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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f$$l,wo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L A-H  
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, )$K )`uqb  
"mc/fp  
)8vz4e Y  
f<WP< !N%  
  class filler ]b!o(5m  
  { eAN]*: ]g  
public : 89T xd9X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n{JBC%^g  
} ; asqbLtQ  
8P5yaS_  
k4jZu?\C]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: D@ut -J(.  
i356m9j  
%D_2;  
`s93P^%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :U_k*9z}=  
3Ob"R%Yo  
*YmR7g|k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y}5V3)P  
vw VeHjR  
6L[Yn?;  
\M0-$&[+Z  
二. 战前分析 o?(({HH  
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!Ag7^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 Z5 iP1/&D  
^\=<geEj  
5%,5Xe4p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @9_H4V  
  /* --------------------------------------------- */  h>\T1PM  
vector < int *> vp( 10 ); iJ n<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {3n|=  
/* --------------------------------------------- */  *R1 m=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0Oy.&C T  
/* --------------------------------------------- */ ^o&3+s} M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %(lr.9.]H  
  /* --------------------------------------------- */ IzVb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q@]~O-  
/* --------------------------------------------- */ pQv`fr=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MLwh&I9)  
~q]@Jp  
-PXRd)~  
BfZAK0+*$  
看了之后,我们可以思考一些问题: q.sErr[zc  
1._1, _2是什么? .Z%y16)T  
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。 N{oi }i6  
2._1 = 1是在做什么? 4WCWu}  
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。 *IBT!@*Q&  
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。 SSG57N-T  
fz/Ee1T\  
.. jc^'L  
三. 动工 cbe&SxJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r7B.@+QK  
?VCdT`6=  
zT$-%  
4lrF{S8  
template < typename T > wUb5[m  
class assignment t~vOm   
  { ,U`:IP/L  
T value; ^h wF=  
public : 9!'qLO  
assignment( const T & v) : value(v) {} Hq<Sg4nz  
template < typename T2 > SURbH;[   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9*s''=  
} ; u|]{|Ya'%  
6/{V#.(  
wf*G+&b d2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `)5,!QPQ7u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a,eR'L<"*-  
'T=$Q%Qv  
VF#2I %R*  
o[=h=&@5p  
  class holder |,YyuCQcL[  
  { 6.#5Ra   
public : z!`aJE/  
template < typename T > I*h%e,yIO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const : jgvg$fd  
  { NsbC0xLd  
  return assignment < T > (t); 2ed4xh V  
} /%qw-v9qPV  
} ; ;B Lw?kf  
sKE7U>mz|  
GJTKqr|1O  
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: >~%!#,C(|U  
$MW-c*5a  
  static holder _1; =Sjr*)<@j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GFA D  
W^U6O&-K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NT(gXEZ  
而不用手动写一个函数对象。 r.-U=ql  
UXs=7H".  
v67utISNI  
@:2<cn`  
四. 问题分析 d}d1]@Y\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 jVW .=FK  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 1=U(ZX+u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5a8[0&hA 2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IZ9L ;"}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CdB sd  
p~v rr 5  
五. 问题1:一致性 o<1a]M|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7E0L-E=.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ajr);xd  
_ ^ JhncL  
struct holder K;ncviGu  
  { JXT%@w>I  
  // m!'moumL;  
  template < typename T > *U<l$gajq  
T &   operator ()( const T & r) const $!?tJ@{  
  { 2il)@&^  
  return (T & )r; %R|_o<(#MJ  
} dWR-}>  
} ; MKdS_&F;~  
nky%Eb[\  
这样的话assignment也必须相应改动: "c+j2f'f  
jRn5)u  
template < typename Left, typename Right > ~ShoU m[  
class assignment N*^iOm]Y  
  { ?$chO|QY  
Left l; ! .q,m>?+  
Right r; wP|Amn+;  
public : SRP.Mqg9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CIt%7 \c  
template < typename T2 > 1\t#*N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iY~.U`b`  
} ; NA :_yA"  
/m"#uC!\  
同时,holder的operator=也需要改动: pxGDzU  
_ ^2\/@  
template < typename T > # dA-dN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o$4i{BL  
  { " Y1]6 Zu  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wI0NotC  
} "r+v^  
R5"5Z?'  
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。 a+-X\qN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c }-AD r9  
5%6{ ePh{  
return l(rhs) = r; V/t/uNm  
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。 y^u9Ttf{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `] fud{  
qj.>4d  
template < typename Tp > tz^2?wO  
class constant_t q HU}EEv  
  { w=;Jj7}L  
  const Tp t; %&Fsk]T%:  
public : z+5ZUS2~&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `)aIFAW  
template < typename T > mm1fG4 *%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H^d2|E[D  
  { $n><p>`  
  return t; }G/#Nb)  
} Nn/f*GDvK  
} ; 7u=R5  
39yp1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #/,WgsAC  
下面就可以修改holder的operator=了 TXWYQ~]3w  
mVs<XnA47  
template < typename T > &i5MRw_]]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sw\O\%^  
  { W5SCm(QS5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vyA `Z1  
} hI#1Ybl  
}x~1w:z Hd  
同时也要修改assignment的operator()  Lw1aG;5  
wCitQ0?  
template < typename T2 > NZQl#ZJH:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2zPO3xL,  
现在代码看起来就很一致了。 Ovhd%qV;Y  
'JpCS  
六. 问题2:链式操作 E9bc pup  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e[($rsx  
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。 *NjjFk=R  
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。 CG0jZB#u  
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。 6rll0c~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct />dH\KvN  
u}0U!  
template < typename T > |y%M";MI  
struct result_1 [-p?gyl  
  { Z(|'zAb^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3 q^^Os  
} ; X+%5q =N  
!uc"|S?  
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: K\VL[HP-  
wfMtWXd;KB  
template < typename T > ]n 'FD|  
struct   ref L5RBe  
  { #wS/QrRE  
typedef T & reference; U3tA"X.K  
} ; ~gi,ky^!  
template < typename T > (Do](C  
struct   ref < T &> cYx.<b JH  
  { @s % !R  
typedef T & reference; N]|P||fC  
} ; 3$n O@rOS  
^V?W'~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^fqco9^;  
17ol %3 M  
template < typename T > x@Ze%$'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @x[Arx^?}  
  { :$f9(f&  
  return l(t) = r(t); nsjrzO79L8  
} 2_C&p6VGj  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 A>B_~=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0ME.O +  
qZB}}pM#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 grZ?F~P8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ch0t'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gCP f1z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZQN%!2  
最后的布局是: N#&/d nV  
                Add zy\R>4i'#Q  
              /   \ "eH.<&  
            Divide   5 9>!B .Z?!#  
            /   \ )+dd  
          _1     3 u d$*/ )/  
似乎一切都解决了?不。 LEJn 1  
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。 O <#H5/Tq  
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。 aTi,gJ;*  
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~H}%W,P  
;-"'sEu}  
template < typename Right > %^LwLyoVM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w(cl,W/w  
Right & rt) const cz.,QIt_  
  { =g^k$ Rc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \Pt_5.bTs[  
} $/|2d4O:{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >`)IdX  
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。 Xo/0lT  
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。 H+?@LPV*N  
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。 ykBq?Vr  
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。 Scz/2vNi`  
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? Z_WJgH2c  
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: XM:Y(#?l  
qGhwbg  
template < class Action > ]s>y se  
class picker : public Action K0-AP $  
  { f~Ve7   
public : ?3; 0 SAh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >,A&(\rO  
  // all the operator overloaded e;r?g67  
} ; mNdEn<W  
MzpDvnI9  
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。 *<#$B}!{  
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: oeF0t'%  
1 R,?kUa  
template < typename Right > %O02xr=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8iXt8XY3  
  { $e/[!3CASP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kx6-8j3gD7  
} /;V:<mekf  
b6ui&Y8z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,4Qct=%L_  
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。 .:A&5Y-   
v7#`b}'W  
template < typename T >   struct picker_maker @z<IsAE  
  { p#+Da\qmx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2/f!{lz](  
} ; HE.YfD)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TBu[3X%  
  { [e?vqm .  
typedef picker < T > result; y#?AW`|  
} ; $I4:g.gKpG  
Og/@w&  
下面总的结构就有了: .EdQ]c-E=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >O/1Lpl.3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %P HYJc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %?i~`0-:n%  
至此链式操作完美实现。 BU=;rz!;  
K/IG6s;Xj  
@*"H{xo.U  
七. 问题3 "Wn8}T*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )I(2t 6i  
&p83X  
template < typename T1, typename T2 > w[hT,$n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OTV$8{  
  { I*OJPFZ^4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QNxY`  
} W*.6'u)9  
&eY&6I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6  5>}Q.p  
E`gUNAKQ  
template < typename T1, typename T2 > 1# ;`1i  
struct result_2 a@s@E  
  { ^7,`6g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {qbx iL-  
} ; SioP`*,}  
"e@?^J)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? VB&`g<  
这个差事就留给了holder自己。 >8=rD  
    ,); -v4$  
F_z1ey`t  
template < int Order > *di}rQHm  
class holder; L1u(\zw  
template <> &8M^E/#.^;  
class holder < 1 > ZJ'Tb<fP  
  { (^mpb  
public : Z;[f,Oj  
template < typename T > =VvQ 2Y0h8  
  struct result_1 #-9@*FFL,  
  { T[+~-D @  
  typedef T & result; #{x4s?   
} ; pL pBP+i  
template < typename T1, typename T2 > iZn<j'u  
  struct result_2 *e%(J$t  
  { Gf\u%S!%  
  typedef T1 & result; 8}>s{u;W  
} ; 94b* !Z  
template < typename T > {~{</ g/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C)R#Om  
  { P?$Iht.^  
  return (T & )r; EU4j'1!&g<  
} .g52p+Z#  
template < typename T1, typename T2 > ]JvZ{fA%*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *Y<1KXFU  
  { _>4Qh#6K  
  return (T1 & )r1; @zi_@B  
} tr-muhuK  
} ; Dh.pH1ZY3n  
^gdv:[ m  
template <> 1YJ@9*l  
class holder < 2 > I_3{i`g  
  { Q5>]f/LD  
public : 87q~ nk  
template < typename T > ew 4pAav  
  struct result_1 q :-1ul  
  { cC7&]2X +f  
  typedef T & result; ZDTp/5=?K/  
} ; ]B=2r^fn  
template < typename T1, typename T2 > .$N8cYu0  
  struct result_2 3Q~zli:  
  { p}d+L{"V  
  typedef T2 & result; JxLSQ-"  
} ; WNWtQ2]  
template < typename T > 4$MV]ldUI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,@r 0-gL  
  { 'q, L*  
  return (T & )r; .y^T 3?}I  
} 9KDm<Q-mf  
template < typename T1, typename T2 > ;k5B@z/<S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0S$6j-"  
  { {<L|Z=&k`  
  return (T2 & )r2; '/ *;g#W=  
} cByUP#hW  
} ; |7@@~|A  
*D:uFo,xn  
*@zya9y9q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 vd#BT$d?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `| f1^C^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $.T\dm-  
}CB9H$FkCY  
return l(i, j) = r(i, j); |P(8T'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j5V{,lf  
Pe)SugCs  
  return ( int & )i; t)^18 z  
  return ( int & )j; ]D&\|,,(  
最后执行i = j; bPUldkB:  
可见,参数被正确的选择了。 Ys+NIV#Q  
gN5;Uk  
/\d@AB^5I  
RAAu3QKu  
NNn sq@?6  
八. 中期总结 6<{XwmM  
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: MoMxKmI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WI\jm&H r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EVW\Z 2N.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v#b(0G  
dj5@9X  
e(Y5OTus  
a}5/?/  
VkZ3Q7d  
!]2`dp\!  
九. 简化 9Z lfY1=  
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。 $3yn-'o'A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @\|Fd)  
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: Wz)@k2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {I]>!V0j!  
  +-*/&|^等 T/iZ"\(~w  
2. 返回引用。 )kvrQ6  
  =,各种复合赋值等 _<6B.{$\7m  
3. 返回固定类型。 A!IZIT5)m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E5 uk<e_  
4. 原样返回。 :@K~>^+U  
  operator, $_Q]3"U  
5. 返回解引用的类型。 a|kEza,]  
  operator*(单目) uQO\vRh0  
6. 返回地址。 }Wz[ox9b  
  operator&(单目) 8<PQ31  
7. 下表访问返回类型。 2g$;ZBHO|8  
  operator[] xy+hrbD)j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Uj twOv|pF  
  operator<<和operator>> dr^MW?{a\  
y!/:1BHlm  
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。 yyc4'j+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]7J*(,sp  
/A1qTG=Br  
template < typename Left > cd]def[d  
struct value_return *Z2#U ?_  
  { +XpQ9Cd  
template < typename T > :YM1p&|fS  
  struct result_1 "P8( R  
  { OTD<3Q q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #y*p7~|@  
} ; Yk=2ld;;  
~vB dq Yj  
template < typename T1, typename T2 > v{oHC4  
  struct result_2 r;SOAucX  
  { xaNM?]%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  2c%b  
} ; m*'87a9q0  
} ; g4}K6)@  
Nc:0opPM  
n |Q' >  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2aJ_[3p/h]  
v?s%qb=T  
下面我们来剥离functor中的operator() !n|4w$t"V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e~PAi8B5  
a 3C\?5  
return l(t) op r(t) *nlDN4Y[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Yge}P:d9  
return op l(t) 8B7~Nq'  
return op l(t1, t2) UNyk, #4  
return l(t) op i^}ib RQbN  
return l(t1, t2) op "Zu>cbE  
return l(t)[r(t)] Ug8>|wCE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <Y+>a#T  
vBYk"a6SD  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2k+u_tj>  
单目: return f(l(t), r(t)); +%? \#EQJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s7s@!~  
双目: return f(l(t)); u+qj_Ej  
return f(l(t1, t2)); A9o"L.o)  
下面就是f的实现,以operator/为例 ub]"b[j\1  
5v"Sv  
struct meta_divide Esdw^MGL2  
  { aPm2\Sq$  
template < typename T1, typename T2 > O:jaA3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gb}>xO  
  { C^7M>i  
  return t1 / t2; csj 4?]gI  
} )}1S `*J/O  
} ; V?-SvQIk1  
ky I~  
这个工作可以让宏来做: >Do P2]  
yeIc Q%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ li9>zjz  
template < typename T1, typename T2 > \ =O>E>Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :Hj #1-U  
以后可以直接用 q@XxCP]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `!y/$7p  
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 FQM9>l@6)>  
(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。。。) jf=\\*64r4  
E(Zm6~  
zXML<?w  
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 {ZKXT8'  
c|Fu6LF a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ? u~?:a@K  
class unary_op : public Rettype @P/6NMjZ^  
  { FY"csZ  
    Left l; 3 uJ?;  
public : 6"/4@?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4ZtsLMwLD  
I 8VCR8q  
template < typename T > )wCV]TdF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NE+ ;<mW  
      { *Qy,?2  
      return FuncType::execute(l(t)); e`zCz`R  
    } S^A+Km3VB  
0ni/!}YP_  
    template < typename T1, typename T2 > p{[(4}ql  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KN".0WU  
      { Bb.U4#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); liPaT  
    } +^ `n- m  
} ; dWiX_&g  
U &RZx&W  
-ju}I  
同样还可以申明一个binary_op U3BhoD#f\  
2#R8}\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _*CbtQb5  
class binary_op : public Rettype Rk!8eN Pf  
  { vfdTGM`3  
    Left l; r b*;4a  
Right r; M=Y['w x  
public : ?<1~KLPMhY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lH/7m;M  
|jb,sd[=S  
template < typename T > remRm Y?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T+41,  
      { G{gc]7\=Cd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $^`@lyr  
    } P.- `[  
(: @7IWZf@  
    template < typename T1, typename T2 > ftD(ed  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a;=IOQ  
      {  bU$M)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); , FR/X/8  
    } ,1>n8f77]  
} ; fPq)Lx1'  
T l8`3`e  
ei(S&u<  
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 ]nq/y AF%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :ka^ ztXG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =Y5_@}\0  
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。 xM![  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \ `R8s_S  
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。。。 Fb6d1I^wR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;e$YM;;d  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yaPx=^&  
下面是修改过的unary_op vrIWw?/z?  
;Q0H7)t:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OJD!Ar8Q  
class unary_op j7~Rw"(XQc  
  { e?+&2zMq  
Left l; QypUBf  
  #'BPW<Ob  
public : 8wMwS6s:  
P DwBSj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jmF)iDvjuZ  
PxA OKUpI  
template < typename T > +#9 4 X)*  
  struct result_1 E_\V^  
  { KpT=twcK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  rp=Y }  
} ; w%-S5#  
h !?rk|  
template < typename T1, typename T2 > |IDZMd0  
  struct result_2 r! ~6.  
  { |q c<C&O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d&naJ)IoF)  
} ; .0p'G}1  
Ll, U>yo  
template < typename T1, typename T2 > Xn02p,,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MqRJ:x  
  { D B(!*6#?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6[-[6%o#z  
} f dJ<(i]7W  
YT6dI"48  
template < typename T > B7PdavO#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const US\h,J\Ju  
  { K94bM5O 1  
  return OpClass::execute(lt(t)); ij?Ww'p9>  
} v1p^=" IHI  
"b) hj?  
} ; &]pY~zVc  
*W2o$_Hs  
*!ecb1U5  
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 ZFs xsg^r  
好啦,现在才真正完美了。 >4J(\'}m|  
现在在picker里面就可以这么添加了: xtut S  
a\}` f=T  
template < typename Right > *Tr9pq%m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <GLn!~Px@5  
  { 6zI}?KZf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ey% KbvNv  
} ]K QQdr   
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。 Zgo%Jo  
y-{?0mLq  
?in)kL  
h4Xz"i{z  
PJ\k|  
十. bind *,28@_EwY  
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。 6Ad=#MM  
先来分析一下一段例子 WEtPIHruyt  
!|8"}ZF  
&@=W+A=c~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #7@p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [S9"' ^H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3i~X`@$k>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L3A2A  
我们来写个简单的。 'mZQ}U=<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R2JPLvs  
对于函数对象类的版本: J$lfI^^  
%M:$ML6b<  
template < typename Func > wF3 MzN=%  
struct functor_trait r"|.`$:B  
  { d.HcO^  
typedef typename Func::result_type result_type; ';v1AX}5q  
} ; }}Z2@}  
对于无参数函数的版本: 6"; ITU^v  
mF4y0r0  
template < typename Ret > .A0fI";Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $9@AwS@Uu  
  { ;]@Pm<f  
typedef Ret result_type; Qe-PW9C  
} ; <W+9 h0c  
对于单参数函数的版本: AH_qZTv0{Q  
'8[; m_S  
template < typename Ret, typename V1 > Tgh?=]H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -hc8IS  
  { v0?SN>fZ  
typedef Ret result_type; vmh>|N4a7  
} ; 3gnO)"$  
对于双参数函数的版本: 3W{ !\  
9E NI%Jz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {h PB%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UZ#oaD8H6  
  { Vf<q-3q  
typedef Ret result_type; 1}Y3|QxF  
} ; %0 i)l|  
等等。。。 /4@ [^}x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z:Z-2WV2o  
SlwQ_F"4L  
template < typename Func > JW )f'r_f  
struct func_return /nn~&OU  
  { pRd'\+  
template < typename T > vPc*x5w-  
  struct result_1 E^Q J50  
  { q^?a|l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qqx!'fft  
} ; Cy *.pzCi  
[P6m8%Y|s  
template < typename T1, typename T2 > p_X{'=SQ1  
  struct result_2 a=`] L`|N  
  { /0$fYrg>J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (=%0$(S>  
} ; <fF|AbC:  
} ; WA0D#yuJ/  
pWq+`|l$  
o\]U;#YD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]^T-X/v9  
`oH4"9&]k3  
template < typename Func, typename aPicker > w`=O '0d  
class binder_1 HUAYtUBH  
  { H5 V>d  
Func fn; *C<;yPVc  
aPicker pk; 2pU'&8  
public : DR,7rT{$  
'#h ORQB  
template < typename T > vbd)L$$20+  
  struct result_1 +I3O/=)  
  { maN2(1hz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *8po0s  
} ; <i]0EE}%  
s]|tKQGl,  
template < typename T1, typename T2 > 79D~Mau#  
  struct result_2 t 7o4 aBl"  
  { ZO/u3&gU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?$T^L"~  
} ; w52p y7  
fGqX dlP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AI|+*amTd  
p$qk\efv*4  
template < typename T > =J)<Nx.gA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5bAdF'~  
  { gPT_}#_GxM  
  return fn(pk(t)); 8?Ju\W  
} U$~6V%e  
template < typename T1, typename T2 > G"OP`OMDc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } Z FoCMM  
  { |w54!f6w_  
  return fn(pk(t1, t2)); '4<o&b^yQ  
} %ut 8/T  
} ; |R _rfJh  
Tjq1[Wq  
3Ovx)qKxd  
一目了然不是么? ,[zSz8R  
最后实现bind ;Q^>F6+_m  
BxjSo^n  
RL/y7M1j  
template < typename Func, typename aPicker > [P =P8-5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )#cZ& O  
  { nq8XVT.m^\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kfZ`|w@q  
} kLF`6ZXtd  
[rWBVfm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =gD)j&~}_  
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。 X%j`rQk`  
{H)hoAenA  
十一. phoenix h7^&:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U|V,&RlbR  
l`ZL^uT  
for_each(v.begin(), v.end(), .P aDR |!  
( mL2J  
do_ :PW"7|c!  
[ $!MP0f\q g  
  cout << _1 <<   " , " vI0,6fOd6  
] `Wg"m~l$N  
.while_( -- _1), _,)_(R ,h  
cout << var( " \n " ) E+qLj|IU  
) lZL+j6Q  
); 1W{oj  
J8p;1-C"  
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: n]`]gLF\i  
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 =eUKpYI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5X=1a*2']  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Zk((VZ(y  
R20 .dA_N  
G3io!XM)D  
template < typename Cond, typename Actor > /MY's&D(  
class do_while vj%"x/TP  
  { #e-K It  
Cond cd; QK[^G6TI  
Actor act; \}v@!PQl  
public : @jm+TW  
template < typename T > @n?"*B  
  struct result_1 &qG/\  
  { T`":Q1n  
  typedef int result_type; <O0tg[ub  
} ; i0K 2#}=^  
P dqvXc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?Y3i-jY  
Zf3(! a[  
template < typename T > Ig}hap]G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %%}l[W  
  { AXHY$f|  
  do Lv['/!DJ|  
    { t!Cz;ajNi  
  act(t); x\8g ICf  
  } 7*+CX  
  while (cd(t)); 1>rQ).eT  
  return   0 ; m;l[flQ~  
} 0*b8?e  
} ; jH9PD8D\  
?V8Fgd  
U1y!R<qlp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XjN =UhC  
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。 iv_3R}IbX  
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。 En9J7es_  
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。 z2YYxJ c&w  
下面就是产生这个functor的类: IC'+{3.m8  
ejZ-A?f-K  
$I*}AUp v?  
template < typename Actor > #1E4 R}B  
class do_while_actor l+F29_o#  
  { lwX9:[Z  
Actor act; \99'#]\_/E  
public : A?#i{R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k1xx>=md|C  
8iaMr278W  
template < typename Cond > S1^/W-yoc~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'yX\y 6I  
} ; eUQmW^  
Zqm%qm:  
Lm=EN%*#9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BedL `[ ,  
最后,是那个do_ #oTVfY#  
6AJ`)8HX  
F]6G<6T[  
class do_while_invoker 13/,^?  
  { '6qH@r4Z<  
public : A+M4=  
template < typename Actor > ? bWc<]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yJC: bD1xi  
  { 9D\E0YG X/  
  return do_while_actor < Actor > (act); .jqil0#)Y"  
} J[?oV;O  
} do_; }w35fG^  
V=+|]`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q!0HsF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L@[}sMdq(  
最后来说说怎么处理break和continue P{K\}+9F   
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。 }rmr0Bh  
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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