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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VR/*h%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =Zg%& J  
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, s<}d)L(  
Gw\-e;,  
w_O3];  
!R{C  
  class filler G-vBJlt=t  
  { x)+3SdH  
public : Y Ib=rR[ $  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `pB]_"b  
} ; o.)8  A8  
ncF|wz  
SHc<`M'+  
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: O@[jNs)].  
y;M}I8W[  
^xBF$ua37)  
)#NT*@j`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O.ce"5Y^  
BCrX>Pp }r  
|H.i$8_A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Py&DnG'H  
N-lo[bDJh  
(W=J3 ?hn  
Y? 1 3_~ K  
二. 战前分析 c^4^z"Mo`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Myal3UF  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Y,?!"  
IvW%n(a8^  
1$Jria5n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >u6*P{;\  
  /* --------------------------------------------- */ u]D>O$_ s  
vector < int *> vp( 10 ); Lc0 U-!{G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K`BNSdEN>  
/* --------------------------------------------- */ nBVR)|+M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k|O?qE1hP  
/* --------------------------------------------- */ 6m=FWw3y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ? iX1;c9  
  /* --------------------------------------------- */ }I1A4=d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -G!W6$Y  
/* --------------------------------------------- */ )]\?Yyg]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m|7lDfpb  
,b&-o?.{  
Usa  
0v~Eu>Rg  
看了之后,我们可以思考一些问题: R%(ww  
1._1, _2是什么? :9_N Y"P  
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。 #[4MwM3  
2._1 = 1是在做什么? [RZ}9`V  
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。 4yk!T  
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。 (Wj2%*NT  
T:/68b*H\:  
X_j=u1*5  
三. 动工 FMuakCic5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s+=JT+g  
*=6,}rX"I  
1z4s1 Y  
;}=4z^^5  
template < typename T > CdTyUl  
class assignment qkM<t?uS  
  { R)%1GG4  
T value; Ws+Zmpk%  
public : sK#)wjj\^  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^#H%LLt  
template < typename T2 > ,gR9~k,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o{EWNkmj  
} ; q@;z((45  
J%?'Q{  
B!vI^W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :)GtPTD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1D /{Y  
mdu5aL  
1* _wJ  
Pv.z~~l Y  
  class holder ?#F}mOVAa  
  { )'{:4MX  
public : ,+0>p  
template < typename T > Z8 \c'xN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $ ]/a/!d  
  { ?]S!-6:  
  return assignment < T > (t); 6x*u S~'  
} lNSB "S  
} ; ,:!X]F#d$  
lY5a=mwHU  
mZVYgJQ[  
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: XgUvgJ  
y0Pr[XZ  
  static holder _1; kve{CO*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2}P<}-?6  
X0X!:gX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jI$}\*g  
而不用手动写一个函数对象。 hB#z8D  
eATX8`W  
> m GO08X  
f!}c0nb  
四. 问题分析 <!h&h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p<*\f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 v_*E:E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B9;-Blh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dKcHj<'E/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ET4 C/nb  
Z7&Bn  
五. 问题1:一致性 Pm]6E[zC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| P%5h!Z2m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b'Gn)1NE  
7kM_Ijd$  
struct holder 9 |Iq&S  
  { O?omL5  
  // n$ye:p>`-  
  template < typename T > \[&~.B  
T &   operator ()( const T & r) const j;fmmV@  
  { : 0Nd4hA  
  return (T & )r; 7~[1%`  
} Au'[|Pr r  
} ; *B(na+  
uY;-x~Z  
这样的话assignment也必须相应改动: @RKw1$BA  
x,"'\=|s*  
template < typename Left, typename Right > EAq/Yw2$  
class assignment z;UkK  
  { RRy3N )HR  
Left l; [#H$@g|CT  
Right r; VmrW\rH@  
public : DUiqt09`~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OL*EY:]  
template < typename T2 > Ow=`tv$l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A(#hyb#  
} ; 8%Zl;;W  
J ?$4Yf  
同时,holder的operator=也需要改动: Zk2-U"0\o  
V 0R;q  
template < typename T > 0q"&AxNsP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BvpGP  
  { pdsjX)O+f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NMY~f (x  
} +\9Y;N y  
}Tn]cL{]C  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |SXMd'<3`Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ps0'WRJnx  
>:5/V0;,  
return l(rhs) = r; $xmlt vaF  
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。 j2 "j Cv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nGGYKI  
Q~]#x![u0  
template < typename Tp > M~;Ww-./  
class constant_t NvXds;EC  
  { <T:u&Ic  
  const Tp t; IZeWswz  
public : 6w<jg/5t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o <8L, u(U  
template < typename T > ~P|YAaFx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xlkEW&N&  
  { C/ow{MxA  
  return t; K~AQ) ]pJI  
} U$6N-q  
} ; =dUeQ?>t=  
mYXe0E#6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U,Nf&g  
下面就可以修改holder的operator=了 F)) +a&O  
?%(8RQ  
template < typename T > py9(z`}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "CBe$b4  
  { +j&4[;8P:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >V@-tT"^:  
} U aj8}7v  
>}GtmnF  
同时也要修改assignment的operator() ,*8}TIS(s  
)U e9:e  
template < typename T2 > Uaog_@2n,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V9NE kS  
现在代码看起来就很一致了。 $fV47;U'*  
]wWN~G)2lV  
六. 问题2:链式操作 g:`V:kbY$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #g\O*oYaw  
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。 ^aN;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。 p E lF,Y  
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。 _n@#Lufx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _C DUUr  
F#eZfj~  
template < typename T > #GT/Q3{C  
struct result_1 TB\#frG  
  { yYwZZa1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *KN'0Z@W  
} ; bEyZRG  
Z\D!'FX  
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: AK%`EsI^  
7RM$%'n \  
template < typename T > Tn< <i  
struct   ref $3zs?Fd`  
  { }p$>V,u  
typedef T & reference; `WGT`A"  
} ; [U.3rcT"N  
template < typename T > wP8Wx~Q=  
struct   ref < T &> /]=Ih  
  { W2P(!q>r]  
typedef T & reference; n|sP0,$N1  
} ; Pp3<K649  
NK;%c-r0v7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )0 UVT[7  
w=H   
template < typename T > T1 >xw4uo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N^z4I,GV(  
  { /I}#0}  
  return l(t) = r(t); _rt+OzZ*L  
} |fqYMhA U  
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。 R?Zv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lgp{  hK  
$X<O\Kna  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p^QZGu-.W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [Z9 lxZ|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HO[W2b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7niZ`doBA  
最后的布局是: YbAa@Sq@  
                Add n'*4zxAA  
              /   \ CghlyT  
            Divide   5 *Wj]e%  
            /   \ a gk w)#  
          _1     3 j!c~%hP  
似乎一切都解决了?不。 _v6x3 Z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 z] +&kNm  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 HQkK8'\LP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: WUBI( g\  
Am ~P$dN  
template < typename Right > Cer&VMrQK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <aQ<Wy=\  
Right & rt) const 6 2:FlW>  
  { ,A%p9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9%Eo<+my h  
} LWdA3%   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jK-b#h.gL  
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。 [s{ B vn  
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。 V O\g"Yc  
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。 vSnGPLl  
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。 zm!M'|~@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? "5HSCl$r%  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zJ6""38Pr  
R<B5<!+  
template < class Action > Lb?WhjqZ  
class picker : public Action efNscgi  
  { ..kFn!5(g  
public : OqWm5(u&S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '&+]85_&$  
  // all the operator overloaded $q*a}d[Q  
} ; '4Jf[  
-g."{|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Z($i+L%.  
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: ttdY]+Fj  
D w/vXyZ  
template < typename Right > :tbgX;tCs5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 41]a{A7q  
  { SXP(C^?C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oNIYO*[  
} }`2a>N: &  
U3C"o|   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -b iE  
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。 =tbfBK+  
]tXIe?>9  
template < typename T >   struct picker_maker }AA">FF'y4  
  { E}KGZSj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eAo+w*D(  
} ; hsQDRx%H}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *RxJ8.G  
  { f=k#o2  
typedef picker < T > result; "AZ|u#0P  
} ; Lu {/"&)  
]\KVA)\  
下面总的结构就有了: "9r$*\wOf  
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。 q01 L{~>bz  
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。 z bYv}q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aXQS0>G%(  
至此链式操作完美实现。 @"` }%-b  
Zj!,3{jX^  
QmjE\TcK/  
七. 问题3 ?IYu"UO<)|  
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。 f*<Vq:N=\  
u.|%@  
template < typename T1, typename T2 > T 5Zh2Q@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y ~g\peG7  
  { W03mdRW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Cyd/HTNh<  
} |YsR;=6wT  
XrM+DQ;  
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: >vp4R`  
Dc@O Mr  
template < typename T1, typename T2 > m=sEB8P  
struct result_2 VS/M@y_./  
  { 'bJGQ[c  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A[uE#T ^  
} ; 6`O,mpPu4G  
% Y%r2  
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? Sc]K-]1(H  
这个差事就留给了holder自己。 2L1y4nnbwo  
    pdRM%ug   
S?d<P  
template < int Order > TdgK.g 4  
class holder; )`rD]0ua;  
template <> g5@JA^\vZT  
class holder < 1 > 4?1Qe\A^  
  { y<kUGsD  
public : w[ v {)  
template < typename T > GZ~Tl0U  
  struct result_1 R|8vdZ%@  
  { 0WC\u xT7  
  typedef T & result; k}v`UiGM  
} ; EjLq&QR.  
template < typename T1, typename T2 > H P.=6bJWi  
  struct result_2 kScZ P8yw  
  { )vS0Au^C~  
  typedef T1 & result; fgd2jr 3T  
} ; n"htx|v  
template < typename T > G<e+sDQ2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p[JIH~nb  
  { 4j=3'Z|  
  return (T & )r; >8_y-74  
} rS_G;}Zr  
template < typename T1, typename T2 > %PYO9:n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KAClV%jP  
  { ZU`9]7"87B  
  return (T1 & )r1; 4CF;>b f~  
} &`I(QY  
} ; G1 "QX  
+a!3*G@N+  
template <> 8TFQ%jv  
class holder < 2 > H7X-\K 1w  
  { _/LGGt4&%  
public : R xMsP;be  
template < typename T > A0Mjk  
  struct result_1 %Xd*2q4*  
  { ==[=Da~  
  typedef T & result; syR"p,3EC  
} ; i\6CE|  
template < typename T1, typename T2 > 0SL{J*S4[#  
  struct result_2 mITB\,,G  
  { .nD#:86M  
  typedef T2 & result; <IZt]P  
} ; 3^UdB9j;  
template < typename T > Eb ILAJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J{ju3jo  
  { vUpAW[[  
  return (T & )r; r"dIB@  
} X`D2w:  
template < typename T1, typename T2 > .gJ2P?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ({!!b"B2  
  { pt <zyH3Z  
  return (T2 & )r2; `*8}q!.  
} % Ln`c.C  
} ; "0CFvN'4  
bCw{9El!K4  
kG>jb!e@(  
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> >。 zgAU5cw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4EqThvI{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^>IP"kF  
Yj&Sb  
return l(i, j) = r(i, j); :lB*kmg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^~H}N$W"-q  
{zb'Z Yz  
  return ( int & )i; q| D5 A|)  
  return ( int & )j; DU!T#H7  
最后执行i = j; G WIsT\J  
可见,参数被正确的选择了。 #kC~qux^  
,{0Y:/T'  
]M5~p^ RB  
$wUYK%.  
ws0qwv#  
八. 中期总结 o'DtW#F  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: MRLiiIrq,5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ukR0E4p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y7t#)?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \jC) ;mk  
CQWXLQED>  
9\_s&p=:.  
# ?2*I2_  
tRoSq;VrS  
Z@Rm^g]o  
九. 简化 egq,)6>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gnp.!-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W22S/s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: eQ>Ur2H8n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :=NXwY3~M  
  +-*/&|^等 `jE[Xt"@  
2. 返回引用。 {"wF;*U.V  
  =,各种复合赋值等 1-gM)x{Jr  
3. 返回固定类型。 Ux_tzd0!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `PUqz&  
4. 原样返回。 bsQ'kBD  
  operator, /]U$OP*0  
5. 返回解引用的类型。 1mmL`M1  
  operator*(单目) :qo[@x{  
6. 返回地址。 ='"Yj  
  operator&(单目) *ra)u-  
7. 下表访问返回类型。 ?AFb&  
  operator[] gT8(LDJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Nn_fhc>  
  operator<<和operator>> M ygCg(h  
5p.rd0T]l3  
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。 MXSD8]je  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $oW= N   
:a*>PMTn  
template < typename Left > ':4ny]F  
struct value_return [+WsVwyf?  
  { wiI@DJ>E  
template < typename T > D*.3]3-I  
  struct result_1 dg|+?M^9`  
  { }d5]N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /o4_rzR?  
} ; e,s  S.  
!hHe`  
template < typename T1, typename T2 > ]:f.="  
  struct result_2 Gm- "?4(  
  { }6l:'nW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C 9%bD  
} ; 4s m [y8  
} ; ;*5z&1O  
VY/r2o#  
iB0r+IbR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (B` NnL$  
7UBW3{d/u5  
下面我们来剥离functor中的operator() dtuCA"D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *`OXgkQ  
<w&'E6mU  
return l(t) op r(t) 7'+`vt#E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -~.+3rcZ]  
return op l(t) 0of:tZU  
return op l(t1, t2) v0r:qku  
return l(t) op FBNi (D  
return l(t1, t2) op LEKE+775  
return l(t)[r(t)] <c@dE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ';eAaDM  
~RLjL"  
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: oItC;T  
单目: return f(l(t), r(t)); |vi=h2*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :TrP3wV _  
双目: return f(l(t)); 2;:]Q.g  
return f(l(t1, t2)); "j%Gr :a  
下面就是f的实现,以operator/为例 -X EK[  
!@gjIYq_Y  
struct meta_divide P,S!Z&!  
  { j.Y!E<e4]  
template < typename T1, typename T2 > ^N}{M$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /L,iF?7  
  { fpNq  
  return t1 / t2; o)\EfPT  
} = r=/L  
} ; s/?(G L+Ae  
U&kdR+dB  
这个工作可以让宏来做: <O9WCl  
L-W*h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '&/Y}]  
template < typename T1, typename T2 > \ 99h#M3@!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $v{s b,  
以后可以直接用 MMRO@MdfV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1i Y?t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 O6-"q+H)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }LBrk0]  
<Dnv=)Rq  
#$t93EI  
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 K<ldl.  
_#UhXXD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >48)@sS  
class unary_op : public Rettype '\7&Iz:%  
  { kJXy )  
    Left l; LrfyH"#!:  
public : z81`Lhg6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qa16x<Xlm  
[aC2ktI  
template < typename T > j|% C?N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4s&koH(x  
      { 3Z)vJC9'  
      return FuncType::execute(l(t)); ( (mNB]sy  
    } WAw} ?&k  
]\R%@FCYc  
    template < typename T1, typename T2 > u|8V7*)3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o2(*5*b!@e  
      { Yv;18j*<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !Ys.KDL  
    } v/Ei0}e6~  
} ; DCtrTX  
'v3> "b  
EEp,Z`  
同样还可以申明一个binary_op qxwD4L`S  
cbA90 8@s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oxm3R8 S  
class binary_op : public Rettype n47v5.Wn  
  { mm<rdo(`  
    Left l; C@ z^{Z+  
Right r; yX8$LOjE  
public : {#1}YGpiVM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '.DFyHsq  
AA,n.;zy<  
template < typename T > >'lte&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Go_~8w0<  
      { fL&bN[XA"$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xn3Ph!\Z5e  
    } p[%FH?  
:>g*!hpb  
    template < typename T1, typename T2 > O9W|&LAL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h{cJ S9e}  
      { ON=6w_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WY%'ps _]<  
    } &De&ZypU  
} ; }A`4ae=  
!8O*)=RA  
B@Q Ate7   
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 anTS8b   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V}kZowWD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !1}A\S  
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。 AA um1xl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =X11x)]F9  
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。。。 'lym^^MjL+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vo[Zuv?<h  
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) IgOo2N"^l  
下面是修改过的unary_op 4cni_m]  
C0X_t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z5v)~+"1  
class unary_op mRw &^7r  
  { g,!6, v@  
Left l; Lh6G"f(n  
  &JM|u ww?1  
public : uFIr.U$V  
&oTUj'$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ! 3O#'CV  
'@h5j6:2  
template < typename T > PG8|w[V1"  
  struct result_1 3EN?{T<yf  
  { fYR*B0tu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QcGyuS.B  
} ; c@%:aiEl  
_ a|zvH  
template < typename T1, typename T2 > T<"Hh.h  
  struct result_2 0Kxc$c  
  { t8,s]I&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Tp&03  
} ; Rw\ LVRdA  
i w<2|]>l  
template < typename T1, typename T2 > oO-kO!59y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r<38; a  
  { sXdNlR&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ][1 *.7-  
} 445}Yw5;9  
/pZ]:.A  
template < typename T > UGK4uK+I`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2B{~"<  
  { BD+V{x}P  
  return OpClass::execute(lt(t)); pJ7M.C!  
} *P,dR]-m  
?'_E$  
} ; 5_@ u Be~  
dHV3d'.P  
TQyi -Dc  
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 LwQq0<v  
好啦,现在才真正完美了。 |[/[*hDZ9  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3A'vq2beM  
O)78 iEXi|  
template < typename Right > kGsd3t!'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N6Mo|  
  { N\ nr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LwDm(gG  
} |BrD:+  
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。 B^'Uh+Y  
="fq.Tt  
0@;kD]Z  
HD"Pz}k4  
1QHCX*_  
十. bind ;DWtCtD  
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。 S,&tKDJn  
先来分析一下一段例子 s':fv[%  
&%YFO'>>}  
XAN{uD^3\%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} - zaqL\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FQNw89g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W)rE_tw,|  
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。 C:C9swik"5  
我们来写个简单的。 )*&I|L<1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "]BefvE  
对于函数对象类的版本: b}P5*}$:9"  
o* q F"xG  
template < typename Func > v]*(Wd~|  
struct functor_trait 6 isz  
  { {4\hxyw  
typedef typename Func::result_type result_type; z!09vDB^  
} ; ,l[h9J  
对于无参数函数的版本: dt NHj/\  
l@}BWSx&ms  
template < typename Ret > /$OX'L&b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !oXA^7Th6]  
  { RZykwD(  
typedef Ret result_type; j\w>}Pc  
} ; 7h?yAgDv~  
对于单参数函数的版本: 'TPRGX~&  
"Fv6u]Rv  
template < typename Ret, typename V1 >  >m!l5/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _#c^z;!  
  { /f!_dJ^  
typedef Ret result_type; a7G0  
} ; C7=Q!UK`\  
对于双参数函数的版本: ],r?]>  
[0GM!3YJ7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m,n V,}@J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <@C Bc:j0  
  { >/Z#{;kOz  
typedef Ret result_type; AR\?bB~`c  
} ; ]y 6`9p  
等等。。。 XezO_V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zE V J  
NEQcEUd?  
template < typename Func > OwGl&  
struct func_return w $7J)ngA9  
  { :)nn/[>fC  
template < typename T > /p') u3  
  struct result_1 `+b>@2D_  
  { "r0z( j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r;w_B%9  
} ; !l'Az3'J|  
amf=uysr  
template < typename T1, typename T2 > v8Ncquv  
  struct result_2 o}5:vi]  
  { ( 5 d ~0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fmie,[  
} ; HSx~Fs^J  
} ; q{f%U.  
8QYG"CA6/  
H<`[,t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bl\44VK2'  
!?tWWU%P)  
template < typename Func, typename aPicker > 8 Oeg"d  
class binder_1 t; n6Q0  
  { SPsq][5eR  
Func fn; X.s? =6}g  
aPicker pk; ORa!84L  
public : CzzG  
VO(Ck\i}  
template < typename T > ,?B.+4CW\E  
  struct result_1 *NV`6?o@6  
  { iCN@G&rVw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hi|2z5=V  
} ; G"MpA[a_  
aJMh>  
template < typename T1, typename T2 > .mDqZOpf=4  
  struct result_2 O)Nt"k7 b  
  { r_xo>y~S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g)$Pvfc  
} ; YO!,m<b^u  
zx-+u7qKH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |!%A1 wp#  
+nuv?QB/  
template < typename T > CR934TE+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ErESk"2t  
  { CG9X3%xO%  
  return fn(pk(t)); (6+6]`c$  
} &;)~bS(   
template < typename T1, typename T2 > 8<n8joO0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gn%#2:=pVu  
  { #C+Gk4"w  
  return fn(pk(t1, t2)); JF{,;&sj  
} Wlg(z%  
} ; 2Fx<QRz  
EE}NA{b  
h!K B%4V  
一目了然不是么? mApn(&  
最后实现bind 8~HC0o\2  
WP]<\_r2  
e_1mO 5z  
template < typename Func, typename aPicker > @O45s\4-*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uTl:u  
  { ]`. d%Vx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ik$wS#1+L  
} On'3K+(_  
J.<eX=<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x *qef_Hu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7Ck;LF}>0  
:/~vaCZ  
十一. phoenix e-e{-pB6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *<Ddn&_  
v,D_^?]@  
for_each(v.begin(), v.end(), rM?D7a{q  
( k oHY AF  
do_ WHNb.>  
[ nZ bg  
  cout << _1 <<   " , " 5z]dA~;*2  
] ~HYP:6f  
.while_( -- _1), . \d0lJSr  
cout << var( " \n " ) }TF<C !]  
) &)X<yd0  
); %ly;2H Ik  
Qy70/on9  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *z+\yfOO"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vlPE8U=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W^Rb~b^?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +%<Jr<~W  
aJ}sYf^  
'D/AL\1{p(  
template < typename Cond, typename Actor > )_Oc=/c|f  
class do_while X*JD  
  { A0]o/IBz  
Cond cd; Bjo&  
Actor act; xg^fM@#m  
public : O#EBR<CuK  
template < typename T > SW; b E  
  struct result_1 xaS  
  { 4BT`|(7  
  typedef int result_type; %5G BMMn  
} ; _PM<25Y,@  
k&/ )g3(N(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N%f!B"NQ  
V]]qu:Mh8  
template < typename T > NVeRn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j7 =3\SO  
  { eeU$uR  
  do EYxRw  
    { )$B+ 3f  
  act(t); ,)$KS*f"*z  
  } Yp]G)}'R  
  while (cd(t)); el?V2v[  
  return   0 ; <83gn :$  
} f_!`~`04  
} ; uX +<`3O  
k |3(dXLG  
^|GtO.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mRH]'d lD7  
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。 NNw d;AC  
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。 hIQ[:f  
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。 =Rx?6%  
下面就是产生这个functor的类: uq4s bkP  
: W^\ mH  
AaYrVf 9!  
template < typename Actor > Gd-.E7CH!  
class do_while_actor {[5L96RH%  
  { KWJgW{{v  
Actor act; "&#W Mi  
public : 0BB @E(*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D}/=\J/  
"qTC(F9N$.  
template < typename Cond > k!/ _/^{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z|]oM#Gt  
} ; :"P hkR  
H='9zqYZ<W  
]jVSsSv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zt)PZff/YQ  
最后,是那个do_ s`iNbW="  
#* gU[9U~  
!@Sf>DM"  
class do_while_invoker boF4d'g"  
  { e#6&uFce  
public : dA)4(0o8fD  
template < typename Actor > X c2B2c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Sd\IGy{a  
  { 03QEXm~|Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4 ?@uF[  
} JNFT6T)T15  
} do_; "26B4*  
6Sb'Otw.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (>LHj]}K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &&9c&xgzE  
最后来说说怎么处理break和continue :Q r7:$S^  
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。 c_z/At;4  
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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