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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Jz''UJY/O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w^L`"  
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, ](oeMl18R  
<~|n}&  
#s~ITG #H  
7O)ATb#up  
  class filler }6l:'nW  
  { M Q =x:p{  
public : Z&^vEQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \B')2phE  
} ; N)(m^M(~0  
p7+{xXf  
g;Fd m5Q  
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: Rc)]A&J  
UW":&`i  
H'S~GP4D  
MO ~T_6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ywm"{ U? 8  
7UBW3{d/u5  
5{-Hg[+9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M0m%S:2  
A]"6/Lr9P  
*effDNE!  
yMW3mx301j  
二. 战前分析 _U*R_2aV  
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。 O4-#)#-)S~  
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 xpa+R^D5G  
q!&:y7O8  
N_D=j 6B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j&DlI_  
  /* --------------------------------------------- */ kX V  
vector < int *> vp( 10 ); jYU0zGpj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Fz8& Jn!  
/* --------------------------------------------- */ WA}'[h   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T72Li"00  
/* --------------------------------------------- */ !T`g\za/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =0e>'Iw2  
  /* --------------------------------------------- */ AYNz {9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <!dZ=9^^ 1  
/* --------------------------------------------- */ Tx ?s?DwC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1mgw0QO  
{{A=^rr%C  
nkq{_;xp  
:V8oWMY  
看了之后,我们可以思考一些问题: :TrP3wV _  
1._1, _2是什么? }Bh\N 5G%  
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。 '1!%yKc0  
2._1 = 1是在做什么? S%p,.0_  
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。 Y+S<?8pA  
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。 ;Qd'G7+  
mC ]Krnx  
tklS=R^Vn  
三. 动工 F\+9u$=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j; /@A lZl  
SFWS<H(IN  
5UL5C:3R9  
 t":^:i'M  
template < typename T > [9EL[}  
class assignment #~*v*F~3  
  { 2wU,k(F_  
T value; }`whg8 fZ  
public : 'o]}vyz;  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4xx?x/q  
template < typename T2 > 6wiuNGZb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M9V,;*  
} ; 3rh t5n2-  
k="w EZ;Q  
L#vk77  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bN*zx)f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n\JSt}A  
'&/Y}]  
7B _Wz9y  
5;{*mJ:F  
  class holder Wi)N/^;n  
  { @)ozgs@e  
public : Wbmqf s  
template < typename T > PClwGO8'&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1i Y?t  
  { Z _<Wr7D  
  return assignment < T > (t); n-9X<t|*?a  
} k<*1mS8  
} ; ,J*#Ixe}  
:v-,-3AG  
mX SLH'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: bxz6 >>  
7Il /+l(  
  static holder _1; .@(MNq{"6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ky7-6$  
A|L-;P NP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nNM)rW  
而不用手动写一个函数对象。 p'SY 2xq-,  
1p>&j%dk  
kJXy )  
Re\V<\$J  
四. 问题分析 "'8o8g  
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。 o AS 'Z|  
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。 ?IG+U TI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4pu>f.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0w^awT<$6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {-c[w&q  
.Wyx#9  
五. 问题1:一致性 wCr+/" t  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Xo4K!U>TzZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f#vVk  
bU(fH^  
struct holder WAw} ?&k  
  { .=b)Ae c  
  // EJrQ9"x&n  
  template < typename T > Q5v_^O<!  
T &   operator ()( const T & r) const bF3}L=z  
  { NE$=R"<Gv  
  return (T & )r; zI>,A|yy  
} i*vf(0G  
} ; r#.\5aQ t  
my3W[3#  
这样的话assignment也必须相应改动: } SA/,4/9  
v?1xYG@1  
template < typename Left, typename Right > m>?{flO  
class assignment V@>s]]HMq#  
  { `Axn  
Left l; ab5z&7Re6  
Right r; {wf e!f  
public : [.iz<Yh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oxm3R8 S  
template < typename T2 > hz+x)M`Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OGO4~Up  
} ; $5l=&  
T%:W6fH7  
同时,holder的operator=也需要改动: <N;HB&mr  
B1gBvss  
template < typename T > RIl+QA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A0Hsd  
  { C}GOwvAL>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H]W59-{a  
} kO\aNtK  
O7RW*V:G@  
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。 {7X80KI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bc|DC,n?  
g)k::k)<e  
return l(rhs) = r; RV:%^=V-  
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。 ]^^mJt.Iv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >H?{=H+/#  
rOy-6og  
template < typename Tp > O%kX=6  
class constant_t Xn3Ph!\Z5e  
  { gg%OOvaj5  
  const Tp t; 5Y97?n+6  
public : ] Vbv64M3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F .JvMy3  
template < typename T > S2fBZ=V8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5eW GX  
  { A|d(5{:N  
  return t; ;HeUD5Nt6F  
} 3"hPplE  
} ; * 7 o(  
t/aT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Bq]eNq  
下面就可以修改holder的operator=了 x, ^j=n  
LY^pmak  
template < typename T > Hh8)d/D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~O}LAzGb  
  { v [ 4J0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @nS+!t{  
}  + >oA@z  
7,2bR  
同时也要修改assignment的operator() Ie~#k[X  
J_A5,K*r|  
template < typename T2 > I vQ]-A}N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zj^Ys`nl  
现在代码看起来就很一致了。 (TV ye4Z  
,$96bF "#  
六. 问题2:链式操作 IPoNAi<b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QuJ)WaJkC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 O?9&6x   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {\L /?#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 IOsitMOX:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +idj,J|  
*s9 +  
template < typename T > 'lym^^MjL+  
struct result_1 /gKX%`ZF/r  
  { zR+EJFf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ["\Y-6"l  
} ; iii2nmiK  
q(J3fjY)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: nDS mr  
(JHL0Z/  
template < typename T > 0BM3:]=wr  
struct   ref )q\|f_  
  { TC4W7} }  
typedef T & reference;  T^ ^o  
} ; 54w..8'  
template < typename T > Lh6G"f(n  
struct   ref < T &> ;_GS<[A3  
  { ^xO CT=V  
typedef T & reference; K_4}N%P/))  
} ; 7 p(^I*|  
^6 F-H(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: | *Dklo9{  
D0D0=s  
template < typename T > %11&8Fp1s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V&E)4KBOs  
  { EC2KK)=n}  
  return l(t) = r(t); s HSZIkB-r  
} {mK=Vig  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 D}wM$B@S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lc!% 3,#.  
|>(;gr/5(  
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 jX79Nm|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  `k/hC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YT6<1-E#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %SL'X`j  
最后的布局是: C{<qc,!4  
                Add [ 44d(P'  
              /   \ .AOf-a  
            Divide   5 ~ r6qnC2  
            /   \ y_:i'Ri.  
          _1     3 E4aCL#}D  
似乎一切都解决了?不。 oX@0+*"  
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。 #y"E hwF  
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。 Re**)3#gn  
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: b/='M`D}#G  
n0:Y* Op  
template < typename Right > JB~79Lsdz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NWuS/Ur`9  
Right & rt) const qr[H0f]  
  { pt&(c[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %Uj7 g>  
} (-tF=wR,W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A>8uLO G}  
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。 w:P$ S  
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。 Q<.84 7 )  
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。 b/:&iG;  
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。 x,a(O@  
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? 2B{~"<  
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: 5"=qVmT)  
Z> jk\[  
template < class Action > y-qbK0=X4  
class picker : public Action 8|uFW7Q  
  { ^T83E}  
public : ?r"'JO.w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T> cvV  
  // all the operator overloaded ^fT|Wm<  
} ; Ai&-W  
*Y'@|xf*  
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。 JyY-@GF  
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: Mvq5s+.  
M}E0Msq_o  
template < typename Right > A` x_M!m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g/&`NlD  
  { 6\ g-KO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m0+X 109  
} :|3n`,  
O)78 iEXi|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _Gv[ D  
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。 7jIye8Zi8  
S3rN]!B+  
template < typename T >   struct picker_maker <RfPd+</  
  { }=CL/JHz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?z>7&  
} ; #%t&f"j2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c|8[$_2  
  { y%A!|aBu  
typedef picker < T > result; X#KC<BXw,  
} ; <<}t&qE%2%  
Fp52 |w_  
下面总的结构就有了: ]RgLTqv4x  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ],l w  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 n4Od4&r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E^z\b *  
至此链式操作完美实现。 EY=`/~|c  
@giJ&3S,  
t .*z)N  
七. 问题3  B@Acm  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 z DDvXz  
f$Fa*O-  
template < typename T1, typename T2 > cn1UFmT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gPs%v`y)*D  
  { v o vc,4}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7'g'qUW+~  
} ,f ..46G  
{[~cQgCI  
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: YY~BNQn6d  
V7}5Zw1  
template < typename T1, typename T2 > 34ij5bko_)  
struct result_2 Ve,h]/G  
  { +L(0R&C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i;4|UeUl  
} ; /[Oo*}Dc=F  
= WFn+#&^  
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? 7?Vo([8  
这个差事就留给了holder自己。 aChyl;#E  
    +DMD g.  
kigq(a  
template < int Order > vK\n4mE[,  
class holder; CG!/Lbd  
template <> Q>qx? g  
class holder < 1 > u~MD?!LV  
  { ~ZbEKqni2  
public : VJ1(|v{D4[  
template < typename T > r[>4b}4s  
  struct result_1 ~Q7)6%  
  { 3KFw0(S/  
  typedef T & result; QJ{to%  
} ; m/W0vPM 1  
template < typename T1, typename T2 > |3\$\qa  
  struct result_2 7O6VnKl  
  { xlQl1lOX  
  typedef T1 & result; bo^d!/ ;  
} ; %YjZF[P  
template < typename T > cR.[4rG'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FwU*]wx|{  
  { N<bNJD}  
  return (T & )r; P e_mX*0  
} ?@W=bJ8{  
template < typename T1, typename T2 > ,0ZkE}<=w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \wW'Hk=  
  { (x7AV$N  
  return (T1 & )r1; Y@WCp  
} ? U~}uG^  
} ; q}Wd`>VDR  
5r1{l%?  
template <> 2p3ep,  
class holder < 2 > " jefB6k9h  
  { -cW`qWbd  
public : xsjJ8>G  
template < typename T > .O9 A[s<  
  struct result_1 'M"JF;*r  
  { pyPS5vWG  
  typedef T & result; Of| e]GR  
} ; = ~{n-rMF  
template < typename T1, typename T2 > Sb_T _m  
  struct result_2 nv WTx4oy  
  { yP:/F|E$  
  typedef T2 & result; 9d ZE#l!Q  
} ; slSQ\;CDA  
template < typename T > Qg]8~^ Q<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nsChNwPX  
  { W)rE_tw,|  
  return (T & )r; z0ULB? *"  
} u+7B-l=u*  
template < typename T1, typename T2 > YLc 2:9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `V N $ S  
  { "]BefvE  
  return (T2 & )r2; _H#l&bL@C  
} )u{)"m`&[J  
} ; <.c@l,[.z  
JDO5eEwj  
Y,1sNg  
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> >。 }Ip"j]h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "zJGYBen  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J:M)gh~#  
F12tOSfu*  
return l(i, j) = r(i, j); QInow2/u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]s lYr8m  
~'/I[y4t  
  return ( int & )i; # L\t)W  
  return ( int & )j; rV LUT  
最后执行i = j; .f'iod-   
可见,参数被正确的选择了。 5gpqN)|)[  
/$OX'L&b  
Kgi| 7w  
@uc N|r}=R  
bI^zwK,@4  
八. 中期总结 F+e J9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: o!Vs{RRu}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yK"OZ2Mv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >-0b@ +j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I+ipTeB^  
QiU!;!s  
Ck,.4@\tK  
T7W*S-IW  
\Fh k>  
_#c^z;!  
九. 简化 4uip!@$K  
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。 &JoMrcEZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F\. n42Tz  
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: nU"V@_?\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *qcL(] Yq  
  +-*/&|^等 4_,l[BhsQG  
2. 返回引用。 /Cd`h ;#@  
  =,各种复合赋值等 V'h O  
3. 返回固定类型。 7#Qa/[? D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -C$Z%I7 0  
4. 原样返回。 /*GRE#7S  
  operator, cK.T=7T  
5. 返回解引用的类型。 md[FtcY\  
  operator*(单目) W-Cf#o  
6. 返回地址。 EXz5Rue LV  
  operator&(单目) I>b-w;cC  
7. 下表访问返回类型。 +NRn>1]  
  operator[] hA`>SkO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kP%Hg/f/Ot  
  operator<<和operator>> DI=Nqa)r  
aE^tc'h~  
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。 ?v2OoNQ   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3Lwl~h!  
K[LTw_oE  
template < typename Left > %g(h%V9f  
struct value_return Y^gK^ ?K  
  { C]UBu-]#S  
template < typename T > x q93>Hs  
  struct result_1 t" 1'B!4  
  { ak50]KYo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `+b>@2D_  
} ; lv}U-vK  
"r0z( j  
template < typename T1, typename T2 > 1QRE-ndc  
  struct result_2 P9J3Ii!  
  { RM53B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z;x `dOP  
} ; `4s5yNUi=  
} ; 5Ah-aDBj  
h Ia{s)  
=K2Dxu_:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uPe4Rr  
lh* m(  
下面我们来剥离functor中的operator() GK}?*Lf s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \S;% "0!  
wxZnuCO%H8  
return l(t) op r(t) fiTMS:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G#'3bxI{f+  
return op l(t) jG{} b6  
return op l(t1, t2) %5RYa<oP  
return l(t) op @M4~,O6-  
return l(t1, t2) op uAyj##H  
return l(t)[r(t)] Pi6C1uY6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |bDN~c:/  
K G~](4JE(  
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: O#A1)~  
单目: return f(l(t), r(t)); S6H=(l58  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Gl&K|/{j  
双目: return f(l(t)); :5?ti  
return f(l(t1, t2)); tBG :ECUL  
下面就是f的实现,以operator/为例 TMG:fg&E~  
C5Q|3d  
struct meta_divide #I@]8U#,":  
  { (~pcPGUG  
template < typename T1, typename T2 > X.s? =6}g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (?R  
  { ~U8#Iq1  
  return t1 / t2; ;-=y}DK  
} nvD"_.KrJ  
} ; 1L'[DKb'  
^Gv<Xl  
这个工作可以让宏来做: sVkR7 ^KsG  
XrC{{K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {R8Q`2R  
template < typename T1, typename T2 > \ Wnl8XHPn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !5`}s9hsF_  
以后可以直接用 h. i&[RnX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <Xy8}Z`s  
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 oAWk<B(@  
(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。。。) QAi(uL5   
Yx&cnDx  
J+\F)k>r  
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 ,@='.Qs4g  
8<P$E!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2xe_Q70II  
class unary_op : public Rettype kVU|k-?2  
  { OJ UM Y<5  
    Left l; LO.4sO  
public : q~trn'X>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |!%A1 wp#  
*U54x /w|  
template < typename T > QVn0!R{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { r&M  
      { U]R?O5K  
      return FuncType::execute(l(t)); 8tA.d.8  
    } wt2S[:!p  
3N+P~v)T'  
    template < typename T1, typename T2 > /F;*[JZIb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .F#mT h  
      { Q77qrx3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  8k J k5  
    } '0 ( Bb  
} ; _$ixE~w-!  
T|.Q81.NE  
FZ=6x}QZ  
同样还可以申明一个binary_op cYR6+PKua  
bwVv#Z\r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a #@Q.wL  
class binary_op : public Rettype --.j&w  
  { T]^F%D%  
    Left l; ?qO,=ms>-  
Right r; YfMe69/0I  
public : 'EZ[aY!);  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EE}NA{b  
}#'KME4  
template < typename T > 8@h zw~>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LOnhFX   
      { MCh8Q|Yx4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8~HC0o\2  
    } b V9Z[[\  
>.{ ..~"K  
    template < typename T1, typename T2 > (X!/tw,.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p~8~EQFj  
      { X3W)c&Pr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @1]<LQ\\  
    } +ypG<VBx%  
} ; \=N tbBL$[  
S OK2{xCG  
9Biw!%a  
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 >t D-kzN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ik$wS#1+L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $,aU"'D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 =R>Sxaq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yQi|^X~?$  
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。。。 p1?}"bHk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3~cOQ%#]4  
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) 7Ck;LF}>0  
下面是修改过的unary_op =\XAD+  
'oT}jI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SAH\'v0  
class unary_op NPoXz  
  { ,O[vxN1X*  
Left l; )D[ypuM&  
  BB%(!O4Dl  
public : (Wx)YI  
9d{W/t?NH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =k$d8g ez  
Q%eBm_r;  
template < typename T > ^1~/FU  
  struct result_1 pM46I"  
  { !r LHPg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hzj*X}X#K  
} ; Ec\x;li! *  
.oK7E(QJ  
template < typename T1, typename T2 > &\"fH+S  
  struct result_2 QIV<!SO  
  { p9s~WD/K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 25ayYO%PTc  
} ; cw5YjQ8 9  
jSG jv>  
template < typename T1, typename T2 > :%>8\q>UX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M`>W'<  
  { M:I,j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @wFm])}0  
} Cfi2N V  
z9'0&G L  
template < typename T > 9~; Ju^b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H]-W$V   
  { /7lkbL  
  return OpClass::execute(lt(t)); QE#$bCw  
} =TP>Y"  
[e}]K:  
} ; ky~x4_y5  
&(rd{j/*  
}w-`J5Eq#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Z~c7r n  
好啦,现在才真正完美了。 ^=W&p%Y(!  
现在在picker里面就可以这么添加了: :9`1bZ?a  
IWWFl6$-  
template < typename Right > }2 r08,m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SW; b E  
  { ]rNfr-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +[qkG. O  
} 'pe0Q-  
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。 Za f)  
<+b:  
+>3c+h,%.  
q@sH@-z4]  
X3-1)|g !z  
十. bind 2"MI8EK  
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。 0K2[E^.WN  
先来分析一下一段例子 :RQ[(zD]  
MMAC,4  
t<k8.9 M$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |{ [i M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ck:J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FO5SXwx  
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。 5`uS<[vA  
我们来写个简单的。 i3"sAr P"|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^0&] .m  
对于函数对象类的版本: C49 G&  
1CM1u+<iZ  
template < typename Func > *nc4X9  
struct functor_trait d J!o/y6  
  { -Fdi,\e  
typedef typename Func::result_type result_type; 3?XLHMxW  
} ; 4eEs_R  
对于无参数函数的版本: &\H5*A.HkA  
IYO,/ kbf  
template < typename Ret > V[mQ;:=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > **q/'K  
  { %PS-nF7v  
typedef Ret result_type; A;!FtD/  
} ; bS'r}  
对于单参数函数的版本: )q^vitkjup  
10J*S[n1  
template < typename Ret, typename V1 > (J4utw Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YXtGuO\q  
  { d<Os TA  
typedef Ret result_type; !LJ.L?9qw  
} ; :=Q|gRTL*  
对于双参数函数的版本: +)@>60y  
Pc7: hu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p~.@8r(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <e^/hR4O  
  { DPwSg\*)  
typedef Ret result_type; &rl>{Uvq  
} ; $Y`aS^IW  
等等。。。 U. aa iX7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *X\c $ =*  
Tpukz_F  
template < typename Func > /wTf&_"mTL  
struct func_return [86'/:L\2  
  { ;SW-dfo2i  
template < typename T > pt R  
  struct result_1 ;Kf|a}m-  
  { %RN-J*s]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ay_D.gxz  
} ; #H[ 4?4r  
_PM<25Y,@  
template < typename T1, typename T2 > nnG2z@$-  
  struct result_2 ?6QJP|kE  
  { !Ia"pNDf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %D r?.e  
} ; #:|Y(,c  
} ; cDiz!n*.q  
+29\'w,  
`0i3"06lr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )DmiN^:  
B@]7eVo  
template < typename Func, typename aPicker > `I8^QcP  
class binder_1 ymZ/(:3_  
  { { +2cRr.  
Func fn; tTGK25&  
aPicker pk; Xa@wN/"F  
public : (UF!Zb]{  
Gme$FWa  
template < typename T > Q: O>kCDV  
  struct result_1 RfBb{?PP)  
  { |y% ].y)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~TH5>``;gF  
} ; ql~{`qoD~  
pV6HQ:y1  
template < typename T1, typename T2 > 4w( vRe  
  struct result_2 IxZ.2 67  
  { tb0E?&M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  |{)xC=  
} ; LUNs|\&  
Wi?%)hur  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DME?kh>7  
X-1Vp_(,TP  
template < typename T > !>< %\K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1=Zw=ufqV  
  { ?=!XhU .  
  return fn(pk(t)); .w_`d'}  
} RQCQGa^cP  
template < typename T1, typename T2 > V;-.38py  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ue#yDTjc  
  { =Rx?6%  
  return fn(pk(t1, t2)); `b")Bx|  
} b8Rh|"J)d  
} ; : W^\ mH  
J7ekIQgR  
SMO%sZ]  
一目了然不是么? 2 dD<]  
最后实现bind 0?us]lx  
{[5L96RH%  
SP*JleQN  
template < typename Func, typename aPicker > 'ZH<g8:=@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iM|"H..  
  { =)- Q?1q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $Oe58  
} %s2"W~  
; Uqx&5P}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g#b u_E61B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 X$ B]P 7G7  
k!/ _/^{  
十一. phoenix 1Bk*G>CX9(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @zynqh  
a\69,%!:  
for_each(v.begin(), v.end(), S"^KJUUc  
( @B'8SLoP  
do_ U`9\P2D`/  
[ Gr"7w[|+  
  cout << _1 <<   " , " GoSWH2N  
] L%K_.!d^  
.while_( -- _1), bepYeT  
cout << var( " \n " ) 3{4/7D cX  
) Sq|1f?_gU  
); =x0"6gTz>  
!@Sf>DM"  
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: r\n h.}s  
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 VuMDV6^Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sRyw\v-=P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sIRrEea  
K%c ATA3  
U=i8>6V  
template < typename Cond, typename Actor > R;E"Qdt  
class do_while g<iwxF  
  { 03QEXm~|Q  
Cond cd; #1't"R+3M  
Actor act; cCh5Jl@Z  
public : an=+6lIl  
template < typename T > lDJd#U'V  
  struct result_1 380->  
  { # 5f|1O  
  typedef int result_type; (Cl`+ V  
} ; `,-hG  
5'kTe=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @b!R2Yq  
"dK|]w8  
template < typename T > ,-7/]h,l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OHP3T(Q5  
  { {|5$1v   
  do ?]\W8)  
    { < k+fKl  
  act(t); e.}3OK  
  } LD~Jbq  
  while (cd(t)); RC8)f8n  
  return   0 ; ^KZAYB9C  
} *)NR$9lGv  
} ; B)DC,+@$  
Jl> at  
D){"fw+b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )pS_+ZF  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 V^ fGRA  
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。 {FJX  
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。 M8?#%x6;N  
下面就是产生这个functor的类: urrO1  
-[f "r`  
b>bgUDq  
template < typename Actor > Z9"{f)T  
class do_while_actor 3%[)!zKv  
  { ^/%o%J&Hz  
Actor act; AU\xNF3  
public : t*Vao  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j$|j8?  
qP;{3FSkAF  
template < typename Cond > o0aO0Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *X=@yB*aK  
} ; L,L ~ .E  
r;cI}'  
m6_~`)R8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ko$ $dkSE  
最后,是那个do_ *h*j%  
C,|nmlDN  
yhSk"e'G  
class do_while_invoker _@#uIOcE  
  { _OJ0 < {E  
public : '<?v:pb9  
template < typename Actor > ]^*_F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QH7V_#6bKP  
  { 3@PUg(M  
  return do_while_actor < Actor > (act); +p9LE4g7Q  
} U^[cYTG  
} do_; lruF96C/Y  
VQy 9Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DnNt@e2|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d,Cz-.'sOf  
最后来说说怎么处理break和continue 0a2$P+p  
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。 &TP:yA[  
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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