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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f 0/q{*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ) Cm95,Y  
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, BS?rKtdm(  
)uCa]IR  
Mn*v&O:  
hC!8-uBK5<  
  class filler 1mv8[^pF  
  { V4<f4|IL  
public : No'Th7=|S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }vX 1@n7T6  
} ; x qj@T^y  
z7JhS|  
T\TKgO=)  
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: K!tM "`a  
cw;TIx_q  
y#J8Yv8  
239g pf]}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Cyp%E5b7  
Ye\ &_w"  
WQNFHRfO*n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KhNE_. Z  
~T\:".C  
5Noy~;  
E>1%7" i<  
二. 战前分析 q:P44`Aq  
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。 ^}Gu'!z9D  
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 ]L!:/k,=S  
!F)BTB7{<  
CuYSvW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'q{d? K  
  /* --------------------------------------------- */ 6M6r&,yRu  
vector < int *> vp( 10 ); p~<d8n4UH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bx3kd+J7  
/* --------------------------------------------- */ xU;Q ~(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x3=SMN|a  
/* --------------------------------------------- */ pLpWc~#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kIH)>euZ  
  /* --------------------------------------------- */ K;~I ;G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Nk$OTDwP  
/* --------------------------------------------- */ &BRi& &f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9y;8JO  
X8   
=\x(Rs3  
\r&9PkHWo  
看了之后,我们可以思考一些问题: iR{*X E   
1._1, _2是什么? T@on ue7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \`|OAC0a  
2._1 = 1是在做什么? Mzj|57:gx  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 cp3O$S  
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。 u|M_O5^  
J+f*D+x1  
[UYE.$Y#(  
三. 动工 P(~vqo>!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;Km74!.e7  
s92SN F}g  
629 #t`W\  
9\a;75a  
template < typename T > vuNq7V*}  
class assignment vFl06N2  
  { -gy@sSfvkv  
T value; (@;=[5+  
public : qI5`:PH%n  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^U]B&+m  
template < typename T2 > J(=io_\bO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :6y;U  
} ; 45$F cK  
ynU20g  
h5VZ-v_j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #m36p+U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _jD\kg#LY  
0iTh |K0  
"P@oO,.  
31k2X81;a  
  class holder ?Y\hC0a60  
  { [X\~J &kD  
public : S_dM{.!Z(,  
template < typename T > wJu,N(U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {~+o+LV  
  { Q,< V)  
  return assignment < T > (t); NX9K%J  
} o=y0=,:a?9  
} ; yZw5?{g@  
"6 \_/l  
xdkC>o4>  
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: *^Xtorqo  
Ue2%w/Yo  
  static holder _1; U)iq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?5jq)xd2  
9@yi UX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L@>$ Aw  
而不用手动写一个函数对象。 p^THoF'~T  
(hFyp}jkk  
+X|^ ~)tMJ  
RSK5 }2  
四. 问题分析 (~OP)F).  
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。 c-q=Ct  
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。 o#=@!m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WI}cXXUKm0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <%GfF![v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~zph,bk  
\zM3{{mV/  
五. 问题1:一致性 l7vxTj@(-  
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?| VL2+"<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5}NTqN0@  
iTIYq0u|#R  
struct holder hG8<@  
  { pUD(5v*0R  
  // GW\66$|  
  template < typename T > r%412 #  
T &   operator ()( const T & r) const "'v^X!"  
  { dBNx2T}_0  
  return (T & )r; +\)a p  
} GiS:Nq`$(  
} ; l _gJC.  
J1g+H2  
这样的话assignment也必须相应改动: $~)YI/b  
+sFpIiJg  
template < typename Left, typename Right > ,jq:%Y[KZ  
class assignment nN5fP<H2x  
  { xZ(ryE%  
Left l; 8T?D#,/  
Right r; H7dT6`<~Y  
public : NE4 }!I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gAr=fq-|  
template < typename T2 > 2uLBk<m5c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {@ Z=b 5/P  
} ; C2C 1 @=w  
;b_l/T(  
同时,holder的operator=也需要改动: l!mx,O`  
<rxtdI"3  
template < typename T > qPoN 8>.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ],s{%a5wC  
  { 3@42u G>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r1 [c+Hy  
} [,56oMd~  
y;<F|zIm  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 BlfadM;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XNJ3.w:R  
Z ygu/M 6  
return l(rhs) = r; 6u>]-K5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K.Tob,5`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i ?PgYk&}  
>!Dp'6  
template < typename Tp > q~`dxq`}  
class constant_t >Og|*g  
  { 1YN w=  
  const Tp t; @Yn+ir0>O  
public : V5'(op/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mgMa)yc!dp  
template < typename T > otX/sg.B*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |u]IOw&1  
  { 3JEg3|M(  
  return t; Ey=ymf.}  
} qe 'RvBz  
} ; 3~1Gts  
54].p7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fcO|0cQ  
下面就可以修改holder的operator=了 XAZPbvG|$  
/j-c29nz  
template < typename T > ;Z); k`j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {2k]$|  
  { //'&a-%$^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +xd@un[r<  
} 'xLXj>  
RsYMw3)G  
同时也要修改assignment的operator() S)?N6sz%  
E0AbVa.  
template < typename T2 > vXm'ARj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ne: 'aq  
现在代码看起来就很一致了。 vi28u xc  
ZUkM8M$c  
六. 问题2:链式操作 C_Z/7x*>d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3 Ak'Ue  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d$"?8r4:K  
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。 ,^RZ1tLz  
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。 3CH> !QOA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fN/;BT  
(&Rql7](8  
template < typename T > 7>=  
struct result_1 j WSgO(y  
  { }Ogb|8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bh(} f.@ 9  
} ; ?) T@qn+  
@]!9;?so  
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: 6_:I~TTX  
Fv*Et-8tN5  
template < typename T > e_"m\e#N  
struct   ref $01csj  
  { 1_};!5$.  
typedef T & reference; 1tLEKSo+  
} ; --EDr>'D5P  
template < typename T > n =WH=:&  
struct   ref < T &> CF 3V)3}  
  { zU0SlRFu  
typedef T & reference; a?yU;IKJ  
} ; r.lHlHl  
Wm}gnNwA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \E[6wB>uN%  
e{9~m  
template < typename T > \B^NdG5Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M4D @G  
  { OE}FZCX F  
  return l(t) = r(t); cUr!U\X[  
} na|sKE;{  
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。 \KzH5?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @v#,SF{  
g/_0WW]}  
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 )E}@h%d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k>\v]&|T`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qZ4)) X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *{P/3yH  
最后的布局是: lXZ*Pb<j  
                Add /!MVpi'6&  
              /   \ }%z%}V@(&  
            Divide   5 |}.}q  
            /   \ zvVo-{6  
          _1     3 t0GJ$])  
似乎一切都解决了?不。 X&kp1Ih<^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \7%#4@;?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;b:'i& r  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5\= y9Z- x  
N .H<'Q8&  
template < typename Right > /&<V5?1|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !/!ga)Y  
Right & rt) const _6V1oe2  
  { iEZ+Znon  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m[KmXPFht1  
} JXMH7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lx=tOfj8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]%y>l j?Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 46pR!k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7~F~'V  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xQ7U$QF|]  
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? "l9aBBiu  
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: :o .+<_ &  
=JW-EQ6[T  
template < class Action > co3\1[q"b  
class picker : public Action ;-XfbqZ\  
  { vzFp Xdt  
public : 5A*&!1T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O$}.b=N9  
  // all the operator overloaded 3 z(4axH'  
} ; "TJ*mN.i{}  
mLpM8~L  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 m./PRV1$x  
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: -fl6M-CYX  
,oh;(|=  
template < typename Right > {?5iK1|}K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,`k&9o7  
  { Dsp$Nr%*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fggs ;Le  
} D[#V  
jeJgDAUv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `d$@1  
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。 -YAtM-VL  
|oke)w=gn  
template < typename T >   struct picker_maker QxdC[t$Lp  
  { B ~N3k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Qj;{Z*l%+  
} ; {x.0Yh7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nvT@ 'y+  
  { 5.oIyC^Ik  
typedef picker < T > result; 1kKfFpN  
} ; g+4y^x(X@1  
P3: t 4^  
下面总的结构就有了: Hj|&P/jY]*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4&;iORw&E4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 BhzDV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <y] 67:"<v  
至此链式操作完美实现。 QcW8A ,\q  
3_Xu3hNH!  
>>,G3/Zd*  
七. 问题3 F{!pii5O9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 w\YS5!P,V  
,d,2Q  
template < typename T1, typename T2 > Xs2 jR14`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w|-3X  
  { ]5c(:T F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "mf$E|  
} jt on\9  
;//9,x9;t  
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: U:C:ugm  
*k}m?;esb  
template < typename T1, typename T2 > xNf}f 9 l  
struct result_2 NFZ(*v1U  
  { j *G: 8Lg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; robg1  
} ; 0^gY4qx[u  
1wKXOy=v0  
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? ^]nLE]M  
这个差事就留给了holder自己。 7>__ fQu  
    o #e8 Piw  
hc[ K VLpS  
template < int Order > 5 tQz!M  
class holder; ;_e9v,  
template <> JEp)8{.bW8  
class holder < 1 > n jWe^  
  { oNyYx6q:Q  
public : WC`h+SC`.  
template < typename T > ?gl&q+mv  
  struct result_1 G/<zd)  
  { {:K_=IRZ  
  typedef T & result; fUkqhqe  
} ; 0X5cn 0L^  
template < typename T1, typename T2 > <.QaOLD  
  struct result_2  7;fC%Fq  
  { eZa*WI=  
  typedef T1 & result; 3- Kgz  
} ; w}>%E6UY  
template < typename T > 4SJ aAeIZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OL>>/T  
  { *x|%Nua"  
  return (T & )r; 7@fS2mu  
} #5@(^N5p`  
template < typename T1, typename T2 > lx%c&~.DiB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M\C9^DX{  
  { Nrr}) g  
  return (T1 & )r1; Ak9{P`  
} FfJp::|ddr  
} ; WzN c=@[W  
'K?h6?#  
template <> S)WxTE9  
class holder < 2 > RW. qw4  
  { 9efDM  
public : &-yRa45?  
template < typename T > K {' atc  
  struct result_1 h9H z6 >  
  { 4d@yAr}  
  typedef T & result; 5qtk#FB  
} ;  j%Au0k  
template < typename T1, typename T2 > rUb{iU;~m  
  struct result_2 ;`78h?`  
  { 2!s PgIz  
  typedef T2 & result; .n]"vpWm[  
} ; j#5a&Z  
template < typename T > )/$J$'mcxd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NZvgkci_(u  
  { &)1.z7T  
  return (T & )r; STW?0B'Jr  
} )[Tm[o?Y.  
template < typename T1, typename T2 > ^Spu/55_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F?Lt-a+  
  { 6VGY4j}:(  
  return (T2 & )r2; :2? g_  
} "`49m7q1H  
} ; kw#X,h P  
(u@:PiU/eP  
aj&L ZDD6  
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> >。 oRWje#4O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =OH X5:Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5~[7|Y  
_ nMd  
return l(i, j) = r(i, j); I@cw=_EQL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .uJ J<  
D;pI!S<#  
  return ( int & )i; pWV_KS  
  return ( int & )j; d?*] /ZiR  
最后执行i = j; PEf yHf7`  
可见,参数被正确的选择了。 }HoCfiE=X  
e'3V4iU]  
="voJgvw  
Tz @=N]D  
J?8Mo=UZz  
八. 中期总结 BIWe Hx  
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: d+q],\"R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f*o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Njc@5*rJ &  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VHD+NY/  
WywS1viD  
BPO5=]W 7  
X0;u7g2Yz  
=0ZRG p  
!?P8[K  
九. 简化 xuK"pS  
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。 \?xM% (:<Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k H.dtg_  
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: r:g\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f$C{Z9_SX  
  +-*/&|^等 EqW~K@  
2. 返回引用。 L kK *.  
  =,各种复合赋值等 Ul}RT xJ  
3. 返回固定类型。 :0J`4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  >(Y CZ  
4. 原样返回。 <YaTr9%w  
  operator, LiG$M{0  
5. 返回解引用的类型。 &i5@4,p y9  
  operator*(单目) vjS`;^9  
6. 返回地址。 E_ns4k#uG  
  operator&(单目) S<0 &V  
7. 下表访问返回类型。 bJ^h{]  
  operator[] \Bo%2O%4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !D??Y^6bI  
  operator<<和operator>> Nz dN4+  
TR DQ+Z  
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。 *S,~zOYN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lfgJQzi G  
lz,M$HG<[  
template < typename Left > xi5"?*&Sb  
struct value_return ;st0Ekni)  
  { r<vMp'u  
template < typename T > ZNQ x;51  
  struct result_1 5CY%h  
  { [neuwdN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E5ce=$o  
} ; "-Q+!byh  
Scrj%h%[  
template < typename T1, typename T2 > xo[o^go  
  struct result_2 .t "VsY|  
  { _?~%+Oz/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T8^9*]:@c!  
} ; f^F;`;z  
} ; V 0Bl6  
&,&+p0CSI!  
hXTfmFy{n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hF2e--  
 !VGG2N8  
下面我们来剥离functor中的operator() IoDT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r: K1PO  
}+@9[Q L  
return l(t) op r(t) MAek856  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o"VKAP  
return op l(t) k\f _\pj6  
return op l(t1, t2) meX2Y;  
return l(t) op J2z/XHS  
return l(t1, t2) op %qc_kQ5%  
return l(t)[r(t)] 6 s=VU\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9!( 8o  
T\l`Y-vu  
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: *tXyd<_Hd  
单目: return f(l(t), r(t)); ^ij0<*ca9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bZ`v1d (r  
双目: return f(l(t)); K%z!#RyJ4  
return f(l(t1, t2)); K\K& K~Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 Hyb(.hlZh  
2K}49*  
struct meta_divide w!f2~j~  
  { &;@L] o  
template < typename T1, typename T2 > 0 +=sBk (  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NqD]p{>Y  
  { $k~TVm Yex  
  return t1 / t2; CF bNv9GZj  
} c -+NWC  
} ; }A3/(  
=D1  
这个工作可以让宏来做: _p )NZ7yC  
y'2|E+*V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AB3_|Tza~&  
template < typename T1, typename T2 > \ ~q`!928Gu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }5 rR^ryA  
以后可以直接用 i'ap8Dr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !ho^:}m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Qq,2V  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  3 xyrWl  
<h#*wy:o2  
5u$.!l8Nl  
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 g>/Y}{sL-  
\|HtE(uCM1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EX]+e  
class unary_op : public Rettype a'VQegP(f\  
  { !r njmc  
    Left l; f}-'67*Y  
public : qAjtvc2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SXL3>-Z E  
{$frR "K  
template < typename T > 4"P9z}y=i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e9LX0=  
      { 7b"fpB  
      return FuncType::execute(l(t)); $TUYxf0q  
    } GHv6UIe&  
qDdO-fPev  
    template < typename T1, typename T2 > F- ,gj{s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const khy'Y&\F;  
      { NW\CEJV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jq~`rE h9  
    } Rta}*  
} ; /v!yI$xc  
*)K 5<}V  
`D+zX  
同样还可以申明一个binary_op -@N-i$!;J  
'va[)~!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <pX?x3-'  
class binary_op : public Rettype rL5=8l  
  { ^Om}9rXw1  
    Left l; L( 6b2{"  
Right r; !f~a3 {;j  
public : R~g|w4a@sC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lSX1|,B7:]  
L.;b( bFe  
template < typename T > "tyRnUP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 45yP {+/-Q  
      { K,S4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3fOOT7!FL  
    } opa/+V3E4  
yy3rh(ea  
    template < typename T1, typename T2 > I!/32* s1t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YmljHQP  
      { O nXo0PV/(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H oQb.Z  
    } YIe1AF}   
} ; ZF7@b/-me  
k3Yu"GY^  
8qe[x\,"8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?m)<kY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N#u'SGTG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0,hs %x>v  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 U%vTmdOY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <'=!f6Wh  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 971=OEyq*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vobC/m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %FjUtB  
下面是修改过的unary_op *BKD5EwS  
{K|?i9K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N'b GL%  
class unary_op 1H-Wk  
  { hDXTC_^s  
Left l; *;Kp"j  
  k^7!iOK2  
public : W?Z>g"  
p3P8@M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P& 1$SWNyW  
w:zo \  
template < typename T > <K)]kf  
  struct result_1 zjoo;(?D|  
  { ;+75"=[YT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2IYzc3Z{9  
} ; g9C ; JmU  
"leSQ  
template < typename T1, typename T2 > j*3;G+  
  struct result_2 S9dx rm?  
  { rmg\Pa8W>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *~8F.c x  
} ; O?vh]o  
Z}O]pm>=G  
template < typename T1, typename T2 > qGX@mo({  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h3F559bw/<  
  { $:s@nKgnD~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bidFBldKl  
} aR2N,<Cp5  
}8#olZ/(q  
template < typename T > *(x.egORd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^fF#Ej1  
  { J`g5Qn @S  
  return OpClass::execute(lt(t)); xOkduk]  
} D5"5`w=C  
&[yC M!  
} ; wH"9N+82M  
8L[+$g`  
yu_PZ"l  
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 E$%v);u  
好啦,现在才真正完美了。 CDJ@Tdp  
现在在picker里面就可以这么添加了: !$Uo$?gC  
ij]UAJ}t  
template < typename Right > yl$Ko  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1ZF KLI`V  
  { !w7/G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -aT-<+?s  
} inW7t2p<s  
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。 F w{:shC  
]v<8 l4p;  
hT%fM3|,e  
8i;1JA  
&l cfX\y  
十. bind vapC5,W"2-  
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。 C-edQWbcP  
先来分析一下一段例子 8YZ9  
cK|Uwzif d  
1tbA-+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q&=z^Ln!G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pCkMm)2g!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4$^mLD$>  
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。 U_VP\ 03  
我们来写个简单的。 tE0{ae  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Nd(3q]{  
对于函数对象类的版本: +VVn@=&?  
">T\]V$R  
template < typename Func > -+F,L8  
struct functor_trait &/m^}x/_W  
  { !=S?*E +j)  
typedef typename Func::result_type result_type; POk5+^  
} ; =.s0"[%   
对于无参数函数的版本: pwMA,X/{  
cPcH 8Vd  
template < typename Ret > i>S@C@~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *Y8 5ev q  
  { 09 McUR@  
typedef Ret result_type; Ep-bx&w+  
} ; v[|-`e*  
对于单参数函数的版本: uWx<J3~q.  
YXo?(T..  
template < typename Ret, typename V1 > +8<$vzB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TQb/lY9*  
  { <5L99<E  
typedef Ret result_type; 'LoWp} f9  
} ; xqSZ {E:  
对于双参数函数的版本: ?"'+tZ=f6  
&wDZ@{h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <e! TF @  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #i~P])%gNP  
  { HB#!Dv&'  
typedef Ret result_type; 7Td 9mkO  
} ; E3a^"V3p  
等等。。。 ok6t| 7sq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gt{%O>P8t  
{_tq6ja-<  
template < typename Func > 0J?443A Y  
struct func_return @V>]95RX  
  { |./:A5_h  
template < typename T > 7x.j:{2  
  struct result_1 yVVyWte,  
  { 0(o2<d7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J#:`'eEG  
} ; C_3,|Zq?|  
3` IR ^  
template < typename T1, typename T2 > !hJ!ck]M  
  struct result_2 7/M[T\c  
  { /w?zO,!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )09ltr0@"  
} ; ?h1g$SBxk  
} ; w3i74C&0  
h>>~Bi  
-5v{p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @u$NB3  
R{[v#sF >#  
template < typename Func, typename aPicker > "KF]s.  
class binder_1 !pj&h0CR  
  { '=G6$O2  
Func fn; L_ T+KaQCH  
aPicker pk; |;:Kn*0/]  
public : :CqR1_n%  
E<D^j^T  
template < typename T > N[-$*F,:_  
  struct result_1 uo?R;fX26  
  { d_:f-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @r<2]RXlc  
} ; KtJc9dnX  
jHob{3  
template < typename T1, typename T2 > Mi NEf  
  struct result_2 ouyZh0 G  
  { 8 # BR\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D?dS/agA  
} ; Lo}T%0"G  
rR ^o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G/~b(V;>  
;Tk/}Od!VN  
template < typename T > ;9#%E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B*)mHSs2  
  { Vug[q=i  
  return fn(pk(t)); 'I}wN5`  
} H`k YDp  
template < typename T1, typename T2 > v6wg,,T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >B``+ Z^2  
  { `*0VN(gf'  
  return fn(pk(t1, t2)); UdcV<#  
} Ya~Th)'>q  
} ; Y_C6*T%  
uMm`j?Y23q  
(I6Q"&h]  
一目了然不是么? %p7onwKq0  
最后实现bind Ik, N/[  
9W-" mD;  
*Cp:<M nd  
template < typename Func, typename aPicker > ffI=Bt]t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XL44pE m  
  { `c ^ ">L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [uJS. `b  
} )x?)v#k  
W@z xGH$z>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2^=.f?_YR  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  6shN%  
;P}007;  
十一. phoenix X%og}Cfi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sEKF  
:_F 8O  
for_each(v.begin(), v.end(), t@ri`?0w  
( c M<08-:v  
do_ 4Wvefq"  
[ oV9{{  
  cout << _1 <<   " , " M @G\b^"  
] ew,okRCN  
.while_( -- _1), UHk)!P>  
cout << var( " \n " ) NBBR>3nt  
) ;jQ^8 S  
); Ps(oxj7  
fGA#0/_`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y"8,jm  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Xwu&K8q21  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A|4 3W =  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aMT=pGU  
C]3:&dx9  
\|B\7a'4  
template < typename Cond, typename Actor > U|QP] 6v  
class do_while q-@&n6PEOZ  
  { p Djt\R<f  
Cond cd; }G^'y8U  
Actor act; m$hkmD|  
public : '~7zeZ'  
template < typename T > -2u)orWP  
  struct result_1 h3GUFiZ.  
  { zmu+un"\j  
  typedef int result_type; u|\?6fz  
} ; \J#&]o)Y  
 JJs*2y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p/l">d]+  
p)z#%BY56  
template < typename T > WlW%z(RC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 _"G@h  
  { )_>'D4l ?  
  do 7 +KI9u}-  
    { Yne1MBK  
  act(t); ~gQYgv<7  
  } VV 54$a  
  while (cd(t)); 9pr.`w  
  return   0 ; f;OB"p  
} /<-=1XJI  
} ; zK_P3r LsS  
zTPNQ0=|  
(F3R!n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CGb4C(%-7  
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。 c4Q9foE   
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。 &sYxe:H  
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。 x TH3g^E  
下面就是产生这个functor的类: @)!N{x?  
l&kZ6lZ  
U 9Ea }aN  
template < typename Actor > M ' %zA;Wl  
class do_while_actor $Xu/P5  
  { `PI*\t0  
Actor act; O'@[ f{  
public : mC-wPi8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @Cx goX^  
s +qodb+  
template < typename Cond > 0r i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }J-e:FUF#  
} ; 1_;{1O+B  
*(5T?p[7  
D#`>p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0%q H=do6  
最后,是那个do_ se]&)%p[  
f+1'Ah0'E  
p*T[(\8{n  
class do_while_invoker E="uDHw+  
  { "(dI/}  
public : Eht8~"fj  
template < typename Actor > ][#|5UK8L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .RAyi>\e  
  { C(z 'oi:f  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?<\2}1  
} g>gf-2%Uo  
} do_; O(e!Vx{t!  
M)Z!W3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vSv1FZu*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bR:hu}YS  
最后来说说怎么处理break和continue O 9M?Wk :  
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。 DWCf+4  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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