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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `ONjEl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -aoYoJ '  
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, 8+zW:0"[  
e7vm3<m4  
IC`3%^  
D'"  T'@  
  class filler ;O"?6d0  
  { "g{q=[U}  
public : FaL\6w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zC?' Qiuh*  
} ; Wv;0PhF  
D JP6Z  
i]JTKL{\q  
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: S$6|K Y u  
Ma YU%h0  
?YhDjQs  
+>ju,;4WK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !NXjax\r  
uZqL'l+/y  
cG|fau<G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SeX]|?D  
1'kO{Ge*p:  
{15j'Qwm  
L 4By5)  
二. 战前分析 Wn%P.`o#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ("$/sT  
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 Z%t_1t  
<Xf6?nyZ(  
L*@`i ]jl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =|t-0'RsN  
  /* --------------------------------------------- */ l45/$G7  
vector < int *> vp( 10 ); -JW~_Q[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T(J'p4  
/* --------------------------------------------- */ HiCh:IP7>/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?OD$`{1  
/* --------------------------------------------- */ xc^@"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #M,&g{  
  /* --------------------------------------------- */ +8Xjk\Hi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y(Q 0m|3P  
/* --------------------------------------------- */ 18&"j 8'm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l|CM/(99-  
z@*E=B1L  
3I)~;>meo  
l;?:}\sI=  
看了之后,我们可以思考一些问题: r\NqY.U&  
1._1, _2是什么? f56yI]*N=<  
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。 u mYsO.8  
2._1 = 1是在做什么? RS5<] dy  
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。 lriezI  
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。 \)PB p  
M/ 3;-g  
4:/]Y=)x  
三. 动工 -&+:7t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l6M?[  
5100fX}  
Wu>]R'C  
)nUdU = m  
template < typename T > 7Cz~nin>7  
class assignment #S>N}<>  
  { |J $A%27  
T value; N,`@Q7  
public : c`E>7Hjr-  
assignment( const T & v) : value(v) {} `bP`.Wm  
template < typename T2 > 9z,sn#-t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dXyMRGR Uq  
} ; Y3~Uz#`SU  
Np\NStx2  
;>,B(Xz4i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u`ir(JIj]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y-pdAkDh  
[^"}jbn/  
'5}hm1,  
Laj/~Ru6  
  class holder FB k7Cn!  
  {  ^B"LT>.[  
public : *q}yfa35eR  
template < typename T > Dj/Hz\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l;-2hZ  
  { GcM1*)$ 4  
  return assignment < T > (t); 0fc;H}B*  
} f2.=1)u.  
} ; L7ae6#5.  
=svFw&q"  
FH</[7f;@N  
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: ximVh}'a  
6 ;'s9s"  
  static holder _1; lz^Vi!|p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yp~z-aRa  
#( .G;e;w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A6z2KVk  
而不用手动写一个函数对象。 Q8m~L1//S  
<*vR_?!  
.1(_7!m@  
pW<l9W  
四. 问题分析 [Z[ p@Ux  
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。 m7cG ]a~a  
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。 )uCa]IR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @ +>>TGC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cS",Bw\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ur+\!y7^R  
xn<x/e  
五. 问题1:一致性 "6WE6zq   
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?| _nIt4l7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]%(X }]}  
z7JhS|  
struct holder T mH5+  
  { uF@DJX}>  
  // hIo ^/_K  
  template < typename T > ](k}B*Ab h  
T &   operator ()( const T & r) const 0fw>/"v  
  { 6 Znt   
  return (T & )r; kybDw{(}gc  
} JIMi~mEiN  
} ; =nUzBL%~  
2()/l9.O'  
这样的话assignment也必须相应改动: <xD6}h/  
WHR6/H  
template < typename Left, typename Right > .#Lu/w' -M  
class assignment pE]s>T a  
  { K^[Dz\ov5  
Left l; _lZWy$rm%  
Right r; ugQySg>  
public : p~<d8n4UH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TxmKmZ u  
template < typename T2 > bSk)GZyH\d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jY $3   
} ; *qw//W   
kO' NT:  
同时,holder的operator=也需要改动: jGKI|v4U(  
6hf6Z 3  
template < typename T > BA`K,#Ft7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QzD8 jk#  
  { 0' II6,:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HhT6gJWrU  
} 6$\'dkufQ  
7HEUmKb"  
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。 e-YMFJtoK}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )uH#+IU  
*l8:%t\  
return l(rhs) = r; e~Z>C>J  
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。 =o,6iJ^?$m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fqD1Ej  
? VHOh9|AT  
template < typename Tp > mI3 \n  
class constant_t G>j4b}e  
  { PG'+vl  
  const Tp t; ,&rHBNS  
public : 69EdMuf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bLyaJ%pa\/  
template < typename T > = GZ,P (  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y #6G&)M  
  { fV5MI[ t  
  return t; 'mE!,KeS;  
} NekPl/4  
} ; N Uo   
<P1x3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qI5`:PH%n  
下面就可以修改holder的operator=了 ^U]B&+m  
a X:,1^  
template < typename T > n8'#'^|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %H8s_O  
  { }(Dt,F`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Gil mJ2<  
} {K42PmQL  
_jD\kg#LY  
同时也要修改assignment的operator()  nypG  
XmX{e.<NZ  
template < typename T2 > /zZ";4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2(K@V6j$M  
现在代码看起来就很一致了。 O#B2XoZa+  
M5T4{^i  
六. 问题2:链式操作 'MY0v_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OVa38Aucr3  
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。 VVDd39q  
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。 \9T /%[r#  
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。 _"688u'88  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VDy\2-b8d  
ylwh_&>2  
template < typename T >  mPS27z(  
struct result_1 F%^)oQT+c  
  { qttJ*zu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s\3OqJo%)  
} ; !pAb+6~T  
&_ W~d0  
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: IJ#+"(?7,u  
?Oyps7hXx  
template < typename T > M sQ>eSk  
struct   ref ~3,k8C"pRq  
  { n,8bQP=&  
typedef T & reference; Z,}c)  
} ; =@y ?Np^A  
template < typename T > \zx$]|AQ  
struct   ref < T &> l7vxTj@(-  
  { 9U]j@*QN  
typedef T & reference; L wP  
} ; qEajT"?  
=]m,7v Rq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bK#SxV  
xnvG5  
template < typename T > M~,N~ N1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !@4 i:,p@  
  { @e:= D  
  return l(t) = r(t); cT(=pMt8>  
} N977F$B o  
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。 J1g+H2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =:;K nS  
B<\HK:%{  
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 (Qf. S{;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q%!Dk0-)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fprP$MbI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *~0U4kw+  
最后的布局是: NE4 }!I  
                Add +sT S1t  
              /   \ 0,5)L\{ R  
            Divide   5 Yaj}_M-  
            /   \ rt'pc\|O&  
          _1     3 E{BX $R_8  
似乎一切都解决了?不。 /I &wh  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <rxtdI"3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 i|[**P  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  L30$  
-CLBf'a  
template < typename Right > u~7fK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7j8lhrM}^  
Right & rt) const 7#(0GZN9h%  
  { i ?PgYk&}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c8LMvL  
} ]-;MY@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lokKjs  
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。 WG*),P?  
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。 yw1-4*$c  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Ey=ymf.}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 h"7~`!"~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? mDx=n.lIz  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: SHT`  
>t{-_4Yv?  
template < class Action > z(Z7[#.  
class picker : public Action RM;Uq >l  
  { C5g9Gg  
public : (hEg&@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vi28u xc  
  // all the operator overloaded sI.p( -K Q  
} ; BA[ uO3\4  
!jvl"+_FV  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 jZD)c_'U  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: O?ODfO+>  
Lt ^*L% x  
template < typename Right > `hdN 6PgK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P\WFm   
  { vVP.9(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @lWYc`>}  
} >qs/o$+t}  
D5!#c-Y-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (%OZ `?`  
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。 --EDr>'D5P  
wJD'q\n  
template < typename T >   struct picker_maker mfG m>U  
  { C`R<55x6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1[J|AkN  
} ; Zl>dBc%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \B^NdG5Y  
  { Y'5(exW  
typedef picker < T > result; xZ6x`BET-  
} ; g)R2V  
@v#,SF{  
下面总的结构就有了: &>B"/z  
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。 @ meT8S9t  
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。  "iR:KW@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )ki Gk}2  
至此链式操作完美实现。 .cHkh^EDY  
<nb%$2r1  
QM* T?PR  
七. 问题3 6ypLE@Mk  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 vQ]d?Tp  
wZN_YFwQ  
template < typename T1, typename T2 > }Z{FPW.QK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #lg R"%  
  { 7BL)FJ]UR]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); reNf?7G+m  
} JXMH7  
r @m]#4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: L~^5Ez6U  
&x[7?Y L  
template < typename T1, typename T2 > d#]hqy  
struct result_2 El@*Fo  
  { +'-.c"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |35OA/O?X  
} ; GGhk~H4OP  
aWlIq(dU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 92t.@!m`  
这个差事就留给了holder自己。 b,YNCb]H  
    {?5iK1|}K  
W7 dSx  
template < int Order > Z.u 1Dz  
class holder; KyfH8Na?  
template <> QF\nf_X  
class holder < 1 > (S?Y3l|  
  { QxdC[t$Lp  
public : ?h&?`WO (  
template < typename T > )0iN2L]U;  
  struct result_1 IlB8~{p_  
  { Y}v3J(l  
  typedef T & result; J (?qk  
} ; -PAEJn5$O  
template < typename T1, typename T2 > )?UoF&c/  
  struct result_2 @anjjC5a~  
  { F{!pii5O9  
  typedef T1 & result; [GI~ &  
} ; 3>-h- cpMX  
template < typename T > ]5c(:T F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j}eb _K+I  
  { w+R7NFq  
  return (T & )r; +q '1P}e  
} ;6Yg}L  
template < typename T1, typename T2 > f4b9o[,s2e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z'_Fg0kR{  
  { Vv}R S@4U  
  return (T1 & )r1; R-S<7Q3E0=  
} YE{ [f@i0  
} ; JiaR*3#  
GQn:lu3j:  
template <> q\?s<l63  
class holder < 2 > ]`|$nU}v  
  { MhD'  
public : d"9tP& Q  
template < typename T > B/1j4/MS  
  struct result_1 ],pB:=  
  { 78uImC*o  
  typedef T & result; ,G t!nm_  
} ; _|#abLh%  
template < typename T1, typename T2 > #5@(^N5p`  
  struct result_2 /{i~-DVME  
  { tF`L]1r>  
  typedef T2 & result; hpF_@n  
} ; G+8)a$?v  
template < typename T > 'K?h6?#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Swhz\/u9  
  { Ayw_LCUD  
  return (T & )r; ?ZlXh51  
} +?{"Q#.>;  
template < typename T1, typename T2 > G;G*!nlWf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o+E~iC u5  
  { 2!s PgIz  
  return (T2 & )r2; 89FAh6uE  
} NZB*;U~t  
} ; ?%  24M\  
]<>cjk.ya  
Y\]ZIvTSb  
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> >。 rFg$7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7e"}ojt$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7+HK_wNi  
y'2|E+*V  
return l(i, j) = r(i, j); Gx C+lqH#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xM jn=\}  
(y9KO56.V&  
  return ( int & )i; 6GxLaI  
  return ( int & )j; V*?cMJ_G  
最后执行i = j; .QvD603%5  
可见,参数被正确的选择了。 $)M3fZ$#  
YmV/[{  
Df6i*Ko|  
D3Q+K  
e9LX0=  
八. 中期总结 /oPW0of  
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: "to!&@I| 4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^'X I%fEf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @O#!W]6NT6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VX)8 pV$  
/v!yI$xc  
p(F@lL-  
I*rUe#$  
f{9+,z   
qk& F>6<9*  
九. 简化 /2K"Mpf8  
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。 k~[jk5te  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L.;b( bFe  
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: tc~gn!"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d.&_j`\F  
  +-*/&|^等 yY$^ R|t  
2. 返回引用。 '{d _q6,%  
  =,各种复合赋值等 PD&e6;rj;  
3. 返回固定类型。 )LP'4*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H!;N0",]N  
4. 原样返回。 O,%UNjx9K  
  operator, <'\Nv._2a  
5. 返回解引用的类型。 J^+w]2`S  
  operator*(单目) A{_CU-,  
6. 返回地址。  u$?!  
  operator&(单目) `EKf1U\FI  
7. 下表访问返回类型。 ,M.C]6YMr  
  operator[] pm O9mWq   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {a[BhK'g  
  operator<<和operator>> J4qk^1m.  
Pt"K+]Ym  
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。 J6#h~fpv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S_7]_GQ9  
SQ) BS/8A  
template < typename Left > Gamn,c9  
struct value_return 2|k$Vfz  
  { rxp|[>O<  
template < typename T > ;0eVE  
  struct result_1 uzp\V 39  
  { )WvKRp r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !Yc:yF  
} ; Ug*B[q/  
WsbVO|C  
template < typename T1, typename T2 > ]t<=a6 <P  
  struct result_2 EC,,l'%a|/  
  { _qB ._  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T#*,ME7|m  
} ; yl$Ko  
} ; 1(;{w +nM  
Q7x[08TI  
fDr$Wcd~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }8^qb5+!3  
IYn`&jS{  
下面我们来剥离functor中的operator() 5=;cN9M@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M[I=N  
* o1US  
return l(t) op r(t) pCkMm)2g!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \zU<o~gs  
return op l(t) ; 8[VCU:  
return op l(t1, t2) [w}-)&c  
return l(t) op qz- tXc ,  
return l(t1, t2) op |}{gE=]  
return l(t)[r(t)] O#.YTTj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TJYhgna  
aUL7 ]'q}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: M? 8sy  
单目: return f(l(t), r(t)); v[|-`e*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zgFL/a<  
双目: return f(l(t)); ] 6(%tU  
return f(l(t1, t2)); gy?uk~p  
下面就是f的实现,以operator/为例 {zZ)JWM<w  
5voL@w>  
struct meta_divide aMu6{u6  
  { _'!qOt7D  
template < typename T1, typename T2 > ]ovtH .y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j![1  
  { %KF I~Qk  
  return t1 / t2; ty5# a  
} yVVyWte,  
} ; Fr50hrtkU  
WCY._H>|   
这个工作可以让宏来做: <:AA R2=  
h}|.#!C3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N5W!(h)  
template < typename T1, typename T2 > \ !]?kvf-3e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G5|nt#>  
以后可以直接用 +PBl3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4-HBXG9#/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 aAP86MHO  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {li Q&AZ  
Z;NaIJiL-  
Qn$YI9t  
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/ VHzV%q  
^f N/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mq\?J{E  
class unary_op : public Rettype w^cQL%  
  { mS}.?[d"  
    Left l; 16N |  
public : 6i+AJCkC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B*)mHSs2  
F<iV;+  
template < typename T > H6 ,bpjY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ngJ{az  
      { pub?%  
      return FuncType::execute(l(t)); -1hCi !  
    } OZz/ip-!lc  
s(Wys^[g  
    template < typename T1, typename T2 > vz3olHX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XxeP;}  
      { ?N9Z;_&^.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CX2qtI8N?  
    } ./zzuKO8XK  
} ; w`< {   
9Y:.v@:}0  
F( /Ka@  
同样还可以申明一个binary_op "Q\b6 7Ch  
:_F 8O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xEq?[M  
class binary_op : public Rettype a6A~,68/V  
  { *>:<  
    Left l; ? 47"$=G  
Right r; LEN=pqGJ.  
public : 4M0p:Ey '  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n'j}u  
uT=5zu  
template < typename T > eNH9`Aa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Pc>+} D  
      { MLi aCG;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g-u4E^,*|  
    } p<mBC2!%  
Gr}NgyT<!D  
    template < typename T1, typename T2 > Wwr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u|\?6fz  
      { +Y;hVc E9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *)?'!  
    } WlW%z(RC  
} ;  V_e  
q<^MC/]  
De{ZQg)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j, *= D6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 f<oU" WM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u"wWekB  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 P0sAq7"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! OTAe#]#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %2B1E( r%M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KLu Og$i  
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) %<p/s;eu  
下面是修改过的unary_op )%kiM<})  
J,=ZUh@M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K3WaBcm  
class unary_op 2AMb-&po&f  
  { 0r i  
Left l; paMK]-  
  mH\2XG8nV  
public : C9""sVs  
*XYp~b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &m\Uc  
Z.x]6  
template < typename T > 2 J3/Eu  
  struct result_1 %BT]h3dcSS  
  { je3Qq1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; > sQ&5-i  
} ; -II03 S1  
hM>.xr  
template < typename T1, typename T2 > q"S,<I<f  
  struct result_2 p-w:l*-`  
  { vCK+v r!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3J/l>1[  
} ; :>_oOn[_  
l]Ym)QP  
template < typename T1, typename T2 > _2}~Vqb+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }s6Veosl  
  { F0r2=f(?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,q7FK z{  
} 7|_2@4-W6  
28c6~*Te #  
template < typename T > 7`^Y*:(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v9KsE2Ei  
  { Ho[]03  
  return OpClass::execute(lt(t)); iC>%P&|-)|  
} S;D]ym  
`CBXz!v!O  
} ; /iAhGY  
dV}]\ 8N  
G-R83Orl  
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 WU@_aw[  
好啦,现在才真正完美了。 DO+~    
现在在picker里面就可以这么添加了: Aho*E9VW  
{{>,c}O /  
template < typename Right > KK6z3"tk5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X?&{< vz  
  { =K|#5p`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G]EI!-y  
} +uTl Lu;MT  
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。 ue@W@pj  
Uq{$j5p8  
oR,zr  
ct OCj$$u  
Iu5 9W >  
十. bind L%<]gJtrO  
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。 y65lbl%Z n  
先来分析一下一段例子 q4G$I?4  
BIew\N  
Ht/#d6cQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %;= ?r*]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Hvy$DX|p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]\oT({$6B  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7'Hh^0<  
我们来写个简单的。 #n15_cd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Dv` "3  
对于函数对象类的版本: k'PvQl"I  
_8F;-7Sz  
template < typename Func > VlSM/y5  
struct functor_trait yHlQKI  
  { 7 b(  
typedef typename Func::result_type result_type; *QI Yq  
} ; #h U4gX,  
对于无参数函数的版本: gyV`]uqG  
1^V.L+0s]  
template < typename Ret > 2QEH!)lvr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yGrnzB6|  
  { i gjn9p&_  
typedef Ret result_type; m']$)Iqw  
} ; 84reyA  
对于单参数函数的版本: JKO*bbj  
f&$;iE  
template < typename Ret, typename V1 > A{k1MA<F6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /FpPf[  
  { :hW(2=%  
typedef Ret result_type; P>)J:.tr0  
} ; IMM sOl  
对于双参数函数的版本: ggkz fg&  
R^sgafGl=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `d4xX@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CR2.kuM0~  
  { .f. tPm  
typedef Ret result_type; 8'b ZR]  
} ; @qjN>PH~  
等等。。。 Qt_KUtD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }NG P!  
V m8dX?  
template < typename Func > p[At0Gc L  
struct func_return qdKqc,R1{  
  { =A{'57yP  
template < typename T > k$8Zg*)  
  struct result_1 ht>/7.p]  
  { F^%\AA]8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .m>Qlh  
} ; Q*1'k%7  
+ug/%Iay{k  
template < typename T1, typename T2 > h"Wpb}FT  
  struct result_2 O{7#Xj :_  
  { (a-Lx2T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 89{;R  
} ; C"0 VOb  
} ; (4yXr|to}  
Ex*{iJ;\  
KydAFxUb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZF#n(Y?  
qxHn+O!h  
template < typename Func, typename aPicker > !m9hL>5vR  
class binder_1 ,tg]Gt  
  { g}R Cjl4  
Func fn; -=gI_wLbM  
aPicker pk; fKr_u<|  
public : pL;e(lM  
Wex2Fd?DO  
template < typename T > ^9LoxU-  
  struct result_1 _/}$X"4  
  { Et(H6O 8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B; NK\5>  
} ; w+*rbJ  
a.gMH uL  
template < typename T1, typename T2 > YLA(hg|  
  struct result_2 Ij.mLO]  
  { Kg>B$fBx)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Te?PYV-  
} ; >yn]h4M  
j?]+~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a*D<J}xe  
<D)@;A  
template < typename T > \#w8~+`Gq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kv2o.q  
  { \I4Uj.'> \  
  return fn(pk(t)); 4xalm  
} H*3u]Ebh  
template < typename T1, typename T2 > M.MQ?`_"b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nb_Glf  
  { Viw,YkC  
  return fn(pk(t1, t2)); 2~g-k 3  
} *dBmb  
} ; K3tW Y 4-  
<kwF<J  
ELMz~vp  
一目了然不是么? )T gfd5B  
最后实现bind o_Y?s+~i[/  
t!J>853  
f B]2"(  
template < typename Func, typename aPicker > i(.PkYkaq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e<`?$tZ3   
  { k$J!,!q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V62lN<M  
} sIaehe'B  
^*$!9~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1)ij*L8k  
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。 G^K;+&T  
30Qp:_D  
十一. phoenix f8r7 SFwUv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4%_c9nat  
tK*y/S  
for_each(v.begin(), v.end(), z+wegF  
( xpuTh"ED  
do_ &;JeLL1J  
[ 3&M0@/  
  cout << _1 <<   " , " #FRm<9/j  
] \21Gg%W5AE  
.while_( -- _1), Tl-%;X<X  
cout << var( " \n " ) wEI? 9  
) ~Cynw(  
); Y@MxKKuj  
eUR+j?5I  
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: })(robBkA  
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 t*Z5{   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k_?OEkgUh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yn(bW\  
F,pKt.x  
tr/.pw6  
template < typename Cond, typename Actor > 5t_Dt<lIz  
class do_while >nvK{6xR:  
  { > MRuoJ  
Cond cd; oGg<s3;UND  
Actor act; 2* T Ir  
public : 6jm/y@|F!  
template < typename T > 7z/O#Fbs  
  struct result_1 RwrRN+&s\  
  { 0blbf@XA  
  typedef int result_type; #a tL2(wJ  
} ; ?`kZ6$  
@"^7ASd%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H%Lln#  
l4iklg3  
template < typename T > q3K}2g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `@:TS)6X0  
  { V joVC$ZX  
  do H}CmSo8&  
    { [!uVo>Q4  
  act(t); , \RR@~u'  
  } ]TcQGW@'  
  while (cd(t)); ^/x\HGrw  
  return   0 ; ,]n~j-X  
} Vu E$-)&)  
} ; qFq$a9w|@  
H(M{hfa|  
IAe/)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pW>{7pXn  
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。 AUIp vd  
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。 8`]yp7ueS  
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。 7~k=t!gTY  
下面就是产生这个functor的类: zf^|H% ~^  
fd>&RbUp  
/s=veiH  
template < typename Actor > tp&|*M3  
class do_while_actor @tD (<*f+  
  { WNQ<XB qAw  
Actor act; A&WC})H5  
public : a1_o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Sw5-^2x0'  
[8[<4~{  
template < typename Cond > hv\Dz*XTs0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YV@efPy}n  
} ; $7i[7S4  
<dr2 bz  
ReA-.j_2@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LGX+_ "  
最后,是那个do_ |(PS bu  
y=EVpd  
DL!%Np?`  
class do_while_invoker zEukEA^9`  
  { #k`gm)|  
public : # h4FLF_w  
template < typename Actor > `r~3Pf).4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dh&> E  
  { S9r+Nsn  
  return do_while_actor < Actor > (act); W-/V5=?   
} c/v|e&q  
} do_; *kYGXT,f]  
^w<aS w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yBIX<P)vE'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9|v%bO  
最后来说说怎么处理break和continue FoH1O+e  
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。 x-%RRm<V  
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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