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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  _^ZII  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a WC sLH  
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, uWQ.h ,  
+!wc(N[(2  
/xnhHwJm  
Pr"ESd>Y  
  class filler +ZO*~.zZ  
  { 6w#v,RDEu  
public : .l!Z=n|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9:>vl0  
} ; *G38N]|u6  
x(Z@ R\C-a  
E&AR=yqk  
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: uq_SF.a'v  
8h=XQf6k0  
Z9y:}:j"  
wO9<An  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >Ww F0W9?  
l;fH5z  
4+0Zj+ q";  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rXMv&]Ag  
:0l(Ll KD  
R_&>iu'[  
{_JLmyaerZ  
二. 战前分析  S_atEmQ  
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。 hG U &C]  
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 d>}%A ]  
}% =P(%-  
RL%{VE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); , /pE*Yk  
  /* --------------------------------------------- */ RDbA"e5x  
vector < int *> vp( 10 ); r]yq #T`z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uE2Y n`Ha  
/* --------------------------------------------- */ {+ m)*3~w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d0,I] "  
/* --------------------------------------------- */ E_z@\z MB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2;3q](d   
  /* --------------------------------------------- */ #KwFrlZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hf '3yEm  
/* --------------------------------------------- */ sdY6_HtE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9f "*O j  
la-+ `  
(8{Z@  
;J:YNup  
看了之后,我们可以思考一些问题: W{`;][  
1._1, _2是什么? ,/KHKLY7  
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。 4xlsdq8`t  
2._1 = 1是在做什么? tnsYY  
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。 REw3>/=  
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。 E-/]UH3u H  
0]4X/u#N  
5@2Rl>B$  
三. 动工 w a_{\v=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )#m{"rk[x,  
O2Qmz=%  
p< 7rF_?W0  
/x??J4r0  
template < typename T > l zFiZx  
class assignment }|Qh+{H*.  
  { dHDtY$/_  
T value; .V hU:_u  
public : v6 U!(x  
assignment( const T & v) : value(v) {} peVY2\1>R  
template < typename T2 > I6^y` 2X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uOv<*Jld*  
} ; y~+LzDV  
@@D/&}#F  
RnkV)ed(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xw8k<`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~rV$.:%va  
jA1S|gV  
+ywz@0nx  
TB>_#+:  
  class holder ~!({U nt+'  
  { K6->{!8]k  
public : >)WE3PT/O"  
template < typename T > E:9RskI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a?y ucA  
  { -U2Su|:\N8  
  return assignment < T > (t); spA|[\Nl  
} :$G^TD/n  
} ; <sC(a7i1  
aG7Lm2{c"  
TIp\-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: vu.ug$T  
RhJ3>DL  
  static holder _1; \;-Yz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aUMiRm-   
i|h{<X7[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <IZr..|O  
而不用手动写一个函数对象。 4M"'B A<  
CZzt=9  
2po8n _  
Ge)G.>c  
四. 问题分析 J)g +I  
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。 Z84w9y7O<  
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。 d*u3]&?x&f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Nn_b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [p4([ef '  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vm gd  
"A[. 7w  
五. 问题1:一致性 6U).vg<  
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?| sB0]lj-[Un  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +sx(q@  
&LV'"2ng8  
struct holder 5#z7Hj&w  
  { rE "FN~9P  
  // r6D3u(kMb  
  template < typename T > ^Cp;#|g,  
T &   operator ()( const T & r) const N8T.Ye N  
  { Uv k:  
  return (T & )r; * r4FOA%P  
} HZ(giAyjq  
} ; P=_W{6  
F`;q9<NYRW  
这样的话assignment也必须相应改动: eLH=PDdO  
6ZjUC1  
template < typename Left, typename Right > B8wGWZ@  
class assignment a{e1g93}  
  { S!-t{Q+j^  
Left l; <'T DOYb  
Right r; #m{F*(%  
public : bz1`f>%l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {#t7lV'4  
template < typename T2 > ]'<}kJtN.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ct(^nn$A  
} ; uv$utu>< *  
0#5&*  
同时,holder的operator=也需要改动: 3?k<e  
"6~+ -_:  
template < typename T > =BD |uIR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X&Ospl@H  
  { ^S|}<6~6b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B%x?VOdBE  
} t@2MEo  
D3O)Tj@:}(  
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。 -g"Wi@Qr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7OPRf9+o  
ZKS]BbMZa  
return l(rhs) = r; )*}?EI4.  
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。 ~1Ffu x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A/Sj>Y1j  
U $=Z`^<  
template < typename Tp > x=W5e ^0?  
class constant_t ?wIw$p>wT  
  { z  +c8G  
  const Tp t; 9+Wf*:*EW  
public : F$s:\ N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ] P_yN:~  
template < typename T > =Q# (2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n "I{aJ]K  
  { r0<zy_d'  
  return t; /BS yanro  
} f?QP(+M5.  
} ; z wn#E  
)ItW}1[I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !Ks<%; rb  
下面就可以修改holder的operator=了 Kciz^)'Z  
VTO92Eo  
template < typename T > yx<-M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iML?`%/vN  
  { .;dI&0Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i66/2BUh.  
} c&g*nDuDj  
cVaGgP}\  
同时也要修改assignment的operator() _]< Tv3]RK  
.07k G]  
template < typename T2 > AI$\wp#aw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t&o&gb  
现在代码看起来就很一致了。 [mo9?  
"Qk)EY  
六. 问题2:链式操作 \mFgjP z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )|&FBz;  
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。 m*14n_m'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 b~!Q3o'W  
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。 |4Os_*tRKU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,H] S-uK~  
W#L/|K!S  
template < typename T > `cFNO:  
struct result_1 *n9=Q9  
  { =pb ru=/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &3 x [0DV  
} ; fHgvh&FU  
?V =#x.9  
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: 5~RR _G  
<SSkCw  
template < typename T > 2GRv%:rZ  
struct   ref 1+Q@RiW  
  { \[]4rXZN0  
typedef T & reference; 4@9xq<<5  
} ; ,a ":/ /[  
template < typename T > tf>"fU\P  
struct   ref < T &> -=2V4WU~  
  { 9bUFxSH  
typedef T & reference; ~Vf A  
} ; Wfsd$kN6{  
,HK-mAH   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .i3_D??  
,3Aiz|v-  
template < typename T > ?:i,%]zxC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U<6+2y P  
  { SL`nt  
  return l(t) = r(t); xk s M e  
} 5i=C?W`'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1;~| [C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fN6n2*wr(  
o`Q.;1(Y'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 vywpX^KPv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [-VIojs+u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lLS7K8;4W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;]W@W1)$  
最后的布局是: #j)"#1IE2W  
                Add y N,grU(  
              /   \ /Edq[5Ah  
            Divide   5 dQy K4T  
            /   \ /25Ay  
          _1     3 &W{v(@  
似乎一切都解决了?不。 bP&1tE  
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。 _Sl3)  
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。 b8glZb*$  
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: Hz>Dp !  
P+DIo7VTX  
template < typename Right > #gXxBM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rl]K :8*  
Right & rt) const R$;TX^r'o&  
  { <T]ey  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e(Rbq8D  
} U_WO<uhC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Nt/hF>"7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `UT UrM  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 hw=~ %f;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 HEw&'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 R[@}Lg7+v  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fg4mP_  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: lX"6m}~D  
qQ 8+gZG$R  
template < class Action > nkf7Fq}  
class picker : public Action 5]n\E?V'L  
  { .eLd0{JtN  
public : }Eh &'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QQv%>=_`  
  // all the operator overloaded n]i#&[*A(  
} ; Sb(OG 6  
3 FV -&Y  
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。 <~uzKs0  
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: M=3gV?N  
;a| ~YM2I  
template < typename Right > Je}0KW3G9L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &xUD (  
  { Xj~%kPe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jcb&h@T8kv  
} 216$,4i  
XK})?LTD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3R0ioi 7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 u@CQ+pnf:(  
PcqS#!t  
template < typename T >   struct picker_maker e['<.Yf+  
  { e~d=e3mBp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FRQ0t!b<M1  
} ; gY8$Rk %  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P-3f51Q  
  { Eku  9u  
typedef picker < T > result; tym:C7v%~  
} ; ?^W1WEBm  
c+ e~BN  
下面总的结构就有了: MX8|;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。 Hf\sF(, (  
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。 ,Aai-AGG@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eLnS1w 2  
至此链式操作完美实现。 U7 ?v4O]D[  
*3r s+0  
~$J(it-a  
七. 问题3 ml<tH2Qx3C  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 uYWD.]X;[  
Q;g7<w17  
template < typename T1, typename T2 > &K{8- t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=k=cFUX  
  { &lLfVa-l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P_w4 DU  
} \~"Ub"~I  
6(rN(C  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >36,lNt  
1 l"2 ~k  
template < typename T1, typename T2 > pCA`OP);=  
struct result_2 xcU!bDV  
  { }cr'o"4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]B?M3`'>  
} ; [&PF ;)i  
#[bL9R5NC  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? b%%r`j,'JE  
这个差事就留给了holder自己。 fg3Jv*  
    Z$JJ0X  
]i$0s  
template < int Order > [I3Nu8  
class holder; X<$Tn60,  
template <> Xt<1b  
class holder < 1 >  ;Pt8\X  
  { }!oEjcX'  
public : d \l{tmte  
template < typename T > 9<.O=-1~  
  struct result_1  3Iv^  
  { jDpA>{O[  
  typedef T & result; Nw1*);b[y  
} ; {pIh/0  
template < typename T1, typename T2 > g"1V ]  
  struct result_2 Sv{n?BYq  
  { EXCE^Vw  
  typedef T1 & result; `\62 iUN  
} ; jJ$B^Y"4  
template < typename T > B_Q{B|eEt&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <&l$xn  
  { L AasmQ  
  return (T & )r; OW4j!W  
} 5 ix*wu`,  
template < typename T1, typename T2 > U 5J _Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *v+l,z4n  
  { &/]en|f"  
  return (T1 & )r1; :^3) [.m  
} M/=36{,w-  
} ; J&>@ >47  
LBCH7@V1yR  
template <> GHcx@||C?  
class holder < 2 > ZyUcL_   
  { m7'<k1#"Y  
public : BqNeY<zB*  
template < typename T > SWV*w[X<X  
  struct result_1 hLLSmW (  
  { b?i+nh qI  
  typedef T & result; &< BBP n@\  
} ; noxJr/A]  
template < typename T1, typename T2 > "CJ~BJI%  
  struct result_2 <bzzbR[F  
  { v.-DXQq  
  typedef T2 & result; \9VF)Y.ke  
} ; T?pS2I~  
template < typename T > RhE~-b[X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V%oZT>T3  
  { f ,cd=vGj  
  return (T & )r; ,/{e%J  
} 10FiA;  
template < typename T1, typename T2 > ]$@a.#}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G tI )O}  
  { <=*f  
  return (T2 & )r2; 9=>fx  
} c  C3>Ff'  
} ; 8F}drK9>F  
YZg#H) w%  
' k,2*.A  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 e2O6q05 ?Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bC<W7qf]}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: XIdh9)]^}  
*S.U8;*Xj  
return l(i, j) = r(i, j); 7Z6=e6/\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8<6H2~5<  
==dKC;  
  return ( int & )i; gg/`{  
  return ( int & )j; 5'} V`?S  
最后执行i = j; N[e,){v  
可见,参数被正确的选择了。 |\,OlX,  
.{V"Gn9!  
3kn-tM  
"?8)}"/f  
W;vNmg}mn  
八. 中期总结 928_e)V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Qm%PpQ^Lz3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T }#iXgyx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YZol4q|ic  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6cH8Jr _  
%O"8|ZG9{  
VXeO}>2S  
b:dN )m  
>+2&7u  
n#(pT3&  
九. 简化 --5F*a{R|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9wvlR6z;u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =XP[3~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Rf:.'/<^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U$OZkHA[  
  +-*/&|^等 -o ).<&#  
2. 返回引用。 J&xZN8jW   
  =,各种复合赋值等 ;*(-8R/  
3. 返回固定类型。 *1)>He$qL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i>m%hbAk  
4. 原样返回。 ^tB 1Nu %  
  operator, a1Fx|#! mq  
5. 返回解引用的类型。 ^CkMk 1  
  operator*(单目) 6nx\|F  
6. 返回地址。 1JJsYX  
  operator&(单目) )^j_O^T5  
7. 下表访问返回类型。 (80m'.X  
  operator[] ">H*InF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5 UEZpxnv  
  operator<<和operator>> Pe,>ny^J1  
a|ufm^ F  
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。 1QoW/X'>.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Itl8#LpLM  
8w0~2-v.?V  
template < typename Left > fLDrit4_Q  
struct value_return $RD~,<oEm  
  {  384n1?  
template < typename T > pj>R9zpn_  
  struct result_1 7({)ou x  
  { 2b"*~O;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E>~R P^?Uz  
} ;  ? wS}'  
l]*RiK2AC  
template < typename T1, typename T2 > =*\s`ox`  
  struct result_2 ho\1[xS  
  { `ecseBn3d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^m\o(R  
} ; S=@+qcI  
} ; s(,S~  
@C;1e7  
SuE~Wb 5&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {[y6qQm  
`+H=3`}X  
下面我们来剥离functor中的operator() R5HT EB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -]N2V'QB  
Sn=6[RQ>P  
return l(t) op r(t) Eb3ZM#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [txOh!sxD  
return op l(t) .3 EZk86  
return op l(t1, t2) )G P;KUVae  
return l(t) op te@m#` p9  
return l(t1, t2) op rOJ>lPs  
return l(t)[r(t)] sI>w#1.m/&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OSu&vFKz  
q;{(o2g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V?mP7  
单目: return f(l(t), r(t)); g"-j/ c   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M.}9)ho   
双目: return f(l(t)); 2yN!yIPR  
return f(l(t1, t2)); :.:^\Q0  
下面就是f的实现,以operator/为例 x9lA';})  
4^7 v@3  
struct meta_divide Gek?+|m  
  { 6 @f>  
template < typename T1, typename T2 > C5~#lNC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *xnZTj:  
  { wE .H:q4&  
  return t1 / t2; *|rdR2R!  
} >S5J^c  
} ; 4.9qB  
[LVXXjkFI  
这个工作可以让宏来做: 8JLf @C:  
-P]O t>%S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Fa("Gok[  
template < typename T1, typename T2 > \ ;&d#)&O"e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J=A)]YE  
以后可以直接用 @?B+|*cm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `d <`>  
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 Q 3WD!Z8y  
(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。。。) rto?*^N?  
lm`*x=x  
L>Y+}]~  
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 geQ!}zXWi  
>.<VD7p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1]xmOx[mb  
class unary_op : public Rettype N*gJu  
  { K V5 '-Sv1  
    Left l; Nl\`xl6y]  
public : !vz'zy)7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ejk;(rxI  
Du_5iuMh  
template < typename T > V]zZb-m=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *Y>w0k  
      { b9H(w%7ucU  
      return FuncType::execute(l(t)); 0["93n}r  
    } ^J^,@ Hf_  
x`6MAZ  
    template < typename T1, typename T2 > +C% 6jGGh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ~,lt^@a  
      { [F<E0rjwM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h&4s%:_4  
    } ebA:Sq:w  
} ; x?AG*' h&  
x%dny]O1;  
qT#e -.G  
同样还可以申明一个binary_op lY,^  
$N?8[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jE0oLEg&  
class binary_op : public Rettype ztVTXI%Kz  
  { #*h\U]=VS  
    Left l; R3B+vLGX  
Right r; n>ryS/1  
public : v,")XPY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vr;`h/  
'jt7H{M  
template < typename T > |))NjM'ZBl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *'((_ NZ>  
      { #-yCR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G+dq */  
    } "L3mW=!*  
Ph3;;,v '  
    template < typename T1, typename T2 > .n<vhLDQn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F`g(vD >  
      { /A{ Zf'DI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zQ,rw[C"W  
    } jOGdq;|  
} ; %IsodtkDu  
c~<;}ve^z  
J,}h{-Xy`  
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 o/N!l]r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8c5YX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y4k2=w:D  
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。 &g|[/~dIr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G)am ng/  
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。。。 VWft/2p~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5cP yi/  
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) <YvXyIs  
下面是修改过的unary_op $d*9]M4  
S;4:`?s=i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :[CV_ME.;  
class unary_op sF{~7IB  
  { NW1Jr/  
Left l; wQSan&81Q  
  T.da!!'B f  
public : |nNcV~%~  
GRcPzneiz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &N^j }^ Z  
2>o[  
template < typename T > Tz1^"tx9  
  struct result_1 v]k-x n|$j  
  { 3RaduN]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,ua1sTgQ  
} ; hU$a Z  
O,r;-t4vYU  
template < typename T1, typename T2 > D40 vCax^J  
  struct result_2 gH//@`6  
  { 81Z;hO"~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R,3cJ Y_%  
} ; z$J m1l  
$yx\2   
template < typename T1, typename T2 > JX&U?Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -PpcFLZ|  
  { qHk{5O3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i.E2a)  
} .8YxEnXw)(  
>eTbg"\  
template < typename T > gWr7^u&q@|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qPPe)IM'Sc  
  { cQEUHhRg!  
  return OpClass::execute(lt(t)); cC-8.2  
} 72, m c  
M/ 64`lcb  
} ; TsFhrtnx&X  
]^ R':YE  
 ;+~5XLk  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g}W`LIasv  
好啦,现在才真正完美了。 JvO1tA]ij  
现在在picker里面就可以这么添加了: _*AI1/>`  
*'?ZG/ (  
template < typename Right > 'J?{/O^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w'TAM"D`  
  { :Q`Of}#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 259:@bi!y  
} !Y]%U @4}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 v7D3aWoe  
6Nz S<  
2rX}A3%9^^  
=&;}#A%m  
6)#%36rP  
十. bind 7o`pNcabtz  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Yk#$-"c/a  
先来分析一下一段例子 vjXCArS  
~=pyA#VVJ"  
\AB*C_Ri  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /Oa.@53tK6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \W})Z72  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 azp XE  
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。 |#(g 8ua7  
我们来写个简单的。 <x1H:8A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:   [IW6F  
对于函数对象类的版本: }zV#?;}  
?nx 1{2[  
template < typename Func > C)qP9uW  
struct functor_trait 97SG;,6  
  { 5[>N[}Ck>  
typedef typename Func::result_type result_type; OL$^7FB  
} ; 3`Q>s;DjIU  
对于无参数函数的版本: jT q@@y  
uB uwE6  
template < typename Ret > {Ng HH]]O  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~qm u?5  
  { O(f&0h !  
typedef Ret result_type; aQhr$aH  
} ; 4\EvJg@Z.  
对于单参数函数的版本: 3q0^7)m0  
<\5Y~!)  
template < typename Ret, typename V1 > QCk(qlN'h9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;X2(G  
  { 9k>=y n  
typedef Ret result_type; )VCRbz"[g  
} ; $5m_)]w4a  
对于双参数函数的版本: Ty>g:#bogI  
-}2e+DyAy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rSfvHO:R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Lg4I6 G  
  { y[@<goT  
typedef Ret result_type; `m Tc  
} ; XZ8;Ow=  
等等。。。 g?caE)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z'sO9Sg8>  
vVi))%&S(  
template < typename Func > -'!%\E;5  
struct func_return F DCHB~D  
  { lhA<wV1-9G  
template < typename T > QWBQ 0#L  
  struct result_1 \LS+.bp%  
  { |.Pl[y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (^Kcyag4  
} ; _}B:SM  
UMJ>6 Ko8  
template < typename T1, typename T2 > MrA&xM  
  struct result_2 NK@G0p~O  
  { h7S&tW GU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IFY,j8~q  
} ; 61J01(+|  
} ; VoJelyzh  
P2Ja*!K]  
E*Q><UU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,1YnWy *  
1Bz'$u;  
template < typename Func, typename aPicker > t*)-p:29h  
class binder_1 !Ax7k;T  
  { 4JHFn [%  
Func fn; E5M*Gs  
aPicker pk; ?)cNe:KY  
public : $W8  
I/s?] v  
template < typename T > P~0d'Oi  
  struct result_1 w%1B_PyDg  
  { ?~a M<rcZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dc[Qu? ]LM  
} ; PaEsz$mgy  
,diV;d  
template < typename T1, typename T2 > D(&${Mnac  
  struct result_2 <)]B$~(a  
  { 0=8.8LnN(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BcT|TX+ct  
} ; >=2nAv/(  
H3.WAg[`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L$`!~z 1  
*4^!e/  
template < typename T >  IjDG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VYhZ0;' '  
  { w>X33Ff]8@  
  return fn(pk(t)); A;h0BQm/j  
} '8>#`Yba  
template < typename T1, typename T2 > 'MM#nQ\(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;1cX|N=  
  { .J~iRhVOF  
  return fn(pk(t1, t2)); XTyn[n  
} B{|P}fN5}  
} ; @)m+O#a  
3;j?i<kM  
xGqe )M>8?  
一目了然不是么? /+J?Ep(_  
最后实现bind QHsS|\u  
JPiC/  
tGD$cBE  
template < typename Func, typename aPicker > 5in6Y5ckj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -b(:kAwStk  
  { g=[ F W@z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5\f*xY  
} (>>pla^  
&tQ,2RT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9GkG'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :M ix*NCf  
i2$U##-ro]  
十一. phoenix r,MgIv(L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S53 [Ja  
,US~p_M!  
for_each(v.begin(), v.end(), gA!-F}x$  
( E] t:_v  
do_ ,vW.vq<{q3  
[ J*,Ed51&7  
  cout << _1 <<   " , " QhZ!A?':U  
]  X\ \\RCp  
.while_( -- _1), ss,t[`AV{  
cout << var( " \n " ) ?GD{}f33  
) cPI #XPM=  
); R`ZU'|  
X'jEI{1w  
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: CHWyy  
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 Ps<)?q6(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  O\]CfzR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O`t ]#  
MJV&%E6{:{  
+2B{"Czm  
template < typename Cond, typename Actor > RURO0`^  
class do_while Zi@?g IiX  
  { tI{ n!  
Cond cd; IDE@{Dy  
Actor act; cKF02?)TX  
public : PM=I  
template < typename T > l%fnGe` _  
  struct result_1 *qY`MW  
  { "@GopD  
  typedef int result_type; Zf]d'oW{/  
} ; 2d<ma*2n(  
+*)B;)P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CL9p/PJ%e  
6$)Yqg`X  
template < typename T > g6QkF41nG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .yi.GRk  
  { ./5|i*ow  
  do T"9`[Lzva  
    { $3Wl~ G}  
  act(t); go2:D#mf  
  } 6n%^ U2H/-  
  while (cd(t)); q* Ns]f'a  
  return   0 ; {U^mL6=&v  
} |`qur5h`  
} ; te" 8ZmJ  
)u\"xxcV  
`j4ukOnG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JsfbY^wz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 v[m/>l2[P  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2c8,H29  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Xb$)}n\9  
下面就是产生这个functor的类: 6<]&T lS]  
_k5KJKvr  
qUpMq:Uw  
template < typename Actor > IO^O9IEx,  
class do_while_actor I|Z5*iXqCm  
  { {*jkx,|  
Actor act; 5IdmKP|  
public : [u)^QgP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2$[u&__E  
ru'Xet  
template < typename Cond > PcUi+[s;x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mjBXa  
} ; a}jaxGy  
7F|T5[*l  
l<7 b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,"j |0Q  
最后,是那个do_ YroKC+4"i  
Q*mPU=<  
)vuxy  
class do_while_invoker %0:  (''  
  { O$$s]R6  
public : *e_ /D$SC  
template < typename Actor > De4+4&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oB_{xu$6|  
  { R['qBHQ?  
  return do_while_actor < Actor > (act); .f(x9|K^  
} ~(I\O?k>H  
} do_; ?"qU.}kGL  
m{R`1cN=Hg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5G\vV]RR&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lW^RwNcd  
最后来说说怎么处理break和continue q7m-} mBN~  
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。 s{IycTbz  
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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