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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2uln)]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7yM"G$  
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, |2t1m 6\j  
D{)K00mm  
X{YY)}^  
, A@uSfC(  
  class filler o6 l CP&  
  { "xK#%eJjWd  
public : >L_nu.x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *\!>22*  
} ; RcG 1J7#i  
=}1)/gcM  
}#Gq*^w  
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: 7kDqgod^A  
1](PuQm7+  
"AcC\iq  
r|,_qNrw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dvX[,*wz  
818,E  
RNMd,?dj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &Fg|52  
)nM<qaI{  
\fD)|   
49?wEm#  
二. 战前分析 0` y*7.Ip  
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。 J\%SAit@  
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 JOUZ"^v  
mQka?_if)  
km,I75o.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !-cK@>.pE  
  /* --------------------------------------------- */ y:Ne}S*ncE  
vector < int *> vp( 10 );  n)t'?7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uK;&L?WB  
/* --------------------------------------------- */ D<wz%*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p-o8Ctc?V  
/* --------------------------------------------- */ 3"O&IY<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L}M%z9K` h  
  /* --------------------------------------------- */ fuQk}OW{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nQaryL  
/* --------------------------------------------- */ ZR8%h<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q*'-G]tH=  
kE`Fg(M  
8W"Xdv{  
vBLs88  
看了之后,我们可以思考一些问题: /Y#Q<=X  
1._1, _2是什么? `37%|e3bQ  
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。 6'[gd  
2._1 = 1是在做什么? ]VcuD05"C  
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&Cy K#B:\  
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。 N eC]MW  
9@^N* E+  
;BmPP,  
三. 动工 {\u6Cjx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X@pcL{T!  
Q u_=K_W  
'A{B[  
`P/87=h  
template < typename T > ^9zlxs`<d  
class assignment ZuNUha&a  
  { \ !qe@h<  
T value; $g&_7SJ@  
public : yW]>v>l:Eg  
assignment( const T & v) : value(v) {} H g04pZupN  
template < typename T2 > oH"VrS 6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E0*62OI~O  
} ; cof+iI~9O%  
^OrO&w|  
l[Ko>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u$rSM0CJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +#Ga} e CM  
KSve_CBOh  
1deK}5'  
UXPF"}S2  
  class holder OIY  
  { gHox>r6.A  
public : cXIuGvE&=  
template < typename T > f#&@Vl(i&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~sVbg$]\G  
  { ^5q}M'  
  return assignment < T > (t); ?`3G5at)9f  
} Q6$^lRNOpk  
} ; y3Ul}mVhA  
wJg&OQc9  
C {G647  
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: ? ]H'egG6  
l{8t;!2t  
  static holder _1; z Ek/#&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7? ]wAH89  
Z5`U+ (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S;}/ql y  
而不用手动写一个函数对象。 BmFtRbR  
^0(`:*  
q rF:=?`E  
; ]VLA9dC  
四. 问题分析 bC,SE*F\  
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。 +HF*X~},i  
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。 $]~|W3\G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iUq{c+h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 { 4B7a6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I#- T/1N  
asL!@YE  
五. 问题1:一致性 hY/i)T{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }w5`Oig[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yPk s,7U  
1>)uI@?Rb  
struct holder ]htx9ds=  
  { \79aG3MyK  
  // &`}ACTY'P  
  template < typename T > /rnP/X)T  
T &   operator ()( const T & r) const Q5c13g2(c  
  { X=[`+=  
  return (T & )r; k8w:8*y'.  
} _Kv;hR>  
} ; IF kU8EK&B  
_/5xtupxE  
这样的话assignment也必须相应改动: ,A9{x\1!  
l<p6zD$l  
template < typename Left, typename Right > &t@|/~%[  
class assignment t<yOTVah  
  { 6Z!OD(/e  
Left l; rp!>rM] s  
Right r; V&R_A~<T  
public : fvM|Jb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vqRW^>~-B  
template < typename T2 > gx=2]~O1(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NBO&VYs|  
} ; WZf}1.Mh*  
p}lFV,V  
同时,holder的operator=也需要改动: fYzZW  
,,~|o3cfq  
template < typename T > Zrp9`~_g<!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E|ZLz~  
  { %5/h;4   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p2j=73$  
} jEW@~e  
RQW<Sp~  
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。 YA@OA$`E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6@J)k V  
L7B(abT9e  
return l(rhs) = r; t**o<p#)f  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9 [wR/8Xm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A{ Ejk|  
\"Aw ATQ  
template < typename Tp > 3t$)saQR  
class constant_t ?&"!,  
  { ("_tML 8/p  
  const Tp t; 0BQ<a  
public : }zqYn`ffD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q*caX   
template < typename T > Jtl[9qe#]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8\rHSsP  
  { Ks.kn7<l  
  return t; vY(xH>Fd  
} qh 9Ix  
} ; b;$j h   
&&($LnyA]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `KJ BQK  
下面就可以修改holder的operator=了 -{a&Zkz>V  
v`9n'+h-c6  
template < typename T > <rFKJ^B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r?wE;gH  
  { -,} ppTG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'E~[I"0  
} 2Ls  
\7A6+[ `fa  
同时也要修改assignment的operator() roE*8:Y  
AE&IN.-  
template < typename T2 > }|4dEao\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s(M8 Y  
现在代码看起来就很一致了。 x)!NB99(tC  
s9b 6l,Z  
六. 问题2:链式操作 ypsT: uLT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #ZPy&GIr  
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。 or..e  
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。 \k)(:[^FY  
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。 |csR"DOqz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mdPEF)-  
-<.b3Mh  
template < typename T > mqb6MnK -  
struct result_1 e$y VV#  
  { ~$Pz`amT|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FT.;}!"l  
} ; Oj^qh+r  
 QKtTy>5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k-a3oLCR,  
,1&</R_  
template < typename T > d}RR!i`<N  
struct   ref 4]3(Vyh`  
  { 'hl4cHk14  
typedef T & reference; J,j!  
} ; l-RwCw4f  
template < typename T > "1Oe bo2  
struct   ref < T &> #OVf2  "  
  { ::A]p@  
typedef T & reference; l:H}Y3_I  
} ; Ff @Cs0R  
298@&_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uGMmS9v$ J  
BV01&.<|  
template < typename T > QL_9a,R'r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cN\Fgbt  
  { {expx<+4F  
  return l(t) = r(t); QSq0{  
} v\:P _J  
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。 m'P,:S)=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `@07n]KB  
o7;#B)jWS  
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 jsOid5bs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =vZF/r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jjrhl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sHQ82uX  
最后的布局是: %\2w 1  
                Add 26Jb{o9Z<  
              /   \ .y~vn[qN  
            Divide   5 ;VAHgIpx;  
            /   \ zwa%$U  
          _1     3 K6l{wyMb|  
似乎一切都解决了?不。 ~t-!{F  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Vy7o}z`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 xLmgr72D  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5g(`U+ ,*(  
&?xZ Hr`  
template < typename Right > >l3iAy!sZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -*T<^G;rK  
Right & rt) const =xq+r]g6  
  { O^,%V{]6\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r1)@ 7Nt  
} BQfq]ti  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lEe<!B$d"  
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。 +__PT4ps  
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。 @ =M:RA  
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。 swh8-_[c/  
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。 K7CrRT3>6  
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? |kXx9vGq@  
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: hPB^|#}  
<//#0r*  
template < class Action > d1rIU6  
class picker : public Action 3pF7} P  
  { kZ>Xl- LV  
public : $|V@3`0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?\.aq p1B  
  // all the operator overloaded /:OSql5K*<  
} ; }[>X}"_e  
U$,W/G}m  
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。 _^5OoE"}!  
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: gx',~  
j aEUz5  
template < typename Right > @jxAU7!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h vO  
  { lEWF~L5=:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NB|yLkoDyI  
} Oe/\@f0bLT  
' M'k$G@Z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -FGQn |h4  
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。 n+XLZf#  
_vV3A3|Ec,  
template < typename T >   struct picker_maker XDdF7i}  
  { `, lry7]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /Qnq,`z  
} ; GWvw<`4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0mMoDJRy  
  { G)G 257K"~  
typedef picker < T > result; j @HOU~x  
} ; tvlrUp  
(rfR:[JkC2  
下面总的结构就有了: x [_SNX"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 O ;dtz\  
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。 'fIoN%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f~0CpB*X  
至此链式操作完美实现。 # zbAA<f  
Ap<kK0#h  
ZZu{c t9  
七. 问题3 :+q d>;yf#  
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。 7H l>UX,|  
-$2a@K,i  
template < typename T1, typename T2 > U7do,jCoa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hRwj-N%C  
  { r&/M')}?Lw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9{KL^O?g  
} \~!!h.xR  
TF1,7Qd  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^tTASK  
Nr,Q u8  
template < typename T1, typename T2 > cM hBOm*  
struct result_2 E;tEmGf6F  
  { y2{uEbA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !jTtMx  
} ; [  ^S(SPL  
:2zga=)g  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N|@jHx y  
这个差事就留给了holder自己。 o^ zrF  
    y9)w(y !  
pv[Gg^  
template < int Order > !Soz??~o/  
class holder; Q_r}cL/A  
template <> JJZu%9~[  
class holder < 1 > >2t.7UhDI  
  { d2a*xDkv  
public : YLsOA`5X  
template < typename T > 2if7|o$=  
  struct result_1 zo| '  
  { h4#y'E!,Z  
  typedef T & result; F(?O7z"d  
} ; -Lhq.Q*a  
template < typename T1, typename T2 > B{ Ab #  
  struct result_2 QJ,[K _  
  { 5(=5GkE)>  
  typedef T1 & result; 9,wD  
} ; 4^Y{ BS fF  
template < typename T > e~U]yg5X-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZQk!Ia7  
  { M '#a.z%  
  return (T & )r; TT@ U_^o  
} _1,hO?TK  
template < typename T1, typename T2 > +6`+Q2qi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fg)VO6Wo&  
  { ?:42jp3  
  return (T1 & )r1; T!7B0_  
} )! eJW(  
} ; AxtmG\o>  
D){my_ /  
template <> 48IrC_0j  
class holder < 2 > 64i*_\UKe  
  { g7" 2}|qxo  
public : XkPE%m_5D  
template < typename T > `FGYc  
  struct result_1 {sfA$ d0  
  { vh#81}@N7*  
  typedef T & result; 4iI4+  
} ; :pfLa2f+  
template < typename T1, typename T2 > ?KtF!:_C  
  struct result_2 GoLK 95"]  
  { ^B)f!HtU  
  typedef T2 & result; QR2S67-  
} ; ~].?8C.>*  
template < typename T > 9Vru,7g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GXp`yK9c  
  { ZZn$N-  
  return (T & )r; @y'0_Y0-B  
} 2 EWXr+IU.  
template < typename T1, typename T2 > r~z'QG6v/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %s! |,Cu  
  { 'u:-~nSX)  
  return (T2 & )r2; BsU}HuQZQ  
} ,v<7O_A/e  
} ; ]rG/?1'^i  
/9e?uC6  
n$F~  
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> >。 4*ZY#7h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .ht-*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E<jW; trt_  
<2E|URo,#  
return l(i, j) = r(i, j); &|<f|B MX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iF9d?9TWl  
VsJiE0'%  
  return ( int & )i; :r>^^tGT!  
  return ( int & )j; pM^ZC  
最后执行i = j; _ 6SAU8M,  
可见,参数被正确的选择了。 v\[+  
o_1N "o%  
kO5lLqE  
cNbUr  
a%A!Dz S  
八. 中期总结 GsmXcBzDw2  
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: OXm`n/64+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P)kJ[Zv>f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ! ,bQ;p3g|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j^7A }fz  
?j0yT@G  
oOLey!uZw  
=ecLzk"+F  
vK%*5  
-p>~z )  
九. 简化 -@e2/6Oi  
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。 d[>HxPwo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [~u&#!*W  
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: f4 qVUU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zXM,cV/s   
  +-*/&|^等 :r@t'  
2. 返回引用。 `% QvCAR  
  =,各种复合赋值等 -72EXO=|  
3. 返回固定类型。 1~'jC8&J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LFI#wGhXVk  
4. 原样返回。 7o0zny3?  
  operator, !b"?l"C+u  
5. 返回解引用的类型。 sO` oapy  
  operator*(单目) n>?D-)g  
6. 返回地址。 +SR{ FF  
  operator&(单目) S3:AitGJ  
7. 下表访问返回类型。 zs~Tu  
  operator[] lH;V9D^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A#6zI NK#B  
  operator<<和operator>> LQHL4jRXU  
{O9(<g  
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。 Z6rhInIY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MoE&)~0u&  
(c>g7d<>n  
template < typename Left > l2LLM{B  
struct value_return w`;HwK$ ,  
  { fz\Q>u'T  
template < typename T > UXlZI'|He  
  struct result_1 puJB&u"4L  
  { >v%js!`f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J09jBQ] R  
} ; y ?&hA! x  
kzjuW  
template < typename T1, typename T2 > ujRXAN@mC  
  struct result_2 bx(@ fl:m  
  { v,S5C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ov,|`FdU^T  
} ; 8ix_<$%  
} ; |)+ SG>-  
Bz<hP*.O  
ZRG Cy5Rk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >Jmla~A  
)-26(aNGT  
下面我们来剥离functor中的operator() 7IkPi?&{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2}A)5P*K  
HMCLJ/  
return l(t) op r(t) W|7|XO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \c -m\|  
return op l(t) Hi A E9  
return op l(t1, t2) `^Vd*  
return l(t) op }! EVf  
return l(t1, t2) op dgjK\pH`h  
return l(t)[r(t)] Cjx4vP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;NR|Hi]  
A<ds+0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uYMn VE"  
单目: return f(l(t), r(t)); ]*#i_dho7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >!t3~q1Cn  
双目: return f(l(t)); _6nAxm&x`%  
return f(l(t1, t2)); u<Kowt<ci  
下面就是f的实现,以operator/为例 UPI- j#yc  
Zp> v  
struct meta_divide Y {^*y  
  { tL$,]I$1+  
template < typename T1, typename T2 > 0+e=s0s.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <NMJkl-r8r  
  { v-tI`Qpb  
  return t1 / t2; *O :JECKU  
} .;]WcC<3  
} ; p L"{Uqi  
x ;|HT  
这个工作可以让宏来做: TKR#YJQ?K  
oFj_o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^e8xg=8(  
template < typename T1, typename T2 > \ -K'UXoU1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UZI:st   
以后可以直接用 o]q~sJVk6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WR{m?neE_N  
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 *S ag  
(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。。。) F:!6B b C  
B/wD~xC?x  
HG;;M6  
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 hOwb   
`(FjOd K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gsbr8zwG,  
class unary_op : public Rettype =&z+7Pe[  
  { 2y - QH  
    Left l; @G" nkB   
public : :)~l3:O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a+E 8s7C/D  
DK74s  
template < typename T > wa8jr5/k"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a9-Mc5^'n  
      { NPK;  
      return FuncType::execute(l(t)); ga;nM#/  
    } Uj7YTB  
k|/VNV( =0  
    template < typename T1, typename T2 > /oT~CB..  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZAr6RRv ^  
      { H~Uf2A)C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YB"gLv?  
    } TcaW'&(K  
} ; V vrsf6l]  
LP"g(D2'n  
UjI./"]O  
同样还可以申明一个binary_op b*n3Fej  
p< 7rF_?W0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4Hz3 KKu  
class binary_op : public Rettype 4 neZw'm  
  { C}h(WOcr`X  
    Left l; ` IVQ  
Right r; z}[ u~P,  
public : <  o?ua}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} juR>4SH  
g>VtPS5 y  
template < typename T > q-(~w!e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ni/s/^  
      { 6{I7)@>N   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v6 U!(x  
    } 9WG=3!-@  
,/?J!W@m  
    template < typename T1, typename T2 > oJTEN}fL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T \/^4N`  
      { p%$r\G-x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bo=H-d|  
    } N/o?\q8  
} ; CH4Nz'X2  
6>WkisxG  
jWUrw  
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 9K& $8aD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^UvL1+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~!({U nt+'  
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。 !f/K:CK|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2U[/"JL  
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。。。 >)WE3PT/O"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u.2X "  
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) k{f1q>gd  
下面是修改过的unary_op f! +d*9  
x<l 5wh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WfO EI1  
class unary_op z -?\b^  
  { ^VYR}1Mw  
Left l; cIO/8D#zU  
  . V!5Ui<  
public : 2?ue.1C  
+O8[4zn&k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bSIY|/d+  
N6[Z*5efR  
template < typename T > 'gN[LERT  
  struct result_1 tV=Qt[|@  
  { Aa9l-:R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; | d*<4-:  
} ; $(62j0mS>  
@{IX do  
template < typename T1, typename T2 > <2(X?,N5BD  
  struct result_2 (h wzA *(c  
  { @>z.chM;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <IZr..|O  
} ; t 9(,JC0  
q,sO<1wAT\  
template < typename T1, typename T2 > D!* SA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CRo @+p10  
  { QO$18MBcc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <@M5 C -hH  
} ^h_rE |c  
J)g +I  
template < typename T > :30daKo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i`i`Hu>  
  { @u+LF]MY  
  return OpClass::execute(lt(t)); m<n+1  
} s3Bo'hGxG  
hzAuj0-A  
} ; #IppjaPl8  
67/@J)z0%  
PdKcDKJ  
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 */{y%  
好啦,现在才真正完美了。 c:=HN-*vQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: \)*\$I\]  
=?CIC%6m  
template < typename Right > .P8m%$'N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k'X"jon  
  { xRZ K&vkKE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "X<V>q$0~c  
} p+Yy"wH:h{  
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。 iu=@ h>C  
 =glG |  
+ $M<ck?Bo  
klmbbLce  
Cno[:iom  
十. bind y@}WxSK*0  
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。 9|jMN j]vo  
先来分析一下一段例子 l/?bXNt  
Zc";R!At  
* r4FOA%P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >]B_+r0m^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  2X`t&zg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7yG%E  
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。 rXSw@pqZ&  
我们来写个简单的。 hB 'rkjt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9a:(ab'  
对于函数对象类的版本: C^?/9\  
jz3f{~   
template < typename Func > 3 JlM{N6+  
struct functor_trait pl}W|kW}  
  { Cf 202pF3y  
typedef typename Func::result_type result_type; dRs\e(H'  
} ; 'QpDx&~QP  
对于无参数函数的版本: 87pu\(,'  
7iy2V;}  
template < typename Ret > uEsF 8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6Po {tKU  
  { asW W@E  
typedef Ret result_type; {#t7lV'4  
} ; t.!?"kP"c  
对于单参数函数的版本: c*w0Jz>@.7  
Nn0j}ZI)1  
template < typename Ret, typename V1 > s_Z5M2o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1q ZnyJ  
  { 6d5q<C_3t  
typedef Ret result_type; iOAn/[^xk  
} ; 3?k<e  
对于双参数函数的版本: zl, Vj%d  
1Uah IePf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6XAofN/5f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !;t6\Z8&  
  { X&Ospl@H  
typedef Ret result_type; 6EY 0Fjsi  
} ; nBd(p Oe  
等等。。。 >TGc0 z+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Eb'M< ZY  
t@2MEo  
template < typename Func > 5HB*  
struct func_return 5rtE/ {A  
  { PTQN.[bBh  
template < typename T > \+ Ese-la  
  struct result_1 |]HA@7B  
  { +Lr`-</VF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Eg4&D4TG p  
} ; nh+h3"-d  
Ix@nRc'  
template < typename T1, typename T2 > ~1Ffu x  
  struct result_2 ZlMS=<hgFx  
  { 6m:$RW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p`"Ic2xPJ  
} ; uowdzJ7  
} ; l >oJ^J  
: t D`e<  
;Rxc(tR!n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aMK\&yZD  
-23sm~`  
template < typename Func, typename aPicker > dM -<aq  
class binder_1 NwKj@Jos  
  { f(EO|d^u  
Func fn; &j"_hFhv  
aPicker pk; 1O2V!?P  
public : *mw *z|-^V  
M^n^wz  
template < typename T > |41~U\  
  struct result_1 @E> rqI;`  
  { }?CKE<#%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YvUV9qps~  
} ; -|:mRAe  
b-#oE{(\'  
template < typename T1, typename T2 > $}H,g}@0  
  struct result_2 nbv}Q-C  
  { z wn#E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :@Ml-ZE  
} ; (F#2z\$;  
D4{<~/oBv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LmKY$~5P  
2H1?f|0>  
template < typename T > U]M5&R=?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xag#ZT  
  { wO]H+t  
  return fn(pk(t)); us U6,  
} #=ko4?Wr(  
template < typename T1, typename T2 > }'p*C$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MMQ\V(C  
  { 0Y!~xyg/  
  return fn(pk(t1, t2)); I#(?xHx  
} EQy~ ^7V B  
} ; c&g*nDuDj  
0.~s>xXp  
E,/nK  
一目了然不是么? !H zJ*  
最后实现bind 2\"T&  
=Nz;R2{@  
S:c d'68D  
template < typename Func, typename aPicker > ;IT'6m`@W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G1SOvdq  
  { TOx@Y$_9Q8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4=njM`8Y'  
} [mo9?  
Nm#[A4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Tog'3k9Uw  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 yi<H }&  
Vzh\ 1cF  
十一. phoenix g]?QV2bX6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ki[&DvW:  
X|Nb8 1M  
for_each(v.begin(), v.end(), LO,:k+&A+  
( LoO"d'{  
do_  {T5u"U4  
[ }(#;{_  
  cout << _1 <<   " , " /9ZU_y4&3f  
] ,/eAns`ZU  
.while_( -- _1), cZ ,}1?!  
cout << var( " \n " ) Cv< s|  
) ^= qL[S6/M  
); K{iC'^wP  
%\1W0%w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: O~5*X f  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ,UxAHCR~9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *3(mNpi{_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T?*f}J  
5~RR _G  
xQxq33\  
template < typename Cond, typename Actor > mfk^t`w_  
class do_while 3oApazH*  
  { dSE"G>l8  
Cond cd; g7v(g?  
Actor act; (J.U{N v  
public : Sj<]~*y"  
template < typename T > 4@9xq<<5  
  struct result_1 eY`o=xN  
  { Hw,@oOh.  
  typedef int result_type; :d|~k  
} ; 3 5p) e c  
R-Gg= l5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9bUFxSH  
+6(\7?  
template < typename T > 4mm>6w8NT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ufocj1IU  
  { 4V'HPD>=V  
  do be HEAQ  
    { d_Z?i#r0l  
  act(t); rs0Wy  
  } lB   
  while (cd(t)); RVh{wg  
  return   0 ; Lwo9s)j<e  
} YLb$/6gj6  
} ; Oh,]"(+  
PeJIa %iE  
!WTL:dk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). && b;Wr  
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。 :c9 H2  
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。 X?'pcYSL  
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。 [G"Va_A8  
下面就是产生这个functor的类: 5Rae?* XH  
yVyh\u\  
"Ve9\$_s  
template < typename Actor > $-paYQ4  
class do_while_actor a[E}o<{  
  { 1/J6<FVq  
Actor act; j7J'd?l  
public : c'wU$xt.w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "-Wb[*U;  
f7&9IW`7F^  
template < typename Cond > =OFx4#6a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <sls1,  
} ; 0CK3jdZ+X  
@iN"]GFjS  
-]Q\G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YRU95K [  
最后,是那个do_ H'&[kgnQ@  
/25Ay  
s133N?  
class do_while_invoker 0xfF  
  { 7\yh<?`V8  
public : v4F+^0?  
template < typename Actor > P7$/yBI U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dd *p_4;  
  { $4BvDZDk`B  
  return do_while_actor < Actor > (act); x7/";L>  
} eU8p;ajW!L  
} do_; 4B)%I`  
[OR"9W&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6!wk5#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (QQkXlJ  
最后来说说怎么处理break和continue 6i%X f i  
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。 w YQEm  
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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