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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  ,#-^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =j~}];I  
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, 3!B3C(g  
K#p&XIY,  
2!Ex55  
~LzTqMHM  
  class filler ]0:R^dHE  
  { 8%#uZG\}  
public : c[0$8F>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]H<C Rw  
} ; ]# T9v06w  
N,_ej@L8  
iJE|u  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [G|2m_  
O^gq\X4}  
_E[{7 "3}  
]QU52R@M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?0Ca-T Rz  
K+mtuB]yr  
jW",'1h<n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0?t!tugG  
`ionMTZY  
&f qmO>M  
\>/:@4oK  
二. 战前分析 |,&!Q$<un  
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。 5tl}rmI`  
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 {UZli[W1  
[l5 "'{x  
A?|cJ"N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @+X}O /74  
  /* --------------------------------------------- */ MgMLfgt"V  
vector < int *> vp( 10 ); 0I?3@Nz6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )SUN+YV^  
/* --------------------------------------------- */ <CmsnX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W\<#`0tUt  
/* --------------------------------------------- */ ;+b}@e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 83l)o$S  
  /* --------------------------------------------- */ c[y=K)<Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X0Oq lAw  
/* --------------------------------------------- */ v,i:vT\~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OEwfNZQ-  
g&E_|}u4  
F5<{-{Ky  
0RSa{iS*A  
看了之后,我们可以思考一些问题: NxX1_d  
1._1, _2是什么? hy)RV=X  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D[#\Y+N  
2._1 = 1是在做什么? !d0@^JbM"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 B=c^ma  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 49zp@a  
M7> \Qk  
+tN-X'u##  
三. 动工 6HqK%(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .yP 3}Nl  
oV!9B-<  
+Ae.>%}  
86I*  
template < typename T > X0$_KPn  
class assignment BmJ?VJ}Y  
  { L wu;y@[  
T value; &^7)yS+C  
public : ~3Y NHm6V  
assignment( const T & v) : value(v) {} _/=ZkI5  
template < typename T2 > E0pQRGPA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5~X%*_[],  
} ; v: 0i5h&M  
'} kq@  
U+i[r&{gb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 an2Tc*=~l(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7A|jnm  
}00e@a  
#?=cg]v_  
Ja&%J:  
  class holder YBO53S]=  
  { tVcs r  
public : eBV{B70k  
template < typename T > Y"jDZG?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Wd}mC<rv1  
  { gZUy0`E  
  return assignment < T > (t); D.6dPzu`  
} #50)DwD  
} ; !%X`c94  
K0g:Q*J-  
"p{ '984r<  
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: bH{aI:9Fb  
\PONaRK|[z  
  static holder _1; OQQ9R?Ll{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *La =7y:  
TfVD'HAN;l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^!qmlx*  
而不用手动写一个函数对象。 N96BWgT  
n:D*r$ C|p  
uLM_KZ  
%}!}2s.A  
四. 问题分析 ODEXQl}R  
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。 }j1Zk4}[x  
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。 eeZysCy+DY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F/SsiUBS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :gq@/COo(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '>Y 2lqa  
m[j3s=Gr  
五. 问题1:一致性 q4iD59yd)S  
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?| i@Zj 7#e*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X^5"7phI@  
~,68S^nP)H  
struct holder P{!:pxu[  
  { R TUNha^<T  
  // <WJ0St  
  template < typename T > 8M9\<k6  
T &   operator ()( const T & r) const Q; /F0JDH  
  { 5]l7Z35  
  return (T & )r; !u}3H|6~  
} Rl4zTAI  
} ; ~vV )|  
.p(l+  
这样的话assignment也必须相应改动: A9Wqz"[  
u^zitW!X$  
template < typename Left, typename Right > U/!&KsnT  
class assignment ~<- ci  
  { N%A`rY}u  
Left l; {IHK<aW  
Right r; 2^#UO=ct  
public : psX%.95Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P`dHR;Y0  
template < typename T2 > FP'lEp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gQ=POJ=G  
} ; J%:/<uCmZ  
`uZv9I"  
同时,holder的operator=也需要改动: `u\z!x'  
hdtnC29$  
template < typename T > h<1dTl*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iEVA[xy=D  
  { xY'qm8V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -^4bA<dCCE  
} +1Rr kok  
~]W[ {3 ;  
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。 (:-Jl"&R@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @" 0tW:  
W0MnGzZ  
return l(rhs) = r; 2Uv3_i<  
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。 ,0uo&/Y4L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s"',370  
)@bH"  
template < typename Tp > 6~F#F)C'  
class constant_t 9c^skNbS  
  { l IVxW+  
  const Tp t; 0L0Jc,(F+  
public : ;eW'}&|LV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )'!ml  
template < typename T > K@jSr*\'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q6.*"`  
  { EARfbb"SG7  
  return t; ,V33v<|wc  
} IQw %|^  
} ; aXIB) $1  
Q&upxE4-~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q)?p$\  
下面就可以修改holder的operator=了 A3"1D  
Qb?y@>-[  
template < typename T > Ep<!zO|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /1 US,  
  { ] ^; b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eA1k)gjE  
} niYz9YX  
]HyHz9QkL  
同时也要修改assignment的operator() W1?!iE~tO  
z[qdmx^  
template < typename T2 > VR4E 2^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]{|fYt_-  
现在代码看起来就很一致了。 n9kd2[s|  
[_ M6/  
六. 问题2:链式操作 Z[#I"-Q~:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '!wPnYT@D  
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。 ZI58XS+  
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。 zP :~O  
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。 #)_J)/h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \;-=ODC  
F2bm+0vOJ  
template < typename T > X)Dqeb6  
struct result_1 OgEUq''  
  { |.b%rVu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 09  
} ; 4ef*9|^x#  
0\5M^:8i3  
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: ^273l(CZ1  
YO@hE>  
template < typename T > 6Cl+KcJH  
struct   ref cs K>iN  
  { ElQJ\%  
typedef T & reference; x1N me%%&  
} ; a?zR8$t|  
template < typename T > f\h%; X  
struct   ref < T &> 4id3P{aU  
  { IIq"e~"Vs  
typedef T & reference; iY0,WT}&n  
} ; L3B8IDq  
yDd=& T   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z,0O/RFJ.q  
UskZ%J  
template < typename T > qPsyqn?Y|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *Jb_=j*)  
  { }l.KpdRT2  
  return l(t) = r(t); n<{aPLQ  
} davvI$TA  
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。 5\VxXiy 0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (-bRj#  
 pz$_W  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9n_ eCb)H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZR1+ O 8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L<0=giE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0;vtdM[_  
最后的布局是: 6/|U  
                Add :OHSxb>[  
              /   \ >/b^fAG  
            Divide   5 ?^U c=  
            /   \ yHl@_rN sC  
          _1     3 9^oo-,Su_  
似乎一切都解决了?不。 !0b%Jh  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =Wj{]&`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 iNt 4>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: FnY$)o;   
N vcHv7,  
template < typename Right > _O$tuC%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H]BAW *}  
Right & rt) const /n(9&'H<  
  { D^n xtuT*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \kxh#{$z?  
} XHy ?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $;y1Q iel  
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。 9-b 8`|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。 Ex 6o=D2  
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。 dnix:'D1  
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。 $iwIF7,\P  
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? rmoJ =.'  
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: 2pz4rc  
B9}E {)T?  
template < class Action > ikr7DBLt  
class picker : public Action .`Sw,XL5  
  { "tKNlHBu'  
public : Gp,'kw"I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <E SvvTf  
  // all the operator overloaded b]w[*<f?  
} ; `T=1<Twc  
c88_}%h?(  
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。 KhrFg1|  
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: cg{Gc]'1#  
nz[ m3]  
template < typename Right > +|9f%f6vp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !f`5B( @  
  { &; s<dDQK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W]zwghxH  
} %uua_&#)  
L $SMfx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7u|%^Ao6  
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。 BR3wX4i\  
QhsVIta  
template < typename T >   struct picker_maker G~(& 3  
  { $7Cgo&J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZB$NVY  
} ; {<!hlB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i+I0k~wY  
  { $C$ub&D ~"  
typedef picker < T > result; jccOsG9;_  
} ; 6P^hN%0  
nSHNis  
下面总的结构就有了: B 2Z0  
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。 ~TM>"eBb  
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。 i\  "{#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Bh,Q8%\6  
至此链式操作完美实现。 :xtT)w  
s*.3ZS5  
9OfU7_m  
七. 问题3 50 *@.!^*  
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。 [1U{ci&=p  
_Z$?^gn  
template < typename T1, typename T2 > Hr&Ere8.4p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - zQ<Z E  
  { ~2(]ZfO?>H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !?b/-~o7S  
} +!><5  
J)KnE2dw5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H#`8Ey  
XfDX:b1p  
template < typename T1, typename T2 > 7gr^z)${J  
struct result_2 5VZjDg?  
  {  ,Y-S(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W "k| K:  
} ; MnS+nH!d  
jqtVpNwM  
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? AOAO8%|I  
这个差事就留给了holder自己。 kT2Wm/L  
    K[]K53Nk  
cWM:  
template < int Order > <]'|$8&jY  
class holder; 0MrN:M2B  
template <> t#~XLCE  
class holder < 1 > `O n(v  
  { \XDmK   
public : He<;4?:  
template < typename T > Yt*vqm[WV  
  struct result_1 U!Mf]3  
  { s??czM2O  
  typedef T & result; lQ$+JX;n(y  
} ; `2e_ L  
template < typename T1, typename T2 > yquAr$L!  
  struct result_2 !5~k:1=  
  { ?BsH{Q RYQ  
  typedef T1 & result; _Jy,yMQ^[_  
} ; |]tZ hI"3<  
template < typename T > 2vvh|?M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }LQ\a8]<  
  { MQ9vPgh  
  return (T & )r; [xf$VkjuF  
} Z'ao[CG  
template < typename T1, typename T2 > *IqVY&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vd<K4Tk  
  { t)'dF*L  
  return (T1 & )r1; 3.FR C  
} qRl/Sl#F  
} ; :q;R6-|.  
*m&%vj.Kc  
template <> O4!9{  
class holder < 2 > X  Ny Y$  
  { @ t|3gF$X  
public : H:{?3gk.P3  
template < typename T > BUDGyl/=  
  struct result_1 XmlIj8%9[&  
  { =]d^3bqN  
  typedef T & result; uQ^hV%|"  
} ; tvT4S  
template < typename T1, typename T2 > k}s+ca!B  
  struct result_2 ^9=4iXd  
  { T5q-" W6\  
  typedef T2 & result; _Fxe|"<^  
} ; K( z[ }  
template < typename T > 506V0]`/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :G0+;[?N  
  { 1OP" 5f  
  return (T & )r; 2+Zti8  
} UO1$UF! QC  
template < typename T1, typename T2 > pl?kS8#U?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k,lqT>C  
  { l#ZyB|  
  return (T2 & )r2; 4&]%e6,jH  
} 1J&#&\,f&  
} ; BCBUb  
#fN/LO  
!-ZP*V3}h  
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> >。 1@@y]s_.a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sS|<&3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Rf?%Tv0\  
PF6 7z]<o  
return l(i, j) = r(i, j); >Zo-wYG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |,{+;:  
|eF.ZC)QWh  
  return ( int & )i; Az9J\V~"  
  return ( int & )j; 5Xj|:qz<(  
最后执行i = j; 0Gx*'B=  
可见,参数被正确的选择了。 KX=/B=3~  
,6RQvw  
u]0!|Jd0  
@2?=3Wf  
[WYJrk.  
八. 中期总结 ;M-,HK4=  
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: 8;0 ^'Qr8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xY+A]Up|w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O'fc/cvh='  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @BXaA0F4  
w0aHEvH/  
m EFWo  
N" ;^S  
4L!e=>as"1  
v|>BDN@,6  
九. 简化 e_^KI  
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。 Rn8#0%/Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Nl=+.d6 Qo  
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: ?o@E1:aA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aC4m{F[  
  +-*/&|^等 .N&QW `  
2. 返回引用。 F\:{}782u  
  =,各种复合赋值等 h%u? lW  
3. 返回固定类型。 N*? WUn9]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {8_:4`YZ  
4. 原样返回。 ,~iFEaV+  
  operator, 6mX:=Q  
5. 返回解引用的类型。 =w t-YM  
  operator*(单目) xR _DY'z  
6. 返回地址。 %N!h38N2  
  operator&(单目) b\H/-7<  
7. 下表访问返回类型。 S`fu+^c v  
  operator[] rC=f#YjR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;wfH^2HxE)  
  operator<<和operator>> EccFx7h  
&MBOAHhze  
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。 /\Jc:v#Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )_WH#-}  
e$gaE</  
template < typename Left > @b4b{d5[  
struct value_return RiwEuY  
  { A5`#Ot*3  
template < typename T > &0?DL  
  struct result_1 _$~ex ~v  
  { 9 <y/Wv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <1v{[F_  
} ; 5B_-nYJDt  
X+fu hcn  
template < typename T1, typename T2 > 6f<*1YR F  
  struct result_2 ,!xz*o+#@  
  {  eYPt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x A@|I#  
} ; 9N`+ O  
} ; RRK^~JQI.2  
Tq_1wX'\  
qQ3 ]E][/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5VCMpy  
ufHuI*  
下面我们来剥离functor中的operator() 1==P.d(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vy>];!Cu  
? Yynd  
return l(t) op r(t) AycA :<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rcD.P?"  
return op l(t) cN0~;!{i  
return op l(t1, t2) ~GsH8yA_P  
return l(t) op HPv&vdr3  
return l(t1, t2) op /@xr[=L  
return l(t)[r(t)] 5p N08+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D~[ N_  
HY@kw>I  
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: VuYWb)@  
单目: return f(l(t), r(t)); 4DG 9`5.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3(Hj7d7'}  
双目: return f(l(t)); 2 `q^Q  
return f(l(t1, t2)); ,4h! "c  
下面就是f的实现,以operator/为例  (9'G  
|TNiKy  
struct meta_divide .~V".tZV[  
  { 5,G<}cd  
template < typename T1, typename T2 > x _YV{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {!:|.!-u  
  { wd2P/y42;;  
  return t1 / t2; -Lz1#Sk]A  
} .3g\[p   
} ; sk%:Sp  
[|m>vY!  
这个工作可以让宏来做:  CU7iva  
ID{Pzmt-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,&O:/|c E  
template < typename T1, typename T2 > \ .aAw7LW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z!Pdivx  
以后可以直接用 =_H*fhXS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Rzn0-cG  
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 " N`V*0h  
(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(J!dG5#  
:Z7"c`6L!~  
t0AqGrn  
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 I _Mqh4];  
OA8b_k~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w$<fSe7  
class unary_op : public Rettype `)gkkZ$)j  
  { [K|>s(Sf*  
    Left l; 8zB+%mcF  
public : +-KRp1qq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ko7-%+0|]  
)MX1776kU  
template < typename T > %(wsGNd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jW+VUF-t  
      { ?6l,   
      return FuncType::execute(l(t)); O<H@:W #k  
    } #VMBn}   
H&>>]DD  
    template < typename T1, typename T2 > Fy+7{=?^F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nbkky .e  
      { e^l+ #^fR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;r@R (Squ  
    } vng8{Mx90*  
} ; BOl$UJ|K  
 M$-(4 0  
` a<|CcUGU  
同样还可以申明一个binary_op Uc%`? +Q  
fN? Lz%z3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ] !*  
class binary_op : public Rettype q'8@0FT0  
  { T;pn -  
    Left l; 3E2.v5*  
Right r; pQm!Bt L  
public : sB1tce  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KL_}:O68  
8@C|exAD`  
template < typename T > r3bvuq,6$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <?va) ou  
      { t;~`Lm@hY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D@vvy6>~s  
    } Y Z2VP  
y.]]V"'2  
    template < typename T1, typename T2 > u2x=YUWb]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a0W\?  
      {  ,8 NEnB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oP`M\KXau  
    } OU3+SYM  
} ; F>-@LOqHy  
T|iF/p]F  
\iE9&3Ie  
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 C- Rie[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _CwQ}n*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r0uXMr=Z96  
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。 7wEG<,D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %[CM;|?B4  
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。。。 X|B;>q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B91PlM.  
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) M[N.H9  
下面是修改过的unary_op M4PUJZ]  
Q>c6ouuJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EuA<{%i  
class unary_op Gv3Fg[MA@c  
  { [cAg'R6  
Left l; SpiC0  
  Sg~A'dG  
public : ]@}BdMlHp  
]BBgU[O) !  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ffd 3QQ  
=9@yJ9c-  
template < typename T >  y, _3Ks  
  struct result_1 3s$.l }  
  { z(68^-V=:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1)r_h(  
} ; ?bDae%>.d,  
r:rJv  
template < typename T1, typename T2 > t? J a q  
  struct result_2 u(`A?H:  
  { z6r/ w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B;je|M!d  
} ; `bF;Ew;  
s""8V_,;  
template < typename T1, typename T2 > n{ WJ.Y*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,]qX_`qF  
  { g}KZL-p4\m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M 7$4KFNp  
} ,X6j$YLWp  
bj{f[nZ d  
template < typename T > TBT*j&!L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0 d]G  
  { a/#,Y<kJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); Wy )g449  
} B`EgL/Wg[  
Y\\nJuJo  
} ; ENjD~S  
>vy+U  
$O!<Zz   
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 TvwIro  
好啦,现在才真正完美了。 83*k.]S`  
现在在picker里面就可以这么添加了:  2oASz|  
XLxr~Yo  
template < typename Right > _S1uJ~j;E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FR"^?z?}p  
  { Z+7S,M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :h~!#;w_  
} *X=-^\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。 u;}B4Rx  
J< M;vB)  
V1;-5L75  
;d40:q<  
]Jq e)o  
十. bind $@wkQ%  
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。 rd{( E  
先来分析一下一段例子 a-y5\x  
)v0vdAh'b  
[Nc  Ok,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;v\n[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +Z*%,m=N(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N\$wpDI~  
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。 v g]&T  
我们来写个简单的。 ?2;G_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: ? |dz"=y  
对于函数对象类的版本: vxx3^;4p  
a=dN.OB}F7  
template < typename Func > DM95Il[/  
struct functor_trait 9A!qg<  
  { H"l'E9k.&p  
typedef typename Func::result_type result_type;  tS7u#YMh  
} ; T\>=o]  
对于无参数函数的版本: W]OT=6u8o  
$Vzfhj-if  
template < typename Ret > VUb*,/hxa  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M&dtXG8<^  
  { s-B\8&^C  
typedef Ret result_type; x?IT#ty  
} ; 8Yh2K}  
对于单参数函数的版本: A-FwNo2"%  
?x97 q3I+]  
template < typename Ret, typename V1 > 9D,& )6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #,56vVY  
  { :w+Rs+R  
typedef Ret result_type; _f`m/l  
} ; cx|j _5%i  
对于双参数函数的版本: $u :=lA:N  
kokkZd7!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @!$NUY8,A#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @j6D#./7j  
  { v6:DA#0  
typedef Ret result_type; \w3wh*  
} ; d\v _!7  
等等。。。 Y"@kvd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VA0TY/{ ]  
N5\<w>  
template < typename Func > Lj H];=R  
struct func_return L*z;-,  
  { W5p}oN  
template < typename T > RC 48e._t  
  struct result_1 c nzPq\  
  { IQDWH/ c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R|suBF3  
} ; i]nE86.;  
m{*l6`dF  
template < typename T1, typename T2 > Hpt)(Nz:  
  struct result_2 jnTl%aQYc  
  { H2]I__t/u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gJ])A7O  
} ; 0\+Qi?&  
} ; ?vVkZsU  
`Ao: }  
"#7i-?=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G 1$l%B  
GYYro&aq{  
template < typename Func, typename aPicker > (\}IOCNS  
class binder_1 /Yh8r1^2tZ  
  { Q-"FmD-Yw  
Func fn; H)S3/%.|  
aPicker pk; EP[ gq  
public : *=v RX!sI,  
BWs\'B  
template < typename T > 6"DvdJ0MB  
  struct result_1 '/j`j>'!^  
  { )L{\k$r!EM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +,MzD'(D  
} ; BjH(E'K[b  
v zn/waw  
template < typename T1, typename T2 > H.9J}k1S  
  struct result_2 O/k4W#  
  { C.@zVt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,Xn%-OT  
} ; $*PyzLS  
;#;X@BhS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {M$1?j"7  
h*d,AJz &.  
template < typename T > ~7ArH9k .  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HZ|6&9we  
  { !B\\:k]aO^  
  return fn(pk(t)); R+m{nO~r  
} cq0jM;@d  
template < typename T1, typename T2 > H`y- "L8q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /`1zkBj<&  
  { 53L)+\7w  
  return fn(pk(t1, t2)); TqlUe@E  
} $Ec;w~e  
} ; B8 2A:t)  
MVdE7P  
HsO=%bb  
一目了然不是么? KAe) X_R7  
最后实现bind 83 S],L  
^)SvH  
tuv4~i<  
template < typename Func, typename aPicker > 6@T_1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7mu%|!  
  { eSvu:euv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [iDa6mcth  
} cJqPcCq(wn  
nZ{~@E2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b~\![HoCMM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (Q @m;i>  
lFB Ka ,6  
十一. phoenix ;BI{v^()s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6 Fm.^9@  
]$z~;\T  
for_each(v.begin(), v.end(), { }>"f]3  
( 0^.q5#A2  
do_ onjTuZ^h  
[ 7ed*dXY*  
  cout << _1 <<   " , " i1/FNem  
] 08'JT{iid  
.while_( -- _1), "e_ED*  
cout << var( " \n " ) $mpfr#!&3o  
) M]6=Rxq1:E  
); 87*R#((  
au GN~"n^  
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: w("jyvV[C  
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 *{C)o0D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #Uudx~b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8x+K4B"oe  
|o+vpy  
.d.7D ]Yn  
template < typename Cond, typename Actor > ntjUnd&v\  
class do_while )of_"gZ$3A  
  { K<V(h#(.@  
Cond cd; w| >Y&/IX  
Actor act; -,Q<*)q{  
public : `pLp+#1 `R  
template < typename T > 3lKIEPf6r  
  struct result_1 ma-|L3 #  
  { ;T/' CD  
  typedef int result_type; d`^@/1tO  
} ; X.JB&~/rO  
Y\j &84  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u<+;]8[o  
Bw{W-&$o  
template < typename T > d/7 c#er  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NMOTWA }2  
  { oE5+   
  do ~r!jVK>^  
    { \Ud2]^D=  
  act(t); I2zSoQ1P  
  } 5|AZ/!rb  
  while (cd(t)); \Z)'':},C  
  return   0 ; ^ 41 p+  
} q/]tJ{FI  
} ; h7o{l7`)  
OY?uqP}c  
qHv W{0E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EQ7cK63  
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。 {5*+  
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。 `UeF3~)>E  
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。 M`"2;  
下面就是产生这个functor的类: F.AO  
x %$Z/  
2b!b-  
template < typename Actor > @89mj{  
class do_while_actor &9^c-;Vs  
  { k"AY7vq@!P  
Actor act; ^GL0|G=(1  
public : W&rjJZY6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g |2D(J  
V1(eebi|  
template < typename Cond > H#6J7\xcS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sYXVSNonm  
} ; iPE-j#|  
u,&Z5S  
64zO%F*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8lbNw_U  
最后,是那个do_ .k[Ptx>  
Ih"f98lV  
r}XD{F}"  
class do_while_invoker R|tjvp-[}  
  { F[ 9IHT6{  
public : NH|v`rO  
template < typename Actor > "zm.jNn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .llAiv  
  { Xr':/Qjf  
  return do_while_actor < Actor > (act); mz/KGZ5t  
} n) `4*d$`  
} do_; <f:b%Pm 7  
8B\,*JGY2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pQW^lqwZ:6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +>/ Q+nh  
最后来说说怎么处理break和continue :Rq@%rL  
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。 EEF}Wf$f  
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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