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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `ybZE+S.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l%)XPb2$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, $~2A o[  
Fb*;5VNU.  
2<'gX>TW  
$X{& KLM[  
  class filler [R~HhM  
  { ZWFH5#=  
public : J d`NS3;*p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7,jqA"9  
} ; 7Jqp2\  
d`xqs,0f  
65}:2l2<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >SzTZ3!E  
CUtk4;^y#  
?,!qh  
O=mJ8W@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i44`$ps  
bv] ZUF0  
;Rt,"W)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k4|YaGhf  
m:H )b{  
Qejzp/2  
@B[V'|  
二. 战前分析 59)PJ0E  
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。 g,1\Gj%y  
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 _7;#0B  
ru U|  
#8(@a Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c2i^dNp_  
  /* --------------------------------------------- */ xo*a9H?@  
vector < int *> vp( 10 ); *L!R4;ubE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n. T [a  
/* --------------------------------------------- */ yK{~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P--#5W;^oB  
/* --------------------------------------------- */ 0 8U:{LL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7<) .luV  
  /* --------------------------------------------- */ QM$?}>:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @U9ov >E  
/* --------------------------------------------- */ m/{rmtA4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w,P2_xk`  
:8rqTBa`  
/!LfEO  
>Qi2;t~G  
看了之后,我们可以思考一些问题: N_T;&wibO  
1._1, _2是什么? Z$@Juv&>5^  
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。 @hCGV'4  
2._1 = 1是在做什么? M^bujGD  
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。 +XQS -=  
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。 J"z8olV  
3}sd%vCK  
APF-*/K?  
三. 动工 1p tPey  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7y60-6r  
y)=Xo7j  
D,R/abYZH  
){,8}(|  
template < typename T > 0>AA-~=-  
class assignment eHv/3"Og  
  { ^y?? pp<1J  
T value; 5ecqJ  
public : uh GL1{  
assignment( const T & v) : value(v) {} k muF*0Bjk  
template < typename T2 > g.veHh|;_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w+JDu_9+A]  
} ; KI# hII[Q.  
.-o$ IQsS  
:_vf1>[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g{i( 4DHm(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [WB8X,  
\Q & Kd|  
2AdV=n6Z  
gXF.e.uU  
  class holder P ^D\znvc  
  { \oaO7w,:"  
public : yDHH05Yl  
template < typename T > p( z.[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [rf.P'p%  
  { {>syZZ,h  
  return assignment < T > (t); HtXzMSGo7  
} $cYh X^YG.  
} ; :V >Z|?[*H  
Q.!D2RZc  
f>Ij:b`Z2  
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: X)'uTf0  
C7nLa@  
  static holder _1; aiz_6@Qfz*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;]'mx  
}PoB`H'K5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G"C'/  
而不用手动写一个函数对象。 o8Tt|Lxb$8  
QV"  |  
p6sXftk  
38rC; 6  
四. 问题分析 %kyvt t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Es)Kw3^a  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0b4QcfB1[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X\uN:;?#W{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _O)~<Sk-*z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QKe=/;  
HD$W\P  
五. 问题1:一致性 {wK98>$a  
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?| rry 33  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `2}Mz9mk  
C?X^h{T p  
struct holder q.~_vS%  
  { Kc0KCBd8];  
  // *Z<`TB)<X  
  template < typename T > \y{C>! WX4  
T &   operator ()( const T & r) const s_u@8e 6_  
  { va| 1N/&  
  return (T & )r; LG@5Z-  
} L%Me wU0TZ  
} ; oS, %L  
=M>pL+#  
这样的话assignment也必须相应改动: YiB^m   
6> X7JMRY  
template < typename Left, typename Right > w8c71C  
class assignment %r?Y!=0  
  { 7]62=p2R  
Left l; ]w"r4HlCx  
Right r; AYfW}V"  
public : 7<=xc'*8t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Il,2^54q  
template < typename T2 > h# B%'9r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,A4v|]kq]  
} ; '0lX;z1  
j0>Q:hn  
同时,holder的operator=也需要改动: r_F\]68  
%;~Vc{Xxt/  
template < typename T > n~@;[=o?5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5PqL#Eu`!  
  { VMZ\9IwI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~#C7G\R  
} 9-5H~<}fF  
4v_<<l  
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。 FxW~Co  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3)3?/y)_  
jEo)#j];`<  
return l(rhs) = r; 59 R;n.Q  
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。 M2l0x @|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iP)`yB5`  
il|e5TD^  
template < typename Tp > )w4i0Xw^C:  
class constant_t ~+ Mp+gE  
  { -XRn%4EX?  
  const Tp t; j  Jt"=  
public : Op0n.\>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p(=}Qqdr8  
template < typename T > Cjc>0)f&.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +`}QIp0  
  { ibAZ=RD  
  return t; *eK\W00  
} "wy|gnQJ  
} ; MAb*4e#  
K&3,J7&&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^ ~'&K e  
下面就可以修改holder的operator=了 '1+s^Q'pc  
 d|;S4m`  
template < typename T > 0%&ZR=y(G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B]iPixA6  
  { piULIZ0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n@[_lNa4GD  
} Se{x-vn?p  
z@Pv~"  
同时也要修改assignment的operator() l|R BO+}  
KPHtD4  
template < typename T2 > K2|2Ks_CS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |Tv}leJF  
现在代码看起来就很一致了。 Xt} 4B#  
H{hd1  
六. 问题2:链式操作 $lVR6|n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W T~UEK'  
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。 +-2o b90_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。 'o}v{f  
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。 P|j|0o,8p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Cw$0XyO  
n/9.;9b$I  
template < typename T > 1*U)\vK~  
struct result_1 E.LD1Pm0  
  { aG_@--=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M$YU_RPl+  
} ; Zaime  
,=>Ws:j  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z mVw5G q  
``mnk>/  
template < typename T > K-,4eq!  
struct   ref X(Z~oGyg  
  { J,(@1R]KF:  
typedef T & reference; *yl?M<28  
} ; #z6[ 8B  
template < typename T > G`D rY;  
struct   ref < T &> x%_VzqR`  
  { = y @*vl   
typedef T & reference; RG&t0%yj}  
} ; G.")Bg  
|#(KP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  A:b(@'h  
w :nYsuF  
template < typename T > 5}C.^J`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qTZ\;[CrP"  
  { amTeT o]Tg  
  return l(t) = r(t); A4uKE"WE  
} ]y0bgKTK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *qa.hqas  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S4 j5-  
Jn7T5$pJ  
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 #B2a?   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TW?_fse*[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )d~{gPr.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8NnGN(a*D  
最后的布局是: ,Iv eKk5W  
                Add ~ k"r  
              /   \ ^yLhL^Y  
            Divide   5 ThvgYv--B  
            /   \ _sqj~|K  
          _1     3 &L[i"1a  
似乎一切都解决了?不。 +$}3=n34)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _^/k  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 9\'JtZO  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `' .;U=mF  
HVdy!J  
template < typename Right > CP'b,}Dd?I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ' kOkwGf!  
Right & rt) const %1oB!+tv  
  { u4#YZOiY)A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hv0bs8h  
} dzQs7D}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x{O) n  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]4ib^R~Z  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5^ck$af  
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。 /S{U|GBB%r  
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。 6& (bL<8b  
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? dAWB.#  
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: KS'n$  
;FGS(.mjlC  
template < class Action > c>Tf@A og>  
class picker : public Action de/oK c  
  { DaS~bweMw  
public : f\;w(_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z=9<esx  
  // all the operator overloaded nR]*RIp5  
} ; v<@3&bot  
F;bkV}^  
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。 GaCRo7  
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: $Ge0<6/  
pwH*&YU  
template < typename Right > J!Q #xs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9a2[_Wy  
  { XJ!?>)N .  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )1 f%kp#]  
} ]]o?!NX  
Kf-XL ),3l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o|$r;<o3R  
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。 aUF{57,<  
eQz.N<f"  
template < typename T >   struct picker_maker c/7}5#Rs  
  { 4_D *xW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %iB,hGatE  
} ; NCdDG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -%Rw2@vU  
  { KPVu-{_Fi  
typedef picker < T > result; 2"T b><^"  
} ; ~:L5Ar<  
#Iu "qu  
下面总的结构就有了: S{RRlR6Z  
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。 ,.kmUd  
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。 QOX'ZAB`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <5E)6c_W)  
至此链式操作完美实现。 :>}7^1I  
@SH[<c  
XuWX@cK  
七. 问题3 .]H/u "d  
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。 %+ nM4)h  
M]|]b-#  
template < typename T1, typename T2 > Y<IuwS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ee_?aG e&  
  { /6rQ.+|).  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h<V,0sZ&:  
} o|u4C{j  
G1-r$7\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: IL:[0q  
Oq$-*N  
template < typename T1, typename T2 > 6 .9C 4  
struct result_2 d~MY z6"  
  { |"PS e~ u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; GSs?!BIC  
} ; V?Q45t Ae  
4X",:B}  
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? ])G| U A.  
这个差事就留给了holder自己。 <"K2t Tg.  
    :@@`N_2?  
=jKu=!QPq  
template < int Order > 15VvZ![$V  
class holder; _u""v   
template <> ,na}' A@a`  
class holder < 1 > yN)(MmX'1  
  { 2}7_Y6RS*  
public : _k : BY  
template < typename T > '4 It>50b  
  struct result_1 w_V A:]j4  
  { s$zm)y5  
  typedef T & result; Y4w]jIv  
} ; Yn$: |$  
template < typename T1, typename T2 > JB%_&gX)v  
  struct result_2 MLlvsa0  
  { V FM!K$_  
  typedef T1 & result; |Eh2#K0x4G  
} ; CzY18-L@EX  
template < typename T > !VaC=I^{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !4!qHJISa  
  { Q>$lf.)  
  return (T & )r; 1ni72iz\  
} urE7ZKdI  
template < typename T1, typename T2 > H5#]MOAP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R|^bZf^  
  { 8KN 3|)  
  return (T1 & )r1; bI3GI:hp  
} r\#nBoo(  
} ; ZXL'R |?  
gG@4MXq.  
template <> N@O e[X8  
class holder < 2 > <7>1Z 82)  
  { 00'SceL=`  
public : `#w#!@s#@  
template < typename T > $m~&| s  
  struct result_1 qou\4YZ  
  { w N`Nj m9!  
  typedef T & result; FfxD=\  
} ; &SPY'GQ!  
template < typename T1, typename T2 > pH.&C 5kA  
  struct result_2 i-;#FT+ Xc  
  { mI{Fs|9h  
  typedef T2 & result; JWaWOk(t=?  
} ; '^C *%"I]  
template < typename T >  Qe7=6<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mR1b.$  
  { [3qH? 2&  
  return (T & )r; (]\p'%A)  
} TQKcPVlE  
template < typename T1, typename T2 > wdf;LM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0>Td4qr+u  
  { ;du},>T$n  
  return (T2 & )r2; /\<x8BJ  
} Z*f%R\u  
} ; bcvm]aPu  
ItvcN  
yH]Q;X '  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 '_V9FWDZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lyFlJmi,r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~OsLbz:  
N$ #~&  
return l(i, j) = r(i, j); PYWFz   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }y+Qj6dP  
ZA. S X|m  
  return ( int & )i; 1ig*Xp[  
  return ( int & )j;  oJ*,a  
最后执行i = j; ` L 1+j  
可见,参数被正确的选择了。 N8df1>mW  
rr2 !H%:  
< `"  
z/h]Jos  
GDC@s<[k  
八. 中期总结 @[?ZwzY:9  
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: j0X^,ot@m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EI*~VFx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Lfcy#3!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZklpnL*!  
xM!9$v  
3u[8;1}7Q  
{]8|\CcY?  
S>h\D4.  
*xpn-hCp<  
九. 简化 _EP]|DTfr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L7aVj&xM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s@iY'11  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %Vltc4QU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Yq51+\d  
  +-*/&|^等 IO9|o!&>  
2. 返回引用。 YLTg(*  
  =,各种复合赋值等 #9r}Kr=P  
3. 返回固定类型。 2)}*'_E9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zSD_t  
4. 原样返回。 mRC3w(W  
  operator, -6I*k |%8T  
5. 返回解引用的类型。 EV Z1Z  
  operator*(单目) `pCy:J?d>l  
6. 返回地址。 LTzdg >\oJ  
  operator&(单目) @v@F%JCZ  
7. 下表访问返回类型。 _eq$C=3Ta  
  operator[] #BcUE?K*N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 41d+z>a]  
  operator<<和operator>> #_S]\=N(  
2[3t7C  
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。 'dh{q`#0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `?R{sNr.  
60{DR >S  
template < typename Left > #k)z5vZ$h  
struct value_return P2f^]z  
  { UCmy$aW  
template < typename T > -Z:x!M[Xr  
  struct result_1 QN$s %&O  
  { <'$>&^!^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &dWGa+e  
} ; ttJ'6lGXh  
Z ]  G#:  
template < typename T1, typename T2 > - A@<zqu  
  struct result_2 GVlT+Rs7  
  { :Ch XzZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g9JZ#BgZ  
} ; <EgJm`V  
} ; {_*G"A 9  
"&f|<g5  
\xggIW.^0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |;~2y>E  
LXxQI(RO  
下面我们来剥离functor中的operator() p&Qm[!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QgYt(/S  
HH7WMYoKY  
return l(t) op r(t) WxO+cB+?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6pS}\aD  
return op l(t) sCY  
return op l(t1, t2) 7bO>[RQB  
return l(t) op yv]|Ce@8A  
return l(t1, t2) op ?t6wozib2  
return l(t)[r(t)] {*hvzS{1d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e~(e&4pb  
!idVF!xG  
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: :7.k E  
单目: return f(l(t), r(t)); !lFNG:&`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8'zl\:@N  
双目: return f(l(t)); /%,aX [  
return f(l(t1, t2)); r0[<[jEh  
下面就是f的实现,以operator/为例 tKe-Dk9  
fa/o4S<  
struct meta_divide 1,OkuyXy!>  
  { EZ"i0u  
template < typename T1, typename T2 > .),9q z`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #prYZcHv:_  
  { .5s58H cg,  
  return t1 / t2; D]"W|.6@  
} Da8gOZ  
} ; Xp06sl7 M  
ic!% }S?  
这个工作可以让宏来做: yl@Nyu  
DBaZcO(U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y>E:]#F  
template < typename T1, typename T2 > \ 2(~Zl\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ..nVViZ  
以后可以直接用 wy:Gy9\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '-N 5F  
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 H?Sv6W.~  
(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;g "qS  
O:rf DO  
{j`8XWLZZN  
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 L;M@]  
2!W[ff@~7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )i:*r8*~  
class unary_op : public Rettype k\SqDmv  
  { UNiK6h_%  
    Left l; :5j+^/   
public : ZQKo ]Kdr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JM/\n 4ea:  
&0bq3JGW  
template < typename T > :8/ 6dx@Y(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rX5"p!z  
      { }vY^e OK.  
      return FuncType::execute(l(t)); ,\&r\!=  
    } z3L=K9)  
S~fP$L5  
    template < typename T1, typename T2 > [tt{wl"E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ??.aLeF&  
      { 8`)* ?Q9~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k+"7hf=C|  
    } w nQy   
} ; W,yLGz\  
',]Aj!q  
L'KKU4zj  
同样还可以申明一个binary_op Qt>kythi  
0$-|Th:o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zx]r.V  
class binary_op : public Rettype 9a]o?>`E  
  { ,aS+RJNM  
    Left l; 1c]{rO=taN  
Right r; u]O}Ub`  
public : d&|5Rk ~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4 Cd5-I  
7_jt =sr  
template < typename T > mM?,e7Xhs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 i>NKS  
      { eE .wnn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <=6F=u3PtU  
    } 1oiSmW\  
M,ybj5:6  
    template < typename T1, typename T2 > hPG@iX|V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )l m7ly8a|  
      { 45[,LJaMd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <Dgf'Gr J  
    } gq*W 0S  
} ; T@P~A)>yo  
)OFN0'  
#tsP  
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 w;Fy/XQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _!,2"dS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XHKLl?-  
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。 V"K.s2U^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `DSFaBj,  
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。。。  gsi2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,/V~T<FI  
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) pnx^a}|px  
下面是修改过的unary_op adri02C/  
H<ovIMd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IaRwPDj6  
class unary_op F|!=]A<  
  { 9mXmghoCO  
Left l; ARnq~E@1  
  ^jS1g*nrN  
public : t(PA+~sIp  
}#E]efjs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A-L)2.M  
| ~>7_:  
template < typename T > lsj9^z7  
  struct result_1 !@ P{s'<:  
  { FxK!h.C.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'ta&qp  
} ; bW/T}FN D  
N:pP@o  
template < typename T1, typename T2 > RZq_}-P,.c  
  struct result_2 $K\e Pfk  
  { q2`mu4B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ny`SE\B+/  
} ; 3@O/#CP+  
y,jpd#Y  
template < typename T1, typename T2 > \Jc}Hzug  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v;?W|kJ.u  
  { uhaHY`w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ywt9^M|z;  
} n|Y}M]u,  
G#NbLj`h  
template < typename T > %$)Sz[=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LB$0'dZU  
  { qJl DQc-  
  return OpClass::execute(lt(t)); J%q)6&  
} "9Q_lVI|Q  
E;4dlL`*  
} ; KC9VQeSc  
Wq1OYZ,  
~@<o-|#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug wpQp1){%Q  
好啦,现在才真正完美了。 ?=_w5D.3J  
现在在picker里面就可以这么添加了: kDRxu!/  
@_c&lToj_  
template < typename Right > gwB0/$!4"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &F[N$6:v  
  { #ifjQ7(:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wNFx1u^/)  
} >XuPg(Ow  
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。 }9z$72;Qdq  
u9c^YCBM  
Q=[ IO,f  
HKOSS-`5  
2t?>0)*m  
十. bind wXdt\@Qr  
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。 D]'8BS3  
先来分析一下一段例子 n >E1\($  
*N{k#d/  
u!It' ;j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} { Ngut  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pxyFM@Z](  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ho&f[T(  
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。 S @!z'$&  
我们来写个简单的。 "_BWUY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !VudZ]Sg  
对于函数对象类的版本: Aq'~'hS`1  
s6;ZaU  
template < typename Func > tdu:imH~  
struct functor_trait A+\rGVNH'S  
  { e!C,<W&B\  
typedef typename Func::result_type result_type; *U8,Q]gS  
} ; 5yV>-XT+-  
对于无参数函数的版本: mQU t 'j4  
.]<iRf[\[  
template < typename Ret > Gcxz$.(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M#8_Qbvfk  
  { JH2-'  
typedef Ret result_type; ]D2 d=\  
} ; $|!3ks  
对于单参数函数的版本: HG5E,^1n  
*|L;&XM&/  
template < typename Ret, typename V1 > dIQ3snG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w; f LnEz_  
  { \l5G   
typedef Ret result_type; 4Uwcc):f  
} ; v`7~#Avhz  
对于双参数函数的版本: ~ `{{Z&  
A&-2f]L tl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,^v_gc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =XSupM[T  
  { -B7X;{  
typedef Ret result_type; 'XYjo&w  
} ; )7E7K%:b,  
等等。。。 (CYQ>)a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E( *CEW.V*  
?4W6TSW-'  
template < typename Func > 3Dj>U*fP  
struct func_return mv/ Nz?  
  { 3|URlz  
template < typename T > @lh]? |*[  
  struct result_1 AuBBSk8($  
  { 00Ye ]j_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9r8bSV3`  
} ; a?W<<9]  
{G|= pM\'  
template < typename T1, typename T2 > H:16aaMn(  
  struct result_2 .NF3dC\  
  { f{(D+7e}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >4=7t&h  
} ; wo86C[  
} ; W<~u0AyO 3  
y;.5AvfD  
$ 93j;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A5ckosYyNA  
a72L%oJ   
template < typename Func, typename aPicker > X:(t,g*7  
class binder_1 [ zCKJR  
  { /(}YjeS  
Func fn; NZXCaciG  
aPicker pk; -Ji uq  
public : PL3oV<\4s>  
1n>AN.nI  
template < typename T > Q$yQ^ mG  
  struct result_1 {q);1Nnf  
  { W{]r_`=:6S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uxW<Eh4H*  
} ; @.QuIm8,  
QT(]S>--n  
template < typename T1, typename T2 > !]z4'*)W  
  struct result_2  O&dh<  
  { W#x~x|(c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HJe6h. P  
} ; Fa X3@Sd!  
xu'b@G}12  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v/Xz.?a\jF  
}ol<DV  
template < typename T > *E/CNMn=E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^/$U(4  
  { Bthp_cSmLs  
  return fn(pk(t)); ?y[i6yN9  
} 4(8BWP~.y2  
template < typename T1, typename T2 > O<?.iF%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7VfPS5se  
  { ipRH.1=  
  return fn(pk(t1, t2)); =MmAnjo  
} jhka;m  
} ; FaG&U  
<M,=( p{  
FeZGPxc~  
一目了然不是么? gJOD+~  
最后实现bind 9*[!ux7h  
yV) 9KGV+:  
z) "(&__  
template < typename Func, typename aPicker > ~ =$d>ZNQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c 1{nOx  
  { #b;TjnC5{$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i%r+/D)KvG  
} Z4T{CwD`D  
t8~isuiK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2t#[$2mg\0  
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。 6lQP+! EF  
.DhB4v&  
十一. phoenix 6eK7Jv\K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m P./e8  
m*>gG{3;  
for_each(v.begin(), v.end(), {"*gX&;~  
( (S63:q&g  
do_ VzuU 0  
[ nS^,Sq\Ak  
  cout << _1 <<   " , " mqQC`Aqx:  
] @dhnpR :L  
.while_( -- _1), 6J3<k(#:  
cout << var( " \n " ) 'u:J "  
) ,mE}#cyY  
); 6dqI{T-i?  
FMqes5\ 3  
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: jh~E!%d77  
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 7hKfxw-X@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SJ&+"S&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }Y3*X: i7  
JuR x>F4  
`t]8 [P5  
template < typename Cond, typename Actor > AZbFj-^4  
class do_while %07vH&<C.  
  { E qt\It9  
Cond cd; D.x&N~-  
Actor act; Q\*zF,ek  
public : " 8g\UR"[  
template < typename T > ] N7(<EV/  
  struct result_1 eeOG(@@o(  
  { %VO>6iVn  
  typedef int result_type; 9G{#a#Z.  
} ; '.t{\  
Tl-Ix&37  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )JA^FQ5N  
xbZR/!?  
template < typename T > T2ZN=)xZ1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |h2=9\:]  
  { 81S0:=   
  do L&Pj0K-HT3  
    { )bB Va^  
  act(t); H:`H4 S}  
  } ?H21Ru>:*  
  while (cd(t)); $gaGaB  
  return   0 ; B3&ETi5NTU  
} #i-b|J+%  
} ; U{8x.CJ]  
7m;<b$  
)xYGJq4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0 TOw4pC  
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。 _5v]69C#  
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。 Jr,**,wA  
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。 qE{L42  
下面就是产生这个functor的类: k$ w#:Sx  
0Q:l,\lY  
(Cbm*VL  
template < typename Actor > \m~Oaf;$  
class do_while_actor <d$t*vnq  
  { C&RZdh,$  
Actor act; p w=o}-P{  
public : O`0\f8/.?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o(oD8Ni  
Md>9Daa~  
template < typename Cond > XOPiwrg%p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]?0]K!7Ea  
} ; n<DZb`/uHZ  
@6{F4  
!'kr:r}gg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;^  YpQP  
最后,是那个do_ 6:`4bo  
MZdj!(hO  
7J5Yzu)D  
class do_while_invoker } v3w-  
  { F)=*Ga  
public : w)"F=33}5  
template < typename Actor > 9mB] \{^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  ~5n?=  
  { (kSb74*g  
  return do_while_actor < Actor > (act); E&> 2=$~  
} F&D ,y-CQ  
} do_; ~R~MC(5N[  
Gn 1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]nm(V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lrK?&a9AB  
最后来说说怎么处理break和continue 7O'u5 N  
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。 9K=K,6 b  
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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