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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l>jNBxB|/A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V5HK6-T  
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, >iI-Cs7TD  
$2pkh%  
(K|7T{B  
rW0-XLbL5H  
  class filler |jTRIMj%,_  
  { : ]~G9]R`  
public : ~myY-nEY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^1,VvLA+  
} ; HO9w"){d$  
c`_[q{(^m  
9g`o+U{  
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: di]TS9&9  
UrEfFtH'  
~k'SP(6#C  
K0] 42K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X_2p C|C  
[,/~*L;7  
MPD<MaW$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6~c:FsZ)  
>K-S&Y  
BDz 7$k]  
)lrmP(C*.a  
二. 战前分析 .h[yw$z6  
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。 cMp#_\B  
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 Dt=@OZW  
B6xM#)  
}*s`R;B|,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V3<H8pL  
  /* --------------------------------------------- */ 'j(F=9)  
vector < int *> vp( 10 ); 1 paLxR5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T?HW=v_a  
/* --------------------------------------------- */ q1?}G5a ?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /Xk-xg+U  
/* --------------------------------------------- */ qvG@kuz8g5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (rm*KD"]  
  /* --------------------------------------------- */ szC<ht?z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :kQydCuK  
/* --------------------------------------------- */ XDohfa _  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iR]K!j2  
~EtwX YkRZ  
v8f1o$R  
O QGKH6q  
看了之后,我们可以思考一些问题: +o-jMvK9  
1._1, _2是什么? @A'@%Zv-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 E.eUd4XG  
2._1 = 1是在做什么? qV7 9bK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 g+A>Bl3#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B;e (5y-  
Yhte&,D"  
f9D01R fo  
三. 动工 +h08uo5c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dVe,;?+A  
,0a\Ka {^  
GRh430V [  
T:Nc^QP|tm  
template < typename T > Z7XFG&@6  
class assignment !|Wf mU  
  { D$N;Qb  
T value; o$Ju\(Y$<+  
public : ! k 1 Ge+  
assignment( const T & v) : value(v) {} h:RP/ 0E  
template < typename T2 > \@[,UZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jn(%v]  
} ; k!Q{u2  
{ :1X N  
em'ADRxG+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q;J( 5;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1X&.po  
5dB62dqN  
GX0zirz  
_&/ {A|n  
  class holder mf)+ 5On  
  { N!Rt040.%  
public : .p,VZ9  
template < typename T > 9 @xl{S-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |?s sHW  
  { !~yBz H;K  
  return assignment < T > (t); (6 Od   
} ^:]$m;v]  
} ; a5GLbanF  
31@Lr[!  
F,{mF2U*$  
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: P/girce0  
9&5<ZC-D  
  static holder _1; kQ}n~Hn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 avL_>7q  
&8z<~q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4G?^#+|^  
而不用手动写一个函数对象。 :#pdyJQ_  
`}$o<CJ  
yB2h/~+  
> 'hM"4f  
四. 问题分析 *Bq}.Yn  
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。 C=/B\G/.9  
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。 <"J]u@|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k(l2`I4V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `daqzn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :Iv;%a0 -  
"(^XZAU#W  
五. 问题1:一致性 $+!dP{   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S@FO&o 0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {O^u^a\m  
La;G S  
struct holder #_@cI(P  
  { &)%+DUV|  
  // 3}0\W.jH  
  template < typename T > o)AwM"  
T &   operator ()( const T & r) const *h!fqT%9  
  { (~=.[Y  
  return (T & )r; ,vJt!}}  
} Nr4:Gih  
} ; 4hL%J=0:  
mll :rWC)  
这样的话assignment也必须相应改动: ;u UFgDi  
=?<WCR C*  
template < typename Left, typename Right > ,^UqE {  
class assignment |h>PUt@LL  
  { cz>,sz~i  
Left l; G*fo9eu5$  
Right r; mL{P4a 1xf  
public : WQK<z!W5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >='/%Ad  
template < typename T2 > jT{T#_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J7+G"_)'  
} ; 5p;AON  
94u{k1d x  
同时,holder的operator=也需要改动: KP&+fDa  
n~N>;m P  
template < typename T > t]yxLl\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?"6Zf LRi  
  { xM*_1+<dT$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,XD" p1(|G  
} Kc MzY  
nw+~:c  
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。 lvs  XL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3Vb4zZsl  
22`^Rsb,6L  
return l(rhs) = r; I{Zb/}k-  
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。 rf.pT+g.P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :t}\%%EbmE  
_C?j\Wy  
template < typename Tp > QQ*sjK.(  
class constant_t oaY_6  
  { jjs/6sSRk  
  const Tp t; n ~t{]if"  
public : XH%L]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bjZJP\6  
template < typename T > ~wvt:E,f C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LD$5KaOW  
  { 2;}leZ@U  
  return t; (!~cO x   
} w+M/VsL  
} ; YB#fAU  
8Sbz)X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mzgt>Qtkz=  
下面就可以修改holder的operator=了 VF%QM;I[Rc  
vB:\ZX4  
template < typename T > ,+=9Rp`md  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y-VDi.]W  
  { W^(zP/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !b8V&<  
} !8{ VLg  
fPR_ 3qgQ  
同时也要修改assignment的operator() (jc@8@Wo.  
( }-*irSsj  
template < typename T2 > vygzL U^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2qMiX|Y  
现在代码看起来就很一致了。 asWk]jjMG  
.<x6U*)\O  
六. 问题2:链式操作 /K=OsMl2b8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >O'\ jp}$l  
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。 d&AG~,&d|  
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。 6h 0qtXn-  
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。 OO:S2-]Y>e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a:FU- ^B4~  
N*Y[[N(  
template < typename T > iw@rW5%'~  
struct result_1 $)lkiA&;  
  { .OPknC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TdhfX{nk  
} ; 2Q^ q$@L  
"1O_h6 C  
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: n,N->t$i  
i3-5~@M  
template < typename T > 2)}n"ibbT  
struct   ref Q*DT" W/0  
  { m\:^9A4HCg  
typedef T & reference; MZgaQUg  
} ; ]RVu[k8  
template < typename T > r,5e/X  
struct   ref < T &> Mz@{_*2   
  { iZGbNN  
typedef T & reference; u 3WU0Z`  
} ; {X!vb  
eG=d)`.JaV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P,v7twc0M  
5Xq+lLW>  
template < typename T > 2/-m-5A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B=SA +{o  
  { corm'AJ/  
  return l(t) = r(t); |J $A%27  
} xUJ(tG3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (zhZ}C,VF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vNO&0~  
 2&6D`{"P  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pb!2G/,.[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >a;a8EA<O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  f<o|5r  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 35h|?eN_m!  
最后的布局是: `?VK(<w0q  
                Add z)Rkd0/X  
              /   \ %bcf% 7  
            Divide   5 P`tOL#UeZL  
            /   \ H_xHoCLI  
          _1     3 D#GuF~-F!R  
似乎一切都解决了?不。 g#S X$k-O  
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。 E|=x+M1sH  
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。 gS(3m_  
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: CL<-3y*  
GSA+A7sZ  
template < typename Right > -J v,#Z3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [R]V4Hb  
Right & rt) const r O87V!Cj  
  { rwWOhD)RU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :Drf]D(sMX  
} P~7(x7/7~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0\mf1{$"!7  
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。 _Sjj|j  
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。 vfSPgUB)  
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。 [Rj4= qq=  
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。 |W@ ~mrO  
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? N"9^A^w8k  
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: tI^91I  
f6r!3y  
template < class Action > a1,)1y~  
class picker : public Action  ?K-4T  
  { PKlR_#EB?  
public : .ATpwFal  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3.movkj  
  // all the operator overloaded ]& D dy&V  
} ; C  eEhe  
7mtx^  
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。 "P7OD^(x/  
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: 9O g  
:7{GOx  
template < typename Right > |5>Tf6 $(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g? vz\_  
  { jV% VN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4s{=/,f  
} F=\ REq  
r1~W(r.x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `.@udfog^0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 uQG|r)  
EH".ki=e  
template < typename T >   struct picker_maker S @[]znH  
  { % J\G[dl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S{llpp{E  
} ; 1 -Z&/3T]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?0)K[Kd'Y  
  { 4(8c L?J`0  
typedef picker < T > result; UDHOcb  
} ; nw+t!C  
Sr+hB>{  
下面总的结构就有了: =1Plu5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vhMoCLb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 nscnG5'{+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5,xPB5pK  
至此链式操作完美实现。 +B{u,xgg  
oVK?lQ~y  
) [eTZg  
七. 问题3 _J*l,]}S  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Zx8$M5  
OX,em Ti  
template < typename T1, typename T2 > WOPIF~1v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const , S^y>  
  { I(UK9H{0$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q``1^E'  
} hq"n RH  
rzdQLan  
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: qFVZhBC  
Vc0j)3  
template < typename T1, typename T2 > 1<:5b%^c  
struct result_2 &wQ<sVQ0$  
  { V 2Xv)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Dx\~#$S!=  
} ; f0eQq;D$K  
,t_&tbf3  
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? tOXyle~C  
这个差事就留给了holder自己。 Ew4D'; &;  
    9z?c0W5x  
rvx2{1}I  
template < int Order > 'oz$uvX  
class holder; !bzWgD7j  
template <> 5NkF_&S_1  
class holder < 1 > MoxWnJy}  
  { 8K^#$,.."  
public : xlcCL?qQj  
template < typename T > -qpvVLR,  
  struct result_1 ;0Ua t  
  { N[9o6Nl|a  
  typedef T & result; Ri"rT] '  
} ; j7d^g a-`  
template < typename T1, typename T2 > xJ#O|7N  
  struct result_2 5X8 i=M;  
  { ]G&[P8hz B  
  typedef T1 & result; 'h ?  
} ; b+Sj\3fX  
template < typename T > ql%K+4@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C!_=L?QT^  
  { eG+$~\%Fub  
  return (T & )r; O-0 5.  
} S#CaJ}M  
template < typename T1, typename T2 > ^?|4<Rm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vuy%7H  
  { t(<k4ji,  
  return (T1 & )r1; /?BTET  
} IUAe6  
} ; qAp <OJ  
,aWI&ve6  
template <> pv4#`.m  
class holder < 2 > t .&JPTK-H  
  { D=LsoASVI  
public : S^q^=q0F  
template < typename T > Z$i?p;HnW  
  struct result_1 n=f?Q=h\3  
  { "4KyJ;RA*  
  typedef T & result; Na]ITCVR  
} ; `?^<r%*F.  
template < typename T1, typename T2 > p%Q{Rqc)  
  struct result_2 8/B8yY-O  
  { qi^kf  
  typedef T2 & result; 5T"h7^}e  
} ; -5os0G80  
template < typename T > Ur[ai6LNG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c.Izm+9k  
  { {OQ)Np!  
  return (T & )r; ^-Ks_4  
} AN,3[Sh  
template < typename T1, typename T2 > s!W{ru  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {y|.y~vW  
  { f% 8n?f3;u  
  return (T2 & )r2; Dd OK&  
} J;V#a=I  
} ; \{(cz/]G/  
sw$JY}Q8x  
MB5V$toC  
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> >。 >!PM5%G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mE+=H]`.p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PMiu "  
?mi}S${g  
return l(i, j) = r(i, j); $v8T%'p+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3]NKAPY  
1)e[F#|  
  return ( int & )i; lq 1223  
  return ( int & )j; V1i^#;  
最后执行i = j; Dir# [j  
可见,参数被正确的选择了。 "<L9-vb  
gjJ:s,Fg  
+pv..\  
i'ZnU55=  
u9 *ic~Nh  
八. 中期总结 G=Xas"|  
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: 5a5JOl$8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4X:mb}(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YYe<StyH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AgDXpaq  
7 }t=Lx(  
wlwgYAD  
\*fXPJ4  
SbtZhg=S_  
%Zeb#//Jz  
九. 简化 <0/)v J- 9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 V+u0J"/8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8`<3rj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: bHDZ=Ik  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZSwhI@|  
  +-*/&|^等 25vq#sS]  
2. 返回引用。 m9'bDyyK  
  =,各种复合赋值等 ;F2"gTQS  
3. 返回固定类型。 7&dF=/:X@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) eH;{Ln  
4. 原样返回。 C]zG@O !  
  operator, h-03]M#8=  
5. 返回解引用的类型。 pfMmDl5|  
  operator*(单目) N]I::  
6. 返回地址。 Vvn~G.&)  
  operator&(单目) <P5 7s+JK  
7. 下表访问返回类型。 I0bkc3  
  operator[] ~:b5UIAk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CT.hBz -S  
  operator<<和operator>> o3'Za'N.  
}dq)d.c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Q2gz\N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qz-lQ  
pW<l9W  
template < typename Left > EP{ji"/7[  
struct value_return q ) e* eN  
  { ) Cm95,Y  
template < typename T > {ZUgyGE{  
  struct result_1 7%|HtBXv^  
  { X-yS9E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fHF*#  
} ; u~'j?K.^  
G Mg|#DV  
template < typename T1, typename T2 > JGlp7wro  
  struct result_2 . N5$s2t  
  { SQdK`]4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FdxV#.BE  
} ; bL%-9BG  
} ; "6WE6zq   
&7w*=f8I  
,u5iiR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {>yy3(N  
.UUT@ w?  
下面我们来剥离functor中的operator() _]kw |[)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?J5E.7o  
T mH5+  
return l(t) op r(t) zrA =?[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P9gAt4i  
return op l(t) 5BMrn0  
return op l(t1, t2) ;C5 J ^xHI  
return l(t) op ](k}B*Ab h  
return l(t1, t2) op kI~; 'M  
return l(t)[r(t)] kznm$2 b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mN" g~o*  
Y-y}gc_L  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Pu2cU5n  
单目: return f(l(t), r(t)); JIMi~mEiN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U5;Y o+z  
双目: return f(l(t)); LV]F?O[K=  
return f(l(t1, t2)); rVb61$  
下面就是f的实现,以operator/为例 `G>BvS5h  
EE~DU;p;]  
struct meta_divide AgJPtzs  
  { DLEHsbP{$  
template < typename T1, typename T2 > 5"7lWX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i)M JP*  
  { NvJ}|w,Z  
  return t1 / t2; oazy%n(KZ  
} q[~+Zm  
} ; 8sU}[HH*1  
IoxdWQ4]A  
这个工作可以让宏来做: 9{R88f?;  
(+.R8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MgQb" qx  
template < typename T1, typename T2 > \ $$---Y   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :w26d-QR(  
以后可以直接用 ~J1UzUxX2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K;~I ;G  
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 u [LsH  
(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。。。) ,Y27uey{wa  
joJQ?lG  
Ft 2u&Rtx  
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 C <q@C!A  
g:[yA{Eh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T3/Gl 6f  
class unary_op : public Rettype 0 t0m?rVW  
  { l\t<_p/I)^  
    Left l; dQPW9~g8Hg  
public : ka| 8 _C^z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FrQRHbp3  
hR~~k~84  
template < typename T > VuA)Ye  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Z.W R-}  
      { {GQRJ8m  
      return FuncType::execute(l(t)); %g=SkQ&d  
    } F44KbUH  
u\}"l2 r  
    template < typename T1, typename T2 > Xs$UpQo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0)9'x)l:  
      {  pytF K)U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aF:|MTC(~  
    } K`twbTU  
} ; FSkz[D_}  
s)V<dm;T  
njBK{  
同样还可以申明一个binary_op 2!g7F`/B  
L%0G >2x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hge0$6l  
class binary_op : public Rettype zr1A4%S"  
  { *ta?7uSiT  
    Left l; @SH$QUM(  
Right r; 7\ kixfEg  
public : 7G &I]>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @LR:^>&*  
^ub@ Jwe  
template < typename T > N&-J,p~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hBNA,e:  
      { vuNq7V*}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NekPl/4  
    } |E9iG  
-gy@sSfvkv  
    template < typename T1, typename T2 > .WT ar9e#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{Af 3N  
      { qI5`:PH%n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^z}$ '<D9  
    } &bT \4  
} ; J(=io_\bO  
<%:,{u6  
h4k.1yH;  
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 K}9c$C4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \"?5CHz*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z-rHYfa4  
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。 TAKv E=a;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hScC< =W  
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。。。 .{ r %C4q9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @_C?M5v  
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) p2uZ*sY(D  
下面是修改过的unary_op pn-`QB:{h  
XmX{e.<NZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 31k2X81;a  
class unary_op Tt\G y  
  { [}Pi $at  
Left l; jP"l5  
  LV!<vakCK  
public : HMPb%'U~  
DNy 6Kw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8AuOe7D9A  
Q,< V)  
template < typename T > >`=<(8bu  
  struct result_1 e)A-.SRiO$  
  { RG V}c#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; < r7s,][&  
} ; w4(g]9^Q  
I/ V`@*/+  
template < typename T1, typename T2 > ;FO( mL(  
  struct result_2 H&E3RU> `  
  { jSd[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TAp8x  
} ; ]mT2a8`c.r  
Q7@oAeNd  
template < typename T1, typename T2 > "^NsbA+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4I!g?Moh  
  { Z )'gj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ne9- c>>  
} G;Py%8  
4c9 a"v  
template < typename T > _(:<l Y aY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6'45c1e   
  { WO!'("  
  return OpClass::execute(lt(t)); pxb4x#CC  
} 8KMo!p\i  
t+Au6/Dx?  
} ; |*n B2  
_:7:ixN[Ie  
kY^ k*-v  
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 "X,*VQl:  
好啦,现在才真正完美了。 /_qW?LKG/  
现在在picker里面就可以这么添加了: W*r1Sy  
&(X67  
template < typename Right > +sT S1t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /X;/}fk  
  { Ld?'X=eQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yZQcxg%  
} o1Nfn'!3/>  
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。 LDh,!5G-M  
}*?,&9/_)  
Fxv5kho  
W[<ZI>mf  
3 nnoXc'  
十. bind s`gfz}/  
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。 bYBEh n  
先来分析一下一段例子 $Ts;o  
i|[**P  
],s{%a5wC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X.+|o@G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5 BLAa1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J#xZ.6)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 TyY%<NCIb  
我们来写个简单的。 BlfadM;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XNJ3.w:R  
对于函数对象类的版本: Z ygu/M 6  
6u>]-K5  
template < typename Func > K.Tob,5`  
struct functor_trait i ?PgYk&}  
  { >!Dp'6  
typedef typename Func::result_type result_type; q~`dxq`}  
} ; <b:xyHS  
对于无参数函数的版本: bs0[ a 1/  
F-Bj  
template < typename Ret > :!ablO~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WG*),P?  
  { A DVUx}  
typedef Ret result_type;  ZvwU  
} ; *vzEfmN:d  
对于单参数函数的版本: 3,?LpdTS  
IG&twJR  
template < typename Ret, typename V1 > uHq;z{ 2GI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8]D0)  
  { P^AI*tH"m  
typedef Ret result_type; 1gQ_76Yck  
} ; #I1q,fm  
对于双参数函数的版本: >t{-_4Yv?  
#>6Jsnv1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X0Wx\xDg[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +ZOKfX  
  { =Cd{bj.8  
typedef Ret result_type; P$Q,t2$A  
} ;  +;-ZU  
等等。。。 0:`*xix  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QP/ZD|/ t1  
nyetK  
template < typename Func > l <p(zLR  
struct func_return YSrjg|k*  
  { H: S<O%f  
template < typename T > ] n\]ao  
  struct result_1 }?o4MiLB  
  { '{-Ic?F<P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W-*HAS  
} ; cyo[HI?WM  
XFYa+]B2q  
template < typename T1, typename T2 > C^;>HAK|F  
  struct result_2 H+Aidsn  
  { f `D( V-4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 70'gVCb  
} ; _xmQGX!|  
} ; `NTtw;%Y  
uW [yNwM  
3b|=V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IEfYg(c0U  
{1qr6P,"  
template < typename Func, typename aPicker > 1[J|AkN  
class binder_1 F 2Y!aR  
  { pKno~jja  
Func fn; \B^NdG5Y  
aPicker pk; M4D @G  
public : OE}FZCX F  
xZ6x`BET-  
template < typename T > uq ;yR[w"  
  struct result_1 RL$%Vy0  
  { &Q#*Nnb3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =Z{jc  
} ; ?J,,RK.  
z(>QGzyc  
template < typename T1, typename T2 > ,`02fMOLc  
  struct result_2 *{P/3yH  
  { lXZ*Pb<j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^Ua6.RH8  
} ; 0n'v F&E8  
}%z%}V@(&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;>L8&m)R5  
0ckmHv  
template < typename T > `a!9_%|8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C fM[<w   
  { K yyVO"  
  return fn(pk(t)); _9JFlBx  
} hO&_VCk  
template < typename T1, typename T2 > }Z{FPW.QK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !l=)$RJKdD  
  { gO)":!_n W  
  return fn(pk(t1, t2)); )$1>6C\  
} T2/:C7zL  
} ; PZ`11#bbm  
zj(V\y&H  
#]6{>n1*+w  
一目了然不是么? yCA8/)>Gm  
最后实现bind KGcjZx04!  
Sb> &m  
pB#I_?(  
template < typename Func, typename aPicker > +wJ!zab`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) El@*Fo  
  { Gw\..O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A*wf: mW0c  
} &^#u=w?^x  
RgA"`p7{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CGzu(@dd\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9^ZtbmUf  
~ !!\#IX  
十一. phoenix dJ m9''T')  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~D>pu%F  
KX]!yA  
for_each(v.begin(), v.end(), g&y^r/  
( %T\hL\L?  
do_ 8*@{}O##  
[ huS*1xl  
  cout << _1 <<   " , " \ ZE[7Ae  
] pA8As  
.while_( -- _1), `:;q4zij;  
cout << var( " \n " ) E_aBDiyDf  
) Y*PfU +y~  
); g_`a_0v  
9$Z0mzk  
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: /1v9U|j  
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 Z#L4n#TT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V^&*y+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5.oIyC^Ik  
ON){d!]uJ  
Y}v3J(l  
template < typename Cond, typename Actor > U31@++C[  
class do_while <K`E*IaW  
  { j7gw?,  
Cond cd; (Jw_2pHxr"  
Actor act; 3,Yr%`/5'  
public : Uu5(/vw]  
template < typename T > eF22 ~P  
  struct result_1 cl2_"O  
  { Y55u -9|N  
  typedef int result_type; UJSIbb5  
} ; 8ZVQM7O  
a \1QnCy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %Qlc?Wl:  
%:d7Ts&?Z  
template < typename T > t+iHsCG)>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;//9,x9;t  
  { U:C:ugm  
  do *k}m?;esb  
    { 26rg-?;V^  
  act(t); kuy?n-1g  
  } xF8n=Lc  
  while (cd(t)); cQyN@W  
  return   0 ; z'_Fg0kR{  
} qrYbc~jI7  
} ; uW(-?  
^ls@Gr7`P  
v62_VT2v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 32<D9_  
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。 Qk:Lo*!  
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。 z6C(?R  
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。 O*~z@"\  
下面就是产生这个functor的类: ;na%*G`  
< ,*\t  
{g<D:"Q  
template < typename Actor > Z|uvrFa  
class do_while_actor 3TF_$bd{  
  { { uaDpRt  
Actor act; GDL/5m#  
public : () _RLA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} **Ioy+  
hr fF1 >A  
template < typename Cond > G XVx/) H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vTO9XHc E  
} ; );7 d_#  
w W@e#:  
)N&SrzqTK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LJGpa )(  
最后,是那个do_ 9kH~=`:?  
u^tQ2&?O!P  
BB/wL_=:  
class do_while_invoker i D IY|  
  { I?3b}#&V9  
public : KFd +7C9  
template < typename Actor > 7Ed0BJTa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 112 WryS  
  { WzN c=@[W  
  return do_while_actor < Actor > (act); #T_!-;(Z  
} #ODP+>-IjB  
} do_; T>& q8'lD  
2{rWAPHgz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &-yRa45?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K {' atc  
最后来说说怎么处理break和continue p|-MwCeH  
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。 4d@yAr}  
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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