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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Mp)|5<%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {6 brVN.V  
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, }I ^e:,{  
YV"LM6`  
">rt *?^  
Cswa5 l`af  
  class filler @ )m9#F  
  { jS'hs>Ot  
public : hv 8j$2m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^9xsbv B0  
} ; 8`;3`lZ  
MRL,#+VxA  
W!4xE  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: v m)'C C  
HK!Vd_&9,  
'w!8`LPu  
&{(8EvuDd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~7"6Y ]  
~#V1Gunq  
BRGTCR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iMXK_O%  
SM8m\c  
TCS^nBEE  
+)QA!g$  
二. 战前分析  =[G)  
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。 5"8R|NU:\0  
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 p:gM?2p1  
E!v^j=h$u  
]#Q'~X W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FAP1Bm  
  /* --------------------------------------------- */ hV>@qOl '  
vector < int *> vp( 10 ); et0yS%7+?@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z]F4Z'(e.  
/* --------------------------------------------- */ rkC6 -9V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P g1EE"N@  
/* --------------------------------------------- */ AC9#!# OGB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mB]Y;R<  
  /* --------------------------------------------- */ \J?5K l[*c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4E.K6=k|=a  
/* --------------------------------------------- */ Il,^/qvIY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5 ,1q%  
b6~MRfx`7  
{glRX R  
&+>)H$5  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6 &)fZt  
1._1, _2是什么? ."\&;:ZNv  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5Pu F]5  
2._1 = 1是在做什么? )XAD#GYM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 l#G }j^Q  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #3o]Qo[Sc  
13:0%IO  
1F_ 1bAh$  
三. 动工 B)`^/^7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &.t|&8-  
;Z(~;D  
hSyA;*)U  
U?:<clh  
template < typename T > IRW%*W#  
class assignment J((.zLvz  
  { 8{Id+Q>Vo,  
T value; Sk 10"DB/  
public : B[rxV  
assignment( const T & v) : value(v) {}  >o"3:/3  
template < typename T2 > Ood'kAH1B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]kd )j  
} ; wc5OK0|  
VT&R1)c  
h f1f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n\Y|0\ B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =w&<LJPJ  
C4ut!I #  
y~N,=5>j  
K?o}B  
  class holder 4x JOPu  
  { 4SqZ V  
public : g)Byd\DS  
template < typename T > +T@a/(Gl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `kP (2b  
  { =7c1l77z  
  return assignment < T > (t); : *Nvy={c  
} hA81(JWG  
} ; ToHCS/J59  
wGC)gW  
t $+46**  
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: OgTE^W@  
Ur]~>-Z  
  static holder _1; LF~=,S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O/(qi8En  
3e g<)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $I7/FZP  
而不用手动写一个函数对象。 3 T3p[q4  
{&Fh$H!  
wZECG-jr/  
b:}`O!UBw  
四. 问题分析 C||A[JOS  
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。 G'<J8;B* t  
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。 .bYDj&]P{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &!{wbm@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~OXC6z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PIuk]&L^  
>_biiW~x:  
五. 问题1:一致性 qK4E:dD  
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?| .wD>0Ig  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #(53YoV_8  
"kKIVlC  
struct holder O]n"aAu@  
  { qYW{$K  
  // ogX'3L  
  template < typename T > 4><b3r;T'  
T &   operator ()( const T & r) const PomX@N}1  
  { 6?0 ^U 9  
  return (T & )r; 22|f!la8n  
} ~7!J/LHg  
} ; pQxaT$  
=De%]]>   
这样的话assignment也必须相应改动: g]V}azLr  
ZpHT2-baVe  
template < typename Left, typename Right > dyjzF`H  
class assignment W&]grG2/  
  { ~4wbIE_r N  
Left l; ;C%D+"l1g  
Right r; ZbYwuyHk(3  
public : 1WPDMLuN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }`$:3mb&f  
template < typename T2 > aho;HM$hjP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Wx&AY"J  
} ; p1HU2APFP  
j$#pG  
同时,holder的operator=也需要改动: 'f<0&Ci8  
8 F'i5i  
template < typename T > k3[ ~I'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "RH2%  
  { _VR Sdr5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !GMb~  
} -pj&|< h+9  
2F3IC  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Mz<4P3"H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I<.3"F1}  
,{7wvXP  
return l(rhs) = r; F]W'spF,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YF @'t~_Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !>/U6h,_  
HB\y [:E  
template < typename Tp > !cLX1S  
class constant_t iLy }G7h  
  { UUv&X+ Y  
  const Tp t; vI ]| W  
public : r]km1SrS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A5Yfm.Jy  
template < typename T > 2"nd(+ QH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SPL72+S`,  
  { (]>c8;o#b  
  return t; 6Pl$DSu  
} 'M+iVF6  
} ; !1dCk/D&)8  
zb~!> QIz{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d>  Y9g  
下面就可以修改holder的operator=了 -<}_K,Ky`  
qSMST mnQ  
template < typename T > El0|.dW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Og%qv Bj 6  
  { K|Std)6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /wI$}X5o~  
} p0uQ>[NV0  
0<Px 2/  
同时也要修改assignment的operator() V_!hrKkL  
Gy 'l;2  
template < typename T2 > 1c,$D5#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hbx=vLQ6  
现在代码看起来就很一致了。 B4GgR,P@S  
~tDV{ml  
六. 问题2:链式操作 kwK<?\D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %|o4 U0c  
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。 of8/~VO  
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。 UBi0 /  
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。 +|Xx=1_?BK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %`HAg MgP  
h5x FP  
template < typename T > pF#nj`L  
struct result_1 3Zdkf]Gh  
  { >va#PFHA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w^NE`4 -  
} ; `>'E4z]-_  
 HlPf   
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(]6pG=  
'wLQ9o%=p|  
template < typename T > ^ {-J Y  
struct   ref c5<M=$  
  { g-meJhX%  
typedef T & reference; Am!$\T%2  
} ; ~0|Hw.OK  
template < typename T > ,#UaWq@7  
struct   ref < T &> Tw`^  
  { Jp xJZJ  
typedef T & reference; U9IN#;W  
} ; Cz Jze  
me$ 7\B;wy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :^1 Xfc"  
1'R]An BV  
template < typename T > P$N\o@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e[yk'E  
  { L=VJl[DL  
  return l(t) = r(t); ]U! ?{~  
} Bh"o{-$p8`  
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。 ,F.\z^\{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $=TFTSO  
)O"5dF1l  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^4O1:_|G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /{d7%Et6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fZ]Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V3xC"maA@  
最后的布局是: d5\w'@Di  
                Add c@~\ FUr  
              /   \ 7z)Hq./3@  
            Divide   5 *rK}Ai  
            /   \ w8kp6_i'  
          _1     3 7\rz*  
似乎一切都解决了?不。 =\ iV=1iB  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6^s=25>p  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :7<spd(%"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: D^]7/w:$-  
.4Jea#M&x  
template < typename Right > +S5"4<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \d2Ku10v[  
Right & rt) const ; ob>$ _  
  { gb|C592R5C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w{UVo1r:  
} fl!8\4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g[0b>r7   
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。 ib0M$Y1tIS  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 - {>JF  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 u= 5&e)v3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {l%Of  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,H2[["1DH  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:  [:  
81O`#DfZ  
template < class Action > 5yI_uQR  
class picker : public Action 'mp@!@_  
  { 8Sd<!  
public : 6FiI\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !0CC&8C`  
  // all the operator overloaded #pErGz'{  
} ; `6)GjZh^  
WOrz7x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )AEJ` xC  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: G?jKm_`L  
PF2PMEBx!  
template < typename Right > M^AwOR7<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3E$M{l  
  { %(MaH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6.ASLH3#  
} IC{\iwO/~c  
U}~SY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jajo!X*Wai  
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。 *8M 0h9S$  
<kN4@bd;  
template < typename T >   struct picker_maker Fo=Icvo  
  { F"1)y>2k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R?b3G4~  
} ; >\ y|}|?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e;GLPB   
  { S}f 3b N  
typedef picker < T > result; rG|lRT3-K  
} ; {?!=~vp  
)y4bb^;z  
下面总的结构就有了: ON.C%-T-  
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。 3gV 17a  
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。 XZD9vFj1Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  $A]2Iw!&  
至此链式操作完美实现。 @E %:ALJ  
T"xq^h1\  
*pK bMG#  
七. 问题3 8/F}vfKEN  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +!h~T5Ck  
{+%|n OWV  
template < typename T1, typename T2 > Z0uo. H@.N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }^U7NZn<"  
  { %N$,1=0*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D!Pv`wm  
} @/FE!6 |O  
y.(Yh1  
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: 2fFZ70Yh  
n}/?nP\%  
template < typename T1, typename T2 > Ezsb'cUa(  
struct result_2 E}LuWFZ&  
  { 6<X.]"u+E~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %Hx8%G!  
} ; _uwM%M;  
1BK!<}yI{  
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? h+=xG|1R[5  
这个差事就留给了holder自己。 v EppkS U1  
    N3O3V5':!  
v|fA)W w  
template < int Order > ;,2i1m0"  
class holder; b* k=  
template <> _/(DEF+G  
class holder < 1 > TgMa! Vz  
  { g@0<`g  
public : HY-7{irR~  
template < typename T > ZeM~13[  
  struct result_1 [d 30mVM  
  { }MQNzaXY^  
  typedef T & result; ere h!  
} ; T'_#Dwmj*  
template < typename T1, typename T2 > =h5&:?X  
  struct result_2 KYa}k0tVAp  
  { Q+@/.qJ  
  typedef T1 & result; `W>cA64 o  
} ; zntvKOIh  
template < typename T > .)=T1^[hI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jB) RvvMU5  
  { &U*MLf83`  
  return (T & )r; a7$-gW"Z(,  
} [bM$n m  
template < typename T1, typename T2 > ,w-=8>5lrj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^u2unZ9BK!  
  { "#}Uh  
  return (T1 & )r1; Q1f)uwh  
} = VIU  
} ; 2L!s'^m-  
?R-4uG[(  
template <> bd|ZhRsL  
class holder < 2 > ox:m;-Ml?_  
  { pHKcKqB*13  
public : <[.{aj]QV  
template < typename T > c{.y9P6  
  struct result_1 ByyvRc,v  
  { mnzB90<  
  typedef T & result; E~}@56ER}  
} ; P+ ejyl,  
template < typename T1, typename T2 > #h=pU/R  
  struct result_2 a|}v?z\  
  { @S?`!=M  
  typedef T2 & result; /Ne;Kdp  
} ; $ljzw@k  
template < typename T > Nm {|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {ovt 6C  
  { b'AA*v,b  
  return (T & )r; &#/UWv}f 0  
} 5>r2&72=  
template < typename T1, typename T2 > r? 9D/|`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S<*h1}V3/  
  { m8}c(GwcP  
  return (T2 & )r2; J|$UAOEDa  
} 8O^<#lh  
} ; IKo,P$ PE  
hW<TP'Zm*  
w-{a>ZU0  
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> >。 @kst G3@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C"SG':  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o?,c#g  
cQzUR^oq,  
return l(i, j) = r(i, j); cnw?3/J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H8!; XB  
8kdJ;%^N  
  return ( int & )i; =w!>/#U  
  return ( int & )j; 9 AWFjoXl"  
最后执行i = j; zrDcO~w  
可见,参数被正确的选择了。 =Ju%3ptH0  
5,_DM  
JnE\z*NB  
w;b;rHAZ\  
(e"\%p`  
八. 中期总结 P>}OwW  
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: bU4l|i;j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ntr&? H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 to9X2^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aM5Hp>'nI  
L l$,"}0T  
Vq&}i~  
* lo0T93B  
#i;y[dQ  
MSqW {  
九. 简化 F:~k4uTW\b  
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。 b?U2g?lN:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [iXkv\  
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: 61SbBJ6[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =w;~1i% .k  
  +-*/&|^等 o? LJ,Z  
2. 返回引用。 zhZ!!b^6<  
  =,各种复合赋值等 @@W-]SR  
3. 返回固定类型。 SX)o0v+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =D3K})&  
4. 原样返回。 2F&VG|"  
  operator, 2}uSrA7n]  
5. 返回解引用的类型。 2rGg  
  operator*(单目) 4k_y;$4WN  
6. 返回地址。 pqF!1  
  operator&(单目) P=<>H9p:o  
7. 下表访问返回类型。 c BcZ@e;  
  operator[] STjk<DP(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yedEI[_4  
  operator<<和operator>> *";O_ :C!  
k0bDEz.X  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1v~1?+a\2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dy.U;  
.Lm0$o*`  
template < typename Left > o_C]O"  
struct value_return  (z.4er}o  
  { {i"t h(J$  
template < typename T > _{2/QP}  
  struct result_1 \o}=ob  
  { =/m$ayG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fB= j51Lw  
} ; 4^GIQEjx  
]G}:cCpd+a  
template < typename T1, typename T2 > " ?=$(7uc  
  struct result_2 fR&x5Ika0  
  { X1XmaO% A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ">FuCvQ  
} ; s 9n_s=w  
} ; =3;~7bYO  
$DeVXW  
v*JXrB&x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X?aj0# Q  
&HBC9Bx/(  
下面我们来剥离functor中的operator() XK{KFB-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e ~ %=H 0n  
@bIZ0tr4  
return l(t) op r(t) bLSUF`-z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {k uC+~R  
return op l(t) 3~EPX`#[W  
return op l(t1, t2) y=&^=Z h[  
return l(t) op LI9 Uc\  
return l(t1, t2) op @(CJT-Ak  
return l(t)[r(t)] c[+uwO~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |>/m{L[  
%7A?gY81  
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: [_-[S  
单目: return f(l(t), r(t)); Hrg -5_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 19;Pjo8  
双目: return f(l(t)); ==npFjB  
return f(l(t1, t2)); ('6sW/F*ab  
下面就是f的实现,以operator/为例 H;N6X y*~  
=X3Rk)2r  
struct meta_divide rqTsKrLe  
  { IFbN ]N0  
template < typename T1, typename T2 > @MxB d,P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aL|a2+P[`q  
  { =sUrSVUeU  
  return t1 / t2; c7@[RG !  
} Y' O3RA5E  
} ; B8 r#o=q1  
*?~&O.R"  
这个工作可以让宏来做: ]--" K{  
TFO4jjiC"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ! i8'gq'q  
template < typename T1, typename T2 > \ &?*H`5#?G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i#I7ncX  
以后可以直接用 hQ}y(2A.XI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TG6E^3a P  
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 Qe;R3D=T;  
(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。。。) RG6U~o1  
,.i)(Or  
#{g6'9PMz  
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 YhO-ecN  
8Z>=sUMQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4tlLh`-8  
class unary_op : public Rettype $bF3 v=u`  
  { )sLXtV)nm6  
    Left l; YSr u5Q  
public : }K|40oO5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ' 1D1y'  
qS[KB\RN1  
template < typename T > ZjveXrx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fjLS_Q ;h  
      { C/ENJ&  
      return FuncType::execute(l(t)); $q g/8G  
    } .$zo_~ mR  
&+")~2 +  
    template < typename T1, typename T2 > H'?dsc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Q=xIS  
      { }3=^Ik;x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1q/Q@O  
    } )#v0.pE  
} ; A Eo  
2}6StmE }  
^q\9HBHT  
同样还可以申明一个binary_op K?6#jT6#  
Qq<+QL|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eT@, QA(3  
class binary_op : public Rettype k? !'OHmBL  
  { s!?T$@a=  
    Left l; B`?5G\7L  
Right r; v4VP7h6uD)  
public : z K6'wL!!I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }TG=ZVi  
=j~Xrytn  
template < typename T > sEx`9_oZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <nJ8%aY,  
      { ]] 50c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '7UIzk|  
    } XX'mM v  
`J-&Y2_/k  
    template < typename T1, typename T2 > %YwIR.o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cn.x:I@r  
      { :ywm4)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kZNVUhW6S  
    } x%%OgO +>  
} ; ^gY3))2_  
+J7xAyv_Oz  
}o7"2h ht  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Pvz\zRq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y(C-o[-N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V?N8 ,)j  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 t&H3yV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p_qJI@u8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @WICAC=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PLhlbzcf  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) G'(8/os{  
下面是修改过的unary_op HBcL1wfS  
~ ":}Rs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %Iv*u sXP  
class unary_op ~c${?uf   
  { {J]x81}*;  
Left l; 7(B"3qF8|  
  N.?)s.D(  
public : hi^t zpy  
jn+BH3e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bb*P);#.K  
'L8B"5|>  
template < typename T > /7uA f{  
  struct result_1 a G\  
  { Mc<O ~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {v U;(eN  
} ; 8Lr&-w8J  
|yVveJ  
template < typename T1, typename T2 > >M^4p   
  struct result_2 .{4U]a;[  
  { xH>2$  ;f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #?fKi$fS;L  
} ; l@`Do[  
HD153M,  
template < typename T1, typename T2 > Hg 2Rcl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i2 G.<(3O  
  { um*!+Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q=#N4[W'  
} ;lc/FV[/  
s}bv o  
template < typename T > pN#RTb8o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c&I"&oZ@&  
  { rA[wC%%  
  return OpClass::execute(lt(t)); LW*v/`@  
} Mh8s@g  
W \XLf,_+  
} ; 2dnyIgi  
'yNS(Bg=  
Zx 5Ue#I  
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 t>JPK_b0  
好啦,现在才真正完美了。 `w EAU7m:  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z Z9D6+R  
=p>IP"HJ  
template < typename Right > `} S; _g!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H,0Io  
  { Xsd+5="{N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1s6L]&B  
} XxLauJP K  
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。 Y|~+bKa  
D"8?4+  
CZw]@2/JuQ  
`XrF ,  
oyq9XW~ D  
十. bind -d_7 q  
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。 n>W*y|UJ  
先来分析一下一段例子 +MyXIWmD  
#"!q_@b,D  
m*~Iu<5L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &%r<_1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]? % *3I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f7?IXDQ>!  
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。 >8.o  
我们来写个简单的。 _:~I(c6   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >o )v  
对于函数对象类的版本: E~`l/ W  
,dXJCX8so  
template < typename Func > {P'^X+B0*  
struct functor_trait xP-\)d-.aN  
  { [^0 S#,L  
typedef typename Func::result_type result_type; pYz\GSd  
} ; N;R I A  
对于无参数函数的版本: T7?cnK"  
S,vh  
template < typename Ret > a~&euT2  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  ,$(a,`s)  
  { 2`U+ !  
typedef Ret result_type; "wnN 0 p  
} ; ^=[b]*V  
对于单参数函数的版本: 'nN'bVl/  
;S+]Z!5LT  
template < typename Ret, typename V1 > x&*2R#Ai  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x};sti R  
  { qyL!>kZr@  
typedef Ret result_type; 1C+d&U  
} ; Z7dyPR  
对于双参数函数的版本: Q/`W[Et  
OCEhwB0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N~tq ]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )jGB[s";)y  
  { mOfTq] @B  
typedef Ret result_type; sw+vyBV)r  
} ; 1.I58(0~+  
等等。。。 z -uW,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %<{1 N|  
A5go)~x\  
template < typename Func > ne 8rF.D  
struct func_return 6)yi^v  
  { T&^b~T(y  
template < typename T > ).IK[5Q`  
  struct result_1 odKdpa Zc[  
  { `y$@zT?j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; szGGw  
} ; Y(F>;/AA  
eS/Au[wS  
template < typename T1, typename T2 > Yht |^ =a  
  struct result_2 e#!p6+#"  
  { '$5Qdaj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `J %35  
} ; GTke<R  
} ; #=,c8" O  
3jjV bm  
y'C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .4[M7)  
wL[{6wL  
template < typename Func, typename aPicker > m1Xc3=Y  
class binder_1 -{E S 36  
  { FD/=uIXH2  
Func fn; @  \*Zq  
aPicker pk; IlZ$Jd  
public : YI?tmqzt  
6 #k mV  
template < typename T > "'~&D/7  
  struct result_1 5DL(#9F8b9  
  { .*&F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &M7AM"9  
} ; v)JS4KS  
!q 9PO  
template < typename T1, typename T2 > @T%8EiV  
  struct result_2 B-h@\y  
  { B^Hh rz!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xu.TS  
} ; O% 8>siU  
@3`Pq2<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %xdyG Al:  
WHcw5_3#  
template < typename T > v;(k7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S]?I7_  
  { c~u91h?  
  return fn(pk(t)); !M}ZK(  
} YL/B7^fd8  
template < typename T1, typename T2 > Hb\['VhzM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b1EY6'R2  
  { KM/c^ a4V  
  return fn(pk(t1, t2)); ufJHC06  
} q<Y#-Io%3  
} ; |%@pjJ`3  
P52qtN<  
Sb^o`~ Eh  
一目了然不是么? ^1bM=9]F0  
最后实现bind XA\wZV |{  
?u>A2Vc!  
U% OlYP$g  
template < typename Func, typename aPicker > Q-KBQc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fvRqt)Ks  
  { ]v l?J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a1z*Z/!5  
}  NmTo/5s  
ZQAiuea  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yT[)V[}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,6aF~p;wI|  
;N!opg))d<  
十一. phoenix 0E#?H0<OeG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cUTG! P\R  
" f.9u  
for_each(v.begin(), v.end(), B#4'3Y-3  
(  Y+Cv9U0  
do_ nnCz!:9p  
[ '^(qlCI  
  cout << _1 <<   " , " D{6<,#P{w  
] M=4`^.Ocm  
.while_( -- _1), T!-ly7-`  
cout << var( " \n " ) w[#*f?at~  
) 3x>Y  
); f1 `E-  
JG@Zb}b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: xn anca  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;Qidf}:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =l>=]O~h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VyWzb  
n$<n Yr`X  
{/i&o  
template < typename Cond, typename Actor > *RFBLCt  
class do_while r-,u)zf"  
  { mpD[k9`x#  
Cond cd; r |2{( +  
Actor act; c"P:p%\m&u  
public : @4$la'XSx  
template < typename T > LeYI<a@n@$  
  struct result_1 :(;ho.zz  
  { 3g5D[>J'  
  typedef int result_type; &3:<WU:U  
} ; ?;ZnD(4?  
$`<-;kI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !*o{xq   
{ }P~nP  
template < typename T > w`[`:H_z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5 Q,j+  
  { Dlz1"|SF  
  do }j{Z &(K  
    { "p[3^<~uQ  
  act(t); oiQ:&$y  
  } 'q l<R0g  
  while (cd(t)); XW:%YTv  
  return   0 ; BOv^L?)*Z  
} = VMELk!z  
} ; zN/nKj: Q  
B^/(wHBp  
R,8T t!n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PsBLAr\ah  
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。 x[mh^V5ld  
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。 -m$2"_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .dj}y jd]f  
下面就是产生这个functor的类: m`n#Q#6  
o90[,  
N'Vj& DWC  
template < typename Actor > r`e6B!p  
class do_while_actor ?=b#H6vs  
  { )NO ,G  
Actor act; J7@Q;gcl:  
public : d3NER}f4V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %2'Y@AX`  
Qe`Nb4xf  
template < typename Cond > b^"mQ   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9Dd`x7$ a  
} ; g|M>C:ZT  
q s iV  
ld#YXJ;P.k  
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;A~:}c,  
最后,是那个do_ #wJ^:r-c`  
E5Lq-   
er<_;"`1  
class do_while_invoker YTg8Zg-Z  
  { A-u!{F  
public : XpPcQIM*  
template < typename Actor > n(_wt##wE~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z8Tb43?  
  { Ss:'H H4  
  return do_while_actor < Actor > (act); u]P9ip"Z  
} $?On,U  
} do_; y:k7eE"  
S";}gw?r6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \/9O5`u*V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .Dy2O*`  
最后来说说怎么处理break和continue o1H6E1$=  
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。 B/B`=%~5_^  
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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