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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <{bxOr+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [RN]?,  
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, =t)qy5  
N'9T*&o+  
z8awND  
;*<R~HJt  
  class filler uO eal^uS  
  { vg[3\!8z[  
public : 1n!:L!,`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +Tu?PuT7k  
} ; vVw@^7U  
sAqy(oy#M  
V0_tk"  
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: +llb{~ZN  
`62v5d*>a  
T\bP8D  
:,aY|2si  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Sk>=C0f:  
QJ4$) Fr(  
`3i>e<m~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <MkvlLu((o  
~Ay)kv;  
@}g3\xLiK  
}URdoTOvb  
二. 战前分析 :R=6Ku>  
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。 -wiQ d@X  
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 ;[R6rVHe{  
r4X}U|s!0  
o>,r<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); > B@c74  
  /* --------------------------------------------- */ >bze0`}Z  
vector < int *> vp( 10 ); s. A}ydtt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); EUuSN| a  
/* --------------------------------------------- */ %eg+ .  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IJGw<cB]+  
/* --------------------------------------------- */ M=uT8JB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b;UDgq8v  
  /* --------------------------------------------- */ pN5kcvQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HS{Vohy>  
/* --------------------------------------------- */ ,GYQ,9:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  )^{}ov  
>lUPOc  
Vn sV&cx  
mXp#6'a  
看了之后,我们可以思考一些问题: X'PZCg W  
1._1, _2是什么? }u O YF  
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。 vJ65F6=G  
2._1 = 1是在做什么? 7\2I>W  
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。 )8W! |  
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。 h>\C2Q  
e7@ m i  
ai sa2#  
三. 动工 pvyEs|f=%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j@z IJ  
HbA/~7  
u7hu8U=  
j9[I6ko5'  
template < typename T > $YEm(:v$  
class assignment w/nohZF6H  
  { %}9tU>?F#  
T value; T{C;bf:Q  
public : 3Vc}Q'&Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} rV%T+!n%c  
template < typename T2 > r3g^ 0|)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ia#!T"]@W6  
} ; FHr)xqo=~  
/o;L,mcx*  
js81@WX!c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3t TOs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *{w0=J[15  
(^}t  
?lsK?>uU  
'37 {$VHw  
  class holder /#Aw7F$Ey  
  { ~T RC-H  
public : uH9Vj<E$K  
template < typename T > |?^<=%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /Pg)7Zn  
  { r/!,((Z\  
  return assignment < T > (t); R}0gIp=  
} R|\eBnfI  
} ; hD ~/ywS&  
_ f%s]  
/@ @F nQ++  
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: ^~[7])}g6  
vzg^tJ  
  static holder _1; Hloe7+5UD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s0?'mC+p  
DPzW,aIgv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )sm9%|.&  
而不用手动写一个函数对象。 hc|A:v)]  
y5j:+2|I  
:.*Q@X}-I  
Zt3sU_  
四. 问题分析 a|u#w~  
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。 ZTzec zXpQ  
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。 G7 UUx+X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ['}|#3*w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $?PI>9g!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?l9sj]^w  
XZ |L D#  
五. 问题1:一致性 ]AY 4bm  
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?| zVS{X=u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g9pKoi|\E  
6m;>R%S_  
struct holder *m"9F'(Sd  
  { 9xK>fM&u  
  // w"9h_;'C_  
  template < typename T > U7g`R@  
T &   operator ()( const T & r) const $#h U_vr  
  { E'f7=ChNF  
  return (T & )r; oDA'$]UL  
} gGVt ( ^  
} ; #H~55))F  
,/+Mp  
这样的话assignment也必须相应改动: 0vqH-)}  
y$R8J:5f  
template < typename Left, typename Right > 9A.NM+u7  
class assignment |D)CAQn,  
  { $\P/ %eP  
Left l; aH6j,R%  
Right r; fS4foMI63)  
public : }h;Z_XF&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]"T157F  
template < typename T2 > UJ}}H}{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b;QgL_w  
} ; 8`*5[ L~~/  
;I*t5{  
同时,holder的operator=也需要改动: kc2B_+Y1  
t08U9`w  
template < typename T > MM32\}Y6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :5~Dca_iU4  
  { UmVn:a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <9pI~\@w  
} =cl#aS}e8  
P;I,f  
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。 #!Cg$6%x9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,5c7jZ5H  
ZvF#J_%gE5  
return l(rhs) = r; .@&FJYkLYi  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }6[jJ`=gOx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _|C3\x1c  
I'P|:XKI  
template < typename Tp > _K9PA[m5 ~  
class constant_t 3J"`mQ  
  { uY~mi9E  
  const Tp t; /9ORVV  
public : n8EKTuy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ja3#W K  
template < typename T > {Ycgq%1>]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \>:t={>;  
  { {1)bLG|$  
  return t; !6|_`l>G,  
} w~B1TfqNo  
} ; 8 siP  
[ 6VM4l"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -4QZ/*  
下面就可以修改holder的operator=了 3/vtx9D  
h:pgN,W}  
template < typename T > zKP[]S-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TE&E f$h  
  { |iJz[%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .K~V DUu  
} On);SN'  
O])vR<[  
同时也要修改assignment的operator() ,$Fh^KNo]  
M %zf?>])  
template < typename T2 > +iN!$zF5]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2+pw%#fe  
现在代码看起来就很一致了。 )b nGZ8h99  
\Nik`v*Pd  
六. 问题2:链式操作 waC i9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q% aF~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 R~oY R,L;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 A(&\wd  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9ls1y=M8J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \&vXp"-@  
EUw4$Jt^p  
template < typename T > ?:vg`m!*  
struct result_1 wOL%otEf  
  { iOa<=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T|\sN*}\8J  
} ; z]g#2xD2  
Jy:@&c  
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: n2*Ua/J-8  
CxaI@+  
template < typename T > 7Z]?a  
struct   ref =z5=?  
  { 0D4 4  
typedef T & reference; N''xdz3Z  
} ; W\<OCD%X  
template < typename T > ; t7F%cDA  
struct   ref < T &> j\KOKvY)  
  { v0WB.`rO  
typedef T & reference; u@D5SkT  
} ; X ([^i;mr  
\t{4pobo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <EyJ $$  
d.ywH;  
template < typename T > @ ~{TL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f4<~_ZGr  
  { 7]u_  
  return l(t) = r(t); u@Gum|_=N  
} ? }^ y6  
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。 9i#,V@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T\zn&6  
~xam ;]2  
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 )`k+Oyvi<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >.39OQ#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \zcSfNE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "j`T'%EV  
最后的布局是: iU0jv7}n  
                Add ;N!n06S3  
              /   \ L9hL@  
            Divide   5 _j$V[=kdM/  
            /   \ X%!?\3S  
          _1     3 ?>=vKU5  
似乎一切都解决了?不。 lKQjG+YF  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 LVP6vs  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 tvJl-&'N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: G|?V}pZ  
'lC=k7@x  
template < typename Right > ( K-7z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P[`>*C\9c  
Right & rt) const p^{yA"MQ  
  { f3,Xb ]h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k"dE?v\cG  
} LfnQcI$kO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /;TD n>lq  
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。 %LdBO1D0  
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。 VKXB)-'L  
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。 L(y~ ,Kc  
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。 |<]wM(GxE  
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? ?fU{?nI}>p  
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: bMqS:+  
|Qpo[E }a  
template < class Action > ;(g"=9e  
class picker : public Action oPAc6ObOV~  
  { -uAGG?ZER  
public : 99zMdo S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MmfshnTN  
  // all the operator overloaded ;h~kB  
} ; |c]L]PU  
UA0R)BH'  
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。 Dxr4B<  
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: q<g!bW%  
W70BRXe04D  
template < typename Right > %&O'>L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _=5\$6  
  { 0,LUi*10  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8r.MODZG/  
} F j"]C.6B.  
@bFl8-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F>u/Lh!  
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。 '~6l 6wi  
3z 5"Ckzb  
template < typename T >   struct picker_maker +I~U8v-  
  { tN)Vpb\J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q!fk|D+j  
} ; HBa6Y&)<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G)5Uiu:^X  
  { ||Wg'$3  
typedef picker < T > result; H,fVF837  
} ; 8/9YR(H3H  
j1@PfKh  
下面总的结构就有了: FZ% WD@=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ,+_gx.H2j  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 /3`fO^39Ta  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 # WL5p.  
至此链式操作完美实现。 xiQd[[(sM  
zy9W{{:P(1  
GsWf$/iC:  
七. 问题3 oW/H8q<wY  
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。 6nk.q|n:g  
oA ]F`N=  
template < typename T1, typename T2 > # f{L;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Hc,]TPC4  
  { ?7*J4.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P$A'WEO'  
} |SsmVW$B|  
C Yk"  
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: Of$gs-  
wMiRN2\^  
template < typename T1, typename T2 > zL:k(7E  
struct result_2 |VX0o2  
  { H`U>ZJ.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6FI`0j=~  
} ; /%^^hr  
3D rW[\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  O6!:Qd  
这个差事就留给了holder自己。 EO.}{1m=hx  
    x8h=3e$  
}l@7t&T|  
template < int Order > Q"{Q]IT  
class holder; =hKu85  
template <> g>Kh? (  
class holder < 1 > cNuBWLG  
  { cA B^]j  
public : ZP7wS  
template < typename T > oo,3mat2C  
  struct result_1 (<5&<JC{  
  { 0bMbM^xV6  
  typedef T & result; Bdf]?s[]  
} ; o,y {fv:ki  
template < typename T1, typename T2 > /\uW[mt  
  struct result_2 BO=j*.YKy  
  { :sb+jk  
  typedef T1 & result; u!VY6y7p  
} ; ;hU~nj+{  
template < typename T > fxX4 !r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kv/mqKVr  
  { A v%'#1w<"  
  return (T & )r; ,G(bwE9~  
} u*H V  
template < typename T1, typename T2 > c"@,|wCUi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c:G0=5  
  { 'ZQR@~G  
  return (T1 & )r1; 4EEXt<c.  
} X6c['Zrc  
} ; Uv /?/;si  
9ioV R  
template <> ?t];GNU`l  
class holder < 2 > xYWg1e$k  
  { fxk6q$'  
public : J"RmV@|  
template < typename T > \rf2O s  
  struct result_1 wrt^0n'r)c  
  { Q" an6ht|  
  typedef T & result; h/F,D_O>ZO  
} ; ;F'/[l{+  
template < typename T1, typename T2 > e$@azi1  
  struct result_2 t12 xPtN1  
  { o.H(&ex|  
  typedef T2 & result; Gj([S17\0:  
} ; CpF&Vy K  
template < typename T > S~LT Lv:>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o5eFLJ6  
  { Nl`8Kcv  
  return (T & )r; E; Z1HF R  
} ['n;e:*  
template < typename T1, typename T2 > u~a@:D/F{G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HGRH9W  
  { 6*H F`@(  
  return (T2 & )r2; `JL&x|q o  
} |F#L{=B  
} ; t{)J#8:g  
CK+_T}+-  
gcf EJN4'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |CFTOe\ q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +'!vm6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x,SzZ)l-9  
UN*XLHio  
return l(i, j) = r(i, j); #r_&Q`!eU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *b0f)y3RV  
v'zf*]9  
  return ( int & )i; 5 5T c  
  return ( int & )j; c,I|O' &k  
最后执行i = j; cU'^ Ja?%  
可见,参数被正确的选择了。 Lcyj, R  
 Z,osdF  
|YAnd=$  
C7[CfcPA  
=-qv[;%& 6  
八. 中期总结 #I.Wmfz  
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: n7 S~n k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Eo }mSd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xc+h Fx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F$Q@UVA  
*Q8d &$ ^  
C}{$'#DV2  
:2fz4n0{/  
7BhRt8FSD+  
G_] (7  
九. 简化 j.@TPf*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 w oqP&8a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wz P")}[0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: "sf]I[a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `)W}4itm  
  +-*/&|^等 {s=$.Kg  
2. 返回引用。 w<]Wg^dyQ  
  =,各种复合赋值等 8HyK;+ZkVd  
3. 返回固定类型。 ei8OLcw:x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 85fBKpEe  
4. 原样返回。 z;_d?S <*m  
  operator, 0#mu[O  
5. 返回解引用的类型。 &\0`\#R  
  operator*(单目) u&>o1!c*P  
6. 返回地址。 P:")Qb2  
  operator&(单目) {AY `\G  
7. 下表访问返回类型。 e>kw>%3bl9  
  operator[] `"E|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F_$K+6  
  operator<<和operator>> v?7.)2XcX  
f&S,l3H<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 h.6yI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WlnI`!)d  
U9KnW]O%"  
template < typename Left > ,&sBa{0  
struct value_return 9* %Uoy:  
  { ;,y9  
template < typename T > zA![c l>$  
  struct result_1 EnrRnVB  
  { RJ%~=D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l*]L=rC  
} ; ;!k1LfN  
*p.P/w@1  
template < typename T1, typename T2 > yp=2nU"o  
  struct result_2 MOFIR wVZ+  
  { ^6~CA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Xa2QtJq  
} ; (l.`g@(L  
} ; `bGAc&,&  
sY t8NsQ  
3H%oTgWk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait > @ulvHL  
C`D5``4  
下面我们来剥离functor中的operator() RkN a;j)t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $o`N%]  
eD*"#O)W  
return l(t) op r(t) ".qh]RVjV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :_tsS)Q2m  
return op l(t) %cD7}o:u  
return op l(t1, t2) 1x]U&{do  
return l(t) op ti'a^(  
return l(t1, t2) op "YGs<)S  
return l(t)[r(t)] >sP-)ZeuU[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %/H  
@fp(uu  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )jp#|#h  
单目: return f(l(t), r(t)); 6P' m0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <3QE3;4  
双目: return f(l(t)); tWi@_Rlx;  
return f(l(t1, t2)); k[N46=u  
下面就是f的实现,以operator/为例 8KD7t&H  
+gTnq")wnI  
struct meta_divide Pb.-Z@  
  { A8OV3h6]  
template < typename T1, typename T2 > S*:b\{[f>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;""V s6  
  { ;h3uMUCml  
  return t1 / t2; 2Ni$ (`"  
} Jjz:-Uqq2  
} ; +E QRNbA  
xv9Z~JwH  
这个工作可以让宏来做: c{j0A;XMS  
H~@E&qd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2-u>=r0L  
template < typename T1, typename T2 > \ QhK]>d.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gu&?Gn oc  
以后可以直接用 '?_;s9)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gQ*0Mk  
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 r9G<HKl  
(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。。。) TE0hV w0c  
g!<@6\RB  
0?ZJJdI3  
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 x<"e} Oo  
)k3zOKZ;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K!k,]90Ko  
class unary_op : public Rettype H;}V`}c<`  
  { K%>uSS?  
    Left l; 9xC,i )  
public : ZYrXav<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -.1x!~.jX  
&M ~*w~w`  
template < typename T > jGd{*4{3+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F`U%xn,  
      { uU6+cDp  
      return FuncType::execute(l(t)); iU{F\>  
    } c0u!V+V%  
f>5{SoM  
    template < typename T1, typename T2 > $\$5::}r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b3x!tuQn  
      {  8OZc:/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U=p,drF,A  
    } [a 5L WW  
} ; PV>-"2n  
 OR4!73[I  
J \1&3r|R  
同样还可以申明一个binary_op eM+]KG)}  
bQb> S<PT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |Z$heYP:w  
class binary_op : public Rettype "a;JQ:  
  { k#ED#']N  
    Left l; Q! ]  
Right r; v-X1if1%  
public : (H<S&5[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sn/^#Aa=N  
_{KQQ5k\  
template < typename T > 91r#lDR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R|ViLty  
      { Tv3Bej  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F>)u<f,C  
    } 93[c^sc9*a  
b-@VR  
    template < typename T1, typename T2 > ?Il$f_"B:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]6p?mBuQ  
      { kp[+Iun?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I2q C,Nkk  
    } W{At3Bfy  
} ; D(s[=$zua  
\q(RqD  
'd^U!l  
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 P8Fq %k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EMmNlj6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y1(smZU  
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。 o';sHa'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )Rn}4)9!iT  
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。。。 7:I` ~ @m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ja| ! fT  
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) ,-&ler~[  
下面是修改过的unary_op VieC+Kk  
$[6:KV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _LFZ0  
class unary_op { o=4(RC  
  { I`}-*% ki(  
Left l; $xyG0Q.  
  lKrD.iYt8  
public : OOGqtA;  
)$I;)` q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i))S%!/r~  
bPAp0}{Fu  
template < typename T > +g<2t,  
  struct result_1 cn XIE{9M  
  { ,o]"G[Jk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v-3In\T=^  
} ; jmmm0,#D  
bg*4Z?[dd  
template < typename T1, typename T2 > G?{BVWtl}  
  struct result_2 l&(,$RmYp  
  { 07DpvhDQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |rka/_  
} ; 8 =FP92X  
KTD# a1W  
template < typename T1, typename T2 > "~9 !o"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;WC]Lf<Z^  
  { 29 L~SMf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7@$Hua,GY  
} KcglpKV`  
E5UI  
template < typename T > Xa.Qt.C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p\wE})mu  
  { # nwEF QA  
  return OpClass::execute(lt(t)); n|Iy  
} lV: R8^d  
%'nM!7w@I  
} ; }xn\.M:ic  
V{p*N*  
+ O=wKsGD  
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 F``$}]9KHD  
好啦,现在才真正完美了。 OWx YV$  
现在在picker里面就可以这么添加了: E'?yI' ~=  
I#zrz3WU  
template < typename Right > %kS+n_*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U,yU-8z/  
  { $(H%|Oyn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -~~"}u  
} -tAdA2?G  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 mVg-z~44T  
<LIL{g0eX  
UJ 1iXV[h"  
BK]bSj  
n$g g$<  
十. bind DnS# cs~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 zdrCr0Rx,  
先来分析一下一段例子 &*B=5W;6^u  
2--"@@  
r j#K5/df  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vcy}ZqWBO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NDEltG(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .$y}}/{j?[  
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。 d&4]?8}=.  
我们来写个简单的。 w7cciD|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +VkhM;'"C  
对于函数对象类的版本: ?D]4*qsIlu  
tI0d!8K  
template < typename Func > ~^cx a%  
struct functor_trait , \ |S BS  
  { s]Nh9h  
typedef typename Func::result_type result_type; oA%8k51>~K  
} ; m!3b.2/h  
对于无参数函数的版本: BoE;,s>]NW  
y8'WR-;  
template < typename Ret > $@"o BCc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yT%"<m6Y*\  
  { >!MOgLO3  
typedef Ret result_type; oMawIND a  
} ; A9' [x7N  
对于单参数函数的版本: v=zqj}T  
aN?{MA\  
template < typename Ret, typename V1 > ~CgKU8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {L5!_] 6  
  { y.AVH`_u  
typedef Ret result_type; \Z-T)7S  
} ; r63_|~JVB<  
对于双参数函数的版本: 55MrsiW  
_\hZX|:]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G=W!$(:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YhYcqE8  
  { 0OO$(R*  
typedef Ret result_type; 3o&PVU? Q  
} ; j/`- x  
等等。。。 8\+kfK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D 's'LspQ  
{ </MC`  
template < typename Func > 4bLk+EY4A  
struct func_return SIv8EMGo  
  { /4J2F9:f  
template < typename T > >Ig%|4Hw  
  struct result_1 LW<DhMV  
  { 7 ^7Rk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g+;)?N*j  
} ; 47>IT  
/` 891( f,  
template < typename T1, typename T2 > 20750G  
  struct result_2 Oa~|a7`o  
  { F(c~D0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~V&4<=r`  
} ; gpW3zDJ  
} ; Kk#g(YgNz  
Pw i6Ly`  
q"xIW0Pc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ngJi;9X8*t  
>=Hm2daN  
template < typename Func, typename aPicker > D%GB2-j R  
class binder_1 3mKmd iD  
  { qD=o;:~Km  
Func fn; NfvvwG;M  
aPicker pk; g"vg {Q  
public : )';Rb$<Qn  
5$Lo]H*  
template < typename T > M\O6~UFq!  
  struct result_1 /z:pid,_0  
  { r \+&{EEG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BayO+,>K  
} ; ;AMbo`YK[  
q}gj.@Q"  
template < typename T1, typename T2 > MDn+K#p  
  struct result_2 4Kjrk7GAx  
  { vFz%#zk>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e=K2]Y Q{  
} ; PkA_uDhw  
y+xw`gR:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w:xLg.Eq6  
"Y0:Y?Vz"  
template < typename T > zy\p,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,FR FH8p  
  { l9"4"+?j<  
  return fn(pk(t)); ,4W| e!  
} w#.Tp-AZ;\  
template < typename T1, typename T2 > \pI)tnu6'U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NX7(;02  
  { N!Dc\d=8q]  
  return fn(pk(t1, t2)); B;Pws$J  
} W:D'k^u  
} ; ^9*FYV  
~XAtt\WS  
*V+6409m  
一目了然不是么? _/;k ;$gDp  
最后实现bind &'`q&U1x  
Vj?{T(K1[  
M`IiK+IoU  
template < typename Func, typename aPicker > Trd/\tX#v&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sute%6yM  
  { O%?TxzX;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .Rt_j  
} ?^]29p_  
YT!QY@qw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SN2X{Q|*  
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。 S~jl%]  
XQCu\\>;  
十一. phoenix rl-r8?H}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H|8vW  
KV1zx(WI  
for_each(v.begin(), v.end(), ?"MJ'u  
( 6<0-GD}M  
do_ +g36,!q  
[ S%KY%hUt  
  cout << _1 <<   " , " *p!K9$4  
] bz!9\D|h  
.while_( -- _1), hKq <e%oVH  
cout << var( " \n " ) W\09h Z6  
) j" wX7  
); YrAaL"20  
Mazjn?f  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }`k >6B  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor J }izTI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jU')8m[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Dw}8ci'  
:$Lu V5  
_r!''@B  
template < typename Cond, typename Actor > o6f^DG3*  
class do_while ]{0R0Gr94  
  { 0Yz &aH  
Cond cd; Ao%E]M  
Actor act; 2`4'Y.Qf  
public : > Q1r^  
template < typename T > gb 6 gIFq;  
  struct result_1 y[7*^9J  
  { 0gY,[aQ2  
  typedef int result_type; #fg RF  
} ; @kU{  
!>XG$-$`Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B ;Zsp  
6itp Mck  
template < typename T > J/(3: a>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ".+wz1  
  { Id8^6FLw  
  do pQ0yZpN%;  
    { RB1c!h$u  
  act(t); cVv>"oF;~*  
  } 1_vaSEov  
  while (cd(t)); n"B"Aysz  
  return   0 ; J;+A G^U<  
} TbyQ'MbUv  
} ; 5=CLR  
nA8]/r1k  
YpQ/ )fSEV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d R2#n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 dtJaQ`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +gb2>fei&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l'YpSO~l7  
下面就是产生这个functor的类: @W3fKF9*R  
r1:S8RT;H5  
S!gV\gEbDj  
template < typename Actor > ]/;0  
class do_while_actor ]X4 A)4y  
  { \ B 0xL,o<  
Actor act; K~$o2a e  
public : )fSQTbB;0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -L7Q,"a$  
E"k\eZns&  
template < typename Cond > C:/ca)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zab5"JR  
} ; Nt42v  
w91gM*A  
s+?r4t3H!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kJIKULf  
最后,是那个do_ k)\Yl`4au  
~ ar8e  
,X6.p  
class do_while_invoker DmAMr=p  
  { vG WX=O  
public : Y604peUF  
template < typename Actor > k!E`Xeob  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SPA_a\6_  
  { A S;ra,x  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?}^e,.M0?s  
} Q1V4bmM  
} do_; kK!An!9C  
u>: sXm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #tG/{R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -)@DH;[tb  
最后来说说怎么处理break和continue 7SYU^GD  
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。 O6gI%Jdp  
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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