'m  
/* --------------------------------------------- */ 7Ur?ep  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iv%w!3#  
  /* --------------------------------------------- */ `"y`AY/N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w8M2N]&:  
/* --------------------------------------------- */ ,TC~~EWq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y>o>WN<q  
$%qg"  
QEJGnl676  
E:A!wS`"  
看了之后,我们可以思考一些问题: IhonnLLW  
1._1, _2是什么? H3FW52pjX  
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。 Z[#IfbYt  
2._1 = 1是在做什么? ;_JH:}j  
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。 n[k1np$7?6  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?T*";_o,B  
XF,<i1ZlM  
)q^ Bj$  
三. 动工 P;91~``b-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f@z*3I;  
-zfoRU v  
D&{ *AH%Q  
D5A=,\uk  
template < typename T > 0Qd%iP)6  
class assignment Cw1( 5  
  { 3{J.xWB@:  
T value; mBl7{w;Iv  
public : =& U`9qN  
assignment( const T & v) : value(v) {} |qUrEGjiSS  
template < typename T2 > mN1Ssq"B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +uQB rG  
} ; ijZ>:B2:  
*Zkss   
H~9=&p[Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?b$3ob"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =Sxol>?t  
! Tfij(91  
F>Jg~ FD*  
Qlz Q]:dWC  
  class holder [%8@D C'  
  { HhSjR%6HY;  
public : }p'8w\C$  
template < typename T > =MSu3<y,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m6n hC  
  { X%4h(7;v  
  return assignment < T > (t); !Yh}H<w0  
} pCt}66k}  
} ; !wh=dQgMe  
'DAltr<  
:,F=w0O  
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: )SiY(8y  
pMN<p[MB  
  static holder _1; UC!5 wVY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |~$7X  
iHz[Zw^.s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hx!`F  
而不用手动写一个函数对象。 v]bAWo  
f=ib9WbR#  
-9G]x{>  
&5q{viI  
四. 问题分析 0|C[-ppr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7%CIt?Z%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `"Dy%&U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ak=UtDN[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5-'vB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z=9dMND  
.cR*P<3O  
五. 问题1:一致性 60PYCqWc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| < l[` "0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V\zsDP  
;BTJ%F.  
struct holder )73DT3-0$  
  { lIq~~cv)  
  // O,9X8$5H-a  
  template < typename T > . bG{T|  
T &   operator ()( const T & r) const %FS;>;i?  
  { 3wNN<R  
  return (T & )r; 4(m3c<'P  
} f[@#7,2~M  
} ; Yq;&F0paK  
@,vv\M0)p  
这样的话assignment也必须相应改动: OK\]*r  
#NF+UJYJ&'  
template < typename Left, typename Right > E& ]_U$  
class assignment >sV Bj(f  
  { ngqUH  
Left l; c~oe, 9  
Right r; s5.k|!K  
public : Wf1-"Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y''V"Be  
template < typename T2 > 7xDN.o*>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~~dfpW_"  
} ; IMR$x(g= F  
{G.{a d  
同时,holder的operator=也需要改动: YHh u^}|jQ  
oZvG3_H4.  
template < typename T > m/N(%oMWB=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,CW%JIM  
  { L&HzN{K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j&}B<f _6J  
} v<fWc971  
2V<# Y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &|] Fg5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H2]BMkum  
R7t bxC  
return l(rhs) = r; "0Y&~q[=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "GBUQ}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hGKdGu`0  
+}]wLM}\UF  
template < typename Tp > @}{VM)Fc+  
class constant_t #ZwY?T x  
  { "2K|#,%N  
  const Tp t; _Fvsi3d/  
public : XAlD ww  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sh47c4{  
template < typename T > n(# c`t*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @f'AWeJ2  
  { c$.T<r)Z  
  return t; P#9-bYNU  
} JgZdS-~  
} ; Xa\]ua_  
?/L1tX)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h!;MBn`8  
下面就可以修改holder的operator=了 N>T=L0`  
&:,fb]p  
template < typename T > h@/>?Va  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LQ|<3]  
  { o}W7.7^2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L/%xbm~  
} 3g+ \? L-c  
s-o~@(r6  
同时也要修改assignment的operator() n7'<3t  
{.%0@{Y  
template < typename T2 > /iTH0@Kw;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "URVX1#(r  
现在代码看起来就很一致了。 kfIbgya   
&A#90xzF  
六. 问题2:链式操作 _4A&%>   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3pzOt&T|w  
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。 UvoG<;  
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。 0$(jBnE  
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。 r]Z.`}Kkm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T&e%/  
[kQ"6wh8  
template < typename T > gB'`I(q5.  
struct result_1 @V*au:  
  { U@MOvW)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $Jt8d|UP  
} ; | eK,Td%  
~MD><w>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7jD@Gp`" 3  
F\l!A'Q+t  
template < typename T > ]oo|o1H87  
struct   ref 7E@$}&E  
  { W'8J<VBD  
typedef T & reference; g!z8oPT  
} ; i$2MjFC-  
template < typename T > HM;4=%  
struct   ref < T &> k0R, !F  
  { :1%VZvWk*  
typedef T & reference; NF@i#:  
} ; y;*My#  
c lq <$-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8VKb*  
bK6, saN>  
template < typename T > p` ^:Q*C"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :Fq2x_IUE  
  { vjY);aQ  
  return l(t) = r(t); 30:HRF(:  
} 6!i( \Q*  
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。 lb=2*dFJ1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BD<rQmfA^  
k{!iDZr&f,  
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 $XtV8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GXGN;,7EV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kvY} yw7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *(>F'>F1"  
最后的布局是: 8yNRx iW:  
                Add Z{j!s6Y@{  
              /   \ Iht mD@H}  
            Divide   5 }C9VTJs|  
            /   \ yKel|vM#  
          _1     3 @D( KuF  
似乎一切都解决了?不。 8JFnB(3xU  
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。 t;bZc s  
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。 $,!dan<eA  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |YMzp8Da(  
w`w ` q'  
template < typename Right > jKe$&.q@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >:(6{}b  
Right & rt) const K]lb8q}Z~  
  { ixoMccU0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zSX'  
} S+4I[|T]Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YLr%vnO*NS  
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。 >& 4I.nA  
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。 _CYmG"mY  
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。 Mr@<ZTw  
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。 hJs&rpN  
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? W\ZV0T;<]  
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: fwz5{>ON]  
c=uBT K*  
template < class Action > E0WrpGZ  
class picker : public Action uk>q\j  
  { T= iZ9w  
public : w%!k?t,*]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .je~qo )  
  // all the operator overloaded A@fshWrl%  
} ; U/ v"?pg[  
Lk$Je O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?et0W|^k  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 'npT+p$ V  
I3F6-gH  
template < typename Right > 6jQ&dN{=qB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Al;%u0]5  
  { o%9Ua9|RR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~50y-  
} BdRE*9.0  
_AsHw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o>QFd x  
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。 DT1i2!  
H@OrX  
template < typename T >   struct picker_maker 8=u+BDG  
  { rA>A=,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uH~ TugQ~  
} ; +A.a~Stt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '/n%}=a=  
  { x1BDvTqW  
typedef picker < T > result; %<bG%V(  
} ; T5X'D(\|  
hc31+TL  
下面总的结构就有了: UH.}B3H   
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|rZ>SLL  
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。 fTi{oY,zTg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OGD8QD  
至此链式操作完美实现。 Y~\`0?ST  
K[3D{=  
zN8&M<mTl  
七. 问题3 ^`B##9g~  
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。 dcc%G7w  
>(1_Dn\  
template < typename T1, typename T2 > d"e%tsj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DftGy:Ah3  
  { 0wa!pE"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J7 zVi  
} )b:~kuHi  
bl!f5ROS(  
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: HK,G8:T  
p.W*j^';Q  
template < typename T1, typename T2 > W@uH!n>k  
struct result_2 3Wtv+L7Br  
  { `!>dbR&1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Jr*S2 z<*  
} ; Yqz[sz5+m  
}i/2XmA )  
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? c<t3y7  
这个差事就留给了holder自己。 qyG636i  
    e8ig[:B>+  
cM7k){  
template < int Order > ~jCpL@rS  
class holder; 8BoT%kVeJv  
template <> b&V]|Z (  
class holder < 1 > VTgbJ {?  
  { V3hm*{ON  
public : Xxsnpb>  
template < typename T > +e3WwUx  
  struct result_1 o- e,  
  { { ves@p>?  
  typedef T & result; |?t8M9[Z  
} ; e 7)%=F/)  
template < typename T1, typename T2 > (8eNZ*+mO  
  struct result_2 N@du.d:  
  { 1p "EE~ v  
  typedef T1 & result; XCi]()TZ_  
} ; g,GbaaXH  
template < typename T > q MT.7n:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nAba =iW  
  { F~rY jAFTi  
  return (T & )r; RNrYT|  
} y:6'&`L  
template < typename T1, typename T2 > _)Z7Le:f!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :Kc0ak)<n  
  { ;h(;(  
  return (T1 & )r1; ]3 8<ly7  
} j7HlvoZV  
} ; ~RLx;  
:,z3 :PL  
template <> zt>_)&b  
class holder < 2 > *e"GQd?  
  { X!A]V:8dk  
public : sz2SWk^&  
template < typename T > m-KK {{  
  struct result_1 elHarey`f  
  { He_(JXTP  
  typedef T & result; $?JLCa  
} ; 'V9aB5O&  
template < typename T1, typename T2 > f/WM}Hpj  
  struct result_2 i7!mMO8]  
  { JLV}Fw  
  typedef T2 & result; AL$ Ty  
} ; W<hdb!bE  
template < typename T > |I^Jn@Mq:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const { )GEgC  
  { n#L2cv~Aj"  
  return (T & )r; JW.&uV1Z  
} 6UAxl3-\  
template < typename T1, typename T2 > HtXBaIl\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0<]!G|;|  
  { Zow^bzy4  
  return (T2 & )r2; lXk-86[M  
} a:%5.!Vd  
} ; hv8[_p`>  
sluZ-,zE  
_(kwD^x6O{  
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> >。 [ *a>{sO[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }br<2?y,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >@89k^#Vc  
8\V>6^3CD$  
return l(i, j) = r(i, j); e]B<\i\T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'e)ze^Jq  
_wJ#jJz2  
  return ( int & )i; V7'x? pt  
  return ( int & )j; r ~!%w(N|M  
最后执行i = j; h _7;UQH  
可见,参数被正确的选择了。 w7?9e#> Z  
]4Yb$e`  
@DC2ci >  
h|uP=0   
T(Gf~0HYF  
八. 中期总结 xjk|O;ak  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: S^`9[$KH0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ty|c@X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F*( A; N_y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor | xI_aYv*  
^V,/4u  
E6-(q!"A  
?,e:c XhE2  
Bv]wHPun  
JP*wi-8D  
九. 简化 Y'H/ $M N  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PL_wa(}y]D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3rdxXmx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2DqHqq9m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SK}g(X7IWH  
  +-*/&|^等 %c2i.E/G  
2. 返回引用。 " /-v 9  
  =,各种复合赋值等 x[@3;_'K  
3. 返回固定类型。 QAnfxt6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }`FC__  
4. 原样返回。 {Qmb!`F  
  operator, cYn}we}7  
5. 返回解引用的类型。 N6 (w<b  
  operator*(单目) &r%^wfp  
6. 返回地址。  y] r~v  
  operator&(单目) <).qe Z  
7. 下表访问返回类型。 n ZZQxV,  
  operator[] Z4 zMa&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #UeU:RJ1  
  operator<<和operator>> @gGuV$Mw  
{QkH%jj  
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。 "8TMAF|i4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a2_IF,p*?  
He;%6OG{  
template < typename Left > ]H'82a  
struct value_return ddhTr i'f  
  { 3evfX[V#  
template < typename T > ?G<I N)  
  struct result_1 v") W@haU  
  { %9)J-B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %D0Ws9:|  
} ; '=Y~Ir+  
3o/ a8  
template < typename T1, typename T2 > DOU?e9I2  
  struct result_2 7+r5?h|  
  { 4\WkXwoqQO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; buyz>IC P  
} ; b:I5poI3  
} ; D5vtZu!"  
RtQfE+  
emIbGkH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pg C]@Q%  
n:)Y'52}  
下面我们来剥离functor中的operator() {X"]92+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x)mC^  
9Bw5 t@  
return l(t) op r(t) w~?eX/;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bdhgHjz  
return op l(t) . L%@/(r  
return op l(t1, t2) z{WqICnb  
return l(t) op ToM*tXj  
return l(t1, t2) op 640V&<+v  
return l(t)[r(t)] TBYL~QQD\C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cSDCNc*%  
Z}StA0F_  
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: ,OAWGFKOp  
单目: return f(l(t), r(t)); /! G0 g%k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~,7R*71  
双目: return f(l(t)); k5 l~  
return f(l(t1, t2)); S6Pb V}  
下面就是f的实现,以operator/为例 ..mz!:Zs0  
.;6bMP[YA  
struct meta_divide .1lc'gu5y  
  { g<3>7&^  
template < typename T1, typename T2 > 9DKB+K.1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >;?97'M  
  { D8XXm lo  
  return t1 / t2; a,9GSKXo1  
} IvH+94[)  
} ; #+nv,?@  
<N&f >7  
这个工作可以让宏来做: `d#_66TLr  
+=$G6uR$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :\RB ^3;  
template < typename T1, typename T2 > \ n8,/olqwW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QV1%Zou  
以后可以直接用 Us.jyg7_c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1Xc%%j  
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 <Ux;dekz}  
(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。。。) :gv#_[k  
8G<.5!f7`N  
I ]1fH  
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 aQ\O ]gCE  
\C|06Bs $  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e0 EJ[bG  
class unary_op : public Rettype F4Z0g*^x  
  { ,/9|j*9H  
    Left l; Jq)k?WS  
public : x|5/#H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5P x_vtqP  
Xw5" JE!.  
template < typename T > i[J',  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %R>MSSjvr  
      { GjBQxn  
      return FuncType::execute(l(t)); R?I3xb  
    } VTa8.(i6v  
S0yT%V  
    template < typename T1, typename T2 > uM#/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mQJGKh&Pk  
      { dGjvSK<1@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K2Zy6lGOZ  
    } I*"]!z1  
} ; ;'}xD5]  
B;Vl+}R  
Jsl,r+'H  
同样还可以申明一个binary_op R)z|("%ec  
s#3{c@^3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :8g \B{  
class binary_op : public Rettype oY:>pxSz<@  
  { [ Ma9  
    Left l; ]W,g>91m  
Right r; ) |a5Qxz  
public : Vy $\.2=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 50A_+f.7%  
0Jr< >7Q1  
template < typename T > X)+N>8o?N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^xrR3m*d  
      { i`;I"oY4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); duCm+4,.  
    } l?~h_8&fT  
6G],t)<A'-  
    template < typename T1, typename T2 > :nt%z0_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3-D!ZS&  
      { sM K/l @7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B^{DCHu/  
    } sYzG_* )  
} ; &V L<Rx  
.Pi67Kj,  
`shB[Lt  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 cae}dHG2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TXM.,5Dx\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bUNp>H>L  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^ 9i^Ci9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Oc>-jhx?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 b;{C1aa>}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I$&/?ns@O  
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) PhQD}|S  
下面是修改过的unary_op M}>q>  
JQqDUd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _%]H}N Q  
class unary_op ZpyRvDz  
  { tznT*EQr  
Left l; jWz-7BO  
  \?Z dUY  
public : JcP'+@X"  
Jz6PqU|=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V4>P8cE  
@?U5t1O<  
template < typename T > @tA.^k0`  
  struct result_1 f  W )  
  { ?#'qY6 ^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WBGYk);  
} ; k)J7) L  
k1<Py$9"  
template < typename T1, typename T2 > fiZ8s=J  
  struct result_2 -:QyWw/d  
  { `#V"@Go  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *VU Xw@  
} ;  <KpQu%2(  
y.Py>GJJ1S  
template < typename T1, typename T2 > C{D2mSS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4}CRM# W2  
  { 4 R]|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); > h9U~#G=  
} tv0xfAV  
g 0L 4  
template < typename T > UpITx]y?"m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [|YMnV<B  
  { gDv]n^&  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;WhB2/5v  
} d7&PbITN  
G~PP1sf  
} ; Qmrcng}P  
#SdaTMLFf  
86Rit!ih  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug VlEkT9^:  
好啦,现在才真正完美了。 & 2b f  
现在在picker里面就可以这么添加了: R8 KL4g-d  
+%yh@X6  
template < typename Right > PIA&s6U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N  P"z  
  { gR+Z"]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;?rW`e2  
} +0OQ"2^&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #O~Y[''C5X  
Bw$-*FYE  
ns3k{l#  
oTL "]3`'  
,uw &)A  
十. bind ka hv1s-  
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。 ?z6C8T~+  
先来分析一下一段例子 ]8^2(^3ct  
%tMfOW  
Hq~ 2,#Ue  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L*_xu _F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 > + SEze  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sOJ~PRA  
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。 t!k 0n&P  
我们来写个简单的。 9we=aX5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rEViw?^KT  
对于函数对象类的版本: 5Ql6?U HD  
]Cj&C/(  
template < typename Func >  4@5<B  
struct functor_trait X>CYKRtb  
  { DFiexOb  
typedef typename Func::result_type result_type; 5u&jNU5m_  
} ; IJ0RHDod:  
对于无参数函数的版本: _+{s^n=  
ql8:s>1T  
template < typename Ret > s(dox; d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k91Y"_&  
  { 41.+3VP  
typedef Ret result_type; RsbrD8*AD  
} ; vw3W:TL  
对于单参数函数的版本: 2|cIu 'U  
>[p+L='  
template < typename Ret, typename V1 > *-n$n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <Z5prunov  
  { ua{eri[  
typedef Ret result_type; Ze~\=X" "  
} ; E )PEKWK\  
对于双参数函数的版本: 5ZSw0A(w  
5t PmrWZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $&4Zw6"=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U!Lws#\X  
  { j04Q3d \f  
typedef Ret result_type; e#AB0-f  
} ; qj|GAGrQ2  
等等。。。 HqbTJ!a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LP87X-qkjW  
9=/8d`r  
template < typename Func > B!<I[fvK  
struct func_return >8,BC  
  { f="}.  
template < typename T > ;9^B# aTM  
  struct result_1 "}!vYr  
  { |h'ugx1iY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -,rl[1ZYZ  
} ; BYGLYT;Z  
X0lIeGwrQ  
template < typename T1, typename T2 > WgjaMmht  
  struct result_2 8FMP)N4+  
  { FrVD~;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d<whb2l  
} ; +EFur dX\  
} ; J@$>d  
uIR_p \)  
X@cV']#V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )TWf/L cp  
c>^_4QQ  
template < typename Func, typename aPicker > c{E-4PYbah  
class binder_1 t512]eqhb(  
  { T^79p$  
Func fn; )&w\9}B:  
aPicker pk; B1GSZUd^?0  
public : )~J/,\  
&K7g8x"x.  
template < typename T > Lt*H|9  
  struct result_1 Ah"Rx A  
  { !ine|NM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )S`A+M K]  
} ; M_PL{  
d BJM?/  
template < typename T1, typename T2 > 3:C *'@  
  struct result_2 MXhS\vF#m  
  { 9|go`^*.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /E*P0y~KTW  
} ; )~Q$ tM`  
s^AYPmR6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UqAvFCy  
w0.#/6  
template < typename T > k'{lo _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bkY7]'.bz&  
  { z*R"917  
  return fn(pk(t)); ?=\h/C  
} 0/%zXp&m  
template < typename T1, typename T2 > Sy8Og] a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Ev [o#y  
  { FY VcL*  
  return fn(pk(t1, t2)); g'IS8@  
} * "E]^wCn  
} ; is6JS^Q  
ZJx:?*0a  
Q8P;AN_JS  
一目了然不是么? !?KY;3L:  
最后实现bind x|Q6[Y  
Y!SD^Ie7!  
Obw uyhjQ  
template < typename Func, typename aPicker > =]D##R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I*0 W\Qz@  
  { %Jw;c`JM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;DRJL   
} iA:CPBv_mu  
b)df V=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c  xX  
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。 DO0["O74  
|S.-5CAh4  
十一. phoenix Y H?>2u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T\]z0M  
 Im#3sn  
for_each(v.begin(), v.end(), fc M~4yP?  
( 3fGy  
do_ ?.4u'Dkn=  
[ O /GD[9$i  
  cout << _1 <<   " , " #$A6s~`B  
] al^ yCoB  
.while_( -- _1), _)p%  
cout << var( " \n " ) f'}23\>  
) {Xl 5F.q  
); lD{9o2  
r<"1$K~Ka  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: DB?[h<^m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ArF+9upGY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k6dSj>F>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }+u<^7$g|  
j| 257D  
{6~W2zX&  
template < typename Cond, typename Actor > f}@]dFr  
class do_while d`2VbZC`  
  { =!p6}5Z  
Cond cd; YWm:#{n.  
Actor act; Ble <n6  
public : inp=-  
template < typename T > hLBX,r)u  
  struct result_1 6 Iup4sP  
  { d,$[633It}  
  typedef int result_type; Vls*fY:W  
} ; 'a4xi0**I  
@O4m-Oosi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /Cwt4.5  
>bmL;)mc&  
template < typename T > 398%16}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R|Ykez!D  
  { T8ZsuKio]  
  do K+n6.BzW  
    { f\Pd#$3  
  act(t); Rh: \/31~  
  } tdEu4)6  
  while (cd(t)); '?q|7[SU  
  return   0 ; Yj;$hV8j(  
} cz.-cuD[iD  
} ; Tl9_Wi  
{Rbc  
Ll&Y_Ry  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }"_S;[{d  
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。 2<<,aL*  
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。 YsLEbue   
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。 #K  ]k  
下面就是产生这个functor的类: IUI >/87u  
3dC8MKPq0  
 M)Y`u  
template < typename Actor > Ib]{rmaP  
class do_while_actor rjfQ\W;}U  
  {  x@Q}sW92  
Actor act; qc@CV:  
public : 5.idC-\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E@t^IGD r  
+\Rp N  
template < typename Cond > 27gK Y Zf;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +|\dVe.  
} ; 1)M3*h3  
L{osh0  
6 70g|&v.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Pgb<;c:4  
最后,是那个do_ 1P&c:n  
R$NH [Tz  
WCU[]A  
class do_while_invoker Wrt3p-N"D  
  { YpXUYNy  
public : w0VJt<e*  
template < typename Actor > Gv3a<Knn4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~[l2"@  
  { G^oBu^bq~  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xv6z>z.  
} 389T6sP]  
} do_; &yWl8O  
X+Xjf(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pX|\J>u)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @yqy$I   
最后来说说怎么处理break和continue 6Kg lp\2  
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。 ;PGC9v%i  
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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